民用飞机飞行控制系统

第1章 绪 论 1

1.1 概 述 1

1.1.1 飞机飞行控制系统发展概述 1

1.1.2 飞机飞行控制系统功能 2

1.2 现代飞机飞行控制系统分类简介 3

1.2.1 人工飞行控制(操纵)系统 3

1.2.2 自动飞行控制系统及其所含分系统 7

1.3 控制系统的基本控制原理和组成 10

1.3.1 飞机人工驾驶的基本过程 10

1.3.2 自动控制系统的组成及控制原理 11

1.3.3 自动飞行控制系统的物理构成部件简介 12

1.4 现代飞机飞行控制系统的总体结构 19

1.5 B737 NG系列飞机自动飞行控制系统结构组成简介 21

1.5.1 概 述 21

1.5.2 飞行控制计算机FCC 23

1.5.3 舵面位置传感器 24

1.5.4 驾驶盘操纵CWS力传感器 25

1.5.5 自动驾驶仪舵机 25

1.5.6 方式控制板 MCP 26

1.5.7 其他部件 26

1.6 思考题 28

1.7 自测题 28

第2章 阻尼、增稳和电传操纵系统 31

2.1 概 述 31

2.2 偏航阻尼器系统 32

2.2.1 荷兰滚振荡的原理 32

2.2.2 偏航阻尼器系统的作用 33

2.2.3 偏航阻尼的基本控制原理与方法 34

2.2.4 偏航阻尼器的构成 35

2.2.5 偏航阻尼器系统实例与应用 37

2.2.6 飞机自动协调转弯 42

2.3 增稳与控制增稳 44

2.3.1 飞机稳定性概述 44

2.3.2 增稳控制系统的构成 45

2.3.3 控制增稳系统的基本结构 49

2.4 电传操纵系统介绍 50

2.4.1 电传操纵系统的发展 50

2.4.2 发展电传操纵系统的关键技术 51

2.4.3 民用飞机采用电传操纵系统的效益 53

2.5 思考题 55

2.6 自测题 55

第3章 自动驾驶仪系统 57

3.1 概 述 57

3.1.1 自动驾驶仪的功能 57

3.1.2 自动驾驶仪系统的基本结构 58

3.1.3 自动驾驶仪的分类 63

3.2 自动驾驶仪的典型工作方式 63

3.2.1 自动驾驶与飞行指引方式控制 64

3.2.2 自动驾驶仪指令方式与驾驶盘操纵方式工作状态 64

3.2.3 多种自动控制工作方式 65

3.2.4 MCP板的控制与显示 65

3.3 俯仰通道典型工作方式的控制方法与应用 67

3.3.1 俯仰角控制的基本方法 67

3.3.2 垂直速度的控制方法与应用 71

3.3.3 高度保持的控制方法与应用 73

3.3.4 高度捕获的控制方法与应用 74

3.3.5 高度层改变的控制方法与应用 75

3.3.6 垂直导航的控制方法与应用 77

3.3.7 俯仰不同控制方式 A/P升降舵指令 79

3.4 横侧向通道典型工作方式的控制原理与应用 80

3.4.1 飞机航向角的控制与稳定 80

3.4.2 航向选择的控制方式与应用 83

3.4.3 甚高频全向导航的控制方式与应用 84

3.4.4 水平导航的控制方式与应用 87

3.4.5 横侧向通道各控制方式的副翼指令 89

3.5 进近、着陆与复飞控制方式 90

3.5.1 概 述 90

3.5.2 俯仰进近与自动拉平控制系统 93

3.5.3 侧向波束导引系统 96

3.5.4 B737 NG A/P的进近、着陆与复飞控制 96

3.5.5 进近、着陆与复飞控制的作动器指令 101

3.6 驾驶盘操纵CWS方式 102

3.6.1 概 述 102

3.6.2 CWS横滚方式 102

3.6.3 CWS俯仰方式 103

3.7 自动驾驶仪警告和通告功能 104

3.8 自动驾驶仪的使用 105

3.8.1 自动驾驶仪的接通与脱开 105

3.8.2 自动驾驶仪系统的检测 106

3.8.3 使用自动驾驶仪的限制 107

3.9 思考题 108

3.10 自测题 109

第4章 飞行指引系统 113

4.1 飞行指引系统概述 113

4.2 飞行指引系统的组成与工作原理 114

4.2.1 飞行指引系统的组成 114

4.2.2 飞行指引系统的工作原理 115

4.2.3 飞行指引指令的计算 116

4.2.4 F/D指令消失 117

4.2.5 故障探测 117

4.3 飞行指引仪的指引 118

4.4 飞行指引仪的工作模式 120

4.5 飞行指引仪的使用 121

4.5.1 方式控制板的使用 121

4.5.2 方式信号牌的使用 121

