飞行操纵.ppt

飞行操纵张宏宏伟1.5.1飞行操纵系统概述2.飞行操行操纵系系统定定义v飞机机飞行操行操纵系系统是是飞机上用来机上用来传递操操纵指令，指令，驱动舵面运舵面运动的所有部件和装置的的所有部件和装置的总合合v驾驶员通通过操操纵飞机的各舵面和机的各舵面和调整片整片实现飞机机绕纵轴、横、横轴和立和立轴旋旋转，以完成，以完成对飞机的机的飞行状行状态、气气动外形的控制外形的控制3.Page4右副翼右副翼左副翼左副翼飞机的操机的操纵面面4.Page5右副翼右副翼左副翼左副翼右升降舵右升降舵左升降舵左升降舵飞机的操机的操纵面面5.Page6俯仰配平俯仰配平右副翼右副翼左副翼左副翼右安定面右安定面左安定面左安定面飞机的操机的操纵面面6.Page7俯仰配平俯仰配平方向舵方向舵右副翼右副翼左副翼左副翼右安定面右安定面左安定面左安定面飞机的操机的操纵面面7.Page8俯仰配平俯仰配平方向舵方向舵扰流板流板右副翼右副翼左副翼左副翼右安定面右安定面左安定面左安定面飞机的操机的操纵面面8.飞机的操机的操纵性性9操操纵性的定性的定义：飞机的操机的操纵性是指性是指飞机在机在飞行行员操操纵升降舵、方升降舵、方向舵和副翼下改向舵和副翼下改变其其飞行状行状态的特性。的特性。俯仰操俯仰操纵性性方向操方向操纵性性横横侧操操纵性性101 飞机的俯仰操机的俯仰操纵性性 飞机的俯仰操机的俯仰操纵性是指性是指飞行行员操操纵驾驶盘偏偏转升升降舵后，降舵后，飞机机绕横横轴转动而改而改变其迎角等其迎角等飞行状行状态的的特性。特性。11拉杆拉杆升降舵上偏升降舵上偏附加向下升力附加向下升力直直线飞行中改行中改变迎角的基本原理迎角的基本原理12 平尾上的向下附加升力会打破原有俯仰平衡，使平尾上的向下附加升力会打破原有俯仰平衡，使飞机抬机抬头。直直线飞行中改行中改变迎角的基本原理迎角的基本原理机机头向上向上升降舵上偏升降舵上偏向下气向下气动力力机尾向下机尾向下后拉杆后拉杆13重心重心焦点焦点操操纵力矩力矩稳定力矩定力矩俯仰操俯仰操纵力矩力矩=俯仰俯仰稳定力矩定力矩直直线飞行中改行中改变迎角的基本原理迎角的基本原理14 直直线飞行中，行中，驾驶盘前后的每一个位置（或升降前后的每一个位置（或升降舵偏角）舵偏角）对应着一个迎角。一个迎角着一个迎角。一个迎角对应一个速度。一个速度。驾驶盘位置越靠后，升降舵上偏角越大，位置越靠后，升降舵上偏角越大，对应的的迎角也越大。反之，迎角也越大。反之，驾驶盘位置越靠前，升降舵下偏位置越靠前，升降舵下偏角越大，角越大，对应的迎角也越小。的迎角也越小。结论15 飞行行员操操纵驾驶盘，要施加一定的力，要施加一定的力，这个力个力简称称为杆力。杆力。驾驶杆力杆力16I.杆力的杆力的产生和影响因素生和影响因素铰链铰链力矩力矩 舵面上舵面上铰链力矩的力矩的产生生:飞行行员推杆后，升降舵下偏，升降舵上推杆后，升降舵下偏，升降舵上产生向上的生向上的空气空气动力，力，对铰链形成的力矩。形成的力矩。17 杆力的杆力的产生生:M枢枢轴枢枢轴L舵舵由由M枢枢轴传来的力来的力 铰链力矩迫使升降舵和杆回到中立位，力矩迫使升降舵和杆回到中立位，为保持舵偏保持舵偏角和杆位置不角和杆位置不变，飞行行员必必须用一定力推杆才能平衡用一定力推杆才能平衡铰链力矩。力矩。I.杆力的杆力的产生和影响因素生和影响因素18II.调整片的作用整片的作用飞行中行中调整片可以减小和消除杆力。整片可以减小和消除杆力。19飞行中行中调整片可以整片可以减小和消除杆力。减小和消除杆力。调整片在保整片在保持平尾升力不持平尾升力不变的前提下，通的前提下，通过偏偏转配平配平调整片整片使舵面使舵面铰链力矩力矩为零。零。202 飞机的方向操机的方向操纵性（无性（无滚转）飞机的方向操机的方向操纵性是指性是指飞行行员操操纵方向舵以后，方向舵以后，飞机机绕立立轴偏偏转而改而改变其其侧滑角等滑角等飞行状行状态的特性。的特性。21 垂直尾翼上的向右附加气垂直尾翼上的向右附加气动力会打破原有方向平力会打破原有方向平衡，使衡，使飞机机机机头左偏。左偏。飞行中改行中改变侧滑角的基本原理滑角的基本原理22飞机的方向操机的方向操纵n蹬右舵蹬右舵方向舵后方向舵后缘右偏右偏向左的向左的侧向力向力机机头向右偏向右偏23 不不带滚转的直的直线飞行中，每一个脚蹬位置行中，每一个脚蹬位置对应着着一个一个侧滑角。蹬右舵，滑角。蹬右舵，飞机机产生左生左侧滑。蹬左舵，滑。蹬左舵，飞机机产生右生右侧滑。滑。方向舵偏方向舵偏转后后产生方向生方向铰链力矩，力矩，飞行行员需用力需用力蹬蹬舵才能保持方向舵偏舵才能保持方向舵偏转角不角不变。