操縱系統(tǒng)概述和中央操縱機(jī)構(gòu)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)課件

操縱系統(tǒng)概述和中央操縱機(jī)構(gòu)主講人：張洋《飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)》01.飛行操縱系統(tǒng)的定義02.飛行操縱系統(tǒng)分類(lèi)03.對(duì)操縱系統(tǒng)的要求04.飛行操縱系統(tǒng)發(fā)展目錄contents05.中央操縱系統(tǒng)06.腳操縱系統(tǒng)一、飛行操縱系統(tǒng)的定義飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)是飛機(jī)上用來(lái)傳遞操縱指令、驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)的所有部件和裝置的總合，用于飛機(jī)飛行姿態(tài)、氣動(dòng)外形、乘坐品質(zhì)的控制。如圖所示，駕駛員通過(guò)操縱飛機(jī)的各舵面和調(diào)整片實(shí)現(xiàn)飛機(jī)繞縱軸、橫軸和立軸旋轉(zhuǎn)，以完成對(duì)飛機(jī)飛行姿態(tài)和飛行軌跡的控制。根據(jù)定義,飛行操縱系統(tǒng)可分為三個(gè)環(huán)節(jié)，即：中央操縱機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生操縱指令，包括手操縱機(jī)構(gòu)和腳操縱機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞操縱指令；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)。一、飛行操縱系統(tǒng)的定義二、飛行操縱系統(tǒng)分類(lèi)飛行操縱系統(tǒng)分類(lèi)的方法較多，按照操縱信號(hào)來(lái)源、信號(hào)傳遞方式和驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)的方式三種方法分類(lèi)。1）根據(jù)信號(hào)來(lái)源分類(lèi)現(xiàn)今飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)可以分為兩大類(lèi)：人工飛行操縱系統(tǒng)和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。二、飛行操縱系統(tǒng)分類(lèi)3）根據(jù)驅(qū)動(dòng)舵面方式分類(lèi)操縱系統(tǒng)可分為簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)和助力操縱系統(tǒng)（液壓助力器、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置）。2）根據(jù)信號(hào)傳遞方式分類(lèi)操縱系統(tǒng)可以分為機(jī)械操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)。目前正在研究的傳動(dòng)方式為光傳操縱系統(tǒng)，操縱信號(hào)為在光纜中的光信號(hào)。根據(jù)舵面類(lèi)型不同，操縱系統(tǒng)還可分成主操縱系統(tǒng)和輔助操縱系統(tǒng)。主操縱系統(tǒng)包括副翼操縱、升降舵操縱和方向舵操縱；輔助操縱系統(tǒng)包括增升裝置、擾流板操縱和水平安定面配平操縱。三、對(duì)操縱系統(tǒng)的要求駕駛桿（或駕駛盤(pán)）既可操縱升降舵又可操縱副翼，并要求在縱向或橫向操縱時(shí)彼此互不干擾。2操縱系統(tǒng)除了應(yīng)滿足重量輕、制造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、具有足夠的強(qiáng)度和剛度等要求外，還應(yīng)滿足以下一些特殊要求。1保證駕駛員手、腳操縱動(dòng)作與人類(lèi)運(yùn)動(dòng)本能相一致。3駕駛艙中的腳操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同身材的需要。三、對(duì)操縱系統(tǒng)的要求駕駛員是憑感覺(jué)來(lái)操縱飛機(jī)的,除感受過(guò)載大小之外，還要有合適的桿力和桿位移的感覺(jué)，其中桿力尤為重要；腳蹬力和腳蹬位移也是如此。