飛控系統(tǒng)概論——緒論

1、緒論緒論一一 飛機的主要組成部分及功用飛機的主要組成部分及功用 飛機的主要組成部件有機翼、尾翼、機身、飛機的主要組成部件有機翼、尾翼、機身、起落架、飛機操縱系統(tǒng)、飛機動力裝置和機載起落架、飛機操縱系統(tǒng)、飛機動力裝置和機載設(shè)備等。設(shè)備等。 一般水平尾翼由水平安定面和升降舵組成，垂一般水平尾翼由水平安定面和升降舵組成，垂直尾翼由垂直安定面和方向舵組成。直尾翼由垂直安定面和方向舵組成。 在超音速飛機上，為了提高飛機縱向操縱能力，在超音速飛機上，為了提高飛機縱向操縱能力，常將水平尾翼做成一個整體常將水平尾翼做成一個整體(不分水平安定面和不分水平安定面和升降舵升降舵)，它可以操縱偏轉(zhuǎn)，稱為全動平尾。，它

2、可以操縱偏轉(zhuǎn)，稱為全動平尾。 起落架：是飛機起飛、著陸滑跑和在地面起落架：是飛機起飛、著陸滑跑和在地面 (或或水面水面) 停放、滑行中支持飛機的裝置。停放、滑行中支持飛機的裝置。 操縱系統(tǒng)：用來操縱、控制飛機。早期的人操縱系統(tǒng)：用來操縱、控制飛機。早期的人工機械操縱系統(tǒng)包括中央操縱機構(gòu)（駕駛桿工機械操縱系統(tǒng)包括中央操縱機構(gòu)（駕駛桿/盤、盤、腳蹬）、傳動機構(gòu)（拉桿、搖臂或鋼索、滑輪腳蹬）、傳動機構(gòu)（拉桿、搖臂或鋼索、滑輪等）、助力系統(tǒng)等）、助力系統(tǒng)(液壓的和電動的液壓的和電動的)等?，F(xiàn)代飛機等?，F(xiàn)代飛機已經(jīng)廣泛采用電傳操縱系統(tǒng)、自動駕駛儀等。已經(jīng)廣泛采用電傳操縱系統(tǒng)、自動駕駛儀等。 動力裝置：包

3、括產(chǎn)生推力的發(fā)動機和保證發(fā)動力裝置：包括產(chǎn)生推力的發(fā)動機和保證發(fā)動機正常工作所需的附件和系統(tǒng)。動機正常工作所需的附件和系統(tǒng)。 機載設(shè)備：包括飛行儀表、通信、導(dǎo)航、環(huán)機載設(shè)備：包括飛行儀表、通信、導(dǎo)航、環(huán)境控制、生命保障、能源供給等設(shè)備，以及與境控制、生命保障、能源供給等設(shè)備，以及與飛機用途有關(guān)的一些機載設(shè)備。飛機用途有關(guān)的一些機載設(shè)備。 常規(guī)飛機的飛行操縱常規(guī)飛機的飛行操縱(氣動舵面氣動舵面)常規(guī)飛機飛行操縱原理常規(guī)飛機飛行操縱原理軌跡的改變需要通過姿態(tài)的改變間接完成軌跡的改變需要通過姿態(tài)的改變間接完成1.初期采用自動駕駛儀穩(wěn)定飛機的角運動。初期采用自動駕駛儀穩(wěn)定飛機的角運動。2.50年代前自

4、動駕駛儀用于運輸機和轟炸機的平年代前自動駕駛儀用于運輸機和轟炸機的平飛。（飛機自動駕駛儀逐漸與機上其他裝置耦飛。（飛機自動駕駛儀逐漸與機上其他裝置耦合以控制航跡（定高和自動下滑等），既能穩(wěn)合以控制航跡（定高和自動下滑等），既能穩(wěn)定飛機，又能全面控制飛機，直至全自動著陸。定飛機，又能全面控制飛機，直至全自動著陸。3.60年代自動駕駛儀功能擴展成為飛行控制系統(tǒng)年代自動駕駛儀功能擴展成為飛行控制系統(tǒng)（Automatic Flight Control System AFCS），），產(chǎn)生了隨控布局飛行器設(shè)計新思想。產(chǎn)生了隨控布局飛行器設(shè)計新思想。 4.80年代已在研制把火控系統(tǒng)、推進裝置控制系年代已在研

