飞行控制系统及其使用

飞⾏操纵系统⾃⼰整理⽬录ATA27-飞控系统 (2)1. 飞机操纵系统包括哪⼏部分？ (2)2. 飞机的重要操纵⾯，各操纵什么运动？ (2)3. 操纵系统的分类及各⾃特点？ (2)4. 飞⾏操纵系统的要求？ (3)5. 软式传动与硬式传动优缺点？ (3)6. 钢索使⽤中的主要故障有哪些？如何彻底检查？（⾖） (4)7. 什么是钢索的“弹性间隙”，有什么危害？简述飞机操纵系统中减少“弹性间隙”采⽤的⽅法及其原因。

(⾖) (4)8. 导致软性传动机构操纵灵敏性差的主要原因是什么？如何解决？（⾖） (4)9. 软式传动操纵灵敏性变差的原因，如何解决。

（上⼀题不够的话，加上这题） (4)10. 简述钢索导向装置有哪些，分别是什么作⽤？（⾖） (4)11. 软式传动机构的主要构件及其作⽤是什么？（⾖） (4)12. 对于简单机械操纵系统，什么是传动系数？其含义是什么？并对操纵系统传动系数的⼤⼩特性进⾏对⽐分析。

（⾖） (5)13. 为什么采⽤⾮线性传动机构操纵系统？ (5)14. 四余度系统的组成和功能？ (5)15. 以典型的四余度系统为例，简述电传操纵系统中的余度管理形式?// 多重系统也称余度系统，系统应满⾜哪三个条件？ (6)16. 余度系统每个通道中，信号选择器以及监控器与切换装置的主要作⽤是什么？（⾖）617. 在具有A、B、C、D四套电传操纵的四余度系统中，假设C套的杆⼒传感器和D套的舵回路同时出现故障，系统能否⼯作？如何⼯作？（⾖） (7)18. 电传系统优缺点？ (7)19. 液压助⼒器的原理？ (7)20. 平衡⽚和调整⽚的作⽤? (8)21. 在操纵系统的助⼒驱动装置中，液压和电动驱动装置分别⽤在什么地⽅？为什么？（⾖） (8)22. ⽔平安定⾯配平 (8)23. 简述飞机的横向操纵。

