1、飛機飛行控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)（簡稱飛控系統(tǒng)）的作用是保證飛機的穩(wěn)定性和操縱性，提高飛機飛行性能和完成任務(wù)的能力，增強飛行的安全性和減輕駕駛員的工作負擔。3.4.1 .飛行控制系統(tǒng)概述飛控系統(tǒng)分類飛控系統(tǒng)分為人工飛行控制系統(tǒng)和自動飛行控制系統(tǒng)兩大類。由駕駛員通過對駕駛桿和腳蹬的操縱實現(xiàn)控制任務(wù)的系統(tǒng)，稱為人工飛行控制系統(tǒng)。最簡單的人工飛行控制系統(tǒng)就是機械操縱系統(tǒng)。不依賴于駕駛員操縱駕駛桿和腳蹬指令而自動完成控制任務(wù)的飛控系統(tǒng)，稱為自動飛行控制系統(tǒng)。自動駕駛儀是最基本的自動飛行控制系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)構(gòu)成飛控系統(tǒng)由控制與顯示裝置、傳感器、飛控計算機、作動器、自測試裝置、信息傳輸鏈及接口裝置組成?？刂萍帮@

2、示裝置是駕駛員輸入飛行控制指令和獲取飛控系統(tǒng)狀態(tài)信息的設(shè)備，包括駕駛桿、腳蹬、油門桿、控制面板、專用指示燈盤和電子顯示器（多功能顯示器、平視顯示器等）。傳感器為飛控系統(tǒng)提供飛機運動參數(shù)（航向角、姿態(tài)角、角速度、位置、速度、加速度等卜大氣數(shù)據(jù)以及相關(guān)機載分系統(tǒng)（如起落架、機輪、液壓源、電源、燃油系統(tǒng)等）狀態(tài)的信息，用于控制、導(dǎo)引和模態(tài)轉(zhuǎn)換。飛控計算機是飛控系統(tǒng)的“大腦”，用來完成控制邏輯判斷、控制和導(dǎo)引計算、系統(tǒng)管理并輸出控制指令和系統(tǒng)狀態(tài)顯示信息。作動器是飛控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，用來按飛控計算機指令驅(qū)動飛機的各種舵面、油門桿、噴管、機輪等，以產(chǎn)生控制飛機運動的力和力矩。自測試裝置用于飛行前、飛行中

3、、飛行后和地面維護時對系統(tǒng)進行自動監(jiān)測，以確定系統(tǒng)工作是否正常并判斷出現(xiàn)故障的位置。信息傳輸鏈用于系統(tǒng)各部件之間傳輸信息。常用的傳輸鏈有電纜、光纜和數(shù)據(jù)總線。接口裝置用于飛控系統(tǒng)和其他機載系統(tǒng)之間的連接，不同的連接情況可以有多種不同的接口形式。圖3.4.1飛行控制系統(tǒng)基本原理尊救控tf顯小般飛控系統(tǒng)基本工作原理除個別的開環(huán)操縱系統(tǒng)（如機械操縱系統(tǒng)）外，所有的飛控系統(tǒng)都采用了閉環(huán)反饋控制的工作原理。圖3.4.1是通用的飛控系統(tǒng)基本工作原理框圖。在人工操作飛機飛行時，駕駛員通過駕駛桿、腳蹬、油門桿的位移（或力）給出控制信號Uo,經(jīng)過飛控計算機控制率計算后給出控制指令Ui。作動器已據(jù)此指令驅(qū)動相對應(yīng)

4、的舵面（或油門、噴口）產(chǎn)生位移，形成使飛機運動變量后轉(zhuǎn)換為電信號U2,一路反傳給飛控計算機，另一路輸入顯示裝置，形成目視信息，供駕駛員讀取。送給飛控計算機的反饋信號與駕駛員給出的控制信號相比較，當飛機的運動變量與駕駛員的控制目標值相等時，兩種信號的代數(shù)和（&U）為零，飛控系統(tǒng)不再輸出驅(qū)動指令，飛機按照駕駛員要求的狀態(tài)飛行。在自動飛行控制的情況下，駕駛員通過控制面板上的模式選擇按鈕（或開關(guān)、旋鈕、鍵盤等），給出控制模式要求，飛控系統(tǒng)就會自動控制飛機按照給定的模式飛行，基本控制過程和原理與人工控制飛行時相同。這時，駕駛員只需監(jiān)視顯示信息，不需要對駕駛桿等裝置進行操作。3.4.2 自動飛行控

5、制系統(tǒng)自動飛行控制系統(tǒng)由自動駕駛儀、自動油門桿系統(tǒng)、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、自動進場系統(tǒng)和自動著陸系統(tǒng)、自動地形跟隨/回避系統(tǒng)構(gòu)成。自動駕駛儀顧名思義，自動駕駛儀是用來代替駕駛員操縱飛機的自動控制系統(tǒng)。它由控制顯示面板、傳感器、自動駕駛儀計算機和舵面作動器組成。自動駕駛儀的傳感器信息主要來自航空電子系統(tǒng)的航向/姿態(tài)參考基準、高度和高度差信號。它的主要功能是航向角、姿態(tài)角的給定和保持以及飛行高度（包括氣壓高度和相對高度）的給定和保持。在長時間的穩(wěn)定飛行（如巡航）中使用自動駕駛儀控制飛機，可以大大減輕駕駛員的工作負擔。自動油門桿系統(tǒng)自動油門桿系統(tǒng)是一種經(jīng)常與自動駕駛儀配合使用的系統(tǒng)。它通過驅(qū)動油門桿改變發(fā)動

