第五章 飞机飞行操纵系统

㈢ 软式传动机构的主要构件
1、钢索：钢索是由钢丝编成的。只能承受拉力，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
钢索预紧
ΔT
M铰
+ΔT’
T0
M铰
T0 -ΔT’
钢索构造和规格
规格型号 7× 7

股数

7×19
钢丝数
2、滑轮和扇形轮
支持钢索 改变钢索的运动方向
改变传动力的大小
⑴
放大或缩小力的作用，如图所示：
⑵ 放大或缩小位移的作用：主动臂的半径一定，
在相同的主动臂端点位移s1的条件下，从动臂的 半径越大，所得到的从动臂端点位移s2也越大； 从动臂的半径越小，所得到的从动臂端点位移s2 也越小。如图所示：
⑶ 放大或缩小运动速度的作用：由于整体具有相
同的角速度，通过改变从动臂和主动臂的半径关 系从而实现放大或缩小运动速度。如图所示：
二、液压助力器的基本工作原理 (一)液压助力器的工作原理 飞机上使用的液压助力器的构造虽然各不相同， 但其基本工作原理却是相同的，均为液压位置伺 服控制系统。在采用机械式操纵机构的系统中， 为机液位置伺服机构；在采用电传操纵系统（或 自动驾驶仪）中，为电液位置伺服机构。 液压位置伺服控制系统是一种以液压动力装置 作为执行机构并且有反馈控制的控制系统。不仅 能自动地，准确而快速地复现输入量的变化规律， 而且还能对输入信号进行放大与变换。
影响颤振临界速度的因素主要有两个，即机翼 的刚度和机翼中心位置。 ⑴ 机翼刚度 增大机翼扭转刚度的方法是增加机翼的蒙皮厚 度。为使蒙皮在弯曲强度中也有贡献，桁条在扭 转中也有贡献，因而发展了单块式机翼结构。在 飞机使用中，若机翼蒙皮连接处破坏，或蒙皮自 身发生裂纹，尤其是弦向裂纹，会使颤振临界速 度值降低。
1、振动的主要特性参数 振动有两个主要参数： ①重锤离开中间位置的最大距离Y叫做振幅y1 或y2； ②重锤离开中立位置而振动一周（一个全波） 的时间叫振动周期T。
2、传动杆的振动 传动杆会发生振动，振动的方向与传动杆的长 度垂直，因此叫做弯曲振动。
3、机翼与尾翼颤振的现象 飞机机翼与尾翼的颤振是一种非常强烈的振动。 它是一种自激振动。颤振通常会使飞机受到破坏。 4、机翼弯扭颤振 机翼发生颤振的原因如图所示：
有助力器的飞机操纵系统，简称助力操纵系统。 一、助力操纵系统的形式 1、有回力的助力操纵系统 有回力的助力操纵系统，通常是利用回力连杆 把舵面传来的一部分载荷传给驾驶杆的。
所谓回力比就是在舵面枢轴力矩相同的条件下， 使用液压助力器使平衡舵面载荷所需的杆力P杆与 不使用液压助力器使平衡舵面载荷所需的杆力P杆 ˊ之比。 小的回力比可以在舵面枢轴力矩很大的情况下 保证驾驶杆力不致过大，但在舵面枢轴力矩阵较 小的时候，会使驾驶杆变得过“轻”，这对飞行 员凭杆力来操纵飞机是不利的。因此，在有回力 的助力操纵系统中，往往还装设载荷感觉器，来 适当增加驾驶杆力。
升降舵的过度重量平衡对飞机操纵性有不良的 影响。当飞机做法向过载飞行时，由于升降度配 重的质量力使驾驶杆自动向后倒向驾驶员，一般 在驾驶杆的前面加上反平衡配重，如图所示：
㈢ 副翼反效
机翼的弹性变形对副翼效能有严重的影响，在飞行 速度很大时，能使副翼效能完全丧失，甚至出现反效能， 称为“副翼反效”或“副翼逆动”。 副翼和襟翼通常都位于机翼的后缘，襟翼在内侧， 副翼在外侧。
三、液压助力器的性能分析和维护、修理、使用特点 (一)液压助力器的性能分析 经验表明，液压助力器的各项工作性能中，与维护、使用关系最 为密切的是：快速性、灵敏性和稳定性。 1、快速性 液压助力器的快速性是指助力器的传动活塞在液压作用下，能以多大 速度运动的性能。 快速性直接影响舵面偏转的最大角速度，从而影响飞机的操纵性 (1)影响液压助力器快速性的因素 流量 密封性 传动活塞运动速度与流量的关系为 V传动活塞F=Q，传动活塞的有效面积是不变的，其运动速度仅与油液流量成 正比，即V传动活塞=Q/F。如图所示：
六、气动力补偿及气动力平衡
㈠ 气动力补偿
⑴ 移轴补偿
⑵ 角式补偿
⑶ 随动补偿
⑷ 内补偿
⑸ 操纵调整片
㈡ 气动力平衡
1、配平调整片：调整片一般用于飞机配平，当飞机 着陆时，如果需要也可以利用调整片带动升降舵 向上偏转来减小驾驶杆的拉力。配平调整片的构 造如图所示：
2、补偿配平调整片：又称助力配平调整片，如图所 示。这种调整片既可以进行配平使飞机气动力矩 平衡和杆力为零，又可以进行气动力补偿，以减 小杆力。
㈡ 操纵系统的传动比
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：
传动系数大，小舵面偏角小时，
杆行程太小，难以准确地控制操 纵量 传动系数小，舵面偏角很大时， 杆行程过大

