第3章 飞行操纵系统
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第三章 飞行操纵系统
中国民航大学 空管学院
第五章 飞行操纵系统
一、飞机的操纵性
1.操纵性
操纵性：飞机飞行操纵系统是飞机上用来传递操纵指令， 驱动舵面运动的所有部件和装置的总称，用于飞机飞行 姿态、速度、轨迹的控制。
飞行员操纵飞机的副翼、升降舵、方向舵和其它可动 舵面，从而实现飞机的纵向、方向、侧向运动，并且无论 在有人驾驶还是在自动驾驶的状态下，均可使飞机保持或 改变飞行姿态。
第五章 飞行操纵系统
传动机构的比较
优点 软 式 缺点
构造简单， 尺寸较小， 重量较轻; 比较容易绕过机内设备！
刚度较大； 铰接点用滚珠轴承减小摩 擦力，并消除间隙； 具有较佳的操纵灵敏度！
刚度较小， 弹性间隙； 操纵灵敏度差； 钢索在滑轮处容易磨损！
构造复杂， 重量加大； 难于“绕”过机内设备； 易与发动机发生共振！
第五章 飞行操纵系统
2.机体坐标轴
横滚---飞机绕纵轴的转动 俯仰---飞机绕横轴的转动 偏航---飞机绕立轴的转动
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
3.飞行操纵系统的分类
按照操纵指令的来源分为：
（1）人工飞行操纵系统：其操纵信号由驾驶员发出。 （2）自动飞行控制系统：其操纵信号由系统本身发出。 对飞机实施自动和半自动控制，协助驾驶员工作或自动控 制飞机对扰动的响应。 包括：自动驾驶、飞行指引和自动油门
第五章 飞行操纵系统
3.电传操纵系统优点/缺点
优点： 减轻了操纵系统的重量，减少体积 节省设计和安装时间 消除了机械操纵系统中的摩擦、间隙、非线性因素以 及飞机结构变形的影响 简化了主操纵系统与自动驾驶仪的组合 可采用小侧杆操纵机构 飞机操稳特性得到根本改善。 缺点： 单通道电传操纵系统的可靠性不够高 电传操纵系统的成本较高 系统易受雷击和电磁脉冲波干扰影响
第五章 飞行操纵系统
按照指令的执行方式来分：
（1）机械式操纵系统 如：B737、 B747、 B757、 B767 （2）电传操纵系统 如：A320、 A330、 A340、 A380、 B777
按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵升降舵、方向舵、副翼、三个主 舵面，实现飞机的俯仰、偏航和滚转操纵； （2）辅助操纵系统：操纵襟翼、扰流板、调整片等增升、 增阻及水平安定面配平、方向舵配平等系统。
第五章 飞行操纵系统 脚操纵机构有脚镫平放式和脚镫立放式两种。 平放式:蹬脚镫时，脚镫只作平移而不转动。 立放式:蹬脚镫时，通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向 舵偏转的。左右脚镫的动作是协调的，即一个脚镫向前时， 另一个脚镫向后。
第五章 飞行操纵系统
软 式 传 动 系 统
硬 式 传 动 系 统
硬 式 混 合
兼有硬式和软式的优点和缺点！
A320
第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
主舵面的操纵性
飞机在空中的操纵是通过三个操纵面 ——升降舵、 方向舵和副翼来进行的。 转动这三个操纵舵面，在气流的作用下，就会对飞 机产生操纵力矩，使其绕横轴、立轴和纵轴转动，从而 改变飞机的飞行姿态，实现飞机的俯仰、偏航和滚转。
第五章 飞行操纵系统
方向舵配平 水平安定面 配平手轮
第五章 飞行操纵系统
2.有助力器的飞机操纵系统
助力操纵系统是指从驾驶舱中央操纵机构到舵面的机械联 动装置中，利用助力器进行功率放大，从而操纵多舵面的 人工飞行操纵系统。