方向舵偏。方向舵偏转角越大，角越大，气流气流动压越大，蹬舵力越大。越大，蹬舵力越大。结论24蹬舵反蹬舵反倾斜斜现象象n方向舵侧向力对重心产生的滚转力矩侧向静稳定性产生的滚转力矩，就会出就会出现蹬右舵蹬右舵飞机向机向左左倾斜，蹬左舵斜，蹬左舵飞机又机又向右向右倾斜的斜的现象，象，这种种现象叫做蹬舵反象叫做蹬舵反倾斜斜现象。象。253 飞机的横机的横侧操操纵性（无性（无侧滑）滑）飞机的横机的横侧操操纵性是指性是指飞行行员操操纵副翼以后，副翼以后，飞机机绕纵轴转动而改而改变其其滚转角速度、坡度等角速度、坡度等飞行状行状态的的特性。特性。26 两个副翼上的不同升力差会打破原有横两个副翼上的不同升力差会打破原有横侧平衡，平衡，使使飞机开始机开始滚转。飞行中不行中不带侧滑的横滑的横侧操操纵基本原理基本原理27飞行中不行中不带侧滑的横滑的横侧操操纵基本原理基本原理横横侧操操纵力矩力矩=横横侧阻尼力矩阻尼力矩滚转方向方向阻尼力矩方阻尼力矩方向向操操纵力矩方向力矩方向旋旋转阻力阻力副翼升力作用副翼升力作用28 不不带侧滑的横滑的横侧操操纵中，中，驾驶盘左右左右转动的每个的每个位置都位置都对应着一个着一个稳定的定的滚转角速度。角速度。压左左盘，飞机作机作滚转，压右右盘，飞机右机右滚转。驾驶盘左右左右转动的角度越大，的角度越大，滚转的角速度就越大。的角速度就越大。结论29横横侧反操反操纵(有害偏航有害偏航)迎角增大，横迎角增大，横侧操操纵性性变差，差，临界迎角和大于界迎角和大于临界迎角界迎角时，可能出，可能出现横横侧反操反操纵。30横横侧反操反操纵 小迎角小迎角时，压右右盘，飞机右机右滚，形成右，形成右侧滑，出滑，出现横横侧稳定力矩，阻止右定力矩，阻止右滚。接近。接近临界迎角界迎角时，压右右盘，下偏副翼的左，下偏副翼的左侧机翼阻力很大，上偏副翼的右机翼阻力很大，上偏副翼的右侧机翼阻力机翼阻力较小，小，这一阻力差一阻力差将加大将加大飞机的机的侧滑角，从而加大使滑角，从而加大使飞机左机左滚的横的横侧稳定力矩。定力矩。当当稳定力矩大于操定力矩大于操纵力矩力矩时，出，出现压右右盘导致致飞机左机左滚。31偏偏转副翼引起的有害偏航副翼引起的有害偏航n为什么？什么？n左左压杆杆机翼左右阻力不平衡机翼左右阻力不平衡右偏航右偏航左左侧滑滑右右滚转静静稳定力矩。定力矩。n怎么怎么办？差差动副翼副翼上偏角大于下偏角上偏角大于下偏角弗莱弗莱兹副翼副翼上下偏角相等上下偏角相等32差差动副翼可以大部分消除上述副翼可以大部分消除上述现象。象。差角副翼差角副翼33上偏一上偏一侧副翼阻力加大。副翼阻力加大。阻力副翼阻力副翼34副翼操副翼操纵的失效和反逆的失效和反逆n“副翼反效副翼反效”又称又称为“副翼反逆副翼反逆”、“副翼反副翼反操操纵”。n飞机高速机高速飞行行时由于气由于气动载荷而引起的机翼扭荷而引起的机翼扭转弹性性变形，使得偏形，使得偏转副翼副翼时所引起的所引起的总滚转力矩与力矩与预期方向相反的期方向相反的现象。象。35副翼操副翼操纵的失效和反逆是怎的失效和反逆是怎样产生生36副翼操副翼操纵的失效和反逆是怎的失效和反逆是怎样产生生n操操纵力矩力矩M1=反力矩反力矩M2，再操，再操纵副翼就不会副翼就不会产生生滚转力矩，力矩，这种种现象象叫叫副翼失效。这个个飞行行速度叫速度叫副翼反逆临界速度。nM1M2时，副翼反效。37提高副翼反逆提高副翼反逆临界速度界速度n提高机翼的抗扭提高机翼的抗扭刚度度机翼的扭机翼的扭转刚度越大，副翼反逆度越大，副翼反逆临界速度就越高。界速度就越高。n采用混合副翼采用混合副翼外外侧副翼副翼低速低速飞行行内内侧副翼副翼高速高速飞行行38提高提高飞机机侧向操向操纵效率效率n扰流板流板(a)扰流板未打开时与机翼表面平齐(b)扰流板打开产生大量旋涡(c)扰流板在机翼表面上的位置1扰流板；2副翼；3襟翼 39扰流板流板40扰流板流板41扰流板工作原理和作用流板工作原理和作用n扰流板一般安装在机翼下表面或上表面的襟翼流板一般安装在机翼下表面或上表面的襟翼之前，当副翼向上偏之前，当副翼向上偏转到一定角度到一定角度时，联动机机构就起作用而将构就起作用而将扰流板打开。当副翼流板打开。当副翼继续偏偏转到某一角度到某一角度时，扰流板就全部流板就全部竖立在气流中。立在气流中。它全开它全开时的最大高度，接近于的最大高度，接近于该处的附面的附面层厚厚度。度。n有利于改善飞机的横侧操纵性能，或在飞行中使飞机减速，而且能提高飞机的起落性能。