电传操纵系统

电传操纵系统介绍
❖ 2．主要分系统介绍 ❖ (1)主飞行计算机(PFC) ❖ 电传操纵系统有三套完全相同的主飞行计算机，每套称为一个通
道。每套PFC又包括有三个数字计算机支路（如下图），每个支 路包括：一个输入信号监视器，一套控制法则，一个通道交叉监 视器和一个主飞行计算机输出选择器。PFC能自动选择正常和辅 助两种工作方式。在正常方式时，PFC全部功能均能正常工作。 当：PFC探测到从ADIRU或SAARU来的数据丢失了重要大气和姿 态传感器数据时，PFC将自动选择辅助方式。辅助方式是一种降 级工作方式，仅能实现特定的功能。主飞行计算机的主要功能是 完成操纵面的指令计算，以使飞机达到所要求的稳定性和操纵性。 PFC控制规律的主要功能如图 —3所示。
❖ 电传操纵系统主要由以下部件组成： ❖ ①主飞行计算机PFC (Primary Flight Computer)； ❖ ②作动筒控制电子装置ACE (Actuator Control Electronics)； ❖ ③动力控制组件PCU (Power Control Unit)； ❖ ④人感系统Fu (Feel Units)； ❖ ⑤配平作动筒TA (Trim Actuators)； ❖ ⑥主飞行控制断开开关PFCDS (Primary Flight Control Disconnect
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❖ (3)动力控制组件(PCU) ❖ 全机共有31个动力控制组件，为操纵各种气动舵面
提供动力。每一个动力控制组件包括一个作动筒、 一个电液伺服阀和位置反馈传感器，并与作动筒控 制电子装置一起形成闭环伺服回路。当位置反馈传 感器信号等于指令位置时，作动筒控制电子装置就 终止对动力控制装置小的控制指令，相应的气动舵 面将停止在指令位置。
主飞行计算机体系框图
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❖ (2)作动筒控制电子装置(ACE) ❖ 作动筒控制电子装置是一个信号变换器，且能够实现电传操
纵系统的直接操纵模式。其组成如图 —4所示，包括： ❖ ①模拟／数字转换器； ❖ ②数字／模拟转换器； ❖ ③直接电操纵方式选择逻辑； ❖ ④直接电操纵方式指令计算； ❖ ⑤对动力控制组件(PCU)伺服回路的闭环控制； ❖ ⑥激磁电源控制。
较、分析
❖ 要求
一人一组，至少2000字
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❖ 作动筒控制电子装置将这些指令信号转换为模拟信 号，并将它们发送到动力控制组件和安定面配平控 制模块。动力控制组件控制每一个飞行操纵面。
❖ 在自动驾驶仪工作时，主飞行计算机从所有三个自 动飞行／指引计算机(AFDC)接收自动驾驶指令，并 依据控制律产生相应的控制指令通过ACE及PCU控 制相应舵电传操纵系统介绍
❖ 电传操纵系统就是将控制增稳系统中的机械操纵部分完全取消，驾驶员 的操纵指令完全通过电信号，利用控制增稳系统实现对飞机的操纵。电 传操纵系统的结构如图 所示。
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❖ 从图中可见，电传操纵系统是一个全时间、全 权限的“电信号+控制增稳”的飞行操纵系统。 因此，电传操纵系统具有以下特点：
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❖ 尽管电传操纵系统具有许多优点，但也存在一些急 需解决的问题。首先，全时间、全权限的电传操纵 系统必须具有相当于机械操纵系统的可靠性，而达 到这种要求需要付出极高的代价。采用余度系统提 高系统的可靠性，其成本较高，且质量和体积也很 难有明显的减小。此外，由于电传操纵系统主要的 核心部件是电子部件，特别是数字部件，因此，易 受到雷电和周围环境(如电磁干扰)的影响。解决防 雷电和电磁兼容性问题，是电传操纵系统设计中的 重要问题。
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❖ (3)直接模式 ❖ 当ACE发现三台PFCS信号联系中断后便自动转到直接工作模式。
直接工作模式也可以人工选择(即把主飞行计算机电门断开)。在该 种工作模式下，PFC不再产生操纵面指令。ACE接收驾驶员输人 信号，直接传给操纵面作动筒。直接方式仍可以提供飞机继续安 全飞行和着陆的所有操纵，但飞机的飞行品质降低，在俯仰回路 中，由于在ACES中含有俯仰角速率陀螺，因此，仍然可以形成俯 仰闭环增稳回路。与次要模式类似，上述的附加功能此时均不能 实现。 ❖ (4)应急机械备份工作模式 ❖ 一旦电气系统完全切断，从驾驶舱到安定面及所用扰流板的机 械操纵仍可使驾驶员一直飞到电气系统重新启动。
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❖ (5)飞机信息管理系统(AIMS) ❖ AIMS也是一个重要系统，它可以实现与没有连接到飞行关键