4駕駛桿（或腳蹬）從配平位置偏轉(zhuǎn)時(shí),所需的操縱力應(yīng)該均勻增加，并且力的指向總是與偏轉(zhuǎn)方向相反，這樣，駕駛桿（或腳蹬）就有自動(dòng)回中（即回到配平位置）的趨勢(shì)。5為防止駕駛員無(wú)意識(shí)動(dòng)桿及減輕駕駛員的疲勞，操縱系統(tǒng)的啟動(dòng)力應(yīng)在合適的范圍內(nèi)。6三、對(duì)操縱系統(tǒng)的要求操縱系統(tǒng)的間隙和系統(tǒng)的彈性變形會(huì)產(chǎn)生操縱延遲現(xiàn)象。7在中央操縱機(jī)構(gòu)附近應(yīng)有極限偏轉(zhuǎn)角度止動(dòng)器，以防止駕駛員用力過(guò)猛、操縱過(guò)量而使系統(tǒng)中某些部件或機(jī)體結(jié)構(gòu)遭到損壞，凡是可以調(diào)整的限動(dòng)裝置應(yīng)在調(diào)整好的位置上保證確實(shí)鎖緊，或用保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)。8飛機(jī)停在地面上時(shí)，為防止舵面被大風(fēng)吹壞，所有舵面應(yīng)用“鎖”來(lái)固定。9四、飛行操縱系統(tǒng)發(fā)展（1）經(jīng)典：機(jī)械操縱階段（2）主流：電傳操縱階段。多余度電傳操縱系統(tǒng)在現(xiàn)代民航飛機(jī)中已獲得大范圍的應(yīng)用，例如A320、A380、A350、B777、B787等民航客機(jī)。（3）未來(lái)：光傳操縱階段，是未來(lái)飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。五、中央操縱系統(tǒng)飛機(jī)主操縱系統(tǒng)是由中央操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置組成的。中央操縱機(jī)構(gòu)是由駕駛員手腳直接操縱的部分，分為手操縱機(jī)構(gòu)和腳操縱機(jī)構(gòu)兩大部分。五、中央操縱系統(tǒng)機(jī)械手操縱機(jī)構(gòu)011駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)表示一種駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)。如圖所示，前推或后拉駕駛桿時(shí)，駕駛桿繞著軸線a—a轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)桿1和搖臂1等構(gòu)件的傳動(dòng)，可操縱升降舵；左右壓桿時(shí),駕駛桿繞軸線b—b轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)扭力管和搖臂2都隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)桿2等構(gòu)件的傳動(dòng)，即可操縱副翼。操縱過(guò)程中，兩者不會(huì)互相干擾。多用于機(jī)動(dòng)性較好且操縱時(shí)費(fèi)力較?。ɑ蜓b有助力器）的飛機(jī)。2駕駛盤(pán)式手操縱機(jī)構(gòu)五、中央操縱系統(tǒng)如圖所示，表示一種駕駛盤(pán)式手操縱機(jī)構(gòu)。駕駛盤(pán)在操縱時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)裝置帶動(dòng)駕駛桿內(nèi)的一根扭力管轉(zhuǎn)動(dòng)，扭力管通過(guò)一個(gè)萬(wàn)向接頭帶動(dòng)副翼操縱鋼索輪，提供操縱副翼的信號(hào),前推或后拉駕駛盤(pán)時(shí)，可操縱升降舵。能保證操縱升降舵與操縱副翼時(shí)互不干擾。多用于操縱時(shí)費(fèi)力較大且機(jī)動(dòng)性要求較低的中型和大型飛機(jī)。五、中央操縱系統(tǒng)上述兩種手操縱機(jī)構(gòu)相比，駕駛桿構(gòu)造較簡(jiǎn)單，便于駕駛員一手操縱駕駛桿，一手操縱油門(mén)手柄，不便于用增大駕駛桿傾斜角度的辦法來(lái)減小操縱副翼時(shí)的桿力；駕駛盤(pán)式構(gòu)造較復(fù)雜，通過(guò)增大駕駛盤(pán)的轉(zhuǎn)角，使操縱副翼省力，使副翼偏轉(zhuǎn)一定角度所需的時(shí)間要相應(yīng)増長(zhǎng)。