42飞机的操机的操纵性小性小结n操操纵性的定性的定义n飞机的俯仰操机的俯仰操纵性性直直线飞行中改行中改变迎角的基本原理迎角的基本原理驾驶杆力与杆力与调整片整片n飞机的方向操机的方向操纵性（无性（无滚转）飞行中改行中改变侧滑角的基本原理滑角的基本原理蹬舵反蹬舵反倾斜斜现象象n飞机的横机的横侧操操纵性（无性（无侧滑）滑）飞行中不行中不带侧滑的横滑的横侧操操纵基本原理基本原理横横侧反操反操纵(有害偏航有害偏航)副翼操副翼操纵的失效和反逆的失效和反逆提高提高飞机机侧向操向操纵效率效率43飞行操纵系统构成 中央操中央操纵机构机构传动机构机构驱动机构机构操操纵面面手操手操纵机构机构机械机械传动人力人力驱动主主操操纵副翼副翼升降舵升降舵电传操操纵液液压助力助力方向舵方向舵脚操脚操纵机构机构辅助助操操纵襟翼、襟翼、缝翼翼光光传操操纵电动助力助力扰流板流板安定面安定面44.飞行操行操纵系系统分分类信号来源信号来源v人工人工飞行操行操纵系系统特点：操特点：操纵信号由信号由驾驶员发出出组成：成：v飞机的俯仰、机的俯仰、滚转和偏航操和偏航操纵系系统（主操（主操纵系系统）v增升、增阻操增升、增阻操纵系系统，人工配平系，人工配平系统等（等（辅助操助操纵系系统）v自自动飞行控制系行控制系统特点：特点：v操操纵信号由系信号由系统本身本身产生，生，对飞机机实施自施自动和半自和半自动控制，控制，协助助驾驶员工作或自工作或自动控制控制飞机机对扰动的响的响应组成：成：v自自动驾驶仪v发动机油机油门自自动控制控制v结构振构振动模模态抑制系抑制系统。45.飞行操行操纵系系统分分类信号信号传递v机械操机械操纵系系统机械操机械操纵系系统的操的操纵信号由信号由钢索、索、传动杆的机杆的机械部件械部件传动。v电传操操纵系系统而而电传操操纵系系统的操的操纵信号通信号通过电缆传动。v光光传操操纵系系统操操纵信号信号为在光在光缆中的光信号。中的光信号。46.飞行操行操纵系系统分分类驱动方式方式v简单机械操机械操纵系系统简单机机械械操操纵系系统依依靠靠驾驶员体体力力克克服服铰链力力矩矩驱动舵面运舵面运动，又被称，又被称为简单机械操机械操纵系系统。v软式操式操纵系系统v硬式操硬式操纵系系统v简单机机械械操操纵系系统构构造造比比较简单，主主要要由由驾驶杆杆、脚脚蹬、蹬、钢索、滑索、滑轮、传动杆、杆、摇臂等臂等组成。成。v助力操助力操纵系系统液液压助力助力电助力助力47.副翼升降舵方向舵前缘襟翼缝翼后缘襟翼扰流板水平安定面起飞警告失速警告操纵系统主操纵系统辅助操纵系统警告系统飞行操行操纵系系统组成成48.2.1 对飞行操行操纵系系统的要求的要求v一般要求一般要求重量重量轻、制造、制造简单、维护方便方便具有足具有足够的的强度和度和刚度度 v特殊要求特殊要求保保证驾驶员手、脚操手、脚操纵动作与人作与人类运运动本能相一致本能相一致纵向或横向操向或横向操纵时彼此互不干彼此互不干扰脚操脚操纵机构能机构能够进行适当行适当调节有合适的杆力和杆位移有合适的杆力和杆位移启启动力力应在合适的范在合适的范围内内系系统操操纵延延迟应小于人的反小于人的反应时间应有极限偏有极限偏转角度止角度止动器器 所有舵面所有舵面应用用“锁”来固定来固定 49.简单机械操机械操纵系系统v简单机械操纵系统是一种人力操纵系统，由于其构造简单，工作可靠，使用了30余年，才出现助力操纵系统v简单机械操纵系统现在仍广泛应用于低速飞机和一些运输机上50.一、主操一、主操纵系系统组成成v中央操中央操纵机构机构由由驾驶员直接操直接操纵的部分的部分手操手操纵机构机构v驾驶杆杆/驾驶盘：控制副翼和升降舵：控制副翼和升降舵v独立性独立性脚操脚操纵机构机构v脚蹬：控制方向舵（脚蹬：控制方向舵（转弯弯/刹刹车）v位置位置调整装置和限整装置和限动装置装置v传动机构机构将操将操纵信号信号传到舵面到舵面软式式传动机构机构钢索、滑索、滑轮等等硬式硬式传动机构机构传动杆、杆、摇臂等臂等混合式混合式传动机构机构51.5.2中央操中央操纵机构机构v驾驶杆式手操杆式手操纵机构机构推拉推拉驾驶杆操杆操纵升降舵升降舵左右左右压杆操杆操纵副翼副翼横、横、纵向操向操纵的的独立性独立性52.