6、機推力而對飛機的飛行速度（或馬赫數(shù)）進行自動控制。系統(tǒng)使用的傳感器信息是大氣數(shù)據(jù)計算機的飛行速度（或馬赫數(shù)）信號。一般不具備獨立的計算機而由自動駕駛儀計算機完成控制律計算。執(zhí)行機構(gòu)是油門桿作動器。自動油門桿與自動駕駛儀配合工作，可以精確控制飛機的航跡、姿態(tài)及飛行速度。這對于飛機的自動進場/著陸、自動地形跟隨/回避以及四維制導(dǎo)飛行，都起著非常重要的作用。自動導(dǎo)航系統(tǒng)自動駕駛儀與導(dǎo)航系統(tǒng)交聯(lián)，即構(gòu)成自動導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)通過總線或其他裝置（如飛行管理計算機）將飛機當前的位置和航向偏差信號送入自動駕駛儀計算機，由自動駕駛儀計算機形成并輸出控制指令，將飛機的位置和航向調(diào)整到并保持在預(yù)先給定的航線上飛行

7、。自動著陸系統(tǒng)著陸是飛行器航行中的一個重要階段。著陸時，飛行員必須在很短的時間內(nèi)完成許多要求很高的操作，若僅靠目視著陸，為保證安全，飛行員需要在很遠的距離上就能清晰的看到跑道。以民航飛機為例，要求在飛行高度不低于300m時，水平能見度不小于4.8kmo為了保證飛機能在夜間或不良氣候條件下安全著陸，必須由無線電導(dǎo)航系統(tǒng)向飛行員提供飛行器與正確的下滑航道之間偏離程度的高精度指示。常用的進場和著陸導(dǎo)引系統(tǒng)有儀表著陸系統(tǒng)、微波著陸系統(tǒng)和精密進場雷達/數(shù)據(jù)鏈導(dǎo)引系統(tǒng)等。20世紀90年代以來，基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的進場著陸導(dǎo)引技術(shù)發(fā)展迅速，將成為21世紀進場著陸導(dǎo)引系統(tǒng)的主流。自動著陸系統(tǒng)利用導(dǎo)引信

8、號將飛機控制到預(yù)定航道，并沿著航道下滑和著陸。目前民航機場主要使用的著陸無線電導(dǎo)航系統(tǒng)為儀表著陸系統(tǒng)（ILS,InstrumentLandingSystem）和微波著陸系統(tǒng)（MLS,MicrowaveLandingSystem）o前者可引導(dǎo)飛機在I類氣象條件（水平能見度800m,決斷高度60m）或II類氣象條件（水平能見度400m,決斷高度30m）下著陸（稱為儀表著陸或盲目著陸）；后者可引導(dǎo)飛機在III類氣象條件（水平能見度低于200m及其以下，決斷高度0m）下著陸（稱為自動著陸）。對飛機自動著陸來說，儀表著陸和微波著陸系統(tǒng)都是使用非目視著陸引導(dǎo)設(shè)備，其基本原理都由機場上的儀表著陸和微波著陸系

9、統(tǒng)在跑道上空形成下滑道，飛機上安裝了相應(yīng)的無線電接收機，當飛機處于預(yù)定下滑道上時，接收機輸出信號為零；若飛機偏離下滑道，則接收機輸出相應(yīng)極性和幅值的信號。接收機輸出的電信號通過自動駕駛儀操縱舵面（一般方向舵和升降舵），使飛機進入下滑道。例如設(shè)飛機處于下滑道上方，接收機將輸出反映上方極性的信號，通過自動駕駛儀使升降舵面后緣向下，產(chǎn)生低頭力矩，使飛機飛向下滑道，接收機輸出逐漸減小，直至飛機進入下滑道輸出為零，升降舵面恢復(fù)原來位置，飛機保持在下滑道上逐漸降低高度，實現(xiàn)自動著陸。自動地形跟隨/回避系統(tǒng)自動地形跟隨/回避系統(tǒng)用于控制軍用飛機在超低空（一般指相對高度100m以下的空域）突破敵人防線的飛行，利用地形、地物造成的雷達盲區(qū)和雜波反射進行隱蔽，使敵人防空雷達很難發(fā)現(xiàn)。使用自動駕駛儀和自動油門桿系統(tǒng)基本部件與地形探測和定位系統(tǒng)相交聯(lián)，可用于實現(xiàn)自動地形跟隨/回避功能。常用的地形探測和定位系統(tǒng)是地形跟隨和地物回避雷達。目前，一些先進的軍用飛機已經(jīng)采用慣性導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)（INS/GPS）與三維數(shù)字地圖相配合的自主定位系統(tǒng)作為自動地形跟隨/回避系統(tǒng)的主信息源，以低可探測性的激光測距器等為輔助手段實現(xiàn)超低空突防飛行