自动飞行控制系统概述共22页

自动飞行控制系统飞行控制系统(简称飞控系统)的作用是保证飞机的稳定性和操纵性，提高飞机飞行性能和完成任务的能力，增强飞行的安全性和减轻驾驶员的工作负担。

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1891年海诺姆．马克西姆设计和建造的飞行器上安装了用于改善飞行器纵向稳定性的飞行系统。

该系统中用陀螺提供反馈信号，用伺服作动器偏转升降舵。

这个设想在基本概念和手段上与现代飞行自动控制系统有惊人的相似，但由于飞机在试飞中失事而未能成为现实。

60年代飞机设计的新思想产生了，即在设计飞机的开始就考虑自动控制系统的作用。

基于这种设计思想的飞机称为随控布局飞行器（Control Configured Vehicle 简称CCV）。

这种飞机有更多的控制面，这些控制面协同偏转可完成一般飞机难以实现的飞行任务，达到较高的飞行性能。

飞控系统分类飞控系统分为人工飞行控制系统和自动飞行控制系统两大类。

由驾驶员通过对驾驶杆和脚蹬的操纵实现控制任务的系统，称为人工飞行控制系统。

最简单的人工飞行控制系统就是机械操纵系统。

不依赖于驾驶员操纵驾驶杆和脚蹬指令而自动完成控制任务的飞控系统，称为自动飞行控制系统。

自动驾驶仪是最基本的自动飞行控制系统。

飞控系统构成飞控系统由控制与显示装置、传感器、飞控计算机、作动器、自测试装置、信息传输链及接口装置组成。

控制及显示装置是驾驶员输入飞行控制指令和获取飞控系统状态信息的设备，包括驾驶杆、脚蹬、油门杆、控制面板、专用指示灯盘和电子显示器(多功能显示器、平视显示器等)。

飞行自动控制系统统一、电传操纵系统(FIY-BY-Wire)及其余度技术装有控制增稳系统的高性能飞机,适应了现代飞行的需要提高了飞机性能和操纵品质。

但是驾驶员还必须通过机械操纵系统才能操纵飞机。

而机械操纵系统的传输线在分布上较集中,所以在战斗中飞机一旦被火力击中后,很可能使整个操纵系统失灵,造成机毁人亡的事故。

所以为了现代高性能军用机的战斗生存性,在控制增稳的基础上又出现了一种电传操纵系统。

这种系统从驾驶杆到助力器之间的联系全部由电气方式联系起来。

从而克服了机械操纵系统所固有的摩擦、间隙、弹性、时间滞后等缺陷。

同时该系统布局灵活,可分散安装,这样就可大大提高战斗机的生存能力。

因此近年来在美国的F-16、F-18等飞机上己广泛获得应用。

简单电传操纵系统的方块图如图8.25所示。

由图可知,简单的电传操纵系统类似于控制增稳系统它也有杆力或杆位移传感器输出电指令信号,以及测飞机运动的角速度和法向加速度等返馈信号。

所不同的是它没有驾驶杆产生的机械信号输入到助力器去直接操纵舵面的偏转,所以它实际上是一个全权限的控制增稳系统。

操纵时,驾驶员操纵驾驶杆经杆力或杆位移传感器、指令模型形成所需的指令信号,并与来自测量飞机运动参数的速率陀螺仪和法向加速度计综合后的信号相比较,产生误差信号,经放大校正后送入舵回路,使得舵面偏转,操纵飞机作相应的运动。

当飞机运动参数达到驾驶员所希望的控制值时,比较后的误差信号也随趋于零,舵面则停止偏转,使飞机保持在驾驶员所期望的运动状态。

如果飞机受到扰动,破坏了该运动状态,那么速率陀螺和法向加速度计输出信号与所期望的电指令信号相比较产生误差信号,操纵舵面偏转,使飞机恢复到原来运动状态。

从上面的工作原理可看出,电传操纵是一种全电的闭环飞行自动控制系统。

而不能仅仅理解为把机械联接换成电的联接。

由于电传操纵系统己不再保留机械操纵系统作备份系统，所以一旦电传操纵系统失灵会造成机毁人亡。

为此对电传操纵系统提出很高的可靠性要求所允许的事故率为10-7数量级(即每一千万飞行小时只准发生一次故障)显然要实现这样高的可靠性,单套系统是不能保证的,必须采用余度技术来保证。

第一章飞行控制系统概述1.1飞行器自动控制1.1.1飞行控制系统的功能随着飞行任务的不断复杂化，对飞机性能的要求越来越高，不仅要求飞行距离远（例如运输机），高度高（高空侦察机），而且还要求飞机有良好的机动性（例如战斗机）。

