民机电传飞行控制系统体系结构研究

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1、中国航空学会2007年学术年会机载、航电专题05民机电传飞行控制系统体系结构研究王永中国一航618所陕西西安摘要本文研究了先进民用飞机电传飞行控制系统的体系结构，分析了A320/A340、Boeing777、A380的电传飞行控制系统的布局、余度结构、控制策略。在分析国外民机电传飞控系统的基础上本文还针对我国“大型飞机”给出了电传飞控系统方案。关键词电传、飞行控制、余度、飞控计算机、舵机1引言电传飞行控制系统是民用飞机发展的重要里程碑，它可减轻飞行员工作负担、提高乘座舒适性、优化飞机设计。空客和波音都以电传飞行控制系统来改善飞机效能及增强市场商业

2、竞争能力，取得了巨大成功。随着我国经济的发展,民用航空工业将成为21世纪的一个新经济增长点。国务院总理温家宝在十届全国人大四次会议上宣布，中国将在“十一五”期间适时启动大型飞机研制项目。为适应日益增长的国内外市场对民用飞机的需求，应当不失时机地大力发展民用飞机电传控制技术的研究。2A320飞机电传飞控系统分析2.1概述A320是第一架采用电传飞控系统的民航客机。她是根据协和飞机模拟电传20多年的使用经验及A300、A310数字控制器（用于扰流片）使用经验的基础上设计成功的。2.2A320飞机飞控体系结构A320的电传飞行控制系统的计算机采用了7ⅹ

3、2的结构，主要操纵面布局2台舵机，主备工作，保证因飞控系统故障而引起飞机失事的概率小于10-9/飞行小时，方向舵和水平安定面的机械操纵提供了安全操纵飞机着陆的能力。整个飞控系统采用非相似余度设计并利用了控制面的气动冗余。七个计算机完成电传操纵：2个升降舵副翼计算机（ELAC），控制副翼和升降舵舵机，控制THS的两个电动马达；3个扰流片和升降舵计算机（SEC），控制着所有扰流片舵机，控制着第三个水平安定面（THS）的马达，SEC也作为ELAC计算机的备份；2个飞行增强计算机（FAC），提供了航向阻尼功能，完成自动配平极限值监控功能；它们均可在自己的

4、权限内，通过相关操纵面去控制飞机运动。除此之外，配平操纵盘通过机械操纵控制水平安定面（THS），脚蹬通过机械链控制方向舵，提供了在全部电气系统发生故障时能安全操纵飞机着陆的能力，机械控制优先级高于电控优先级。所有的操纵面均为液压驱动。其电传飞行控制系统结构如图1所示。1中国航空学会2007年学术年会XX专题xx图1A320飞机电传飞行控制系统结构2.3飞机三轴操纵2.3.1俯仰轴正常情况下ELAC2控制着升降舵和THS。ELAC1作为备份,当ELAC2故障时,ELC1自动接替工作，两个ELAC都故障时，SEC1或SEC2接替工作，配平操纵盘通过机

5、械操纵控制着水平安定面（THS），其优先级高于电控优先级，其控制系统结构如图2所示。图2A320飞机电传飞行控制系统纵向控制结构2.3.2滚转轴ELAC1控制着副翼，ELAC2作为备份，运行正常控制律，SEC接受ELAC的命令发送给扰流片完成相应的功能，FAC完成协调转换，ELAC都故障，SEC运行直接控制律且航向阻尼功能消失，其控制系统结构如图3所示。图3A320飞机电传飞行控制系统横滚控制结构2中国航空学会2007年学术年会XX专题xx2.3.3航向轴方向舵操纵；脚蹬为机械操纵；飞行中，偏航阻尼和协调转弯及配平是电子控制。航向阻尼协调转弯方向

6、舵配平由ELAC计算发给FAC，FAC1优先于FAC2，FAC2处于热备份，其控制系统结构如图4所示。图4A320飞机电传飞行控制系统航向控制结构3A340飞机电传飞控系统分析3.1概述A340飞机的电传飞行控制系统是在A320飞控系统的基础上进行了进一步的综合，采用了5ⅹ2的计算机结构，舵机仍采用主备工作方式。3.2体系结构5台计算机完成电传操纵，分别为3台主飞控计算机FCPC（FlightControlPrimaryComputer）控制所有的操作面，2台备分飞控计算机FCSC（FlightControlSecondaryComputer）控

7、制部分操作面。A340已取消了专用的FAC，在俯仰及航向仍保留机械操纵。系统的结构如图5所示图5A340飞机电传飞行控制系统结构每个飞控计算机包含两个支路：指令支路和监控支路，两支路的功能不同，指令支路运行分配给该计算机的任务，监控支路确保指令支路的正确性，当计算机的两个支路的输出不一致时，该计算机被切除，剩下的计算机按照预先规定的优先级顺序投入运行。飞控计算机采用了非相似的硬件和软件：主计算机和从计算机使用非相似的处理器；指令支路和监控支路使用不同的编程语言。主计算机使用Intel80386微处理器，其指令支路的软件用汇编语言编写，监控支路使用

8、的编程语言为3中国航空学会2007年学术年会XX专题xxPL/M。从计算机使用Intel80186微处理器，其指令支路的软件用汇编语言编