飞行控制系统的发展历程、现状与趋势

深刻理解和把握应用于工程实际的飞行控制系统已成为当前急需关注的问题。系统性论述了飞行控制系统(flight control system,FCS)自简单机械操纵系统开始,历经助力操纵系统、增稳与控制增稳系统、电传操纵系统和综合飞控系统,到目前正在研发的光传操纵系统的整个发展历程,分析了电传飞控系统和综合飞控系统的应用现状以及光传飞控系统的研究状况,基于未来军用飞机的控制需求,探讨了飞控系统的主要发展方向,可为后续飞控系统的开发提供参考。     

飞行控制系统的演变

本文介绍了飞控系统从阻尼器，增稳系统、控制增稳系统到电传操纵系统的发展过程，并分别介绍了这四种飞控系统形式的典型控制律及主要功能，最后总结了它们的特点。     

C-17飞机飞行控制系统分析

从飞控系统设计要求和飞控系统控制模态等几个方面，分析了C-17飞机电传飞控系统的构成和特点，C-17飞机作为现役大型军用运输机的范例，成功地实现了多项先进控制技术，以机械操纵系统为备份操纵的三轴四余度数字式电传飞控系统和自动控制系统相结合，使飞机运输能力、在战区的适应能力和生存力方面得到很大提高。采用直接力控制、自动油门和动力增升装置等，极大地提高了飞机的性能和完成任务的能力。迎角、侧滑角和速度等飞行边界限制增加了飞行安全性，减轻了驾驶员操纵负担。     

协调加载系统在直升机飞控试验系统中的应用

分析新型协调加载系统(加载系统)在某型直升机飞控(操纵)系统地面闭环仿真试验(飞控试验)中新设计及应用问题的解决方法,探讨了用模拟气动载荷,去仿真操纵量信号给接收方的途径.     

控制分配在复杂飞行控制系统中的应用设计

在常规反馈控制设计的基础上,将控制分配技术应用到多操纵面飞控系统的设计中,从而合理、有效地解决多个操纵面的协调操纵和综合分配问题,并应用控制分配算法完成综合飞行/推力矢量控制和操纵面故障重构控制两类应用设计。仿真表明,多操纵面飞控系统设计能够提升飞机机动性和安全可靠性,设计方法具有较好的工程应用价值。     

飞行仿真中的飞控系统建模研究

描述六自由度数字仿真系统中飞控系统建模的有关问题，建立了飞控系统传感器模型、执行机构模型、飞行控制委模型，根据试验数据用系统辨识方法建立了机械操纵系统模型，并对所建立的模型进行了试算。试算结果表明，所建立的系统模型是较真实的，可用于六自由度数字仿真系统。     

民用飞机电传飞控系统浅析

电传飞行控制系统是从上世纪80年代开始在民用飞机上逐步推广使用的飞行控制系统,它取代了以钢索传动为特征的机械操纵系统,重量更轻,安全性更高。阐述了电传飞控系统的优点及以B777与A380飞机飞控系统为代表的两种典型的电传飞控系统的架构,并简单地分析和对比了两种飞控系统的计算机系统架构。希望为大型客机电传飞行控制系统的自主设计和研制提供参考与借鉴。     

重装空投卡滞特情飞行控制及应急操纵方法研究

针对重装空投卡滞之后飞机能否安全返回的问题,研究了重装空投卡滞特情下的飞行控制及应急操纵方法。提出了飞控系统对空投卡滞处置能力的系统化理论分析和模拟器试验方法,对最大重量货台卡滞于后极限的最严酷特情进行了评估,通过分析空投卡滞对飞行的影响和规律,找到了飞控系统的能力边界,提出了应急着陆程序和操纵方法,并通过模拟器试验进行了验证。     

运输机光传操纵系统的硬件及其特点

简要介绍运输机光传操纵系统的硬件及其特点,这些硬件是：挠性飞行器管理组织结构、纤维光缆装置、主动手控器、主飞控计算、光导机械装置和录敏驱动装置,同时还介绍了一单通道主飞控系统的地面演示和一副翼配平控制系统的飞行演示,光传操纵系统的设计与演示经验可供有关人员借鉴和参考。     

QFT飞控系统研制及首次成功试飞

本文讨论采用定量反馈理论法设计的飞控系统的研制及成功的飞行试验。该飞控系统是为Lambda无人驾驶研究机设计并在其上飞行的。Lambda是翼展为14英尺的遥控飞机，是赖特试验室用于探索飞控技术的。研制过程开始于数字Datcom的应用，它是一根据几何数据预测飞行器稳定性及操纵性导数的计算机程序。Datcom数据形成飞机的基本模型。通过使用系统辩识软件，以实际飞行试验数据估计气动导数对该基本模型加以精确化。利用最大似然辩识对短周期及滚转模态的固有频率和阻尼比进行识别。这种数据与Datcom数据结合起来提供一个飞控系统设计的工作模型。大部分初步的QFT（定量反馈理论）设计工作在空军技术研究所完成。同一时期赖特试验室研制了一台非线性仿真器。它把一个六自由度模拟台与自动配平计算、飞行器运行学、操纵面状态以及Lambda机载控制系统记录的传感器噪声组合在一起。为了设计QFT控制系统，空军技术研究开发了一种新的计算机辅助设计程序，它允许快捷的重新设计。1992年11月20日成功试飞的控制系统就是这种重新设计的结果。     

