飛機自動飛行系統(tǒng)航空工程飛機電子設備維修教研室張偉瑞25課

飛機自動飛行系統(tǒng)航空工程學院飛機電子設備維修教研室張偉瑞飛行器從發(fā)明開始，飛行控制就是最難的難題！3飛行控制的歷史1891年，海諾姆.馬克西姆設計并制造的飛機已經裝有用于改善縱向穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)。早期的飛機基本上沒有固有穩(wěn)定性，靠飛行員的能力來保證飛機的穩(wěn)定。4飛行控制的歷史后來設計的飛機一般具有一定的固有穩(wěn)定性，但沒有保證。1920年以后，飛機的穩(wěn)定性靠外形布局及重心定位來保證。5第一代多采用后掠翼布局武器以航炮為主作戰(zhàn)方式以尾后攻擊為主超音速操縱系統(tǒng)為機械傳動方式6典型桿式操縱機構7第二代三角翼、后掠翼武器：第一代空空導彈作戰(zhàn)方式：視距內、尾后攻擊M>2，H>20000m操縱系統(tǒng)大量采用：助力器馬赫數配平機構增穩(wěn)器阻尼器電液系統(tǒng)8典型助力器及力臂調節(jié)器9第三代布局：翼身融合、邊條放寬靜穩(wěn)定性武器：近距、超視距空空導彈作戰(zhàn)方式：格斗、超視距空戰(zhàn)模擬式和數字式電傳控制系統(tǒng)（FBW，flybywire）。按其作用可以分為兩種：控制增穩(wěn)系統(tǒng)自動駕駛儀10典型電傳飛控系統(tǒng)11第四代布局：隱身氣動一體化設計武器：先進格斗導彈、超遠程空空導彈、精確制導火飛推一體化、主動控制技術……作戰(zhàn)方式：？飛行控制系統(tǒng)的演變過程13駕駛員vs飛行控制系統(tǒng)駕駛員的缺點有限的反應速度有限的感知能力會緊張、疲勞駕駛員的優(yōu)點學習能力應付意外的能力飛行控制系統(tǒng)：在飛行過程中，利用自動控制系統(tǒng)，能夠對飛行器構形、飛行姿態(tài)和運動參數實施控制的系統(tǒng)。14本課程的目標了解自動飛行技術的歷史、現狀和發(fā)展趨勢；掌握飛機自動飛行的基本概念、基本理論和常用術語；熟悉現代民用大型客機自動飛行系統(tǒng)布局；熟悉典型自動飛行系統(tǒng)的基本組成及其布局；掌握典型自動飛行系統(tǒng)的工作原理和工作方式。可維修能使用會操作15本課程的地位以自動控制原理、飛行動力學為基礎的一門專業(yè)課程；飛機結構動力裝置電氣系統(tǒng)飛行控制需求分析，任務分解飛機綜合評估16內容引論自動控制系統(tǒng)概述飛機的穩(wěn)定性與操縱性自動駕駛儀典型機型補充背景知識飛行控制系統(tǒng)：以飛行器（飛機、導彈）為控制對象，對飛行器的運動加以控制的系統(tǒng)。飛行自動控制系統(tǒng)：在沒有人直接參與的條件下，由控制系統(tǒng)自動地控制飛行器的飛行，這種控制系統(tǒng)稱為飛行自動控制系統(tǒng)。

飛行自動控制系統(tǒng)的定義（1）改善飛機飛行品質固有特性：改善飛機的故有特性（阻尼特性、頻率特性），提高飛機穩(wěn)定性。操縱、控制特性：減輕飛行員的負擔擾動特性，主要改善飛行器對大氣紊流的響應特性；大擾動的控制特性（2）協(xié)助航跡控制（3）全自動航跡控制（4）監(jiān)控和任務規(guī)劃

飛控系統(tǒng)的作用人操縱飛機的過程

通過飛行員看儀表——大腦判斷——手腳動作——調整飛機。在大腦中實現負反饋的過程，這是一個反饋系統(tǒng)即為閉環(huán)系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)的基本組成自動飛行控制過程

若用自動控制系統(tǒng)代替飛行員操縱飛機則上圖改為：飛控系統(tǒng)的基本組成由敏感元件、綜合裝置、放大元件、執(zhí)行元件就構成了飛控系統(tǒng)的核心―稱為自動駕駛儀。

在飛機調整中，不斷與給定要求相對比，按差值調節(jié)，從而實現了負反饋的控制過程。自動飛行原理自動飛行控制系統(tǒng)的基本回路---舵回路舵回路（又稱小回路）（伺服回路）舵回路：由舵機的輸出端反饋到輸入信號端（用以控制舵面）構成的回路。是一個隨動系統(tǒng)。組成：放大器、舵機、反饋元件（作用是改善舵回路特性）分類：隨反饋形式的不同可分成三類舵回路負載：舵面的慣量，和作用在舵面上的氣動力矩（鉸鏈力矩）。

舵回路比例式：由位置傳感器將舵面角位置信號反饋到舵回路的輸入端，使控制信號與舵偏角一一對應。積分式：用測速機測出舵面偏轉的角速度，反饋給放大器以增大舵回路的阻尼，改善舵回路的性能。均衡式：比例積分，是上述兩種方式優(yōu)點的總和。舵回路分類穩(wěn)定回路：舵回路加上敏感元件和放大計算裝置組成自動駕駛儀(AP)，并與飛機組成的新回路。作用：穩(wěn)定飛機的姿態(tài)（或穩(wěn)定飛機的角速度）穩(wěn)定回路控制回路（又稱控制與導引回路，簡稱制導回路）

這個回路是完成對飛機重心軌跡控制的回路，它是以穩(wěn)定回路為內回路。飛機重心位置的改變是通過控制飛機角運動實現的。

控制回路飛機的增穩(wěn)阻尼器：引入飛機角速度負反饋，并與放大器和串聯(lián)舵機組成阻尼器，增強角運動阻尼，增加穩(wěn)定性?？刂圃龇€(wěn)系統(tǒng)：除了增大阻尼外，還可增加靜穩(wěn)定性和改善操縱性。回路中一般包括角速率及用于增穩(wěn)的迎角α（縱向）或側滑角β（側向）信號的測量元件，以及放大器和串聯(lián)舵機。

控制增穩(wěn)系統(tǒng)增穩(wěn)回路與穩(wěn)定回路穩(wěn)定回路（AP）：是飛機在完成空中配平后才投入工作，并且一旦投入工作后，飛行員只能通過操縱臺上的按鈕來操縱飛機。屬于自動飛行控