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飞行操纵系统3.1飞行操纵系统概述1、定义：飞机飞行操纵系统是飞机上用来传递操纵指令，驱动舵面运动的所有部件和装置的总合，用于飞机飞行姿态、气动外形、乘坐品质的控制。2、操纵系统功用驾驶员通过操纵飞机的各舵面和调整片实现飞机绕纵轴、横轴和立轴旋转，以完成对飞机的飞行状态控制。飞行操纵系统分为三个环节：中央操纵机构传动机构驱动机构产生操纵指令传递操纵指令驱动舵面运动3、飞行操纵系统分类（1）根据操纵信号来源不同：人工飞行操纵系统，其操纵信号由驾驶员发出。飞机的俯仰、滚转和偏航操纵系统；增升、增阻操纵系统；人工配平系统等。自动飞行控制系统，其操纵信号由系统本身产生，对飞机实施自动和半自动控制，协助驾驶员工作或自动控制飞机对扰动的响应。自动驾驶仪；发动机油门自动控制结构振动模态抑制系统。（2）根据信号传递方式机械操纵系统钢索、传动杆等机械部件传递电缆传递电传操纵系统（3）根据驱动舵面运动方式简单机械操纵系统(无助力)助力操纵系统液压助力（有回力/无回力）电驱动（4）根据舵面的类型副翼横滚操纵主操纵系统升降舵俯仰操纵方向舵偏航操纵襟翼、缝翼增升装置操纵辅助操纵系统扰流板扰流板操纵安定面配平操纵偏航俯仰横滚B737副翼及其调整片A320扰流板5.对飞行操纵系统的要求一般要求：重量轻、制造简单、维护方便；具有足够的强度和刚度。特殊要求：保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致；纵向或横向操纵时彼此互不干扰；脚操纵机构能够进行适当调节；有合适的杆力和杆位移；启动力应在合适的范围内；系统操纵延迟应小于人的反应时间；应有极限偏转角度止动器；所有舵面应用“锁”来固定。用于锁住传动机构某个部位，从而防止舵面移动。常位于驾驶舱内。内部舵面锁操纵机构锁用于锁住操纵机构，从而防止舵面和传动机构移动。3.2飞机操纵系统的三个环节中央操纵机构—由驾驶员直接操纵的部分：手操纵机构：驾驶杆/驾驶盘控制副翼和升降舵脚操纵机构：脚蹬控制方向舵传动机构—将操纵信号传到舵面：机械传动电传动舵面驱动机构简单机械式操纵系统助力液压操纵系统电力驱动系统3.3.1中央操纵机构1.手操纵机构驾驶杆式手操纵机构推、拉杆升降舵；左、右压杆副翼。横纵向操纵的独立性驾驶杆要操纵升降舵和副翼，但两者不会互相干扰。独立性分析驾驶杆左右摆时，传动杆沿着以b-b线为中心轴，以c点为顶点的锥面运动；由于圆锥体的顶点c到底部周缘上任一点的距离相等，所以当驾驶杆左右摆动时，摇臂1不会绕其支点前后转动，因而升降舵不会偏转！驾驶盘式手操纵机构推、拉升降舵；左、右转动副翼。独立性分析左右转动驾驶盘时，支柱不动，升降舵不会偏转；前推或后拉驾驶盘时，由于和横管平行的一段钢索与轴线a-a是重合的，钢索不会绷紧或放松，不会使副翼偏转。1.手操纵机构驾驶杆结构简单，便于操纵，但是不便于增大驾驶杆倾斜角的的办法来减小操纵副翼时的杆力；适用于机动性能较好而操纵时费力较小（或装有助力器）的飞机驾驶盘结构复杂，但可以从过增大驾驶盘的转角，使操纵副翼胜利，但是时间长；适用于操纵时费力较大而机动性能要求较低的中型和大型飞机2.脚操纵机构平放式脚蹬脚蹬安装在由两根横杆和两根脚蹬杆组成的平行四边形机构上；平行四边形机构的作用：保证在操纵方向舵时，脚蹬只作平移而不转动，便于飞行员操纵。立放式脚蹬蹬脚蹬时，通过传动杆和摇臂等构件的传动使方向舵偏转；由于传动杆和摇臂等的连接，左右脚蹬的动作是协调的！2.脚操纵机构手操纵机构与脚操纵机构的匹配驾驶杆驾驶盘平放式脚蹬平放式脚蹬为了取得较大的操纵力臂，两脚蹬之间距离较大；与左右活动范围较大的驾驶杆配合使用！立放式脚蹬通过增长与脚蹬连接的摇臂来获得足够的操纵力臂的，两脚蹬之间距离较小；多与驾驶盘配合使用！驾驶盘和脚蹬示意图3.飞行主操纵原理后拉驾驶盘，升降舵上偏，机头上仰；前推驾驶盘，升降舵下偏，机头下沉；左转驾驶盘，左副翼上偏，右副翼下偏，飞机左倾；右转驾驶盘，左副翼下偏，右副翼上偏，飞机右倾；蹬左脚蹬，方向舵左偏，机头左偏；蹬右脚蹬，方向舵右偏，机头右偏。