某型飛機電傳飛行控制系統設計與研究某型飛機電傳飛行控制系統設計與研究

摘 要：飛機的飛行技術的完善是保證飛機安全運行的一個重要條件，科研人員不斷的進行技術上的革新和研究，力求在現有基礎上提高飛機運行的安全性。文章結合具體的飛機運行情況，選取具有代表性的某型號的飛機，對其電傳飛行控制系統進行了現狀分析，通過展示現狀中存在的弱點和缺陷，提出了相應的解決和處理辦法，并結合相關的理論知識，設計出一套具有可操作性的方案，希望廣大飛機技術研究人員能夠參考和借鑒必要的技術分析。

關鍵詞：某型飛機；電傳飛行控制系統；運行安全

1 概述

之所以選擇本型號的飛機進行技術上的研究，主要是因為該型號的飛機目前承擔軍事作戰的任務，對其飛行的安全性和穩定性提出了更高的要求。而該型號的飛機目前仍舊采用老舊的機械操作。機械操作的系統龐大，占地面積大，且手動操作的主觀性較強，操作技術水平與操作人員的經驗和技能直接聯系，同時手動操作中難免會出現誤差，摩擦系數的存在也會影響操作的水平和精準性。這些都不利于軍事作戰。因此，必須扭轉現有的局勢，變手動操作系統為電傳飛行控制系統，提高機械操作的自動化和科學化。

2 電傳飛行控制系統主要功能

通過具體的數據分析和研究，基本上確定了該型號飛機的控制系統的主要功能：2.1提高飛機的性能；2.2擴大飛機的使用包線；2.3增強飛機的穩定性；2.4改善飛機的飛行品質，使某型飛機主要的飛行品質滿足GJB185標準1要求；2.5自動防尾旋和人工改尾旋；2.6機內自動檢測功能，包括飛行前自檢測（PBIT），上電自檢測（UPBIT）、飛行中自檢測（IFBIT）和維修自檢測（MBIT）；2.7輔助模態功能。

3 系統組成及余度確定

電傳飛行控制系統由不同職能的各個硬件設施構成。對不同的硬件進行劃分便于整體管理，也能夠保證各司其職，提高操作系統的工作效率。根據本型號飛機的實際情況，工作人員在設計之初，將本型號飛機的控制系統的分系統具體分為飛控計算機分系統、伺服作動器分系統、傳感分系統與控制顯示分系統三大部分，下面將逐一對每一個部分進行具體的數據和操作分析。

根據飛行控制系統的要求，電傳飛行控制系統必須滿足故障-工作/故障-工作/故障-安全（FO/FO/FS）的容錯能力要求和可靠性要求，結合各子系統（部件）的作用和關鍵性確定各子系統的余度數和自檢測要求。

4 分系統方案

4.1 飛控計算機

電傳飛機控制系統的核心應用技術是飛控計算機，通過飛控計算機的數據分析和程序預設，最終實現飛機的自動化控制盒管理。結合本型號飛機的實際情況，工作人員在進行系統設計時進行了多種方案的甄選，最終確定將飛控計算機與伺服控制回路綜合在一起，采用3×2余度配置，本系統需要三臺計算機進行系統的連接，因為進行了大膽的技術嘗試，同時又結合了國內外最先進的飛機控制技術，所以這套設計方案是比較科學相對合理的，具有可操作性。

每臺計算機有兩個通道：

工作通道：根據輸入信號計算機控制面偏轉指令，并且驅動相應的控制面；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊、伺服回路模塊與電源模塊等。

監控通道：用于檢測計算機指令的正確性；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊與電源模塊等。

4.2 作動器

升降舵、副翼和方向舵均采用電液伺服作動器，電液伺服作動器具有故障監控功能和旁通功能，在故障失效后自動轉入旁通功能，不影響其它作動器工作。單個舵面所有電液伺服作動器均失效后，轉入旁通功能，保持一定的阻尼，該舵面處于阻尼浮動狀態。

