飞行操纵系统
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飞机系统知识点总结
飞机系统知识点总结飞机是由许多复杂的系统组成的，这些系统相互配合，确保飞机的安全和性能。
本文将对飞机系统的各个方面进行总结，包括飞行控制系统、动力系统、舱内系统和通信系统等。
通过本文的阅读，读者可以对飞机系统有一个全面的了解。
一、飞行控制系统飞行控制系统是飞机的关键系统之一，它包括飞行操纵系统、飞行辅助系统和自动驾驶系统。
1. 飞行操纵系统飞行操纵系统包括操纵杆、脚蹬、副翼、升降舵和方向舵等部件。
通过这些部件，飞行员可以控制飞机的姿态、航向和俯仰。
飞机的操纵系统通常由液压系统或者电动系统驱动，确保飞机操纵的精准和灵活。
2. 飞行辅助系统飞行辅助系统是为了提高飞机的操纵性能而设计的系统。
比如说，阻尼器系统可以减小飞机的振动，减少飞机受到外部环境的影响。
此外，气动弹性补偿系统可以改善飞机的飞行品质，使得飞行更为平稳。
3. 自动驾驶系统自动驾驶系统是现代飞机的一大特色，它可以帮助飞行员更轻松地控制飞机。
自动驾驶系统可以自动调整飞机的姿态、航向和速度，减轻飞行员的负担，提高飞行的安全性。
二、动力系统动力系统是飞机的心脏，负责提供飞机的动力和推进力。
飞机的动力系统通常由发动机和推进系统组成。
1. 发动机发动机是飞机的动力来源，它可以根据不同的原理分为涡轮喷气发动机和螺旋桨发动机。
涡轮喷气发动机是现代喷气式飞机最常用的发动机，它通过燃烧燃料产生高温高压的气流，驱动涡轮产生推进力。
螺旋桨发动机则是一种传统的发动机，通过旋转螺旋桨产生推进力。
2. 推进系统推进系统包括发动机的引擎控制系统、涡轮喷气发动机的涡轮增压系统和螺旋桨发动机的传动系统。
这些系统可以有效地将发动机产生的动力传递到飞机的推进装置上，保证飞机的动力输出。
三、舱内系统舱内系统是为了提供乘客舒适和飞行员工作环境而设计的系统，它包括气压控制系统、空调系统和供氧系统等。
1. 气压控制系统在飞行高度较高的情况下，大气压会急剧下降，可能导致乘客和机组人员出现高原反应。
第五章 飞行操纵系统
第三节 助力机械操纵系统
助力机械操纵系统的提出
舵面铰链力矩是随舵面尺寸和飞行速压的增加而增加！ 当舵面铰链力矩变得很大时，即使利用当时的空气动力补偿法，也不能使驾 驶杆（脚蹬）力保持在规定的范围之内：
1. 研究效率更高的空气动力补偿； 2. 研究液压助力器，以实现液压助力操纵！
助力机械操纵系统的分类
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； 钢索的弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性； 钢索预紧（施加予张力）是减小弹性间隙的措施！ 常见故障：断丝与锈蚀，主要部位是滑轮或导索板处。
几个注意问题： 1、为了改善软式操纵系统的灵敏性，钢索在未安 装之前，必须用相当于设计强度50％~60%的力进 行予拉伸处理； 2、装在飞机上的钢索必须根据周围温度的高低而 保持一定的予张力； 3、在飞机主操纵系统中，可以使用的钢索最小直 径是1/8英寸； 4、钢索不可气割，不可焊接，只能用钢索剪剪断 或用錾子錾断； 5、在改变钢索方向不大于 3º的情况下，可以使用 导索板或导索环。
中央操纵机构—手操纵机构
驾驶杆式手操纵机构
推拉驾驶杆操纵升降舵； 左右压杆操纵副翼！
横纵向操纵的独立性
驾驶杆要操纵升降舵和副翼， 但两者不会互相干扰！
独 立 性 分 驾驶杆左右摆时，传动杆沿着以b-b线为中 析 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！
。
操纵系统
主操纵系统
副翼
升降舵
辅助操纵系统
前缘襟翼缝翼
后缘襟翼 扰流板 水平安定面
警告系统
《飞行操纵系统》课件
THANKS
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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
第五章 飞机飞行操纵系统
飞机结构与系统
Page34
五、飞机飞行操纵系统的传动系数、传动比及非线 性传动机构
㈠ 操纵系统的传动系数 舵偏角△δ与杆位移△X的比值
飞机结构与系统
Page35
㈡ 操纵系统的传动比
飞机结构与系统
Page36
㈢ 改变传动比和传动系数的机构 ——非线性传动机构
❖传动系数不变的操纵系统， 不能满足对飞机操纵性的要求：
飞机结构与系统