3.2.2传动机构传动机构功用：前端设备的信号传送到尾端设备（即各个陀面）机械传动机构类型软式传动硬式传动混合传动电传操纵机构软式传动：靠钢索张力传递操纵力，必须有两个钢索构成回路，轮流起作用，一根主动，一根被动。软式传动系统软式传动应用某些小型飞机大型运输机硬式传动系统硬式式传动：靠传动杆传动操纵力，传动杆受拉力或压力。传动杆由金属制成，刚度较大。硬式传动应用某些小型飞机（如TB20）高速飞机（如战斗机）机械传动机构比较优点缺点软式构造简单，尺寸较小，重量较轻;比较容易绕过机内设备！刚度较小，弹性间隙；操纵灵敏度差；钢索在滑轮处容易磨损！硬式刚度较大；铰接点用滚珠轴承减小摩擦力，并消除间隙；具有较佳的操纵灵敏度！构造复杂，重量加大；难于“绕”过机内设备；易与发动机发生共振！混合兼有硬式和软式的优点和缺点！1.软式传动机构主要构件（1）钢索钢索由钢丝编成，只承受拉力，不能承受压力。在软式传动机构中，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.①构造和规格②钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）弹性间隙钢索承受拉力时，容易伸长。由于操纵系统的弹性变形而产生的“间隙”称为弹性间隙；钢索的弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性；解决：钢索预紧②钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）钢索预加张力随温度变化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。解决：松紧螺套（小型飞机）钢索张力自动调节器封闭式钢索松紧螺套作用：调整钢索的预张力检查小孔作用调松钢索时，螺杆末端不应超过小孔的位置钢索张力补偿器功用：保持钢索的正确张力。封闭式钢索将普通的挠性钢索和挤压在钢索上面的铝管构成，钢管将钢索封闭在里面铝管挤压在普通钢索上，使其张力受温度变化的影响减小。标尺上盖②钢索缺点及解决办法（软式传动缺点）钢索断丝和腐蚀断丝检查：擦拭，检查布被丝勾住的地方；彻底检查时，把舵面运动到最大行程。锈蚀检查：目视检查，表面还是内部腐蚀。防护:a.不要将各种液体、生活废水等洒到地板上，以防渗透地板腐蚀操纵系统钢索。b.加强维护检查。（2）滑轮——胶木或硬铝制成作用：支持钢索改变钢索的运动方向支点处装有滚珠轴承（3）扇形轮——又称扇形摇臂作用：支持钢索；改变钢索的运动方向；改变传动力的大小。（4）钢索导向装置作用：保护钢索，保持钢索维持，防止钢索松脱、卡阻。2.硬式传动机构主要构件（1）传动杆硬式传动机构中的操纵力由传动杆传递，传动杆可承受拉力和压力。传动杆的刚度较大。可调接头传动杆两端有接头，其一端的接头可以调整。调整接头端部有检查小孔，把传动杆调长时，接头螺杆的末端不应超过小孔的位置。空心的传动杆需要排水孔失效形式——失稳！（2）摇臂摇臂通常由硬铝材料制成，在连接处装有轴承；摇臂按臂数可分为单摇臂、双摇臂和复摇臂三类。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；实现差动操纵传动方向的改变差动操纵所谓差动，就是当驾驶杆前后（或左右）偏转的同一角度时，升降舵（或副翼）上下（或左右）偏转的角度不同。实现差动操纵最简单的机构是差动摇臂。（3）导向滑轮导向滑轮由三个或四个小滑轮及其支架组成；功用：支持传动杆，提高传动杆的受压时的杆轴临界应力；增大传动杆的固有频率，防止传动杆发生共振。3.传动系数定义：传动系数K是指舵偏角△δ与杆位移△X的比值。操纵系统的传动比是操纵系统的另一个参数，其大小由驾驶杆和各摇臂的传动比决定！非线性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。分析传动机构摩擦力过大的原因(1)活动连接接头表面不清洁或润滑不良而造成锈蚀。（2）活动连接头固定过紧。(3)传动机构（传动杆、钢索等）和飞机其他部分发生摩擦。(4)传动机构本身摩擦力过大。每一种飞机的操纵系统，允许的最大摩擦力都有具体规定。摩擦力的大小可以舵面开始偏转时所需的杆力来测量。