1、第八章 民机飞行控制系统民机飞行控制系统实实 例例8.1 B7578.1 B757飞机自动飞行控制系统简介飞机自动飞行控制系统简介 B757B757（B767B767）装有柯林斯公司的数字式自动飞）装有柯林斯公司的数字式自动飞 行控制系统；行控制系统； 19821982年投入商业运行。年投入商业运行。 双发半宽机身中程商业运输机双发半宽机身中程商业运输机 8.1.1 概述概述自动飞行系统工作原理图自动飞行系统工作原理图自动飞行控制系统可以对飞机进行多轴控制自动飞行控制系统可以对飞机进行多轴控制B757B757的自动飞行控制系统是由下述四个主要分的自动飞行控制系统是由下述四个主要分系统组成系统组
2、成推力管理系统推力管理系统(TMS)-单套单套偏航阻尼器偏航阻尼器（Y/D）-双套双套自动驾驶仪自动驾驶仪/飞行指引系统飞行指引系统(AF/DS)-3套套水平安定面自动配平系统水平安定面自动配平系统(SATS)-2套套 8.1.2 B757飞机自动飞行控制系统飞机自动飞行控制系统（a）自动飞行控制系统组成）自动飞行控制系统组成 三种自动化等级三种自动化等级：人工操纵人工操纵+FD；A/P+A/T ；A/P+A/T+FMS。 操纵面操纵面横侧操纵由副翼和扰流板完成。横侧操纵由副翼和扰流板完成。尾翼为全动水平尾翼，俯仰由升降舵操纵。尾翼为全动水平尾翼，俯仰由升降舵操纵。方向舵实现方向操纵。方向舵实
3、现方向操纵。推力管理系统推力管理系统 (TMS) 1.1.功能功能 从从ADCADC、IRUIRU、FMCFMC输入信息，实现输入信息，实现推力限推力限制计算、油门杆自动控制和数据显示。制计算、油门杆自动控制和数据显示。 TMSTMS提供起飞、爬升、巡航、下降、进近、提供起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆和复飞全飞行过程的自动推力控制。着陆和复飞全飞行过程的自动推力控制。TMSTMS可以单独工作，或与可以单独工作，或与 AFDSAFDS和和FMCFMC一起工作。一起工作。 8.1.3 主要分系统介绍主要分系统介绍 2 .推力管理计算机推力管理计算机(TMC) 依依TMSP选定的方式计算出相应的
4、选定的方式计算出相应的发动机推力发动机推力比比(EPR)，即推力限制。，即推力限制。 发动机推力手柄控制发动机推力手柄控制，实现垂直速度、空速和，实现垂直速度、空速和马赫数控制。马赫数控制。 其它的功能其它的功能，还包括最大、最小速度保护、推，还包括最大、最小速度保护、推力限制保护和自动落地时收油门等。力限制保护和自动落地时收油门等。3. 自动油门伺服机构自动油门伺服机构 伺服机构的马达依伺服机构的马达依TMC指令驱动油门；指令驱动油门； 一个测速反馈电机将速度信号反馈给一个测速反馈电机将速度信号反馈给TMC； 伺服机构的输出轴与齿轮箱耦合在一起，控制伺服机构的输出轴与齿轮箱耦合在一起，控制
5、油门杆的运动；油门杆的运动； 油门杆的运动速度为油门杆的运动速度为14/s。 油门动力杆的角度油门动力杆的角度(PLA)，通过传感器测量反，通过传感器测量反 馈给自动油门杆系统。馈给自动油门杆系统。 4. 推力方式选择板推力方式选择板(TMSP) 用于选择推力限制方式和假设温度输入，包括有用于选择推力限制方式和假设温度输入，包括有推力限制计算模态的选择按钮：推力限制计算模态的选择按钮： TO/GA(起飞起飞/复飞复飞)； CLB(爬升爬升)； CON(连续连续)； CRZ(巡航巡航)等等。 按压上述按钮，则人工推力限制模态被选择了。按压上述按钮，则人工推力限制模态被选择了。 按压按压TO/GA
6、按钮，飞机位于地面时，则实现起飞按钮，飞机位于地面时，则实现起飞推力限制模态；飞机位于空中时，则实现复飞推推力限制模态；飞机位于空中时，则实现复飞推力限制模态。力限制模态。 利用面板上温度选择按钮，选择假设温度，实现利用面板上温度选择按钮，选择假设温度，实现推力减免。较高温度对应给出较低的推力。推力减免。较高温度对应给出较低的推力。TMS的工作状态和某些参数，可以在的工作状态和某些参数，可以在EADI和和EICAS上显示。上显示。 自动油门断开按钮位于油门杆上。自动油门断开按钮位于油门杆上。 安定面配平系统安定面配平系统1. 功能功能 通过转动水平安定面，以保持飞机俯仰轴处于配通过转动水平安定
