第四章-2 舵回路的构成与基本类型
复习题及答案
Za 08 级电子专业《飞行治理与自动飞行把握系统》复习题第一章飞行力学1. 三种飞机运动参数各自描述的是哪两个坐标系之间的关系？8 个运动参数的准确定义和正负的规定？ 1） 姿势角：机体轴系与地轴系的关系。
俯仰角：机体纵轴与其在地平面投影线之间的夹角。
以抬头为正；偏航角：机体纵轴在地平面上的投影与地面坐标系OX 轴之间的夹角。
以机头右偏航为正滚转角：又称倾斜角，指机体竖轴〔飞机对称面〕与通过机体轴的铅垂面间的夹角。
飞机右倾斜时为正。
2） 飞机的轨迹角：速度坐标系与地理坐标系之间的关系。
航迹倾斜角：飞行地速矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时为正；航迹偏转〔方位〕角：飞行地速矢量在地平面上的投影与地理坐标系 OX 轴之间的夹角，以速度在地面上投影在地轴之右时为正；航迹滚转角：飞行地速矢量的垂直重量与飞行地速矢量及其在水平面上的投影组成的平面之间的夹角，以垂直重量在平面之右为正。
3） 气流角：空速向量与机体轴系的关系迎角：空速向量在飞机对称面上的投影与机体轴的夹角，以速度向量的投影在机体轴之下为正〔飞机的上仰角大于轨迹角为正〕；侧滑角：速度向量与飞机对称面的夹角。
以速度向量处于飞机对称面右边时为正。
2. 飞机升力的定义？方向的规定？升力的产生与什么部件有关？飞机升力的组成局部？与空速的关系？ 机翼产生升力的原理？升力 L:飞机总的空气动力R 轴的重量,向上为正.产生升力的主要部件是飞机的机翼. 机翼的升力：机翼升力与机翼面积,动压成正比。
机身的升力： L = C (1 ρ V 2 )S 。
和速度平方成正比。
b Lb 2 ∞ ∞ b平尾的升力：与速度无关。
3. 舵面偏转及其引起的操纵力矩的方向的规定？驾驶员是如何操纵这些飞机舵面的？ 操纵舵面的铰链力矩定义：铰链力矩就是作用在舵面上的空气动力的合力对舵面铰链转轴所形成的力矩。
正负：定义迫使舵面正向偏转的铰链力矩He 为正。
升降舵：其正向的铰链力矩迫使其向下偏转；方向舵：其正向的铰链力矩迫使其向左偏转；副翼：其正向的铰链力矩迫使“左上右下”偏转；4. 横侧向气动力由哪些因素会引起侧力？如侧滑角。
舵机与舵回路
余度舵机
❖ 三余度副舵机组成：
监控器和逻辑转换控制 开关：监控和检测各自 通道的指令输入、电液 伺服阀的位移、作动筒 两腔的压力差和作动筒 活塞的位移等信号。
伺服阀位置传感器 压差传感器 副舵机位置传感器 信号整形器 旁通活门：受监控器控
制，工作时可连通作动 筒的两腔。
4.2 舵机的特性分析
可用一个二阶无阻尼的振荡环节与一个惯性环节 的串联来描述。 • 由于舵机的电气时间常数TM值较小，近似分析中 往往可忽略。
4.2.2 舵机的动特性
2.液压舵机的动特性
下图为简单滑阀活塞式液压舵机的原理图，其工作原理：
回油
P0
回油
A
B
当滑阀的阀芯偏离中间位
置x值后，进油压力为P0 的高压油通过阀芯工作凸
❖
KM=A/JR为电动舵机的静态增益，一般来说，时间常
数TM值较小，近似分析中可忽略，因而电动舵机的传递函数
可近似写为：
WM
(s)
k (s)
u(s)
KM s2
当舵机有载时（ 即Mj0），结构图变为成下图，舵机的传
递函数：
WM
(s)
k (s)
u(s)
(TM
s
Ai2 / mj R
1)
( Ji
2
活塞杆移动带动舵面
余度舵机
❖ 在电传操纵系统中，没有机械通道，对舵机的 可靠性要求很高，提高可靠性的主要措施是采 用多余度技术。