为了减轻驾驶员在长途飞行中的疲劳，或使驾驶员集中精力战斗，希望用自动控制系统代替驾驶员控制飞行，并能改善飞机的飞行性能。

这种系统就是现代飞机上安装的飞行自动控制系统。

飞行控制系统的功能归结起来有两点：1）实现飞机的自动飞行；2）改善飞机的飞行性能。

飞机的自动飞行控制系统在无人参与的情况下，自动操纵飞机按规定的姿态和航迹飞行，通常可实现对飞机的三轴姿态角和飞机三个方向的空间位置的自动控制与稳定。

例如，无人驾驶飞行器（如无人机或导弹等），实现完全的飞行自动控制；对于有人驾驶的飞机（如民用客机或军用飞机），虽然有人参与驾驶，但某些飞行阶段（如巡航段），驾驶员可以不直接参与操纵，而由飞行控制系统实现对飞机飞行的自动控制，但驾驶员应完成对自动飞行指令的设置和监督自动飞行的情况，并可以随时切断自动控制而实现人工驾驶。

采用自动飞行具有以下优点：1）长距离飞行时解除驾驶员的疲劳，减轻驾驶员的工作负担；2）在一些恶劣天气或复杂的环境下，驾驶员难于精确控制飞机的姿态和航迹，自动飞行控制系统可以精确对飞机姿态和航迹的精确控制；3）有一些飞行操纵任务，驾驶员难于精确完成，如进场着陆，采用自动飞行控制则可以较好地完成任务。

一般来说，飞机的性能和飞行品质是由飞机本身气动特性和发动机特性决定的，但随着飞机飞行高度及飞行速度的增加，飞机的自身特性将会变坏。

如飞机在高空飞行时，由于空气稀薄，飞机的阻尼特性变坏，致使飞机角运动产生严重的摆动，靠驾驶员人工操纵将会很困难。

此外，设计飞机时，为了减小质量和阻力，提高有用升力，将飞机设计成静不稳定的。

对于这种静不稳定的飞机，驾驶员是难于操纵的。

在飞机上采用增稳系统或阻尼系统可以很好地解决这些问题。

自动飞行控制系统介绍自动飞行控制系统是一种由计算机控制的系统，能够在飞行过程中自动控制飞机的飞行。

它使用一系列传感器和计算机算法来监控飞机的状态，并根据预先设定的参数和指令来控制飞机的航向、姿态、速度和高度等参数。

自动飞行控制系统具有提高飞行安全性、减少驾驶员工作负荷、提高飞行效率等优点，已经成为现代民航飞机的标配。

飞行管理系统是自动飞行控制系统的核心部分，它由飞行计算机、导航仪、航向仪、加速度仪等系统组件构成。

它通过获取飞机的位置、航向、速度、高度等信息，并根据预设的航线和飞行计划，计算出飞机应采取的飞行参数和指令。

飞行管理系统还可以根据空中交通管制和气象条件等变化，自动调整飞机的航线和高度，以保持安全和舒适的飞行状态。

电子持续应急系统是自动飞行控制系统的关键组成部分，它用来监控和检测系统或设备的故障，并采取相应的措施来解决问题。

例如，当飞机遇到重大故障或异常情况时，电子持续应急系统会发出警报，并通过自动调整飞机的姿态和航线来确保飞行安全。

电动副翼控制系统是一种用来控制飞机舵面的机械或电力装置。

它通过电动机或电动液压泵等驱动设备，实现对飞机副翼的精确控制。

电动副翼控制系统可以帮助飞机保持稳定的飞行姿态，在飞行过程中自动调整机翼的倾斜角度，以实现平稳的飞行。

自动飞行控制系统在实际飞行中发挥着重要的作用。

它可以减轻飞行员的工作负荷，使其能够更专注于监控飞行状态和处理突发情况。

它还可以增加飞行的安全性，通过计算机算法和传感器的准确性来减少人为误差，并及时做出针对飞机状态的调整。

自动飞行控制系统还可以提高飞行效率，通过优化飞机的航线和高度，减少飞机的燃料消耗和飞行时间。

总之，自动飞行控制系统是现代民航飞机的重要组成部分，它通过计算机控制和监控飞机的飞行状态，实现自动化的飞行控制。

它具有提高飞行安全性、减轻飞行员工作负荷、提高飞行效率等优点，已经成为现代民航飞机必备的装备。

随着科技的发展和创新，自动飞行控制系统将不断完善和提升，为飞行安全和效率带来更大的贡献。

空运飞行员的航空器的自动飞行控制系统自动飞行控制系统（Autopilot）是空运飞行员的航空器中一项关键的技术，它通过整合电子设备和计算机系统来实现航行过程中的自动化操作。