7、面，以保持飞机俯仰轴处于配平的状态。平的状态。B757的水平安定面是一个可转动的尾翼。的水平安定面是一个可转动的尾翼。2. 工作模态工作模态应急备份人工配平应急备份人工配平：由驾驶员手动机械配平；：由驾驶员手动机械配平； 人工电子配平：人工电子配平：驾驶员通过电子配平系统实现人驾驶员通过电子配平系统实现人工配平；工配平； 自动配平自动配平：由自动驾驶仪：由自动驾驶仪FCC自动实现的配平；自动实现的配平； 马赫数配平马赫数配平：当襟翼收起，且自动驾驶仪断开，：当襟翼收起，且自动驾驶仪断开，备用或电子人工配平也没有使用时，水平尾翼备用或电子人工配平也没有使用时，水平尾翼自动地随马赫数变化实现配平。
8、自动地随马赫数变化实现配平。 偏航阻尼器系统偏航阻尼器系统 1. 1. 功能功能 通过接收来自通过接收来自ADC及及IRU的有关信号产生相应的有关信号产生相应的指令，的指令，驱动方向舵来阻尼不希望的侧滑和滚转驱动方向舵来阻尼不希望的侧滑和滚转运动，产生指令，操纵方向舵来实现协调转弯，运动，产生指令，操纵方向舵来实现协调转弯，以消除倾斜转弯时的侧滑角。以消除倾斜转弯时的侧滑角。 通过控制面板上的开关，使偏航阻尼器在起飞通过控制面板上的开关，使偏航阻尼器在起飞前即可接通工作，并可人工断开或在故障状态下前即可接通工作，并可人工断开或在故障状态下自动断开。自动断开。 偏航阻尼器的组成原理图如图所示偏航
9、阻尼器的组成原理图如图所示。 2. 偏航阻尼器计算机模块偏航阻尼器计算机模块 功能：功能：从从IRU接收飞机的滚转角、偏航角速率、接收飞机的滚转角、偏航角速率、侧向加速度、滚转速率以及地速信号。从侧向加速度、滚转速率以及地速信号。从ADC接接收指示迎角、动压和真空速信号。收指示迎角、动压和真空速信号。依给定的计算依给定的计算方法求得荷兰滚阻尼指令及协调转弯指令方法求得荷兰滚阻尼指令及协调转弯指令。 共有两套共有两套(左、右两个模块左、右两个模块)； 计算模块均有两个计算模块均有两个独立的控制与监控微处理器独立的控制与监控微处理器； 每个微处理器具有功能相同但指令集不同、编制每个微处理器具有功能
10、相同但指令集不同、编制方法不同的方法不同的非相似软件非相似软件，形成了两个独立的控制，形成了两个独立的控制通道与监控通道；通道与监控通道； 两个通道计算的指令进行比较，若不一致，则认两个通道计算的指令进行比较，若不一致，则认为偏航阻尼器出现故障，并在偏航阻尼器控制板为偏航阻尼器出现故障，并在偏航阻尼器控制板上显示，同时自动断开偏航阻尼器。上显示，同时自动断开偏航阻尼器。3. 电液伺服舵机电液伺服舵机2套，接收计算机产生的输出指令，伺服舵机的套，接收计算机产生的输出指令，伺服舵机的机械轴输出，通过机械传动机构，驱动机械轴输出，通过机械传动机构，驱动3套方向套方向舵液压作动筒，以带动舵面左右偏转。
11、舵液压作动筒，以带动舵面左右偏转。脚蹬操纵指令、自动驾驶仪舵机的输出指令和脚蹬操纵指令、自动驾驶仪舵机的输出指令和偏航阻尼器伺服舵机的输出指令，通过机械传偏航阻尼器伺服舵机的输出指令，通过机械传动机构进行综合，并操纵方向舵的液压作动筒，动机构进行综合，并操纵方向舵的液压作动筒，以控制方向舵偏转。以控制方向舵偏转。 为了保证对方向舵的人工操纵能力，务必对偏为了保证对方向舵的人工操纵能力，务必对偏航阻尼器产生的指令，有权限限制（即对方向航阻尼器产生的指令，有权限限制（即对方向舵的操纵权限有限制）。每个偏航阻尼器模块舵的操纵权限有限制）。每个偏航阻尼器模块的指令不能超过方向舵的的指令不能超过方向舵的
12、3的偏转。的偏转。自动飞行自动飞行/指引系统指引系统(AFDS) 1. 功能功能 通过通过AFDS的方式控制板的指令信号，对飞机的的方式控制板的指令信号，对飞机的副翼、升降舵和方向舵提供自动控制；同时，它副翼、升降舵和方向舵提供自动控制；同时，它还为飞行指引显示提供导引信号的处理。还为飞行指引显示提供导引信号的处理。 2. 组成组成 三台飞行控制计算机三台飞行控制计算机(左、中、右三台左、中、右三台)。 模态控制板模态控制板(MCP) 各种传感器各种传感器 驾驶杆指令及断开驾驶杆指令及断开AP、复飞信号、复飞信号 各种伺服舵机回路。各种伺服舵机回路。3. AP/FD模式模式 自动驾驶（自动驾驶
