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航空飞行自动控制系统简介
 

航空飞行自动控制系统是飞机飞行系统的重要组成部分,他的主要部件是自动驾驶仪。自动驾驶仪是一种不需要飞行员干预就能够保持飞机飞行姿态的自动控制设备,他主要用于稳定飞机的俯仰角、倾斜角和航向角,稳定飞机的飞行高度和飞行速度,操纵飞机的升降和协调转弯,稳定轰炸瞄准具、提高轰炸命中率,还可以与导航系统交联进行自动导航,可以与地形雷达交联进行地形自动跟踪,与仪表着陆系统交联进行自动着陆。此外还有增稳、改平和自动配平的作用。自动驾驶仪主要由操纵装置、测量装置、综合装置、放大器、舵机和回输装置组成。
  自动驾驶仪可分为积分式与比例式自动驾驶仪,主要由测量、放大、执行、操纵、保安和位置反馈装置构成。此外,还有误差控制应反馈式俯仰倾斜双通道驾驶仪和俯仰、倾斜、方向舵三通道比例式多功能增稳驾驶仪,前者的主要组成部件为倾斜俯仰速率陀螺、自动回零机构、晶体放大器等,后者则由自动回零机构、速率陀螺组、加速度计组和放大器组成。
  自动驾驶仪的数据采集主要通过陀螺组进行。飞机沿直线飞行,陀螺内框轴处于水平位置时,内框轴转角为0。飞机沿立轴产生偏航角速度ω时,陀螺被飞机带以同样的角速度偏转,产生绕内框轴的陀螺力矩M,在此力矩的作用下,自转轴与内框一起绕内框轴反时针方向转动。由于扭杆受扭曲变形,产生与内框轴转角β成正比、大小为MK为弹性力矩系数)的弹性力矩。因为弹性力矩与陀螺力矩方向相反,大小相等,所以力矩平衡,内框轴停止转动,相对其初始位置转过的角度为βM/(Kω2)。此信号再通过输出装置传给数据综合处理装置。
  数据的综合处理装置主要由放大器构成。当陀螺组的信号转换器无信号时,放大器输出电压的初级线圈中,上下产生的直流磁通大小相等,方向相反,故次级线圈无感应电势,输出为0;当信号转换器无信号时,初级线圈中上下产生的直流磁通大小相等,方向相同,故次级线圈有感应电势,输出相应电压。
  数字信息输入通道传播器、信号源提供的状态信息,要求传向САУ自控系统信息处理中心,以形成控制信号和操纵指令。脉冲变换器将信号源的二级电平信号变成单级信号送入变换器,在脉冲信号作用下形成同步数字信号,进入交换器,将转换结果送入寄存器和良好标志发生器。寄存器用于记录交换器输出的数字信号良好及标志信号发生器用于比较交换器输出的信号,向运算储存器发送良好信号,同时向地址解码器发送间隙信号。地址解码器形成寄存器内信息的地址信号,并将地址信号送向运算储存器,再储存到地址单元中。数字信息输出通道处理САУ自控系统信息,在平显上进行显示。地址/数据形成器形成地址、数据,编码器OЭy-2传入的寄存器的信息进行编码,交换器向显示装置传输现时信息,寄存器寄存OЭy-2经编码器传出的编码信息OЭy-2的信息和经交换器输出的现时信息经32位同步间隙信号形成器形成32位串行数字信号,脉冲变换器将单级数字信号变换成双级三电平编码信号。
  美国海军现役F-14F-18战斗机所使用的飞行自控系统安装有数字式信号处理装置,具有抗电子干扰的能力,并且使用灵活。采用了MIL-1553B数字式多路传输总线,从而减少了结构复杂和重量较大的导线电缆,并易于以后增加其他系统。F-15战斗机装有AN/SW-38自动驾驶仪,其数字化程度极高,装有数字电子控制计算机系统。F-16战斗机的飞行自控系统也有较高的数字化程度,为了减轻重量,还采用了轻质材料,并减小了体积。

    美国最先进的战斗机F-22的飞控系统更加数字综合化、自动最佳化,已初步具备智能化。特别是具有较高的自修复能力,当系统发生故障后,可以重新组合新的系统。还有一种介于数字式与模拟式之间的数模混合式自动驾驶仪,与机械装置相联,采用三余度技术和系统内部自检测技术提高系统的可靠性。当系统失灵后,飞机仍能依靠常规操纵系统进行正常操纵。飞控系统与航姿系统、大气数据计算机、多普勒导航系统、火控系统、多功能雷达、无线电高度表等交联,既可改善飞机的飞行品质,又可减轻飞行员的疲劳。 
 
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