❖ 余度舵机：就是用几套相同的舵机组合在一起 共同操纵舵面。
❖ 三余度电液副舵机有三套相同的电液副舵机 （包括电液伺服阀和作动器），三套作动筒的 活塞杆同时连接在一根杆上并一起运动。
输出轴的转速与转向。 ❖ 间接式：是在电动机恒速转动时，通过离合器的吸合，间接
《舵机与舵回路》课件
舵回路在飞机中的应用
控制飞机的飞行姿态 保持飞机的稳定性和可控性 提高飞机的机动性和灵活性 降低飞机的飞行阻力和油耗
舵机与舵回路的维 护和保养
舵机的维护和保养
定期检查舵机的连接线是否松动或损坏 定期检查舵机的齿轮和轴承是否磨损或损坏 定期检查舵机的润滑油是否充足，是否需要添加或更换 定期检查舵机的控制板是否正常工作，是否有故障或损坏
舵机过热：检查散 热系统是否正常， 必要时更换散热器
舵机抖动：检查舵 机安装是否牢固， 必要时重新安装
舵机不工作：检查 电源是否正常，必 要时更换电源
舵回路信号丢失： 检查信号线是否连 接正常，必要时更 换信号线
舵机与舵回路的发 展趋势和未来展望
舵机的发展趋势和未来展望
智能化：舵机将更加智能化，能够自主 学习和适应环境
舵回路的维护和保养
定期检查舵回路的传感器和 执行器，确保其正常工作
定期检查舵回路的液压油和 润滑油，确保其清洁和充足
定期检查舵回路的连接和密 封情况，确保其正常工作
定期检查舵回路的电气系统， 确保其正常工作
定期检查舵回路的机械系统， 确保其正常工作
定期检查舵回路的液压系统， 确保其正常工作
常见故障及排除方法
舵机的应用：广 泛应用于机器人、 无人机、自动化 设备等领域
舵机的分类和特点
液压舵机特点：输出力矩大， 控制精度高，但结构复杂， 维护成本高
舵机分类：根据驱动方式， 可分为液压舵机、电动舵机 和气动舵机
电动舵机特点：结构简单， 控制精度高，但输出力矩较
小，适用于小型船舶
气动舵机特点：输出力矩大， 结构简单，但控制精度较低，
高性能：舵机将具有更高的性能，如更 高的精度、更快的响应速度和更强的负 载能力
船舶自动舵知识
R
U
*
kU
R
+ R -+
U -
UC
M
U K
U
U
UC
(U
UC ) U
或
U
U
UC
U K
M
UC
四、自动操舵仪中的常用调节环节 1、比例舵角调节 2、反舵角调节（微分舵，制动舵，纠偏舵） 3、灵敏度调节。天气调节。调节规律为：风平浪静， 灵敏度高；大风大浪，灵敏度低。 4、航向调节。用于自动航行中改变航向。 5、罗经匹配旋钮。 6、自动、随动、应急操舵转换开关。 7、航向警报消音按钮。
Eref
7 Ein
R12
Rf Uout
R11
负半周
D3 r
－5 Eref
Ein 6＋ － －＋ Eref
＋7 D6
i1 if
R12 Rf
R11
i3 i2 r
方程组
• Eref+Ein=i1*r+if(R+Rf) • Eref-Ein=i2*r-i3*R • i3*R-if(R+Rf) =0 • if+i3+i2＝i1
k
p
kD
d
dt
kI
dt
其中比例和微分控制规律如前所述。这里的积分控制主要 功能是要消除单向航向静差。当这种单向航向偏差出现在 灵敏度以内时，将不会引起动舵。但这种灵敏度以内的小 角度偏航，随着航行时间的增长，将引起船舶较大的偏航。 积分环节的作用就是要将这种小角度偏航进行积累，当积 累的偏航角度超过灵敏度时，给出一个纠偏舵角，此舵角 即为积分舵角。
接电反馈装置
夜控旁通阀： 旁通油、路隔锁断闭液压阀缸
驾 锁驶 闭台 油操 路 舵 锁电 闭信 备号 用油路
2-2-2舵的类型和结构.
