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SOCOMEC 192T 4075
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放寬靜穩定度
現代戰斗機的速度范圍很廣,尤其飛機從亞音速到超音速飛行時飛機的焦點急劇向后移動。為了確保低速起飛與著陸有足夠的縱向靜穩定度,就必然使高速飛行時的縱向靜穩定度過大其結果是使飛機的機動能力大為降低,同時,飛機的配平阻力增加,持續盤旋過載能力降低。電傳飛控系統的發展,將飛機設計成在低速飛行時具有一定的縱向靜不穩定度,就可以使高速狀態的靜穩定度保持在比較小的量值,從而可以顯著改善飛機機動性,減小配平阻力以及飛機的敏捷性。 [1]
改善飛機飛行品質
第二代飛機的主要操縱系統是由拉桿與搖臂等機械部件構成,所以飛機的飛行品質就主要取決于飛機的氣動布局。以往的設計主要是根據飛機的戰術性能來確定氣動外形,只能根據已選定的氣動外形與總體布局去確定飛機的飛行品質,所以說過去的飛機很少有能全面滿足規范要求的雖然增穩系統、控制增穩系統兼顧了飛機的穩定性和操縱性,但系統的舵面權限比較小,因此它的作用是很有限的。電傳飛控系統是全權限,飛行員的指令與反饋通道信號綜合形成主通道控制指令,綜合設計反饋通道與主通道可以很好的協調飛機操縱性與穩定性,此外,反饋通道與主通道的增益可以隨迎角、馬赫數和動壓而調參,這就能在全包線范圍內,不管什么高度和速度,基本上滿足一級品質要求,這是以往的飛機所不能達到的。 [1]
迎角限制器
對于非電傳飛機,當飛行在低速狀態時,飛行員要很謹慎地去操縱飛機,使之不超過危險的迎角,這往往使飛機的機動性能得不到大限度的發揮。對于電傳飛機可以根據飛機的大迎角氣動力特性確定出大使用迎角,然后設計迎角限制器,使得飛行員在即使接近大迎角區域飛行并作大組合操縱也不會超出大使用迎角這樣,飛行員可以毫無憂慮地操縱飛機,從而可以大限度地發揮飛機的機動能力。
此外系統還具有自動配平、自動協調滾轉角度、邊界控制、提高戰傷生存力等優點,電傳飛行控制系統由于沒有機械系統,重量輕、體積小,操縱中沒有因摩擦引起的滯后,可減少維修量,而且還可以通過陣風減載、機動載荷控制、機翼和機身結構振型的阻尼及顫振抑制等主動控制技術提高飛機的性能。 [1]
編輯
單通道電傳操縱系統的可靠性不夠高。由于單通道電傳操縱系統中的電子元件質量和設計因素關系,所以單通道電傳操縱系統的可靠性不夠高。為了提高電傳操縱系統的可靠性,現代和民用飛機均采用三余度或四余度電傳操縱系統,并利用非相似余度技術設計備分系統,如四余度電傳操縱加二余度模擬熱備分系統。
電傳操縱系統的成本較高。如果就單通道電傳操縱系統而言,電傳操縱系統的成本低于機械操縱系統。但電傳操縱系統必須采用余度系統才能可靠工作,所以電傳操縱系統的總體成本還是比較高的,需要進一步簡化余度和降低各部件的成本。
電傳操縱系統容易受雷擊和電磁脈沖干擾影響,所以,電傳操縱系統需要解決雷擊和電磁脈沖干擾的危害。此外,由于現代飛機越來越多地采用復合材料,其使用率可達30%左右。這樣系統中的電子元件失去金屬蒙皮屏蔽的保護,故抗電磁干擾和抗核輻射的問題更為突出。 [2]
編輯
20世紀前半期,采用閉環反饋原理的自動控制技術作為機械操縱系統的輔助手段,其主要作用是針對己設計好的飛機剛體動力學特性的缺陷進行補償,實現精確的姿態和航跡控制,減輕駕駛員*、緊張工作的負擔。到了20世紀60年代,飛機的發展遇到了一些重大難題。例如:大型飛機撓性機體氣動彈性模態問題,進一步提高戰斗機機動性和戰斗生存性問題等。這些問題僅靠氣動力、結構和動力裝置協調設計技術己經不能解決,或者要在性能、重量、復雜性和成本方面付出巨大代價才能得到某種折衷的解決方案。研制設計者將注意力轉向采用閉環反饋原理的自動控制技術,通過對一系列單項技術和組合技術的研究、開發和驗證,產生了兩個具有劃時代意義的新飛行控制概念:主動控制技術(ACT)和電傳飛行控制(FI3W)系統。這兩項新技術的出現對飛機的發展產生了巨大的影響。
采用主動控制技術的電傳操縱系統
采用主動控制技術的電傳操縱系統,可使飛機的飛行控制、推力控制和火力控制的主要控制功能綜合成為可能,從而*地改善了飛機的性能。如采用主動控制技術的電傳操縱系統后,放寬靜穩定性(RSS)控制技術使B-52轟炸機平尾面積減少45%,結構總重量減少6.4%,航程增加了4.3%;使戰斗機升阻比提高了8%-15%。機動載荷控制(NILC)技術使C -SA運輸機翼根彎曲力矩減少30%-50%;使F-4E戰斗機盤旋角速度增加了33%。主動渦流控制(AVC)技術與方向舵協調使用時,使X-29在低速大攻角飛行時的偏航速率增加50%。采用任務適應性機翼(MAW)比采用常規機翼可使飛機航程增加30%,機翼承載能力提高50%。 [2]
數字式電傳操縱系統
數字式電傳操縱系統具有高度的靈活性,容易實現多種邏輯運算和電子綜合化,實施復雜控制律和修改控制律都很方便,尤其容易與自動駕駛儀、火力控制系統、導航和推力控制系統交連,從而使飛機的性能和攻擊精度均發生質的變化。為保證飛機安全可靠性,在系統中常有備分系統,凡其工作原理與主系統是不相似的,則均可成為備分系統,如機械操縱系統、電氣操縱系統和模擬式電傳操縱系統。對于數字式電傳操縱系統,目前不采用體大笨重的機械桿系作為備用系統,而常采用模擬式電傳備用系統。如果主系統的安全可靠性相當高,則可以不采用備用系統。此外,再通過四余度或自監控的三余度系統,使電傳操縱系統達到雙故障安全。
數字電傳操縱系統和主動控制技術己廣泛地應用于第三代軍機和*的民機。綜合控制技術也成為第四代軍機的典型標志之一,在F-22戰斗機上,綜合飛行/推力控制功能由列為飛行關鍵系統*位的飛行器管理系統提供,飛行器管理系統的支柱就是三余度數字電傳操縱系統。
隨著電子技術的發展和飛機性能的不斷提高,目前,電傳操縱系統正在向自適應飛行控制系統的方向發展。美國早在20世紀60年代初就對自適應飛行控制系統作了試飛,此后還在不斷進行研究和試驗,但始終沒有在生產型飛機上使用過,究其原因可能是性能還不夠完善。但未來隨著馬赫數高達6-8的高超音速飛機的到來,以及為減小阻力和提高隱身特性的無尾飛機的出現,飛機的氣動特性變化范圍很大,用常規飛行控制方法很難勝任,必須采用自適應控制。新一代的自適應飛控系統由于計算工作量很大,將采用并行處理和神經網絡技術,并將采用光纖來傳輸大量數據,而由電傳飛行控制系統發展成光傳飛行控制系統。
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