西工大飞行控制系统总复习

总复习第一章 飞行动力学一、概念：1、体轴系纵轴ox 在飞机对称平面内；速度轴系纵轴a ox 不一定在飞机对称平面内；稳定轴系纵轴ox 在飞机对称平面内，与体轴系纵轴ox 相差一个配平迎角0α。

2、俯仰角θ的测量轴为地轴系横轴g oy ；滚转角φ（倾斜角）的测量轴为体轴系纵轴ox ；偏航角ψ的测量轴为地轴系铅锤轴g oz 。

3、迎角α：空速向量v 在飞机对称平面内投影与机体纵轴ox 夹角。

以v 的投影在ox 轴之下为正。

4、β（侧滑角）：空速向量v 与飞机对称平面的夹角。

以v 处于对称面右为正。

5、坐标系间的关系机体轴系b S 与地轴系g S 之间的关系描述为飞机姿态角（ψφθ、、）； 速度轴系a S 与机体轴系b S 之间的关系描述为气流角（βα、）；速度轴系a S 与地轴系g S 之间的关系描述为航迹角（χμγ、、）。

6、舵偏角符号升降舵偏角e δ：平尾后缘下偏为正0>e δ，产生低头力矩。

0<M 副翼偏转角a δ：右翼后缘下偏（右下左上）为正0>a δ，产生左滚转力矩0<N 。

方向舵偏角r δ：方向舵后缘左偏为正0>r δ，产生左偏航力矩0<L 。

7、稳定性、操纵性与机动性动稳定性：扰动停止后，飞机能从扰动运动恢复到基准运动。

静稳定性：扰动停止的最初瞬间，运动参数变化的趋势。

操纵性：飞机以相应的运动，回答驾驶员操纵各操纵机构的能力。

机动性：指在一定时间内，飞机改变速度大小，方向和在空间位置的能力。

稳定性与操纵性及机动性矛盾。

过稳则不易操纵，机动性差。

8、在建立飞机方程时考虑牵连运动的原因是：牛顿定律是相对惯性坐标系的，机体坐标系为动坐标系。

9、ip jq kr θφψΩ=++=++ 表示：飞机三个姿态角变化率或绕机体轴的三个角速度分量都能合成飞机总角速度分量Ω。

p 、q 、r 一定正交，但φθψ,,三者不一定正交。

10、纵向短周期运动对应大复根，周期短，频率高，衰减快的运动。

西北工业大学飞行器稳定性与操纵性考试试题编号：西北工业大学考试试题（卷）开课学院航空学院课程飞行器稳定性与操纵性学时36考试日期考试时间 2 小时考试形式（）（）卷注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。

2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。

共2页第1页西北工业大学命题专用纸共2页第2页西北工业大学考试试题答案及评分标准开课学院航空学院课程飞行器稳定性与操纵性学时36考试日期考试时间 2 小时考试形式（）（）一、名词解释（6×5）1、纵向平衡曲线纵向定常直线飞行中，俯仰力矩平衡时，升降舵（平尾）偏角与飞行速度或迎角之间的关系曲线2、上反效应定常侧滑直线飞行中，上反角的横向静稳定性作用3、副翼操纵反效刚度小的机翼，在动压大的情况下，偏转副翼引起的附加气动载荷作用在机翼刚性轴之后，引起机翼的扭转变形，削弱了副翼滚转操纵的效果。

