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塞斯納龐巴迪

電傳操縱技術


  從飛機發明直到現在,飛機的操縱系統仍然主要是機械式的操縱系統。機械操縱系統在操縱裝置(操縱桿、腳蹬)和飛機的舵機之間存在著一套相當復雜的機械聯動裝置和液壓管路,飛行員操縱操縱桿和腳蹬,通過上述聯動裝置控制舵機位置,從而使飛機達到希望的姿態和航向。 

  早期的飛機只是直接人工機械操縱。隨著飛機的尺寸和速度的增加,駕駛員再直接通過鋼索去拉動舵面感到困難,于是作為駕駛員輔助操縱裝置的液壓助力器安裝在操縱系統中。它由一個并聯的液壓作動器來增大駕駛員施加在操縱鋼索上的作用力,目前液壓助力器仍在許多飛機上使用。 

  第二次世界大戰后不久,出現了全助力操縱系統。在這種系統中,操縱鋼索從駕駛桿直接連到作動器的伺服閥上,不再與操縱面發生直接機械聯系。使用全助力操縱的主要原因是在跨音速飛行時,作用在操縱面上的力變化很大而且非線性很歷害。這樣,操縱時從操縱面反傳到駕駛桿上的力從操縱品質的觀點來說是難以接受的。全助力操縱系統本身是不可逆的,因此不受跨音速飛行中非線性力的影響,由于這種操縱方法不再需要飛行員的體力去改變舵面狀態,使得飛行員無法直觀地感受到飛機所處的狀態,于是就借助一些力反饋裝置來提供人工桿力,這種人工桿力雖然在移動操縱面時不需要,但在操縱飛機時給飛行員提供適當的操縱品質還是必要的,人工桿力的設計可以使人的操縱感覺從亞音速飛行平滑地過渡到超音速飛行階段。 

  隨著飛機尺寸的繼續增加和性能的進一步提高,增加穩定性幫助飛行員操縱變得十分迫切,于是從全助力操縱系統發展到增穩系統,如偏航增穩系統、俯仰增穩系統和橫滾增穩系統。系統通過傳感器反饋的飛機狀態,在程序控制下自動控制舵機偏轉,以保證飛機靜穩定性。這種增穩系統與駕駛桿或腳蹬是互相獨立的,因而增穩系統的工作不影響駕駛員的操縱。 

  從增穩系統發展到電傳操縱(FBW)系統只是很小的一步,通過加上一個離合器或其它使機械系統在不使用時斷開的方法便可以實現,“協和”超音速客機上就裝有這種系統。 

  把電傳操縱系統中的機械備份完全去掉就變成了全電傳操縱(FFBW)系統。 

  在這里我們已經能夠給電傳操縱系統下一個定義了:電傳操縱(Flying By Wire)系統是將飛行員的操縱信號,經過變換器變成電信號,通過電纜直接傳輸到自主式舵機的一種系統。它去掉了傳統的飛機操縱系統中布滿飛機內部的從操縱桿到舵機之間的機械傳動裝置和液壓管路。電傳操縱系統的主要組成部分包括運動傳感器、中央計算機、作動器和電源,它相當于動物的感覺器官、大腦和肌肉。 

  由飛機操縱系統的發展我們可以體會到,任何事物的發展都是由需要和可能這兩個因素決定的,電傳操縱系統的發展也是如此。它是隨著飛機(包括某些飛行器)的飛行控制技術的不斷提高以及科學技術的發展而逐漸發展起來的。 



  電傳操縱的重要性在于打破了飛機設計中需要保持靜穩定性的布局,設計師們可以為戰斗任務選擇和優化最有效的布局,然后由儲存在飛行控制計算機軟件中的相應控制律增加人工穩定性。現役戰斗機中已經有多種飛機采用電傳操縱系統,例如F-16、幻影2000、“狂風”戰斗機、F-15、Su-27、F/A-18等等。

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