3 飞行操纵系统解析
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第三章__飞行操纵系统
左右转动驾驶盘时，支柱不 动，升降舵不会偏转；
前推或后拉驾驶盘时，由于 和横管平行的一段钢索与轴 线a-a是重合的，钢索不会 绷紧或放松，不会使副翼偏 转。
驾驶杆
结构简单，便于操纵，但是不便于增大驾驶杆 倾斜角的的办法来减小操纵副翼时的杆力；
适用于机动性能较好而操纵时费力较小（或装 有助力器）的飞机
3.2.2 传动机构
传动机构功用：前端设备的信号传送到尾 端设备（即各个陀面）
机械传动机构类型
软式传动 硬式传动 混合传动
电传操纵机构
软式传动：靠钢索张力传递操纵力，必须
有两个钢索构成回路，轮流起作用，一根主 动，一根被动。
软式传动系统
软式传动应用
某些小型飞机 大型运输机
独 立 性 分 析 驾驶杆左右摆时，传动杆沿着以b-b线为中心轴，以c点为
顶点的锥面运动； 由于圆锥体的顶点c到底部周缘上任一点的距离相等，所
以当驾驶杆左右摆动时，摇臂1不会绕其支点前后转动， 因而升降舵不会偏转！
1. 手操纵机构
驾驶盘式手操纵机构
推、拉 左、右转动
独立性分析
升降舵； 副翼。
2. 脚操纵机构
立放式脚蹬
蹬脚蹬时，通过传动杆和摇臂等构件的传动使
方向舵偏转； 由于传动杆和摇臂等的连接，左右脚蹬的动作
是协调的！
手操纵机构与脚操纵机构的匹配
驾驶杆
平放 平放式脚蹬为了取得较大的
式脚 蹬
操纵力臂，两脚蹬之间距离
较大；
与左右活动范围较大的驾驶
杆配合使用！
驾驶盘
立放
通过增长与脚蹬连接的摇
式脚 蹬
臂来获得足够的操纵力臂
《飞行操纵系统》课件
THANKS
感谢观看
飞行员通过Байду номын сангаас纵杆、脚蹬等输入装置 ，将控制指令传递给飞行操纵系统， 以改变飞机的飞行姿态和轨迹。
它包括主操纵系统和辅助操纵系统， 主操纵系统包括升降舵、方向舵和副 翼，辅助操纵系统包括襟翼、缝翼和 起落架收放机构等。
飞行操纵系统的动力学基础
飞行操纵系统的动力学基础包 括空气动力学和飞行力学。
空气动力学是研究气体流动和 物体在气体中运动的科学，它 为飞行操纵系统的设计和性能 提供了理论基础。
分类
根据飞行器类型和设计需求的不同，飞行操纵系统有多种分类方式。例如，按照传力介质的不同，可以分为机械 式操纵系统、液压式操纵系统和电气式操纵系统等；按照控制方式的不同，可以分为助力操纵系统和主动控制系 统等。
发展历程与趋势
发展历程
飞行操纵系统的发展经历了多个阶段，从早期的机械操纵系统到现代的电传操纵系统和 主动控制系统。随着科技的不断进步，飞行操纵系统的性能和安全性得到了极大的提升
权限管理与安全认证
限制飞行员对系统的操作权限，防止误操作或 恶意干扰。
自适应容错控制
在系统发生故障时，自动调整控制策略，降低故障对飞行安全的影响。
05
飞行操纵系统的应用与案例分析
飞行操纵系统在无人机中的应用
1 2 3
无人机飞行操纵系统概述
无人机飞行操纵系统是无人机控制的重要组成部 分，负责无人机的起飞、巡航、降落等操作。
飞行操纵系统的传感器
01
02
03
04
角位移传感器
检测飞行员的操纵角度，转换 为电信号。
力矩传感器
检测飞行员施加在操纵杆上的 力矩，转换为电信号。
侧杆传感器
飞机飞行操纵系统课件
工作原理
舵机通过内部机构将飞行 控制系统的指令转化为舵 面的角度或位移，实现对 飞机姿态和运动的控制。
舵面类型
常见的舵面包括升降舵、 方向舵和副翼等，它们分 别控制飞机的升降、转向 和滚转运动。
传感器与测量装置
传感器与测量装置的作用 传感器与测量装置用于检测飞机的各种参数，如姿态、速 度、高度等，并将这些参数转换为可处理的信号，供飞行 控制系统使用。
飞机飞行操纵系统课 件
xx年xx月xx日
• 飞机飞行操纵系统概述
目录
01
飞机飞行操纵系统概述
飞机飞行操纵系统的定义与功能
定义
飞机飞行操纵系统是指用于控制和操纵飞机的飞行姿态、速度、位置等参数的 系统。
功能
飞行操纵系统的主要功能是接收飞行员的操作指令，通过一系列机械、电气或 液压装置，将指令传递给相应的翼面、舵面等控制机构，以实现对飞机的操纵。
飞机飞行操纵系统的组成与结构
组成
飞机飞行操纵系统通常由驾驶舱 操纵器件、传动装置、控制机构 和执行机构等部分组成。
结构
根据飞机类型和设计要求的不同， 飞行操纵系统的结构形式也不同， 常见的有机械式、液压式和电传 式等。
飞机飞行操纵系统的工作原理
飞行员通过驾驶舱内的操纵器件（如驾驶杆、脚蹬等）发出操作指令，指令通过传 动装置传递给控制机构（如舵机、调整片驱动机构等）。
飞行控制律设计
飞行控制律设计是飞机飞行操纵系统中的 核心环节，它决定了飞机如何响应各种输入 和外部扰动。
飞行控制律设计涉及到复杂的数学模型和 算法，包括线性系统理论、非线性系统理论、 最优控制等。通过合理的飞行控制律设计， 可以确保飞机在各种飞行条件下都能够保持 稳定、安全和高效的飞行状态。同时，随着 现代科技的发展，飞行控制律设计也在不断 优化和创新，以适应更加严格的飞行要求和