Page50
颤振
弹性结构在气动力 和惯性及自身弹性 结构力的作用下， 由于作用力相互耦 合而形成的剧烈自 激振动。
飞机结构与系统
Page51
颤振的形式
机翼弯曲扭转颤振 机翼弯曲-舵面偏转颤振 操纵面本身颤振
飞机结构与系统
Page52
机翼的弯扭颤振 • 由于机翼扭转而产生激振力
飞机结构与系统
脚操纵机构有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种。
飞机结构与系统
Page18
㈡ 脚操纵机构
脚操纵机构有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种。 脚蹬平放式脚操纵机构
平行四边形机构保证脚蹬只做平移而不转动
飞机结构与系统
Page19
脚蹬立放式脚操纵机构
之一
飞机结构与系统
之二
Page20
四、传动机构的构造和工作原理 四、传动机构的构造和工作原理
飞机结构与系统
Page22
摇臂的作用
• 支持传动杆 • 改变传动力的大小 • 改变位移 • 改变传动速度 • 改变传动方向 • 实现差动操纵
飞机结构与系统
2、摇臂 摇臂通常由硬铝材料制成，在与传动杆和支
座的连接处都装有轴承。
⑴ 放大或缩小力的作用
飞机结构与系统
nF
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五、飞机飞行操纵系统的传动系数、传动比及非线 性传动机构
㈠ 操纵系统的传动系数 舵偏角△δ与杆位移△X的比值
飞机结构与系统
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㈡ 操纵系统的传动比
飞机结构与系统
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㈢ 改变传动比和传动系数的机构 ——非线性传动机构
❖传动系数不变的操纵系统， 不能满足对飞机操纵性的要求：
飞机结构与系统
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颤振
弹性结构在气动力 和惯性及自身弹性 结构力的作用下， 由于作用力相互耦 合而形成的剧烈自 激振动。
飞机结构与系统
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颤振的形式
机翼弯曲扭转颤振 机翼弯曲-舵面偏转颤振 操纵面本身颤振
飞机结构与系统
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机翼的弯扭颤振 • 由于机翼扭转而产生激振力
飞机结构与系统
脚操纵机构有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种。
飞机结构与系统
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㈡ 脚操纵机构
脚操纵机构有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种。 脚蹬平放式脚操纵机构
平行四边形机构保证脚蹬只做平移而不转动
飞机结构与系统
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脚蹬立放式脚操纵机构
之一
飞机结构与系统
之二
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四、传动机构的构造和工作原理 四、传动机构的构造和工作原理
飞机结构与系统
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摇臂的作用
• 支持传动杆 • 改变传动力的大小 • 改变位移 • 改变传动速度 • 改变传动方向 • 实现差动操纵
飞机结构与系统
2、摇臂 摇臂通常由硬铝材料制成，在与传动杆和支
座的连接处都装有轴承。
⑴ 放大或缩小力的作用
飞机结构与系统
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飞行控制系统的组成
飞行控制系统的组成飞行控制系统是指用于控制飞机飞行的一系列设备和程序。
它是飞机的重要组成部分，直接影响着飞机的操纵性、稳定性和安全性。
飞行控制系统的主要组成包括飞行操纵系统、飞行指示系统、飞行保护系统和自动飞行控制系统。
一、飞行操纵系统飞行操纵系统是飞行控制系统的核心部分，用于操纵飞机的姿态和航向。
它包括操纵杆、脚蹬和相关的机械传动装置。