電傳手操縱機(jī)構(gòu)021側(cè)桿式電傳操縱機(jī)構(gòu)空客系列飛機(jī)的電傳操縱系統(tǒng)釆用“側(cè)桿”操縱機(jī)構(gòu)。如圖所示，所謂“側(cè)桿”是“側(cè)桿操縱器”的簡(jiǎn)稱,是一種以輸入為力信號(hào)、輸出為電信號(hào)的小型側(cè)置手操縱機(jī)構(gòu)。它前后、左右擺動(dòng)發(fā)出互不干擾的電信號(hào)，通過(guò)電傳操縱系統(tǒng)使飛機(jī)產(chǎn)生縱向和橫向運(yùn)動(dòng)。五、中央操縱系統(tǒng)側(cè)桿操縱器重量輕，空間尺寸小，改善了駕駛員觀察儀表的工作條件，克服了重力加速度給駕駛員帶來(lái)的不必要困難，在操縱時(shí)，側(cè)桿的輸入桿力與舵面偏轉(zhuǎn)角一一對(duì)應(yīng)，機(jī)長(zhǎng)和副駕駛的操縱信號(hào)在舵面上產(chǎn)生疊加效果。側(cè)桿操縱機(jī)構(gòu)之間沒(méi)有機(jī)械連接裝置,當(dāng)機(jī)長(zhǎng)（或副駕駛）操縱飛機(jī)時(shí)，另一側(cè)的側(cè)桿不會(huì)發(fā)生聯(lián)動(dòng)。另外，當(dāng)自動(dòng)駕駛儀操縱飛機(jī)舵面運(yùn)動(dòng)時(shí),側(cè)桿不會(huì)隨動(dòng)，駕駛員無(wú)法根據(jù)側(cè)桿的狀態(tài)判斷飛機(jī)控制情況。五、中央操縱系統(tǒng)2駕駛盤(pán)式電傳操縱機(jī)構(gòu)波音公司在B777飛機(jī)上開(kāi)始釆用電傳操縱系統(tǒng),其手操縱機(jī)構(gòu)仍然釆用傳統(tǒng)的駕駛盤(pán)結(jié)構(gòu)。駕駛員操縱駕駛盤(pán)時(shí)，桿力傳感器將操縱信號(hào)變?yōu)椴倏仉娦盘?hào)。由于兩個(gè)駕駛盤(pán)之間存在機(jī)械連接，當(dāng)機(jī)長(zhǎng)（或副駕駛）操縱飛機(jī)時(shí)，另一側(cè)的駕駛盤(pán)會(huì)同步隨動(dòng)，便于掌控飛機(jī)操縱動(dòng)態(tài)。當(dāng)自動(dòng)駕駛儀銜接后，自動(dòng)駕駛的操縱信號(hào)可通過(guò)反向驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器操縱駕駛盤(pán)，駕駛員可根據(jù)駕駛盤(pán)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控駕駛儀操縱情況。五、中央操縱系統(tǒng)六、腳操縱系統(tǒng)1平放式腳蹬腳操縱機(jī)構(gòu)有腳蹬平放式和腳蹬立放式兩種類(lèi)型。平放式腳蹬與駕駛桿配合使用，立放式腳蹬與駕駛盤(pán)配合使用。如圖所示，安裝在由兩根橫桿和兩根腳蹬桿組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)上。駕駛員蹬腳蹬時(shí),兩根橫桿分別繞轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)軸固定在座艙底板上），經(jīng)鋼索（或傳動(dòng)桿）等的傳動(dòng)，使方向舵偏轉(zhuǎn)。平行四邊形機(jī)構(gòu)的作用是保證在操縱方向舵時(shí)，腳蹬只作平移而不轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖中雙點(diǎn)畫(huà)線所示），便于駕駛員操縱。六、腳操縱系統(tǒng)2立放式腳蹬通過(guò)立桿、傳動(dòng)拉桿與方向舵鋼索鼓輪相連。機(jī)長(zhǎng)腳蹬和副駕駛腳蹬通過(guò)公共連桿相連，當(dāng)機(jī)長(zhǎng)或副駕駛操作方向舵腳蹬時(shí)，另一側(cè)腳蹬可同步隨動(dòng)。當(dāng)機(jī)長(zhǎng)用左腳向前蹬左腳蹬時(shí)，左腳蹬向前，立桿1帶動(dòng)傳動(dòng)桿1向前,從而驅(qū)動(dòng)左搖臂帶動(dòng)鼓輪1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)方向舵鋼索轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)傳動(dòng)桿2向后拉，帶動(dòng)右腳蹬向后。六、腳操縱系統(tǒng)3腳蹬位置調(diào)節(jié)裝置現(xiàn)代飛機(jī)駕駛艙儀表板布局復(fù)雜，為保證駕駛員正常觀察窗外情況,需要確保駕駛