独独立立性性分分析析v驾驶杆左右杆左右摆时，传动杆沿着以杆沿着以b-bb-b线为中心中心轴，以，以c c点点为顶点的点的锥面运面运动v由于由于圆锥体的体的顶点点c c到底部周到底部周缘上任一点的距离相等，所上任一点的距离相等，所以当以当驾驶杆左右杆左右摆动时，摇臂臂1 1不会不会绕其支点前后其支点前后转动，因而升降舵不会偏因而升降舵不会偏转 53.v驾驶盘式手操式手操纵机构机构推拉推拉驾驶盘操操纵升降舵升降舵转动驾驶盘可操可操纵副翼副翼v独立性分析独立性分析左右左右转动驾驶盘时，通，通过叶片状叶片状的万向的万向节头传递扭矩，扭矩，驾驶杆不杆不动，所以，不会使升降舵偏，所以，不会使升降舵偏转而前推或后拉而前推或后拉驾驶盘时，由于有，由于有叶片状的万向接叶片状的万向接头，副翼控制，副翼控制钢索索轮不会不会转动，钢索不会索不会绷紧或或放松，所以既不会使副翼偏放松，所以既不会使副翼偏转，也不会影响也不会影响驾驶盘的前后的前后动作。作。驾驶盘驾驶杆杆叶片状万向接叶片状万向接头54.驾驶杆与杆与驾驶盘的的比比较优点构造较简单 通过增大驾驶盘的转角，可使操纵副翼省力缺点不便于用增大驾驶杆倾斜角度的办法来减小操纵副翼时的杆力 构造较复杂 应用小型飞机大中型飞机传动杆1传动杆2摇臂1摇臂2驾驶杆扭力管驾驶盘驾驶杆叶片状万向接头55.侧杆操纵机构 v一种输入力信号，输出电信号的小型侧置手操纵机构。飞行控制行控制计算机算机56.中央操中央操纵机构机构脚操脚操纵机构机构v平放式脚蹬平放式脚蹬由两根横杆和两根脚蹬杆由两根横杆和两根脚蹬杆构成构成平行四平行四边形机构形机构平行四平行四边形机构可形机构可保保证飞行行员在操在操纵脚蹬脚蹬时，脚蹬只作平移而不脚蹬只作平移而不转动57.中央操中央操纵机构机构脚操脚操纵机构机构v立放式脚蹬立放式脚蹬蹬脚蹬蹬脚蹬时，通，通过传动杆和杆和摇臂等构件的臂等构件的传动使使方向舵偏方向舵偏转由于由于传动杆和杆和摇臂等的臂等的连接，左右脚蹬的接，左右脚蹬的动作作是是协调的的方向舵操方向舵操纵钢索索脚蹬脚蹬58.脚蹬位置调整59.手操手操纵机构与脚操机构与脚操纵机构的匹配机构的匹配驾驶杆驾驶盘平放式脚蹬平放式脚蹬为了取得较大的操纵力臂，两脚蹬之间距离较大与左右活动范围较大的驾驶杆配合使用立放式脚蹬通过增长与脚蹬连接的摇臂来获得足够的操纵力臂的，两脚蹬之间距离较小多与驾驶盘配合使用 60.v软式式传动机构机构钢索索滑滑轮扇型扇型轮/扇型扇型摇臂臂松松紧螺套螺套钢索索张力力补偿器器v硬式硬式传动机构机构传动杆杆摇臂臂导向滑向滑轮5.3 传动机构机构61.传动机构特点比机构特点比较类型型优点点缺点缺点软式式传动机构机构构造构造简单尺寸尺寸较小小重量重量较轻比比较容易容易绕过机内机内设备 刚度度较小小弹性性间隙隙操操纵灵敏度差灵敏度差钢索在滑索在滑轮处容易磨容易磨损 硬式硬式传动机构机构刚度度较大大铰接点用接点用滚珠珠轴承减小摩承减小摩擦力，并消除擦力，并消除间隙隙具有具有较佳的操佳的操纵灵敏度灵敏度 构造复构造复杂重量加大重量加大难于于“绕”过机内机内设备易与易与发动机机发生共振生共振 混合混合 兼有硬式和兼有硬式和软式的式的优点和缺点点和缺点62.1.钢索索只承受拉力，不能承受只承受拉力，不能承受压力力用两根用两根钢索构成回路，以保索构成回路，以保证舵面能在两舵面能在两个相反的方向偏个相反的方向偏转63.钢索构造和索构造和规格格v规格型号 v 77v 719 股数钢丝数64.钢索构造和索构造和规格格v类型碳钢、不锈钢 v尺寸 1/16到3/8英寸名义直径相同的钢索，股数越多，它的柔性越好；名义直径相同，股数相同，钢丝数越多，柔性就越好。65.固有缺陷固有缺陷弹性性间隙隙弹性性间隙隙v钢索承受拉力索承受拉力时，容易伸，容易伸长；由于操；由于操纵系系统的的弹性性变形而形而产生的生的“间隙隙”称称为弹性性间隙隙v危害：危害：弹性性间隙太大，会降低操隙太大，会降低操纵的灵敏性的灵敏性v解决措施：解决措施：钢索索预紧常常见故障故障断断丝（滑（滑轮、导向器部位）向器部位）滑滑轮导向器向器66.钢索索预紧M铰TM铰T0T0+T-T67.胶木胶木/硬硬铝制成制成作用作用v支持支持钢索索v改改变钢索的运索的运动方向方向 2.滑滑轮68.支持支持钢索索改改变钢索的运索的运动方向方向改改变传动力的大小力的大小 3.扇形扇形轮/扇形扇形摇臂臂69.钢索导向装置 70.v作用：作用：调整整钢索的索的预张力力v注意：注意：调松松钢索索时，螺杆末端不，螺杆末端不应超超过小孔的位置小孔的位置 4.松松紧螺套螺套71.v飞机机体外机机体外载荷及周荷及周围气气温温变化会使机体化会使机体结构和操构和操纵系系统钢索索产生相生相对变形，形，导致致钢索索变松或松或过紧v变松将松将发生生弹性性间隙，隙，过紧将将产生附加摩擦生附加摩擦v钢索索张力力补偿器的功用是器的功用是保持保持钢索的正确索的正确张力力5.