操纵杆通过机械传动装置将飞行员的操作转化为飞机的姿态变化，从而实现对飞机的操纵。
脚蹬主要用于控制飞机的航向。
飞行操纵系统的设计需要考虑飞行员的操作感受和操作精度，以及飞机的动力特性和气动特性。
二、飞行指示系统飞行指示系统用于向飞行员提供飞机的状态和参数信息，以帮助飞行员准确地掌握飞机的飞行情况。
飞行指示系统包括人机界面设备和显示设备。
人机界面设备包括仪表板、显示器和按钮等，用于向飞行员显示飞机的状态和参数，并接收飞行员的操作指令。
显示设备一般采用液晶显示屏或投影显示技术，能够实时显示飞机的速度、高度、姿态、航向等信息。
飞行指示系统的设计需要考虑信息的清晰度和可读性，以及对飞行员的操作需求和反馈。
三、飞行保护系统飞行保护系统用于提供飞机的保护和安全功能，防止飞机发生失控或危险情况。
飞行保护系统包括防护装置、警告系统和应急措施。
防护装置主要包括防止飞机过载的装置、防止飞机超速的装置和防止飞机失速的装置等，能够保护飞机免受过载、超速和失速等不安全飞行状态的影响。
警告系统主要用于向飞行员提供飞机的警告和提示信息，以帮助飞行员及时发现和解决飞机的异常情况。
应急措施主要包括自动驾驶和自动下降等功能，能够在紧急情况下自动控制飞机的飞行。
四、自动飞行控制系统自动飞行控制系统是飞行控制系统的高级形式，能够实现自动驾驶和飞行管理功能。
自动飞行控制系统主要包括飞行管理计算机、自动驾驶仪和导航系统等。
飞行管理计算机负责计算飞机的飞行参数和航路信息，并根据飞行员的指令进行飞行计划和航线管理。
飞行操纵系统
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。
4.电传操纵系统
(1)电传操纵系统的提出
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！
电传操纵系统的可靠性问题
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
2.2.3 舵面驱动装置
1. 简单机械式操纵系统 2. 助力液压操纵系统 3. 电力驱动系统
1.
简单机械式操纵系统
概念
只靠驾驶员的体力克服铰链力矩； 操纵信号和操纵力同时由机械传动机构直接传递到 舵面使其按要求偏转的操纵系统。 S杆
灵敏特性
稳定特性
②
载荷感觉器
1. 无回力的助力操纵系统中，使飞行员能从驾驶杆上感 受到力； 2. 有回力的助力操纵系统中，在舵面铰链力矩较小时， 使驾驶杆不致过“轻”。
所谓差动，就是当驾驶杆前后（或左右）偏转的同一
角度时，升降舵（或副翼）上下（或左右）偏转的角 度不同。
实现差动操纵最简单的机构是差动摇臂。
（3）导向滑轮
导向滑轮由三个或四个小滑轮及其支架组成；
功用： 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。
机械操纵系统可靠性较高！ 单通道电传系统可靠性较低： 可接受的安全指标： 1107 / 飞行小时 解决措施：余度技术——多套系统/通道系统的各个部分具有故障监控、信号表决的能 力。 一旦系统或系统中某部分出现故障后，必须具有故障 隔离的能力。换句话说，在发生故障时，系统应具有 第一次故障能工作，第二次故障还能工作的能力。 当系统中出现一个或数个故障时，它具有重新组织余 下的完好部分，使系统具有故障安全或双故障安全的 能力，即在性能指标稍有降低情况下，系统仍能继续 承担任务。
《飞机结构与系统》课件——5-飞行操纵系统—辅助操纵系统
17
扰流板操纵
扰流板分类
➢ 飞行扰流板：飞机飞行和着陆时都可以使用，用来增大迎风面积，增 大气动阻力，机翼上用来迅速增大阻力的板状操纵面称为“减速板” 。一般安装在机翼上表面靠近副翼的部位。
➢ 地面扰流板：飞机着陆后，机翼上用来迅速减少升力的板状操纵面称 为“减升板”或“卸升板”，它是一种只限于在地面使用的扰流板。 减升板一般安装在机翼上表面靠近翼根部位。当飞机降落时，只要机 轮一接触地面(空地感应开关)，减升板就迅速打开，机翼升力迅速减 小，防止飞机弹跳，缩短滑跑距离。
12
襟翼操纵系统--指示
襟翼位置指示
➢后缘襟翼位置指示器
➢前缘位置指示器——前 缘襟翼和缝翼位置灯；
➢襟翼有收起和伸出两 个位置；
➢缝翼有收起、伸出、
完全伸出三个位置；
13
襟翼操纵系统--指示
14
襟翼操纵系统--指示
缝翼和襟翼指示
当缝翼或襟翼没有全部收上 时，“FLAP”字样出现。
当到达选择的位置 时为白色。
地面扰流板
➢功用 ➢只能在地面使用起减速作用。
➢位置 ➢立起、放下