13、（AP）模式）模式 -两个子模式两个子模式 CMD是自动驾驶指令控制方式，即驾驶指令是自动驾驶指令控制方式，即驾驶指令 是由控制律直接产生是由控制律直接产生 CWS是驾驶员通过驾驶盘产生操纵指令的控是驾驶员通过驾驶盘产生操纵指令的控 制方式，此时实现姿态保持制方式，此时实现姿态保持 飞行指引飞行指引(F/D) FCC产生指令信号，在产生指令信号，在EFIS的电子姿态指引的电子姿态指引 仪及电子水平状态指示器上，产生相应的舵面仪及电子水平状态指示器上，产生相应的舵面 操纵指令信号，驾驶员通过给出的指令信号操操纵指令信号，驾驶员通过给出的指令信号操 纵飞机，此时舵机不工作。纵飞机，此时舵机不工作。
14、 针对不同阶段的飞行要求，设置了许多不同飞行针对不同阶段的飞行要求，设置了许多不同飞行方式。驾驶员可以依据飞行要求，在方式控制板上方式。驾驶员可以依据飞行要求，在方式控制板上加以选择。加以选择。 8.1.4 B757 飞机自动飞行工作模式飞机自动飞行工作模式(1)起飞方式起飞方式 飞机在地面，当飞行指引飞机在地面，当飞行指引(F/D)开关接通时，则自开关接通时，则自动选择该方式。此时，飞控计算机动选择该方式。此时，飞控计算机(FCC)输出控输出控制指令，控制飞机姿态或所显示的速度方案。制指令，控制飞机姿态或所显示的速度方案。 * 注意：注意：起飞方式仅在起飞方式仅在F/D时起作用。时起作用。
15、(2) 垂直速度垂直速度(V/S)方式方式 在在A/P接通时，则自动进入，接通时，则自动进入，是是A/P的基本俯仰方的基本俯仰方式式。可以在。可以在MCP上人工选择进入。当接通其他模上人工选择进入。当接通其他模态时，则可自动断开。态时，则可自动断开。 FCC指令飞机去捕获和保持所选的垂直速度。指令飞机去捕获和保持所选的垂直速度。 (30m/s45m/s) 控制方案：垂直速度反馈。控制方案：垂直速度反馈。1. 俯仰轴的控制功能俯仰轴的控制功能(3) 飞行高度层改变飞行高度层改变(FL/CH) 为人工选择的飞行方式。为人工选择的飞行方式。FCC指令飞机俯仰姿态去捕获和保持所选的空速指令飞机俯仰姿态
16、去捕获和保持所选的空速或或M数。数。FCC还指令飞机在所选的速度下捕获和保持所选还指令飞机在所选的速度下捕获和保持所选的高度。的高度。油门基于所要求的高度变化，油门基于所要求的高度变化，控制垂直速度控制垂直速度。可。可以自动亦可手动。以自动亦可手动。(4) 垂直导航垂直导航(VNAV) 人工选择的飞行方式。人工选择的飞行方式。 FCC依依MFC计算所得的垂直升降指令来控制飞计算所得的垂直升降指令来控制飞机的升降舵。控制飞机实现所选垂直剖面。机的升降舵。控制飞机实现所选垂直剖面。 油门控制由推力管理计算机产生。油门控制由推力管理计算机产生。FMC选择自选择自动油门状态，并提供目标值。动油门状态，
17、并提供目标值。(5) 高度选择保持方式高度选择保持方式(ALT/ SEL/HOLD) 自动和人工选择的飞行方式。自动和人工选择的飞行方式。 -保持方式保持方式保持按压保持按压“保持保持”按钮时的高度。按钮时的高度。选择某一高度，当进入所选高度时，将保持所选选择某一高度，当进入所选高度时，将保持所选高度。高度。 -自动捕获方式自动捕获方式：自动进入，在满足进入条件时，：自动进入，在满足进入条件时，捕获所选高度捕获所选高度(由由V/S，VNAV，复飞进入，复飞进入)。 控制方案：采用指数曲线进入。控制方案：采用指数曲线进入。 (6)进近飞行方式进近飞行方式(APP)人工选择的飞行方式；按压人工选择
18、的飞行方式；按压“按钮按钮”进入待命，进入待命，满足捕获条件时进入。满足捕获条件时进入。FCC指令飞机捕获和跟踪指令飞机捕获和跟踪G/S波束。波束。控制方案：依偏离角进行控制。控制方案：依偏离角进行控制。 (7) 自动着陆方式自动着陆方式 满足条件：满足条件：A/P，IRS 3套工作套工作-IIIB 着陆；着陆； 2套工作套工作IIIA 着陆；着陆； 否则不能自动着陆。否则不能自动着陆。 在在APP飞行方式时，每个可靠运行的自动驾仪飞行方式时，每个可靠运行的自动驾仪通道，将自动地转到予位方式。通道，将自动地转到予位方式。 如果如果G/S和和LOC已经捕获，且两个以上通道已已经捕获，且两个以上通
19、道已予位。那么，在予位。那么，在无线电高度无线电高度1500英尺时，俯仰轴英尺时，俯仰轴的三通道将接通。的三通道将接通。 当主起落架离地为当主起落架离地为45英尺时，拉平控制接通英尺时，拉平控制接通。 在触地点时的下降速率为在触地点时的下降速率为2英尺英尺/秒。秒。 在无线电高度小于在无线电高度小于5英尺时，有一个机头向下英尺时，有一个机头向下 的指令加到升降舵上，的指令加到升降舵上，以保证前轮操纵有效。以保证前轮操纵有效。 拉平开始时，向自动油门系统发送制动指令。拉平开始时，向自动油门系统发送制动指令。2. 滚转轴的控制方式滚转轴的控制方式(1) 起飞方式起飞方式 滚转轴指令保持飞机水平。离