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
㈠ 传动机构的构造形式
飞机操纵系统的传动机构通常分为软式、硬式、 混合式三种。
㈡ 硬式传动机构的主要构件
1、传动杆，传动杆又称为拉杆。传动杆的接头如图 所示：
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。
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
⑵ 机翼重心的位置 机翼重心现象位置对颤振临界速度的大小也有 严重的影响。为了提高颤振临界速度常在机翼翼 尖的前缘部位上加配重。
5、机翼弯曲——副翼偏转颤振 机翼弯曲——副翼偏转颤振又称舵面型颤振。 发生副翼自由偏转的原因可能是由于副翼操纵 系统的弹性变形或系统中有间隙，也可能由于松 杆式机翼发生不对称的弯曲，如下图所示：
如下图为飞机上常用的机液伺服机构和电液伺 服控制机构的原理图：
(二)典型液压助力器的基本工作原理 其基本组成部分为外筒、传动活塞和配油柱塞。 如图所示：
一、典型液压助力器构造
壳体
传动活塞
配油柱塞
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
第五章 飞机飞行操纵系统
第一节 概述
飞机操纵系统是飞机的重要组成部分之一，它的正 常与否直接关系到飞机的飞行安全，因而操纵系统 是飞机的极其重要的环节。 飞机操纵系统可分为两大类：人工飞行操纵系统和 自动飞行控制系统。
第二节 简单机械操纵系统
一、对飞机操纵系统的要求
二、飞机操纵系统的工作原理 飞机操纵系统通常包括主操作系统和辅助操作 系统两部分。
飞行操纵系统组成
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
失速警告
起飞警告
方向舵
软式
硬式
1、飞机的纵向操纵
飞机的纵向操纵是通过操纵驾驶杆或驾驶盘控 制升降舵来实现的。
2、飞机的横向操纵 飞机的横向操纵系统是通过操纵驾驶杆或驾驶 盘控制副翼来实现的。
有回力液压助力器工作原理图：
2、无回力的助力操纵系统 在无回力的助力操纵系统中，液压助力器的一 端直接与通向舵面的传动机构相连，舵面传来的 载荷全部由助力器承受。如图所示：

飞行中松驾驶杆，舵面 在空气动力的作用下不 能自由偏转
将液压助力器安装在舵
面附近，减少助力器后 传动机构的连接点，可 减少舵面的活动间隙， 从而有效地防止机翼或 尾翼颤振 舵面受阵风载荷后不能 自动偏转，这对于结构 受力是不利的
⑷ 改变传动杆运动方向原理如图所示：
差动臂：当驾驶杆左右或前后移动的位移相等， 而舵面上下偏转的角度不等，称之为差动操纵。 实现差动操纵最简单的机构是双摇臂，称为差动 摇臂，其工作原理如图所示：
3、导向滑轮 导向滑轮是由三个或四个小滑轮及其支架所组 成。它的功用是：支持传动杆，提高传动杆的受 压时的杆轴临界应力，使传动杆不至于过早地失 去总稳定性。
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
三、液压助力器应急工作
三、液压助力器应急工作
三、液压助力器应急工作
三、液压助力器应急工作
三、液压助力器应急工作
三、液压助力器应急工作
如下页图所示为另一种典型的液压助力 器，在这种液压助力器中，配油柱塞装在 活塞杆头部的壳体内，它的左端a点与一个 固定在壳体b点上的小摇臂相连。小摇臂的 下端c点与通向驾驶杆的传动机构相连，它 在壳体上的圆孔内有一定的游动间隙，可 以在圆孔内左右活动。其工作原理如下页 图所示。
(2)改善和保持助力器快速性的措施 通油孔的最大开度，在构造上有配油柱塞的游动 间隙来保证，因此，维护工作应当注意保持游动 间隙正常。 助力器的来油压力和回油压力，主要取决于液压 系统的工作性能。用专门的助力液压系统来保证 助力器工作。 传动活塞的摩擦力作用在活塞、活塞杆与外筒内 壁接触的部位，如图所示：
七、飞机颤振与副翼反效、结构承力与传力、操纵系 统的强度与刚度
㈠ 引言
飞机颤振是飞机飞行中 空气动力、结构弹性力和惯 性力之间的交互作用的现象。 它属于气动弹性问题，是一 种多自由度的自激振动。由 于它在飞机的各种振动中是 一种最危险的振动，因此必 须保证在飞机使用中不发生 颤振。
颤振视频
㈡ 传动杆的振动和翼面颤振
3、松紧螺套

作用：调整钢索的预张力 注意：调松钢索时，螺杆末端不应超过小孔的位置
4、钢索张力补偿器

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 变松将发生弹性间隙，过 紧将产生附加摩擦 钢索张力补偿器的功用是 保持钢索的正确张力