钢索索张力力补偿器器72.v1.1.传动杆，又称杆，又称为拉杆。拉杆。硬式硬式传动机构中的操机构中的操纵力由力由传动杆杆传递，传动杆杆可承受拉力和可承受拉力和压力力传动杆的杆的刚度度较大大可可调接接头v调整接整接头端部有端部有检查小孔小孔，把，把传动杆杆调长时，接，接头螺螺杆的末端不杆的末端不应超超过小孔的位置小孔的位置失效形式失效形式失失稳 二、二、硬式硬式传动传动机构机构73.2.摇臂臂v材料：硬材料：硬铝v特点：在特点：在连接接处装有装有轴承承v分分类：单摇臂臂/双双摇臂臂/复复摇臂臂74.摇臂的作用臂的作用v支持支持传动杆杆v改改变传动力的大小力的大小v改改变位移位移v改改变传动速度速度v改改变传动方向方向v实现差差动操操纵75.Page762、摇臂摇臂通常由硬铝材料制成，在与传动杆和支座的连接处都装有轴承。放大或缩小力的作用76.Page77 放大或缩小位移的作用77.Page78 放大或缩小运动速度的作用78.Page79 改变传动杆运动方向79.差差动操操纵v所所谓差差动，就是当，就是当驾驶杆前后（或左右）偏杆前后（或左右）偏转的同一的同一角度角度时，升降舵（或副翼）偏，升降舵（或副翼）偏转的角度不同的角度不同v实现差差动操操纵最最简单的机构是差的机构是差动摇臂臂80.v支持支持传动杆杆v提高提高传动杆的受杆的受压时的杆的杆轴临界界应力力v增大增大传动杆的固有杆的固有频率，防止率，防止传动杆杆发生共振生共振3.导向滑向滑轮81.传动系数系数/传动比比一、一、传动系数：舵偏角系数：舵偏角与杆位移与杆位移X X的比的比值F FM Mj j82.非非线性机构性机构v传动系数不系数不变的操的操纵系系统，不，不能能满足足对飞机操机操纵性的要求：性的要求：传动系数大，系数大，小舵面偏角小小舵面偏角小时，杆行程太小，杆行程太小，难以准确地控制操以准确地控制操纵量量传动系数小，舵面偏角很大系数小，舵面偏角很大时，杆行程杆行程过大大v装有非装有非线性性传动机构的操机构的操纵系系统，杆行程与舵面偏角之，杆行程与舵面偏角之间成成曲曲线关系关系 83.电传操操纵系系统电传操操纵系系统的提出的提出v机械操机械操纵系系统缺点缺点存在摩擦、存在摩擦、间隙和非隙和非线性因素性因素导致无法致无法实现精微操精微操纵信号信号传递机械操机械操纵系系统对飞机机结构的构的变化非常敏感化非常敏感体体积大，大，结构复构复杂，重量大，重量大v电传操操纵系系统的可靠性的可靠性问题机械操机械操纵系系统可靠性可靠性较高高单通道通道电传系系统可靠性可靠性较低低可接受的安全指可接受的安全指标解决措施：余度技解决措施：余度技术84.电传操操纵系系统的的组成成四余度系四余度系统85.86.v余度系余度系统的工作特点的工作特点对组成系成系统的各个部分具有的各个部分具有故障故障监控、信号表决控、信号表决的能力的能力一旦系一旦系统或系或系统中某部分出中某部分出现故障后，必故障后，必须具有具有故障隔离的能力故障隔离的能力。即在即在发生故障生故障时，系，系统应具有第一次故障能工作，第二次故障具有第一次故障能工作，第二次故障还能工作的能力能工作的能力当系当系统中出中出现一个或数个故障一个或数个故障时，它具有重新，它具有重新组织余下的完好部余下的完好部分，使系分，使系统具有故障安全或双故障安全的能力，即在性能指具有故障安全或双故障安全的能力，即在性能指标稍稍有降低情况下，系有降低情况下，系统仍能仍能继续承担任承担任务v电传操操纵系系统特性特性驾驶员的操的操纵指令信号，只通指令信号，只通过导线（或（或总线）传给计算机，算机，经其其计算（按算（按预定的定的规律）律）产生生输出指令，操出指令，操纵舵面偏舵面偏转，以，以实现对飞机的操机的操纵人工操人工操纵系系统安全可靠性是由余度技安全可靠性是由余度技术保保证87.电传操操纵系系统优点点/缺点缺点v优点点减减轻了操了操纵系系统的重量，减少体的重量，减少体积节省省设计和安装和安装时间消除了机械操消除了机械操纵系系统中的摩擦、中的摩擦、间隙、非隙、非线性因素以及性因素以及飞机机结构构变形的影响形的影响简化了主操化了主操纵系系统与自与自动驾驶仪的的组合合可采用小可采用小侧杆操杆操纵机构机构飞机操机操稳特性得到根本改善，并可特性得到根本改善，并可发生生质的的变化化 v缺点缺点单通道通道电传操操纵系系统的可靠性不的可靠性不够高高 电传操操纵系系统的成本的成本较高高 系系统易受雷易受雷击和和电磁脉冲波干磁脉冲波干扰影响影响88.Page89五、A-320 飞机的飞行控制系统 