航空史话

同为飞机“偏向 盘” 它们却不太一样

时光 :2019年01月14日 14:44   来源 :大年夜 大年夜 飞机报
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视觉中国供图

把持 杆事理 图 材料 图

传统中间 杆/盘与侧杆的比较

  

中间 杆/盘 视觉中国供图

  名词解释 :

  【把持 杆】飞翔 过程 中,飞翔 员重要 经由过程 把持 杆/盘和脚蹬把持 起落 舵、偏向 舵、副翼,使飞机从一种飞翔 状况 改变 为另一种飞翔 状况 ,以完成起飞 、爬升、巡航、降低 、进近着陆等。

  把持 杆作为飞机把持 体系 的关键 部件之一,有时也称驾驶杆,它将飞翔 员与把持 体系 接洽 在一路 ,重要 是为飞机飞翔 控制 体系 供给 把持 指令,实现飞机的三轴控制 。一般意义上,如今 飞机应用 的把持 杆为中间 杆/盘和侧杆。

 

  把持 杆的成长 汗青

  把持 杆伴着飞翔 器的出身 而出身 ,把持 杆的成长 离不开飞机飞翔 控制 体系 的成长 ,把持 杆的成长伴随 着飞机飞翔 控制 体系 的成长而变革 。

  最早的飞机以机械把持 为主,这种操作办法 较为简单 根本 ,把持 杆动作经由过程 杆、绳索 和滑轮组等组件直接传递给实施 机构。但是跟着 后来飞机设计得越来越大年夜 大年夜 ,飞翔 速度越来越快,机身构造 越来越重,风阻也越来越大年夜 大年夜 ,这种须要 靠飞翔 员体力来完成把持 的体系 慢慢 退出了飞机市场。

  20世纪50年代 起,飞翔 把持 体系 以液压助力的机械把持 为主,类似 千斤顶的事理 ,把持 杆动作传递至液压活塞,再推动 液体,另一端活塞接着去推动 实施 机构。这种把持 体系 依然是经由过程 机械办法 实现,还是须要 飞翔 员可以或许 直不雅不雅 地“看到”本身 的动作。

  20世纪70年代 起,电传把持 体系 逐渐抢占了飞机飞翔 控制 体系 ,把持 杆的动作经由过程 伺服机构转化为电旗子 暗记 ,经由过程 电缆传输至实施 机构。这种办法 不再须要 飞翔 员“做大年夜 大年夜 动作使大年夜 大年夜 力量 ”,也节约 了驾驶舱的空间。当然这也不是一开端 就如许 的,空客公司早期的 A300、A310飞机都还是中间 杆/盘。到20世纪80年代 ,空客公司在A320飞机上率先采取 了电传把持 技能 ,开端 采取 侧杆。

  中间 杆/盘与侧杆

  在设计构造 上,中间 杆/盘位于飞翔 员的两腿之间,经由过程 双手操作前后活动 ,完成控制 飞机的俯仰、旁边 扭转 ,控制 飞机的滚转。侧杆由弹簧和阻尼装配 构成 ,采取 固定杆力曲线,飞翔 员可以经由过程 前后旁边 移着手 柄控制 飞机的俯仰、滚转活动 。

  中间 杆/盘还有一个特点 是双手把持 ,可像汽车偏向 盘一样绕转轴扭转 ,飞翔 员可以根据 本身 的习惯应用 左手或右手进行操作。而侧杆位于飞翔 员身材 的一侧,飞翔 员很难用其余 一只手对其进行操作,是以 无法双手瓜代 把持 驾驶杆。

  中间 杆/盘的零部件比侧杆要多,包含 传力钢索、扭力杆、杆力机构、伺服电机等,其体积分散 不便 于统计,但其重量与占用的空间一般是侧杆的几倍。中间 杆/盘的安装比较 复杂 ,不便 于拆卸,全部 装配 大年夜 大年夜 多只能在日常维修时改换 ,而侧杆为自力 的可改换 单位 部件,可在20-30分钟内完成改换 。中间 杆/盘的接口比较 复杂 ,可达性差,侧杆相对简单 ,经由过程 机械接口安装在飞翔 员外侧的把持 台上,经由过程 电气接口与相干 的设备 进行通信 。侧杆的旗子 暗记 情势 简单 ,中间 杆/盘的旗子 暗记 自力 性较强。

