第二章操纵机构、传动系统、驱动装置

航空

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航空

飞行操纵系统1
第二章飞行操纵系统中操纵
机构、传动机构及装置
飞行操纵系统2
本章主要内容
 2.1 主操纵系统型式
 2.2 操纵机构
 2.2.1 主操纵机构
 2.2.2 辅助操纵机构
 2.3 传动机构
 2.4 气动助力及舵面补偿装置
 2.4.1 气动助力装置
 2.4.2 舵面补偿装置
 2.5 舵面驱动装置
 2.5.1 液压驱动装置
 2.5.2 电力驱动
飞行操纵系统3
本章主要内容
 2.6 电传操纵系统
飞行操纵系统4
 2.1主操纵系统型式
 无助力机械传动式主操纵系统（简单机械操纵系统）
 驾驶员发出的操纵指令直接由传动机构输送到舵面，靠人
力操纵飞机主舵面。
 液压助力机械式主操纵系统
 驾驶员发出的操纵指令由传动装置或传动系统输送到液压
助力器，主操纵信号通过机械传动机构传递至助力器的控
制部分，由助力器的传动部分传动舵面偏转。
 液压助力电传式主操纵系统（简称电传操纵系统）
 飞行员的操纵动作首先转换成电信号，输入给相应的飞行
控制计算机，再由计算机发出指令控制液压助力器驱动操
纵面按需要偏转。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统5
 2.1主操纵系统型式
 无助力机械传动式主操纵系统（简单机械操纵系统）
 小型低速（小于500km/h）飞机：常用通用航空类飞机
（TB20、Y5、Y7等）。
 一些中型飞机的备用主操纵系统也采用这种型式。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统6
 2.1主操纵系统型式
 无助力机械传动式主操纵系统（简单机械操纵系统）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统7
 2.1主操纵系统型式
 助力式主操纵系统
 有些早期飞机采用气动助力，如B707、DC-9、MD82等。
操纵机构、传动系统及装置
MD82
飞行操纵系统8
 2.1主操纵系统型式
 液压助力机械式主操纵系统
 现代民用运输机广泛采用液压助力，如B737、B747 、
B757、B767、DC-10、MD-11、A300等。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统9
 2.1主操纵系统型式
 液压助力机械式主操纵系统
 现代民用运输机广泛采用液压助力
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统10
 2.1主操纵系统型式
 液压助力电传式主操纵系统（简称电传操纵系统）
 部份新型飞机采用电传操纵系统（FBW），A320、A330、
A340和B777等。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统11
 2.1主操纵系统型式
 液压助力电传式主操纵系统（简称电传操纵系统）
 B777飞机电传操纵系统（FBW）。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统12
 2.2操纵机构
 飞机飞行操纵机构指飞行员在驾驶舱中实施对飞行操纵面的操
纵而直接作用的器件。
 包括
 主操纵机构
 辅助操纵机构
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统13
 2.2操纵机构
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统14
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构
 脚操纵机构
 民用飞机主操纵机构一般为并列盘式双操纵，即左、右座
驾驶盘、杆和脚蹬是联动的，正常情况下只允许一人操纵
。
 驾驶盘式（手）操纵机构分别对副翼和升降舵实施操纵
，操纵互不干扰；
 脚蹬机构除了对方向舵实施操纵外，在地面还可实现前
轮转弯操纵，踩下脚踏可对主轮实施刹车操纵。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统15
 2.2操纵机构
 主操纵机构
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统16
 2.2操纵机构
 主操纵机构
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统17
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（1.驾驶杆式手操纵机构）
驾驶杆式手操纵机构操纵两类舵面——升降舵和副
翼，两者的操纵互不干扰。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统18
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（1.驾驶杆式手操纵机构）
驾驶杆式手操纵机构操纵两类舵面——升降舵和副
翼，两者的操纵互不干扰。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统19
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（1.驾驶杆式手操纵机构）
此种操纵机构适用于机动性较好而操纵时费力较小
（或装有助力器）的飞机，所以常用在小型飞机
上。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统20
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（2.驾驶盘式手操纵机构）
驾驶盘在驾驶舱内，采用并列式，左侧“机长”驾