20、地后，实现对地面滚转轴指令保持飞机水平。离地后，实现对地面航迹跟踪航迹跟踪(此时仅此时仅F/D生效生效)。(2) 航向保持方式航向保持方式滚转轴控制的基本方式滚转轴控制的基本方式。A/P通道接通时，通道接通时，FCC自动选择该方式。自动选择该方式。也可以通过按压也可以通过按压MCP板上板上 “航向保持航向保持”按钮进入。按钮进入。控制飞机保持航向的基准值控制飞机保持航向的基准值(飞机的飞机的倾斜角低于航倾斜角低于航向捕获标准，向捕获标准，也就是飞机机翼接近水平也就是飞机机翼接近水平)。(3)航向选择模式航向选择模式控制飞机捕获，并保持在控制飞机捕获，并保持在MCP上所选的航向。上所选的航向。在
21、捕获航向时，在捕获航向时，飞机的倾斜角的限制值可在飞机的倾斜角的限制值可在MCP上选择。上选择。(4) 水平导航模式水平导航模式(LNAV)飞机将响应飞行管理计算机产生的滚转操纵指令，飞机将响应飞行管理计算机产生的滚转操纵指令，并捕获和跟踪所选择的计划飞行轨迹。并捕获和跟踪所选择的计划飞行轨迹。可以通过人工选择进入。可以通过人工选择进入。(5) 航向信标有效航向信标有效(LOC)模式模式FCC指令飞机在捕获航向信标中心波束后，跟踪指令飞机在捕获航向信标中心波束后，跟踪航向信标波束。航向信标波束。由人工选择进入。由人工选择进入。(6) 背台航向信标模式背台航向信标模式(B/CRS)A/P将指令飞
22、机跟踪背台航向信标中的波束。将指令飞机跟踪背台航向信标中的波束。由人工选择进入。由人工选择进入。(7) 自动着陆模式自动着陆模式当当MCP上已选择上已选择LOC及及APP模式状态，即航向已模式状态，即航向已选定为跑道航向，并且倾斜角限幅值开关处于自选定为跑道航向，并且倾斜角限幅值开关处于自动位置时，方能转换为自动着陆构型。动位置时，方能转换为自动着陆构型。 在自动着陆模式时，要实现四种控制：在自动着陆模式时，要实现四种控制：首先是首先是滑跑预位滑跑预位：此时：此时A/P的航向指令与方向舵的航向指令与方向舵位置同步，所有尚未接通的位置同步，所有尚未接通的A/P通道均应与滚转通道均应与滚转和航向同
23、步；和航向同步；其次为其次为滑跑方式接通滑跑方式接通，此时，此时A/P的航向指令和跑的航向指令和跑道调准指令有效，航向基准调整到跑道的航向上，道调准指令有效，航向基准调整到跑道的航向上，主要的控制是波束中心线。主要的控制是波束中心线。第三，第三，滑跑航向控制接通滑跑航向控制接通。在。在无线电高度表高度无线电高度表高度小于小于5英尺和下降英尺和下降时，航向控制接通。方向舵指时，航向控制接通。方向舵指令信号主要用于补偿前轮触地的制动力和偏航速令信号主要用于补偿前轮触地的制动力和偏航速率。率。方向舵指令与位置偏差和速率偏差成比例方向舵指令与位置偏差和速率偏差成比例。最后是最后是跑道中心的制导跑道中心
24、的制导。在前轮触地后，可以通。在前轮触地后，可以通过操纵前轮来保持飞机在跑道中心线上。过操纵前轮来保持飞机在跑道中心线上。 在在A/P断开后，控制结束。断开后，控制结束。 3. 复飞方式复飞方式 驾驶员按压复飞按钮进入该方式。驾驶员按压复飞按钮进入该方式。 FCC依据依据襟翼位置用速度调整方案产生俯仰襟翼位置用速度调整方案产生俯仰轴指令轴指令，控制飞机正向加速度和正的爬升速率。，控制飞机正向加速度和正的爬升速率。 FCC产生滚转指令，依跑道航向产生滚转指令，依跑道航向实现地面航实现地面航迹跟踪保持迹跟踪保持，并有侧风补偿功能。，并有侧风补偿功能。B777飞机采用电传操纵系统，控制升降舵、方向飞
25、机采用电传操纵系统，控制升降舵、方向舵、副翼、襟副翼和水平位移。舵、副翼、襟副翼和水平位移。驾驶员指令被相应的传感器转为模拟信号，这些驾驶员指令被相应的传感器转为模拟信号，这些信号进入作动器控制电子（信号进入作动器控制电子（ACE）后转换为数字）后转换为数字信号，通过飞行控制总线信号，通过飞行控制总线A629传送到三个数字式传送到三个数字式主飞行控制计算机（主飞行控制计算机（PFC）。）。PFC计算出控制指计算出控制指令后通过令后通过A629发送到四个发送到四个ACE，转换为模拟信号，转换为模拟信号后控制后控制31个作动器。个作动器。 8.2 B777/787 8.2 B777/787飞机的飞
