XV_15倾转旋翼飞机飞行控制系统概述

文章编号:10071385(2005)03001203

XV-15倾转旋翼飞机飞行控制系统概述

朱源

(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016)

摘要:XV-15倾转旋翼飞机兼有直升机垂直起降、空中悬停及固定翼飞机高速巡航的优点,因

而在军用和民用飞机中有着广泛的应用前景。XV-15的机体结构和普通飞机一样,但在翼尖安

装可以倾转的发动机短舱和旋翼。该飞机控制系统结合旋翼控制和固定翼控制,通过自动控制

系统和推力管理系统来辅助飞行员对飞机的控制。主要介绍了主飞行控制系统和辅助控制系统

的控制特点。

关键词:倾转旋翼飞机;主飞行控制系统;辅助飞行控制系统

中图分类号:V275+.1文献标识码:B

XV-15倾转旋翼飞机既能像直升机一样垂直起降及空中悬停,又能像固定翼飞机一般巡航飞行,因此倍受航空界的关注。它独有的气动布局是安装在翼尖的直径为25英尺的三片桨叶组成的旋翼和发动机短舱。发动机短舱可以旋转95b,从而使飞机由悬停模态转换到巡航模态,巡航时最高速度可达300海里/时。

倾转旋翼飞机特有的可旋转的发动机短舱使它具有3个飞行模态:直升机模态(发动机短舱垂直向上)、固定翼飞机模态(发动机短舱水平向前)和倾转模态。为了使倾转旋翼飞机能更好地在3个模态间转换,飞行控制系统将旋翼控制和固定翼控制结合在一起。飞行控制系统由主要飞行控制系统、辅助飞行控制系统、自动控制系统和推力管理系统组成。下面主要介绍飞行控制系统和辅助飞行控制系统。

1主飞行控制系统

(1)俯仰控制

倾转旋翼飞机的纵向姿态主要是通过前后移动驾驶杆(X LN)来控制的。直升机模态下,前后移动驾驶杆,不仅使旋翼的纵向周期变距成比例地变化,同时升降舵的偏移量也成比例变化。随着发动机短舱由垂直转到水平位置,飞机由直升机模态转换到固定翼模态,纵向周期变距也通过机械连杆机构逐渐退出控制系统。纵向周期变距

收稿日期:20050517

作者简介:朱源(1982),女,江苏泰兴人,在读硕士随发动机短舱位置变化的控制过程如图1所示。舵面控制在所有的飞行模态下,始终与杆位移量成比例。各种类型控制及控制量如表1所示。

(2)滚转控制

倾转旋翼飞机的侧向姿态主要是通过侧向移动驾驶杆(X LT)控制的。直升机模态下,侧向移动驾驶杆,产生差动的总距变化,使得两旋翼间产生差动的推力,同时偏转襟副翼。差动总距通过装在机翼中间的总距混合控制箱,随着发动机短舱倾角的变化逐渐退出控制系统,如图一所示。XV -15飞机使用全尺寸的襟翼,飞机对称面外65%的襟翼同时起到襟副翼的作用。在襟翼偏转时,襟副翼差动偏转(多数上偏),从而提高了偏转有效性。固定翼飞机模态下,少量的差动总距辅助襟副翼,使飞机滚转,并通过让飞机滚转,使它能更好地偏航。

(3)偏航控制

倾转旋翼飞机主要通过脚蹬来控制飞机的航向。踏板偏移量使旋翼产生差动纵向周期变距,一个旋翼平面前倾,另一个后倾。差动周期变距通过安装在机翼中间的周期变距混合控制盒,随发动机短舱倾角和空速变化,逐渐退出控制系统。在所有的飞行模态下,方向舵的偏移量始终和脚蹬偏离中立位置量成比例。

(4)推力控制

倾转旋翼飞机主要通过上下拉动推力杆(X COL)来控制推力。推力杆移动的同时增加或减少发动机功率,并根据飞机的飞行模态,改变旋翼总距角。随着发动机起动和检测,每一个油门杆

2005年6月第22卷第3期

沈阳航空工业学院学报

Journa l o f Shenyang Institute of A eronauti ca l Eng i neer i ng

Jun.2005

V o.l22N o.3

都闩在推力杆上。推力杆通过油门连接,设定每个发动机的能量。油门联动装置不受发动机短舱角度的影响。

推力杆通过总距混合控制盒控制总距变化。直升机模态下,推力杆改变总距,使飞机有更好的机动性能,并直接控制垂直升力。固定翼飞机模态下,推力杆如传统的螺旋桨飞机一般,仅改变发动机功率。一定的推力杆位移下,总距随发动机短舱倾角变化的响应如图1。桨距控制系统控制总距,使旋翼在所有的飞行模态下保持一定的转速。控制器设定的总距角权限(H OG )如图1所示。

2 辅助飞行控制系统

(1)襟翼控制

襟翼是常规设计,并通过电传控制的。它们是全尺寸的,在飞机对称面外的部分同时起到襟副翼的作用。全尺寸襟翼主要用于减少机翼平面面积,使飞机在悬停时降低6.5%的负载,从而增加升力。襟翼的控制是通过手工控制安装在中心控制台的襟翼开关。襟翼有4种有效设置:巡航(0b ),高速飞行(20b ),倾转(40b )和低速/悬停

(75b )。襟翼和襟副翼的偏转量如表一所示。

(2)倾转系统控制

倾转系统将旋翼/推力系统作为一个整体转动,在0b ~95b 范围内控制发动机短舱按要求旋转。倾转是通过安装在推力杆上的开关控制的。向前移动开关,发动机短舱向前旋转,从直升机模态转为固定翼模态;向后移动开关,使旋翼/推力系统回到直升机模态。一般转换时间为11秒。

倾转系统包括安装在每个发动机短舱内的倾转助动器;装在前梁前面的互连轴;安装在机身内部前梁上的相位减速器。每个倾转助动器由液压驱动,液压阀由单独的电源控制。如果由于液压源或电源故障,使得一侧的助动器不能工作,该侧的旋翼/推力系统可通过互连的倾转轴由另一侧的助动器驱动。第三个安装在相位减速器内的液压发动机,由第三个液压源驱动。当前两个液压驱动的助动器发动机发生故障时,则使用第三个液压发动机。如果整个电源系统故障,就使用机械备用系统。机械备用系统是通过拉安装在驾驶舱内的T 形操纵杆,然后驱动液压阀,使作动器带

动发动机短舱旋转。

图1 XV -15控制过程

第3期 朱源:XV -15倾转旋翼飞机飞行控制系统设计 13