➢控制 ➢受减速板手柄和空/地电门控 制，只有飞机在地面时，操纵 减速板手才能使地面扰流板放 出。一般是液压作动，并使用 双向单杆式作动筒。
20
扰流板操纵--操纵
✓飞行扰流板有两个作用：一 是减速；二是配合副翼进行横 侧操纵，即当驾驶盘旋转角度 超过一定值时，副翼上偏一侧 的飞行扰流板打开，配合副翼 进行横侧操纵，而另一侧的飞 行扰流板不作相应的偏转。飞 行扰流板在应急时也可以单独 进行应急横侧操纵。
11
襟翼操纵系统--操纵
襟翼保护措施
✓襟 翼 不 同 步 保 护 ： 保 证 后 缘 襟 翼 不 同 步 时 快 速 切断襟翼操纵系统； ✓襟 翼 载 荷 限 制 器 ： 保 护 襟 翼 结 构 ， 避 免 在 大 的 气动载荷下损伤襟翼结构； ✓自 动 缝 翼 ： 在 飞 机 接 近 失 速 时 ， 自 动 驱 动 前 缘 缝翼从“部分放出”到“完全放出”位置；
扰流板操纵
扰流板分类
➢ 飞行扰流板：飞机飞行和着陆时都可以使用，用来增大迎风面积，增 大气动阻力，机翼上用来迅速增大阻力的板状操纵面称为“减速板” 。一般安装在机翼上表面靠近副翼的部位。
➢ 地面扰流板：飞机着陆后，机翼上用来迅速减少升力的板状操纵面称 为“减升板”或“卸升板”，它是一种只限于在地面使用的扰流板。 减升板一般安装在机翼上表面靠近翼根部位。当飞机降落时，只要机 轮一接触地面(空地感应开关)，减升板就迅速打开，机翼升力迅速减 小，防止飞机弹跳，缩短滑跑距离。
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襟翼操纵系统--指示
襟翼位置指示
➢后缘襟翼位置指示器
➢前缘位置指示器——前 缘襟翼和缝翼位置灯；
➢襟翼有收起和伸出两 个位置；
➢缝翼有收起、伸出、
完全伸出三个位置；
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襟翼操纵系统--指示
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襟翼操纵系统--指示
缝翼和襟翼指示
当缝翼或襟翼没有全部收上 时，“FLAP”字样出现。
当到达选择的位置 时为白色。
地面扰流板
➢功用 ➢只能在地面使用起减速作用。
➢位置 ➢立起、放下
➢控制 ➢受减速板手柄和空/地电门控 制，只有飞机在地面时，操纵 减速板手才能使地面扰流板放 出。一般是液压作动，并使用 双向单杆式作动筒。
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扰流板操纵--操纵
✓飞行扰流板有两个作用：一 是减速；二是配合副翼进行横 侧操纵，即当驾驶盘旋转角度 超过一定值时，副翼上偏一侧 的飞行扰流板打开，配合副翼 进行横侧操纵，而另一侧的飞 行扰流板不作相应的偏转。飞 行扰流板在应急时也可以单独 进行应急横侧操纵。
11
襟翼操纵系统--操纵
襟翼保护措施
✓襟 翼 不 同 步 保 护 ： 保 证 后 缘 襟 翼 不 同 步 时 快 速 切断襟翼操纵系统； ✓襟 翼 载 荷 限 制 器 ： 保 护 襟 翼 结 构 ， 避 免 在 大 的 气动载荷下损伤襟翼结构； ✓自 动 缝 翼 ： 在 飞 机 接 近 失 速 时 ， 自 动 驱 动 前 缘 缝翼从“部分放出”到“完全放出”位置；
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。
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飞行操纵系统维护与检修
飞行操纵系统日常维护
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02
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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！
优选内容
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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
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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。