随着动压的增加，相同副翼偏角引起的机翼扭转变形增大，副翼的操纵效率更低。

当动压达到某一临界动压值时，副翼的操纵效率为零。

随着动压进一步增大，左压杆却出现右滚力矩，副翼操纵反效4、模态扰动运动特征方程的每一个实根或每一对共轭复根描述的运动5、机翼自转当飞机大于失速迎角飞行时，右滚转时，虽然右机翼的迎角大于左机翼的迎角，但是由于失速，胜利反而小于左翼，此时的横向力矩将加速飞机的滚转二、问答（10，9，10，8，6，7）评分视具体答题情况而定1、平尾对正常式布局飞机（平尾在机翼之后）俯仰力矩的三个作用是什么？答：（1）改变飞机的零升力矩系数大小，甚至使它由负值变为正值（2）偏转平尾（升降舵），是飞机在不同迎角下取得俯仰力矩的平衡（3）改变俯仰力矩曲线的斜率，通过使飞机焦点后移来使飞机具有纵向静稳定性2、飞机设计时决定重心后限位置的因素有哪些？答：（1）为使飞机具有纵向静稳定性，重心必须在飞机焦点之前（2）为使飞机具有纵向松杆静稳定性，重心必须在松杆中性点之前（3）定常曲线飞行时，为使，重心必须在握杆机动点之前（4）定常曲线飞行时，为使，重心必须在松杆机动点之前3、推导飞机小扰动运动方程组所采用了哪些简化假设？答：（1）关于地球的假设，地球是静止不动的平面（2）关于飞机的假设，飞机是刚体，且质量为常数（3）大气为平静的标准大气（4）所选坐标系为原点与质心重合的机体坐标系（5）飞机质量分布对称（6）小扰动假设（7）飞机具有对称面，质量和外形都对称（8）基准运动中，飞机的运动平面、对称面、铅垂面合一（9）基准运动为定直飞行（10）准定常假设4、什么是气流坐标轴系？什么是惯用的机体坐标轴系？答：气流坐标轴系：原点在飞机质心，轴沿飞机速度方向，轴在飞机对称面上垂直于轴指向下方，轴垂直于、，指向右方惯用的机体坐标轴系：原点在飞机质心，轴平行于机身轴线或对称面机翼弦线，指向前方，轴垂直对称面，指向右翼，轴在飞机对称面内，垂直于轴指向下方，且与、形成右手坐标系统5、横侧扰动运动有哪些典型模态？其特点是什么？答：（1）对应模值大实根的滚转收敛模态，特点是衰减快、滚转比偏航和侧滑大得多的非周期运动（2）对应模值小实根的螺旋模态，特点是半衰时长、带滚转、接近零侧滑的偏航非周期运动（3）对应复根的荷兰滚模态，特点是中等阻尼、频率较快、既滚转又偏航带侧滑的周期性运动6、飞机纵向静稳定性导数是什么？它的变化对飞机纵向动稳定性及操纵性的影响是什么？答：飞机纵向静稳定性导数是或。

08级电子专业《飞行管理与自动飞行控制系统》复习题第一章 飞行力学1. 三种飞机运动参数各自描述的是哪两个坐标系之间的关系？8个运动参数的准确定义和正负的规定？1）姿态角：机体轴系与地轴系的关系。

俯仰角：机体纵轴与其在地平面投影线之间的夹角。

以抬头为正；偏航角：机体纵轴在地平面上的投影与地面坐标系OX 轴之间的夹角。

以机头右偏航为正滚转角：又称倾斜角，指机体竖轴（飞机对称面）与通过机体轴的铅垂面间的夹角。

飞机右倾斜时为正。

2）飞机的轨迹角：速度坐标系与地理坐标系之间的关系。

航迹倾斜角：飞行地速矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时为正；航迹偏转（方位）角：飞行地速矢量在地平面上的投影与地理坐标系OX 轴之间的夹角，以速度在地面上投影在地轴之右时为正；航迹滚转角：飞行地速矢量的垂直分量与飞行地速矢量及其在水平面上的投影组成的平面之间的夹角，以垂直分量在平面之右为正。

3）气流角：空速向量与机体轴系的关系迎角：空速向量在飞机对称面上的投影与机体轴的夹角，以速度向量的投影在机体轴之下为正（飞机的上仰角大于轨迹角为正）；侧滑角：速度向量与飞机对称面的夹角。

以速度向量处于飞机对称面右边时为正。

2. 飞机升力的定义？方向的规定？升力的产生与什么部件有关？飞机升力的组成部分？与空速的关系？机翼产生升力的原理？升力L:飞机总的空气动力RZa 轴的分量,向上为正.产生升力的主要部件是飞机的机翼. 机翼的升力：机翼升力与机翼面积,动压成正比。

机身的升力： 。

和速度平方成正比。

平尾的升力：与速度无关。

3. 舵面偏转及其引起的操纵力矩的方向的规定？驾驶员是如何操纵这些飞机舵面的？操纵舵面的铰链力矩定义：铰链力矩就是作用在舵面上的空气动力的合力对舵面铰链转轴所形成的力矩。

正负：定义迫使舵面正向偏转的铰链力矩He 为正。

升降舵：其正向的铰链力矩迫使其向下偏转；方向舵：其正向的铰链力矩迫使其向左偏转；副翼：其正向的铰链力矩迫使“左上右下”偏转；4. 横侧向气动力由哪些因素会引起侧力？如侧滑角。

