液壓回路,液壓回路包含液壓泵、液壓管、液壓閥門以及執(zhí)行裝置等。
執(zhí)行裝置通過液壓泵產(chǎn)生的流體壓力驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的各控制面。而伺服閥則控制著執(zhí)行裝置的動(dòng)作。
飛行員的操縱動(dòng)作通過機(jī)械回路傳遞到液壓回路中相應(yīng)的伺服閥,然后液壓泵驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱飛機(jī)的各控制面。
液壓式飛控系統(tǒng)見于老式的噴氣運(yùn)輸機(jī)和一些高性能飛機(jī)。例如安-225運(yùn)輸機(jī)和洛克西德公司的黑鳥。
人工感覺反饋,對(duì)于機(jī)械式飛控系統(tǒng),飛行員經(jīng)由機(jī)械裝置可以感受到作用于飛機(jī)各個(gè)舵面上的氣動(dòng)力。
這種觸覺反饋增強(qiáng)了飛行安全性。例如,在噴氣轟炸機(jī)上,人們就利用一種彈性裝置來實(shí)現(xiàn)這種控制反饋。
通過移動(dòng)該裝置的支點(diǎn),人們可以使反饋力(對(duì)于升降舵)與空速的平方成正比。這樣,高速飛行時(shí)所需的操縱力量就迅速增加了
電傳操縱,電傳操縱是航空領(lǐng)域中一種將航空器駕駛員的操縱輸入,通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)或電子控制器處理,再通過電纜傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)一種操縱系統(tǒng)。
它省掉了傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置和液壓管路。
機(jī)械式和液壓式飛行操縱系統(tǒng)重量較大,需要使用滑輪和曲柄系統(tǒng)仔細(xì)布置穿過整個(gè)航空器的飛行操縱線系。
這兩個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常需要冗余備份裝置,這又進(jìn)一步增加了重量。
此外,這兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)處于變化中的空氣動(dòng)力環(huán)境只能提供有限的補(bǔ)償能力,失速、螺旋以及人機(jī)耦合振蕩等一些危險(xiǎn)的飛行特性仍有可能發(fā)生。
因?yàn)檫@些飛行特性取決于飛機(jī)的空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)特性而非控制系統(tǒng)本身。
然而通過使用計(jì)算機(jī)和電子連接,設(shè)計(jì)者能夠降低航空器重量并提高可靠性。同時(shí)使用計(jì)算機(jī)還可以預(yù)防上述危險(xiǎn)的飛行特性。
"電傳操縱"一詞從字面僅僅意味著這是一個(gè)通過電信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。但事實(shí)上,這是一個(gè)通過計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)。
在飛行員和最終的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)或舵面之間,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過軟件程序?qū)嶋H上修改了飛行員(對(duì)于非飛機(jī)系統(tǒng),指操作員)的輸入。
當(dāng)然為避免危及安全性,這些程序都需要經(jīng)過周密的開發(fā)和驗(yàn)證。
安全性和冗余。在飛機(jī)上,這樣的控制系統(tǒng)一般都具有四個(gè)獨(dú)立的通道。當(dāng)其中的一個(gè)甚至兩個(gè)通道損壞時(shí),飛機(jī)仍然不會(huì)失去控制。
為獲得更高的機(jī)動(dòng)性,一些電傳操縱的飛機(jī)經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)靜穩(wěn)定性很低,甚至為負(fù)。
節(jié)約重量。相對(duì)傳統(tǒng)飛機(jī),電傳操縱的飛機(jī)一般重量更小。由于可以放寬靜穩(wěn)定性,運(yùn)輸機(jī)可以減少部分重量,戰(zhàn)斗機(jī)可以減少更多。
