某型飞机电传飞行控制系统设计与研究某型飞机电传飞行控制系统设计与研究

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　　摘 要：飞机的飞行技术的完善是保证飞机安全运行的一个重要条件，科研人员不断的进行技术上的革新和研究，力求在现有基础上提高飞机运行的安全性。文章结合具体的飞机运行情况，选取具有代表性的某型号的飞机，对其电传飞行控制系统进行了现状分析，通过展示现状中存在的弱点和缺陷，提出了相应的解决和处理办法，并结合相关的理论知识，设计出一套具有可操作性的方案，希望广大飞机技术研究人员能够参考和借鉴必要的技术分析。
　　关键词：某型飞机；电传飞行控制系统；运行安全
　　1 概述
　　之所以选择本型号的飞机进行技术上的研究，主要是因为该型号的飞机目前承担军事作战的任务，对其飞行的安全性和稳定性提出了更高的要求。而该型号的飞机目前仍旧采用老旧的机械操作。机械操作的系统庞大，占地面积大，且手动操作的主观性较强，操作技术水平与操作人员的经验和技能直接联系，同时手动操作中难免会出现误差，摩擦系数的存在也会影响操作的水平和精准性。这些都不利于军事作战。因此，必须扭转现有的局势，变手动操作系统为电传飞行控制系统，提高机械操作的自动化和科学化。
　　2 电传飞行控制系统主要功能
　　通过具体的数据分析和研究，基本上确定了该型号飞机的控制系统的主要功能：2.1提高飞机的性能；2.2扩大飞机的使用包线；2.3增强飞机的稳定性；2.4改善飞机的飞行品质，使某型飞机主要的飞行品质满足GJB185标准1要求；2.5自动防尾旋和人工改尾旋；2.6机内自动检测功能，包括飞行前自检测（PBIT），上电自检测（UPBIT）、飞行中自检测（IFBIT）和维修自检测（MBIT）；2.7辅助模态功能。
　　3 系统组成及余度确定
　　电传飞行控制系统由不同职能的各个硬件设施构成。对不同的硬件进行划分便于整体管理，也能够保证各司其职，提高操作系统的工作效率。根据本型号飞机的实际情况，工作人员在设计之初，将本型号飞机的控制系统的分系统具体分为飞控计算机分系统、伺服作动器分系统、传感分系统与控制显示分系统三大部分，下面将逐一对每一个部分进行具体的数据和操作分析。
　　根据飞行控制系统的要求，电传飞行控制系统必须满足故障-工作/故障-工作/故障-安全（FO/FO/FS）的容错能力要求和可靠性要求，结合各子系统（部件）的作用和关键性确定各子系统的余度数和自检测要求。
　　4 分系统方案
　　4.1 飞控计算机
　　电传飞机控制系统的核心应用技术是飞控计算机，通过飞控计算机的数据分析和程序预设，最终实现飞机的自动化控制盒管理。结合本型号飞机的实际情况，工作人员在进行系统设计时进行了多种方案的甄选，最终确定将飞控计算机与伺服控制回路综合在一起，采用3×2余度配置，本系统需要三台计算机进行系统的连接，因为进行了大胆的技术尝试，同时又结合了国内外最先进的飞机控制技术，所以这套设计方案是比较科学相对合理的，具有可操作性。
　　每台计算机有两个通道：
　　工作通道：根据输入信号计算机控制面偏转指令，并且驱动相应的控制面；包括CPU模块、输入输出控制模块、总线模块、伺服回路模块与电源模块等。
　　监控通道：用于检测计算机指令的正确性；包括CPU模块、输入输出控制模块、总线模块与电源模块等。
　　4.2 作动器
　　升降舵、副翼和方向舵均采用电液伺服作动器，电液伺服作动器具有故障监控功能和旁通功能，在故障失效后自动转入旁通功能，不影响其它作动器工作。单个舵面所有电液伺服作动器均失效后，转入旁通功能，保持一定的阻尼，该舵面处于阻尼浮动状态。
　　4.2.1 升降舵作动器
