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第224章 电传操纵

我是魔王别惹我 云陌JUN 2470 2024-11-12 13:31

  液压回路,液压回路包含液压泵、液压管、液压阀门以及执行装置等。

  执行装置通过液压泵产生的流体压力驱动飞机的各控制面。而伺服阀则控制着执行装置的动作。

  飞行员的操纵动作通过机械回路传递到液压回路中相应的伺服阀,然后液压泵驱动执行机构操纵飞机的各控制面。

  液压式飞控系统见于老式的喷气运输机和一些高性能飞机。例如安-225运输机和洛克西德公司的黑鸟。

  人工感觉反馈,对于机械式飞控系统,飞行员经由机械装置可以感受到作用于飞机各个舵面上的气动力。

  这种触觉反馈增强了飞行安全性。例如,在喷气轰炸机上,人们就利用一种弹性装置来实现这种控制反馈。

  通过移动该装置的支点,人们可以使反馈力(对于升降舵)与空速的平方成正比。这样,高速飞行时所需的操纵力量就迅速增加了

  电传操纵,电传操纵是航空领域中一种将航空器驾驶员的操纵输入,通过转换器转变为电信号,经计算机或电子控制器处理,再通过电缆传输到执行机构一种操纵系统。

  它省掉了传统操纵系统中的机械传动装置和液压管路。

  机械式和液压式飞行操纵系统重量较大,需要使用滑轮和曲柄系统仔细布置穿过整个航空器的飞行操纵线系。

  这两个系统经常需要冗余备份装置,这又进一步增加了重量。

  此外,这两个系统对处于变化中的空气动力环境只能提供有限的补偿能力,失速、螺旋以及人机耦合振荡等一些危险的飞行特性仍有可能发生。

  因为这些飞行特性取决于飞机的空气动力和结构特性而非控制系统本身。

  然而通过使用计算机和电子连接,设计者能够降低航空器重量并提高可靠性。同时使用计算机还可以预防上述危险的飞行特性。

  "电传操纵"一词从字面仅仅意味着这是一个通过电信号实现控制的系统。但事实上,这是一个通过计算机控制的系统。

  在飞行员和最终的控制执行机构或舵面之间,计算机系统通过软件程序实际上修改了飞行员(对于非飞机系统,指操作员)的输入。

  当然为避免危及安全性,这些程序都需要经过周密的开发和验证。

  安全性和冗余。在飞机上,这样的控制系统一般都具有四个独立的通道。当其中的一个甚至两个通道损坏时,飞机仍然不会失去控制。

  为获得更高的机动性,一些电传操纵的飞机经过仔细设计静稳定性很低,甚至为负。

  节约重量。相对传统飞机,电传操纵的飞机一般重量更小。由于可以放宽静稳定性,运输机可以减少部分重量,战斗机可以减少更多。

  这是由于飞机舵面现在可以做得更小了。电传飞控首先应用于军机,之后才进入民机市场。

  空客系列飞机从一开始就应用电传操纵技术,而波音则是在777系列之后应用此项技术。

  电传操纵系统能够更灵活地响应变化中的空气动力环境,通过控制舵面运动使得飞机对操纵输入的响应在所有飞行条件下都是一致的。

  电子系统需要的维护不多,而机械和液压系统却需要润滑、松紧调整、渗漏检查、更换液体等。

  而且,将电路系统放置在驾驶员和航空器之间能够提高安全性,例如操纵系统能够防止失速,或制止驾驶员使机身过载。

  电传操纵系统实际上是用一个电子接口取代了航空器的物理操纵。

  驾驶员的指令被转换成电信号,飞行控制计算机确定如何恰当地驱动连接在每个操纵面上的执行机构以提供想要的响应。

  最初的执行机构通常是液压式的,现在电动执行机构也已经被研制出来。

  关于电传操纵系统的主要担忧是可靠性问题。

  传统的机械式或液压式操纵系统通常是逐渐失效的,而所有飞行控制计算机失效会使飞机立即处于不可控制状态。

  为此,大多数电传操纵系统包含有冗余计算机和一些机械式或液压式备份。

  这好像使电传操纵系统的一些优点变得没有意义,但是由于冗余系统只是用于紧急情况,因此这些系统可以做得更简单、更轻,而且只需提供有限的能力。

  电传飞行操纵系统取消了复杂、脆弱和笨重的液压式飞行操纵系统的机械回路,用电子线路取而代之。

  现在,驾驶舱操纵装置操作的是能够产生相应指令的信号换能器。这些指令由一个电子控制器处理。

  如今自动驾驶仪也是电子控制器的一部分。 除了机械伺服阀被电控伺服阀外,液压回路也做类似处理。

  这些阀门由电子控制器操作。二十世纪五十年代,一种模拟式电传飞行操纵系统首次被安装在A上,这是一种最简单、最早的构型。

  在这种构型中,飞行操纵系统必须模拟“感觉”。电子控制器操作电子感觉装置,以提供作用在人工操纵装置上的合适的“感觉”力。这种系统仍在EMBRAER 170和190中使用,并曾在协和飞机中使用,它也是首先采用电传操纵系统的客机。

  在更复杂的版本中,模拟计算机取代了电子控制器。二十世纪五十年代生产的加拿大超音速歼击机就是采用这种方式的。

  模拟计算机也允许定制一些飞行操纵特性,包括放宽静稳定度。早期版本的F-16也采用了这一技术,使得它具有了令人印象深刻的机动性。

  数字电传飞行操纵系统与模拟式的相似。不过信号处理是由数字计算机完成的。驾驶员实际上是“通过计算机飞行”。

  由于数字计算机能够接收来自航空器上任何传感器的输入信号,使得灵活性得到增强。

  由于系统不依赖于模拟控制器中临界电子元件的额定值,使得稳定性也得到增强。

  数字计算机中的程序让设计者能够精确地裁制航空器的操纵特性。

  例如,通过防止驾驶员超过预设的限制(航空器的飞行包线),软件能避免航空器被危险地操纵。

  软件也可用于过滤操纵输入以避免驾驶员诱发的摆动。

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