舵叶后端装有导管， 有主舵和副舵两叶组 导管内设有在舵叶内 为减少舵叶上下两端的 在普通流线型舵正对 舵叶前缘的上下分别 驱动的小螺旋桨，即 成，副舵在同主舵转出 绕流损失，在上下两端 螺旋桨轴线的部位， 在螺旋桨外围套 向左右舷相反方向扭曲 使是在低速甚至停车 同样的角度后再向相同 各安装一块制流板，从 装设一个圆锥形的流 装一导流管并在其 一个角度，使其迎着螺 时，操作小螺旋桨仍 而进一步改善舵的流体 的方向转出一个角度， 线型体，它有利于改 后端处装一舵叶。 旋桨排出的两股旋状水 可得到转头力矩，从 动力性能。该舵在浅水 善螺旋桨后面的水流 具有较大的转船力矩， 可增加推进效率外， 流，又称迎流舵，作用 而提高了船舶的操纵 中舵效无显著下降，舵 形态，从而提高螺旋 而转舵力矩较小，舵机 还可起到保护螺旋 相当于一个导流叶，使 性。 角可在± 70°范围内使用。 桨的推力，并改善船 功率也较小，但其结构 桨，防止绳索缠入 尾流中的轴向诱导速度 尾的震动情况。 的作用。 比较复杂。 增大，以减少阻力，增 加船舶推力。
二、舵的种类和Leabharlann 构2.按舵叶的支承情况分类 1）多支承舵（multi-pintle rudder）； 2）双支承舵（double bearing rudder）； 3）悬挂舵（underhung rudder）； 4）半悬挂舵（partially underhung rudder）。 与船体尾柱连接有三个及以上支承点 的舵，其支承点可分为舵承、舵钮和舵 下支承的位置设在舵叶中间 除上支承以外，在舵根处 只有上支承而无下支承，舵 托；舵的重量由船体内的支承和舵托来 的舵，它是双支承舵的一种。 设有一个下支承的舵，下支承位 支承。 叶全部悬挂在船体外的舵杆上。 于舵叶下端的舵托处。
二、舵的种类和结构
民用飞机自动飞行控制系统：第4章 飞机姿态控制系统
2 各组成部分的功能
（1）测量装置
主测量装置 辅助测量装置
说明
用来感受偏离 初始位置的角 位移信号
用来感受飞机的 角速度和角加速 度信号。
➢ 有的飞机上，自动驾驶仪有专门的测量装置； 有的飞机上，无专门的测量装置，而由飞机上 的其他系统向自动驾驶仪输送信号。
➢ 在不同的飞机上测量装置可能不一样。如输出飞 机俯仰角和倾斜角信号的测量装置，在有的飞机 上使用陀螺平台，有的飞机上是用惯性基准系统， 有的飞机上是用垂直陀螺等。输出飞机航向信号 的测量装置，在有的飞机上是用罗盘系统，有的 飞机上是用陀螺半罗盘，有的飞机上是用惯性基 准系统的等。
俯仰角的稳定过程
当飞机在进行等速水平直线飞行状态时，受到 紊流干扰后，出现俯仰角偏差， 0 ，垂 直陀螺仪测出俯仰角偏差 后，输出电压信
号 K 。如果外加的控制信号 K g 为零，
通过信号综合于舵回路后，按照控制规律，
e K 0 , 驱动升降舵向下偏转,即使飞
机产生低头力矩，减小俯仰角偏差 ，实现姿
3.自动驾驶仪的常见工作方式
自动驾驶仪的工作方式由方式选择板（MCP ） 控制。在现代飞机上，自动驾驶仪的控制板一般位 于驾驶舱的遮光板上。方式选择板上的按钮和旋钮 用于不同的工作模式和接通与断开自动驾驶仪。
飞机的自动驾驶仪有俯仰、航向和横滚三个通 道，每个通道由相应的控制面板控制。
说明 横向和航向之间常常有交联信号，所以 通常将自动驾驶仪分为纵向通道和横侧向通道， 而各通道的控制面板也集成在一起，构成方式控 制面板。
角也会不断加大。
特点：收敛（发散）很慢。 飞行轨迹：盘旋半径愈来愈小、且高度不断下降
的螺旋线。
➢ 荷兰滚模态 意义：横侧扰动运动中一对共轭复根对应 的模态。 荷兰滚运动——飞机进行侧滑角正负振 荡运动的同时又产生左右滚转运动。
舵机与舵回路课件
铰链力矩Mj近似写为:
式中系数
表示单位舵偏角产生的铰链力矩.
