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飛行控制系統

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飛行控制系統(英語:Aircraft flight control system)是由控制面、駕駛艙操控裝置、鉸鏈以及必要的機械機構組成,用以控制飛機飛行。

駕駛艙操控裝置一般為如下形式:

  • 控制杆——或者一個控制曲柄,固連在一根圓柱上,通過操縱副翼升降舵控制飛機的滾轉和俯仰。
  • 方向舵踏板——控制飛機的偏航。

有些飛機,雖然採用了不同形式的控制面,如方向升降舵或者襟副翼,但為了防止飛行員混淆,飛機仍然設計成利用控制杆控制滾轉和俯仰,利用踏板控制偏航。

除了首要的滾轉、俯仰、偏航控制裝置外,飛行員還可以利用一些輔助操縱裝置對飛行進行更好的控制以減少工作負荷。最常見的是一個控制俯仰配平的輪狀設備,它減輕了飛行員維持飛機俯仰平衡的壓力。(方向舵配平和滾轉配平一般只見於大飛機,但有些小飛機也含此配備)。許多飛機還有增升裝置——襟翼,便於飛機起飛和着陸。還有些飛機的起落架可以收放,用以增加或減少飛機的空中阻力。還有一些更先進的設備,如進氣道襟翼(既可以增加阻力,也可以冷卻引擎),前緣縫翼擾流板等。所有這些,都需要有相應的操縱設備。

飛行控制系統

早期飛機的拉線式控制
早期飛機的拉線式控制

機械式

最基本的飛行控制系統。常見於空氣動力不是很強的早期飛機或現代的小型飛機。這類飛控系統利用各種機械部件如杆、繩索、滑輪甚至鏈條將飛行員的操縱力從駕駛艙操縱裝置傳遞到控制面上。塞斯納C-172就是一個典型的例子。

隨着飛機越來越快,控制面面積越來越大,操控飛機所需的力量也越來越大。於是人們開發出複雜的機械助力系統幫助飛行員。這類設備在稍大些性能更高的螺旋槳推進飛機,如福克F50上可以見到。

另一些機械式飛控系統採用伺服調整片(servo tab)提供的氣動力助力降低了系統的複雜性。這類系統只見於早期的活塞發動機運輸機和早期的噴氣運輸機上。

液壓式

隨着航空器尺寸的增大和性能的提高,機械式飛行操縱系統的複雜程度和重量也大幅度增加,大大限制了航空器的發展。為了克服這些限制,液壓式飛行操縱系統出現了。液壓飛行操縱系統出現後,航空器的尺寸和性能不再受駕駛員力量的限制,而只是受經濟的限制。

液壓式飛控系統由兩部分組成:

  • 機械迴路
機械迴路連接着駕駛艙和液壓迴路。如同機械式系統,機械迴路也基本由各種杆、絞索、滑輪甚至鉸鏈組成。
  • 液壓迴路
液壓迴路包含液壓泵、液壓管、液壓閥門以及執行裝置等。執行裝置通過液壓泵產生的流體壓力驅動飛機的各控制面。而伺服閥則控制着執行裝置的動作。

飛行員的操縱動作通過機械迴路傳遞到液壓迴路中相應的伺服閥,然後液壓泵驅動執行機構操縱飛機的各控制面。

液壓式飛控系統見於老式的噴氣運輸機和一些高性能飛機。例如安-225運輸機洛克西德公司的黑鳥

人工感覺反饋

對於機械式飛控系統,飛行員經由機械裝置可以感受到作用於飛機各個舵面上的氣動力。這種觸覺反饋增強了飛行安全性。例如,在Avro Vulcan英語Avro Vulcan噴氣轟炸機上,人們就利用一種彈性裝置來實現這種控制反饋。通過移動該裝置的支點,人們可以使反饋力(對於升降舵)與空速的平方成正比。這樣,高速飛行時所需的操縱力量就迅速增加了。

線傳操控

F-8戰機的線傳操控展示機
F-8戰機的線傳操控展示機

線傳操控(英語:Fly-By-Wire,FBW)是航空領域中一種將航空器駕駛員的操縱輸入,通過轉換器轉變為電訊號,經電腦電子控制器處理,再通過電纜傳輸到執行機構一種操縱系統。它省掉了傳統操縱系統中的機械傳動裝置和液壓管路。

機械式和液壓式飛行操縱系統重量較大,需要使用滑輪曲柄系統仔細佈置穿過整個航空器的飛行操縱線系。這兩個系統經常需要冗餘備份裝置,這又進一步增加了重量。此外,這兩個系統對處於變化中的空氣動力環境只能提供有限的補償能力,失速、螺旋以及人機耦合振盪等一些危險的飛行特性仍有可能發生。因為這些飛行特性取決於飛機的空氣動力和結構特性而非控制系統本身。然而通過使用電腦和電子連接,設計者能夠降低航空器重量並提高可靠性。同時使用電腦還可以預防上述危險的飛行特性。

參見

參考文獻

  • Thom,1988. p. 87.
  • Taylor, 1990. p. 116.
  • Thom,1988. p. 153.
  • a b Taylor, 1990. p. 118.
  • Thom,1988. p. 86.
  • Dominique Brière, Christian Favre, Pascal Traverse, Electrical Flight Controls, From Airbus A320/330/340 to Future Military Transport Aircraft: A Family of Fault-Tolerant Systems, chapitre 12 du Avionics Handbook, Cary Spitzer ed., CRC Press 2001, ISBN 0-8493-8348-X
  • Intelligent Flight Control System. IFCS Fact Sheet. NASA. Retrieved on 2008-03-31.
  • "Active Home Page". Past Research Projects. NASA. Retrieved on 2006-06-01.
  • Spitzer, Cary R. The Avionics Handbook, CRC Press, ISBN 0-8493-8348-X
  • Stengel, R. F. Toward Intelligent Flight Control, IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 23, No. 6, November-December 1993, pp. 1699-1717.
  • Taylor, John W.R. The Lore of Flight, London: Universal Books Ltd., 1990. ISBN 0-9509620-15.
  • Thom, Trevor. The Air Pilot's Manual 4-The Aeroplane-Technical. 1988. Shrewsbury, Shropshire, *England. Airlife Publishing Ltd. ISBN 1-85310-017-X
  • Spitzer, Cary R. The Avionics Handbook, CRC Press, ISBN 0-8493-8348-X
  • Stengel, R. F. Toward Intelligent Flight Control, IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 23, No. 6, November–December 1993, pp. 1699–1717.
  • Taylor, John W.R. The Lore of Flight, London: Universal Books Ltd., 1990. ISBN 0-9509620-1-5.
  • The Arrowheads (Richard Organ, Ron Page, Don Watson, Les Wilkinson). Avro Arrow: the story of the Avro Arrow from its evolution to its extinction, Erin, Ontario, Canada: Boston Mills Press 1980 (revised edition 2004). ISBN 1-55046-047-1.
  • Thom, Trevor. The Air Pilot's Manual 4-The Aeroplane-Technical. 1988. Shrewsbury, Shropshire, England. Airlife Publishing Ltd. ISBN 1-85310-017-X
  • USAF & NATO Report RTO-TR-015 AC/323/(HFM-015)/TP-1 (2001).

外部連接

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