飞行操纵系统概述空客A320系列
所有操纵面的指示在正常和不正常操作章节中将作详 细解释。
现在，我们看飞行控制计算机。
飞行操纵
系统概述
20/42
Flight control computers
ELAC 1 ELAC 2
SEC 1 SEC 2 SEC 3
FAC 1 FAC 2
飞行操纵面的移动由下列计算机控制：
两个升降舵和副翼计算机（ELAC）， 三个扰流板和升降舵计算机（SEC）， 两个飞行增稳计算机（FAC）。
系统概述
31/42
一个减速板手柄位于中央操纵台 的左侧。
飞行操纵
系统概述
32/42
另外，在顶板上，有两个控制飞行控制 计算机的面板。
现在，我们介绍增升设备。
飞行操纵
系统概述
33/42
飞行操纵
在每一机翼前缘有五块缝翼。
系统概述
34/42
并且每一机翼后缘有两块襟 翼。
飞行操纵
系统概述
35/42
SFCC 1 SFCC 2
FCDC 1 FCDC 2
SEC 1 SEC 2 SEC 3
飞行操纵
但是，FAC的数据将直接送给EIS。
FAC 1 FAC 2
系统概述
23/42
ELAC 1 ELAC 2
SEC 1
SEC 2
SEC 3
ELAC和SEC的状态在ECAM飞行操纵页面上有指示 。其它计算机则没有显示。
这些指示将在不正常操作章节中详细讲述。 现在，我们来看一下液压部分。
俯仰配平
左安定面
方向舵
右安定面
飞行操纵系统包括： 副翼， 用于俯仰配平的一个可配平式水平安定面（THS）， 一个方向舵， 地面扰流板/减速板。
现在，我们看飞行控制计算机。
飞行操纵
系统概述
20/42
Flight control computers
ELAC 1 ELAC 2
SEC 1 SEC 2 SEC 3
FAC 1 FAC 2
飞行操纵面的移动由下列计算机控制：
两个升降舵和副翼计算机（ELAC）， 三个扰流板和升降舵计算机（SEC）， 两个飞行增稳计算机（FAC）。
系统概述
31/42
一个减速板手柄位于中央操纵台 的左侧。
飞行操纵
系统概述
32/42
另外，在顶板上，有两个控制飞行控制 计算机的面板。
现在，我们介绍增升设备。
飞行操纵
系统概述
33/42
飞行操纵
在每一机翼前缘有五块缝翼。
系统概述
34/42
并且每一机翼后缘有两块襟 翼。
飞行操纵
系统概述
35/42
SFCC 1 SFCC 2
FCDC 1 FCDC 2
SEC 1 SEC 2 SEC 3
飞行操纵
但是，FAC的数据将直接送给EIS。
FAC 1 FAC 2
系统概述
23/42
ELAC 1 ELAC 2
SEC 1
SEC 2
SEC 3
ELAC和SEC的状态在ECAM飞行操纵页面上有指示 。其它计算机则没有显示。
这些指示将在不正常操作章节中详细讲述。 现在，我们来看一下液压部分。
俯仰配平
左安定面
方向舵
右安定面
飞行操纵系统包括： 副翼， 用于俯仰配平的一个可配平式水平安定面（THS）， 一个方向舵， 地面扰流板/减速板。
第三章__飞行操纵系统
自动驾驶仪； 发动机油门自动控制
结构振动模态抑制系统。
（2）根据信号传递方式
机械操纵系统
钢索、传动杆等机械部件传递 电缆传递
电传操纵系统
（3）根据驱动舵面运动方式
简单机械操纵系统(无助力) 助力操纵系统
液压助力（有回力/无回力）
电驱动
（4）根据舵面的类型
主操纵系统
副翼 升降舵 方向舵 襟翼、缝翼 扰流板 安定面 横滚操纵 俯仰操纵 偏航操纵 增升装置操纵 扰流板操纵 配平操纵
3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查
2)脚操纵机构 类型：有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种 现代飞机在地面还可以用脚蹬操纵起落架 前轮转弯。驾驶员踩踏左脚蹬，方向陀左 偏转，垂直尾翼上的空气动力对飞机立轴 的力矩，使飞机机头向左偏转，实现向左 转弯；驾驶员踩踏右脚蹬，方向舵向右偏 转，实现飞机右转弯。
驾驶盘
2. 脚操纵机构
平放式脚蹬
脚蹬安装在由两根横杆和两 根脚蹬杆组成的平行四边形 机构上； 平行四边形机构的作用： 保证在操纵方向舵时，脚蹬 只作平移而不转动，便于飞 行员操纵。
2. 脚操纵机构
立放式脚蹬
蹬脚蹬时，通过传动杆和摇臂等构件的传动使 方向舵偏转； 由于传动杆和摇臂等的连接，左右脚蹬的动作 是协调的！
装有非线性传动机构的操纵系 统，杆行程与舵面偏角之间成 曲线关系。
分析传动机构摩擦力过大的原因
(1)活动连接接头表面不清洁或润滑不良而 造成锈蚀。 （2）活动连接头固定过紧。 (3)传动机构（传动杆、钢索等）和飞机其他 部分发生摩擦。 (4)传动机构本身摩擦力过大。 每一种飞机的操纵系统，允许的最大摩擦 力都有具体规定。摩擦力的大小可以舵面开 始偏转时所需的杆力来测量。如果发现系统 的摩擦力过大，应及时检查和排除。
