第九篇 飞行控制系统检修
第三章 人工飞行控制系统检修
第一节 人工飞行控制系统的发展
自飞机诞生以来，人工飞行操纵系统的发展大约经历了如下四个阶段：简单机械操纵系统、不可逆助力操纵系统、增稳和控制增稳系统以及电传操纵系统阶段。
第一阶段： "世纪 年代以前。当时飞机速度不高，舵面气动载荷不大，操纵系统只是简单的五杆三舵和机械传杆系，凭借驾驶员体力可拉动舵面。
第二阶段： "世纪 年代初期 %中期。随着飞机性能的提高，速度增加，作用在舵面上的气动载荷急剧增加，单凭驾驶员体力难以操纵飞机，因而研究出助力操纵。为使驾驶员感觉到飞行速度和高度变化，在助力操纵系统中，设置了回力杆，将部分舵面气动载荷传到驾驶杆上。这种系统称为“可逆助力操纵系统”。飞机速度达到跨音速时，在跨音速区出现了驾驶杆力变化的不可操纵性。当飞机速度大于临界 &数时，飞机焦点随 &数增加而后移，使纵向静稳定系数增大，但同时又使升降舵操纵效能减小，甚至使升降舵操纵力矩不足以克服低头力矩。在此情况下，开始研究采用全动平尾以增加舵面面积，补偿舵面操纵的效能。但全动平尾铰链力矩很大，以致无法实现所需回力比，于是取消了回力杆，而成为不可逆的助力操纵。由于全动乎尾操纵系统中采用了无回力的液压助力器，驾驶员操纵的是助力器的分油活门，而无真实操纵力的感觉，对驾驶不利 ’为此，又在操纵系统中安装了载荷感觉器（载荷机构），他与力臂调节器配合使用以满足驾驶员对杆力特性的要求。在原有简单机械操纵系统中引入不可逆助力器和载荷机构以及力臂调节器和调效机构（调效机构主要用来消除杆力），构成了不可逆助力机械操纵系统。这是第一次切断了驾驶杆和舵面的直接联系，从丽有效解决了跨音速过渡区中操纵力变化的不可操纵性，提高了舵面操纵效能。这是人工飞行操纵系统的第一次变革。装有此种操纵系统的飞机有 ( ) *和米格 ) *+。
第三阶段： "世纪 年代中期到 ,年代。随着飞机向高空高速方向发展，战斗机外形具有大后掠角、薄翼、机身细长等特点，但出现了飞机自身稳定性不足的问题，如在纵向出现高频不衰减的“低头”现象，通常依靠改变人工飞行操纵系统和飞机气动外形也难以改善飞行品质。为提高飞机稳定性，发展了阻尼和增稳系统，这是第五次将人工操纵与自动控制结合起来。该系统的引人，对高空阻尼起了重要作用，也改善了飞机稳定性，使飞机操纵品质符合规范要求。但随着增稳系统的采用，在提高飞机稳定性的同时，降低了飞机的操纵性。为有效解决稳定性与操纵性的矛盾，在增稳系统的基础上，发展成了控制增稳系统。该系统是在增稳系统基础上增加一个杆力传感器和一个指令模型构成的，其特点是：
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由机械通道、电气通道和增稳回路组成。电气与机械两通道并联，驾驶员操纵信号一方面通过机械链使舵面偏转某角度，另一方面 又通过杆力传感器输出指令信号，经指令模型与反馈信号综合后控制舵面偏转某个角度，总的舵面偏角为上述两舵偏角之和。可见，电气指令信号增强了操纵量的作用所以增控通道也称电气通道。因此，引入控制增稳系统后，较好地克服了增稳操纵的主要缺点，驾驶员如同驾驶一架满足规范要求的等效飞机，有效地解决了高空高速飞机由气动布局引起的飞行品质差的问题，使飞行包线有较大扩展。同时，机械操纵与电气控制通道构成余度，提高了操纵系统的可靠性。这是人工飞行操纵系统的第二次变革，装有此类系统的飞机有米格 " %&，’ " ()(、’ "(*和 ’ "(+等。
第四阶段， )世纪 ,)年代至今。虽然控制增稳系统能兼顾飞机稳定性和操纵性的要求，但是电气通道的操纵权限不是全权限的，也没有可靠的安全措施，另一方面，这种系统是在不可逆助力机械操纵系统基础上发展起来的，本质上仍属机械式操纵，其中驾驶杆到助力器之间的复杂机械杆系存在很多弱点，如占空大、重量重、战伤生存能力低。那么能否完全去掉机械杆系呢？ ,)年代以来，人们一直在设法突破这个难题。计算机的迅速发展，为采用全电飞机操纵创造了有利条件，同时现代控制理论和余度技术日趋成熟， -)年代，在控制增稳飞行操纵系统基础上，先后研制出模拟式和数字式电传飞行控制系统（也称电传操纵系统）取代宠大的机械杆系操纵系统。由于电传飞行控制系统应用了余度技术，所以他比复杂机械操纵系统具有更大的安全可靠性，故障率低（四余度电传飞行控制系统故障概率可达 () ".次 /飞行小时），同时消除了人工飞行控制系统存在的间隙、摩擦、变形等非线性的不良影响，改善了微小信号的传递，也解决了由于增稳或控制增稳系统给驾驶杆带来的力反传问题，特别是提高了战伤生存能力。这是人工飞行控制系统的第三次变革。
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