飞机飞行操纵系统概述
飞行操纵系统是飞机上用来传递飞行员的操纵指令 ,进而操纵飞机表面可动翼面进而改变飞机气动外形,从而实现飞机机动,提升飞行性能和乘坐品质。飞行操作系统包括主操纵系统和辅助操纵系统 ,主操作系统包括横侧操纵,偏航操纵和俯仰操纵,可以操纵飞机绕机体坐标系的三轴旋转,从而改变或保持飞机的飞行姿态,保证飞机的可操作性和稳定性。
飞机的三轴旋转运动
飞机的辅助操纵系统包括配平操纵、增升装置操控纵以及扰流板操纵。这三种操纵可以用来减小或消除飞行主操纵力,显著改善飞机的低速性能,提高飞机的飞行性能。除此之外,飞行操纵系统还配有飞行警告系统,当检测到飞机失速、失控、低可操纵性或接近失控时会给予飞机驾驶员声音和灯光警告,使飞行员脱离目前的飞行状态,改善飞行姿态,保证飞机的飞行安全和性能。
飞行主操纵原理
飞行主操纵的基本原理是:操纵主操纵面旋转,改变启动外形从而产生偏转方向的附加气动力,从而改变飞机的横侧、俯仰和偏航姿态。
飞行主操纵原理
飞机横滚操纵:当飞行员左右转动驾驶盘时,可以使飞机的左右副翼向上下不同方向偏转 ,从而改变左右机翼的升力,从而形成绕飞机纵轴的横滚力矩,使飞机向两侧滚转。
飞机横滚示例
飞机俯仰操纵:飞行员前后推拉驾驶盘时可以操纵升降舵上下偏转,向后流动的空气会在飞机尾翼处升降舵上形成一个附加气动力从而使飞机抬头或低头。
飞机俯仰示例
飞机偏航操纵:在驾驶舱内,飞行员的脚部有一对脚蹬,左右蹬脚蹬可操纵方向舵左右偏转,并在方向舵上产生附加气动力,从而推动飞机尾部并使机头产生水平方向上的偏转。
飞机偏航示例
飞行主操纵力
飞行主操纵力是驾驶员在进行对飞机的主操纵时是加在主操纵机构上的力,例如:当我们转动驾驶盘后,副翼会上下偏转,但是从飞机正面向后流动的空气会在机翼表面造成一定的空气动力,从而使副翼回到中立位置,作用于机翼上的力随翼面尺寸、飞行速度和翼偏角的增大而增大,且这个力会随着传动机构实时传回到驾驶舱内的操纵机构上,这时为了使机翼保持在偏转位置,老实人必须在驾驶盘上施加相应的主操纵力(P)。
主操纵力与枢轴力矩
飞行主操纵系统分为无助力机械式主操纵系统和助力式主操纵系统。无助力机械式主操纵系统适用于主操纵面尺寸小、飞行速度低的小型低速飞机(小于500km/h)。因上述因素 ,飞机主操纵面受到的气动载荷由钢索、滑轮等机械结构传递到驾驶舱内的驾驶盘上,由于气动载荷较小,驾驶员的体力足以克服主操纵面的气动载荷来操纵飞机。大多数的通用飞机如TB20、塞斯纳172、SR20等型号的飞机都采用无助力式主操纵系统,一些中型飞机的备用主操纵系统也采用这种形式。
塞斯纳172
由于大型飞机的飞机尺寸和重量的增大,以及飞行速度的增加,必须借助其他外力来帮助飞行员对主操纵面进行操控,现代民用运输机广泛采用液压助力式主操作系统 ,是在无助力机械式主操纵系统的基础上增加了液压助力器,进而帮助飞行员控制飞机,为了使驾驶员能在主操动机构上获得适当的操纵感觉力,设计师还在系统中增加了操纵力感觉装置,为驾驶员提供人工模拟的操纵感觉。
飞机液压装置
以上是飞机的部分飞行操纵系统的介绍,现代飞机大都安装了自动驾驶系统,例如第四代飞机空客A320,整机大多采用了电传操纵系统,由飞机飞行计算机自动控制主操纵面,进行飞行管理与导航,既能够减轻驾驶员的工作压力,还可以提升乘客的乘坐质量,安全的飞往目的地 。
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