结构振动模态抑制系统。
（2）根据信号传递方式
机械操纵系统
钢索、传动杆等机械部件传递 电缆传递
电传操纵系统
（3）根据驱动舵面运动方式
简单机械操纵系统(无助力) 助力操纵系统
液压助力（有回力/无回力）
电驱动
（4）根据舵面的类型
主操纵系统
副翼 升降舵 方向舵 襟翼、缝翼 扰流板 安定面 横滚操纵 俯仰操纵 偏航操纵 增升装置操纵 扰流板操纵 配平操纵
3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查
2)脚操纵机构 类型：有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种 现代飞机在地面还可以用脚蹬操纵起落架 前轮转弯。驾驶员踩踏左脚蹬，方向陀左 偏转，垂直尾翼上的空气动力对飞机立轴 的力矩，使飞机机头向左偏转，实现向左 转弯；驾驶员踩踏右脚蹬，方向舵向右偏 转，实现飞机右转弯。
驾驶盘
2. 脚操纵机构
平放式脚蹬
脚蹬安装在由两根横杆和两 根脚蹬杆组成的平行四边形 机构上； 平行四边形机构的作用： 保证在操纵方向舵时，脚蹬 只作平移而不转动，便于飞 行员操纵。
2. 脚操纵机构
立放式脚蹬
蹬脚蹬时，通过传动杆和摇臂等构件的传动使 方向舵偏转； 由于传动杆和摇臂等的连接，左右脚蹬的动作 是协调的！
装有非线性传动机构的操纵系 统，杆行程与舵面偏角之间成 曲线关系。
分析传动机构摩擦力过大的原因
(1)活动连接接头表面不清洁或润滑不良而 造成锈蚀。 （2）活动连接头固定过紧。 (3)传动机构（传动杆、钢索等）和飞机其他 部分发生摩擦。 (4)传动机构本身摩擦力过大。 每一种飞机的操纵系统，允许的最大摩擦 力都有具体规定。摩擦力的大小可以舵面开 始偏转时所需的杆力来测量。如果发现系统 的摩擦力过大，应及时检查和排除。
飞机结构与系统(飞行操纵系统)课件
理方案，提高飞行经济性安全性。
04
飞行操纵系统维护与检修
飞行操纵系统日常维护
01
02
03
每日检查
检查飞行操纵系统外观， 确保没明显损坏或异常情 况。
清洁润滑
飞行操纵系统进行清洁润 滑，保持其良好工作状态 。
校准
飞行操纵系统进行校准， 确保其准确性可靠性。
飞行操纵系统定期检修
定期检查
按照规定周期飞行操纵系 统进行检查，包括内部结 构元件。
飞行管理系统
飞行管理系统现代飞行操纵系统核心组 成部它集成导航、气象、通讯等多种功 能，能够飞行员提供全面飞行信息支持
。
飞行管理系统通过接收处理自各种传感 器数据，飞行员提供实时飞行计划、航 向、速度、高度等信息，帮助飞行员更
好掌握飞行状态决策。
飞行管理系统还可根据气象条件飞行计 划，飞行员提供最佳飞行轨迹发动机管
安全标准与规范
参考相关安全标准规范，如国际民航组织（ICAO）美国联邦航空局（FAA）等发布相关指南标准，飞行操纵系统进 行安全性评估。些标准规范评估提供指导参考框架。
安全改进措施
根据安全性评估结果，制定并实施相应安全改进措施，提高飞行操纵系统安全性可靠性。些措施可能包 括硬件升级、软件修复、操作程序改进等各方面。
飞行操纵系统历史与发展
历史
早期飞机采简单机械式操纵系统，通过钢索、连杆等机械部件实现飞行员翼面舵面直接控制。随着技术发展，液 压式操纵系统电传式操纵系统逐渐取代机械式操纵系统。电传式操纵系统目前最先进飞行操纵系统，具更高可靠 性灵活性。
发展
未飞行操纵系统将朝着更加智能化、自主化协同化方向发展。智能化能够提高系统自主决策能力容错能力；自主 化能够减轻飞行员工作负担提高飞行安全性；协同化则能够实现飞行员与无机之间效协作，提高整体作战效能。
04
飞行操纵系统维护与检修
飞行操纵系统日常维护
01
02
03
每日检查
检查飞行操纵系统外观， 确保没明显损坏或异常情 况。
清洁润滑
飞行操纵系统进行清洁润 滑，保持其良好工作状态 。
校准
飞行操纵系统进行校准， 确保其准确性可靠性。
飞行操纵系统定期检修
定期检查
按照规定周期飞行操纵系 统进行检查，包括内部结 构元件。
飞行管理系统
飞行管理系统现代飞行操纵系统核心组 成部它集成导航、气象、通讯等多种功 能，能够飞行员提供全面飞行信息支持
。
飞行管理系统通过接收处理自各种传感 器数据，飞行员提供实时飞行计划、航 向、速度、高度等信息，帮助飞行员更
好掌握飞行状态决策。
飞行管理系统还可根据气象条件飞行计 划，飞行员提供最佳飞行轨迹发动机管
安全标准与规范
参考相关安全标准规范，如国际民航组织（ICAO）美国联邦航空局（FAA）等发布相关指南标准，飞行操纵系统进 行安全性评估。些标准规范评估提供指导参考框架。
安全改进措施
根据安全性评估结果，制定并实施相应安全改进措施，提高飞行操纵系统安全性可靠性。些措施可能包 括硬件升级、软件修复、操作程序改进等各方面。
飞行操纵系统历史与发展
历史
早期飞机采简单机械式操纵系统，通过钢索、连杆等机械部件实现飞行员翼面舵面直接控制。随着技术发展，液 压式操纵系统电传式操纵系统逐渐取代机械式操纵系统。电传式操纵系统目前最先进飞行操纵系统，具更高可靠 性灵活性。