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
第3章 飞行操纵系统
第三章 飞行操纵系统
扰流板的收放
第三章 飞行操纵系统
地面扰流板活门
地面扰流板内锁活门
外地面扰流板 作动筒
内地面扰流板作 动筒
外地面扰流板作 动筒
第三章 飞行操纵系统
（4）水平安定面配平
水平安定面配平系统——提供飞机纵向的俯仰配平。
被操纵的是可调水平安定面 偏转1度相当于升降舵偏转2.5-3.5度
襟翼
开裂式襟翼
后退式襟翼 后退式三开缝襟翼
第三章 飞行操纵系统
飞机襟翼操纵
第三章 飞行操纵系统
襟翼的保护
不同步保护
防止左、右两侧襟翼放出角度不对称
过载保护 用于保护襟翼结构，防止过大的气动载荷损伤襟翼。
襟翼的位置指示
左指针
第三章 飞行操纵系统
（3）扰流板操纵
扰流板是铰链在机翼上表面的一种可活动翼板。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，地面扰流板升起，可以增大飞机阻力 使飞机减速，提高刹车效能。
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
（2）电传操纵系统（Fly-By-Wire） 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。
飞机结构--飞行操纵系统
缺点
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“ 难于“绕”过机内设备 易与发动机发生共振
混合 兼有硬式和软式的优点和缺点
钢索
只承受拉力， 只承受拉力，不能承受压力 用两根钢索构成回路， 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
钢索构造和规格
规格型号 7×7
特点： 特点：操纵信号由驾驶员发出 组成： 组成：
飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统（主操纵系统） 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） 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： 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， 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
股数
7×19
钢丝数
钢索构造和规格
类型
碳钢、不锈钢
尺寸
1/16到3/8英寸 名义直径相同的钢索，股数越多，它的柔性越好； 名义直径相同，股数相同，钢丝数越多，柔性就 越好。
钢索预紧
∆T M铰
+∆T’
T0
M铰
T0 -∆T’
固有缺陷——弹性间隙 弹性间隙 固有缺陷
弹性间隙
钢索承受拉力时，容易伸长； 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” “间隙”称为弹性间隙 危害：弹性间隙太大， 危害：弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性 解决措施： 解决措施：钢索预紧 常见故障——断丝（滑轮、导向器部位） 断丝（ 常见故障 断丝 滑轮、导向器部位）
助力操纵系统
液压助力 电助力
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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；
钢索的弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性； 解决：钢索预紧
② 钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）
钢索预加张力随温度变化
飞机机体外载荷及周围气温变化会使机体结构和操纵 系统钢索产生相对变形，导致钢索变松或过紧。
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！
混 兼有硬式和软式的优点和缺点！ 合
1. 软式传动机构主要构件
（1）钢索
钢索由钢丝编成，只承受拉力，不能承受压力。在软式传动机构中， 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.