A320第一架采用侧杆控制器的电传控制的民航客机A-320A-320电传飞行控制系行控制系统结构构89.Page90基本功能(1)俯仰控制(2)横滚控制(3)偏航控制主要分系统(1)集中式飞机监控告警系统(ECAM)(2)飞机阵风载荷减轻系统(LAS)(3)电子飞行仪表系统(EFIS)(4)综合飞行管理系统(FMS)90.Page9191.Page9292.Page9393.Page9494.Page9595.Page9696.Page9797.Page9898.Page9999.Page100100.Page101扰流板的功能：流板的功能：减速板使用中减速板使用中间的三个面的三个面101.Page102横横滚滚控制使用四个外控制使用四个外侧侧翼面翼面102.Page103地面地面扰流板使用所有翼面流板使用所有翼面103.第第5.45.4节 舵面舵面驱动装置装置v助力机械操助力机械操纵系系统的提出的提出舵面舵面铰链力矩是随舵面尺寸和力矩是随舵面尺寸和飞行速行速压的增加的增加而增加而增加当当铰链力矩力矩变得很大得很大时，即使利用当，即使利用当时的气的气动补偿法，也不能使法，也不能使驾驶杆（脚蹬）力保持在杆（脚蹬）力保持在规定的范定的范围之内之内1.研究效率更高的空气研究效率更高的空气动力力补偿2.研究液研究液压助力器，以助力器，以实现液液压助力操助力操纵 104.一、助力机械操一、助力机械操纵系系统的分的分类v可逆助力机械操可逆助力机械操纵系系统（回力）（回力）v不可逆助力机械操不可逆助力机械操纵系系统（无回力）（无回力）v助力机械操助力机械操纵系系统的主要元件：液的主要元件：液压助助力器力器105.Page1061、有回力的助力操、有回力的助力操纵系系统有回力的助力操有回力的助力操纵系系统，通常是利用回力，通常是利用回力连杆杆把舵面把舵面传来的一部分来的一部分载荷荷传给驾驶杆杆助力操助力操纵系系统的回力比的回力比106.Page107Q回力比：枢轴力矩相同的条件下，使用液压助力器时平衡舵面载荷所需的杆力与不使用液压助力器时平衡舵面载荷所需的杆力的比值Q小回力比可在舵面枢轴力矩很大的情况下保证驾驶杆力不致过大，但在舵面枢轴力矩阵较小的时候，会使驾驶杆变得过“轻”。Q在有回力的助力操纵系统中，往往还装设载荷感觉器适当增加驾驶杆力。Q有回力的助力操纵系统通常用在亚音速飞机上。107.2、无回力助力机械操、无回力助力机械操纵系系统v飞行中松驾驶杆，舵面在空气动力的作用下不能自由偏转防止机翼或尾翼颤振结构受力是不利的驾驶杆杆外筒外筒载荷感荷感觉器器舵面舵面液液压助力器助力器活活动杆杆108.二、液二、液压助力器助力器v液液压助力器特性助力器特性机械机械-液液压伺服装置伺服装置v工作原理工作原理机械机械-液液压伺服原理伺服原理v应急操急操纵液液压系系统压力不足或液力不足或液压助力器有故障助力器有故障时，可以关，可以关闭助力器的工作开关，助力器的工作开关，转为用体力用体力进行行应急操急操纵 v特性参数特性参数最大最大输出力出力最大最大输出速度出速度最大行程最大行程v性能分析性能分析快速性快速性灵敏性灵敏性稳定性定性109.补充知充知识 伺服原理伺服原理伺服伺服阀液压执行机构负载反馈输入入能源能源v原理原理系系统靠靠输出与出与输入信号的偏差入信号的偏差进行工作，从而使系行工作，从而使系统输出再出再现输入，达到入，达到输入控制入控制输出的伺服控制目的出的伺服控制目的v基本特征基本特征输出量能出量能够自自动地、准确而快速地复地、准确而快速地复现输入量的入量的变化化规律，且律，且还能能对输入信号入信号实行放大行放大(功率放大功率放大)与与变换作用作用110.典型液典型液压助力器构造助力器构造壳体配油柱塞传动活塞111.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理112.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理113.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理114.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理115.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理116.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理117.