飛機(jī)自動(dòng)飛行系統(tǒng)航空工程學(xué)院飛機(jī)電子設(shè)備維修教研室張偉瑞飛行器從發(fā)明開始，飛行控制就是最難的難題！3飛行控制的歷史1891年，海諾姆.馬克西姆設(shè)計(jì)并制造的飛機(jī)已經(jīng)裝有用于改善縱向穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)。早期的飛機(jī)基本上沒有固有穩(wěn)定性，靠飛行員的能力來保證飛機(jī)的穩(wěn)定。4飛行控制的歷史后來設(shè)計(jì)的飛機(jī)一般具有一定的固有穩(wěn)定性，但沒有保證。1920年以后，飛機(jī)的穩(wěn)定性靠外形布局及重心定位來保證。5第一代多采用后掠翼布局武器以航炮為主作戰(zhàn)方式以尾后攻擊為主超音速操縱系統(tǒng)為機(jī)械傳動(dòng)方式6典型桿式操縱機(jī)構(gòu)7第二代三角翼、后掠翼武器：第一代空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)方式：視距內(nèi)、尾后攻擊M>2，H>20000m操縱系統(tǒng)大量采用：助力器馬赫數(shù)配平機(jī)構(gòu)增穩(wěn)器阻尼器電液系統(tǒng)8典型助力器及力臂調(diào)節(jié)器9第三代布局：翼身融合、邊條放寬靜穩(wěn)定性武器：近距、超視距空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)方式：格斗、超視距空戰(zhàn)模擬式和數(shù)字式電傳控制系統(tǒng)（FBW，flybywire）。按其作用可以分為兩種：控制增穩(wěn)系統(tǒng)自動(dòng)駕駛儀10典型電傳飛控系統(tǒng)11第四代布局：隱身氣動(dòng)一體化設(shè)計(jì)武器：先進(jìn)格斗導(dǎo)彈、超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈、精確制導(dǎo)火飛推一體化、主動(dòng)控制技術(shù)……作戰(zhàn)方式：？飛行控制系統(tǒng)的演變過程13駕駛員vs飛行控制系統(tǒng)駕駛員的缺點(diǎn)有限的反應(yīng)速度有限的感知能力會(huì)緊張、疲勞駕駛員的優(yōu)點(diǎn)學(xué)習(xí)能力應(yīng)付意外的能力飛行控制系統(tǒng)：在飛行過程中，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)︼w行器構(gòu)形、飛行姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)施控制的系統(tǒng)。14本課程的目標(biāo)了解自動(dòng)飛行技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；掌握飛機(jī)自動(dòng)飛行的基本概念、基本理論和常用術(shù)語；熟悉現(xiàn)代民用大型客機(jī)自動(dòng)飛行系統(tǒng)布局；熟悉典型自動(dòng)飛行系統(tǒng)的基本組成及其布局；掌握典型自動(dòng)飛行系統(tǒng)的工作原理和工作方式。可維修能使用會(huì)操作15本課程的地位以自動(dòng)控制原理、飛行動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的一門專業(yè)課程；飛機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力裝置電氣系統(tǒng)飛行控制需求分析，任務(wù)分解飛機(jī)綜合評(píng)估16內(nèi)容引論自動(dòng)控制系統(tǒng)概述飛機(jī)的穩(wěn)定性與操縱性自動(dòng)駕駛儀典型機(jī)型補(bǔ)充背景知識(shí)飛行控制系統(tǒng)：以飛行器（飛機(jī)、導(dǎo)彈）為控制對(duì)象，對(duì)飛行器的運(yùn)動(dòng)加以控制的系統(tǒng)。飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)：在沒有人直接參與的條件下，由控制系統(tǒng)自動(dòng)地控制飛行器的飛行，這種控制系統(tǒng)稱為飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)。

飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義（1）改善飛機(jī)飛行品質(zhì)固有特性：改善飛機(jī)的故有特性（阻尼特性、頻率特性），提高飛機(jī)穩(wěn)定性。操縱、控制特性：減輕飛行員的負(fù)擔(dān)擾動(dòng)特性，主要改善飛行器對(duì)大氣紊流的響應(yīng)特性；大擾動(dòng)的控制特性（2）協(xié)助航跡控制（3）全自動(dòng)航跡控制（4）監(jiān)控和任務(wù)規(guī)劃

飛控系統(tǒng)的作用人操縱飛機(jī)的過程

通過飛行員看儀表——大腦判斷——手腳動(dòng)作——調(diào)整飛機(jī)。在大腦中實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋的過程，這是一個(gè)反饋系統(tǒng)即為閉環(huán)系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)的基本組成自動(dòng)飛行控制過程

若用自動(dòng)控制系統(tǒng)代替飛行員操縱飛機(jī)則上圖改為：飛控系統(tǒng)的基本組成由敏感元件、綜合裝置、放大元件、執(zhí)行元件就構(gòu)成了飛控系統(tǒng)的核心―稱為自動(dòng)駕駛儀。

在飛機(jī)調(diào)整中，不斷與給定要求相對(duì)比，按差值調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)反饋的控制過程。自動(dòng)飛行原理自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的基本回路---舵回路舵回路（又稱小回路）（伺服回路）舵回路：由舵機(jī)的輸出端反饋到輸入信號(hào)端（用以控制舵面）構(gòu)成的回路。是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。組成：放大器、舵機(jī)、反饋元件（作用是改善舵回路特性）分類：隨反饋形式的不同可分成三類舵回路負(fù)載：舵面的慣量，和作用在舵面上的氣動(dòng)力矩（鉸鏈力矩）。

舵回路比例式：由位置傳感器將舵面角位置信號(hào)反饋到舵回路的輸入端，使控制信號(hào)與舵偏角一一對(duì)應(yīng)。積分式：用測(cè)速機(jī)測(cè)出舵面偏轉(zhuǎn)的角速度，反饋給放大器以增大舵回路的阻尼，改善舵回路的性能。均衡式：比例積分，是上述兩種方式優(yōu)點(diǎn)的總和。舵回路分類穩(wěn)定回路：舵回路加上敏感元件和放大計(jì)算裝置組成自動(dòng)駕駛儀(AP)，并與飛機(jī)組成的新回路。作用：穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)（或穩(wěn)定飛機(jī)的角速度）穩(wěn)定回路控制回路（又稱控制與導(dǎo)引回路，簡稱制導(dǎo)回路）

這個(gè)回路是完成對(duì)飛機(jī)重心軌跡控制的回路，它是以穩(wěn)定回路為內(nèi)回路。飛機(jī)重心位置的改變是通過控制飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

控制回路飛機(jī)的增穩(wěn)阻尼器：引入飛機(jī)角速度負(fù)反饋，并與放大器和串聯(lián)舵機(jī)組成阻尼器，增強(qiáng)角運(yùn)動(dòng)阻尼，增加穩(wěn)定性。控制增穩(wěn)系統(tǒng)：除了增大阻尼外，還可增加靜穩(wěn)定性和改善操縱性。回路中一般包括角速率及用于增穩(wěn)的迎角α（縱向）或側(cè)滑角β（側(cè)向）信號(hào)的測(cè)量元件，以及放大器和串聯(lián)舵機(jī)。

控制增穩(wěn)系統(tǒng)增穩(wěn)回路與穩(wěn)定回路穩(wěn)定回路（AP）：是飛機(jī)在完成空中配平后才投入工作，并且一旦投入工作后，飛行員只能通過操縱臺(tái)上的按鈕來操縱飛機(jī)。屬于自動(dòng)飛行控