对西工大飞控信专业的解读
西安工业大学飞行器控制与信息工程专业是一个涵盖航空航天领域知识的专业。

学生在这个专业将学习飞行器的设计、控制和信息工程等方面的知识和技能。

这个专业的课程设置一般包括飞行器动力学、飞行器控制理论、飞行器导航与制导、数字信号处理、嵌入式系统设计等方面的课程。

学生将学习飞行器的设计原理、控制系统的设计与应用、航空航天领域的相关技术和知识。

在学习飞行器控制与信息工程专业的过程中，学生将会接触到飞行器的动力学和控制理论，学习如何设计和实现飞行器的控制系统，以及飞行器的导航与制导技术。

此外，学生还将学习数字信号处理和嵌入式系统设计等相关领域的知识，这些知识对于飞行器控制与信息工程都具有重要的意义。

毕业后，学生可以在航空航天领域的相关企业或科研机构从事飞行器设计、控制系统开发、导航与制导技术研究等工作。

他们也可以在航空航天领域的制造企业、航空公司、航天研究院等单位从事相关的工程技术工作。

总的来说，西安工业大学飞行器控制与信息工程专业是一个涵
盖航空航天领域知识的专业，学生将在学习中获得飞行器设计、控制系统开发、导航与制导技术等方面的知识和技能，为他们将来在航空航天领域从事相关工作打下坚实的基础。

一、飞行原理1、飞机升力产生的原理，飞机迎角与升力的关系，飞机速度与升力的关系。

2、飞机纵向平衡的条件是什么，如何建立这个平衡？3、什么是飞机纵向静稳定性？满足飞机纵向静稳定性的条件是什么？分析飞机具有纵向静稳定情况下，迎角受到外界干扰时的稳定过程？4、飞机纵向稳定力矩，控制力矩，阻尼力矩。

5、什么是飞行速度稳定性？什么是正常操纵和反操纵？马赫配平的作用是什么？6、飞机纵向运动有哪两种运动模态，各自有什么特征及其原理是什么。

7、什么是飞机横向稳定性？什么是飞机航向稳定性？8、飞机航向阻尼力矩、控制力矩、稳定力矩；横向阻尼力矩、控制力矩、稳定力矩？分析它们是如何产生的？9、飞机纵向运动有哪三种运动模态，各自有什么特征及其原理是什么。

10、机翼上反与后掠对横向静稳定性有什么影响。

二、舵回路1、舵回路的基本组成？2、画出硬反馈式舵回路的结构图，其传递函数近似于一个什么环节？其工作特性是什么？3、画出软反馈式舵回路的结构图，其传递函数近似于一个什么环节？其工作特性是什么？4、画出均衡反馈式舵回路的结构图，其传递函数近似于一个什么环节？其工作特性是什么？5、电动舵机中磁粉离合器的作用是什么？金属摩擦离合器的作用是什么？6、磁粉离合器的机械特性曲线是指？力矩特性曲线是指？7、电液副舵机的力矩马达的作用是？液压放大器的作用是？8、电液复合舵机具有哪四种工作状态。

电磁转换机构和锁紧机构的作用是。

9、舵机的负载是？它影响舵机的什么工作特性。

10、用磁粉离合器控制的电动舵机的空载特性可描述为什么环节？负载特性可描述为什么环节？三、典型飞行控制系统1、已知某飞机的传递函数是：)69.19.0()4.0(5.1)()(2+++-=∆∆Z s s s s s s δϑ，其俯仰姿态角控制系统的控制规律为：∙Z Z Z ∆K +∆-∆K =∆+T ∙ϑϑϑδϑϑδ)()1(g s 。

（1）由控制规律画出相应的系统结构图；（2）要控制该飞机舵回路的时间常数应作何限制？ （3）若飞机受到常值力矩92.0=∆MZ γ公斤*米，已知 ZZMδ=-1.15公斤*米/度，若要求稳定后其静差s θ∆<01 ，应对Z K ϑ 作何限制；（4）若要保证该系统的动态性能，应如何选取Z∙Kϑ的值。

