技術(shù)講解
飛機沒有方向盤,取而代之的是飛機的 “操縱桿”。
操縱桿作為飛機操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,也被稱作駕駛桿,它將飛行員與操縱系統(tǒng)聯(lián)系起來,主要作用是為飛機飛行控制系統(tǒng)提供操縱指令,實現(xiàn)飛機的三軸控制。一般來說,飛機使用的操縱桿為 中央桿、盤和側(cè)桿。
操縱桿的作用
飛行過程中,飛行員主要通過操縱桿/盤和腳蹬操縱升降舵、方向舵、副翼,實現(xiàn)飛機飛行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,以完成起飛、爬升、巡航、下降、進(jìn)近著陸等。
操縱桿的發(fā)展歷史
操縱桿隨著飛行器的誕生而誕生,操縱桿的發(fā)展與飛機飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展相伴而行,操縱桿跟隨著飛機飛行控制系統(tǒng)的成長而變化。
壹
最早的飛機以機械操縱為主,這種操作方式比較簡單基礎(chǔ),操縱桿動作通過桿、繩索和滑輪組等組件直接傳達(dá)給執(zhí)行機構(gòu)。 但是由于后來飛機設(shè)計得越來越大,飛行速度不斷加快,機身結(jié)構(gòu)越來越重,風(fēng)阻也越來越大,這種需要靠飛行員體力來完成操縱的系統(tǒng)逐步被飛機市場所淘汰。
貳
20世紀(jì)50年代起,飛行操縱系統(tǒng)以液壓助力的機械操縱為主,與千斤頂?shù)脑硐嗨?,操縱桿動作傳遞至液壓活塞,再推動液體,另一端活塞隨之去推動執(zhí)行機構(gòu)。 這種操縱系統(tǒng)依然是通過機械方式實現(xiàn),仍舊需要飛行員能夠直觀地“看到”自己的動作。
叁
20世紀(jì)70年代起, 飛機飛行控制系統(tǒng)被電傳操縱系統(tǒng)逐漸占領(lǐng),操縱桿的動作通過伺服機構(gòu)轉(zhuǎn)化為電信號,通過電纜傳輸至執(zhí)行機構(gòu)。 這種操作方式無須飛行員“做大動作使大力氣”,同時節(jié)約了駕駛艙的空間。
中央桿/盤與側(cè)桿
設(shè)計布局
中央桿/盤位于飛行員的兩腿之間,通過雙手操作,前后運動,控制飛機的俯仰、左右旋轉(zhuǎn),控制飛機的滾轉(zhuǎn)。側(cè)桿包括彈簧和阻尼裝置,采用固定桿力曲線,飛行員通過前后左右的移動手柄來實現(xiàn)飛機的俯仰、滾轉(zhuǎn)運動。
操縱特點
中央桿/盤可以雙手操縱,可像汽車方向盤一樣繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),飛行員可根據(jù)自身習(xí)慣使用左手或右手進(jìn)行操作。而側(cè)桿位于飛行員身體的一側(cè),飛行員難以用另外一只手對其進(jìn)行操作,因此無法雙手交替操縱駕駛桿。
結(jié)構(gòu)特點
中央桿/盤的零部件比側(cè)桿要多,包括傳力鋼索、扭力桿、桿力機構(gòu)、伺服電機等,其體積分散不便于統(tǒng)計,但其重量與占用的空間一般是側(cè)桿的幾倍。中央桿/盤的安裝比較復(fù)雜,不便于拆卸,整個裝置大多只能在日常維修時更換,而側(cè)桿為獨立的可更換單元部件,可在20-30分鐘內(nèi)完成更換。
主動側(cè)桿與被動側(cè)桿
由于操縱桿和飛機受控面之間沒有機械連接,飛行員操縱時難以直接感受飛機受控運動后的反作用力,使飛行員“感覺匱乏”,因此可能會造成操縱過快、過量或者難以及時進(jìn)行修正。為了彌補“感覺匱乏”的不足,伺服控制技術(shù)開始成熟,進(jìn)行了主動側(cè)桿技術(shù)的研究。主動側(cè)桿可以根據(jù)不同飛行環(huán)境和要求調(diào)整操縱桿的力位移特性,獲得良好的操縱性能。
主動側(cè)桿的應(yīng)用
目前還未出現(xiàn)主動側(cè)桿在商用飛機上應(yīng)用的案例,主要研究 集中在地面試驗或直升機、戰(zhàn)斗機應(yīng)用方面。
被動側(cè)桿的應(yīng)用
在現(xiàn)役的空客飛機上,被動側(cè)桿得到了廣泛的飛行驗證。
主動側(cè)桿與被動側(cè)桿的比較
主動側(cè)桿可以 接收飛機響應(yīng)的反饋信息。 動式側(cè)桿引入了力反饋作動器,通過作動器將這些反饋信息,通過反作用力的形式施加到操縱桿上,這樣飛行員就能更真實的感受飛機狀態(tài)。但同時也必須承擔(dān)力反饋作動器可能出現(xiàn)的風(fēng)險,例如卡阻、失控和非指令運動引起飛機急偏等。
(本文轉(zhuǎn)載詳解飛機的“方向盤” - 搜狐網(wǎng))
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