(8)24. 根据附图，简述并列式柔性互联驾驶盘机构的⼯作情况。

(⾖) (9)25. 简述什么是副翼反向偏航，以及在副翼设计上可以⽤来防⽌副翼反向偏航的措施。

空运飞行员的飞行器飞行监控系统操作在现代航空领域，飞行监控系统被广泛应用于空运飞行员的飞行器中，用于监控和控制飞行过程中的各项参数和指标，确保飞行安全和效率。

本文将介绍空运飞行员的飞行器飞行监控系统的操作流程及其重要性。

一、飞行监控系统概述飞行监控系统是一种集成的航空电子设备，通过各种传感器、仪表和计算机技术，实时收集、处理和显示飞行器的各项数据，以供飞行员使用。

这些数据包括飞行器的速度、高度、姿态、航向、气压、燃油状态等重要参数。

飞行监控系统可以提供预警和警报，帮助飞行员及时发现飞行问题，并采取相应的措施。

二、飞行监控系统操作流程1. 系统启动与自检在飞行任务开始前，飞行员需要启动飞行监控系统并进行自检。

系统启动后，飞行员需要确认各个传感器的工作状态是否正常，并对系统进行监测和校准，确保系统可以准确、可靠地获取飞行过程中的数据。

2. 数据显示与分析在飞行过程中，飞行监控系统会将飞行器的各项数据以文字和图形的形式显示在显示器上。

飞行员可以通过查看这些数据来了解飞行器的当前状态，并进行分析。

例如，飞行员可以根据速度和高度的数据来判断是否需要调整飞行器的姿态或航向。

3. 警告与应对飞行监控系统能够根据设定的阈值和规则，检测和识别飞行过程中的异常情况，并及时发出警告。

当系统检测到有飞行参数超出正常范围时，会自动发出警报并显示相应的警告信息。

飞行员需要根据警报信息和系统提示进行相应的应对，并采取措施恢复飞行器的正常状态。

4. 故障诊断与维修如果飞行监控系统出现故障或异常，飞行员需要进行故障诊断并尽快采取维修措施。

在飞行任务结束后，飞行员还需要对飞行监控系统进行维护和检修，确保其正常工作。

三、飞行监控系统的重要性1. 提高飞行安全性飞行监控系统可以实时监测飞行器的各项参数和指标，及时发现潜在的飞行问题，并提供警告和应对措施，帮助飞行员有效应对紧急情况，提高飞行安全性。

2. 提升飞行效率通过飞行监控系统提供的数据，飞行员可以更好地掌握飞行器的状态和性能，进行科学的飞行计划和决策，最大程度地提升飞行效率，节约燃料和时间成本。

绪论0.1飞行控制系统简史1912年美国的Eimper Sperry和他的儿子Lawrence Sperry制成了世界上第一台自动驾驶仪。

该装置由两个双自由度陀螺、磁离合器以及用空气涡轮驱动的执行机构组成，用它可保持飞机稳定平飞。

早期飞机的自动控制就是用自动驾驶仪稳定飞机的角运动。

二次大战期间，美国制造了功能完善的电气式自动驾驶仪，其敏感元件是电动陀螺，采用电子管放大器和电动舵机。

二次大战后期，德国制造了V-1（飞航式）和V-2（弹道式）导弹，这种全自动飞行武器上的自动驾驶仪不仅可以稳定导弹飞行，而且更重要的是与弹上或地面其他装置耦合完成战斗任务。

二次大战后，飞机自动驾驶仪逐渐与机上其他装置耦合以控制航迹（定高或自动下滑），它既能稳定飞机，又能全面地控制飞机，直至全自动着陆。

50年代前自动驾驶仪主要用于运输机和轰炸机的平飞。

歼击机突破音障及飞行包线扩大后，飞机自身稳定性恶化，要求在机上安装飞行控制系统以改善飞机的稳定性。

于是从50年代起，歼击机安装上了阻尼器，利用速率陀螺测出飞机的振荡角速度，采用反馈控制增加飞机自身的阻尼，来阻止飞机的振荡，以消除飞机高空高速飞行时，由于阻尼性差而引起的机头摆动。

在阻尼器的基础上，引入更多的反馈，形成了增稳系统，它不仅能改善阻尼而且能改善飞机静稳定性。

由于阻尼、增稳系统在一定程度上削弱了飞机操纵反应的灵敏度，为解决稳定性与操纵性的矛盾，在50年代中期又出现了控制增稳系统。

这种系统除了反馈以外，还引入前馈。

控制增稳系统除具有增稳功能外，还增加了一个与机械操纵链并行工作的电气操纵链，因此它不仅改善了飞机的稳定性，还改善了操纵性。

60年代控制增稳系统全权限地操纵飞机时，它就发展成为电传操纵系统。

这时机械操纵系统已完成它的历史使命而退居到备用，甚至被取消的地位。

电传飞行控制系统在50年代就已出现，但由于电子、电气设备的可靠性不如机械系统，所以当时并未付诸使用。

60年代末随着电子技术的发展和集成电路的广泛使用，另外余度技术和容错技术的应用也逐渐成熟，使飞行控制系统在安全可靠性方面能与机械系统相比甚至有所超过。

飞行控制系统报告1. 引言飞行控制系统是飞机的核心组成部分之一，它负责飞机的姿态控制、导航控制、自动驾驶等功能，对飞机的飞行安全和性能至关重要。

本报告将对飞行控制系统的原理、结构和应用进行详细的介绍和分析。

2. 飞行控制系统原理飞行控制系统的基本原理是通过传感器获取飞机当前的状态信息，然后根据预设的飞行模式和飞行指令，通过控制算法和执行器来实现飞机的稳定飞行和精确控制。