一、飞行控制系统组成及主要系统的作用。

飞行控制系统组成：自动驾驶仪A/P、飞行指引仪FD、安定面配平（STAB/T）、偏航阻尼系统（Y/D）飞行指引仪的作用：1、在自动驾驶仪衔接前，指引仪将飞机实际飞行路线与目标路线比较，计算出进入目标路线所需要的操纵量，为驾驶员提供目视飞行指引指令2、在自动驾驶仪衔接后，监控自动驾驶仪的工作状态。

即（1）提供目视操作指令；（2）监控自动驾驶仪。

偏航阻尼系统作用：（1）阻尼飞机“荷兰滚”运动；（2）协调转弯。

安定面配平（STAB/T）的作用：（1）产生附加力矩，以保持纵向力矩的平衡。

卸掉由于升降舵偏转产生的铰链力矩（间接），使升降舵回到相对零位，驾驶杆力也为零。

（2）解决自动驾驶仪的衔接与断开过程中引起飞机的剧烈运动。

分为M/T、SPD/T、AP/T、人工电气配平、备用电气配平。

AP/T：驾驶仪接通后，保持姿态的稳定。

自动配平系统是在自动驾驶衔接后工作。

SPD/T：（适用于起飞、复飞阶段）：提供纵向平衡力矩，保证速度的稳定。

在飞机起飞和复飞过程中减小因速度变化引起的不稳定，是根据计算空速的变化对安定面进行配平。

在起飞、复飞阶段，速度配平系统提供在低速大推力条件下的速度稳定。

即当空速增加时使飞机抬头配平，当空速减小时使飞机低头配平。

速度配平是在飞机起飞20秒后，并且人工配平和自动配平都没有衔接的情况下开始衔接。

一旦人工配平或自动配平衔接则速度配平就脱开。

M/T（范围一般在0.6-0.9，高速巡航阶段）：当马赫数接近临界值时，飞机因焦点后移而引起下俯力矩，此时，自动控制升降舵（或安定面）的偏转来进行补偿，使飞机不再出现速度不稳定的现象，飞机的操纵也符合正常规律。

作用是提供纵向平衡力矩，保证速度的稳定性，防止“反操纵”。

马赫配平系统是为了防止飞机马赫数增加时产生的俯冲。

人工电气配平：由飞行员操纵配平电门输入配平指令给配平计算机。

备用电气配平：当人工电气配平失效时应急使用偏航阻尼系统：主要功用是由偏航阻尼器通过计算，输出方向舵偏转信号来控制方向舵的偏转来抑制荷兰滚，稳定飞机的航向，并对飞机的转弯起协调作用。

综合设计1针对所给的飞机纵向简化运动模型，设计纵向增稳控制系统，给出系统原理结构框图，通过仿真验证其对阵风扰动的响应，阵风模型按GJB-185-86选取，扰动强度中等，扰动时间不小于15s 。

综合设计2利用上述运动模型，设计自动导航控制系统，实现下列自动飞行过程：自高度3000m ，速度400km/h 开始，以不小于-20deg 的航迹俯仰角俯冲增速，在500m 高度拉起并完成一个筋斗，之后恢复5000m 高度、500km/h 速度的飞行状态。

控制策略自行设计，最大过载不超过5g ，最大速度不超过650km/h 。

结果要求：给出原系统和增稳后的系统模态特性分析结果、控制系统设计结果及框图、所建仿真模型，绘制扰动稳定及飞行过程的过载、角速率、俯仰角、舵面、油门、高度、速度的时间历程曲线及飞行过程的垂直航迹。

飞机纵向简化运动模型：某飞机简化纵向运动方程：X AX BU =+g ,Y CX DU =+控制向量：[]T eT U δδ=，是升降舵偏角、油门调节；状态向量：[]T X Vq αθ=∆∆∆，分别是空速、迎角、俯仰速率、俯仰角；输出向量：[]Tz Y V q n αθγ=∆∆∆∆∆，分别是空速、迎角、俯仰速率、法向过载、俯仰角、航迹俯仰角。

440.035750.01600.1710.00210.051100.00390.1590.35700010A ⨯--⎡⎤--⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦420 1.220.1432502.13206000B ⨯⎡⎤-⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦641000010000100.02049 5.03390.55959000010101C ⨯⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦620000000.441600000D ⨯⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣⎦。

