3 飞行操纵系统解析
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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。
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！
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。
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。
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。
（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。
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。
中央操纵机构：
手操纵机构——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。
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
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Fra Baidu bibliotek 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
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。
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。
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）
（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
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。
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！
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。
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。
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。
（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。
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。
中央操纵机构：
手操纵机构——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。
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
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Fra Baidu bibliotek 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
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。
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。
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）
（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