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理118.典型液典型液压助力器工作原理助力器工作原理119.液液压助力器助力器应急工作急工作120.液液压助力器助力器应急工作急工作121.液液压助力器助力器应急工作急工作122.液液压助力器助力器应急工作急工作123.液液压助力器助力器应急工作急工作124.液液压助力器助力器应急工作急工作125.液液压助力器性能分析助力器性能分析.快速性快速性v快速性是指在液快速性是指在液压作用下，助力器的作用下，助力器的传动活塞能以多大速活塞能以多大速度运度运动的性能。的性能。v一般指在一般指在最大最大阀口开度口开度，一定，一定载荷的条件下，荷的条件下，传动活塞的活塞的运运动速度。速度。v快速性直接影响舵面偏快速性直接影响舵面偏转的最大角速度，从而影响的最大角速度，从而影响飞机的机的操操纵性性v影响快速性的因素影响快速性的因素流量流量密封性密封性126.Page127通油孔面积f与配油柱塞的尺寸、通油孔形状和通油孔开度Z等因素有关，开度越大，进入助力器的油液流量就越大，传动活塞也就运动的越快。通油孔的开度通油孔的开度 127.Page128液压助力器的快速性：Q当p一定时，与通油孔两边的压力差、回油压力和传动活塞的摩擦力有关，来油压力升高、回油压力降低、摩擦力减小，都会使压力差增大而增大流量。Q与传动活塞上的载荷p有关。载荷越小，通油孔两边的压力差就越大，因而传动活塞的运动速度也越大。Q与密封性有关。当进入助力器的一部分油液渗漏以后，实际上用来推动传动活塞的油液就会减少，传动活塞的运动速度就减少。128.Page129改善和保持助力器快速性的措施Q通油孔的最大开度，在构造上有配油柱塞的游动间隙来保证，维护工作应当注意保持游动间隙正常。Q助力器的来油压力和回油压力，主要取决于液压系统的工作性能。用专门的助力液压系统来保证助力器工作。Q传动活塞的摩擦力作用在活塞、活塞杆与外筒内壁接触的部位129.Page130Q为保证助力器的密封性，在外筒两端和传动活塞周围都装有橡胶密封圈；内部零件装配精密度很高；此外，许多液压助力器的配油柱塞的凸缘与它所遮盖的通油孔之间，都有一定的交叠量。配油柱塞的正交叠 130.液液压助力器性能分析助力器性能分析2.灵敏性灵敏性灵敏性是指灵敏性是指传动活塞迅速地跟随配油柱活塞迅速地跟随配油柱塞运塞运动的能力的能力影响因素影响因素v不灵敏范不灵敏范围：配油柱塞在某一范：配油柱塞在某一范围内活内活动时，传动活塞并不运活塞并不运动v随从随从误差：当差：当传动活塞跟随配油柱塞运活塞跟随配油柱塞运动时，传动活塞的行程与配油柱塞的行程之活塞的行程与配油柱塞的行程之间始始终存在着一定的差存在着一定的差值，即等于，即等于阀口开度。口开度。助力器的不灵敏范助力器的不灵敏范围和随从和随从误差越小，差越小，表示它的灵敏性越好。表示它的灵敏性越好。131.Page132(1)助力器的不灵敏范围助力器具有不灵敏范围的主要原因是：配油柱塞的凸缘与它所遮盖的通油孔之间，通常都有一定的交叠量。助力器的不灵敏区如图：影响不灵敏范围因素配油柱塞交叠量密封性摩擦力混入空气132.Page133(2)助力器的随从误差助力器传动活塞的运动速度是随通油孔开度而改变的。助力器的随从误差是由其工作特点带来的，在传动活塞的运动过程中是不可避免的。在在传动活塞的运活塞的运动过程中，随从程中，随从误差的差的产生与消除情况如生与消除情况如图：影响随从误差的因素配油柱塞运动速度快速性133.液液压助力器性能分析助力器性能分析3.稳定性定性液液压助力器的助力器的稳定性，指它在外部定性，指它在外部扰动作用消失后，能作用消失后，能够迅速、自迅速、自动地恢复到原来的工作状地恢复到原来的工作状态的能力的能力影响器影响器稳定性的因素定性的因素v传动机构机构连接部分的接部分的间隙隙 v混混杂在油液中的空气在油液中的空气v操操纵系系统的摩擦力的摩擦力v助力器的密封性助力器的密封性 v固定支架松固定支架松动 134.Page135 从驾驶杆到助力器之间的传动机构中，如各连接点的间隙过大，液压助力器的稳定性会显著变差，当他受到外部扰动作用后，就容易发生震动。传动机构的机构的间隙隙对稳定性的影响定性的影响(1)(1)传动机构机构连接部分的接部分的间隙隙135.Page136(2)混杂在油液中的空气油液中混杂着空气，也会使助力器的稳定性变差。