飞控系统总结飞控系统总结：俯仰系统功用俯仰操作的功用主要是为了实现飞机的升降运动。

系统组成俯仰操作主要包括正常俯仰控制、升降舵伺服控制操作和水平安定面作动同操作。

工作过程侧杆指令通过电传信号传送给ELAC和SEC.有两个ELAC，ELAC1和ELAC2 。

正常情况下ELAC2控制升降舵和THS，这里我们可以注意到ELAC2控制的两个作动筒的液压源分别是绿系统和黄系统。

如果ELAC2控制失效，处于备用状态的ELAC1被激活，替代ELAC2工作，不过ELAC1控制的两个作动筒的液压源只有蓝系统一个液压系统。

如果两个ELACS都失效，这时SEC1或SEC2都会从ELACS手中接管它的工作，来控制的俯仰操作，只要FMGC一旦被激活，它就会把自动飞行指令传递给ELAC.每个ELAC控制两个升降舵作动筒，一个处于激活模式，另外一个处于阻尼模式，只有当处于激活模式的作动筒失效后，处于阻尼模式的作动筒才会被激活。

当有大的俯仰需求时，两个作动筒都被激活。

THS的两个液压作动筒被三个电动配平马达驱动，但每次只有一个处于运转状态，其中马达1被ELAC2控制，马达2被ELAC1或SEC1控制，马达3被SEC2控制。

还有靠人工操作的手动配平要比电动配平优先。

横滚/偏转系统功用俯仰操作的功用主要是为了实现飞机的偏转运动。

系统组成横滚控制、偏转控制工作过程侧杆指令通过电传信号传送给ELAC和SEC.两个ELAC控制副翼的作动同，正常情况下ELAC1被激活，EALC2处于备用状态，只有当ELAC1失效时，才启用ELAC2.侧杆的指令通过ELAC传递给SEC,控制一对扰流板作动筒，从图中我们可以看出SEC1控制3号和4号作动筒，SEC2控制5号作动筒，SEC3控制2号作动筒。

FAC接收到偏转信号指令号后通过控制方向舵来协调偏转运动，同样FAC1在激活状态下，FAC2处于备用状态。

FMGC主要功能是吧指令发送给FAC,FMGC和SEC。

飞控复习资料第一章绪论1、自动飞行控制的概念自动飞行控制就是利用一套专门的系统，在无人参与的条件下，自动操纵飞机按规定的姿态和航迹飞行。

2、现代飞行控制系统的作用a、实现飞机的自动飞行；b、改善飞机的特性，实现所要求的飞行品质和飞行性能。

3、飞行控制系统的基本组成•飞机：被控对象具体一个系统的被控物理参数可能是飞机某一个运动参数，如俯仰角，高度或倾斜角等。

被控的参量通常称为被控量。

•执行机构(又称舵机或舵回路)接收控制指令，其输出跟踪控制指令的变化，并输出一定的能量，拖动舵面偏转。

•（反馈）测量部件它测量和感受飞机被控量的变化，并输出相应的电信号。

不同的被控量需采用不同的测量元件。

•综合比较部件将测量的反馈信号与指令信号进行比较，产生相应的误差信号。

这种功能可以与控制器的功能组合在一起。

•控制器依误差信号和系统的要求，进行分析、判断，产生相应的控制指令。

目前，这种功能均用数字计算机来实现。

•操纵指令部件给定系统的输入指令信号，它通常是被控量的期望值。

4、飞行控制系统的基本构成基本由三个典型回路组成。

舵回路-----基本回路舵机、放大器、反馈元件稳定回路（自动驾驶仪）——姿态控制控制（制导）回路——轨迹控制5、飞机的飞行控制系统（现代飞行控制系统）总体由三部分构成：内回路---主要的功能是实现对飞机性能的改善外回路---完成自动驾驶功能，实现姿态角以及速度控制。

导航回路(导引回路)---利用导航系统的数据，通过内回路与外回路实现飞机航迹的控制(包括水平航迹与垂直航迹)。

6、坐标系 a 、地面坐标系原点，地面上某一点轴：地平面内并指向某一方向；轴：在地平面内，垂直于轴指向右方轴：垂直于地面并指向地心。

b 、机体坐标系 原点:飞机质心处 纵轴( ):在飞机对称平面内并平行于飞机的设计轴线指向机头； 横轴( ):垂直于飞机对称平面指向机身右方； 竖轴（ ）:在飞机对称平面内，与纵轴垂直并指向机身下方。