驶盘，右侧“副驾驶”驾驶盘。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统21
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（2.驾驶盘式手操纵机
构）
左、右转盘→盘轴端齿轮转动
→杆内扭力轴→叶片状万向接
头→钢索轮→传动机构→副翼
推、拉盘→驾驶杆→叶片万向
接头→摇臂或传动杆→传动机
构→升降舵
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统22
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（2.驾驶盘式手操纵机
构）
 驾驶盘式手操纵机构保证升降舵
和副翼操纵互不干扰。
转动驾驶盘时，万向接头传
递扭矩，驾驶杆不动；推拉
驾驶盘时，由于有万向接
头，副翼钢索鼓轮不转动，
副翼不偏转。
 适用于：操纵时费力较大，机动
性要求低的中、大型飞机。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统23
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（3.侧杆操纵机构）
 一种输入力信号，输出电信号的
小型侧置手操纵机构，用于采用
电传操纵系统的飞机上（如
A320）。
可以前后左右摆动，发出互
不干扰电信号，使飞机产生
纵向、横向运动。
侧杆位移与舵偏角一一对
应。
机长和副驾驶的操纵信号在
舵面上产生叠加效果。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统24
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 手操纵机构（3.侧杆操纵机构）
 优点：重量轻、空间尺寸小，便于驾驶员观察仪表。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统25
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 脚操纵机构
 脚操纵机构有平放式脚蹬和
立放式脚蹬两种。
 平放式脚蹬
脚蹬安装在两根横杆
和两根脚蹬杆组成的
平行四边形机构上，
只作平移而不转动。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统26
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 脚操纵机构
 立放式脚蹬
现代民航客机大多使用立放式脚蹬。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统27
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 脚操纵机构
 区别：
平放式脚蹬操纵机构脚蹬之间距离较大；立放式脚蹬
操纵机构脚蹬之间的距离可以做的较小。
平放式通常和驾驶杆配合使用，而立放式则多与驾驶
盘相配合。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统28
 2.2操纵机构
 主操纵机构
 脚操纵机构
 其他装置
驾驶杆（盘）和脚蹬都装有机械限动装置（保证锁
紧、或用保险丝保险；舵面附近也有限动装置），限
制驾驶杆（脚蹬）的最大活动范围，以防止舵面的偏
转超过极限要求。
脚蹬机构还装有可以调节前后距离的装置—调节孔与
定位销，按身材高低调节，以适应不同身材的驾驶员
的需要。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统29
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：操纵辅助操纵系统舵面偏转。
 扰流板控制手柄：操纵扰流板
 襟翼控制手柄：操纵后缘襟翼和前缘装置（前缘襟翼和缝
翼）
 配平手轮或电门：操纵水平安定面或配平调整片
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统30
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统31
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
A320
飞行操纵系统32
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统33
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统34
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统35
 2.2操纵机构
 辅助操纵机构：
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统36
 2.3传动机构
 传动机构的作用是将操纵机构的信号传送到舵面或助力器。
 简单机械操纵系统（无助力操纵系统）：
 传动由机械机构完成，称为传动机构。
 驾驶员发出的操纵指令直接由传动机构输送到舵面。
 助力操纵系统、电传操纵系统：
 传动由一些机构和部件组成，习惯上称为传动装置或传
动系统。比如舵面驱动装置中的液压助力器及电动机、
电传操纵系统中的机载计算机等。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统37
 2.3传动机构
 软式传动
 包括钢索和滑轮等构件
 硬式传动
 包括传动杆和摇臂等构件
 混合式传动
 兼有硬、软式构件及优缺点
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统38
 2.3传动机构
 软式传动
 组成构件包括钢索、滑轮、扇形轮、导向装置、扭力管、松