作用于舵机的铰链力矩的特点:
• 在舵面类型与几何形状一定的情况下，相同舵偏角产 生的铰链力矩,随飞行状态而改变, 动压Q越大,铰链力 矩也越大;
• 铰链力矩的方向(或者说系数 状态改变.
的符号)也随飞行
气压中心 舵面转轴
V
V
17
4.2.2 舵机的动特性
增量Q为:Q=K1x-C1P,式中Q, x, P为相对于平衡状态的 各增量值;
27
实际上,滑阀输出的流量除补充活塞移动推出的那部分 流量外,还必须补偿:
• 从作动筒高压腔经活塞的柱面与作动筒壁之间的缝隙 流入作动筒低压腔的漏油量QL;
• 由于油液压缩性引起的油液密度变化和高压油流过非 刚体的油管与作动筒壳体引起的体积变化有关的那部分 流量QV.
上式描述的滑阀输出流量Q与负载P之间的关系又称滑阀的负
载特性,如下图(a)所示,也是一族非线性曲线,可同分析电动
舵机一样,采用线性化的处理方法来研究液压舵机的动特性,
如图(b)所示.
Q
Q
X4 X3 X2 X1
P (a)实际的
X4 X3 X2 X1
P (b)线性化的
滑阀相对于平衡状态(P和x均为常数)做增量运动时,输出流量的
第四章 舵机与舵回路
1. 舵机的工作原理 ❖ 电动舵机； ❖ 电动液压舵机 4.2 舵机的特性分析 4.3 舵回路
1
第四章 舵机与舵回路-
舵回路(伺服系统) —
概述
是飞行自动控制系统中一个不可缺少的组成部分；
指令模型装置 按照 敏感元件输出 的电信号去操纵舵面，实现飞机
角运动或轨迹运动的自动稳定和控制。
AV口试第二部分
说明A、C模式应答机系统的功用。
主要是向地面管制中心报告飞机识别码和气压高度。
可发送紧急代码。
飞行员只能从绿色应答灯获知已进入监视区，正在应答。
说明S模式应答机系统的功用。
向地面管制中心报告飞机识别码和气压高度；可自动报告本机的24位地址码；可以应答数字式询问信号，应答56 或112位数字式数据字，包含大量信息；可以应答ACAS的数字式询问信号，以实现空中避撞。
可发送紧急代码。
说明A、C模式应答机所发射的高度应答信号的特点和编码方式。
为L波段脉冲编码信号。
Fo＝1090MHz；τ=0.45μS；由包含在帧脉冲F1，F2间的4组脉冲表示高度。
D，A，B组脉冲为格雷码；C组为五周期循环码，只可能出现两个C组脉冲。
说明常规应答机识别码的组成与编码方式。
帧脉冲F1、F3；4组共12个信息脉冲，分为A，B，C，D组；每组三个脉冲，如A组为A1，A2，A4。
八进制码。
SPI脉冲。
说明A、C模式询问信号的特点和基本参数。
为L波段的三脉冲信号。
Fo＝1030MHz；τ=0.8μS；P1、P3间的间隔为8或21μS。
P2为旁瓣抑制脉冲。
说明ATC应答机发射信号与接收机信号的差别与共同点。
应答信号由编码脉冲串组成，射频为1090MHz，脉冲宽度0.45μS。
接收信号由P1、P2、P3组成，其P1、P3的间隔随模式不同而不同。
脉冲宽度为0.8μS。
射频为1030MHz。
ATC应答机系统可提供的信息及其信息来源。
飞机识别码与气压高度。
识别码由ATC控制盒选择确定。
气压高度由ADC提供给应答机，再由应答机编码发射。
什么是ATC应答机询问信号的模式？有几种模式？不同模式有何区别？询问模式就是表示不同询问内容的信号。
（P1、P3脉冲）表示的询问内容。
A模式：P1、P3间隔为8μS。
C模式：P1、P3间隔为21μS。
S模式：选择性询问与应答方式。
什么叫旁瓣抑制？应答机中是如何实现旁瓣抑制的？当机载应答机接收到地面SSR天线所发射的旁瓣信号时，使应答机不应答。