①构 造 和 规 格
② 钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）
驾驶盘
结构复杂，但可以从过增大驾驶盘的转角，使 操纵副翼胜利，但是时间长；
适用于操纵时费力较大而机动性能要求较低的 中型和大型飞机
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。
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
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Fra bibliotek立放通过增长与脚蹬连接的摇
硬式传动系统
硬式传动应用
某些小型飞机（如TB20） 高速飞机（如战斗机）
机械传动机构 比较
优点
构造简单， 软式 尺寸较小，
重量较轻; 比较容易绕过机内设备！
缺点
刚度较小， 弹性间隙； 操纵灵敏度差； 钢索在滑轮处容易磨损！
刚度较大； 硬式 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！
2.2.2 传动机构
机械传动机构
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
硬式式传动：靠传动杆传动操纵力，传动
杆受拉力或压力。传动杆由金属制成，刚度 较大。
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。
内部舵面锁
用于锁住传动机构某个部位，从而防止舵面移 动。
常位于驾驶舱内。
操纵机构锁
用于锁住操纵机构，从而防止舵面和传动机 构移动。
2.2 飞机操纵系统的三个环节
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：
机械传动 电传动
舵面驱动机构
简单机械式操纵系统 助力液压操纵系统 电力驱动系统
2.2.1 中央操纵机构
1. 手操纵机构
驾驶杆式手操纵机构
推、拉杆
升降舵；
左、右压杆 副翼。
横纵向操纵的独立性
驾驶杆要操纵升降舵和副翼， 但两者不会互相干扰。
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。
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。
驱动机构
产生操纵指令 传递操纵指令 驱动舵面运动
3、飞行操纵系统分类
（1）根据操纵信号来源不同：
人工飞行操纵系统，其操纵信号由驾驶员发出。
飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统； 增升、增阻操纵系统； 人工配平系统等。
自动飞行控制系统，其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。
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
2.1 飞行操纵系统概述
1、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 总合，用于飞机飞行 姿态、气动外形、乘 坐品质的控制。
2、操纵系统功用
驾驶员通过操纵飞机的各舵面和调整片实现飞机
绕纵轴、横轴和立轴旋转，以完成对飞机的飞行
状态控制。
飞行操纵系统分为三个环节： 中央操纵机构 传动机构
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；
钢索的弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性； 解决：钢索预紧
② 钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）
钢索预加张力随温度变化
飞机机体外载荷及周围气温变化会使机体结构和操纵 系统钢索产生相对变形，导致钢索变松或过紧。
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！
混 兼有硬式和软式的优点和缺点！ 合
1. 软式传动机构主要构件
（1）钢索
钢索由钢丝编成，只承受拉力，不能承受压力。在软式传动机构中， 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.
①构 造 和 规 格
② 钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）
驾驶盘
结构复杂，但可以从过增大驾驶盘的转角，使 操纵副翼胜利，但是时间长；
适用于操纵时费力较大而机动性能要求较低的 中型和大型飞机
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。
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
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Fra bibliotek立放通过增长与脚蹬连接的摇
硬式传动系统
硬式传动应用
某些小型飞机（如TB20） 高速飞机（如战斗机）
机械传动机构 比较
优点
构造简单， 软式 尺寸较小，
重量较轻; 比较容易绕过机内设备！
缺点
刚度较小， 弹性间隙； 操纵灵敏度差； 钢索在滑轮处容易磨损！
刚度较大； 硬式 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！
2.2.2 传动机构
机械传动机构
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
硬式式传动：靠传动杆传动操纵力，传动
杆受拉力或压力。传动杆由金属制成，刚度 较大。
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。
内部舵面锁
用于锁住传动机构某个部位，从而防止舵面移 动。
常位于驾驶舱内。
操纵机构锁
用于锁住操纵机构，从而防止舵面和传动机 构移动。
2.2 飞机操纵系统的三个环节
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：
机械传动 电传动
舵面驱动机构
简单机械式操纵系统 助力液压操纵系统 电力驱动系统
2.2.1 中央操纵机构
1. 手操纵机构
驾驶杆式手操纵机构
推、拉杆
升降舵；
左、右压杆 副翼。
横纵向操纵的独立性
驾驶杆要操纵升降舵和副翼， 但两者不会互相干扰。
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。
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。
驱动机构
产生操纵指令 传递操纵指令 驱动舵面运动
3、飞行操纵系统分类
（1）根据操纵信号来源不同：
人工飞行操纵系统，其操纵信号由驾驶员发出。
飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统； 增升、增阻操纵系统； 人工配平系统等。
自动飞行控制系统，其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。
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
2.1 飞行操纵系统概述
1、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 总合，用于飞机飞行 姿态、气动外形、乘 坐品质的控制。
2、操纵系统功用
驾驶员通过操纵飞机的各舵面和调整片实现飞机
绕纵轴、横轴和立轴旋转，以完成对飞机的飞行
状态控制。
飞行操纵系统分为三个环节： 中央操纵机构 传动机构