紧螺套、钢索张力调节器等。
 钢索只能承受拉力，不能承受压力。软式传动机构操纵力靠
钢索张力传递，两根钢索形成回路，一根被动，一根主动。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统39
 2.3传动机构
 软式传动
 优点：构造简单、尺寸小、重量轻、占用空间小，易绕过机
内设备,机体弹性变形对传动的影响较小。
 缺点：钢索刚度小、受力后易被拉长（使操纵灵敏度变差，
舵面易颤振），钢索易磨损（绕过滑轮，摩擦力大）、腐
蚀。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统40
 2.3传动机构
 软式传动
 应用
 广泛应用于大中型
运输机飞行操纵系
统
 某些小型飞机飞行
操纵系统也采用
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统41
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索
 不锈钢钢索
抗腐蚀性好，用于水上飞机和农用飞机。
 碳素钢钢索（表面包锌镀锡）
抗拉强度好，广泛用于民航客机。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统42
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索
 碳素钢或不锈钢丝拧成股，
再由多股绕中心股而成。
 钢索规格型号：采用两位编
码。
第一位数字为股数
第二位数字为每股的钢丝
数。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统43
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索
 广泛应用的航空钢索为7×7
和7×19两类。
 7×7钢索
具有中等柔曲度，用于辅
助飞行操纵系统、发动机
操纵等。
 7×19钢索
柔曲度很好，常用于主操
纵系统和要在滑轮上经常
运动的地方。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统44
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索
 钢索直径大小为规格区分，
一般范围为1/16 到3/8in。
直径相同，股数越多，钢丝
数越多，柔性越好。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统45
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索（弹性间隙和钢索预紧）
 钢索受拉伸长，使操纵系统产生弹性间隙，操纵灵敏性
变差。
为了减小弹性间隙，操纵系统中的钢索在装配之前必
须用相当于设计强度50%~60%的作用力进行预拉伸
处理；
钢索预加张力。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统46
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索（弹性间隙和钢索预紧）
 有预加张力的钢索能减小弹
性间隙
钢丝绞紧，钢索不易拉
长
有预加张力钢索，在传
动中张力增加得较少。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统47
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索（钢索故障）
 断丝：
易出现部位：滑轮部位，钢索导向器处。
在维护过程中，着重检查以上部位。出现断丝钢索必
须更换。
检查断丝方法：用擦布延钢索长度方向擦拭。
 锈蚀：
目视检查。内部锈蚀的钢索必须更换；无内部锈蚀的
钢索需用编织粗糙的抹布或纤维刷子进行外部除锈
（不能用金属刷子、溶剂）、清洁并涂防锈剂后方可
继续使用。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统48
 2.3传动机构
 软式传动
 封闭钢索
 普通钢索和挤压在钢索上的铝管组成。
 优点：温度引起的张力变化小，伸长量小。
 更换：
包覆的铝管已磨透，暴露出磨损的钢索股线；
包覆铝管有断裂；
存在较大的磨损点。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统49
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索接头
 接头方式：
包括钢索球头、环眼接
头、端杆接头、螺纹接
头、螺套接头、叉形接
头等。
 用途：
将钢索连接到松紧螺
套、扇形机构等。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统50
 2.3传动机构
 软式传动
 滑轮
 用来支持钢索和改变钢索的走向。
 通常用酚醛树脂（胶木）或硬铝制成。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统51
 2.3传动机构
 软式传动
 扇形轮
 具有滑轮作用，支持钢
索、改变钢索的走向及
改变传力大小。
 钢索接头通常固定在扇
形轮上，一般通过钢索
球头或圆柱头固结。
 也可驱动扭力管转动。
 通常用硬铝制成。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统52
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索可驱动扇形轮和鼓轮，扇形轮和鼓轮也可驱动钢索，滑
轮则不行。
 钢索与滑轮、扇形轮、鼓轮均不产生相对滑动。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统53
 2.3传动机构