发展
未飞行操纵系统将朝着更加智能化、自主化协同化方向发展。智能化能够提高系统自主决策能力容错能力；自主 化能够减轻飞行员工作负担提高飞行安全性；协同化则能够实现飞行员与无机之间效协作，提高整体作战效能。
第3章 飞行操纵系统(特选内容)
第三章 飞行操纵系统
中国民航大学 空管学院
优选内容
1
第三章 飞行操纵系统
一、飞机的飞行操纵系统
1.飞行操纵系统
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，用于控制飞机的飞 行姿态、气动外形、乘坐品质。
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。
①平放式脚镫 脚镫只作平移而不转动。
优选内容
16
第三章 飞行操纵系统 ②立放式脚镫 通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的。
优选内容
17
第三章 飞行操纵系统
2.传动机构（系统）
将操纵机构的信号传送到舵面或助力器。
（1）机械传动机构
软式传动机构——主要由钢索、滑轮等构件所组成； 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。
机械传动缺点： 存在摩擦、间隙和弹性变形等，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！
优选内容
18
第三章 飞行操纵系统
软
硬
式
式
传
传
动
动
系
系
统
统
优选内容
19
第三章 飞行操纵系统
（2）电传操纵系统（Fly-By-Wire） ①电传操纵系统的组成
4）按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵飞机绕三轴旋转，改变或保持飞 机的飞行姿态。 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：改善操纵性，提高飞机飞行性能。 操纵襟翼、缝翼、扰流板、调整片等增升、增阻及水平安 定面配平等系统。
中国民航大学 空管学院
优选内容
1
第三章 飞行操纵系统
一、飞机的飞行操纵系统
1.飞行操纵系统
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，用于控制飞机的飞 行姿态、气动外形、乘坐品质。
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。
①平放式脚镫 脚镫只作平移而不转动。
优选内容
16
第三章 飞行操纵系统 ②立放式脚镫 通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的。
优选内容
17
第三章 飞行操纵系统
2.传动机构（系统）
将操纵机构的信号传送到舵面或助力器。
（1）机械传动机构
软式传动机构——主要由钢索、滑轮等构件所组成； 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。
机械传动缺点： 存在摩擦、间隙和弹性变形等，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！
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18
第三章 飞行操纵系统
软
硬
式
式
传
传
动
动
系
系
统
统
优选内容
19
第三章 飞行操纵系统
（2）电传操纵系统（Fly-By-Wire） ①电传操纵系统的组成
4）按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵飞机绕三轴旋转，改变或保持飞 机的飞行姿态。 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：改善操纵性，提高飞机飞行性能。 操纵襟翼、缝翼、扰流板、调整片等增升、增阻及水平安 定面配平等系统。
第二章--飞行操纵系统
横滚操纵 俯仰操纵 偏航操纵
襟翼、缝翼
辅助操纵系统 扰流板
安定面
增升装置操纵
扰流板操纵 配平操纵
偏航
横滚
俯仰
B737 副翼及其调整片 A320 扰流板
5. 对飞行操纵系统的要求
一般要求：
重量轻、制造简单、维护方便； 具有足够的强度和刚度。
特殊要求：
保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致； 纵向或横向操纵时彼此互不干扰； 脚操纵机构能够进行适当调节； 有合适的杆力和杆位移； 启动力应在合适的范围内； 系统操纵延迟应小于人的反应时间； 应有极限偏转角度止动器； 所有舵面应用“锁”来固定。
（2）滑轮——胶木或硬铝制成 作用：
支持钢索 改变钢索的运动方向 支点处装有滚珠轴承