助力操纵系统的形式 ： （1）有回力的助力操纵系统：通常是利用回力连杆把舵 面传来的一部分载荷传给驾驶杆。 （2）无回力的助力操纵系统：液压助力器的一端直接 与通向舵面的传动机构相连，舵面传来的载荷全部由助 力器承受。
飞机的侧向操纵（滚转操纵）
• 左压盘，左副翼上偏，右副翼下偏， 产生左横滚力矩，飞机左滚转。 • 右压盘，右副翼上偏，左副翼下偏， 产生右横滚力矩，飞机右滚转。
第五章 飞行操纵系统
（2）辅助操纵系统
扰流板 调整片 前/后缘襟翼 前缘缝翼 水平安定面
与主操纵系统的区别：
主操纵系统必须给驾驶员以杆力和位移的感觉；辅助操
2.工作原理
第五章 飞行操纵系统
工作原理：
驾驶员发出操纵指令
经传感器转换为电信号，并与来自飞机运动参数传感
器测得的信号一起，传输给计算机处理
计算机按预定的控制规律生成舵面操纵信号 控制操纵面作动器动作，舵面偏转，从而实现对飞机
进行操纵。
电传操纵系统的设计使得新型飞机比传统的飞机成本 低，飞行更安全，也更便于操纵。
第五章 飞行操纵系统
①飞机的纵向操纵（俯仰操纵）
后拉杆，升降舵后缘上偏，产生上仰力矩，飞机抬头。
前推杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩，飞机低头。
第五章 飞行操纵系统
②飞机的方向操纵（偏航操纵）
蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩，飞机左转。
蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩，飞机右转。
第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
二、机械式操纵系统
1.简单机械操纵系统（无助力机械操纵系统）
是一种人力操纵系统，由于其构造简单，工作可靠， 使用了30余年，才出现助力操纵系统。 简单机械操纵系统现在仍广泛应用于低速飞机和 一些运输机上，由于舵面偏转时气动力较小，驾驶员 体力足以克服舵面气动力从而实现对飞行的操纵。
第五章 飞行操纵系统
（1）主操纵系统
由中央操纵机构和传动机构两大部分组成。用于实现飞机 的俯仰、偏转、滚转等操作。
中央操纵机构——由驾驶员直接操纵的部分 手操纵机构：驾驶杆/驾驶盘,控制副翼和升降舵 脚操纵机构：脚蹬，控制方向舵
传动机构——将操纵指令传到舵面
软式传动机构:主要由钢索、滑轮等构件所组成；
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
四、飞行操纵警告系统
在飞机潜在危险发生前，通过声、光等信号警告驾驶员以 避免事故发生。 飞机飞行操纵警告系统分类： 失速警告系统 空速处于最小飞行速度且接近失速状态时，失速警 告系统操纵驾驶杆抖杆器，提示机组人员。
失速自动恢复系统——推杆器
起飞警告系统 飞机起飞时，当任一油门杆前推而某些飞行操纵组 件不在正确位置，则起飞警告系统会给驾驶员提供音响 警告信号。
源自文库
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
电传操纵
1.主操纵舵面和辅助操纵舵面有哪些？ 2.主操纵系统和辅助操纵系统是如何控制的？ 3.电传操纵系统的特点？ 4.操纵系统的显示？
第五章 飞行操纵系统
有回力的助力操纵系统
第五章 飞行操纵系统
无回力的助力操纵系统
第五章 飞行操纵系统
三、电传操纵系统（Fly By Wire）
机械操纵系统缺点：
存在摩擦、间隙和非线性因素导致无法实现精微操纵
信号传递；
机械操纵系统对飞机结构的变化非常敏感；
体积大，结构复杂，重量大！
电传操纵系统：
第五章 飞行操纵系统
扰流板的收放
第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
④配平系统