　　每个升降舵面采用2台台电液伺服作动器并联安装，同步工作，具有力均衡功能。每台电液伺服作动器具有单独控制单个升降舵面的能力，左右两个升降舵面共采用4个电液伺服作动器，需3套液压系统提供动力，升降舵作动器接受飞控计算机指令，控制升降舵偏转。
　　4.2.2 副翼作动器
　　每个副翼采用2台电液伺服作动器并联安装，同步工作，具有力均衡功能。每台电液伺服作动器具有单独控制单个副翼的能力，左右两个副翼共采用4个电液伺服作动器，需3套液压系统提供动力，副翼作动器接受飞控计算机指令，控制副翼偏转。
　　4.2.3 方向舵作动器
　　在方向舵上并联安装3台电传控制的电液伺服作动器，同步工作，具有力均衡功能。方向舵作动器接受飞控计算机指令，控制方向舵偏转，实现对飞机航向控制，需3套液压系统提供动力。
　　4.3 传感分系统
　　传感器分系统负责所有的数据传输和接收，是整个系统的关键组成部分。一方面需要及时接收信息，另一方面还要对接收到的信息进行筛选和分类，最终利用具有关联性的安全信息，具体包括驾驶员指令传感器、飞行运动传感器和大气数据传感器三个部分。
　　驾驶员指令传感器顾名思义，就是将操作人员的操作数据和操作动作，以数据的形式传输给计算机装置；飞机运动传感器将飞机在运动过程中的所有动态数据进行敏感处理和数据传送；所有的数据最终通过大气数据传感器统一进行汇总和分析。需要进行强调的是，为了保证飞机运行的安全和信号的稳定，以上三种数据传输工作不能应用飞机上的航电总线，需要安装独立的信号传输线。确保所有数据的可靠性。
　　4.4 控制显示分系统
　　控制显示系统是操作人员进行飞机控制的主要参考数据来源，操作人员需要根据显示的数据采用相应的操作程序。显示的信息量大，信息复杂，主要包括几下几种重要的数据：（1）人工进行系统控制的程序指示数据，主要包括提醒操作人员进行系统切换的信息和操作人员进行不同模式转换的信息等；（2）系统运行的安全性显示。包括系统常规运行下的各项数据，以及系统运行出现故障时发出的警示信息以及相应应急自动处理信息；（3）系统定期检测和维护的信息。电传控制系统需要定期进行维护和保养，显示系统会根据设定好的程序提醒操作人员进行相应的操作和管理。
　　5 控制律设计概略
　　电传飞行控制系统实现了驾驶员操纵指令（杆位移或杆力）与飞机运动参量响应相对应的控制，从而使飞行控制“目标”由原机械操纵系统的舵面偏角操纵，变成了对飞机响应的控制。作为某型飞机电传飞行系统控制模态包括基本模态和自动飞行控制模态。基本模态包括主控制模态、独立备份模态及主动控制功能；其中主控制模态与独立备份模态是系统必须具备的两个基本控制模态。主控制模态包括控制增稳、中性速度稳定性、飞行参数（法向过载，迎角限制和滚转速率等）边界限制与惯性耦合抑制等功能；其中控制增稳功能是电传飞行控制系统最基本的工作模态，在整个飞行包括内全时、全权应用。独立备份模态是电传飞行控制系统的备份模态，是独立于所有的其他控制律模态的应急工作模态。
　　6 结束语
　　综上所述，传统的手动操作控制系统存在诸多问题，不能符合当前飞机运行的精准性和安全性，尤其是不能满足战斗飞机的作战需求，因此进行控制系统的电传化改革是一种必然的趋势。通过文章中技术的分析，能够意识到，电传飞行控制系统采用机械化的操作原理和设备，提高了操作的精准性、及时性、可靠性。随着未来飞机技术的不断完善，电传飞机控制系统也需要进一步加深研究和分析，以便更好地提高我国航空航天的技术水平。
　　参考文献
　　[1]孙全艳.大型客机电传飞控系统软件开发应用研究[J].民用飞机设计与研究，2009（02）.
　　[2]占正勇，刘林.分布式电传飞行控制系统结构发展及分析[J].飞行力学，2009（06）.
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