這是由于飛機(jī)舵面現(xiàn)在可以做得更小了。電傳飛控首先應(yīng)用于軍機(jī),之后才進(jìn)入民機(jī)市場(chǎng)。
空客系列飛機(jī)從一開始就應(yīng)用電傳操縱技術(shù),而波音則是在777系列之后應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。
電傳操縱系統(tǒng)能夠更靈活地響應(yīng)變化中的空氣動(dòng)力環(huán)境,通過控制舵面運(yùn)動(dòng)使得飛機(jī)對(duì)操縱輸入的響應(yīng)在所有飛行條件下都是一致的。
電子系統(tǒng)需要的維護(hù)不多,而機(jī)械和液壓系統(tǒng)卻需要潤(rùn)滑、松緊調(diào)整、滲漏檢查、更換液體等。
而且,將電路系統(tǒng)放置在駕駛員和航空器之間能夠提高安全性,例如操縱系統(tǒng)能夠防止失速,或制止駕駛員使機(jī)身過載。
電傳操縱系統(tǒng)實(shí)際上是用一個(gè)電子接口取代了航空器的物理操縱。
駕駛員的指令被轉(zhuǎn)換成電信號(hào),飛行控制計(jì)算機(jī)確定如何恰當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)連接在每個(gè)操縱面上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以提供想要的響應(yīng)。
最初的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是液壓式的,現(xiàn)在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)也已經(jīng)被研制出來。
關(guān)于電傳操縱系統(tǒng)的主要擔(dān)憂是可靠性問題。
傳統(tǒng)的機(jī)械式或液壓式操縱系統(tǒng)通常是逐漸失效的,而所有飛行控制計(jì)算機(jī)失效會(huì)使飛機(jī)立即處于不可控制狀態(tài)。
為此,大多數(shù)電傳操縱系統(tǒng)包含有冗余計(jì)算機(jī)和一些機(jī)械式或液壓式備份。
這好像使電傳操縱系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)變得沒有意義,但是由于冗余系統(tǒng)只是用于緊急情況,因此這些系統(tǒng)可以做得更簡(jiǎn)單、更輕,而且只需提供有限的能力。
電傳飛行操縱系統(tǒng)取消了復(fù)雜、脆弱和笨重的液壓式飛行操縱系統(tǒng)的機(jī)械回路,用電子線路取而代之。
現(xiàn)在,駕駛艙操縱裝置操作的是能夠產(chǎn)生相應(yīng)指令的信號(hào)換能器。這些指令由一個(gè)電子控制器處理。
如今自動(dòng)駕駛儀也是電子控制器的一部分。 除了機(jī)械伺服閥被電控伺服閥外,液壓回路也做類似處理。
這些閥門由電子控制器操作。二十世紀(jì)五十年代,一種模擬式電傳飛行操縱系統(tǒng)首次被安裝在A上,這是一種最簡(jiǎn)單、最早的構(gòu)型。
在這種構(gòu)型中,飛行操縱系統(tǒng)必須模擬“感覺”。電子控制器操作電子感覺裝置,以提供作用在人工操縱裝置上的合適的“感覺”力。這種系統(tǒng)仍在EMBRAER 170和190中使用,并曾在協(xié)和飛機(jī)中使用,它也是首先采用電傳操縱系統(tǒng)的客機(jī)。
在更復(fù)雜的版本中,模擬計(jì)算機(jī)取代了電子控制器。二十世紀(jì)五十年代生產(chǎn)的加拿大超音速殲擊機(jī)就是采用這種方式的。
模擬計(jì)算機(jī)也允許定制一些飛行操縱特性,包括放寬靜穩(wěn)定度。早期版本的F-16也采用了這一技術(shù),使得它具有了令人印象深刻的機(jī)動(dòng)性。
數(shù)字電傳飛行操縱系統(tǒng)與模擬式的相似。不過信號(hào)處理是由數(shù)字計(jì)算機(jī)完成的。駕駛員實(shí)際上是“通過計(jì)算機(jī)飛行”。
由于數(shù)字計(jì)算機(jī)能夠接收來自航空器上任何傳感器的輸入信號(hào),使得靈活性得到增強(qiáng)。
由于系統(tǒng)不依賴于模擬控制器中臨界電子元件的額定值,使得穩(wěn)定性也得到增強(qiáng)。
數(shù)字計(jì)算機(jī)中的程序讓設(shè)計(jì)者能夠精確地裁制航空器的操縱特性。
例如,通過防止駕駛員超過預(yù)設(shè)的限制(航空器的飛行包線),軟件能避免航空器被危險(xiǎn)地操縱。
軟件也可用于過濾操縱輸入以避免駕駛員誘發(fā)的擺動(dòng)。