7.9.1视频在线视频

大家好

我是岳奎志

本次课程为

主动控制技术

在飞机设计初期

把自动控制技术

同

气动布局

动力选择

结构安排一样

作为飞机设计的

最基本元素

用来

提高

飞行性能

改善飞行品质

自动控制技术

不再处于

从属地位

而处于

主动地位

故称

“主动控制技术”

采用主动控制技术的

飞机

又称

“随控布局飞机”

本次课将带您走进

主动控制技术的世界

为此

在上本次课之初

先制定以下学习目标

一共有四条

1

认识飞机

操纵系统发展史

2

记住

主动控制技术的分类

3

分析

放宽静稳定性控制

4

分析直接力控制

当您明确本次课的学习目标之后

接下来要学什么内容

您就清楚了吧

在讲本次课

主要内容之前

出一个小问题

来考察一下您

对主动控制技术

知识点的认识储备情况

这个问题就是

什么是直接力控制

如果您不清楚

没关系

通过本次课

这个问题将得以解决

通过本次课

刚才

制定的学习目标

将得以实现

我们首先认识一下

飞机操纵系统发展史

飞机操纵系统发展简史

前前后后

一共经历

4个阶段

分别是

人力操纵系统

液压助力操纵系统

带有控制增稳的

液压助力操纵系统

电传操纵系统

下面

对这四个系统

进行简单说明一下

人力操纵系统

作用在

飞机上

各舵面的气动力

由人来克服

比如说

初级教练机

就是这种情况

液压助力操纵系统呢

液压助力操纵系统

作用在

飞机上各舵面的气动力

是由助力器来克服

飞行员

来克服的是弹簧力

比如说

二代机就是这种情况

带有控制增稳的

液压助力操纵系统呢

这种操纵系统

飞机上各舵面的气动力

是由助力器来克服

人

克服的

是

弹簧力

带有控制增稳的

液压助力操纵系统

提高了

飞机的

操 稳特性

电传操纵系统

则不同

电传操纵系统

作用在飞机上

各舵面的气动力

是由助力器来克服

飞行员克服的是

弹簧力

飞行员

通过电信号

操纵飞机

电传

操纵系统

使飞机

具有良好的

操稳特性

主动控制技术

就是在

电传操纵系统的

基础上

进行的一种新型的

技术

座舱

是

飞行员与飞机的人机交互界面

飞行员在座舱里边

通过操纵油门

驾驶杆

脚蹬

同时观察

飞机外界的情况

以及

观察座舱里边的

仪表板信息

来

操纵飞机进行飞行

电传操纵系统

是设计随控布局飞机的基础

常见的电传操纵系统

是

四余度电传操纵系统

四余度电传操纵系统

主要由

驾驶杆

载荷感觉器

杆力传感器

计算机

执行机构

助力器 舵面

及

飞行传感器等部件组成

电传操纵系统

是设计随控布局飞机的基础

电传操纵系统

具有的优点

非常突出

电传操纵系统

具有的优点如下

1

减轻了结构重量

节约了空间

安装容易

维护方便

2

消除了机械传动系统的

摩擦

滞后等现象

使飞机的操纵性得到改善

3

不受到外界变化

和温度变化等

引起飞机结构变形的影响

4

简化了操纵系统

与

自动器的结合

易于交联

使自动化飞行易于实现

常言道

金无足赤

人无完人

电传操纵系统也一样

它也有缺点

电传操纵系统的缺点

主要体现在以下四个方面：

1

单通道电传系统

可靠性不高

2

多裕度成本较高

3

系统可能受到

雷击

电磁干扰

4

品质规范不完善

如果把这些缺点改善了

那么

电传操纵系统

就会

更加优秀了

电传操纵系统

是主动控制技术的基础

常见的

主动控制技术

有

6个类型

分别是

1

放宽静稳定性控制

2

直接力控制

3

阵风载荷控制

4

机动载荷控制

5

飞行边界控制

6

机体颤振抑制

本次课

重点介绍

前两种

主动控制技术

我们首先看一看

放宽静稳定性控制

放宽静稳定性

就是使

飞机的静稳定性

变小

甚至变成

静不稳定

用来提高飞机的飞行性能

怎样理解呢

我们首先从飞机

静稳定性

进行研究一下

飞机的静稳定性

包括

纵向静稳定性

和侧向静稳定性

本次课

是以纵向静稳定性为基础

研究

放宽静稳定性控制

众所周知

当

焦点在重心之后时

飞机

具有迎角静稳定性

当焦点

在重心之前时

飞机

不具有

迎角静稳定性

举例说明一下

当飞机在空中进行平飞时

受到微小扰动

此时

如果飞机迎角增大

那么

作用在飞机上

将产生一

附加升力

该附加升力

作用在焦点上

如果焦点在飞机重心之后

此时

该附加升力

对飞机重心

将产生一

低头力矩

飞机

低头

迎角减小

迎角具有恢复原迎角的趋势

因此

焦点在

重心之后时

飞机

具有迎角静稳定性

也就

具有

纵向静稳定性

当焦点

在重心之前呢

焦点在重心之前时

如果

飞机受到扰动

迎角增大

同样也会产生

附加升力

该附加升力

向上

附加升力

作用点在焦点上

焦点又在重心之前

此时该附加升力使飞机

抬头

迎角继续增大

迎角发散

迎角不具有

恢复原迎角的趋势

因此

焦点在飞机

重心之前

飞机

不具有迎角静稳定性

此时飞机

纵向