第四章--舵机与舵回路
位置反馈：可提高通频带，快速性，影响 静态稳定性。（kf 太大，系统不稳）
混合反馈：一般速度反馈不能大，液压舵 回路中，一般不用速度反馈。
对于各种反馈量的确定──可用根轨迹分
析、动态响应分析，通频带，快速性及静态 特性几个方面对比来定。
四、舵回路举例系统的设计
技术要求： 舵机要有足够的功率输出； 各种飞行状态舵机都能稳定工作；
KM S2
TM
L R
舵机电气时间常数
TM 一般很小，可略去。
电动舵机传递函数
2）舵面负载不为零时 M j 0 B 0
Ai2
WM (S )
k (S)
U (S)
(TM S
M
j
R
1)
Ji M
2
j
S2
1
当略去TM 时，
Ai2
WM
(S)
M
j
R
Ji2
M
j
S2
1
电动舵机特性分析
空载时：舵机动特性可描述为两个积分环 节与一个惯性环节相串联
第四章 舵机与舵回路 舵机（执行机构） 舵面负载及对舵机的影响 舵回路的基本类型与特点 舵机特性对舵回路的影响 舵机与飞机操纵系统的联接方式
引言
舵回路（伺服系统）是飞行自动控制系统 中不可缺少的组成部分，它按照指令模型 装置或敏感元件输出的电信号操纵舵面， 实现飞机角运动或航迹运动的自动稳定与 控制。
i
舵面角 k 鼓轮角 “△”表示增量
“－”表示舵面转的方向与鼓轮转的方向
相反
电动舵机方框图
电动舵机传递函数
1）舵面负载为零 M j 0 时，B 0
得空载时电动舵机输入电压对鼓轮输出转角
的传函：
舵设备与操舵 舵的种类和结构
第二节 舵的种类和结构
二、舵的结构（介绍流线型舵）
2.舵杆（rudder stock）：
a.作用：是舵叶转动的轴，用以承受和传递作 用在舵叶上的力及舵给予转舵装臵的力。 b.组成：上舵杆、下舵杆 c.连接（上舵杆下端与与舵叶间的法兰接头） 垂直嵌接、水平法兰、垂直法兰
3.舵承（rudder carrier）：
臵 （steering gear） 四、操舵装臵的基本要求p.149～151
1.对一艘船舶应满足：一主一辅；失灵率≤1套。 2.主操舵装臵和舵杆应能满足： Ｖｓmax时δ＝〒35°→*35°；且〒35°→*30°，Ｔ≤28 ｓ 舵杆直径大于120mm时，主操舵装臵应为动力操作。 最大航海吃水时用设计的最大后退功率时不致损坏。 3.辅助操舵装臵应满足： Ｖｓmax＝1/2Ｖmax≥7kn，δ＝〒15°→*15°，Ｔ≤60ｓ 舵杆直径大于230mm时，该操舵装臵应为动力操作。 操作力≤160N时，才允许装设人力操舵装臵。 4.主辅操舵装臵动力设备的布臵应能满足。。。。 5.附加要求：
器
航行中船舶使用的最大有效舵角：
流线型舵32°；平板舵35°。
舵角限位器的设臵：
a、机械舵角限位器：舵叶上、下舵杆与舵柱的上部；还有 在舵柄两侧极限舵角处装角铁架。 b、电动舵角限位器：为装于舵柄两侧极限位臵的开关。 注：有的教材将舵角限位器和舵角指示器编入舵设备的附属装臵。 （触位时开关断开，舵机反转时又回通）
第二节 舵的种类和结构
一、舵的类型
4.特种舵（续）：
5）组合舵（unit rudder）：
舵叶上下装止流板，叶尾做成鱼尾形，减 少绕流损失。浅水中舵效也无显著减少、 舵角可在〒75°范围内使用。
6）科特导流管舵 7）转柱舵 8）全回转推进装臵
舵
反应舵
单板舵：
又称平板舵。舵叶是一块钢板，正 反两面交替安装的横向加强筋（舵 臂）等构成。这种舵的特点结构简 单，容易制造，造价低廉，但舵效 不高，阻力大。
