2025年大學(xué)《航空運(yùn)動(dòng)》專業(yè)題庫——航空器飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.飛行控制系統(tǒng)(FCS)2.增穩(wěn)回路3.狀態(tài)空間模型4.冗余飛行控制計(jì)算機(jī)(RFCC)5.人機(jī)接口(HMI)二、填空題（每題2分，共20分）1.飛行控制系統(tǒng)通常由______、______和______三大部分組成。2.操縱面包括飛機(jī)的副翼、升降舵和______。3.飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足______、______和______三大基本要求。4.常用于測(cè)量飛機(jī)姿態(tài)的傳感器有______和______。5.液壓作動(dòng)器在飛行控制系統(tǒng)中常用于提供______和______。6.飛行控制計(jì)算機(jī)中，______技術(shù)是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。7.數(shù)據(jù)總線如ARINC429主要用于______和______。8.PID控制器包含______、______和______三個(gè)控制環(huán)節(jié)。9.在航空運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需特別考慮______和______。10.故障保護(hù)律（Fail-Safe）的核心思想是在部件發(fā)生故障時(shí)，仍能保證飛機(jī)的______或______。三、判斷題（每題2分，共10分，請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)打√或×）1.飛行控制計(jì)算機(jī)的主要功能是感知飛機(jī)狀態(tài)并提供操縱指令。（）2.電傳飛控系統(tǒng)（Fly-by-Wire）是通過電線直接傳遞操縱信號(hào)的系統(tǒng)。（）3.飛行控制回路的目的是增強(qiáng)飛機(jī)的穩(wěn)定性。（）4.狀態(tài)空間模型比傳遞函數(shù)模型更適合處理多輸入多輸出系統(tǒng)。（）5.所有類型的航空器都需要采用三模冗余的飛行控制系統(tǒng)。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述手動(dòng)飛行控制系統(tǒng)與電傳飛行控制系統(tǒng)的主要區(qū)別。2.說明飛行控制系統(tǒng)中傳感器可能出現(xiàn)的故障類型及其影響。3.解釋什么是飛控回路的配平功能，并簡(jiǎn)述其作用。4.航空運(yùn)動(dòng)類航空器對(duì)飛行控制系統(tǒng)的可靠性有何特殊要求？為什么？五、分析題（每題10分，共20分）1.試分析飛行控制計(jì)算機(jī)（FCC）采用冗余設(shè)計(jì)（如三模冗余）的主要工作原理及其優(yōu)勢(shì)。2.假設(shè)某運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)出現(xiàn)傳感器信號(hào)丟失的情況，試簡(jiǎn)述可能的故障保護(hù)措施及其目的。六、論述題（15分）結(jié)合航空運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，論述先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)技術(shù)（如自適應(yīng)控制、增強(qiáng)型視景系統(tǒng)與人機(jī)交互界面）對(duì)提升航空運(yùn)動(dòng)安全性和性能的意義。試卷答案---一、名詞解釋1.飛行控制系統(tǒng)(FCS)：是指用于感知飛機(jī)狀態(tài)、計(jì)算控制指令并驅(qū)動(dòng)操縱面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)飛行姿態(tài)和軌跡進(jìn)行控制與管理的一整套系統(tǒng)，包括硬件和軟件。2.增穩(wěn)回路：是指飛行控制系統(tǒng)中用于提高飛機(jī)穩(wěn)定性、改善操縱性的反饋控制回路，其輸出指令用于調(diào)整操縱面，以抑制不希望的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)。3.狀態(tài)空間模型：是一種用于描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，它使用狀態(tài)變量、輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系（通常用矩陣方程表示）來描述系統(tǒng)的行為。4.冗余飛行控制計(jì)算機(jī)(RFCC)：是指為了提高飛行控制系統(tǒng)的可靠性和安全性而采用多個(gè)（通常超過所需數(shù)量）飛行控制計(jì)算機(jī)并行工作，通過比較或表決機(jī)制選出有效指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。5.