(完整版)第五章飞机飞行操纵系统

㈠ 传动机构的构造形式
飞机操纵系统的传动机构通常分为软式、硬式、 混合式三种。
㈡ 硬式传动机构的主要构件
1、传动杆，传动杆又称为拉杆。传动杆的接头如图 所示：
2、摇臂
摇臂通常由硬铝材料制成，在与传动杆和支座 的连接处都装有轴承。
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
第五章 飞机飞行操纵系统
第一节 概述
飞机操纵系统是飞机的重要组成部分之一，它的正 常与否直接关系到飞机的飞行安全，因而操纵系统 是飞机的极其重要的环节。 飞机操纵系统可分为两大类：人工飞行操纵系统和 自动飞行控制系统。
第二节 简单机械操纵系统
一、对飞机操纵系统的要求
二、飞机操纵系统的工作原理 飞机操纵系统通常包括主操作系统和辅助操作
3、松紧螺套
❖ 作用：调整钢索的预张力 ❖ 注意：调松钢索时，螺杆末端不应超过小孔的位置
4、钢索张力补偿器
❖ 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
❖ 钢索张力补偿器的功用是 保持钢索的正确张力
五、飞机飞行操纵系统的传动系数、传动比及非线 性传动机构
系统两部分。
飞行操纵系统组成
操纵系统
主操纵系统
辅助操纵系统 警告系统
副翼 升降舵 方向舵
前缘襟翼缝翼 后缘襟翼 扰流板
水平安定面
失速警告 起飞警告
软式 硬式
1、飞机的纵向操纵
飞机的纵向操纵是通过操纵驾驶杆或驾驶盘控 制升降舵来实现的。
2、飞机的横向操纵
飞机的横向操纵系统是通过操纵驾驶杆或驾驶 盘控制副翼来实现的。
副翼和襟翼通常都位于机翼的后缘，襟翼在内侧， 副翼在外侧。
提高副翼反效作用的临界速度的措施如下：
① 把副翼向机翼内侧移动，缺点是挤掉襟翼 面积，如图所示：
② 用差动平尾以代替正常形式的副翼，同时采用机 翼上的扰流片，以辅助差动平尾在低速时效能不 足。
③ 在大型飞机的机翼上有两个副翼。一个位于机 翼内侧称为内侧副翼，又称高速副翼；另一个位 于机翼外侧，称为外侧副翼，又称低速副翼。如 图所示：
ˊ之比。
小的回力比可以在舵面枢轴力矩很大的情况下 保证驾驶杆力不致过大，但在舵面枢轴力矩阵较 小的时候，会使驾驶杆变得过“轻”，这对飞行 员凭杆力来操纵飞机是不利的。因此，在有回力 的助力操纵系统中，往往还装设载荷感觉器，来 适当增加驾驶杆力。
有回力液压助力器工作原理图：
2、无回力的助力操纵系统
机翼弯曲——副翼偏转颤振的发生过程如下图 所示：
副翼重心到转轴的距离如下图中c所示：
防止机翼弯曲——副翼偏转颤振的措施：
如下图所重量平衡法。
副翼重量平衡的主要方式有两种：分布配重和 集中配重，如下图所示：
6、尾翼颤振
尾翼颤振是和机身的弯扭、振动联合产生的， 尾翼颤振有机身弯曲——舵面偏转或机身扭转— —舵面偏转。也就是机身弯曲和扭转振动加上舵 面偏转振动。
有助力器的飞机操纵系统，简称助力操纵系统。 一、助力操纵系统的形式 1、有回力的助力操纵系统
有回力的助力操纵系统，通常是利用回力连杆 把舵面传来的一部分载荷传给驾驶杆的。
所谓回力比就是在舵面枢轴力矩相同的条件下， 使用液压助力器使平衡舵面载荷所需的杆力P杆与 不使用液压助力器使平衡舵面载荷所需的杆力P杆
只用中央集中配重来达到百分之百的静平衡是 不够的，还需在舵面的尖端安置端部配重，且是 过度的静平衡，如图所示：
升降舵的过度重量平衡对飞机操纵性有不良的 影响。当飞机做法向过载飞行时，由于升降度配 重的质量力使驾驶杆自动向后倒向驾驶员，一般 在驾驶杆的前面加上反平衡配重，如图所示：
㈢ 副翼反效
机翼的弹性变形对副翼效能有严重的影响，在飞行 速度很大时，能使副翼效能完全丧失，甚至出现反效能， 称为“副翼反效”或“副翼逆动”。
➢ 传动活塞的摩擦力作用在活塞、活塞杆与外筒内 壁接触的部位，如图所示：
➢ 为了保证助力器的密封性，在外筒两端和传动活 塞周围都装有橡胶密封圈；内部零件装配精密度 很高；此外，许多液压助力器的配油柱塞的凸缘 与它所遮盖的通油孔之间，都有一定的交叠量。
㈠ 操纵系统的传动系数 舵偏角△δ与杆位移△X的比值
㈡ 操纵系统的传动比
㈢ 改变传动比和传动系数的机构——非线性传动
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
3、飞机的航向操纵
飞机的航向操纵是通过脚蹬控制方向舵来实现 的。
三、中央操纵机构的机构和工作原理 飞机主操纵系统是由中央操纵机构和传动系统
两大部分组成。
㈠ 手操纵机构
手操纵机构一般分为驾驶杆式和驾驶盘式两种， 如图所示：