4.2.1 升降舵作動器

每個升降舵面采用2臺臺電液伺服作動器并聯安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺電液伺服作動器具有單獨控制單個升降舵面的能力，左右兩個升降舵面共采用4個電液伺服作動器，需3套液壓系統提供動力，升降舵作動器接受飛控計算機指令，控制升降舵偏轉。

4.2.2 副翼作動器

每個副翼采用2臺電液伺服作動器并聯安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺電液伺服作動器具有單獨控制單個副翼的能力，左右兩個副翼共采用4個電液伺服作動器，需3套液壓系統提供動力，副翼作動器接受飛控計算機指令，控制副翼偏轉。

4.2.3 方向舵作動器

在方向舵上并聯安裝3臺電傳控制的電液伺服作動器，同步工作，具有力均衡功能。方向舵作動器接受飛控計算機指令，控制方向舵偏轉，實現對飛機航向控制，需3套液壓系統提供動力。

4.3 傳感分系統

傳感器分系統負責所有的數據傳輸和接收，是整個系統的關鍵組成部分。一方面需要及時接收信息，另一方面還要對接收到的信息進行篩選和分類，最終利用具有關聯性的安全信息，具體包括駕駛員指令傳感器、飛行運動傳感器和大氣數據傳感器三個部分。

駕駛員指令傳感器顧名思義，就是將操作人員的操作數據和操作動作，以數據的形式傳輸給計算機裝置；飛機運動傳感器將飛機在運動過程中的所有動態數據進行敏感處理和數據傳送；所有的數據最終通過大氣數據傳感器統一進行匯總和分析。需要進行強調的是，為了保證飛機運行的安全和信號的穩定，以上三種數據傳輸工作不能應用飛機上的航電總線，需要安裝獨立的信號傳輸線。確保所有數據的可靠性。

4.4 控制顯示分系統

控制顯示系統是操作人員進行飛機控制的主要參考數據來源，操作人員需要根據顯示的數據采用相應的操作程序。顯示的信息量大，信息復雜，主要包括幾下幾種重要的數據：（1）人工進行系統控制的程序指示數據，主要包括提醒操作人員進行系統切換的信息和操作人員進行不同模式轉換的信息等；（2）系統運行的安全性顯示。包括系統常規運行下的各項數據，以及系統運行出現故障時發出的警示信息以及相應應急自動處理信息；（3）系統定期檢測和維護的信息。電傳控制系統需要定期進行維護和保養，顯示系統會根據設定好的程序提醒操作人員進行相應的操作和管理。

5 控制律設計概略

電傳飛行控制系統實現了駕駛員操縱指令（桿位移或桿力）與飛機運動參量響應相對應的控制，從而使飛行控制“目標”由原機械操縱系統的舵面偏角操縱，變成了對飛機響應的控制。作為某型飛機電傳飛行系統控制模態包括基本模態和自動飛行控制模態。基本模態包括主控制模態、獨立備份模態及主動控制功能；其中主控制模態與獨立備份模態是系統必須具備的兩個基本控制模態。主控制模態包括控制增穩、中性速度穩定性、飛行參數（法向過載，迎角限制和滾轉速率等）邊界限制與慣性耦合抑制等功能；其中控制增穩功能是電傳飛行控制系統最基本的工作模態，在整個飛行包括內全時、全權應用。獨立備份模態是電傳飛行控制系統的備份模態，是獨立于所有的其他控制律模態的應急工作模態。

6 結束語

綜上所述，傳統的手動操作控制系統存在諸多問題，不能符合當前飛機運行的精準性和安全性，尤其是不能滿足戰斗飛機的作戰需求，因此進行控制系統的電傳化改革是一種必然的趨勢。通過文章中技術的分析，能夠意識到，電傳飛行控制系統采用機械化的操作原理和設備，提高了操作的精準性、及時性、可靠性。隨著未來飛機技術的不斷完善，電傳飛機控制系統也需要進一步加深研究和分析，以便更好地提高我國航空航天的技術水平。

參考文獻

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