C-17飞行控制系统综述

文章从满足C17设计基本要求入手，阐述了避免严重失速的机理、操纵失效概率、所有发动机停车操纵以及安全复飞要求。对综合飞行控制系统设计做了介绍。对满足上述要求的FCS特性做了描述。最后对早期的飞行试验结果作了分析。     

小展弦比飞翼布局作战飞机偏航轴飞行品质评定

依据MIL—STD—1797A飞行品质规范,对小展弦比飞翼布局作战飞机的偏航轴飞行品质进行了评定研究。评定结果表明：由于构型的原因,飞翼布局飞机本体的稳定特性和阻尼特性都较差,因此飞行控制系统对其动态响应特性的调节作用更加明显。稳态配平特性主要受构型的影响,飞翼布局飞机一般不能完全满足飞行品质的要求。由于可控性的设计要求需采用多操纵面的组合操纵,控制分配技术导致某些现有的品质准则需要修改。小展弦比飞翼布局飞机取消了垂尾（方向舵）并采用了新型操纵面（ICE）,在某些情形下对偏航轴操纵效能的需求与常规飞机相比存在较大的差异。总之,在飞翼布局作战飞机的构型设计、飞控系统设计以及飞行品质评定条款的制定、实施中,均需考虑这些新的飞行品质特性。     

飞机操纵系统特性对机动载荷的影响

对于飞机操纵系统特性对操纵速率和操纵面运动的作用,给出了一些地面试验、飞行试验数据和计算结果。研究了军用飞机飞行载荷规范（ＧＪＢ６７．２－８５）急剧俯仰机动要求的应用。论述了飞机操纵系统特性对机动载荷的重要影响。     

推进操纵飞机的应急飞控系统在F—15上的飞行试验

一种推进操纵飞机（ＰＣＡ）系统在Ｆ－１５飞机上的飞行试验已在ＮＡＳＡ德赖登飞行研究中心进行。飞机在使用手动油门的工作方式和一种增强系统工作方式锁定所有飞行操纵面的条件下飞行。后一种方式中，飞行员的拇指轮指令和飞机反馈参数用于油门定位。飞行评价结果表明，ＰＣＡ系统可以用于使一架主飞行控制系统发生故障的飞机安全着陆。ＰＣＡ系统曾用于把Ｆ－１５飞机从严重失去操纵条件改出、下降和着陆。这个报告描述了ＰＣＡ     

滚转机动飞行对纵横航向操纵要求

本文讨论了高机动性飞机滚转机动飞行对纵横航向操纵效能的要求,并以J-7飞机为算例进行了验证.计算结果表明,高机动性飞机作滚转机动飞行时,除了一般考虑稳定性要求外,还应考察本文提出的纵横航向操纵力矩要求及滚转机动飞行对航向稳定性的要求.     

飞机控制增稳系统设计中的控制律研究

本文从飞行力学的角度出发,着重以高增益控制增稳系统为主来讨论控制增稳系统的主要参数的设计及其同飞行品质的关系问题.在推导带自动器飞机的运动方程的基础上,通过对根轨迹、过渡过程曲线和常规飞行品质指标等多方面分析讨论,来说明控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响.同时讨论了飞机控制增稳系统与机械操纵系统的相容性,并对控制增稳系统的设计思想以及设计中应考虑的问题提出了初步的看法.     

现代飞机驾驶员诱发振荡机理和预测研究

在说明驾驶员诱发振荡的定义，简单介绍了现代飞机的ＰＩＯ类型之后，详细分析了影响ＰＩＯ的各种因素（如飞机的动态特性、操纵面伺服器，座舱操纵感觉系统，驾驶员及诱发因素等）；为了探讨驾驶员操纵行为对ＰＩＯ的影响，采用优化控制理论，建立等效驾驶员操纵动态模型；研究飞行品质与ＰＩＯ的关系，建立相应的预测ＰＩＯ的准则。     

俯仰敏捷性评估与影响因素研究

建立了现代高机动性能战斗机俯仰敏捷性仿真计算数学模型和机动飞行时的操纵动作，以Ｆ－１６战斗机为例，计算并讨论了初始飞行状态以及飞行控制系统参数对战斗机俯仰敏捷性的影响。结果表明，选择适当的飞行状态，有利于更好地发挥飞机的俯仰敏捷性；降低飞机整体系统的阻尼，将有利于提高飞机的俯仰敏捷性；控制系统有关参数的设计，除考虑飞行品质要求外，还需综合考虑飞机敏捷性等方面的要求。     

战斗机横向敏捷性评估与影响因素研究

建立了横向敏捷性的三个尺度－－ＴＲＣ９０，ＴＲＴ９０和ＴＡ的仿真计算模型和机动飞行中的操纵输入规律，并对具有现代飞行控制系统的Ｆ－１６飞机的横向敏捷性进行了数字仿真研究。结果表明：横向敏捷性尺度ＴＲＣ９０，ＴＲＴ９０，ＴＡ均是飞行高度、速度和迎角（过载）的函数，并对飞机横向敏捷性有显著的影响，飞机在高空低速下，以大过载机动飞行时，交获得较大的ＴＲＣ９０和ＴＲＴ９０。合理设计飞机飞行控制系统中的控制     

