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第九篇
飛行控制系統檢修
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第九篇 飛行控制系統檢修
第一章 飛行控制系統概述
第一節 飛行控制的基本概念
隨著飛行任務的不斷復雜化，其對飛機性能的要求越來越高，不僅要求距離遠（運輸機），高度高（偵察機），而且要求飛機具有良好的機動性（戰斗機）。為使駕駛員在長途飛行中減輕疲勞，或使駕駛員集中精力于戰斗，希望用自動控制系統代替駕駛員控制飛機。這種在沒有人直接參與條件下由控制系統自動地控制飛行器的飛行，稱為自動飛行，相應的系統稱為飛行自動控制系統（也稱自動飛行控制系統）。
"世紀 年代以前，含有自動駕駛儀的飛行自動控制系統主要用于運輸機和轟炸機，當時戰斗機的飛行速度和高度都不大，自身的穩定性好，對自動控制的需求并不迫切。超音速飛機問世后，飛行包線（飛行速度和高度的變化范圍）擴大，飛機自身的穩定性變差。例如，飛機自身的阻尼力矩在高空因空氣稀薄而變小，阻尼比下降，至使飛機角運動產生強烈的擺動，僅靠駕駛員操縱飛機較為困難。為解決這類問題，在飛機上安裝由角速度陀螺、放大器和串聯舵機組成的阻尼器，引入飛機角速度的負反饋，增強角運動的阻尼，增加穩定姓。后又由阻尼器發展成為增穩控制和控制增穩系統。阻尼器只是增大阻尼（改善動穩定性），而增穩和控制增穩系統還可增加靜穩定性和改善操縱性。飛機上安裝了阻尼器或增穩系統，就好似變成了一架穩定性較好的新飛機。阻尼器和增穩系統的工作方式與自動駕駛儀不同，前兩者飛機起飛就投入工作，這時駕駛員仍然直接操縱飛機，這種系統稱為人工飛行操縱系統。自動駕駛儀（即飛行 %&動控制系統）則僅在飛機完成空中配平（指飛機力矩的平衡和桿力的平衡）后，才能接人。此后，駕駛員只能通過自動駕駛儀操縱臺上的旋鈕操縱飛機。
人工飛行控制（或操縱）系統和飛行自動控制系統總稱為有人駕駛飛機的飛行控制（或操縱）系統。
第二節 飛行控制系統的作用和地位
由于計算機技術、自動控制技術及空氣動力學等相關學科的發展，飛行控制系統在整個飛機系統中所處的地位愈來愈重要。現代飛行控制系統是現代飛機中不可缺少的重要組成部分。他除具有最基本的自動駕駛功能外，還對改善飛機的穩定性、操縱性和機動性有重要作用。
"世紀 &年代，飛機設計思想發生了根本性變化，即出現了隨控布局設計思想，從而
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取代了以氣動布局為中心的設計思想。所謂隨控布局設計思想意指：綜合考慮氣動布局、飛行器結構、推進裝置和控制系統四個環節，并以飛行控制為紐帶充分發揮和協調四個環節的功能，從而大大提高整個飛機的性能。
第三節 穩定性、操縱性和機動性
飛機的飛行運動可分為基準運動和擾動運動。基準運動是指各運動參數完全按預定的規律變化。擾動運動是指由于受到外干擾而偏離基準運動的運動。
飛機穩定性，是指飛機在受到外加干擾情況下，當干擾作用消除后駕駛員不做任何操縱，飛機自動恢復到原始平衡狀態的能力 "飛機穩定性主要由穩定力矩和阻尼力矩決定。在飛行控制系統理論中又分為靜穩定性和動穩定性。
靜穩定性是指在外干擾停止作用的最初瞬間，鑒別運動參數變化的趨勢。外干擾消除后，依靠飛機本身的氣動特性使飛機有恢復、偏離和既不恢復也不偏離平衡位置的趨勢，分別稱為靜穩定、靜不穩定和靜中立穩定。
動穩定性是指在外干擾停止作用之后，至少在一段時間內，飛機不按基準運動的規律運動，而是按擾動運動的規律運動，飛機自動恢復到原始狀態的能力。經過若干時間，如果飛機能從擾動運動恢復到基準運動，則稱基準運動是穩定的。若擾動運動越來越偏離基準運動，則稱基準運動是不穩定的。若擾動運動既不恢復也不偏離基準運動，則稱基準運動是中立穩定的。
值得注意的是，飛機的穩定性與自動控制原理中穩定性的概念是一致的，這里引出動穩定性、靜穩定性概念，是在一定條件下產生的，并不是說飛機具有兩種意義的穩定性。穩定性是惟一的，即動穩定性。那么為什么要引出這兩個概念呢？因為飛機的氣動布局決定了飛機運動具有長周期和短周期兩種運動形式（稱模態）。對有人駕駛的飛機來說，短周期模態不穩定是不允許的，因為他發散很快，駕駛員來不及干予。為此，對一般飛機，要求飛機重心在焦點之前，以保證短周期模態是穩定的。重心與焦點間的相互位置關系，實質上就是靜穩定性的概念。他在飛機設計中占有十分重要的地位。后來為了研究飛機受擾后的運動特性，又提出了動穩定性的概念。因為靜穩定性只研究擾動停止后飛機在最初瞬間的運動趨勢，而動穩定性要研究整個運動過程及其最終結果。所以，從這個程度上說，靜穩定性不是飛機真實的穩定性，具有靜穩定性的飛機不一定具有動穩定性，但是，在一般情況下，靜穩定性是動穩定性的必要條件。
飛機的操縱性，是指能按照駕駛員的操縱指令，改變飛機姿態的能力，即飛機以相應的運動（過載、迎角、俯仰角速度和橫滾角速度等），響應駕駛員操縱平尾、副翼和方向舵動作的能力。研究的是為實現某一飛行狀態應該怎樣操縱飛機，易于操縱的條件及飛機對操縱響應的快慢等。如果駕駛員能感覺到桿力適中，并且飛機的姿態改變沒有過分的延遲，即是說飛機對駕駛員操縱指令的響應是既迅速又準確的復現操縱指令，則飛機的操縱性就好。飛機的操縱性往往又分為靜操縱性和動操縱性。
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