操縱系統概述和中央操縱機構主講人：張洋《飛機結構與系統》01.飛行操縱系統的定義02.飛行操縱系統分類03.對操縱系統的要求04.飛行操縱系統發展目錄contents05.中央操縱系統06.腳操縱系統一、飛行操縱系統的定義飛機飛行操縱系統是飛機上用來傳遞操縱指令、驅動舵面運動的所有部件和裝置的總合，用于飛機飛行姿態、氣動外形、乘坐品質的控制。如圖所示，駕駛員通過操縱飛機的各舵面和調整片實現飛機繞縱軸、橫軸和立軸旋轉，以完成對飛機飛行姿態和飛行軌跡的控制。根據定義,飛行操縱系統可分為三個環節，即：中央操縱機構，用于產生操縱指令，包括手操縱機構和腳操縱機構；傳動機構，用于傳遞操縱指令；驅動機構，用于驅動舵面運動。一、飛行操縱系統的定義二、飛行操縱系統分類飛行操縱系統分類的方法較多，按照操縱信號來源、信號傳遞方式和驅動舵面運動的方式三種方法分類。1）根據信號來源分類現今飛機飛行操縱系統可以分為兩大類：人工飛行操縱系統和自動飛行控制系統。二、飛行操縱系統分類3）根據驅動舵面方式分類操縱系統可分為簡單機械操縱系統和助力操縱系統（液壓助力器、電動驅動裝置）。2）根據信號傳遞方式分類操縱系統可以分為機械操縱系統和電傳操縱系統。目前正在研究的傳動方式為光傳操縱系統，操縱信號為在光纜中的光信號。根據舵面類型不同，操縱系統還可分成主操縱系統和輔助操縱系統。主操縱系統包括副翼操縱、升降舵操縱和方向舵操縱；輔助操縱系統包括增升裝置、擾流板操縱和水平安定面配平操縱。三、對操縱系統的要求駕駛桿（或駕駛盤）既可操縱升降舵又可操縱副翼，并要求在縱向或橫向操縱時彼此互不干擾。2操縱系統除了應滿足重量輕、制造簡單、維護方便、具有足夠的強度和剛度等要求外，還應滿足以下一些特殊要求。1保證駕駛員手、腳操縱動作與人類運動本能相一致。3駕駛艙中的腳操縱機構應當能夠進行調節，以適應不同身材的需要。三、對操縱系統的要求駕駛員是憑感覺來操縱飛機的,除感受過載大小之外，還要有合適的桿力和桿位移的感覺，其中桿力尤為重要；腳蹬力和腳蹬位移也是如此。4駕駛桿（或腳蹬）從配平位置偏轉時,所需的操縱力應該均勻增加，并且力的指向總是與偏轉方向相反，這樣，駕駛桿（或腳蹬）就有自動回中（即回到配平位置）的趨勢。5為防止駕駛員無意識動桿及減輕駕駛員的疲勞，操縱系統的啟動力應在合適的范圍內。6三、對操縱系統的要求操縱系統的間隙和系統的彈性變形會產生操縱延遲現象。7在中央操縱機構附近應有極限偏轉角度止動器，以防止駕駛員用力過猛、操縱過量而使系統中某些部件或機體結構遭到損壞，凡是可以調整的限動裝置應在調整好的位置上保證確實鎖緊，或用保險絲保險。8飛機停在地面上時，為防止舵面被大風吹壞，所有舵面應用“鎖”來固定。9四、飛行操縱系統發展（1）經典：機械操縱階段（2）主流：電傳操縱階段。多余度電傳操縱系統在現代民航飛機中已獲得大范圍的應用，例如A320、A380、A350、B777、B787等民航客機。（3）未來：光傳操縱階段，是未來飛機飛行操縱系統發展的必然趨勢。五、中央操縱系統飛機主操縱系統是由中央操縱機構、傳動系統和驅動裝置組成的。中央操縱機構是由駕駛員手腳直接操縱的部分，分為手操縱機構和腳操縱機構兩大部分。五、中央操縱系統機械手操縱機構011駕駛桿式手操縱機構表示一種駕駛桿式手操縱機構。