如果发现系统的摩擦力过大，应及时检查和排除。钢索张力的检查张力不足：会使弹性间隙过大，而且钢索松弛时，它与滑轮之间会产生相对容易造成磨损。但是，钢索的预加张力也不能太大，如果预加张力太大，钢索就会承受过大的载荷，容易产生断丝现象；而且张力过大，钢索对滑轮的径向压力也会很大，而滑轮转动时的摩擦力也很大，驾驶员操纵起来会变得比较费力。在维护工作中，只要严格按照规定的钢索预加张力与气温的关系进行调整，就可以保证飞机在各种气温条件下飞行时钢索张力符合要求。钢索的张力是通过测量使钢索位移所需要力的大小来测定的，即通过测量位移来测量力的大小，如图3.2.22所示。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查一、飞机操纵机构飞机操纵是通过操作机构来实现。驾驶员用手和脚直接操纵的部分。包括手操纵机构和脚操纵机构两部分。手操纵机构可用来操纵升降托和副翼，脚操纵机构可用来操纵方向陀。除了驾驶杆（盘）和脚蹬这些用于操纵主操纵系统的主操纵机构以外，还有用于辅助操纵系统的辅助操纵机构。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查1.主操纵机构基本构造及工作原理1）手操纵机构类型：驾驶杆式和驾驶盘式两种。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查2)脚操纵机构类型：有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种现代飞机在地面还可以用脚蹬操纵起落架前轮转弯。驾驶员踩踏左脚蹬，方向陀左偏转，垂直尾翼上的空气动力对飞机立轴的力矩，使飞机机头向左偏转，实现向左转弯；驾驶员踩踏右脚蹬，方向舵向右偏转，实现飞机右转弯。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查2.双套操纵的操纵机构在教练机上有教员和学员，在重型轰炸机和现代民航客机上往往有正、副驾驶员，因此这些飞机都装有双套操纵机构。双套操纵机构有的是纵列的，有的是并列的3.辅助操纵机构用于操纵辅助操纵系统舵面的偏转。如图3.3.8所示，扰流板控制手柄用于操纵扰流板，襟翼控制手柄用于操纵后缘襟翼和前缘装置（前缘缝翼和襟翼）的工作，配平手轮用于操纵水平安定面的偏转。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查3.辅助操纵机构辅助操纵机构用于操纵辅助操纵系统舵面的偏转。如图3.3.8所示，扰流板控制手柄用于操纵扰流板，襟翼控制手柄用于操纵后缘襟翼和前缘装置（前缘缝翼和襟翼）的工配平手轮用于操纵水平安定面的偏转。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查二、主操纵系统主操纵系统包括对副翼、升降舵和方向舵操纵的三个操纵系统。1.副翼操纵系统位于机翼的后缘，有些飞机有两块副翼，分别位于左、右机翼后缘靠近翼尖区。大型飞机的组合横向操纵系统中常有四块副翼，即两块内副翼和两块外副翼。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查低速飞行时，内外副翼共同进行横向操纵高速飞行时，外侧副翼被锁定而脱离副翼操纵系统，仅由内副翼进行横向操纵，如上图所示。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查2.升降舵操纵系统位于水平安定面的后缘，有些飞机有两块升降舵，如波音737、波音757等即两块内降舵和两块外升降舵均铰接于水平安定面的后缘。升降舵由前推或后拉驾驶杆操纵。当前推或后拉驾驶杆时，会使升降舵偏转产生俯仰力矩，操纵飞机绕横轴转动。当前推驾驶杆时，升降舵向下偏转，使尾翼升力增大，飞机产生低头力矩，绕横轴下俯（低头）；当后拉驾驶杆时，升降舵向上偏水平尾翼升力减小，甚至产生负升力，飞机产生抬头力矩，绕横轴上仰（抬头）。3.3驾驶杆与升降陀对应行程检查3．方向舵操纵系统方向舵位于飞机垂直安定面的后缘，大部分飞机采用单块的方向舵舵面，1方向舵由脚操纵机构操纵