 软式传动
 扭力管
 传递扭矩和角位
移
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统54
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索导向装置
 导索环：钢索通过
隔板或其它金属零
件上的孔时用。
 密封导索装置：钢
索穿过增压隔框等
需要密封装置。需
定期检查。
 导向滑轮：给钢索
导向，防止钢索松
脱、卡阻。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统55
 2.3传动机构
 软式传动
 松紧螺套
 用来调整钢索预加张力。
 维护时注意
将螺套两端的接头同时拧上螺纹
螺套内不能使用润滑油
两端外露螺纹不得超过3圈，且必须打上保险。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统56
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索张力补偿器
 作用：保持钢索的正
确张力。温度升高，
钢索拉紧，使两个扇
形块闭合。温度降
低，钢索放松，两个
扇形块张开。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统57
 2.3传动机构
 软式传动
 钢索张力补偿器
 在一定范围内保证钢
索张力不受温度变化
的影响。保持钢索的
正确张力。
 十字上盖受弹簧作用
保持正确张力，标尺
刻度可指示出钢索张
力。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统58
 2.3传动机构
 硬式传动
 组成构件包括传动杆、摇臂、导向滑轮等。硬式传动机构操
纵力由传动杆传递，传动杆受拉压，由金属管件制成，刚度
大。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统59
 2.3传动机构
 硬式传动
 优点：
 刚度大，操纵灵敏，一根杆可以双向传动，
 传动机构摩擦力小、间隙小（铰接点用滚珠轴承），
 舵面不易振动，生存力较强。
 缺点：
 传动杆难于绕过机内设备，
 由于大量铰接，构造复杂，系统重量大，
 要避免传动杆与发动机使用转速发生共振。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统60
 2.3传动机构
 硬式传动
 应用
 某些小型飞机（如TB20）
 高速飞机（如战斗机）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统61
 2.3传动机构
 硬式传动
 传动杆
 为硬铝管或钢管。
 拉力不变化；构造简单；两端有接头，通常一端接头可
调。调整传动杆长度时，接头螺杆末端不应超过检查小
孔。
操纵机构、传动系统及装置
 1—耳环套
筒；2—管
件；3—耳
环螺栓；
4—缩紧螺
母；5—耳
环套筒；
6—空心铆
钉
飞行操纵系统62
 2.3传动机构
 硬式传动
 传动杆
 空心传动杆要有排水孔。排水孔大小应适当。
 为减少振动和避免受压失稳，传动杆长度一般不超过2
米，或加装导向滑轮。
操纵机构、传动系统及装置
 1—耳环套
筒；2—管
件；3—耳
环螺栓；
4—缩紧螺
母；5—耳
环套筒；
6—空心铆
钉
飞行操纵系统63
 2.3传动机构
 硬式传动
 摇臂
 通常用硬铝制成。
 起到支持传动杆和传力作
用。
 单摇臂—支持传动杆、改
变力的大小，与舵面相连
为操纵摇臂。
 双摇臂—支撑传动杆、改
变传动方向和传力的大
小。
 复合摇臂—有双摇臂作
用，与多根传动杆相连。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统64
 2.3传动机构
 硬式传动
 差动摇臂
原因：副翼上下偏
转相同角度，副翼
下偏一侧阻力大于
上偏一侧。
所谓差动就是当驾
驶盘左右偏转同一
角度时，副翼向上
偏转角度比向下偏
转角度大，从而消
除两机翼的阻力
差。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统65
 2.3传动机构
 硬式传动
 摇臂
 差动摇臂
原理
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统66
 2.3传动机构
 硬式传动
 摇臂
 差动摇臂
起差动作用的原因是当驾驶盘在中立位置时，两摇臂
中至少有一个臂与传动杆不成直角。
差动原理：与差动摇臂的几何构型有关。
维修：保持差动摇臂与传动杆的正常连接关系。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统67
 2.3传动机构
 硬式传动
 摇臂
 差动摇臂（弗利兹副翼）
现代民航客机并不采用差动副翼，而采用弗利兹副
翼，弗利兹副翼：副翼上偏时，前缘伸出下翼面，增
加阻力。飞行扰流板协助副翼控制飞机横滚，避免不
必要的偏航。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统68
 2.3传动机构
 硬式传动
 导向滑轮
 组成：三四个小滑轮、支
架。
 功用：
支持传动杆，减小弯
曲；
提高传动杆受压稳定
性；
增大传动杆自振频
率，防止共振
 维护：注意检查，防过度
磨损。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统69
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 传动系数K
 进行主操纵时，舵偏角变
化量与主操纵机构操纵量
的比值。
式中：P为主操纵力，M
为舵面枢轴力矩。
操纵机构、传动系统及装置
P
X M K 
  
飞行操纵系统70
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 传动系数K
