A320飛機電傳操縱系統(tǒng)概述

周 蜜中國民用航空飛行學(xué)院航空工程學(xué)院周蜜，女，碩士，中國民航飛行學(xué)院航空工程學(xué)院講師，研究方向為民用飛機構(gòu)造與設(shè)計研究。

?

A320飛機電傳操縱系統(tǒng)概述

周 蜜
中國民用航空飛行學(xué)院航空工程學(xué)院
周蜜，女，碩士，中國民航飛行學(xué)院航空工程學(xué)院講師，研究方向為民用飛機構(gòu)造與設(shè)計研究。

link

評估值21萬

appraisement

行業(yè)曲線

industry

point

本文簡要介紹了A320飛機電傳操縱系統(tǒng)的組成。詳細描述了A320飛機飛行操縱面作動器的控制模式；闡述了操縱面與作動器、飛行控制計算機之間的對應(yīng)關(guān)系，同時介紹了多臺計算機之間接管控制的優(yōu)先順序。對于民航業(yè)內(nèi)從業(yè)人員及相關(guān)科研人員，本文有一定的參考意義和使用價值。

A320飛機采用電傳操縱系統(tǒng)，應(yīng)用多臺飛行控制計算機和多個作動器構(gòu)成余度系統(tǒng)，極大地保證了航空飛行的安全性和可靠性。本文介紹了A320飛機飛行操縱面作動器的三種控制模式：主動伺服模式、阻尼模式和定中模式；闡述了操縱面與作動器、飛行控制計算機之間的對應(yīng)關(guān)系，同時介紹了多臺計算機之間接管控制的優(yōu)先順序。

飛機飛行操縱系統(tǒng)是用于傳遞駕駛員的操縱指令，驅(qū)動位于不同翼面上的舵面偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)控制飛機姿態(tài)的系統(tǒng)。近100年來，飛行操縱系統(tǒng)經(jīng)歷了無助力機械操縱系統(tǒng)、助力機械操縱系統(tǒng)、不可逆助力操縱系統(tǒng)、增穩(wěn)和控制增穩(wěn)系統(tǒng)以及電傳操縱系統(tǒng)（Fly-by-Wire，F(xiàn)BW），五個發(fā)展階段。

電傳操縱系統(tǒng)

電傳操縱系統(tǒng)產(chǎn)生于上世紀50年代末，是較為先進的飛行操縱系統(tǒng)。在電傳操縱系統(tǒng)中，飛行員對腳蹬、側(cè)桿或駕駛盤的操縱信號，經(jīng)桿力或桿位移傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑐鬟f給飛行控制計算機，飛行控制計算機將生成的控制指令輸送到液壓助力器，由液壓助力器驅(qū)動舵面偏轉(zhuǎn)。同時液壓助力器及操縱面的響應(yīng)信號，回輸?shù)斤w行控制計算機，用于反饋控制，使飛機能夠更加精準地受控于電傳操縱系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的簡單機械式操縱系統(tǒng)和液壓助力機械式操縱系統(tǒng)相比，電傳操縱系統(tǒng)重量更輕，維護更為簡便，更便于精微操縱信號的傳遞，而且系統(tǒng)對于飛機具有完全的控制權(quán)限，使飛機兼顧較好的操縱性與穩(wěn)定性。目前采用電傳操縱的民用客機有A320、A330、A340和B777等。A320飛機率先在民用運輸機領(lǐng)域采用電傳操縱系統(tǒng)，這在民用飛機的發(fā)展史上具有里程碑式的意義。

A320電傳操縱系統(tǒng)

A320飛機電傳操縱系統(tǒng)應(yīng)用側(cè)桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)駕駛盤，采用多臺飛行控制計算機、三套液壓系統(tǒng)和三套三相電源系統(tǒng)。其中，飛行控制計算機根據(jù)正常、備份或直接控制律處理飛行員和自動駕駛儀的輸入，控制并監(jiān)控飛行操縱面，同時記錄和存儲飛行中產(chǎn)生的故障。在飛行控制計算機中，2臺升降舵副翼計算機（Elevator Aileron Computer，ELAC）和3臺擾流板升降舵計算機（Spoiler Elevator Computer，SEC）控制飛機的滾轉(zhuǎn)和俯仰運動。ELAC用于升降舵、安定面及副翼的正?？刂疲籗EC用于控制擾流板，并作為備份計算機控制升降舵和安定面。2臺飛行增穩(wěn)計算機（Fly Augmentation Computer，F(xiàn)AC）控制方向舵，實現(xiàn)對飛機偏航運動的控制。2臺襟縫翼計算機（Slat Flap Control Computer，SFCC）控制襟縫翼。

