《先进飞行控制系统》第(IV)

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1、先进飞行控制系统第十三节课(20121128)第七章现代飞行控制技术7.1电传操纵系统7.2主动控制技术放宽静稳定性直接力控制机动载荷控制阵风减缓与乘感控制主动颤振抑制7.1电传操纵系统7.1.1飞行操纵系统（FCS）的发展飞行操纵系统的发展可分为四个阶段：简单机械操纵系统不可逆助力操纵系统增稳与控制增稳系统电传操纵系统（FBW）（1）简单机械操纵系统50年代以前，由于飞机飞行速度不高，舵面气动载荷不大所以用简单的一杆三舵和机械传动杆系，借飞行员体力可拉动舵面。（2）不可逆助力操纵系统50年代初期至中期，由于飞行速度增加，舵面载

2、荷增加，飞行员体力难以操纵飞机由此出现助力器。为了使飞行员感觉到速度、高度的变化，而设置回力杆，将部分舵面载荷传到杆上出现可逆助力操纵系统。在跨音速时，出现了杆力不可操纵性，引出不可逆助力操纵系统。原因：在时，舵面效率下降（∵焦点后移，使静安定系数增大,升降舵操纵效能下降,升降舵操纵力矩不足以克服低头力矩，为此采用全动式平尾，扩大升降舵面积，补偿效率的降低，此时由于舵面铰链力矩很大，而无法实现所需要的回力比∴取消回力杆，成为不可逆的助力操纵系统为使飞行员能感受到载荷增加了载荷机构、力臂调节和调效机构（调效机构起消除杆力作用）（3

3、）增稳与控制增稳系统从50年代中期至60年代，由于飞机向高速高空方向发展，歼击机外型变化（大后掠、三角机翼，细长身），使飞机自身稳定性不足，此时通过气动外形改变和飞行操纵系统难以提高稳定性，为此出现了阻尼增稳系统。这样会引起操纵性下降，为解决稳定性与操纵性的矛盾而出现控制增稳系统。（4）电传操纵系统60年代至今，虽然控制增稳系统能兼顾飞机稳定性与操纵性的要求，但是电气通道的操纵权限不是全权限的，也没有可靠的安全措施，机械杆系仍然存在。将控制增稳系统的电气通道的权限扩展到全权限，取消机械通道而出现电传操纵系统，该系统中必存在计算机

4、，同时采用余度技术具有很多优点。1）电传操纵系统特点：在电传系统中，驾驶杆输出不是机械位移信号，而是电信号它与自动控制系统产生的电信号综合后，共同操纵舵面，所以电传操纵使人工操纵与自动控制在功能上和操纵方式上融为一体。安全可靠、故障率低、无力反传问题、提高战伤生存能力。这是MFCS的第三次变革。2）电传操纵系统的发展：传操纵系统在上世纪50年代末就已出现。第一架采用电传操纵系统的作战飞机是F-111，该机于1964年开始飞行，当时采用了三余度带机械备份的模拟式系统。之后在其它型号的飞机（如“狂风”战斗机，F-8C飞机，西德的F-

5、104G、波音YC-14短距起落运输机等）也进行了电传操纵系统的验证并且开始采用数字式系统。但最初电传操纵系统的共同特点是为了安全可靠，都带有机械备份系统，以提供非相似的余度2）电传操纵系统的发展：六十年代中期集成电路的出现，对航空技术的发展产生了巨大影响，为制造小型可靠的余度电传系统提供了物质条件1972年美国空军发起的轻型战斗机验证计划的竞标中，第一架采用无机械备份的电传操纵系统飞机YF-16被美国空军选为新的轻型战斗机，从此开始了无任何机械备份的电传操纵系统的发展。为了强调无机械备份电传操纵系统的巨大潜力有时还将其称为全电

6、传（Fullfly-by-wire，FFBW）操纵系统。YF-16经过试验证及大量技术改造之后，F-16很快成为世界上第一架无机械备份的模拟式电传操纵系统的飞机2）电传操纵系统的发展：数字技术的发展，更小、更密集和更有效的大规模集成电路的发展，推动了数字式电传系统的应用。1978年，美国已开始将数字式电传系统用于F-18战斗机，但该机仍保留有机械备份系统。在此期间，英国采用一架“美洲虎”战斗机作为研究电传操纵系统的验证机，该机装有四余度数字式电传操纵系统，于1981年首次试飞，这是第一架无任何机械备份的数字式电传操纵系统的飞机。

7、2）电传操纵系统的发展：80年代中期，美国利用AFTI/F-16验证机所用的数字式电传系统的改型，重新装备了F-16C/D型飞机。该电传系统为四余度双故障/工作的系统，采用四余度的数字备份系统。系统的体积比模拟式系统降低了2/3。由于电传操纵系统比机械操纵系统具有许多无可比拟的优点并且随着科学技术的发展，电传操纵系统所亟待解决的某些问题已逐步得到了解决，所以，从80年代以来，电传操纵系统获得了极大的发展，许多新研制的军用及民用飞机均采用了电传操纵系统。2）电传操纵系统的发展：80年代开始研制的瑞典的JAS39“鹰狮”战斗机,采用

8、了数字式全电传操纵系统，该系统没有机械备份系统，是一种具有“非相似余度”并作为最后备份的三个模拟通道的三通道数字系统。1986年投入商业运营的空客A320飞机是带有机械备份的数字式电传操纵系统，采用双一三共五套非相似余度的数字计算机，可以保证其中任何一套计算机正