（3）扇形轮——又称扇形摇臂 作用：
支持钢索； 改变钢索的运动方向； 改变传动力的大小。
（4）钢索导向装置
作用：保护钢索，保持钢索维持，防止钢索松脱、卡阻。
2. 硬式传动机构主要构件
（1）传动杆
式脚 蹬
臂来获得足够的操纵力臂
的，两脚蹬之间距离较小；
多与驾驶盘配合使用！
驾驶盘和脚蹬示意图
3. 飞行主操纵原理
后拉驾驶盘，升降舵上偏，机头上仰； 前推驾驶盘，升降舵下偏，机头下沉；
左转驾驶盘，左副翼上偏，右副翼下偏，飞机左 倾； 右转驾驶盘，左副翼下偏，右副翼上偏，飞机右 倾；
蹬左脚蹬，方向舵左偏，机头左偏； 蹬右脚蹬，方向舵右偏，机头右偏。
（2）助力机械操纵系统的分类
可逆助力机械操纵系统（有回力） 不可逆助力机械操纵系统（无回力）
可逆助力机械操纵系统
不可逆助力机械操纵系统
飞行操纵系统工作原理
典型飞机操纵舵面的布局
3.1.2 飞机操作系统发展过程
民用飞机的操纵系统划分为：机械操纵系统 电传操纵系统
简单
初级
人工 机械 操纵
气动 助力 操纵
液压 助力 操纵
复杂 完善
电传 操纵
机械操纵系:驾驶杆、脚蹬、钢索、滑轮、传动杆、摇臂 机械传动装置直接驱动各舵面:升降舵、副翼、方向舵 舵面上的气动力矩反馈给驾驶员，获得力和位移的感觉。
且力的指向总是与偏转方向相反，这样，驾驶杆（或脚蹬）就有自动回 中（即回到配平位置）的趋势。
正确的操纵动作应是：驾驶杆前推，机头应下俯，飞机下降；
驾驶杆向左转，飞机应向左侧倾斜；
踩右脚蹬，机头应向右偏转。
(6)驾驶杆力（或脚蹬力）应随飞行速度增加而增加，并随舵面偏转角度增 大而增大。
(7)为防止驾驶员无意识动杆及减轻驾驶员的疲劳，操纵系统的启动力应在 合适的范围内。“启动力”是指飞机在飞行中舵面开始运动时所需的操纵 力，启动力包括操纵系统中的摩擦（其中包括助力器分油活门的摩擦） ，预加载荷等。
纵动作和分散驾驶员的注意力，同时可以缩短训练驾驶员的时间。 (2)驾驶杆既可操纵升降舵，又可操纵副翼，同时要求在纵向或横向操纵时
彼此互不干扰。 (3)驾驶舱中的脚操纵机构应当能够进行调节，以适应不同身材的需要。 (4)驾驶员是凭感觉来操纵飞机的，除感受过载大小之外，还要有合适的杆
力和杆位移的感觉，其中杆力尤为重要。脚蹬力和脚蹬位移也是如此。 (5)驾驶杆（或脚蹬）从配平位置偏转时，所需的操纵力应该均匀增加，并
副翼系统 升降舵系统 方向舵系统
飞行操纵系统 辅助操纵系统 扰流板系统
后缘襟翼 前缘襟翼和缝翼
警告系统 失速警告系统 起飞警告系统
飞机结构飞行操纵系统课件
飞行操纵系统的设计原则
安全性原则
确保飞行操纵系统在各种情况 下都能保证飞机的安全，即使 在系统出现故障时也能进行安
全操作。
可靠性原则
要求飞行操纵系统具有高可靠 性，能够保证长时间稳定运行 ，避免因系统故障导致飞机失 控。
经济性原则
在满足安全性和可靠性的前提 下，尽可能降低飞行操纵系统 的成本，提高经济效益。
形状。
尾翼
包括水平尾翼和垂直尾 翼，用于保持飞机的稳
定性。
起落架
用于起飞、降落和地面 滑行时支撑飞机。
飞机结构材料
01
02
03
04
铝合金
轻质、高强度，广泛应用于飞 机结构。
复合材料
具有高强度、高刚性和耐腐蚀 性等特点，在飞机结构中的应
用日益广泛。
钛合金
具有高强度和良好的耐腐蚀性 ，用于制造起落架等关键部件
飞行操纵系统的控制方式
直接控制方式
飞行员通过驾驶杆和脚蹬直接控 制飞机的舵面，实现飞机姿态的
改变。
增稳系统
通过传感器检测飞机的姿态和角速 度，将信号传递给控制系统，自动 调整舵面的偏转，以保持飞机的稳 定。
主动控制技术
利用现代控制理论和方法，通过改 变飞机的气动布局或产生附加的力 矩，实现飞机姿态的主动控制。
测试与验证
对飞行操纵系统进行全面的测试和验 证，确保系统性能符合设计要求。
飞行操纵系统的设计优化
性能优化
结构优化
根据测试结果，对飞行操纵系统的性能进 行优化，提高系统的响应速度、稳定性等 。
对飞行操纵系统的硬件结构进行优化，减 轻重量、减小体积、提高可靠性等。
成本优化
人机工程优化
在满足性能和可靠性的前提下，尽可能降 低飞行操纵系统的成本。
3飞行操纵系统R2
由于圆锥体的顶点c到底部周缘上任一点的距离相等，所 以当驾驶杆左右摆动时，摇臂1不会绕其支点前后转动， 因而升降舵不会偏转
2-07
驾驶盘式手操纵机构
推拉驾驶盘操纵升降舵 转动驾驶盘可操纵副翼
独立性分析
左右转动驾驶盘时，支柱不 动，升降舵不会偏转 前推或后拉驾驶盘时，由于 和横管平行的一段钢索与轴 线a-a是重合的，钢索不会 绷紧或放松，不会使副翼偏 转
2-17
3.导向滑轮
支持传动杆 提高传动杆的受压时的杆轴临界应力 增大传动杆的固有频率，防止传动杆发生共振
2-18
4. 钢索
只承受拉力，不能承受压力 用两根钢索构成回路，以保证舵面能在两 个相反的方向偏转 固有缺陷——弹性间隙