飞行控制系统依靠飞行管理计算机（FMC）来进行整体的协调和控制。

3. 飞行控制系统结构飞行控制系统通常由三个重要的部分组成：飞行管理计算机（FMC）、飞行控制计算机（FCC）和执行器。

3.1 飞行管理计算机（FMC）飞行管理计算机（FMC）是飞行控制系统的核心，它负责对飞机进行全面的管理和控制。

FMC接收来自传感器的飞机状态信息，并根据预设的飞行计划和飞行指令来制定飞行控制策略，并将控制指令传递给飞行控制计算机（FCC）。

3.2 飞行控制计算机（FCC）飞行控制计算机（FCC）是飞行控制系统的核心计算单元，负责根据FMC提供的指令和飞机的状态信息，计算出合适的控制指令，并将其传递给执行器来实现飞机的动力控制和姿态控制。

3.3 执行器执行器是飞行控制系统的执行部分，它负责接收来自FCC的控制指令，并通过各种控制机构，如舵面、发动机推力等，来实现对飞机的控制。

4. 飞行控制系统的应用4.1 飞机稳定性和姿态控制飞行控制系统通过对飞机的姿态控制，可以使飞机保持平稳的飞行状态，提供稳定性和安全性。

4.2 飞行导航和自动驾驶飞行控制系统可以通过GPS导航系统，实现对飞机的导航控制，同时也可以实现自动驾驶功能，减轻驾驶员的工作负担。

4.3 飞机性能优化飞行控制系统可以通过精确的控制和调节，优化飞机的飞行性能，提高燃油效率，减少飞行阻力，提升飞机的速度和操纵性。

5. 飞行控制系统的发展趋势随着航空技术的不断发展，飞行控制系统也在不断创新和进步。

1. 飞机操纵系统包括哪几部分？飞机飞行操纵系统是飞机上所有于控制飞机的飞行姿态、气动外形由三个环节构成，即：中央操纵机构，用来产生操纵指 传动机构，用于传递操纵指令 驱动机构，用于驱动舵面运动2. 操纵系统的分类及各自特点？按操纵信号来源可分为：人工飞行操纵系统：操纵信自动飞行控制系统：操纵信号自动控制和结构振按信号传递方式可分为：机械操纵系统：操纵信号由电传操纵系统：操纵信号通按驱动舵面运动方式可分为：简单机械操纵系统：依靠驾助力操纵系统：常用液压助根据舵面类型不同可分为：主操纵系统：包括副翼、辅助操纵系统：包括增升装3. 飞行操纵系统的要求？1、 保证驾驶员的手、脚操纵动作与2、 驾驶杆既可操纵升降舵又能操纵3、 驾驶舱中的脚操纵机构应可以调4、 驾驶员是凭感觉操纵飞机的，力特别重要；脚蹬力与脚蹬也是如此5、 驾驶杆和或脚蹬从配平位置偏转回中。

驾驶杆力或脚蹬力随飞行速度6、 为防止驾驶员无意识动杆和减轻7、 操纵系统的间隙和弹性变形会产头处的活动间隙小及系统应有足够的8、 在中央操纵机构附近应有极限偏9、 飞机停在地面时，舵面应有内锁4. 软式传动与硬式传动优缺点？在软式传动机构中，操纵力只能靠一根主动，一根被动。