 传动系数的单位是1/m
 传动系数根据规定的最大
舵偏角、最大杆行程、最
大杆力，以及舵偏角和杆
力随杆行程的变化率等因
素综合决定。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统71
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 传动系数K
 单位杆位移对应舵偏角的
大小；
 克服单位铰链力矩所需杆
力大小。
操纵机构、传动系统及装置
P
X M K 
  
飞行操纵系统72
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 传动系数K
 传动系数大小应适当
传动系数过大，杆力太大，
操纵太灵敏，不易准确，操纵
飞机费力。
传动系数过小，杆力太小，
不便于根据力的感觉操纵飞
机，主操纵行程太大，操纵显
得迟钝。
 应用：灵敏度较高的轻型飞机
（战斗机）传动系数大；灵敏度
较低的运输机传动系数较小。
操纵机构、传动系统及装置
P
X M K 
  
飞行操纵系统73
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 传动比n
 主操纵力P与舵面操纵摇臂上的传动力Q的比值。
操纵机构、传动系统及装置
K r
Q
n  P  
飞行操纵系统74
 2.3传动机构
 传动系数和非线性机构
 非线性传动机构
 满足高速飞机飞行速度变
化范围大对传动系数非线
性变化的要求。
 传动比和传动系数是变化
的。小速度飞行动压小，
舵面效能低，需要较大舵
偏角才能操纵飞机做一定
动作，希望传动系数大；
 而大速度飞行动压大，希
望传动系数小。所以产生
了非线性传动机构。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统75
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 早期飞机操纵系统靠驾驶员体力克服铰链力矩，驱动舵面偏
转。当铰链力矩达到一定程度，驾驶杆（脚蹬）上的力超过驾
驶员能承受的范围。
 为了将操纵力保持在一定范围内，可采用两种办法：
 采用舵面空气动力补偿装置；
 采用助力驱动装置。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统76
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 气动助力装置
 最典型的气动助力装置就是操纵片。
 在较早的气动助力式飞机上常采用此种操纵片，如B707、
MD82、DC-9等。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统77
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 气动助力装置
 操纵片
 操纵片与主操纵面偏转方向相反。想要驱动主舵面运动
时，不直接主驱动舵面，而是通过驱动操纵片的运动来
实现。
 原理
与主舵面偏转方向相反，偏转后，产生的空气动力对
舵面枢轴形成操纵力矩，带动舵面反向偏转。
 主操纵力由操纵片枢轴力矩反馈。驾驶员只需克服操纵
片本身的铰链力矩。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统78
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 其作用是减小主操纵力。
 包括
 轴式补偿
 角式补偿
 内封补偿
 使用补偿片
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统79
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 轴式补偿
 将舵面的枢轴后移，使杆力减小。枢轴前的面积称为补
偿面积。
 防止过补偿。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统80
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 角式补偿
 原理同轴式补偿，只是将补偿面积集中到翼尖部份。
 在突角处易发生气流分离，高速时易引起翼面抖振。
 常用于低速飞机。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统81
 2.4气动助力及舵面补偿
装置
 舵面补偿装置
 内封补偿
 副翼平衡板
 升降舵平衡板
 原理
平衡板上空气压
力变化，帮助舵
面偏转。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统82
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 补偿片
 随动补偿片（平衡调整片）
 弹簧补偿片
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统83
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 补偿片
 随动补偿片（平衡调整片）
相对于主操纵面自动反向偏转。在民航运输机上使
用，当液压助力失效时，帮助舵面偏转。
原理：与舵面偏转方向相反，形成的力矩帮助舵面偏
转。不用手动操纵。
 个别小型飞机为增大主操纵力设置反补偿片。
反补偿片原理：与舵面同向偏转，防止操纵过量。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统84
 2.4气动助力及舵面补偿装置
 舵面补偿装置
 补偿片
 弹簧补偿片
大操纵量时才起补偿作用。与随动补偿片原理类似。
 原理
当操纵力小于弹簧力，弹簧补偿片不动作；
当操纵力大于弹簧力，弹簧补偿片相对舵面反向偏
