飛機人感系統淺析

馬麗 崔海東

摘要：本文主要對飛機人感系統做一簡要分析。在無回力助力操縱系統中，駕駛員無法直接感受舵面上的鉸鏈力矩和依據它來操縱飛機，尤其對于俯仰操縱，桿力對于飛行安全具有重要意義，針對這一情況引入人感系統設計，為駕駛員提供操縱力感覺。提高飛行安全。

關鍵詞：人感系統；飛行品質；飛行控制系統 1概述

在具有不可逆舵面傳動裝置系統的飛機上，通過加裝人感系統，駕駛員可直接感受操縱力和依據它來操縱飛機，此時，駕駛員所感受到得操縱力上所承受的桿力/腳蹬力僅用于克服載荷裝置阻力、傳動機構摩擦力以及助力器的分油活門操縱力等，用以保證飛行員的“控制感覺”和飛行員因操縱位移定量誤差過大使控制回路出現穩定性損失。

以前采用機械舵面傳動裝置系統的老式飛機都沒有人感系統回路，這種回路有很大的意義，它不僅保證了整個控制回路的穩定性（在飛行員駕駛時），而且還保證了可控性的最佳特性曲線（控制最為方便），提高了駕駛的安全性。

2人感系統功能

人感系統的特性取決于飛機氣動導數在整個飛行包線內變化的程度和大小，只有當采用簡單特性的人感系統不能滿足操縱品質要求時，才采用隨飛行狀態進行參數調節的操縱力模擬裝置。人感系統的結構越簡單，可靠性也越高。在滿足操縱品質的前提下應當盡可能地避繁就簡。

人感系統無論其結構的繁簡程度，都是一個與操縱面控制通道串聯或并聯的子系統。優化人感系統特性，對于獲得良好的操縱品質和防范駕駛員誘發振蕩都起著重要的作用。

人感系統可完成如下功能：

⑴為駕駛員提供操縱力感覺；⑵桿力/腳蹬力為零時，使駕駛桿/腳蹬自動回中；⑶機動飛行時提供與飛行狀態相匹配的桿力/腳蹬力（位移）梯度特性；⑷提供要求的啟動力、非靈區和遲滯特性。

3人感系統與操縱系統關系

人感系統是一個動態環節。它的輸出可以是位移指令，也可以是力指令。它們和系統中其它動態元件的連接如圖（1）[1]所示。前者是一種載荷感覺裝置串聯連接（見圖(1-a)），此時駕駛員對飛機動力學特性的感覺在很大程度上因人感系統動態特性而改變。后者是一種載荷感覺裝置并聯連接（見圖(1-b)），它的動態特性并不像前者那樣重要。

駕駛員與飛機及其環境之間有復雜的相互作用，如圖（2）[1]所示。作為控制回路要素的飛行員可以簡單地看作自動調整系統，通過感覺器官（完成信息處理和解算加工的功能）和執行機構（手，腳，背的肌肉）執行系統工作。飛行的執行機構運動及其所產生的作用力就是作為控制回路環節的飛行員“輸出”的“輸出信號“。形成“飛行員”——執行機構”閉合系統，執行機構的運動就可按位移量和位移時產生的作用力進行定量調節。

在飛行時，飛行員改變作用力要比改變位移量的調節要準確，作用力控制特性曲線有很大的意義。如果飛行員感覺不到駕駛桿/腳蹬上的作用力變化，則飛行員就會失去非常重要的部分信息，通常這會導致控制出現很大的誤差，容易導致整個控制回路失去穩定性，影響飛行安全[2]。

4人感系統與飛行品質的關系

目前對人感系統的觀點主要集中在兩方面即：將人感系統看成飛行控制系統中的一個濾波器，另一種觀點將人感系統看成飛行控制系統中一個獨特的動態環節。

作為飛行控制系統中的一個濾波器，能顯著影響飛機在延遲時間后的初始響應形狀。人感作為一種平滑濾波器，會降低加速度的變化率（即沖擊），相應便會增大時延的容許范圍，這種平滑效應能補償由于低頻人感所購附加的等效延遲。

如果將人感系統看作是飛行控制系統中一個獨特的動態環節。因為飛行員可直接利用其輸入力和輸出桿位移，且能夠直接將補償施加于人感部件，構成了復雜的飛行員模型的特殊內回路。當位移指令作為飛控系統的指令輸入信號時，在某種程度上人感時延的影響會打折扣。

人感在飛控系統中就時延而言，可看作為一個等效的串聯動態部件，人感包括操縱桿的彈性、質量、阻尼特性，能將飛行員的桿力輸入變為桿位移輸出，現代的飛行控制系統，人感應能給飛行員提供一種“人為的感覺”需要，以維持適當的桿力和桿位移指令，該指令信號經飛控系統后驅動舵面運動，最后產生飛機的響應。

5結論

人感系統是飛控系統中的一種特殊的環節，它對飛行品質的影響比較顯著。其系統的設計涉及因素較多，不僅需綜合考慮飛行員在整個控制回路中的因素，比如飛行員的經驗和訓練程度，飛行員的心理身體狀態而且需考慮控制回路中載荷感覺裝置的安裝位置，形式以及整個載荷控制回路的動態特性，只有綜合考慮了上述因素才能較好達到人感系統在控制回路中的良好作用。

[參考文獻]

[1]高金源,焦宗夏,張平,編著.飛機電傳操縱系統與主動控制技術.北京: 北京航空航天大學,2003年.

[2]B.И.格尼奧德斯基,Ф.И.斯格亮斯基и.с.舒米洛夫,著.胡景春,譯.飛機舵面傳動裝置[M].莫斯科《機械工業出版社》,1974年.