【VIP专享】北航飞机飞行操纵系统大作业

飞机飞行操纵系统实验报告
教师：于黎明
班级：130326
姓名：xxx
学号：130312xx
一、飞机操纵系统传动机构的发展历史
1、简单机械操纵系统
驾驶员通过机械传动装置直接偏转舵面，舵面上的气动铰链力矩通过机械传动装置使驾驶员获得力和位移的感觉。

机械传动装置直接带动舵面，有软式和硬式两种基本型式。

软式传动装置由钢索和滑轮组成，特点是重量轻，容易绕过障碍，但是弹性变形和摩擦力较大。

硬式传动装置由传动拉杆和摇臂组成，优点是刚度大，操纵灵活。

软式和硬式可以混合使用。

2、可逆助力操纵系统
在大型高速飞机上，舵面上的气动铰链力矩很大，虽然用气动补偿的方法可以减小力矩，但很难在高低速范围内达到同样效果。

40年代末出现了液压助力系统，舵面由液压助力器驱动，驾驶员通过中央操纵机构、机械传动装置控制助力器的伺服活门，间接地使舵面偏转。

它同时通过杠杆系统把舵面一部分气动载荷传给中央操纵机构，使驾驶员获得操
纵力的感觉,构成所谓“机械反馈”,这就是可逆助力操纵系统。

3、不可逆助力操纵系统
可逆助力操纵系统虽可解决杆力过大的问题，但在超音速飞机上还会出现杆力反向变化的问题。

由于杆力反向变化，会使驾驶员产生错觉而无法正确驾驶飞机。

为此，须把可
逆助力操纵系统中的机械反馈取消，即舵面气动载荷全部由液压助力器承受。

为了使驾驶
员获得操纵力感觉，在系统中增加了人工载荷机构（通常是弹簧的）以及其他改善操纵特
性的装置,形成不可逆助力操纵系统。

在高空超音速飞行时，由于空气密度减小，飞机容易发生频率很高的俯仰和横侧振荡，驾驶员来不及作出反应。

为了克服振荡，在超音速飞机上普遍安装自动增稳装置，如俯仰
阻尼器和方向阻尼器等。

4、电传操纵系统
靠电信号传递飞行员的操纵指令，提高了响应速度性，并减轻了重量和体积。

消除了机械传动结构的非线性因素，改善了机械操纵直接固定在机体上面而引起的人机诱发振荡，改善了飞机的操纵品质，对飞机的结构变化的影响不敏感，可以降低和减少维护工作量以及更容易与自动飞行控制系统相结合。

解决现代高性能飞机操纵与稳定的矛盾。

5、光传操纵系统
光传操纵系统是以光代替电作为传输载体，以光导纤维作为物理传输媒质，在计算机之间或计算机与远距离终端（如舵机等）之间传递指令和反馈信息的飞行控制系统。

光传操纵系统是在电传操纵系统上发展起来的，也是后者的发展趋势。

电传操纵系统的致命弱点是易受雷电和电磁干扰及核辐射的影响。

现代飞机性能不断提高，电子设备日趋复杂，这必然导致电缆用量的增加以及线路布局的复杂化，从而加大了线路之间的干扰，使电传操纵系统不能正常工作。

解决这一问题的根本办法就是采用光传操纵系统。

　采用光纤作为传输介质，以光信号的形式传输，使得光传操纵系统具有很多优点。

首先，它具有抗电磁干扰、抗电磁脉冲辐射和防雷电等特点，且光纤本身不辐射能量，这就提高了可靠性和安全性。

其次，光缆可减轻控制系统的重量、缩小体积，从而大大改进飞机的稳定性和可操纵性。

再次，光纤的故障隔离性好，当一个通道发生故障时不会影响其他通道。

光传操纵系统的研究始于上个世纪70年代。

1975年，美国空军试验中心在A-7D飞机上利用光纤作为传输线。

1979年，洛克希德公司在一架喷气滑翔机上试验了光传操纵系统，取得成
功。

目前光传操纵系统的研究重点是开发各类光传感器、光处理器等。

二、飞机上的主要可控舵面及气动布局
飞机主要操纵面(副翼、升降舵、方向舵)后缘的铰接小翼面或可调小翼片。

在外廓上，调整片是主操纵面的后缘部分。

控制调整片的偏度可以改变主操纵面上的铰链力矩.。

一般为三个方向的操纵面，水平方向的是平尾，负责控制飞机升降，垂直方向的方向舵一般在垂尾上，负责控制飞机的航向，倾斜方向的叫副翼，一般在飞机机翼末端，负责控制飞机倾斜。

目前还有一种鸭翼可使主翼上方产生涡流，可提高失速攻角。

现代作战飞机的气动布局有很多种，主要有常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局和飞翼布局等。

自从莱特兄弟发明第一架飞机以来，飞机设计师们通常将飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部。

这种布局一直沿用到现在，也是现代飞机最经常采用的气动布局，因此称之为“常规布局”。

如果在机翼前沿根部靠近机身两侧处增加一片大后掠角圆
弧形的机翼面积，就可以大为改善飞机大迎角状态的升力。

这增加的部分在我国一般叫做“边条”。

新式战斗机很多都采用这种布局，如俄罗斯的米格－29、苏－27、美国的
F－22、F－16、F－18等。

该设计主要是强调近距离格斗性能，适合大迎角、大过载机动
飞行的。

鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。

早在二战前，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。

在大迎角状态下，鸭翼只需要减少产生升力即可产生低头力矩（称为卸载控制面），从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性。

早期的鸭式布局飞起来像一只鸭子，“鸭式布局”由此得名。

采用鸭式布局的飞机的前翼称为“鸭翼”。

战机的鸭翼有两种，一种是不能操纵的，其功能是当飞机处在大迎角状态时加强机翼的前缘涡流，改善飞机大迎角状态的性能，也利于飞机的短距起降。

真正有可操纵鸭翼的战机目前有欧洲的EF－2000（台风）、法国的“阵风”、瑞典的JAS－39等，还有如今我国最先进的三代歼击机歼-10，以及我国最新研制的歼-20。

这些飞机的鸭翼除了用以产生涡流外，还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题，同时也可减少配平阻力、有利于超音速空战。

在降落时，鸭翼还可偏转一个很大的负角，起减速板的作用。

变后掠布局较好的兼顾了飞机分别在高速和低速状态下对气动外形的要求，在六七十年代曾得到广泛应用，但由于变后掠结构所带来的结构复杂性、结构重量的激增，再加上其它一些更为简单有效的协调飞机高低速之间矛盾的措施的使用，在新发展的飞机中实际上已经很少有采用这种布局形式的例子了。

三、参观感想
这次参观航空馆，让我很直观的了解了飞机的发展历程，还有飞机操纵系统的发展和不同气动布局的优劣，另外航空馆的实物也让我对于人类航空事业的发展有了更深层的感受，我了解了我们飞机飞行操纵系统作为飞机系统中的中枢神经是有着非常重要的作用，以及一个好的操纵系统对于飞机操控的重要作用；我们应该把光传系统作为以后的发展方向，使飞机的操纵性、适航性和对不良环境的适应能力都大大改善。