㈡ 脚操纵机构
脚操纵机构有脚蹬平放式和脚蹬立放式两种。
四、传动机构的构造和工作原理
1、振动的主要特性参数
振动有两个主要参数：
①重锤离开中间位置的最大距离Y叫做振幅y1 或y2；
②重锤离开中立位置而振动一周（一个全波） 的时间叫振动周期T。
2、传动杆的振动
传动杆会发生振动，振动的方向与传动杆的长 度垂直，因此叫做弯曲振动。
3、机翼与尾翼颤振的现象 飞机机翼与尾翼的颤振是一种非常强烈的振动。
⑴ 放大或缩小力的作用，如图所示：
⑵ 放大或缩小位移的作用：主动臂的半径一定，
在相同的主动臂端点位移s1的条件下，从动臂的 半径越大，所得到的从动臂端点位移s2也越大； 从动臂的半径越小，所得到的从动臂端点位移s2 也越小。如图所示：
⑶ 放大或缩小运动速度的作用：由于整体具有相
同的角速度，通过改变从动臂和主动臂的半径关 系从而实现放大或缩小运动速度。如图所示：
它是一种自激振动。颤振通常会使飞机受到破坏。 4、机翼弯扭颤振
机翼发生颤振的原因如图所示：
影响颤振临界速度的因素主要有两个，即机翼 的刚度和机翼中心位置。
⑴ 机翼刚度
增大机翼扭转刚度的方法是增加机翼的蒙皮厚 度。为使蒙皮在弯曲强度中也有贡献，桁条在扭 转中也有贡献，因而发展了单块式机翼结构。在 飞机使用中，若机翼蒙皮连接处破坏，或蒙皮自 身发生裂纹，尤其是弦向裂纹，会使颤振临界速 度值降低。
二、液压助力器的基本工作原理
(一)液压助力器的工作原理
飞机上使用的液压助力器的构造虽然各不相同， 但其基本工作原理却是相同的，均为液压位置伺 服控制系统。在采用机械式操纵机构的系统中， 为机液位置伺服机构；在采用电传操纵系统（或 自动驾驶仪）中，为电液位置伺服机构。
液压位置伺服控制系统是一种以液压动力装置 作为执行机构并且有反馈控制的控制系统。不仅 能自动地，准确而快速地复现输入量的变化规律， 而且还能对输入信号进行放大与变换。
传动活塞运动速度与流量的关系为 V传动活塞F=Q，传动活塞的有效面积是不变的，其运动速度仅与油液流量成
正比，即V传动活塞=Q/F。如图所示：
通油孔面积f与配油柱塞的尺寸、通油孔形状 和通油孔开度Z等因素有关，开度越大，进入助力 器的油液流量就越大，传动活塞也就运动的越快。 如图所示：
对同一个助力器来说，其快速性还与传动活塞 上的载荷p有关。载荷包括舵面传来的载荷和助力 器以后的传动机构的摩擦力。载荷越小，通油孔 两边的压力差就越大，因而传动活塞的运动速度 也越大。
如下图为飞机上常用的机液伺服机构和电液伺 服控制机构的原理图：
(二)典型液压助力器的基本工作原理
其基本组成部分为外筒、传动活塞和配油柱塞。 如图所示：
一、典型液压助力器构造
配油柱塞
壳体
传动活塞
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
二、典型液压助力器工作原理
六、气动力补偿及气动力平衡
㈠ 气动力补偿
⑴ 移轴补偿
⑵ 角式补偿
⑶ 随动补偿
⑷ 内补偿
⑸ 操纵调整片
㈡ 气动力平衡
1、配平调整片：调整片一般用于飞机配平，当飞机 着陆时，如果需要也可以利用调整片带动升降舵 向上偏转来减小驾驶杆的拉力。配平调整片的构 造如图所示：
2、补偿配平调整片：又称助力配平调整片，如图所 示。这种调整片既可以进行配平使飞机气动力矩 平衡和杆力为零，又可以进行气动力补偿，以减 小杆力。
三、液压助力器的性能分析和维护、修理、使用特点 (一)液压助力器的性能分析
经验表明，液压助力器的各项工作性能中，与维护、使用关系最 为密切的是：快速性、灵敏性和稳定性。 1、快速性 ❖ 液压助力器的快速性是指助力器的传动活塞在液压作用下，能以多大 速度运动的性能。 ❖ 快速性直接影响舵面偏转的最大角速度，从而影响飞机的操纵性 (1)影响液压助力器快速性的因素 ❖ 流量 ❖ 密封性
⑵ 机翼重心的位置
机翼重心现象位置对颤振临界速度的大小也有 严重的影响。为了提高颤振临界速度常在机翼翼 尖的前缘部位上加配重。
5、机翼弯曲——副翼偏转颤振 机翼弯曲——副翼偏转颤振又称舵面型颤振。
发生副翼自由偏转的原因可能是由于副翼操纵 系统的弹性变形或系统中有间隙，也可能由于松 杆式机翼发生不对称的弯曲，如下图所示：
⑷ 改变传动杆运动方向原理如图所示：
差动臂：当驾驶杆左右或前后移动的位移相等， 而舵面上下偏转的角度不等，称之为差动操纵。 实现差动操纵最简单的机构是双摇臂，称为差动 摇臂，其工作原理如图所示：
3、导向滑轮
导向滑轮是由三个或四个小滑轮及其支架所组 成。它的功用是：支持传动杆，提高传动杆的受 压时的杆轴临界应力，使传动杆不至于过早地失 去总稳定性。