5、制把火控系統(tǒng)、推進裝置控制系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)集成為火統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)集成為火/飛飛/推綜合控制系推綜合控制系統(tǒng)，以使各系統(tǒng)協(xié)同工作，更完善地完成飛行統(tǒng)，以使各系統(tǒng)協(xié)同工作，更完善地完成飛行任務(wù)。任務(wù)。n控制器控制的目的：控制器控制的目的：（1）改變飛機（或飛行器）的姿態(tài)或空間位置）改變飛機（或飛行器）的姿態(tài)或空間位置（2）抗干擾）抗干擾即飛機受干擾作用時，控制器可保持即飛機受干擾作用時，控制器可保持飛機的姿態(tài)或位置不變。飛機的姿態(tài)或位置不變。 n實現(xiàn)上述目的的方法：實現(xiàn)上述目的的方法： 通過給飛機施加力和力矩來完成，這力和力矩能使通過給飛機施加力和力矩來完成，這力和力矩能使飛機的姿態(tài)與位置保持

6、或改變。飛機的姿態(tài)與位置保持或改變。n如何給飛機施加力和力矩：如何給飛機施加力和力矩： 靠飛機上的控制面偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣動力與力矩靠飛機上的控制面偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣動力與力矩（1 1）必要條件：）必要條件：控制面控制面 升降舵升降舵縱向運動縱向運動 副副 翼翼側(cè)向運動側(cè)向運動 方向舵方向舵?zhèn)认蜻\動側(cè)向運動（2 2）控制設(shè)備：）控制設(shè)備：如何偏轉(zhuǎn)這些飛機上的控制面？如何偏轉(zhuǎn)這些飛機上的控制面？ 靠控制設(shè)備（如：舵機）靠控制設(shè)備（如：舵機） 通過飛行員看儀表通過飛行員看儀表大腦判斷大腦判斷手腳動手腳動作作調(diào)整飛機。在大腦中實現(xiàn)負反饋的過程，調(diào)整飛機。在大腦中實現(xiàn)負反饋的過程，這是一個反饋系統(tǒng)即為閉環(huán)系統(tǒng)。這

7、是一個反饋系統(tǒng)即為閉環(huán)系統(tǒng)。 自動飛行原理自動飛行原理組成：組成：放大器、舵機、反饋元件（作用是改善放大器、舵機、反饋元件（作用是改善 舵回路特性）舵回路特性）分類：分類：隨反饋形式的不同可分成三類隨反饋形式的不同可分成三類舵回路負載：舵回路負載：舵面的慣量，和作用在舵面上的舵面的慣量，和作用在舵面上的 氣動力矩（鉸鏈力矩）。氣動力矩（鉸鏈力矩）。 均衡式均衡式積分式積分式比例式比例式又稱控制與導(dǎo)引回路，簡稱制導(dǎo)回路又稱控制與導(dǎo)引回路，簡稱制導(dǎo)回路 這個回路是完成對飛機重心軌跡控制的回路，它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(nèi)回路。是以穩(wěn)定回路為內(nèi)回路。飛機重心位置的改變

8、是通過飛機重心位置的改變是通過控制飛機角運動實現(xiàn)的?？刂骑w機角運動實現(xiàn)的。 俯仰阻尼器俯仰阻尼器第五章第五章 典型飛行控制系統(tǒng)的分析典型飛行控制系統(tǒng)的分析 這是設(shè)計這是設(shè)計飛行控制系統(tǒng)的必要基礎(chǔ)。也是本課程的飛行控制系統(tǒng)的必要基礎(chǔ)。也是本課程的重點之一。重點之一。 首先介紹改善飛機穩(wěn)定性的阻首先介紹改善飛機穩(wěn)定性的阻尼系統(tǒng)和增穩(wěn)系統(tǒng)。接著介紹飛機三軸姿尼系統(tǒng)和增穩(wěn)系統(tǒng)。接著介紹飛機三軸姿態(tài)控制系統(tǒng)和縱向、側(cè)向軌跡控制系統(tǒng)。態(tài)控制系統(tǒng)和縱向、側(cè)向軌跡控制系統(tǒng)。最后介紹了控制與保持空速的工作原理。最后介紹了控制與保持空速的工作原理。重點重點。第六章第六章 飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計首先學(xué)習(xí)飛行品首先學(xué)習(xí)飛行品質(zhì)評價及品質(zhì)規(guī)范，然后對飛行控制設(shè)計質(zhì)評價及品質(zhì)規(guī)范，然后對飛行控制設(shè)計中的相關(guān)問題進行了討論。介