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第九篇
飞行控制系统检修
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第九篇 飞行控制系统检修
第一章 飞行控制系统概述
第一节 飞行控制的基本概念
随着飞行任务的不断复杂化，其对飞机性能的要求越来越高，不仅要求距离远（运输机），高度高（侦察机），而且要求飞机具有良好的机动性（战斗机）。为使驾驶员在长途飞行中减轻疲劳，或使驾驶员集中精力于战斗，希望用自动控制系统代替驾驶员控制飞机。这种在没有人直接参与条件下由控制系统自动地控制飞行器的飞行，称为自动飞行，相应的系统称为飞行自动控制系统（也称自动飞行控制系统）。
"世纪 年代以前，含有自动驾驶仪的飞行自动控制系统主要用于运输机和轰炸机，当时战斗机的飞行速度和高度都不大，自身的稳定性好，对自动控制的需求并不迫切。超音速飞机问世后，飞行包线（飞行速度和高度的变化范围）扩大，飞机自身的稳定性变差。例如，飞机自身的阻尼力矩在高空因空气稀薄而变小，阻尼比下降，至使飞机角运动产生强烈的摆动，仅靠驾驶员操纵飞机较为困难。为解决这类问题，在飞机上安装由角速度陀螺、放大器和串联舵机组成的阻尼器，引入飞机角速度的负反馈，增强角运动的阻尼，增加稳定姓。后又由阻尼器发展成为增稳控制和控制增稳系统。阻尼器只是增大阻尼（改善动稳定性），而增稳和控制增稳系统还可增加静稳定性和改善操纵性。飞机上安装了阻尼器或增稳系统，就好似变成了一架稳定性较好的新飞机。阻尼器和增稳系统的工作方式与自动驾驶仪不同，前两者飞机起飞就投入工作，这时驾驶员仍然直接操纵飞机，这种系统称为人工飞行操纵系统。自动驾驶仪（即飞行 %&动控制系统）则仅在飞机完成空中配平（指飞机力矩的平衡和杆力的平衡）后，才能接人。此后，驾驶员只能通过自动驾驶仪操纵台上的旋钮操纵飞机。
人工飞行控制（或操纵）系统和飞行自动控制系统总称为有人驾驶飞机的飞行控制（或操纵）系统。
第二节 飞行控制系统的作用和地位
由于计算机技术、自动控制技术及空气动力学等相关学科的发展，飞行控制系统在整个飞机系统中所处的地位愈来愈重要。现代飞行控制系统是现代飞机中不可缺少的重要组成部分。他除具有最基本的自动驾驶功能外，还对改善飞机的稳定性、操纵性和机动性有重要作用。
"世纪 &年代，飞机设计思想发生了根本性变化，即出现了随控布局设计思想，从而
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取代了以气动布局为中心的设计思想。所谓随控布局设计思想意指：综合考虑气动布局、飞行器结构、推进装置和控制系统四个环节，并以飞行控制为纽带充分发挥和协调四个环节的功能，从而大大提高整个飞机的性能。
第三节 稳定性、操纵性和机动性
飞机的飞行运动可分为基准运动和扰动运动。基准运动是指各运动参数完全按预定的规律变化。扰动运动是指由于受到外干扰而偏离基准运动的运动。
飞机稳定性，是指飞机在受到外加干扰情况下，当干扰作用消除后驾驶员不做任何操纵，飞机自动恢复到原始平衡状态的能力 "飞机稳定性主要由稳定力矩和阻尼力矩决定。在飞行控制系统理论中又分为静稳定性和动稳定性。
静稳定性是指在外干扰停止作用的最初瞬间，鉴别运动参数变化的趋势。外干扰消除后，依靠飞机本身的气动特性使飞机有恢复、偏离和既不恢复也不偏离平衡位置的趋势，分别称为静稳定、静不稳定和静中立稳定。
动稳定性是指在外干扰停止作用之后，至少在一段时间内，飞机不按基准运动的规律运动，而是按扰动运动的规律运动，飞机自动恢复到原始状态的能力。经过若干时间，如果飞机能从扰动运动恢复到基准运动，则称基准运动是稳定的。若扰动运动越来越偏离基准运动，则称基准运动是不稳定的。若扰动运动既不恢复也不偏离基准运动，则称基准运动是中立稳定的。
值得注意的是，飞机的稳定性与自动控制原理中稳定性的概念是一致的，这里引出动稳定性、静稳定性概念，是在一定条件下产生的，并不是说飞机具有两种意义的稳定性。稳定性是惟一的，即动稳定性。那么为什么要引出这两个概念呢？因为飞机的气动布局决定了飞机运动具有长周期和短周期两种运动形式（称模态）。对有人驾驶的飞机来说，短周期模态不稳定是不允许的，因为他发散很快，驾驶员来不及干予。为此，对一般飞机，要求飞机重心在焦点之前，以保证短周期模态是稳定的。重心与焦点间的相互位置关系，实质上就是静稳定性的概念。他在飞机设计中占有十分重要的地位。后来为了研究飞机受扰后的运动特性，又提出了动稳定性的概念。因为静稳定性只研究扰动停止后飞机在最初瞬间的运动趋势，而动稳定性要研究整个运动过程及其最终结果。所以，从这个程度上说，静稳定性不是飞机真实的稳定性，具有静稳定性的飞机不一定具有动稳定性，但是，在一般情况下，静稳定性是动稳定性的必要条件。
飞机的操纵性，是指能按照驾驶员的操纵指令，改变飞机姿态的能力，即飞机以相应的运动（过载、迎角、俯仰角速度和横滚角速度等），响应驾驶员操纵平尾、副翼和方向舵动作的能力。研究的是为实现某一飞行状态应该怎样操纵飞机，易于操纵的条件及飞机对操纵响应的快慢等。如果驾驶员能感觉到杆力适中，并且飞机的姿态改变没有过分的延迟，即是说飞机对驾驶员操纵指令的响应是既迅速又准确的复现操纵指令，则飞机的操纵性就好。飞机的操纵性往往又分为静操纵性和动操纵性。
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