钢索承受拉力时，容易伸长；由于操纵系统 的弹性变形而产生的“间隙”称为弹性间隙 危害：弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性 解决措施：钢索预紧 常见故障——断丝（滑轮、导向器部位） 2-19
工作特点
当操纵面被操纵到需要的位置后，不会在空 气动力作用下返回原来位置
5-01
5.2
增升装置
前缘装置
常见辅助操纵面
前缘襟翼（改变机翼弯度） 前缘缝翼（附面层控制） 可鲁格襟翼（改变弯度/增大面积）
后缘装置
开裂式后缘襟翼（减缓气流分离） 后退式襟翼（增大弯度/增加面积） 后退式三开缝襟翼（增大弯度/增加面积/减缓气流分离）
特点：操纵信号由驾驶员发出 组成：
飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统（主操纵系统） 增升、增阻操纵系统，人工配平系统等（辅助操纵系统）
自动飞行控制系统
特点：
操纵信号由系统本身产生，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
2-07
驾驶盘式手操纵机构
推拉驾驶盘操纵升降舵 转动驾驶盘可操纵副翼
独立性分析
左右转动驾驶盘时，支柱不 动，升降舵不会偏转 前推或后拉驾驶盘时，由于 和横管平行的一段钢索与轴 线a-a是重合的，钢索不会 绷紧或放松，不会使副翼偏 转
2-17
3.导向滑轮
支持传动杆 提高传动杆的受压时的杆轴临界应力 增大传动杆的固有频率，防止传动杆发生共振
2-18
4. 钢索
只承受拉力，不能承受压力 用两根钢索构成回路，以保证舵面能在两 个相反的方向偏转 固有缺陷——弹性间隙
钢索承受拉力时，容易伸长；由于操纵系统 的弹性变形而产生的“间隙”称为弹性间隙 危害：弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性 解决措施：钢索预紧 常见故障——断丝（滑轮、导向器部位） 2-19
工作特点
当操纵面被操纵到需要的位置后，不会在空 气动力作用下返回原来位置
5-01
5.2
增升装置
前缘装置
常见辅助操纵面
前缘襟翼（改变机翼弯度） 前缘缝翼（附面层控制） 可鲁格襟翼（改变弯度/增大面积）
后缘装置
开裂式后缘襟翼（减缓气流分离） 后退式襟翼（增大弯度/增加面积） 后退式三开缝襟翼（增大弯度/增加面积/减缓气流分离）
特点：操纵信号由驾驶员发出 组成：
飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统（主操纵系统） 增升、增阻操纵系统，人工配平系统等（辅助操纵系统）
自动飞行控制系统
特点：
操纵信号由系统本身产生，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
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第三章 飞行操纵系统
中国民航大学 空管学院
第三章 飞行操纵系统
一、概述
定义：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，从而实现飞机的侧向、纵向、方向运动，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。
第三章 飞行操纵系统
飞行操纵系统的要求：
一般要求： 重量轻、制造简单、维护方便； 具有足够的强度和刚度。 特殊要求： 保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致； 纵向或横向操纵时彼此互不干扰； 脚操纵机构能够进行适当调节； 有合适的杆力和杆位移； 启动力应在合适的范围内； 系统操纵延迟应小于人的反应时间； 应有极限偏转角度止动器； 所有舵面应用“锁”来固定。
B737-300
第三章 飞行操纵系统
横侧操纵:副翼—驾驶杆/盘 主操纵系统 偏航操纵:方向舵—脚蹬
俯仰操纵：升降舵—驾驶杆/盘 飞行操纵系统
增升装置操纵 辅助操纵系统 襟翼—手柄
缝翼—手柄
扰流板操纵: 飞行/地面扰流板
配平操纵
配平调整片 水平安定面—配平轮
第三章 飞行操纵系统
三、飞行操纵系统的组成
第三章 飞行操纵系统
②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
第三章 飞行操纵系统
驾驶杆与驾驶盘的比较
第三章 飞行操纵系统
③侧杆（电传）
输入力信号，输出电信号，可以代替驾驶杆（或驾驶盘）。
飞行控制
计算机
第三章 飞行操纵系统
（2）脚操纵机构
①平放式脚镫
脚镫只作平移而不转动。
第三章 飞行操纵系统
3）按照驱动舵面方式来分：
（1）简单机械操纵系统：依靠驾驶员体力克服铰链力矩 驱动舵面运动。 分为软式操纵系统和硬式操纵系统。 （2）助力操纵系统：依靠液压助力器实现助力操纵。 分为有回力的和无回力的两类。
第三章 飞行操纵系统