马赫配平系统——提供高马赫数飞行时的速度稳定性。 飞机以较高马赫数飞行时，出现气动力中心后移，造 成机头自动下沉现象。 飞行控制计算机使用飞行数据计算机的马赫数，计算 出马赫配平作动筒的位置。马赫配平作动筒对调整驾驶杆 中立位置的升降舵感觉和定中组件进行重新定位。 水平安定面配平系统——提供飞机纵向配平。 方向舵配平系统——控制电门对调整方向舵中立位置的方 向舵感觉和定中组件进行电动定位。方向舵脚蹬随之相应 移动。方向舵配平指示器显示方向舵配平位置。
硬式传动机构:主要由传动杆、摇臂等构件所组成； 混合式传动机构:由软式、硬式传动机构混合组成。
第五章 飞行操纵系统
驾驶杆
推拉驾驶杆操纵升降舵； 左右压杆操纵副翼。 横、纵向操纵具有独立性， 即操纵驾驶杆时升降舵和副 翼，两者不会互相干扰。
第五章 飞行操纵系统
驾驶盘式
（1）前后压驾驶盘操纵升降 舵； （2）左右转动驾驶盘可操纵 副翼
纵系统则没有。
主操纵系统在空气动力的作用下可恢复到原来平衡位置；
辅助操纵系统则不会。
第五章 飞行操纵系统
①襟翼
开裂式襟翼
后退式襟翼 后退式三开缝襟翼
第五章 飞行操纵系统
②前缘缝翼
第五章 飞行操纵系统
③扰流板
扰流板是铰链在机翼上表面的一种可活动翼板。扰流 板分为飞行扰流板和地面扰流板。
升起扰流板可使飞机的升力减小，阻力增加。 扰流板的功能是： （1）飞行扰流板可以辅助副翼横滚操纵； （2）飞行扰流板对称升起，可使飞机空中减速； （3）飞机落地后，飞行和地面扰流板同时升起，可以增 大飞机阻力使飞机减速，提高刹车效能。
单通道电传系统可靠性较低： 1103 / 飞行小时
可接受的安全指标： 1107 / 飞行小时 解决措施：余度技术
第五章 飞行操纵系统
1.电传操纵系统的组成
电传操纵系统主要由驾驶杆或侧杆（含杆力传感器）、 前置放大器、传感器、机载计算机和执行机构组成，如 图所示。
第五章 飞行操纵系统
中国民航大学 空管学院
第五章 飞行操纵系统
一、飞机的操纵性
1.操纵性
操纵性：飞机飞行操纵系统是飞机上用来传递操纵指令， 驱动舵面运动的所有部件和装置的总称，用于飞机飞行 姿态、速度、轨迹的控制。
飞行员操纵飞机的副翼、升降舵、方向舵和其它可动 舵面，从而实现飞机的纵向、方向、侧向运动，并且无论 在有人驾驶还是在自动驾驶的状态下，均可使飞机保持或 改变飞行姿态。
第五章 飞行操纵系统
传动机构的比较
优点 软 式 缺点
构造简单， 尺寸较小， 重量较轻; 比较容易绕过机内设备！
刚度较大； 铰接点用滚珠轴承减小摩 擦力，并消除间隙； 具有较佳的操纵灵敏度！
刚度较小， 弹性间隙； 操纵灵敏度差； 钢索在滑轮处容易磨损！
构造复杂， 重量加大； 难于“绕”过机内设备； 易与发动机发生共振！
第五章 飞行操纵系统
2.机体坐标轴
横滚---飞机绕纵轴的转动 俯仰---飞机绕横轴的转动 偏航---飞机绕立轴的转动
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
3.飞行操纵系统的分类
按照操纵指令的来源分为：
（1）人工飞行操纵系统：其操纵信号由驾驶员发出。 （2）自动飞行控制系统：其操纵信号由系统本身发出。 对飞机实施自动和半自动控制，协助驾驶员工作或自动控 制飞机对扰动的响应。 包括：自动驾驶、飞行指引和自动油门
第五章 飞行操纵系统
3.电传操纵系统优点/缺点
优点： 减轻了操纵系统的重量，减少体积 节省设计和安装时间 消除了机械操纵系统中的摩擦、间隙、非线性因素以 及飞机结构变形的影响 简化了主操纵系统与自动驾驶仪的组合 可采用小侧杆操纵机构 飞机操稳特性得到根本改善。 缺点： 单通道电传操纵系统的可靠性不够高 电传操纵系统的成本较高 系统易受雷击和电磁脉冲波干扰影响
第五章 飞行操纵系统
按照指令的执行方式来分：
