第九篇 %飛行控制系統檢修
 
傳操縱及隨控布局飛行控制系統成為現實。
余度技術是電傳操縱和隨控布局飛行控制系統的主要關鍵技術，他包括余度結構和余因管理兩大部分。余度結構主要解決系統余度數、余度結構類型、部件的余度配置等問題。余度管理主要解決信號選擇（表決）、故障監控（鑒別）、故障隔離（切換）及故障警告等問題。
余度飛行控制系統的組成余度系統是執行同一指令或完成同一任務的多重（套）系統，并且應同時具備如下功能：（&）對系統各組成部分具有故障監控、信號表決能力。
（）對故障部件進行隔離，即應有二次故障工作能力，不使其危及系統的安全運行。
（）在故障部件隔離后，系統應具備重構的能力，即系統能重新組織余下的完好部分，具有故障安全或雙故障安全的能力，并在少量降低性能指標的情況下繼續承擔任務。為了完成上述功能，余度系統應如下配置：
（&）余度通道，目前多采用雙、三、四重冗余。冗余數的多少，需從系統可靠性指標出發，兼，顧體積、重量及費用。同時余度管理方式對他也有很大影響，一般地說，在相同的余度管理方式下，冗余數增多，系統完成任務的可靠性就提高。可見，采用余度冀術的實質是通過消耗應用更多的資源換取可靠性的提高。但相同的冗余數，采用不同的余度管理方式，完成任務可靠性也會不同。
（）交叉增強，余度通道中各個部件除了前后連接外，在各通道間還交叉連接，即所謂的交叉增強，這是提高可靠性的重要手段。一般來說，交叉增強與信號表決器是不可截然分開，而是共同起作用的。圖表示三余度交叉增強的連拉方式，計算表明，完善的交叉增強，可以提高可靠性 ’—&(倍。
（）備份通道：為了使飛控系統有極高的安全可靠性，除主余度通道外，還設有備份通道，以保證主余度通道萬一失效后，飛機安全返航與著陸。
余度結構
根據國外一些典型電傳操縱系統的應用來看，余度結構方案可概括為兩大類：純粹的多余度系統與綜合的多余度系統。前者是在各個部件中都統一采用相同的余度，而后者是把幾種不同的余度結合起來使用。
（&）純四余度系統
這種系統在其每個部件中一律采用四余度結構，他的優點是利用比較式監控就能獲得全部二次故障一工作能力，因此他的安全可靠性是最好的。但是由于余度數最多（部件數量也最多），結構最復雜，故障率也就最大，在飛機上的安裝與維護都很困難，這種系統過去 圖  " "%多余度數目與最大損失概率之間的關系

圖  " "%余度系統交叉增強圖
•&)•

第九篇 .飛行控制系統檢修
 

多用于飛機驗證，而在型號產品上一般較少使用。
（）純三余度系統
這種系統在每個部件都采用三余度結構，由于數控技術和自監控技術的發展，采用比較監控與自監控相結合的余度管理方式，至少能實現二次故障一工作或二次故障一安全的可靠性等級。
（"）四余度一三余度綜合系統
在實際裝機使用的 %和 &&’控制系統中，不宜采用單純的一種余度結構，這是由飛機的安裝條件、技術要求（例如結構簡單、體積小、重量輕、經濟性、可維護性以及標準化、系列化等）來決定的。從使用觀點來看，不同的飛機結構，不同的軸系統和不同的舵面助力器，每一種情況的實際要求（包括可靠性要求）也是不相同的。例如，縱向系統的可靠性要求最高，而橫側向則可放寬一些，又如具有單臺助力器和左右助力器的兩種縱向系統余度結構一般也是不相同的。輕型飛機（戰斗機）的安裝空間受限制，有些飛機裝不下純四余度系統，這些情況下，常采用綜合多余度系統。
（(）四余度一二余度綜合系統
作為綜合余度系統的實例是  )*+生產型飛機數字電傳操縱系統。這個系統采用四余度和二余度相結合的結構方案。傳感器和數字計算機是四余度的，而舵機伺服器則有兩種不同的余度，左右平尾和襟翼伺服器是四余度，左右方向舵和副翼伺服器是二余度的，而且左右兩邊是相互獨立的。在安全可靠性最高的縱向軸還具有機械備份通道，而在橫側向只設置模擬式電氣備份通道。就主系統（備份通道除外）而言，平尾和襟翼系統具有二次故障一工作能力，而副翼和方向舵具有二次故障一工作或二次故障一安全能力。這個系統的余度配置較為合理，有重點、有選擇地來配置各個軸和舵面的余度結構，在確保安全可靠性的前提下，充分簡化硬件結構，是現代實用的戰斗機電傳操縱系統的一種有代表性方案。
余度管理
余度管理是余度系統的核心問題。余度系統的各個通道應按什么樣的方式和程序來工作，怎樣檢測與識別故障，出現各種不同故障之后系統又應該怎樣處理等，這些都屬于余度管理內容。實際上余度系統的重要問題還不在于余度數的多少，而更重要的是余度管理的好壞。余度管理包含兩個主要方面：第一是信號選擇（表決），第二是故障監控與隔離。
（*）信號選擇（表決）
信號選擇是由信號選擇器（表決器）執行的一種功能，他從各個余度通道的信號中選出一個信號作為工作信號參與控制，究竟選哪一個信號取決于所設置的表決方式。信號表決器在模擬式飛控系統中只能用硬件實現，而在數字式飛控系統中通常是由軟件實現的。目前常用的表決方法有：
平均值表決法：這是廣泛應用的表決器，他的輸出是各個輸入信號的代數平均值，利用軟件很容易實現，他的缺點是故障瞬態較大。
中值表決法：對于奇數余度通道的系統，中值為“自然中值”。對于偶數余度通道系統，中值可以按不同的定義來確定，用次小值做中值（把最大及最小值去掉，在剩下的兩個中間值中取較小值；平均中值法（將兩個自然中間值取平均值）。這種方法利用程序實現較復雜。
•*-,•
第九篇 2飛行控制系統檢修
 
多數表決法；他以“多數通過”的表決原則從余度信號中選出一個作為輸出，這種表決法主要用于離散信號的余度管理。（）故障監控故障監控是由監控器實現的一種功能，他能檢測并識別有故障的部件及通道，發出監控信號以便執行告警與切換。
飛控系統中的故障有兩類：飛行中故障以及潛在故障。通常故障監控主要指飛行中故障監控。故障監控器的工作用監控覆蓋率表示，他指能夠識別的故障在全部故障中的百分比。余度系統設計的中心任務就是確保監控覆蓋率能夠滿足給定的安全可靠性指標。故障監控主要有兩種方法，比較式監控及自主式監控 "比較式監控是利用兩個相同或相似的通道之間的差異來檢查故障和識別故障，自主式監控（自監控）是不利用外部的相似數據做基準，而是在監控對象本身建立基準，完全依靠自身的手段來監控自身的故障。目前，這種方法還不成熟，還不能滿足高標準要求，但他與比較式監控結合起來，可以改善系統的監控能力。
　
中國航空網 m.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：飛機檢測與維修實用手冊 4(89)