圖1為A320電傳操縱系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖，給出了飛機機翼和尾翼上所有舵面、作動器與飛行控制計算機間的對應(yīng)關(guān)系。在A320電傳操縱系統(tǒng)中，除方向舵配平作動器、方向舵行程限制作動器和水平安定面伺服馬達由電力驅(qū)動以外，其余作動器均由液壓系統(tǒng)提供動力。

如圖1所示，一般情況下，某一作動器由一臺計算機控制，而對于左、右升降舵，每個作動器由一臺ELAC控制的同時還有一臺SEC在進行備份。四臺計算機（ELAC1、ELAC2、SEC1、SEC2）參與了飛機俯仰姿態(tài)的控制，這也充分體現(xiàn)了電傳操縱系統(tǒng)的多余度設(shè)計思想。

圖1 A320電傳操縱系統(tǒng)總體架構(gòu)

每個副翼、升降舵以及偏航阻尼器均由兩個液壓作動器作動。每個作動器有兩種控制方式：主動伺服模式和阻尼模式。在系統(tǒng)正常工作情況下，舵面僅由一個作動器作動，我們稱這個作動器處于主動伺服模式，此時作動器由計算機電氣控制。另一個作動器隨舵面偏轉(zhuǎn)而運動，我們稱這個作動器處于阻尼模式。若正在工作的作動器失效，則處于阻尼模式的作動器變?yōu)橹鲃铀欧Ｊ?，而失效的作動器自動轉(zhuǎn)換至阻尼方式。

對于驅(qū)動升降舵的作動器，它們除了具有主動伺服模式和阻尼模式之外，還有第三種模式，即定中模式。當僅能采用人工方式進行俯仰配平時，水平安定面后緣的升降舵則處于定中模式，升降舵作動器使其處于中立位。如果兩個升降舵作動器都無電氣控制，它們都將自動地轉(zhuǎn)換至定中模式。如果兩個作動器都無液壓操縱，它們都將自動地轉(zhuǎn)換至阻尼模式。

飛機俯仰運動由副翼和飛行擾流板控制。以左副翼為例，當系統(tǒng)正常工作時，由ELAC1控制藍液壓系統(tǒng)作動器驅(qū)動副翼偏轉(zhuǎn)，此時該作動器處于主動伺服模式，綠液壓系統(tǒng)作動器處于阻尼模式。若藍液壓系統(tǒng)失效，則綠液壓系統(tǒng)作動器工作，并處于主動伺服模式，藍系統(tǒng)作動器處于阻尼模式，在綠系統(tǒng)作動器帶動下隨動工作。若ELAC1失效，根據(jù)箭頭方向，左副翼的控制將自動轉(zhuǎn)換到ELAC2。若兩臺ELAC都失效，兩個副翼作動器都將處于阻尼模式。每個飛行擾流板由一臺相應(yīng)的SEC控制。

飛機的俯仰運動由升降舵和可配平水平安定面控制，升降舵由液壓助力器作動，可配平水平安定面由1、2、3號電動機中的一臺控制兩個液壓馬達，驅(qū)動水平安定面偏轉(zhuǎn)。正常情況下是由ELAC2生成控制指令對相應(yīng)的液壓助力器或電動機進行控制。若ELAC2計算機失效，將按照ELAC1、SEC2、SEC1的順序?qū)Ω┭鲞\動進行接管控制。

飛機的偏航運動由方向舵控制，方向舵的控制信號來自于方向舵腳蹬的機械控制信號、偏航阻尼器作動筒輸出信號和方向舵配平電動機輸出信號的機械疊加，生成的控制信號通過三個液壓助力器驅(qū)動方向舵偏轉(zhuǎn)。方向舵行程限制器由電動機驅(qū)動。隨著飛機飛行速度的增加，方向舵的最大偏轉(zhuǎn)角度受到行程限制器的控制而減小。行程限制器、偏航阻尼器及方向舵配平受到FAC控制，計算機失效時的接管順序為FAC1、FAC2。

結(jié)束語

A320飛機開創(chuàng)性地采用了電傳操縱系統(tǒng)，其核心部件為飛行控制計算機。A320飛機應(yīng)用多臺飛行控制計算機，使用三套液壓系統(tǒng)和三套三相電源系統(tǒng)，采用余度技術(shù)構(gòu)成飛機電傳操縱系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的可靠性。A320飛機的飛行操縱面一般由不同液壓系統(tǒng)的多個液壓驅(qū)動裝置驅(qū)動，且每個操縱面可由多個計算機控制。當計算機失效時，可由備份計算機按接管控制的優(yōu)先順序?qū)ο鄳?yīng)作動器進行控制，極大地保證了飛行的安全性和可靠性。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.010