用途：驳船和内河小船。
流线型舵：
剖面呈流线型。它是骨架的外围 用复板覆盖而成的。这种舵水动 力性能好，小舵角舵效高，阻力 小。将舵做成空心水密而获得一 定的浮力，可减少舵承上的压力。 其强度也高。虽结构比较复杂， 但被广泛采用与各种船舶上。
λ越小, 绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生的舵压力 越小，而达到最大转船力矩时的舵角就越大。
舵叶的λ值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制
海船 (λ=2～2.5)， Mmax的舵角多介于30º ～35 º 之间，规定35 º 河船 (λ 1.0～2.0)， Mmax出现在35 º ～45 º 舵角之间
这种舵由于水平截面呈对称机翼形，故又称流线型舵
舵的型式很多，图8—1示出三种
舵叶的偏转由操舵装置(通常称舵机)来控制 舵机经舵柄1将扭矩传递到舵杆3上 舵杆3由舵承支承，它带动舵叶7偏转 舵承固定在船体上，由承及密封填料组成 舵叶还可通过舵销5支承在舵柱8的舵托9或舵钮6 上
几种舵
整流帽舵
转子舵
- 是在普通舵的前缘装一高速旋转的圆柱， 由于圆柱的高速旋转，产生了一股侧向流， 此流即提高舵的升力，同时增加了绕舵的 环流，又增加了升力，从而明显地提高了 船的回转性能，此种舵多被回转性能要求 高的船所采用。
5、以提高舵压力为目标，一般在普通的 流线型舵上增加一些附体，以更好的 控制尾流，设计成一种高性能的舵。 ⑴希林舵：应用控制螺旋桨尾流的思路 设计成功的一种高性能舵，它的专利 技术包括上下制流板，尾导流板或称 支撑楔板，这种舵广泛应用于出口船 舶。 ⑵主动舵 ⑶襟翼舵：80年代推船船队多用
第四章舵设备
旋桨后面。 1.按舵叶的剖面形状分 1)平板舵：也称单板舵，
仅用于小船。
特点：阻力较大，舵效 随着舵角的增大而变差，
失速现象发生早。
2021/12/12
第四章 舵设备 伍生春
2
第二页，编辑于星期日：九点 三十九分。
2)流线型舵(又称复板舵)：海船广泛采用。 特点：①舵叶剖面呈流线型，强度高；
24
第二十四页，编辑于星期日：九点 三十九分。
3.主操舵装置和舵杆：
1)具有足够强度，并能在船舶最大航海吃水和最大营运前进航速时进
行操舵，能使舵自任一舷35°转至另一舷35°，并且于相同条件下在 自一舷的35°转至另一舷30°所需的时间不超过28s； 2)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于120mm时，操舵
情况下可顺利地传递转舵力 矩。当舵叶受到外界巨大冲 击力作用时，能吸收冲击能 量，起保护舵机的作用。 4.特点与应用：结构简单、 操作方便、传动可靠、维修
方便，噪声大、占用面积大。
较广泛地应用于中小型船。
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第四章 舵设备 伍生春
20
第二十页，编辑于星期日：九点 三十九分。
三、液压操舵装置
作所必需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备(如设有)以 及附属设备和向舵杆施加转矩的设施(如舵柄或舵扇)。主操
舵装置应在驾驶室和舵机室都设有控制器。
辅助操舵装置：系指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所 必需的设备。这些设备不应属于主操舵装置的任何部分，