（1）机械式操纵系统 如：B737、 B747、 B757、 B767 （2）电传操纵系统 如：A320、 A330、 A340、 A380、 B777
按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵升降舵、方向舵、副翼、三个主 舵面，实现飞机的俯仰、偏航和滚转操纵； （2）辅助操纵系统：操纵襟翼、扰流板、调整片等增升、 增阻及水平安定面配平、方向舵配平等系统。
第五章 飞行操纵系统 脚操纵机构有脚镫平放式和脚镫立放式两种。 平放式:蹬脚镫时，脚镫只作平移而不转动。 立放式:蹬脚镫时，通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向 舵偏转的。左右脚镫的动作是协调的，即一个脚镫向前时， 另一个脚镫向后。
第五章 飞行操纵系统
软 式 传 动 系 统
硬 式 传 动 系 统
硬 式 混 合
兼有硬式和软式的优点和缺点！
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第五章 飞行操纵系统
主舵面的操纵性
飞机在空中的操纵是通过三个操纵面 ——升降舵、 方向舵和副翼来进行的。 转动这三个操纵舵面，在气流的作用下，就会对飞 机产生操纵力矩，使其绕横轴、立轴和纵轴转动，从而 改变飞机的飞行姿态，实现飞机的俯仰、偏航和滚转。
第五章 飞行操纵系统
方向舵配平 水平安定面 配平手轮
第五章 飞行操纵系统
2.有助力器的飞机操纵系统
助力操纵系统是指从驾驶舱中央操纵机构到舵面的机械联 动装置中，利用助力器进行功率放大，从而操纵多舵面的 人工飞行操纵系统。
助力操纵系统的形式 ： （1）有回力的助力操纵系统：通常是利用回力连杆把舵 面传来的一部分载荷传给驾驶杆。 （2）无回力的助力操纵系统：液压助力器的一端直接 与通向舵面的传动机构相连，舵面传来的载荷全部由助 力器承受。
飞机的侧向操纵（滚转操纵）
• 左压盘，左副翼上偏，右副翼下偏， 产生左横滚力矩，飞机左滚转。 • 右压盘，右副翼上偏，左副翼下偏， 产生右横滚力矩，飞机右滚转。
第五章 飞行操纵系统
（2）辅助操纵系统
扰流板 调整片 前/后缘襟翼 前缘缝翼 水平安定面
与主操纵系统的区别：
主操纵系统必须给驾驶员以杆力和位移的感觉；辅助操
2.工作原理
第五章 飞行操纵系统
工作原理：
驾驶员发出操纵指令
经传感器转换为电信号，并与来自飞机运动参数传感
器测得的信号一起，传输给计算机处理
计算机按预定的控制规律生成舵面操纵信号 控制操纵面作动器动作，舵面偏转，从而实现对飞机
进行操纵。
电传操纵系统的设计使得新型飞机比传统的飞机成本 低，飞行更安全，也更便于操纵。
第五章 飞行操纵系统
①飞机的纵向操纵（俯仰操纵）
后拉杆，升降舵后缘上偏，产生上仰力矩，飞机抬头。
前推杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩，飞机低头。
第五章 飞行操纵系统
②飞机的方向操纵（偏航操纵）
蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩，飞机左转。
蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩，飞机右转。
第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
二、机械式操纵系统
1.简单机械操纵系统（无助力机械操纵系统）
是一种人力操纵系统，由于其构造简单，工作可靠， 使用了30余年，才出现助力操纵系统。 简单机械操纵系统现在仍广泛应用于低速飞机和 一些运输机上，由于舵面偏转时气动力较小，驾驶员 体力足以克服舵面气动力从而实现对飞行的操纵。
第五章 飞行操纵系统
（1）主操纵系统