如圖所示，前推或后拉駕駛桿時，駕駛桿繞著軸線a—a轉動，經傳動桿1和搖臂1等構件的傳動，可操縱升降舵；左右壓桿時,駕駛桿繞軸線b—b轉動，這時扭力管和搖臂2都隨之轉動，經傳動桿2等構件的傳動，即可操縱副翼。操縱過程中，兩者不會互相干擾。多用于機動性較好且操縱時費力較小（或裝有助力器）的飛機。2駕駛盤式手操縱機構五、中央操縱系統如圖所示，表示一種駕駛盤式手操縱機構。駕駛盤在操縱時，通過內部的齒輪傳動裝置帶動駕駛桿內的一根扭力管轉動，扭力管通過一個萬向接頭帶動副翼操縱鋼索輪，提供操縱副翼的信號,前推或后拉駕駛盤時，可操縱升降舵。能保證操縱升降舵與操縱副翼時互不干擾。多用于操縱時費力較大且機動性要求較低的中型和大型飛機。五、中央操縱系統上述兩種手操縱機構相比，駕駛桿構造較簡單，便于駕駛員一手操縱駕駛桿，一手操縱油門手柄，不便于用增大駕駛桿傾斜角度的辦法來減小操縱副翼時的桿力；駕駛盤式構造較復雜，通過增大駕駛盤的轉角，使操縱副翼省力，使副翼偏轉一定角度所需的時間要相應増長。電傳手操縱機構021側桿式電傳操縱機構空客系列飛機的電傳操縱系統釆用“側桿”操縱機構。如圖所示，所謂“側桿”是“側桿操縱器”的簡稱,是一種以輸入為力信號、輸出為電信號的小型側置手操縱機構。它前后、左右擺動發出互不干擾的電信號，通過電傳操縱系統使飛機產生縱向和橫向運動。五、中央操縱系統側桿操縱器重量輕，空間尺寸小，改善了駕駛員觀察儀表的工作條件，克服了重力加速度給駕駛員帶來的不必要困難，在操縱時，側桿的輸入桿力與舵面偏轉角一一對應，機長和副駕駛的操縱信號在舵面上產生疊加效果。側桿操縱機構之間沒有機械連接裝置,當機長（或副駕駛）操縱飛機時，另一側的側桿不會發生聯動。另外，當自動駕駛儀操縱飛機舵面運動時,側桿不會隨動，駕駛員無法根據側桿的狀態判斷飛機控制情況。五、中央操縱系統2駕駛盤式電傳操縱機構波音公司在B777飛機上開始釆用電傳操縱系統,其手操縱機構仍然釆用傳統的駕駛盤結構。駕駛員操縱駕駛盤時，桿力傳感器將操縱信號變為操控電信號。由于兩個駕駛盤之間存在機械連接，當機長（或副駕駛）操縱飛機時，另一側的駕駛盤會同步隨動，便于掌控飛機操縱動態。當自動駕駛儀銜接后，自動駕駛的操縱信號可通過反向驅動作動器操縱駕駛盤，駕駛員可根據駕駛盤的動態監控駕駛儀操縱情況。五、中央操縱系統六、腳操縱系統1平放式腳蹬腳操縱機構有腳蹬平放式和腳蹬立放式兩種類型。平放式腳蹬與駕駛桿配合使用，立放式腳蹬與駕駛盤配合使用。如圖所示，安裝在由兩根橫桿和兩根腳蹬桿組成的平行四邊形機構上。駕駛員蹬腳蹬時,兩根橫桿分別繞轉軸O轉動（轉軸固定在座艙底板上），經鋼索（或傳動桿）等的傳動，使方向舵偏轉。平行四邊形機構的作用是保證在操縱方向舵時，腳蹬只作平移而不轉動（如圖中雙點畫線所示），便于駕駛員操縱。六、腳操縱系統2立放式腳蹬通過立桿、傳動拉桿與方向舵鋼索鼓輪相連。機長腳蹬和副駕駛腳蹬通過公共連桿相連，當機長或副駕駛操作方向舵腳蹬時，另一側腳蹬可同步隨動。當機長用左腳向前蹬左腳蹬時，左腳蹬向前，立桿1帶動傳動桿1向前,從而驅動左搖臂帶動鼓輪1順時針轉動,驅動方向舵鋼索轉動，與此同時傳動桿2向后拉，帶動右腳蹬向后。六、腳操縱系統3腳蹬位置調節裝置現代飛機駕駛艙儀表板布局復雜，為保證駕駛員正常觀察窗外情況,需要確保駕駛