软式传动的优点：结构简单，缺点：钢索的刚度较小，受力后容振，钢索在转弯处绕过滑轮，产生较在硬式传动机构中操纵力是由传制成的，刚度较大。

传动机构中的铰接消除间隙。

硬式传动的优点：具有较佳的操大一些，尤其是副翼的操纵，如一边缺点：传动杆难于绕过飞机内部设 上所有用来传递操纵指令，驱动舵面运动的所有部外形、乘坐品质。

操纵指令，包括手操纵机构和脚操纵机构；指令；运动。

操纵信号是驾驶员发出的；纵信号是由系统本身产生的。

自动飞行控制系统动控制，协助驾驶员工作或自动控制飞机对扰动结构振动模态抑制系统。

信号由钢索、传动杆等机械部件传动；信号通过电缆传递。

：依靠驾驶员的体力克服铰链力矩驱动舵面运动液压助力器和电驱动装置，减轻了驾驶员的体力、方向舵和升降舵；增升装置、扰流板和水平安定面。

自动油门系统第九章目 录CONTENTS 1飞行速度的控制方案2自动油门系统概述4自动油门系统的接口5自动油门系统的接口自动油门系统的组成和在飞机上的安装位置36自动油门系统的控制、显示和使用飞行速度的控制方案第1节Ø自动驾驶仪控制飞机速度的方法是将速度误差信号和速度给定信号引入自动驾驶仪的俯仰通道，通过操纵升降舵来改变飞机的俯仰姿态，从而改变飞机的飞行速度。

自动驾驶仪控制飞机速度的原理Ø将速度误差信号和速度给定信号引入自动油门控制系统，通过控制发动机油门的方法实现对飞行速度的控制。

Ø由于飞机纵向运动中飞行速度和俯仰姿态角之间存在着气动耦合，当增加推力时，不仅会直接引起飞行速度的增加，而且还会引起俯仰角（航迹角）的增大，俯仰角增大又会导致飞行速度下降。

因此要改变飞行速度必须保持俯仰角。

Ø所以，通常自动油门系统必须与自动驾驶仪（姿态保持功能）配合使用才能达到速度控制的目的。

1.3 交叉耦合控制飞机速度的方法Ø交叉耦合控制飞机速度的方法是在对速度进行控制的同时，还要对飞机的俯仰运动参数进行控制或保持。

交叉耦合控制飞机速度的原理自动油门系统概述第2节Ø自动油门系统可以在起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆和复飞阶段使用。

Ø在这些阶段中自动油门系统应该具备以下功能：速度保持功能进场功能起飞/复飞功能速度保护功能自动检测功能推力以响应机组在 AFCS MCP 板上和驾驶舱内选择的方式以及来自 FMC 的方式。

Ø自动油门系统的工作方式总体来说有两种，即推力方式和速度方式。

自动油门的工作方式可以通过 3 种方法确定：一是通过MCP 板人工确定，二是在 AFCS 衔接时由AFCS 自动选择，三是通过油门杆上的起飞/复飞电门（TO/GA 电门）人工选择。

自动油门系统的组成和在飞机上的安装位置第3节Ø自动油门系统由自动油门计算机、自动油门伺服电机（A/T Servomotors，A S M s）、油门解算器（T h r u s tResolver，TR）组件、具有摩擦制动器和离合器的齿轮箱、油门杆和自动油门伺服电机之间的机械连接部分、MCP 板上的自动油门预位/断开电门和自动油门方式选择电门、油门杆上的起飞/复飞（TO/GA）电门、油门杆上的自动油门脱开电门，以及自动油门方式通告牌等组成Ø自动油门计算机和自动油门程序电门组件安装在电子设备舱内。

飞控系统是无人机的核心控制装置，相当于无人机的大脑，是否装有飞控系统也是无人机区别于普通航空模型的重要标志。

在经历了早期的遥控飞行后，目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。

导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求；随着小型无人机执行任务复杂程度的增加，对飞控计算机运算速度的要求也更高；而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。

高精度不仅要求计算机的控制精度高，而且要求能够运行复杂的控制算法，小型化则要求无人机的体积小，机动性好，进而要求控制计算机的体积越小越好。

在众多处理器芯片中，最适合小型飞控计算机CPU的芯片当属TI公司的TMS320LF2407，其运算速度以及众多的外围接口电路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。

它采用哈佛结构、多级流水线操作，对数据和指令同时进行读取，片内自带资源包括16路10位A ／D转换器且带自动排序功能，保证最多16路有转换在同一转换期间进行，而不会增加CPU 的开销；40路可单独编程或复用的通用输入／输出通道；5个外部中断；集成的串行通信接口（SCI），可使其具备与系统内其他控制器进行异步（RS 485）通信的能力；16位同步串行外围接口（SPI）能方便地用来与其他的外围设备通信；还提供看门狗定时器模块（WDT）和CAN通信模块。