人機(jī)接口(HMI)：是指飛行控制系統(tǒng)與飛行員之間的交互界面，包括駕駛艙內(nèi)的控制裝置（如操縱桿、踏板、按鈕）和顯示裝置（如顯示屏、儀表），用于飛行員輸入指令和獲取系統(tǒng)信息。二、填空題1.感覺元件，計(jì)算機(jī)構(gòu)，操縱元件2.舵輪3.安全性，可靠性，舒適性4.慣性測(cè)量單元(IMU)，陀螺儀5.力矩，位移6.冗余7.數(shù)據(jù)傳輸，通信8.比例(P)，積分(I)，微分(D)9.可靠性，成本效益10.飛行安全，可控性三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.×(并非所有航空器都需要，取決于飛機(jī)類型和性能要求)四、簡(jiǎn)答題1.手動(dòng)飛行控制系統(tǒng)依賴飛行員直接操作駕駛桿或駕駛盤，通過機(jī)械或液壓傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)飛機(jī)操縱面。電傳飛行控制系統(tǒng)則通過傳感器感知飛機(jī)狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)處理信息并計(jì)算控制指令，再通過電子信號(hào)驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器操縱操縱面，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳遞的電氣化和控制邏輯的數(shù)字化。2.傳感器可能出現(xiàn)的故障類型包括：信號(hào)丟失或中斷、信號(hào)噪聲干擾、輸出值偏差或漂移、輸出錯(cuò)誤信號(hào)等。這些故障會(huì)導(dǎo)致飛控系統(tǒng)無法準(zhǔn)確感知飛機(jī)狀態(tài)，可能引發(fā)錯(cuò)誤的控制指令，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)失控，危及飛行安全。3.飛行控制回路的配平功能是指通過引入一個(gè)額外的控制律，自動(dòng)調(diào)整某些控制面（通常是升降舵）的偏轉(zhuǎn)，以抵消飛機(jī)在外力（如重力分量、風(fēng)）作用下的持續(xù)傾斜或偏航，使飛機(jī)能夠以所需姿態(tài)穩(wěn)定平直飛行，減輕飛行員負(fù)擔(dān)。4.航空運(yùn)動(dòng)類航空器對(duì)飛行控制系統(tǒng)的可靠性要求極高，因?yàn)槠滹w行環(huán)境多變，且通常用于訓(xùn)練和娛樂飛行，任何系統(tǒng)故障都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。同時(shí)，成本效益也是重要考量因素，需要在保證足夠安全性的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)方案。五、分析題1.冗余飛行控制計(jì)算機(jī)（如三模冗余）的工作原理通常涉及三個(gè)功能相同的計(jì)算機(jī)同時(shí)工作。每個(gè)計(jì)算機(jī)獨(dú)立處理傳感器輸入信息，計(jì)算控制指令。系統(tǒng)通過比較各計(jì)算機(jī)的輸出結(jié)果，采用投票邏輯（例如，多數(shù)表決）來確定最終的、可靠的指令。當(dāng)其中一個(gè)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障或輸出無效指令時(shí)，冗余系統(tǒng)可以自動(dòng)將其隔離，并依靠剩余正常工作的計(jì)算機(jī)繼續(xù)提供控制，從而確保飛行控制系統(tǒng)的持續(xù)可用性和高可靠性。2.飛行控制系統(tǒng)在傳感器信號(hào)丟失情況下可能的故障保護(hù)措施包括：立即切換到備用傳感器或冗余傳感器（如果存在）；利用系統(tǒng)內(nèi)部其他傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行估算或預(yù)測(cè)，維持基本飛行狀態(tài)；將操縱權(quán)限限制在安全范圍內(nèi)，例如僅允許進(jìn)行平直飛行或小角度轉(zhuǎn)彎；激活備用操縱系統(tǒng)（如備份液壓系統(tǒng)或機(jī)械備份）；向飛行員發(fā)出清晰的故障告警信息，并提供應(yīng)急操作指導(dǎo)。這些措施的目的在于確保在部分傳感器失效時(shí)，飛機(jī)仍能保持基本可控性，防止事故發(fā)生或?qū)L(fēng)險(xiǎn)降至最低。六、論述題先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)技術(shù)對(duì)提升航空運(yùn)動(dòng)安全性和性能具有重要意義。首先，自適應(yīng)控制技術(shù)能夠使飛控系統(tǒng)根據(jù)飛機(jī)狀態(tài)、環(huán)境變化或部件性能衰退實(shí)時(shí)調(diào)整控制律，從而在更寬的飛行包線內(nèi)保持飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，提高飛機(jī)性能，并增強(qiáng)對(duì)非預(yù)期干擾的應(yīng)對(duì)能力，進(jìn)而提升飛行安全性。其次，增強(qiáng)型視景系統(tǒng)（如HUD）和人機(jī)交互界面（如更直觀、容錯(cuò)的操縱裝置和顯示信息）