26、行控制系统飞机的飞行控制系统 8.2.1 B777飞行控制系统飞行控制系统B777飞机电传飞行控制系统的特点：飞机电传飞行控制系统的特点：采用传统的盘柱、方向舵进行控制；采用传统的盘柱、方向舵进行控制；采用采用3余度的数字式飞余度的数字式飞行行控控制制计算机（三台计计算机（三台计算机，每台计算机内有三个支路，每个支路都算机，每台计算机内有三个支路，每个支路都具有非相似的处理器），并行工作；具有非相似的处理器），并行工作；副翼、襟副翼、升降舵、方向舵的每片舵面上副翼、襟副翼、升降舵、方向舵的每片舵面上都有两台主都有两台主-主方式工作的电液作动器驱动；主方式工作的电液作动器驱动；扰流板作动器可以机
27、械控制，也可在减速控制扰流板作动器可以机械控制，也可在减速控制时电传操纵控制；时电传操纵控制； 三台自动飞行指引计算机，通过三台自动飞行指引计算机，通过A629数据数据总线与电传飞行控制系统交联；总线与电传飞行控制系统交联； 高增升控制指令由两余度的高升力控制系高增升控制指令由两余度的高升力控制系统产生并与飞控系统交联；统产生并与飞控系统交联； 一个缆索驱动系统控制两个扰流板和水平一个缆索驱动系统控制两个扰流板和水平安定面作为机械备份。安定面作为机械备份。B777电传飞控系统能够工作在正常、降级和直电传飞控系统能够工作在正常、降级和直接模式，实现对飞机的俯仰、滚转和偏航控制。接模式，实现对飞机
28、的俯仰、滚转和偏航控制。所有的控制功能、附加功能和保护功能都能在正所有的控制功能、附加功能和保护功能都能在正常模式实现，自动驾驶仪只在正常模式中运行；常模式实现，自动驾驶仪只在正常模式中运行；降级模式除不能执行保护功能和自动驾驶功能外降级模式除不能执行保护功能和自动驾驶功能外其运行与正常模式一样；其运行与正常模式一样；在直接模式，飞行员指令直接传到在直接模式，飞行员指令直接传到AEC，由，由AEC产生简单的控制指令，产生简单的控制指令，PFC不参与运行；不参与运行；保护功能和自动驾驶功能在直接模式下不能投保护功能和自动驾驶功能在直接模式下不能投 入。入。B787的操纵面与的操纵面与B777相似
29、，其电传飞行控制系相似，其电传飞行控制系统却与统却与B777由了很大的差别。由了很大的差别。B787上有上有4个飞行控制柜，每个控制柜中装配个飞行控制柜，每个控制柜中装配1个个飞行控制模块、飞行控制模块、1个个ACE和一个电源控制模块（和一个电源控制模块（2#控制柜中无飞行控制模块），三个飞行控制模控制柜中无飞行控制模块），三个飞行控制模块采用非相似的处理器；块采用非相似的处理器；主飞行控制、自动飞行、高升力控制高度综合，主飞行控制、自动飞行、高升力控制高度综合，均在三个飞行控制模块中实现；均在三个飞行控制模块中实现； 8.2.2 B787电传飞行控制系统电传飞行控制系统 取消了从取消了从AC
30、E到主操纵面作动器之间的电缆，到主操纵面作动器之间的电缆，使用总线进行数据使用总线进行数据传输传输，减轻减轻了系统重量；了系统重量； 与与B777类似，类似，B787的副翼、襟副翼、升降舵的副翼、襟副翼、升降舵方向舵的每片舵面上仍有两台主方向舵的每片舵面上仍有两台主-主方式工作主方式工作的电液作动器驱动，但与的电液作动器驱动，但与B777不同的是，部不同的是，部分舵面采用了灵巧作动器，即作动器都带有一分舵面采用了灵巧作动器，即作动器都带有一个远程电子单元（个远程电子单元（REU），这个单元接收从），这个单元接收从ACE传送的作动器控制指令数字信号，并转换传送的作动器控制指令数字信号，并转换为模
31、拟信号后，控制相应的作动器；为模拟信号后，控制相应的作动器； 水平安定面作动器也改为带控制的作动器，水平安定面作动器也改为带控制的作动器， 接收数字信号的控制指令；接收数字信号的控制指令； 取消了机械备份系统。取消了机械备份系统。8.3 A3208.3 A320飞机的飞行控制系统飞机的飞行控制系统 1 1概述概述 中短程运输机中短程运输机 最大起飞重量：最大起飞重量：73500公斤公斤 燃油量：燃油量：19600公斤公斤 最大航程：最大航程：3000海里海里 最大旅客座位：最大旅客座位：180座座 8.3.1 A320飞机自动控制系统飞机自动控制系统具有很高的安全性和自动化程度具有很高的安全性