总线上的其他系统交换信息，它是一个高度集成、高可靠性的 高速大容量数据信息处理系统。根据工作需要，它对收集到的 各系统及外部数据进行计算和处理。AIMS具有多种软件处理 功能，它为飞机的主显示系统(PDS)、飞机状态监视系统 (ACMS)、飞行数据记录系统(FDRS)、数据通信管理系统 (DCMS)、中央维修计算机系统(CMCS)、飞行管理计算系统 (FMCS)以及推力管理计算系统(TMCS)等提供数据管理。 ❖ (6)电源 ❖ 电传操纵系统的电源是带有备份的三余度设备。供给电传操纵 系统的电源是与飞机主电源隔离的，并由PSAS组件管理。
❖ ①电传操纵系统主要靠电信号传递驾驶员的操 纵指令，因此，其中将不再含有机械操纵系统。
❖ ②控制增稳系统是电传操纵系统不可分割的组 成部分。如果没有控制增稳功能，系统仅能称 为电信号系统，而不能称为电传操纵系统。
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❖ 采用电传操纵系统，除了可以克服机械操纵系统的 缺点外，还具有许多优点，如进一步改善飞机的操 纵品质，对飞机结构变化的影响不敏感，减少维护 工作量以及更容易与自动飞行控制系统相耦合等。 更为重要的是，采用电传操纵系统将为实现其他控 制功能奠定基础，并为解决现代高性能飞机操纵与 稳定中的许多问题提供有效手段。
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❖ 3．电传操纵系统的工作模式 ❖ 电传操纵系统有三种操纵模式：正常模式、次要模式和直接
模式，如图 所示。 ❖ (1)正常模式 ❖ 人工飞行时，正常模式ACES接收驾驶员操纵输入信号，
并把这些信号送给三台PFCS；PFCS则利用这些信号和来自 飞机其他系统的有关信息，按设计的控制规律计算出操纵面 指令。这些指令又被送到ACES；ACES把这些指令分发给相 应的操纵面作动筒。 ❖ 在正常方式时，系统能实现自动驾驶仪功能，边界限制系 统将提供某些参数的自动保护功能，以降低不小心超出飞机 飞行范围的可能性。
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❖ 1．波音777主飞行操纵系统基本组成和工作原理 ❖ 波音777飞机主飞行操纵系统PFCS (Primary Flight
Control Systems)是电传操纵系统。它的基本组成框图如 图 —2所示
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❖ 波音777飞机的正、副驾驶位分别配有一套操纵装置。操纵装置与飞机 飞行操纵面是通过电信号连接且具有控制增稳功能，即主操纵系统是电 传操纵系统。
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❖ (4)电传操纵系统的主要信号源 ❖ 电传操纵系统的主要信号源是大气数据和惯性基准
单元(ADIRU)。它由余度的静压、全压模块、环形 激光陀螺、加速计和处理器组成。备用的姿态／大 气数据基准组件(IRU)为电传操纵系统提供信息的备 份。ADIRU及SAARU则通过ARINC 629总线与主 飞行计算机交换信息。
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❖ (2)次要模式
❖ 当PFCS由于内部故障或缺少飞机其他系统所需的信息而 不能支持正常工作模式时，将自动转到次要模式。此时， ACES继续接收驾驶员操纵输入信号，并将其送给三台PFCS。 但PFCS将使用简化的控制规律产生飞行操纵面指令。这些 指令也同样送给ACES，并以正常模式同样的方法送给操纵 面作动筒。在次要模式时，所使用的简化控制律将使飞机的 飞行品质降低，在次要模式时，自动驾驶、推力自动补偿、 自动减速板、边界限制和阵风抑制功能不能工作，且偏航阻 尼不工作或性能降级。
Switch)； ❖ ⑦飞行控制ARINC 629总线。
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❖ 主要交联的分系统有： ❖ ①三个自动驾驶／飞行指引计算机(AFDC)； ❖ ②两个飞机信息管理系统(AIMS)； ❖ ③大气数据惯性基准单元(ADIRU)； ❖ ④辅助姿态和大气数据基准组件(SAARU)。 ❖ 此外，与飞行控制ARINC 629总线直接相连的还
有电源组件。
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❖ 在人工操纵时，由驾驶员控制操纵盘、操纵脚蹬踏板以及减 速板手柄的移动，同时被多套相应的位移传感器感受，并将 其转变成模拟电子信号，被送到作动筒控制电子装置，由该 装置将其转化为数字信号，通过．ARINC 629总线发送到主 飞行计算机(PFC)。
❖ 主飞行计算机通过飞行控制总线与飞机系统交换数据。它接 收大气数据和惯性基准单元(ADIRU)或备用姿态和大气数据 基准单元以及飞机信息管理系统的信号，并根据设计好的控 制规律以及飞行保护功能进行计算，产生相应的控制指令。 计算所得数字指令信号从主飞行计算机通过飞行控制总线再 发送到作动筒控制电子装置(ACE)。
❖ 作业（以下题目任选其一）
电传操纵系统综述（飞控系统的发展回顾） 波音飞机的电传操纵系统综述（体系、结构、特
点） 空客飞机的电传操纵系统综述（体系、结构、特
点） 支线飞机的电传操纵系统综述（除空客、波音，
如dassault falcon 7x 的体系、结构、特点） 不同飞机生产厂商的电传操纵系统体系、功能比