4）按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵飞机绕三轴旋转，改变或保持飞 机的飞行姿态。 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；
第三章 飞行操纵系统 ②立放式脚镫
通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的。
第三章 飞行操纵系统
2.传动机构（系统）
将操纵机构的信号传送到舵面或助力器。
（1）机械传动机构
软式传动机构——主要由钢索、滑轮等构件所组成；
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。
（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。
第三章 飞行操纵系统
2）按照指令的传递方式来分：
（1）机械式操纵系统 操纵指令由钢索、传动杆、滑轮、摇臂等机械部件传递。 如：B737、 B747、 B757、 B767 （2）电传操纵系统 操纵指令由电缆传递。 如：A320、 A330、 A340、 A380、 B777、 B787 （3）光传操纵系统 操纵指令由光缆传动。
电传操纵系统的缺点：
单通道电传系统可靠性较低
可接受的安全指标
解决措施：余度技术
第三章 飞行操纵系统
③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。
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。
第三章 飞行操纵系统
②电传操纵系统（Fly By Wire）的提出
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！
（2）辅助操纵系统：改善操纵性，提高飞机飞行性能。
操纵襟翼、缝翼、扰流板、调整片等增升、增阻及水平安 定面配平等系统。
第三章 飞行操纵系统
VERTICAL STABILIZER
A320
垂直安定面
滚转扰流板 方向舵 升降舵
地面扰流板 襟翼 水平安定面 速度刹车 副翼
缝翼
A320
第三章 飞行操纵系统
第三章 飞行操纵系统
1.中央操纵机构
由驾驶员手脚直接操纵的部分，叫做中央操纵机构—驾驶杆/驾驶盘/侧杆,控制副翼和升降舵 脚操纵机构——脚蹬，控制方向舵
第三章 飞行操纵系统
（1）手操纵机构 ①驾驶杆
前后推拉操纵升降舵； 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。
飞行操纵系统包括三部分，即：
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——将操纵信号传到舵面
软式传动机构:主要由钢索、滑轮等构件所组成； 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。 驱动机构——用于驱动舵面运动
机械传动缺点： 存在摩擦、间隙和弹性变形等，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！
第三章 飞行操纵系统
软 式 传 动 系 统
硬 式 传 动 系 统
第三章 飞行操纵系统
传动机构的比较
第三章 飞行操纵系统
（2）电传操纵系统（Fly-By-Wire）
第三章 飞行操纵系统
第三章 飞行操纵系统
④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
第三章 飞行操纵系统
二、飞机的操纵性
1.机体坐标轴
横滚---飞机绕纵轴的转动 (X轴—纵轴) 俯仰---飞机绕横轴的转动（Z轴—横轴） 偏转---飞机绕立轴的转动（Y轴—立轴）
副翼 升降舵 方向舵
第三章 飞行操纵系统
2.飞行操纵系统的分类
1）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。
中国民航大学 空管学院
第三章 飞行操纵系统
一、概述
定义：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，从而实现飞机的侧向、纵向、方向运动，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。
第三章 飞行操纵系统
飞行操纵系统的要求：
一般要求： 重量轻、制造简单、维护方便； 具有足够的强度和刚度。 特殊要求： 保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致； 纵向或横向操纵时彼此互不干扰； 脚操纵机构能够进行适当调节； 有合适的杆力和杆位移； 启动力应在合适的范围内； 系统操纵延迟应小于人的反应时间； 应有极限偏转角度止动器； 所有舵面应用“锁”来固定。
B737-300
第三章 飞行操纵系统
横侧操纵:副翼—驾驶杆/盘 主操纵系统 偏航操纵:方向舵—脚蹬
