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时间:2011-02-10 16:03来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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从自动控制原理角度看,当把飞机作为一个动态环节时,静操纵性就是该环节的稳态值,动操纵性就是该环节的频带宽度和谐振频率的峰值。 •&%•
第九篇 %飞行控制系统检修
 
飞机的机动性:是指飞机在一定的时间内能迅速改变飞行速度、高度和飞行方向的能力,具体地说,就是指水平加、减速的快慢,俯冲拉起、爬升率和转弯半径等性能。
对战斗机来说,操纵性好的飞机,其机动性不一定是好的,反之亦然。但是两者有密切的关系,飞机的机动性在很大程度上取决于操纵性,只有操纵性较好时,才能使好的机动性得以发挥。
飞机的稳定性和操纵性也是对立统一的。稳定性太强,就会导致操纵性降低,驾驶员会感觉操纵迟钝,这不仅费力,且不易达到要求的状态。反之,稳定性太弱,甚至不稳定,驾驶员就会感觉操纵太灵敏,甚至不能维持要求的状态。飞机操纵性和稳定性的好坏,完全取决于飞机的气动特性和结构参数(如重量大小、转动惯量)。只有当稳定性和操纵性的要求同时满足,此时两者才是一致的。但是,对于现代高性能的战斗机而言,要同时满足稳定性和操纵性要求是很困难的。为此,需要引入自动增稳器来解决这些问题。
随着飞机性能的不断提高,人工飞行操纵系统也在不断地发展、完善,并且在整个飞机系统中占据着越来越重要的地位。
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第九篇 飞行控制系统检修
 

第二章 飞行自动控制系统检修
第一节 自动飞行的基本原理
自动飞行是用自动控制系统代替驾驶员控制飞机。假设要求飞机做水平直线飞行,驾驶员是如何控制飞机的呢?飞机受干扰偏离原姿态(例如飞机抬头),驾驶员用眼睛观测到仪表板上陀螺地平仪的变化,用大脑作出决定,通过神经系统传递到手臂,推动驾驶杆使升降舵向下偏转,产生相应的下俯力矩,飞机趋于水平。驾驶员又从仪表上看到这一变化,逐渐把驾驶杆收回原位。当飞机回到原位时,驾驶杆和升降舵也相应地回到原位。以上过程如图 "  %所示。

图 "  %驾驶员控制飞机的方框图
由图 "  %看出,这是一个“反馈”系统,即闭环系统。图中虚线框表示驾驶员。如前所述,自动飞行是用自动控制系统代替驾驶员,所以自动控制系统中必须包含与虚线框内三个部分相对应的装置,并与飞机构成一个闭环系统,如图四 "  所示。

图 "  闭环系统
自动飞行的原理如下:飞机受到某种干扰后偏离了原始状态,敏感元件感受到偏离方向和大小,并输出相应信号,经放大、计算处理,操纵执行机构(舵机),使控制面(升降舵)相应偏转。由于整个系统是按负反馈的原则连接的,其结果是使飞机趋向原始状态。当飞机回到原始状态时,敏感元件输出信号为零,舵机以及与其相连的舵面也回到原位,飞机重新按原始状态飞行。
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第九篇 (飞行控制系统检修
 
由此可见,自动控制系统中的敏感元件、放大计算装置和执行机构可代替驾驶员的眼睛、大脑神经系统和肢体,能自动地控制飞机的飞行。这三部分是飞行自动控制系统的核心,称之为自动驾驶仪( "%&’)。
第二节 (自动飞行回路
如前所述,实现自动飞行必须通过自动控制系统形成回路。不同的飞行任务要求组成各种不同的回路。为便于分析,认为这个复杂的自动飞行回路是由简单的内回路逐渐增添元部件形成新回路而得到的,具体地说,由以下三个回路组成。
舵回路飞行自动控制系统根据输入信号,通过执行机构(舵机)控制舵面。为改善舵机的性能,通常引入内反馈,形成随动系统,简称为舵回路。舵回路由舵机、放大器及反馈元件组成,如 ) *+ *,虚线框内所示。
图 ) *+ *,中的测速机测出舵面偏转角速度,反馈给放大器,以增大舵回路的阻尼,改善舵回路的动态性能。位置传感器将舵面角位置信号反馈给舵回路的输入端,实现一定的控制信号对应一定的舵偏角。舵回路可用伺服系统理论来分析。舵回路的负载是舵面的惯性和作用在舵面上的气动力矩(铰链力矩)。
稳定回路 (舵回路加上敏感元件和放大计算装置组成自动驾驶仪,并与飞机组成新闻路— ——稳定回路,如图 )*+ *-所示。该路的主要功能是稳定飞机的姿态,或者说稳定飞机的角运动。敏感元件用来测量飞机的姿态角。由于该回路中包含了飞机,而飞机的动态特性又随飞行条件而异,使稳定回路的分析变得较为复杂。
控制回路 (稳定回路加上测量飞机轨迹的元件以及运动学环节又组成一个更大的新回路,称为控制回路(或控制与导引回路,简称制导回路)。下面以飞机自动下滑着陆系统为例,说明控制回路的原理。这里只研究飞机的纵向运动(俯仰、上下和前后)。要求飞机在着地前沿预定下滑航迹下降到预定高度,然后将飞机拉平,飞机不断下降,最终以允许的下降速度着陆。预定的下滑航迹是由机场的无线电装置形成的。飞机处于预定下滑航迹,飞机上相应的无线电接,收机输出信号为零。飞机偏离下滑航迹,接收机输出相应极性和幅值的信号(见图 ) *+ *.),送至稳定回路,在自动驾驶仪控制下飞机回到下滑航迹。例如,飞机在预定下滑航迹的上方,接收机将某极性的信号送给自动驾驶仪使升降舵下偏,产生低头控制力矩,使飞机进入下滑航迹。飞机进人下滑航迹后,接收
图 ) *+ *,(舵回路

图 ) *+ *-(稳定回路
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第九篇 &飞行控制系统检修
 
机输出信号为零,飞机保持在下滑航迹上。由此可见,飞机轨迹的运动(空间位置的变化)是通过控制飞机的角运动来实现的。目前在大气中飞行的大多数飞行器都采用这种方式控制轨迹运动。控制回路方框图如图  " "所示。

图  " "%&预定下滑轨迹

 " "&控制(制导)回路就是自动控制器的输出信号(操纵面的偏角 ’、(、),或油门杆位置 *+等)与输入信号的动态关系。
第三节 &飞行自动控制系统基本要求
姿态角自动控制系统的精度及瞬态响应(,)精度要滚转角 "在 -./范围内,精度不低于 -,/。俯仰角 在 -,%/范围内,精度不低于 -.0 %/。飞机进入自动控制后, " 1 2/,航向角少的精度不低于 -.0 %/。()瞬态响应三个姿态角的瞬态响应均要求平滑、迅速。对俯仰角来说,人工强迫操纵飞行自动控制系统使 345变化 %/后,返回初始状态的超调量不超过 ,/。对航向角来说,人工强迫操纵飞 •,.•
 
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