  单个侧杆与中间 杆把持 类似 ,同样具有中间 杆/盘所具有的杆力装配 ,但因为是力臂短且单手把持 ,杆力特点 会有所不合 。须要 解释 的是,中间 杆/盘是联动的,任何一小我 有操作的话,在另一个把持 杆上也会有同样的位移量;侧杆是自力 的,一小我 把持 另一个不会有变革 ,在两个侧杆上各有一个掠夺 控制 权的按钮,正副驾驶同时操作时,计算 机把两小我 的操作量相加并不跨越 最大年夜 大年夜 值。中间 杆/盘和侧杆的功能 差别 ,导致了其相干 属性的请求 不完全 一致。是以 不合 飞机对中间 杆/盘、侧杆的性质请求 是不合 的。

  中间 杆/盘的飞机可以按照 CCAR25部中25.143,25.145, 25.147,25.171,25.173,25.175,25.177 等条目 设计操稳特点 ,而25部没有关于侧杆的操稳特点 设计请求 。应用 行程较大年夜 大年夜 的中间 杆/盘实现姿势 、轨迹的精确 控制 要比应用 行程很小的侧杆随便 马虎 ,是以 要知足 采取 了侧杆的飞机的飞翔 品德 请求 ,须要 对控制 律设计提出更高的请求 。

 

  主动 侧杆与被动侧杆

  因为 把持 杆和飞机受控面之间不存在机械连接 ,飞翔 员把持 时无法直接感触 感染 到飞机受控活动 后的反浸染 力,使飞翔 员“认为 匮乏”,是以 可能会造成把持 过快、过量或难以及时 做出修改 。为了弥补 “认为 匮乏”的不足,近些年来,跟着 伺服控制 技能 的成熟,开端 主动 侧杆技能 的研究 。具体来看,主动 侧杆可以或许 根据 不合 飞翔 情况 和请求 调剂 把持 杆的力位移特点 ,获得优胜 的把持 机能 ,也能经由过程 驱动装配 ,实现可变的杆力曲线,并可以或许 反驱驾驶杆活动 ,实现正副驾驶的联动。

  今朝 还没有主动 侧杆在商用飞机上应用 的案例,重要 的研究 集中在地面实验 或直升机、战斗 机应用 方面,如BAE公司在F-35战斗 机、 JAS-39 战斗 机、UH-60直升机、CH-53直升机等飞机上应用 主动 侧杆,在湾流G500和G600预备 应用 主动 侧杆。Liebherr公司为SSJ-100飞机的飞翔 模仿 器供给 了主动 侧杆。其余 ,美国结合 技能 航空航天体系 公司为MS-21供给 主动 侧杆,该主动 侧杆已在法国菲雅克的模仿 器上完成地面实验 检测,如一切顺利 ,MS-21将成为世界上第一个采取 主动 侧杆控制 技能 的商用飞机。

  在现行服役的空客飞机上,被动侧杆获得 了广泛 的飞翔 验证。相较被动侧杆,主动 侧杆增长 了复杂 性。当飞翔 员把持 主动 侧杆时,浸染 力被力传感器测量,由伺服电机的控制 器将测量到的力旗子 暗记 转换成地位 指令(根据 飞翔 状况 的不合 ),驱动伺服电机带着手 柄活动 到某一地位 ,同时,伺服电机控制 器须要 接收 来自于飞控计算 机的指令,用于肯定 侧杆控制 的杆力梯度、硬限制等。

  主动 侧杆可实现旁边 驾驶的电气耦合联动,主动 驾驶仪在把持 飞机时侧杆也跟随 移动,与传统的中间 杆/盘旁边 联动把持 模式类似 。主动 侧杆不仅和被动侧杆一样,具有视觉通知机组操作权限及提示 音通知机组两小我 在同时把持 飞机外,还可以经由过程 可变梯度实现了旁边 联动功能 。