32、和自动化程度 - 装备有飞行管理引导系统（装备有飞行管理引导系统（FMGSFMGS），将），将 自动驾驶与飞行管理组合成一个系统；自动驾驶与飞行管理组合成一个系统； - 飞行员可以完全不用或选择部分或全部自飞行员可以完全不用或选择部分或全部自 动飞行控制的功能来实现对飞机的控制；动飞行控制的功能来实现对飞机的控制； - 通过使用自动控制的最高自动化等级，飞通过使用自动控制的最高自动化等级，飞 行员可以完全不操纵飞机，只需监视飞机行员可以完全不操纵飞机，只需监视飞机 的飞行状态就可完成航线飞行，甚至在进的飞行状态就可完成航线飞行，甚至在进 近状态下，飞机也可完成自动着陆或复飞。近状态下，飞机也可
33、完成自动着陆或复飞。 A320飞机第一次在主操纵舵面（升降舵和副翼）飞机第一次在主操纵舵面（升降舵和副翼） 采用了纯电传操纵系统采用了纯电传操纵系统 -由于采用了电传操纵系统，比机械式驾驶盘由于采用了电传操纵系统，比机械式驾驶盘 操纵要灵活得多。操纵要灵活得多。 -电传操纵极大地改善了飞行品质。甚至能使电传操纵极大地改善了飞行品质。甚至能使 不同类型的飞机彼此具有相似的飞行品质。不同类型的飞机彼此具有相似的飞行品质。 -实现部分主动控制功能实现部分主动控制功能(阵风载荷减缓等阵风载荷减缓等)。主操纵面主操纵面 - 纵轴纵轴 ：升降舵、平尾；：升降舵、平尾； - 航向：方向舵；航向：方向舵； -
34、 滚转：副翼、扰流片。滚转：副翼、扰流片。2. A3202. A320飞机飞行控制系统构成飞机飞行控制系统构成 （1） 电传操纵系统电传操纵系统(FBW) 功用：改善飞行品质和人工操纵功用：改善飞行品质和人工操纵 -由升降舵和副翼计算机由升降舵和副翼计算机(ELAC)及扰流板和升及扰流板和升 降舵计算机降舵计算机(SEC)形成对升降舵、副翼和扰形成对升降舵、副翼和扰 流板的操纵；流板的操纵； -由飞行增稳计算机由飞行增稳计算机(FAC)对方向舵的操纵；对方向舵的操纵； -平尾及方向舵可由驾驶员通过机械系统手动平尾及方向舵可由驾驶员通过机械系统手动 应急配平，也可通过附加伺服机构电传操纵；应急配
35、平，也可通过附加伺服机构电传操纵； - 推力控制由全权限数字发动机控制器推力控制由全权限数字发动机控制器(FADEC) 控制。控制。 -采用侧杆操纵器和脚蹬。采用侧杆操纵器和脚蹬。组成部分组成部分（2 2）飞行管理和引导控制系统）飞行管理和引导控制系统 功能：自动飞行和引导功能：自动飞行和引导 -飞行管理和引导计算机飞行管理和引导计算机(FMGC)(FMGC)； 完成飞行管理完成飞行管理(FM)(FM)； 完成自动驾驶完成自动驾驶(A/P)(A/P)； 完成自动推力控制完成自动推力控制(AT)(AT)； 完成飞行指引完成飞行指引(FD)(FD)。 - FMGC FMGC产生的指令通过产生的指令
36、通过FBWFBW实现对飞机实现对飞机 的控制。的控制。（3 3）传感器）传感器 功用：系统状态测量功用：系统状态测量 ADIRS(大气数据惯导系统大气数据惯导系统)； RA(无线电高度表无线电高度表)； ILS(仪表着陆系统仪表着陆系统)； VOR(全向信标仪全向信标仪)； DME(测距计测距计)。（4 4）座舱控制显示设备）座舱控制显示设备 功用：实现人功用：实现人- -机对话机对话 FCU (飞行操纵单元飞行操纵单元 )； EIS (电子仪表系统电子仪表系统 )； MCDU (多功能控制与显示单元多功能控制与显示单元 )。（1） 人工手动操纵人工手动操纵 -侧杆通过侧杆通过FBW操纵升降舵
37、操纵升降舵/副翼副翼/扰流板；扰流板； -脚蹬通过脚蹬通过FAC操纵方向舵；操纵方向舵； -配平可以由配平可以由FBW及及FAC或机构系统实现；或机构系统实现； -由由FBW结构及参数保证飞机操纵品质。结构及参数保证飞机操纵品质。3. 3. 操纵方式操纵方式 （2）自动驾驶的自动飞行）自动驾驶的自动飞行 -FMGC实现飞行管理（导航、飞行计划管实现飞行管理（导航、飞行计划管 理、性能予测和优化理、性能予测和优化 ) )； -自动驾驶自动驾驶/ /飞行指引指令计算；飞行指引指令计算； -自动油门控制指令计算；自动油门控制指令计算； -座舱显示器输出座舱显示器输出/ /输入管理；输入管理； -所产