转，产生补偿力矩，减小操纵力。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统85
 2.5舵面驱动装置
 舵面驱动装置指的是在助力操纵系统、电传操纵系统及辅助操
纵系统中用到的一些驱动舵面运动的装置，主要是液压驱动装
置和电动驱动装置。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统86
 2.5舵面驱动装置
 液压助力操纵系统类型
 可逆助力机械操纵系统（有回力的助力操纵系统）
 使驾驶员感觉飞行速度和高度变化，将舵面空气动力传
一部分到驾驶杆上。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统87
 2.5舵面驱动装置
 液压助力操纵系统类型
 不可逆助力机械操纵系统（无回力的助力操纵系统）
 舵面传来的载荷全部由助力器承受，放松驾驶杆，舵面
不能在气动力作用下偏转。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统88
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统89
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
 定义
 一种以液压作为工作能源的，执行操纵指令的，机械液
压位置伺服功率放大装置，助力器输出机械位移，与输
入指令的机械位移量成正比。
 构造
 液压放大器：一种起功率放大作用的原件。
 执行元件：液压作动筒
 比较机构：将操纵指令和输出指令的反馈量进行比较，
经液压放大器、执行元件，使执行元件的位移量满足操
纵指令的要求。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统90
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统91
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统92
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统93
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统94
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统95
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
 液压助力器的性能分析
 经验表明，液压助力器的各项工作性能中，与维护、使
用关系最为密切的是：
快速性
灵敏性
稳定性
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统96
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
 液压助力器的性能分析
 快速性：
 是指助力器的传动活塞在液压作用下，能以多大速度运
动的性能。
主要影响因素：
1. 流量，流量越大，活塞速度越大。而影响流量的因
素，主要是配油柱塞所打开的通油孔面积a和通油孔
两边的压力差ΔP。
2. 密封性
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统97
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
 液压助力器的性能分析
 灵敏性：是指它的传动活塞迅速地跟随配油柱塞运动的
能力。
不灵敏范围：当配油柱塞在某一范围内活动时，传动
活塞并不运动，这个活动范围叫做助力器的不灵敏范
围。
随从误差：当传动活塞跟随配油柱塞运动时，传动活
塞的行程与配油柱塞的行程之间始终存在着一定的差
值，这个行程上的差值叫做随从误差。
助力器的不灵敏范围和随从误差越小，表示它的灵敏
性越好。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统98
 2.5舵面驱动装置
 液压助力器（PCU）
 液压助力器的性能分析
 稳定性：就是指它在外部扰动作用消失后，能够迅速、
自动地恢复到原来的工作状态的能力。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统99
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 提供主操纵机构定中（回中）力和模拟的主操纵感力，并完
成配平操作。
 无回力的液压助力操纵系统：使驾驶员感受到力，装有
载荷感觉器。
 有回力的液压助力操纵系统：为了在舵面铰链力矩较小
时，使驾驶杆不致过轻，装有载荷感觉器。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统100
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 类型
 弹簧式感力定中装置
弹簧变形产生恢复力→感觉力。
 气动式载荷感觉器（动压式感力装置）
全压－静压＝动压→感觉力。
 液压式载荷感觉器
感力计算机+弹簧
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统101
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装
置）
 弹簧式感力定中装置（副
翼）
 弹簧变形产生恢复力→感
觉力。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统102
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 弹簧式感力定中装置（方向舵）
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统103