但可共用其中的舵柄、舵扇或作同样用途的部件。
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装置应为动力操纵；
3)在最大后退航速时不致损坏，但不需验证。
第四章舵的类型和结构
舵的类型和结构一、舵的种类一、按舵叶的剖面形状分1）平板舵（single-plate rudder）：其主体为一单板，故也称单板舵。
阻力大，舵效差。
2）流线型舵(steam-line rudder) ：又称复板舵。
内部空心和水密，从而产生必然的浮力，减少了舵承上的压力。
舵的升力系数大，阻力小，舵效高。
二、按舵杆轴线位置分1）不平稳舵(unbalanced rudder)：舵叶全数位于舵杆轴线以后，转舵时需要较大转舵力矩。
2）平稳舵(balanced rudder)：舵杆的轴线位于舵叶的前后缘之间。
在舵杆轴线之前的舵叶起到平稳作用。
这部份面积与舵叶全数面积之比称为平稳比度，一样在之间。
这种舵减少了舵绕轴回转的力矩，所需舵机功率相应能够减少。
3）半平稳舵(semi-balanced rudder)：平稳比度在以下。
3、按舵的支承方式分1）支承舵（bearing redder）：多支承舵(multi-pintle rudder)双支承舵(double bearing rudder)2）悬挂舵(under hung rudder)3）半悬挂舵(partially under hung rudder)4、特种舵反映舵(reaction rudder)：在舵叶的前缘的上下别离向左右舷相反方向扭曲一个角度，使其迎着螺旋桨排出的两股旋状的水流。
减少阻力，增加推力。
主动舵(active rudder)：在舵叶的后端装有一个导管，导管内装设一个由设置在叶内的电动机驱动的小螺旋桨。
增加转舵力矩和转船力矩。
整流帽舵(bulb rudder)：在流线型舵的正对螺旋桨轴线部位，装设一个圆锥形的流线型体，称整流帽。
改善螺旋桨排出流的乱流状态，从而提高推力。
襟翼舵flettner rudder)：在一般主舵叶后缘装上一个襟翼的副叶。
提高转船力矩和舵效。
科特导流管舵(Kort nozzle rudder)：在螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。
自动舵
6、设舵机失电报警和舵机电动机过载报警，但不设 过载保护。
7、在船舶高速满载情况下，舵应能自一舷35°转至 另一舷35°。且所需时间不超过28秒。辅助舵机小 于60秒。 9、在驾驶台设有舵角指示器，其与操舵指令和实际 舵角的误差＜1°。
10、自动操舵仪应具有自动、随动和应急三种操舵 方式，且能方便转换和相互联锁。 11、舵杆直径>230mm的舵机，45s内提供替代动力； 1万Gt以上工作 30min, 其他工作10min。
安全阀： 伺服 溢流节流阀： 调速
活塞最大输出力
§4-4 自动操舵的控制规律
一、按比例控制的自动操舵
k p
式中 *
Kp随船型而不同，对万吨船来说，一般为2~3， 即偏航1°时，偏舵角为2~3°。比例系数过大， 将使船舶偏航振幅加大。因此比例操舵虽然简 单、可靠，但航向稳定精度较差。当受一舷持 续偏航力矩作用时，不能保证船舶的定向航行。
* kU U
+
R
R
U K
- +
U
UC
U K U U U C (U U C ) U
或
M
M
U U UC
UC