这一系统能够接收和处理飞机各个方面的信息，包括姿态、导航、引擎控制等，从而实现飞行员的部分或全部飞行任务的自动化。

本文将深入探讨空运飞行员的航空器的自动飞行控制系统的原理、功能以及其在现代航空业中的重要作用。

一、自动飞行控制系统的原理和功能1.1 控制原理自动飞行控制系统基于复杂的电子设备和计算机系统，通过融合传感器、数据链和飞机系统，能够精确获取飞行器所需信息，并对飞机执行各种操作指令。

该系统正常运行时，可自动控制飞机的姿态、高度、速度、导航等参数，以及引擎的工作状态，确保飞行器按照预定航线和方式安全飞行。

1.2 功能和特点自动飞行控制系统具备多项功能和特点，以降低飞行员的工作负荷，提高飞行的精确性和安全性。

1.2.1 姿态和航向控制自动飞行控制系统能够实时检测并调整飞机的姿态和航向，确保航行过程中的稳定性。

通过控制飞机的副翼、方向舵等舵面，系统可以精确控制飞机的横滚、俯仰和航向，实现稳定的飞行状态。

1.2.2 路径导航和飞行管理自动飞行控制系统配备GPS和惯性导航系统，能够准确获取位置信息和航线规划，实现精确的路径导航和飞行管理。

飞机可以根据预设的航线和航点飞行，并及时调整航向和高度，确保飞行的准确性和效率。

1.2.3 爬升和下降控制自动飞行控制系统能够实现飞机的自动爬升和下降，并根据需求调整爬升率和下降率。

飞机在垂直方向上的自动控制可以提高飞行的平稳性，并确保按计划完成爬升和下降过程。

1.2.4 自动驾驶和目标速度控制自动飞行控制系统具备自动驾驶的功能，能够按照预设的目标速度和航迹飞行。

飞机在巡航阶段可以自动保持目标速度，并根据气象和空中交通管制的需求进行调整。

这一功能可以大幅减轻空运飞行员的工作负荷，提高飞行的效率和安全性。

飞机飞行自动控制系统百科名片飞机上各种功能的飞行自动控制分系统的组合。

这些分系统是：阻尼、增稳或控制增稳系统(见飞机增稳)、自动驾驶仪、高度与速度控制系统、侧向航迹控制系统、自动着陆系统、迎角与侧滑角边界控制系统、地形跟随系统、阵风减缓控制系统（见主动控制技术）、机动载荷控制系统、乘坐品质控制系统、颤振抑制系统、直接力控制系统、瞄准控制系统、编队控制系统等。

在一架飞机上通常只装备上述若干分系统。

目录名称高度控制系统速度控制系统侧向航迹控制系统自动着陆系统迎角和侧滑角边界控制系统瞄准控制系统编队控制系统编辑本段名称飞机飞行自动控制系统(automatic flight control system of aircraft)编辑本段高度控制系统控制飞机在某一恒定高度上飞行的系统。

它以飞机俯仰角控制系统为内回路，因此除包括与自动驾驶仪俯仰通道中相同的元、部件（如俯仰角敏感元件、计算机、舵回路等）外，还包括产生高度差（当前高度与期望高度的差值ΔH）信号和升降速度(夑)信号的敏感元件。

专用的高度修正器或大气数据计算机能输出高度差和升降速度信号。

高度控制系统有两种工作状态：一种是自动保持飞机在当时的高度上飞行，简称定高状态；另一种是自动改变飞行高度直到人工预先选定的高度，再保持定高飞行，简称预选高度状态。

当驾驶员拨动预选高度旋钮调到预选高度刻度时，飞机自动进入爬高（或下滑）状态。

在飞机趋近预选高度后，自动保持在预选的高度上作平直飞行。

编辑本段速度控制系统通过升降舵或升降舵加油门来自动控制空速或马赫数的系统。

通过升降舵调节的系统与高度控制系统相似，也以自动驾驶仪俯仰通道作为内回路。

在保持定速状态下，空速差(ΔV)等于当时空速(V)与系统投入该状态瞬间空速(V0)之差。

在预选空速状态下，空速差等于当时空速与预选空速(Vg)之差。

为提高控制速度的精度，须引入空速差的积分信号。

在保持飞机姿态或飞行高度不变的条件下，空速也可由油门自动控制。