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飛機操縱系統

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飛機引擎傳遞操縱指令、驅動舵面和其他機構以控制飛機飛行姿態的系統。

1 飛機操縱系統 -飛機操縱系統

 

2 飛機操縱系統 -正文

  傳遞操縱指令、驅動舵面和其他機構以控制飛機飛行姿態的系統。根據操縱指令的來源,可分為人工操縱系統(由主操縱系統和輔助操縱系統組成)和自動控制系統。
  主操縱系統用於控制飛機飛行軌跡和姿態,由升降舵(或全動平尾)、副翼和方向舵的操縱機構組成(圖1)。主操縱系統應使駕駛員有位移和力的變化感覺,這是它與輔助操縱系統的主要差別。輔助操縱系統包括調整片、襟翼、減速板、可調安定面和機翼變後掠角操縱機構等。它們的操縱只是靠選擇相應開關位置,通過電信號接通電動機或液壓作動筒來完成。自動控制系統的操縱指令來自系統的感測器,能對外界的擾動自動作出反應,以保持規定的飛行狀態,改善飛機飛行品質。常用的自動控制系統有自動駕駛儀、各種增穩系統、自動著陸系統和主動控制系統。自動控制系統的工作與駕駛員的操縱是各自獨立、互不妨礙的。飛機主操縱系統經歷了由簡單初級到複雜完善的發展過程。先後出現了機械式操縱、可逆、不可逆助力操縱和電傳操縱,並在電傳操縱基礎上發展了主動控制技術。
  簡單機械操縱系統  駕駛員通過機械傳動裝置直接偏轉舵面。舵面上的氣動鉸鏈力矩通過機械聯繫使駕駛員獲得力和位移的感覺。這種系統(圖1 )飛機操縱系統由兩部分組成:①位於駕駛艙內的中央操縱機構;②構成中央操縱機構和舵面之間機械聯繫的傳動裝置。中央操縱機構由駕駛桿(或駕駛盤)和腳蹬組成。駕駛員前推或后拉駕駛桿可帶動升降舵下偏或上偏,使飛機下俯或上仰。向左或向右壓駕駛桿(或轉動駕駛盤)則帶動副翼偏轉,使飛機向左側或向右側滾轉。腳蹬連結著方向舵,駕駛員蹬左腳時,方向舵向左偏轉,機頭向左偏;反之,機頭向右偏。對於各類飛機,中央操縱機構的尺寸、操縱行程和操縱力均有標準規定。通常在被操縱舵面(升降舵、副翼和方向舵)上,用氣動補償措施減少氣動鉸鏈力矩,把操縱力控制在規定範圍內。機械傳動裝置直接帶動舵面,有軟式和硬式兩種基本型式。軟式傳動裝置由鋼索和滑輪組成,特點是重量輕,容易繞過障礙,但是彈性變形和摩擦力較大。硬式傳動裝置由傳動拉杆和搖臂組成,優點是剛度大,操縱靈活。軟式和硬式可以混合使用。
  簡單機械式操縱系統廣泛用在亞音速飛機上。在大型高速飛機上,舵面上的氣動鉸鏈力矩很大,雖然用氣動補償的方法可以減小力矩,但很難在高低速範圍內達到同樣效果。40年代末出現了液壓助力系統,舵面由液壓助力器驅動,駕駛員通過中央操縱機構、機械傳動裝置控制助力器的伺服活門,間接地使舵面偏轉。它同時通過槓桿系統把舵面一部分氣動載荷傳給中央操縱機構,使駕駛員獲得操縱力的感覺,構成所謂「機械反饋」,這就是可逆助力操縱系統。
  不可逆助力操縱系統  可逆助力操縱系統雖可解決桿力過大的問題,但在超音速飛機上還會出現所謂桿力反向變化的問題。由於桿力反向變化,會使駕駛員產生錯覺而無法正確駕駛飛機。為此,須把可逆助力操縱系統中的機械反饋取消,即舵面氣動載荷全部由液壓助力器承受。為了使駕駛員獲得操縱力感覺,在系統中增加了人工載荷機構(通常是彈簧的)以及其他改善操縱特性的裝置,形成不可逆助力操縱系統(圖2)。

飛機操縱系統飛機操縱系統

  在高空超音速飛行時,由於空氣密度減小,飛機容易發生頻率很高的俯仰和橫側振蕩,駕駛員來不及作出反應。為了克服振蕩,在超音速飛機上普遍安裝自動增穩裝置,如俯仰阻尼器和方向阻尼器等。
  電傳操縱系統  在不可逆助力操縱系統中,存在著間隙、摩擦、彈性變形等影響,難以解決微弱信號的傳遞問題。又由於普遍採用增穩裝置,機械聯桿裝置越來越複雜,重量增加。自動控制和微電子技術的發展,為取消機械傳動裝置創造了條件,可用電信號綜合感測器信號和駕駛員的操縱指令,對飛機進行有效的操縱(圖3)。飛機操縱系統如果在電傳操縱系統之外,還保留機械操縱系統作為備用,則稱為準電傳操縱系統。電傳操縱系統的關鍵是系統的可靠性問題,它的可靠性至少不能低於機械操縱系統。為此需要採用余度技術,對於關鍵部件和線路採用多重布置的原則,以提高系統的可靠性。電傳操縱系統的優點是體積小、重量輕、通過性好,便於採用主動控制技術,易於與其他系統交聯,生存力強,維護性好,可提高飛機操縱品質和性能,是高性能飛機操縱系統發展的方向。

 

3 飛機操縱系統 -配圖

 

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