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。     

飞机活动舵面间隙测量及数据分析

根据某型飞机全机主操纵系统疲劳试验及与机体疲劳同试的要求,对飞机副翼及平尾活动舵面间隙进行了测量和数据分析;同时,结合外场飞机实际情况,给出了飞机活动舵面间隙的控制值及相关的飞机助力器后操纵系统检查要求;另外,提出了对飞机活动舵面间隙进行定量检查和控制的建议,有助于完善外场飞机及主操纵系统的定检、维护、检修或大修,从而能够进一步保障飞机的飞行品质。     

用于评定未来运输机控制方案的空中飞行模拟器

苏联飞行研制院正在利用一架由图－154M运输改装的空中飞行模拟器进行研究工作。该模拟器的设计目的是用来进行先进控制方案的综合研究以及对“人－机”系统参数进行优化。模拟器上装备有侧杆控制器，小型驾驶盘，数字式飞行控制系统和平视显示器。此外，还可利用地面计算机，通过遥测装置按飞机－地面－飞机控制环控制模拟器。每个试验系统以及模拟器的动态特性均可在空中改变。本文讨论了试验系统在模拟器上实现的方式，给出了一些优化结果。比较了各种类型的小型控制器参数，根据控制器类型确定了运输机操纵品质，文中不给出了各种小型控制器的使用及其先进增强控制律（相对于运输机）的试验结果。通过飞行试验对于各种飞行控制律确定了飞行员导航数据的最佳显示格式。     

飞机失速自动改出装置的设计

采用机械操纵系统的飞机相对电传控制飞机不具备飞行包线保护功能,驾驶员可能在误操作情况下使飞机进入失速状态,特别是新机研制试飞和失速飞行试验。失速自动改出装置通过控制反驱作动器带动操纵系统,抑制驾驶员将飞机操作进入失速,并在飞机进入失速后帮助驾驶员改出失速。模糊控制理论具备常规控制理论所不具备的很多优势,可以使控制律更简单、直观和有效,用于失速改出控制将使系统更加简单易行。     

电传操纵运输机操稳适航性问题分析

电传操纵系统已经成为民用运输类飞机操纵系统的主流.现行适航规章与操稳特性相关的要求主要是基于机械操纵飞机制定的,而电传操纵系统可以设计成与机械操纵不同的操纵性和稳定性,使得适航规章要求与电传操纵飞机之间存在不一致.对波音和空客公司的电传操纵系统操稳设计特征进行了分析,对与适航性密切相关的几个关键问题进行了对比研究,包括主操纵装置型式、响应类型、稳定性特征、大迎角保护、操纵品质评价以及飞行控制律需求捕获与确认等问题,为电传操纵运输机的设计与适航审定提供了借鉴.     

人─机系统动态特性的实时仿真与品质评价

飞机的飞行品质不仅取决于飞机本体动力学特性和驾驶员操纵动力学特性，更重要的是取决于驾驶员─飞机系统闭环特性。通过一名驾驶员在模拟工作台上，完成对某机在不同飞行状态下的俯仰跟踪仿真任务，辨识得出驾驶员操纵动力学模型；对驾驶员─飞机闭环系统数学模型进行数字仿真得出系统动态响应；再按Ｎｅａｌ—Ｓｍｉｔｈ准则评价了该机的飞行品质，并且与按ＭＩＬ—Ｆ—８７８５Ｃ规范要求的飞行品质进行了对比。     

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。     

B777飞行控制系统简介

波音777的主飞行控制系统采用电传控制。系统设计成其操纵方式与操纵感觉与其他波音飞机相似,但采用最新技术,以减轻驾驶员的工作负荷并便于维修。整个系统曾在飞行控制试验台上进行了试验,在试验中所有电气和机械部件都安装在模拟的飞机环境中并协调工作。主飞行控制系统还同飞机其他系统一起在新的系统综合实验室中进行了联试。概述B777的电传主飞行控制系统采用电缆传输信号代替钢索进行机械操纵,不需要钢索、滑轮、支架等机械零件,故可减轻重量,而且不像机械操纵系统那样需定期维修、加润滑     

飞机操纵面故障研究及其补偿重构

进行了自修复飞行控制系统各操纵面的单独／组合故障分类，研究了不同种类，不同组合，不同程度的故障下的飞机特性，分析了各种故障的影响；针对不同的故障模式分别进行了控制律重构设计并对飞机重构后的稳定性及操纵品质进行了仿真研究。结果表明，在非极端故障下，现有操纵面权限范围内，可以保证稳定飞行并具有可接受的操纵品质。     

K8飞机自由飞模型飞控系统设计研究

自由飞模型是按相似原理以飞机模型空中投放试验来验证原型飞机的操稳性能或获取飞机参数等，现通过对Ｋ８飞机自由飞模型控制系统的研究。设计了静不稳定飞行状态下的控制增稳系统。并根据自由飞的特点，设置控制器接通与否两种工作状态，可进行人工操纵飞行和接入控制器的操纵飞行。飞行记录表明，控制系统设计是成功的，可起到对原型机仿真的作用。     

人-机系统飞行安全可靠性问题的研究

在分析飞机电传操纵系统（FBW）特点的基础上，建立了习行器和电传操纵系统的数学模型，建立了电传操纵系统故障及飞行员干预的概率模型。应用马尔可夫链建立了人－机产行安全可靠性的数学模型，采用伊万诺夫法评估了某型第三代飞机在电传操纵系统故障报的排除的条件概率，并计算了电传操纵系统故障后该型飞机的飞行风险，最后提出了使用建议及技术改进建议。