油液中混有空气的液油液中混有空气的液压助力器助力器 136.Page137(3)操纵系统的摩擦力 操纵系统各部分的摩擦力，对于助力器的稳定性有很大影响。摩擦力的方向始终是与助力器各零件的运动方向相反的，所以它通常能起到减弱振动的作用。137.v载荷感荷感觉器器无回力助力操无回力助力操纵系系统中，使中，使飞行行员从从驾驶杆上感受到力杆上感受到力有回力助力操有回力助力操纵系系统中，在舵面中，在舵面铰链力矩力矩较小小时，使，使驾驶杆不致杆不致过“轻”v载荷感荷感觉器器类型型弹簧簧载荷感荷感觉器器动压载荷感荷感觉器器v载荷感荷感觉器器刚度度小杆位移小杆位移时，要求，要求刚度大度大大杆位移大杆位移时，要求，要求刚度小度小 三、三、载荷感荷感觉器器FW138.弹簧簧载荷感荷感觉器构造器构造FW小小弹簧座簧座139.四、四、调整片效整片效应机构机构操纵系统类别杆力来源飞行中消除杆力的机构无助力操纵系统舵面铰链力矩配平调整片助力操纵系统载荷感觉器调整片效应机构操操纵电门140.Page141在无回力的助力器操纵系统中，当助力器的工作正常时，杆力只是由载荷感觉器引起的，使用调整片后，并不能卸除杆力，在这种操纵系统中，还装有调整片效应机构。141.电力驱动 驾驶员操操纵电门电动机机机械机械驱动装置装置操操纵面面指示器指示器142.水平安定面的配平操纵 操操纵电门一般采用一般采用弹簧加簧加载的定中的定中电门，松开松开电门，电门会自会自动回到关断位，回到关断位，电动机停止工作。同机停止工作。同时在在电动操操纵系系统中，往中，往往往带有一些极限位置有一些极限位置电门，当操，当操纵面运面运动到极限位到极限位时，位置，位置电门将使控制将使控制电路断开，路断开，防止操防止操纵面运面运动超超过极限位置，引极限位置，引发安全安全问题。143.第5.5节典型飞机操纵系统144.Page145第5.5节典型飞机操纵系统飞机飞行操纵系统的分类(根据操纵信号的来源)Q 人工飞行操纵系统 主操纵系统：手操纵机构：操纵升降舵、副翼 脚操纵机构：操纵方向舵 辅助操纵系统：扰流板、调整片、前缘襟翼、后缘襟翼、水平安定面的操纵系统 Q 自动飞行控制系统中央中央操操纵机构机构145.Page146典型飞机操纵系统146.Page147前前缘缝翼（翼（leading edge slat)leading edge slat)安装在基本机翼前缘的一段或者几段狭长小翼，主要是靠增大飞机临界迎角来获得升力增加的一种增升装置 147.Page148后缘襟翼（trailing edge flap）安装于机翼后缘内侧，主要是靠增大机翼的弯度来获得升力增加的一种增升装置。是主要增加升力作用的可操纵翼面。148.Page149B737-600B737-600的双开的双开缝后后缘襟翼襟翼 149.在大迎角下向下偏转，使前缘与来流之间的角度减小，气流较平缓地沿上翼面的流动，避免发生局部气流分离，同时也可增大翼型的弯度。Page150前前缘襟翼襟翼(leading edge flap)(leading edge flap)波音波音747747飞机克机克鲁格襟翼格襟翼 150.Page151扰流板安装在机翼上表面(或下表面)，能阻扰气流，减小(或增加)升力的板状操纵面，是飞机的横向辅助操纵装置。151.Page152水平安定面水平尾翼前部的固定部分,是保证飞机纵向平衡和俯仰稳定性的重要部件。水平安定面的操水平安定面的操纵示意示意图 152.6.1 辅助操助操纵系系统特点特点v与主操与主操纵系系统区区别操操纵时不不给驾驶员提供操提供操纵力和位移的感力和位移的感觉驾驶员必必须知道知道辅助操助操纵面的位置，需面的位置，需设位位置指示器或指示灯置指示器或指示灯v工作特点工作特点当操当操纵面被操面被操纵到需要的位置后，不会在空到需要的位置后，不会在空气气动力作用下返回原来位置力作用下返回原来位置153.典型主操纵系统v副翼操纵系统v升降舵操纵系统v方向舵操纵系统154.副翼操纵系统155.副翼副翼输入机构特点入机构特点v典型的并列式柔性典型的并列式柔性互互联驾驶盘操操纵机机构，任一构，任一驾驶盘卡卡滞乃能滞乃能进行行飞机横机横滚操操纵。v正常正常时当副翼偏当副翼偏转一定角度后有一定角度后有扰流流板配合工作，当左板配合工作，当左驾驶盘卡滞卡滞时，可，可由右由右驾驶盘单独操独操纵扰流板流板进行行应急急操操纵。左左驾驶盘扭力扭力轴右右驾驶盘扭力扭力轴左副翼互左副翼互联鼓鼓轮右副翼互右副翼互联鼓鼓轮扭力扭力弹簧簧摇臂臂到到扰流板操流板操纵扇形扇形轮到副翼操到副翼操纵扇