38、生的操纵指令分别通过所产生的操纵指令分别通过ELAC、SEC、 FAC及及FADEC执行。执行。（1） FBW的控制模态：保证满足飞行品质要求；的控制模态：保证满足飞行品质要求； -起飞、着陆控制系统如何构成和工作；起飞、着陆控制系统如何构成和工作； -巡航阶段控制系统如何构成和工作；巡航阶段控制系统如何构成和工作； -如何实现飞机载荷减缓及包线保护；如何实现飞机载荷减缓及包线保护； -如何实现增稳和增强阻尼如何实现增稳和增强阻尼4.4.控制模态控制模态 （2） AP/FD各种功能：保证实现要求的功能各种功能：保证实现要求的功能 -垂直速度控制；垂直速度控制； -等高度控制；等高度控制； -速
39、度控制；速度控制； -速度、高度预置控制；速度、高度预置控制； -方位角控制；方位角控制； -VOR控制；控制； -水平航迹控制；水平航迹控制； -自动着陆轨迹控制等。自动着陆轨迹控制等。1. A320操纵面操纵面纵向操纵面纵向操纵面-升降舵，由电信号操纵。升降舵，由电信号操纵。平尾安定面平尾安定面-驾驶员通过配平手轮机械操纵，驾驶员通过配平手轮机械操纵， 也可通过传动机构上耦合的附加伺服机构进行电也可通过传动机构上耦合的附加伺服机构进行电 操纵。操纵。滚转操纵是用机翼上副翼及外侧的滚转操纵是用机翼上副翼及外侧的4块扰流片来块扰流片来 实现的。实现的。方向舵用于飞机的航向增稳控制方向舵用于飞机
40、的航向增稳控制, 是电操纵的是电操纵的, 可由驾驶员通过脚蹬进行机械操纵。可由驾驶员通过脚蹬进行机械操纵。 8.3.2 A320飞机的电传操纵系统飞机的电传操纵系统2. 驾驶舱操纵杆驾驶舱操纵杆（1）俯仰和滚转操纵为侧杆）俯仰和滚转操纵为侧杆每个侧杆单独给出与侧杆角位移成比例的电信号；每个侧杆单独给出与侧杆角位移成比例的电信号；两侧杆电气互连的逻辑关系是：两侧杆电气互连的逻辑关系是： -当一杆不发出任何指令信号时，另一杆的操纵有当一杆不发出任何指令信号时，另一杆的操纵有 全权限；全权限； -当另一杆操纵时，两个输入代数叠加，但输出不当另一杆操纵时，两个输入代数叠加，但输出不 应超过舵面的最大偏
41、角。应超过舵面的最大偏角。 -按下，并保持侧杆上的按下，并保持侧杆上的“超控按钮超控按钮”来解除另来解除另一一 侧杆的工作，实现完全控制。侧杆的工作，实现完全控制。 如果如果“超控按钮超控按钮”超过超过40秒，该侧杆将被锁住。秒，该侧杆将被锁住。 在任何时候，被解除的侧杆，可由瞬间按压在任何时候，被解除的侧杆，可由瞬间按压 “超控按钮超控按钮”而重新使用。而重新使用。 侧杆优先状况有一定的显示，并告诉飞行员。侧杆优先状况有一定的显示，并告诉飞行员。（2） 两对脚蹬刚性连接在一起，以保证方向舵的两对脚蹬刚性连接在一起，以保证方向舵的 机械操纵。机械操纵。 3. 电传系统计算机电传系统计算机 EL
42、AC（升降舵（升降舵/副翼计算机），副翼计算机），共共2台。在非故台。在非故障情况下，对升降舵，副翼和平尾安定面实现操障情况下，对升降舵，副翼和平尾安定面实现操纵。纵。 SEC（扰流片（扰流片/升降舵计算机），升降舵计算机），共共3台。在非故台。在非故障情况下，对扰流片实现控制。当障情况下，对扰流片实现控制。当ELAC发生故发生故障时，障时，SEC对升降舵和平尾安定面进行控制（仅对升降舵和平尾安定面进行控制（仅用用SEC中的第中的第1、2台计算机）。台计算机）。 电传系统计算机按非相似余度原理构成电传系统计算机按非相似余度原理构成。 -ELAC是是2余度的，采用余度的，采用Motorola 8
43、000， -SEC则是则是3余度的，采用余度的，采用Intel 8000 每台计算机由每台计算机由2台处理器组成，且在不同时间下台处理器组成，且在不同时间下工作，始终实现相互监控。若其计算结果不一致，工作，始终实现相互监控。若其计算结果不一致，则立即判断该台计算机故障，并断掉该台计算机。则立即判断该台计算机故障，并断掉该台计算机。 实现实现软件非相似软件非相似，软件是由两组独立人员，采用，软件是由两组独立人员，采用不同的程序语言编写。不同的程序语言编写。5台计算机中任何一台都可控制台计算机中任何一台都可控制A320飞行，全部飞行，全部失去电传控制的可靠性达到了失去电传控制的可靠性达到了10-1
44、0/每飞行小时。每飞行小时。两台飞行增稳计算机两台飞行增稳计算机FAC，提供对方向舵电动控，提供对方向舵电动控制。制。4. 四种工作模态四种工作模态（1）正常操纵法则：）正常操纵法则：无故障时使用的操纵规律，无故障时使用的操纵规律， 且具有各种附加功能。且具有各种附加功能。（2）备用操纵法则）备用操纵法则：当发生一定故障组合后，将：当发生一定故障组合后，将 自动切换到备用操纵规律。自动切换到备用操纵规律。 -包括自动配平在内的包括自动配平在内的俯仰操纵保持不变。俯仰操纵保持不变。 但在着陆进近（起落架放下）时，转换为直接但在着陆进近（起落架放下）时，转换为直接 操纵。操纵。 -滚转操纵的备用操