四、自动操舵仪中的常用调节环节 1、比例舵角调节 2、反舵角调节（微分舵，制动舵，纠偏舵） 3、灵敏度调节。天气调节。调节规律为：风平浪静， 灵敏度高；大风大浪，灵敏度低。
舵角反馈信号
§4-6 典型线路分析-安修斯自动舵
一、安修斯自动舵的特点及性能 1、属比例、微分、积分型航向控制系统 2、有自动和随动两种操舵方式。无应急操舵。 3、自动和随动操舵系统各自独立。除液压舵机的 控制电磁阀共用外，其信号传递、综合、变换均采 用两个通道，由选择开关进行选择和联锁。提高了 可靠性。
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• 舵回路的发展及数字化
• 舵回路的基本类型
软反馈式
忽略铰链力矩
• 舵回路的基本类型
软反馈式
传递函数
令• 舵回路的基本Fra bibliotek型软反馈式 忽略时间常数 ：
可见，软反馈，即速度反馈式舵回路的传递函数近似为 一个积分环节。 其输出舵偏角正比于输入电压的积分，即输出舵面偏转 角速度正比于输入电压。近似于反馈系数 成反比。
飞行自动控制系统的指令可按比例地控制舵面偏角速度。
第四章 舵机与舵回路
舵回路
引入舵回路的目的
• 舵面的铰链力矩对舵机工作影响很大。 • 为削弱铰链力矩对舵机工作的影响，并 满足控制规律的要求，飞行控制系统中 采用舵回路来代替单个的舵机操纵舵面 的偏转。
舵回路的构成与基本类型
• 舵回路的构成
铰链力矩的存在相当于在舵机内部引入一个反馈。
依据自动控制原理，在舵机内部人为引入另 外的反馈，抵消铰链力矩的影响。
弹性反馈式
由位置反馈 串联一个均 衡环节实现
均衡环节 时间常数
位置反馈 系数
• 舵回路的基本类型
弹性反馈式 传递函数
忽略B的影响，Te一般较大，忽略时间常数
的影响：
• 舵回路的基本类型
弹性反馈式
若弹性反馈式舵回路工作在低频段，则传递函数近似为 一个积分环节；若工作在高频段，则近似为一个比例环 节。
• 舵回路的基本类型
硬反馈式
忽略铰链力矩
• 舵回路的基本类型
硬反馈式
传递函数
• 舵回路的基本类型
硬反馈式
使
• 舵回路的基本类型
硬反馈式
可见，硬反馈式舵回路传递函数近似为一个惯性环节。 稳态输出舵偏角正比于输入电压，近似与位置反馈系数 成反比。
飞行自动控制系统的指令可按比例地控制舵偏角。
• 舵回路的基本类型
• 舵回路的构成
引入舵机鼓轮输出角速度的反馈
输出角速度的反馈
• 舵回路的构成
由图写出引入 的电动舵机传递函数：
设反馈系数均大于0，且 近似写为：
可得，常值电压作用下鼓轮转角稳态值：
• 舵回路的构成
引入反馈量 ，同样可以消除铰链力矩 的影响，与飞行状态无关。
稳态时，鼓轮的输出角速度 入电压。
正比于输
• 舵回路的构成
综上，在舵机内部引入反馈构成的闭合回 路，可以大大削弱铰链力矩对舵机工作的 影响，并能控制舵机输出轴的转角或角速 度，而与飞行状态基本无关。 位置反馈
速度反馈
反馈通路+舵机=舵回路
• 舵回路的基本类型
按照被控物理量划分：
硬反馈式
软反馈式 弹性反馈式
引入位置反馈 引入速度反馈 引入弹性反馈
• 舵回路的构成
引入舵机鼓轮输出转角的反馈
忽略电感L
输出转角的反馈
• 舵回路的构成
由图写出引入 的电动舵机传递函数：
取
，近似写为：
可得，常值电压作用下鼓轮转角稳态值：
• 舵回路的构成
引入反馈量 ，舵机的传递函数是一个 稳定的二阶振荡环节，各系数与飞行状态 无关。
稳态时，鼓轮的输出转角 正比于输入 电压，反比于反馈量 ，而与飞行状态 无关。