由中央操纵机构和传动机构两大部分组成。用于实现飞机 的俯仰、偏转、滚转等操作。
中央操纵机构——由驾驶员直接操纵的部分 手操纵机构：驾驶杆/驾驶盘,控制副翼和升降舵 脚操纵机构：脚蹬，控制方向舵
传动机构——将操纵指令传到舵面
软式传动机构:主要由钢索、滑轮等构件所组成；
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
A320
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
四、飞行操纵警告系统
在飞机潜在危险发生前，通过声、光等信号警告驾驶员以 避免事故发生。 飞机飞行操纵警告系统分类： 失速警告系统 空速处于最小飞行速度且接近失速状态时，失速警 告系统操纵驾驶杆抖杆器，提示机组人员。
失速自动恢复系统——推杆器
起飞警告系统 飞机起飞时，当任一油门杆前推而某些飞行操纵组 件不在正确位置，则起飞警告系统会给驾驶员提供音响 警告信号。
源自文库
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
电传操纵
1.主操纵舵面和辅助操纵舵面有哪些？ 2.主操纵系统和辅助操纵系统是如何控制的？ 3.电传操纵系统的特点？ 4.操纵系统的显示？
第五章 飞行操纵系统
有回力的助力操纵系统
第五章 飞行操纵系统
无回力的助力操纵系统
第五章 飞行操纵系统
三、电传操纵系统（Fly By Wire）
机械操纵系统缺点：
存在摩擦、间隙和非线性因素导致无法实现精微操纵
信号传递；
机械操纵系统对飞机结构的变化非常敏感；
体积大，结构复杂，重量大！
电传操纵系统：
第五章 飞行操纵系统
扰流板的收放
第五章 飞行操纵系统
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第五章 飞行操纵系统
④配平系统
马赫配平系统——提供高马赫数飞行时的速度稳定性。 飞机以较高马赫数飞行时，出现气动力中心后移，造 成机头自动下沉现象。 飞行控制计算机使用飞行数据计算机的马赫数，计算 出马赫配平作动筒的位置。马赫配平作动筒对调整驾驶杆 中立位置的升降舵感觉和定中组件进行重新定位。 水平安定面配平系统——提供飞机纵向配平。 方向舵配平系统——控制电门对调整方向舵中立位置的方 向舵感觉和定中组件进行电动定位。方向舵脚蹬随之相应 移动。方向舵配平指示器显示方向舵配平位置。
硬式传动机构:主要由传动杆、摇臂等构件所组成； 混合式传动机构:由软式、硬式传动机构混合组成。
第五章 飞行操纵系统
驾驶杆
推拉驾驶杆操纵升降舵； 左右压杆操纵副翼。 横、纵向操纵具有独立性， 即操纵驾驶杆时升降舵和副 翼，两者不会互相干扰。
第五章 飞行操纵系统
驾驶盘式
（1）前后压驾驶盘操纵升降 舵； （2）左右转动驾驶盘可操纵 副翼
纵系统则没有。
主操纵系统在空气动力的作用下可恢复到原来平衡位置；
辅助操纵系统则不会。
第五章 飞行操纵系统
①襟翼
开裂式襟翼
后退式襟翼 后退式三开缝襟翼
第五章 飞行操纵系统
②前缘缝翼
第五章 飞行操纵系统
③扰流板
扰流板是铰链在机翼上表面的一种可活动翼板。扰流 板分为飞行扰流板和地面扰流板。
升起扰流板可使飞机的升力减小，阻力增加。 扰流板的功能是： （1）飞行扰流板可以辅助副翼横滚操纵； （2）飞行扰流板对称升起，可使飞机空中减速； （3）飞机落地后，飞行和地面扰流板同时升起，可以增 大飞机阻力使飞机减速，提高刹车效能。
单通道电传系统可靠性较低： 1103 / 飞行小时
可接受的安全指标： 1107 / 飞行小时 解决措施：余度技术
第五章 飞行操纵系统
1.电传操纵系统的组成
电传操纵系统主要由驾驶杆或侧杆（含杆力传感器）、 前置放大器、传感器、机载计算机和执行机构组成，如 图所示。
第五章 飞行操纵系统