45、纵规律是直接操纵。滚转操纵的备用操纵规律是直接操纵。（3）直接操纵法则）直接操纵法则：在发生另一类更严重故障：在发生另一类更严重故障 时，俯仰操纵亦转换为直接操纵。时，俯仰操纵亦转换为直接操纵。 -偏航阻尼器降低操纵权限使用。偏航阻尼器降低操纵权限使用。（4）机械式的应急操纵）机械式的应急操纵：电源发生暂时故障时，：电源发生暂时故障时， 利用平尾的机械配平和方向舵脚蹬机械操利用平尾的机械配平和方向舵脚蹬机械操 纵系统对飞机进行操纵，实现最低限度的纵系统对飞机进行操纵，实现最低限度的 飞行安全，安全返航，安全着陆。飞行安全，安全返航，安全着陆。 5. A320飞机载荷减缓系统飞机载荷减缓系统 功
46、能功能 为了降低强紊流下机翼上的载荷；为了降低强紊流下机翼上的载荷； 方案方案利用副翼及扰流片和升降舵实现；利用副翼及扰流片和升降舵实现；测量飞机法向过载，当测量飞机法向过载，当nz大于驾驶员指令过载大于驾驶员指令过载0.3g时起动工作；时起动工作； 操纵面以操纵面以2000 /s速度偏转，维持速度偏转，维持5秒，然后收回。秒，然后收回。升降舵相应偏转，以抵消附加力矩。升降舵相应偏转，以抵消附加力矩。 A320飞机的阵风减缓系统利用副翼和外侧扰流片飞机的阵风减缓系统利用副翼和外侧扰流片对称偏转实现载荷减缓的功能。对称偏转实现载荷减缓的功能。 当传感器测量到机身的法向过载比驾驶员操纵给当传感器测
47、量到机身的法向过载比驾驶员操纵给定的值大定的值大0.3时，副翼和外侧扰流片将以很高的调时，副翼和外侧扰流片将以很高的调节速度做卸载调节偏转（向上），该偏转至少保节速度做卸载调节偏转（向上），该偏转至少保持，然后减速收回。持，然后减速收回。 操纵面偏转角度与法向过载成正比，副翼调节偏操纵面偏转角度与法向过载成正比，副翼调节偏角最大为角最大为 ，扰流片上的调节偏度最大为，扰流片上的调节偏度最大为 ，副翼和扰流片偏转所造成的俯仰力矩由升降舵偏副翼和扰流片偏转所造成的俯仰力矩由升降舵偏转来平衡。转来平衡。 A320上的上的阵风减缓系统很好的调整了机翼上由阵阵风减缓系统很好的调整了机翼上由阵风造成的附加
48、载荷，并使这种载荷减少了风造成的附加载荷，并使这种载荷减少了15%，而机翼结构重量却减少了大约而机翼结构重量却减少了大约200kg, 大大提高了大大提高了系统所承受的静重储备。系统所承受的静重储备。 1025A320飞机载荷减缓系统飞机载荷减缓系统效益效益 减少了在严重大气扰动下的机翼载荷近减少了在严重大气扰动下的机翼载荷近 15%，使机翼的结构重量减轻，使机翼的结构重量减轻180公斤；公斤； 提高了在恶劣气象条件下的乘座品质。提高了在恶劣气象条件下的乘座品质。 过载限制方案过载限制方案 利用电传操纵系统指令输入的限幅方法实现。利用电传操纵系统指令输入的限幅方法实现。 迎角边界控制方案迎角边界
49、控制方案 在迎角达到保护范围时，电传控制律采用迎角在迎角达到保护范围时，电传控制律采用迎角 反馈实现限制。反馈实现限制。 按照马赫数，前缘和后缘襟翼的位置规定了各按照马赫数，前缘和后缘襟翼的位置规定了各 种限制迎角。在俯仰角，滚转角较大时，则自种限制迎角。在俯仰角，滚转角较大时，则自 动减小迎角的规定值。动减小迎角的规定值。 1. 飞行管理功能飞行管理功能 A320飞机飞行管理系统飞行管理部分功能：飞机飞行管理系统飞行管理部分功能：导航导航 （1）位置计算）位置计算 （2）精度评估）精度评估 （3）无线电导航调谐：显示和计算无线电位置）无线电导航调谐：显示和计算无线电位置 （4）惯导系统较准）
50、惯导系统较准飞行计划飞行计划 横向飞行计划：即将要飞行的横向轨迹。横向飞行计划：即将要飞行的横向轨迹。 垂直飞行计划：垂直轨迹（速度、高度剖面）垂直飞行计划：垂直轨迹（速度、高度剖面） 8.3.3 A320飞机的飞行管理系统飞机的飞行管理系统飞行管理系统有两种飞行计划：飞行管理系统有两种飞行计划： - 现用飞行计划：主要用于垂直和横向导航；现用飞行计划：主要用于垂直和横向导航； 多功能控制显示组件（多功能控制显示组件（MCDU）和导航显示）和导航显示 器（器（ND）的显示）的显示 无线电自动调谐无线电自动调谐 性能预测性能预测 燃油计划燃油计划 -备用飞行计划备用飞行计划 显示显示 改航（准备