基于FlightGear和RTW的分布式可视化飞行仿真研究

将飞行仿真系统分解为飞行器动力学模型与飞控系统、仪表显示及操纵控制台、视景仿真等独立子系统,并以FlightGear和Matlab/Simulink为平台设计搭建一套分布式飞行仿真系统。采用免费开源的飞行模拟器FlightGear作为视景系统,使用Matlab/Simulink作为动力学建模与飞控设计工具,并利用Simulink中的RTW工具包将飞行器动力学模型与飞控系统编译生成实时程序以与FlightGear通信。     

适应性好可扩展性强"枭龙"/FC-1飞机飞控系统

由于引入了数字式电传飞控系统,"枭龙"/Fc-1飞机在各种飞行阶段、外挂条件以及飞行状态下都具有良好的飞行品质."枭龙"/Fc-1型飞机在飞控系统的研制、程序和手段方面较传统的操纵系统发生了巨大的变化     

基于1773光纤数据总线的光传飞控系统

为完成直升机显模型跟踪光传飞控系统局域网的设计,对基于 MIL-STD-1533B多路传输数据总线协议的 MIL-STD-1773光总线协议进行了研究;提出了基于1773光总线的光传系统的开发思想和途径,并对光总线的硬件结构配置及软件实现进行了设计;构建了直升机显模型跟踪光传操纵系统的地面物理仿真验证平台,由给出的光传与电传对比仿真,表明所设计系统是正确并可行的,对开发光传操纵技术具有工程意义。     

纵列式双旋翼重型直升机操纵系统及飞控系统方案研究

通过对纵列式双旋翼重型直升机的静稳定性和动稳定性进行理论分析,找出了影响纵列式双旋翼重型直升机最关键的迎角静不稳定和速度静不稳定问题,针对上述问题提出了相应的操纵模式,并制定了操纵系统及飞控系统的初步技术方案。     

电传飞控驾驶杆操纵系统的动力学仿真分析

对电传飞控驾驶杆操纵的机械传动部分采用CATIA和LMS／MOTION动力学仿真软件进行动力学仿真,对该操纵系统的杆力、杆位移及阻尼特性进行分析,提供直观和形象的杆力信号传递过程,同时验证其提出的设计参数的正确性和合理性。     

基于射流飞控技术的无操纵面飞行器研究进展

无操纵面飞行器又称无副翼、无襟翼或是全无舵飞行器,其原理是采用流动控制技术产生"虚拟舵面"效应,取代副翼、方向舵及升降舵等操纵面。采用射流飞行控制技术可以减轻飞行器的自身重量,使飞行器升阻比更高,气动性能、隐身性更好。本文综述了无操纵面飞行器的国内外发展现状,概述了通过环量控制实现流体飞控的方法,详述了采用后缘吹气和实现无操纵面飞行的实施原理,介绍了最新进展,最后总结了无操纵面飞行器存在的问题和未来发展。     

舵面损伤的气动模型及故障检测研究

针对飞机舵面损伤故障检测和诊断的气动模型和飞行状态限制，提出了在线故障模式预测方法，并使用某机的故障及正常风洞数据建立了舵面损伤非线性气动模型。最后，仿真验证了该方案的气动模型独立性、飞行状态及操纵的适应性。结果表明，该方法可提高自修复飞控系统中舵面损伤故障检测算法的适用性和工程应用能力。     

B-2飞行控制系统的设计技术

四发全翼布局的B-2隐身轰炸机,兼有低空突防能力,用以穿透严密的纵深防区,摧毁具有重大价值的目标。 B-2的全翼(all-wing.)布局是诺斯罗普公司早期飞翼(fly-wing)设计的继承和发展,其特点是机翼面积大、翼载低、升阻比高,因而在航程和装载方面有优势。高超的隐身能力,使外形、操纵面和空速管布置独特。这些都给飞控系统设计提出了新的挑战。 B-2是第一架真正随控布局的生产型飞机。主操纵面由机翼后缘三组升降副翼操纵俯仰和滚转,低速飞行时内升降副翼协同参加操纵。最外一组操纵面可上下分裂张开,构成阻力方向舵操纵偏航,并能作辅助俯仰滚转操纵,也可作减速板,如图1所示。操纵面的使用与起飞、巡航、着陆主要飞行状态所需飞控构型有关。     

用于电传飞机飞行试验的颤振激励系统

阐述了颤振激励系统（FES）在现代飞机飞行试验中的重要性，论述了FES研制的历史背景。FES作为一种新型的颤振激励系统，在完成了软／硬件设计之后，进行了大量的验证试验。FES是通过电传飞控系统去激励飞机响应，为将风险减少到最小程度，在全权限全时数字变稳电传操纵系统的空中飞行模拟机上进行了验证试飞，而后在某型飞机上进行了验证试飞并投入实际使用，结果表明，FES的监控保安电路可靠，与飞控交联匹配，隔离措施有效，满足飞控稳定裕度以及气动伺服弹性，颤振和操稳等科目的试飞要求。     

民机电传飞控系统安全性设计与验证

目前CCAR25部的规章要求主要针对传统机械操纵飞机,随着电传飞控系统(Fly by Wire,以下简称FBW)在现代民机上的广泛应用,在控制指令的数字信号完整性、AC 25.1309等效安全等方面产生了一些新的适航要求,以达到传统设计相同的或等效的安全水平。介绍了民机电传飞控系统安全性评估过程,然后针对电传飞控系统安全性设计特点,总结了适用的适航要求和符合性验证方法。