俯仰操纵：升降舵—驾驶杆/盘 飞行操纵系统
增升装置操纵 辅助操纵系统 襟翼—手柄
缝翼—手柄
扰流板操纵: 飞行/地面扰流板
配平操纵
配平调整片 水平安定面—配平轮
第三章 飞行操纵系统
三、飞行操纵系统的组成
第三章 飞行操纵系统
②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
第三章 飞行操纵系统
驾驶杆与驾驶盘的比较
第三章 飞行操纵系统
③侧杆（电传）
输入力信号，输出电信号，可以代替驾驶杆（或驾驶盘）。
飞行控制
计算机
第三章 飞行操纵系统
（2）脚操纵机构
①平放式脚镫
脚镫只作平移而不转动。
第三章 飞行操纵系统
3）按照驱动舵面方式来分：
（1）简单机械操纵系统：依靠驾驶员体力克服铰链力矩 驱动舵面运动。 分为软式操纵系统和硬式操纵系统。 （2）助力操纵系统：依靠液压助力器实现助力操纵。 分为有回力的和无回力的两类。
第三章 飞行操纵系统
4）按照功能来分：
（1）主操纵系统：操纵飞机绕三轴旋转，改变或保持飞 机的飞行姿态。 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；
第三章 飞行操纵系统 ②立放式脚镫
通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的。
第三章 飞行操纵系统
2.传动机构（系统）
将操纵机构的信号传送到舵面或助力器。
（1）机械传动机构
软式传动机构——主要由钢索、滑轮等构件所组成；
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。
（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。
第三章 飞行操纵系统
2）按照指令的传递方式来分：
（1）机械式操纵系统 操纵指令由钢索、传动杆、滑轮、摇臂等机械部件传递。 如：B737、 B747、 B757、 B767 （2）电传操纵系统 操纵指令由电缆传递。 如：A320、 A330、 A340、 A380、 B777、 B787 （3）光传操纵系统 操纵指令由光缆传动。
电传操纵系统的缺点：
单通道电传系统可靠性较低
可接受的安全指标
解决措施：余度技术
第三章 飞行操纵系统
③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。
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。
第三章 飞行操纵系统
②电传操纵系统（Fly By Wire）的提出
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！
（2）辅助操纵系统：改善操纵性，提高飞机飞行性能。
操纵襟翼、缝翼、扰流板、调整片等增升、增阻及水平安 定面配平等系统。
第三章 飞行操纵系统
VERTICAL STABILIZER
A320
垂直安定面
滚转扰流板 方向舵 升降舵
地面扰流板 襟翼 水平安定面 速度刹车 副翼
缝翼
A320
第三章 飞行操纵系统
第三章 飞行操纵系统
1.中央操纵机构
由驾驶员手脚直接操纵的部分，叫做中央操纵机构—驾驶杆/驾驶盘/侧杆,控制副翼和升降舵 脚操纵机构——脚蹬，控制方向舵
第三章 飞行操纵系统
（1）手操纵机构 ①驾驶杆
前后推拉操纵升降舵； 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。
飞行操纵系统包括三部分，即：
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——将操纵信号传到舵面
软式传动机构:主要由钢索、滑轮等构件所组成； 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。 驱动机构——用于驱动舵面运动
机械传动缺点： 存在摩擦、间隙和弹性变形等，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！
第三章 飞行操纵系统
软 式 传 动 系 统
硬 式 传 动 系 统
第三章 飞行操纵系统
传动机构的比较
第三章 飞行操纵系统
（2）电传操纵系统（Fly-By-Wire）
第三章 飞行操纵系统
第三章 飞行操纵系统
④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
第三章 飞行操纵系统
二、飞机的操纵性
1.机体坐标轴
横滚---飞机绕纵轴的转动 (X轴—纵轴) 俯仰---飞机绕横轴的转动（Z轴—横轴） 偏转---飞机绕立轴的转动（Y轴—立轴）
副翼 升降舵 方向舵
第三章 飞行操纵系统
2.飞行操纵系统的分类
1）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。