4.5.3 不同指引方式的使用 121

民用飞机飞行控制系统

·4 ·

4.6 飞行指引仪的技术新应用 129

4.7 思考题 132

4.8 自测题 132

第5章 推力管理系统 134

5.1 概 述 134

5.2 推力管理系统的架构 135

5.2.1 推力管理的原理架构 135

5.2.2 推力管理系统实现架构 136

5.3 推力控制的主要工作方式 139

5.3.1 N1工作方式 139

5.3.2 速度/马赫数工作方式139

5.3.3 其他工作方式 140

5.4 自动油门系统 140

5.5 在全飞行过程中推力工作方式的应用 148

5.5.1 自动油门在起飞阶段的应用 149

5.5.2 自动油门在爬升阶段的应用 150

5.5.3 自动油门在巡航阶段的应用 150

5.5.4 自动油门在下降阶段的应用 151

5.5.5 自动油门在进近阶段的应用 152

5.5.6 自动油门在复飞阶段的应用 152

5.6 思考题 153

5.7 自测题 154

第6章 配平系统 156

6.1 概 述 156

6.2 俯仰配平系统 156

6.2.1 俯仰配平系统的功能 156

6.2.2 升降舵调整片与水平安定面的配平作用 157

6.2.3 俯仰配平的方法 158

6.3 俯仰自动配平方法 158

6.3.1 采用调整片的俯仰自动配平 159

6.3.2 采用水平安定面的俯仰自动配平 160

6.3.3 B737 NG飞机的A/P俯仰自动配平系统 161

6.4 速度配平系统 164

6.4.1 速度配平系统功能 164

6.4.2 B737 NG飞机速度配平系统 165

6.5 飞机马赫配平系统 165

6.5.1 马赫配平系统功能 165

6.5.2 B737 NG飞机马赫配平系统 166

6.6 俯仰配平系统警告 167

6.6.1 A/P水平安定面配平系统警告 168

6.6.2 速度配平系统警告 168

6.6.3 马赫配平系统警告 168

6.7 方向舵及副翼配平 169

6.7.1 方向舵配平 169

6.7.2 副翼配平 170

6.8 思考题 170

6.9 自测题 171

第7章 飞行管理系统 173

7.1 概 述 173

7.1.1 飞行管理系统的简要发展历程 173

7.1.2 现代飞行管理系统的定义 174

7.2 飞行管理系统的基本组成 175

7.2.1 概 述 175

7.2.2 飞行管理计算机 176

7.2.3 传感器测量装置 176

7.2.4 飞行管理系统的执行部件 177

7.2.5 控制显示装置 177

7.3 飞行管理系统的基本功能 178

7.3.1 综合导航功能 178

7.3.2 性能计算功能 179

7.3.3 制导功能 180

7.3.4 监控与显示管理功能 182

7.4 飞行管理系统在飞行过程中的应用 183

7.5 B737 NG飞机飞行管理系统简介 184

7.5.1 B737 NG飞机飞行管理系统结构组成 184

7.5.2 B737 NG飞行管理系统功能 189

7.6 思考题 194

7.7 自测题 195

第8章 现代民机飞行控制系统实例简介 197

8.1 空客 A320飞行控制系统主要组成和工作方式简介 197

8.1.1 概 述 197

8.1.2 A320飞机电传操纵系统 198

8.1.3 A320飞机自动飞行控制 206

8.2 波音B777飞行控制系统主要组成和工作方式简介 223

8.2.1 概 述 223

8.2.2 B777飞机主飞行操纵系统 223

8.2.3 B777飞行自动驾驶仪/飞行指引仪工作方式 234

8.2.4 B777飞机自动油门系统 237

8.2.5 B777飞机飞行管理功能概述 238

第9章 民用飞机飞行控制发展展望 243

9.1 引 言 243

9.2 空客 A380及波音B787自动飞行控制系统简介 244

9.2.1 A380自动飞行控制系统简介 244

9.2.2 B787自动飞行控制系统简介 250

9.3 民用客机飞行控制系统发展趋势 253

9.3.1 发展高度综合化自动飞行控制系统架构 253

9.3.2 不断采用新技术与新型设备实现飞行控制系统更新 254

9.3.3 实现飞行控制系统的主动容错技术 255

9.3.4 发展和实现新型控制理论与系统的应用 256

9.3.5 发展和实现控制、决策与管理一体化的系统功能 257

附 录 258

参考文献 270