  其余 ,与被动侧杆依附 弹簧供给 固定梯度的力感不合 ,主动 侧杆还可以接收 飞机响应的反馈信息。动式侧杆引入了力反馈作动器,经由过程 作动器将这些反馈信息以反浸染 力的情势 施加到把持 杆上,以便于飞翔 员能更真实的感触 感染 飞机状况 。但同时也承担了力反馈作动器可能出现 的风险,例如卡阻、掉 落 控和非指令活动 引起飞 机急偏等。

  主动 侧杆较被动侧杆增长 了伺服电机,同时也会增长 响应 的安装机构,最重要 的是还要增长 一个电子控制 单位 ,用来驱动电机的活动 。该电子控制 单位 的尺寸、重量和主动 侧杆本身 的尺寸邻近 。

 

  飞机制造 商 对于把持 杆的设计习惯

  现代 飞机都是电传把持 体系 ,但是国外的飞机制造 商空客公司和波音公司在把持 杆的选用上会有不合 。这重要 是因为空客公司和波音公司在飞机的设计理念上有一些差别 ,波音公司给了飞翔 员最大年夜 大年夜 权限,而空客公司则是计算 机权限高于人工。有人如许 来比方 ,波音公司是为飞翔 员设计的飞机,空客公司是为设计师设计的飞机。

  在空客的技能 理念中,计算 机比飞翔 员效力 更高,工作更靠得住 ,飞翔 员的操作不克不及 直接控制 飞机,而是输入计算 机,由计算 机分析 、比较 和决定 用什么样的指令控制 飞机的姿势 和状况 ,是以 空客公司推许 应用 侧杆。波音公司仍然保持 “以工资 本”的航空安然 文化,飞机经由过程 计算 机将所有的飞翔 数据都清楚 出现 给飞翔 员,由飞翔 员来进行决定 筹划 和实施 ,加倍 强调的是把持 感,所以波音公司至今仍延续了中间 杆/盘把持 。

  以飞机的主动 驾驶状况 为例,空客飞机在主动 驾驶状况 下多由计算 机驾驶飞机,这时把持 杆是不动的,人即使碰着 把持 杆也不会影响计算 机对飞机的控制 ,也就是说这时的把持 杆是完全 无效的。波音飞机在主动 驾驶状况 下由计算 机接收 把持 杆,再由把持 杆控制 飞机,在这种状况 下飞翔 员可以看到计算 机对把持 杆的控制 状况 ,也就是说飞翔 员能看到把持 杆在动,同时可以工资 控制 把持 杆干涉 计算 机控制 。空客飞机更强调飞翔 员的舒适性,为飞翔 员解放双手,而波音飞机更强调人的主不雅不雅 能动性,受中间 杆/盘限制,所以波音飞机驾驶舱的舒适性相对要差一些,长途 飞翔 飞翔 员更易疲惫 。

  侧杆比中间 杆/盘轻很多 ,保护 也要便利 很多 。固然 侧杆在飞翔 品德 上面不及中间 杆/盘,但是结合 把持 规矩 、控制 律也可以接近到中间 杆/盘的把持 。但是其不克不及 联动的问题始终存在,这便大年夜 大年夜 力推动 了主动 侧杆的研究 。从现代商用飞机应用 上看,中间 杆/盘凭借高成熟度,在商用飞机市场仍占一席之地;侧杆凭借自身长处 ,越来越受飞翔 员的青睐;而主动 侧杆,其功能 及设计是被承认 的,但是将来 是否会被市场接收 ,就不得而知了。

  现有不雅不雅 点认为 ,伴随 主动 侧杆技能 的成熟,侧杆将逐渐代替 中杆杆/盘在商用飞机市场的地位 。笔者认为 ,在现代商用飞机体系 设计中,选用何种把持 杆要从飞机顶层体系 设计出发 ,不仅须要 兼顾 把持 杆本身 的特点 ,还须要 重点推敲 驾驶杆的安然 性、靠得住 性及取证风险等。

  (作者系中国商飞北研中心 工程师)

  

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