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 动压式感力装置
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统104
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 感力计算机
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统105
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 感力计算机
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统106
 2.5舵面驱动装置
 载荷感觉器（感力定中配平装置）
 感力计算机
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统107
 2.5舵面驱动装置
 电力驱动
 用于现代飞机辅助操纵系统或备用操纵。
 电助力器代替液压助力器，控制方式由手柄改为电门，电门
通常控制辅助操纵系统。
 比如：配平电门。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统108
 2.5舵面驱动装置
 电力驱动
 比如：水平安定面的电动配平操纵等。
 弹簧加载定中电门，松开电门，电门自动回中。
 操纵面到极限位置，位置电门将使控制电路断电。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统109
 2.6电传操纵系统
 机械传动的缺点
 存在摩擦、间隙和弹性变形，难以精确传递操纵信号。
 电传操纵系统可靠性问题
 单通道电传系统可靠性低于机械传动系统。单通道故障
率λ＝1×10－3/飞行小时，要求为1×10－7/飞行小
时。
 电传系统采用余度技术提高可靠性，余度技术—多通道
控制技术，四通道故障率1×10－7/飞行小时。四余度电
传操纵系统故障率满足要求。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统110
 2.6电传操纵系统
 电传操纵系统的组成
 电传操纵系统是把驾驶员发出的操纵指令，变换为电信号，
并与飞机运动传感器返回来的信号综合，经过计算机处理，
把计算结果通过电缆输送给操纵面作动器，对飞机进行全权
限操纵的一种人工飞行操纵系统。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统111
 2.6电传操纵系统
 工作原理
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统112
 2.6电传操纵系统
 工作原理
 组成：将操纵指令转变为电信号→四个控制通道→液压助力
器伺服活门。
 A、B、C、D四套单通道按一定的协同顺序组合而成。
 1）故障监控+信号表决
 由表决器/监控器检测、判断四个输入信号有无故障，
选择正确信号，隔离故障信号。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统113
 2.6电传操纵系统
 工作原理
 2）双故障安全—故障隔离＋系统重组
 操纵机构→杆力传感器→四个电信号→四个综合器/补偿
器→表决器/监控器→无故障信号→舵回路→机械装置→
助力器
 双故障安全保证：（系统中两通道出现故障，电传操纵
系统仍能正常工作）
通道中杆力传感器或其他部件出现故障，表决器/监
控器隔离故障，按规定表决方式选出工作信号，并将
其输至舵回路。
某一通道舵回路出现故障，本身能自动切除与助力器
的联系。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统114
 2.6电传操纵系统
 电传操纵系统的定义
 驾驶员的操纵指令信号，只通过导线或总线传给计算机，经
其计算（按预定规律）产生输出指令，操纵舵面偏转，以实
现对飞机的操纵。是一种人工操纵系统，安全可靠性由余度
技术来保证。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统115
 2.6电传操纵系统
 电传操纵系统的优点
 操纵系统重量、体积减小，节省操纵系统设计、安装时间。
 消除了机械操纵系统中摩擦、间隙、非线性因素以及飞机结
构变形的影响，改善了精微操纵信号的传递。
 简化了主操纵系统与自动驾驶仪的组合，电传系统易于结
合。
 可采用小侧杆机构。
 飞机稳定性、操纵性、机动性大大改善。
 电传操纵系统存在问题
 成本高；易受雷击和电磁波脉冲干扰影响。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统116
 2.6电传操纵系统
 典型电传操纵系统举例
 A320电传操纵示意图，其主要特点是操纵信号电力传递到
飞行控制计算机，计算机接受操纵信号或自动驾驶信号等，
经过处理后向液压助力器发出操纵指令传动舵面偏转。助力
器传动位移和舵面响应反馈给计算机，使发出的操纵指令与
操纵信号、飞行状态相对应。
操纵机构、传动系统及装置
飞行操纵系统117
 2.6电传操纵系统
 典型电传操纵系统举例
 在电传系统中多台飞行控制计算机（EFCC：Electronic
Flying Control Computer），包括两台升降舵副翼计算机（
ELAC：Elevator Aileron Computer）和三台扰流板升降舵
计算机（SEC：Spoiler Elevator Computer）。
操纵机构、传动系统及装置

coindong

机械传动式主操纵系统（简单机械操纵系统） 操纵机构、传动系统及装置 飞行操纵系统7  2.1主操纵系统型式

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第二章操纵