静不稳定

放宽静稳定性

就是

把飞机的焦点向前移

使飞机的

纵向静稳定性变小

或者

把飞机的焦点一直往前移

甚至

移到重心之前

使飞机

压力中心及焦点

在飞机重心之前

这

就是放宽静稳定性

放宽静稳定性

会带来怎样的好处呢

请看如下分析

当飞机具有静稳定性时

飞机受力情况

如图所示

飞机受到

铅锤向下的重力G

受到

在飞机对称面内

指向座舱上方

与来流

相垂直的升力Y

此升力是机翼的升力

同时

它的平尾

还要产生一个

向下的附加升力

这样

飞机

才能够保持纵向平衡

此时

飞机的受力特点

就好像

中国古代的“杆秤”一样

这种情况下

飞机

具有

静稳定性

那么

放宽静稳定性之后呢

飞机的焦点向前移

压力中心向前移

此时

飞机的

机翼上边产生升力

向前移

移到重心之前

那么

平尾上边

它也要产生附加升力

该

升力

是向上的

此时

平尾提供向上的升力

机翼也提供向上的升力

这样

就改善了飞机的升力特性

但此时

飞机的压力中心及焦点

在重心之前

所以

它不具有静稳定性

具有静稳定性的飞机

平尾产生的升力

正常飞行时是向下的

不具有

静稳定性的飞机

平尾产生的升力

是向上的

平尾产生的升力向上

对

飞机

升力贡献是比较大的

但它也有个缺点

就是

静不稳定

飞机

在静稳定性时

其受力情况

像中国古代的“杆秤”一样

在

静不稳定时

受力情况

像“两个人抬轿子”一样

放宽静稳定性

给飞机带来的效益很多

主要表现在以下方面

使飞机的升力增加

阻力减小

质量减轻

进而使飞机的

起降性能变好

爬升率增大

航程

增大

加速性能变好

机动性能变好

就单单起飞一项来说

放宽静稳定性的飞机

与没有放宽

静稳定性的飞机相比

起飞时飞机离地速度

缩小了20%

起飞时

飞机滑跑距离

缩短了37%

带来的效益是

相当可观的

放宽静稳定性的

飞机

需要增稳

来实现

如果没有增稳

就好像单摆小球

在空气中来回摆荡一样

它要来回摆荡多次

才能稳定下来

如果增加了增稳系统

就好像单摆小球

在水中来回摆荡一样

那么

简单

摆动几次

就可以

停下来

而角速度

传感器

迎角传感器的

负反馈回路

就是

放宽静稳定性的

增稳系统

放宽静稳定性的飞机

在

实际飞行中

比较复杂

在亚声速时

它不具有静稳定性

但是在超音速时

焦点后移

压力中心后移

后移之后

它就会具有

静稳定性

也就是说

飞机

在亚声速飞行时

是静不稳定的

在超声速时

又是

静稳定的

也只有自动控制技术

才能够反应过来

在介绍完

放宽静稳定性控制之后

下面再介绍

直接力控制

直接力控制

就是飞行员操纵飞机

输入电信号

使计算机进行解算

然后

偏转飞机的各个舵面

在飞机

姿态没有改变的情况下

飞机产生升力和侧力

进而改变

飞机的航迹

这就是直接力控制

对于

没有

直接力控制的飞机来说

比如说飞机是正常控制

它在下滑道上下滑时

当

飞机高度偏低时

那么飞行员

要向后拉点杆

然后

飞机高度就会上升

然后再向前推点杆

这样

来回反复多次

最终飞机才能够

稳定在

预定的下滑道上进行下滑

这样

操纵

比较

频繁

比较复杂

而具有直接力

控制的飞机呢

具有直接力控制时

飞机在下滑道上下滑

如果

飞机高度

偏低了

那么此时飞行员

要

推点油门

这样

飞机就可以增加高度

然后再收点油门

飞机

就可以稳定在预定的下滑道上

进行下滑

使用直接力控制

使飞行操纵

比较简单

直接力控制

在

航迹角不变的条件下

可以改变

俯仰角

例如飞机

在进行平飞时候

在航迹角不变的时候

飞行员只要向

后

拉杆

再向后收点油门

就可以

在航迹角不变的条件下

改变俯仰角

使用直接力控制

在俯仰角不变的条件下

还可以改变

航迹角

当飞机在平飞时

飞行员

只要

向前推点油门

然后向前顶点杆

就可以保证飞机

在俯仰角不变的条件下

改变航迹角

使用直接力控制

还可以使飞机

在航迹偏角不变的条件下

改变偏航角

当飞机

在下滑时

如果遇到侧风

采用

航向法飞行的时候

就是在

航迹偏角不变的条件下

改变偏航角

使用直接力控制

还可以在

偏航角不变的条件下

改变航迹偏角

当飞机在起飞时

在起飞过程中

它的上升段时

遇到侧风了

那么此时

就可以实现

在

偏航角不变的条件下

改变航迹偏角

使用直接力控制的飞机

非常优秀

飞行员

进行操纵

输入电信号之后

通过计算机进行解算

解算飞机

受到的力和力矩的情况

然后

控制各个舵面

这些舵面

包括平尾

前翼

襟翼

副翼

方向舵

减速板

扰流片等

以及控制发动机

在

飞机

姿态不变的情况下

产生升力和侧力

进而改变飞机的航迹

这

就是

直接力控制

讲到这里

本次课程即将结束

最后

对本次课

进行一下小结

本次课

我们讲了

飞机操纵系统发展史

介绍了

主动控制技术的分类

又分析了

放宽静稳定性控制

直接力控制

本次课程

到此结束