飞控系统组成模块飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制；同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端，经无线电下行信道发送回地面测控站。

按照功能划分，该飞控系统的硬件包括：主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。

模块功能各个功能模块组合在一起，构成飞行控制系统的核心，而主控制模块是飞控系统核心，它与信号调理模块、接口模块和舵机驱动模块相组合，在只需要修改软件和简单改动外围电路的基础上可以满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理功能要求，从而实现一次开发，多型号使用，降低系统开发成本的目的。

国内外几款比较好的飞控产品（1）零度智控的YS09飞控套件主要参数：开发板硬件资源介绍电源芯片LM2596-5，允许输入7~20V电压，为电路板提供稳定5V；LM2677，为舵机、接收机提供6V电压，统一供电。

中央处理器CPU ATMEL公司的AT91RM9200，工业级，主频200MHZ。

外部动态存储器1片SDRAM，HY57V641620E。

FLASH 1片512K的DATAFLASH；可扩充32M的FLASH，RC28F320J3C-125。

串口4个全双工串口，包含1个DBG口。

调试及下载接口一个标准10芯JTAG口。

FPGA ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T100。

LED指示灯两个贴片LED，可由程序及FPGA代码控制点亮与熄灭。

GPS模块UBLOX的LEA-4S，支持4HZ刷新率。

压力计集成IMU 两个MS5534A气压传感器，数字SPI总线，精度0.1mba，可获得气压高度与空速。

Analog Devices公司新推出的3轴加速度计与3轴陀螺仪集成器件ADIS16355，IMU整体解决方案，消除正交误差。

电压转换芯片一片AD7998，8个独立通道，12位转换精度，TWI总线。

其它留有系统扩展接口，输出到舵机的信号全部由驱动芯片74LVC16245进行了隔离。

图13 YS09飞控正视图图14 YS09飞控后视图（2）北京普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30/40飞控系统UP30性能参数：集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺，GPS，空速传感器，及更高精度的全数字气压高度计供电范围扩展为4~26V，很多电动飞机的动力电可以直接给其供电体积相对UP20更小巧，仅为40X100X12mm3，重量26g外部接口和任务功能灵活且可以定制可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制具备GPS/INS惯性导航功能，满足在丢星情况下返回起飞点舵机扩展到10~24个，分别可以执行飞行控制和其他任务支持国产低速通讯电台（最低波特率至1200bps），使得通讯距离更远、更可靠、误码率更低 2~6个10位AD，1路16位AD，充分满足任务数据采集需求大气数据探测能力，可以观测大气温压湿，以及风向风速具备UP20所具备的定时定距以及定点的航拍功能具备2路转速监测，特别适合于双发动机的无人机、无人飞艇的转速监测新的电气停车功能支持除了原来的磁电机发动机（如小松系列），还支持CDI点火的发动机（如3w等）支持全自动伞降；可连接超声波高度传感器实现全自动的滑跑降落，只需要在地面站上指定降落点与方向以及左右盘旋，飞控自动推算下滑航线。

飞行控制系统及其使用摘要基于电传控制自动飞行控制系统和数字化的电子飞行仪表系统，将飞行方式和飞行导引显示在主飞行显示器上，实时提供给飞行员；并引入飞行管理系统（FMS）作为导航源。

使用自动驾驶仪可以减小飞行员工作量，特别是在仪器飞行规则（Instrument Flight Rules）的时候。

你可以让自动驾驶仪帮助你完成一些辅助工作（比如象保持航向和高度），可以让你集中精力去完成其他一些与飞行安全相关的工作（比如空管信息，通话等等）。

关键词自动飞行；控制系统；民用飞机0前言民用客机自动飞行控制系统的发展可以分为三个阶段，1914年首次出现基于反馈原理与飞机空气动力响应行程的闭合回路的自动驾驶仪，它是以舵机回路的稳定控制为主。

然后从自动驾驶仪到自动飞行控制系统，配合无线电导航，惯性导航等侧向指令的输入，增加了外汇路控制部分，并与自动油门相结合控制飞机的速度。

基于电传控制自动飞行控制系统和数字化的电子飞行仪表系统，将飞行方式和飞行导引显示在主飞行显示器上，实时提供给飞行员；并引入飞行管理系统（FMS）作为导航源。

使用自动驾驶仪可以减小飞行员工作量，特别是在仪器飞行规则（Instrument Flight Rules）的时候。

你可以让自动驾驶仪帮助你完成一些辅助工作（比如象保持航向和高度），可以让你集中精力去完成其他一些与飞行安全相关的工作（比如空管信息，通话等等）。

1飞行控制原理飞机的控制系统是个闭环系统，如图1所示飞机控制原理如下：当飞机偏离原状态或者目标状态（比如空速，高度，航姿等），飞行员通过观察飞机上安装的仪表了解飞机当前的状态，操纵飞机的操纵机构和油门杆，使飞机舵面偏转和油门增减，使飞机达到原状态或目标状态。

自动飞行控制系统替代了飞行员的工作，由敏感元件感受偏离输出信号给自动飞行计算机，计算机计算后发出指令给飞机的执行机构。

图1 飞机控制原理框图2自动飞行控制系统的系统构成自动飞行控制系统的系统的控制回路包括以下5部分：传感器和测量装置：如无线电高度表，航姿计算机，惯性导航计算机，大气数据计算机，无线电导航设备等，测量飞机的运动参数作为信号输入给自动飞行控制系统。

飞行控制系统的原理与优化飞行控制系统是现代飞机中极为重要的组成部分，可谓是飞机的“大脑”。

它不仅能够完成飞机的姿态控制和导航功能，还能够监控和修复系统故障。

其作用可谓是不可或缺的，在民航飞行中占据了巨大的地位。

本文将介绍飞行控制系统的基本原理和优化方法，以及其在航空运输业中的应用。

一、飞行控制系统的原理飞行控制系统是由自动飞行控制系统和飞行管理计算机系统两个主要部分组成的。

自动飞行控制系统是进行飞机运动和姿态航向控制的核心模块，而飞行管理计算机系统则是为飞行提供导航和飞行信息，向驾驶员提供必要的帮助和建议。

飞行控制系统的原理可简单概括为以下两个方面：1. 印证传感器：飞行控制系统中的传感器是用于监控飞机状态的。

多数飞机的主要传感器通常包括加速度计、压力计、陀螺仪、罗盘、气压传感器、空速传感器等等。

这些传感器或多或少地被用来捕获飞机状况，从而检测和纠正飞行的误差。

传感器是飞行控制系统的基础，如果它们不可靠或故障，那么整个系统就会崩溃。

2. 运用控制算法：为了使飞行控制系统更加智能化和实用化，现在的飞行控制系统广泛的运用了控制算法，其中最为常见的是反馈控制算法。

反馈控制算法是一种主动控制系统，通过对系统控制量的测量和与设定值进行比较，自动调整控制量的大小来实现控制目标。

由于算法的使用，现代飞行控制系统更加强悍，更加智能化，能够使飞机变得更加平稳和安全。

飞行控制系统的原理并非十分复杂，但其衍生的应用确有极大的专业性和技术性。

下面将介绍优化飞行控制系统的方法及其优势。

二、飞行控制系统的优化1. 时间响应和频率响应分析：时间响应是飞行控制系统的系统动态行为，描述了系统输入改变时系统内部稳态状态的变化过程。

频率响应是飞行控制系统对信号频率变化的反应特性。

频率响应分析是飞行控制系统设计中的重要工具，可以用于评估系统的稳定性和性能，并进行优化。

2. 控制器优化：控制器的设计十分重要，可用于调节飞行控制系统的性能。