大型客机飞控作动系统配置方案设计_齐海涛
大型民用飞机飞控系统设计理念研究
大型民用飞机飞控系统设计理念研究谢殿煌【摘要】Design philosophy shall be an idea which will be built before project starts to launch. As the flight control system’s top level input, it will directly affect the design of control handling device, system architecture, control law architecture and so on. Civil aircraft flight control system’s design philosophy was studied from the view of methodology. Lifecycle, philosophy characteristics and strategic essence were erected,the influence factors were analyzed importantly, architecture and evaluation method were set up, and the relative database between aircraft accidents and design philosophy were developed, provided aircraft manufacturers to define the flight control system’s design philosophy for the theoretical method direction and technical basis.%飞控系统设计理念是大型民用飞机飞控系统设计的顶层输入，直接影响着飞控操纵器件、系统架构、控制律架构等设计。
固定翼飞行器控制系统设计与实现
固定翼飞行器控制系统设计与实现一、引言随着人类飞行事业的不断发展，固定翼飞行器得到广泛应用。
固定翼飞行器主要包括航空器、无人机等。
这些设备的成功开发与运行离不开可靠的控制系统。
本文将介绍固定翼飞行器控制系统的设计与实现。
二、固定翼飞行器控制结构固定翼飞行器包括机身、翼面、动力装置等。
其中，翼面是固定翼飞行器控制的主要部分。
一般来说，固定翼飞行器控制系统分为机械控制系统、液压控制系统、电气控制系统。
以下将详细介绍每种控制系统。
1. 机械控制系统机械控制系统是固定翼飞行器最早应用的控制系统。
机械控制系统主要采用钢索和杆条等机械连接件，通过飞行员操纵杆的移动实现对固定翼飞行器的控制。
机械控制系统在结构上简单、可靠，但是存在飞行员操纵力过大、控制精度不高等缺点，因此在现代航空器上很少应用。
2. 液压控制系统液压控制系统是通过液压传动方式实现对固定翼飞行器的控制。
使用液压控制系统可以实现精准的控制，提高控制精度和可靠性。
但是，液压控制系统需要使用复杂的元器件和设备，增加了成本和维护难度，因此应用范围有限。
3. 电气控制系统电气控制系统是现代固定翼飞行器中最常用的控制系统。
电气控制系统使用电子设备和电气元器件实现对固定翼飞行器的控制。
优点是控制系统精度高、可调性好、运行稳定等特点。
但是，电气控制系统需要高精度的传感器和执行器，维修难度大。
三、固定翼飞行器控制系统设计设计固定翼飞行器控制系统时需要考虑许多因素，如控制精度、稳定性、故障诊断、安全性等。
以下是一些关键考虑点。
1. 传感器设计传感器是固定翼飞行器控制系统的重要组成部分。
传感器的设计需要保证其精度高、稳定性好、动态响应快等特点，以便准确检测固定翼飞行器的姿态、速度、加速度等关键参数。
2. 控制器设计控制器是固定翼飞行器控制系统的核心。
控制器的设计需要考虑控制算法、控制器硬件的可编程性等因素。
目前，常用的控制算法有PID算法、LQR算法等。
3. 执行器设计执行器是固定翼飞行器控制系统的功能实现元件，通常使用电机或伺服电机等设备。
500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用
500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用一、系统设计1. 飞控系统500公斤级无人直升机的飞控系统是其最重要的控制系统之一，主要由飞行控制、动力控制和传感器数据处理模块组成。
飞行控制模块负责飞行姿态的控制，动力控制模块负责发动机和螺旋桨的控制，传感器数据处理模块负责获取飞行器周围环境信息并进行数据处理。
在500公斤级无人直升机的飞控系统设计中，需要考虑飞行器的尺寸、质量、动力输出大小等因素，以确保系统的稳定性和可靠性。
还需考虑系统的自动控制能力和对外部环境变化的适应性，以及对应急情况的处理能力。
2. 导航系统500公斤级无人直升机的导航系统包括位置确定、航向控制和目标识别等功能。
位置确定是导航系统的核心功能之一，通常采用全球卫星定位系统（GNSS）进行定位。
航向控制则需要依赖惯性导航系统和地面雷达等设备进行实时监测和调整。
在导航系统设计上，需要充分考虑导航系统的精度、定位速度、抗干扰能力等指标，以及导航系统与飞控系统之间的数据交互和协同工作能力。
二、应用场景1. 军事侦察500公斤级无人直升机在军事侦察领域具有重要的应用价值，可用于执行前沿侦察任务、监视敌方动态和布置重要设施等。
在这一应用场景下，飞控导航系统需要具备快速响应、高精度定位和稳定飞行等能力。
2. 消防救援无人直升机在消防救援中可以执行空中侦察、物资空投、伤员救援等任务，为救援人员提供重要的支持。
在这一应用场景下，飞控导航系统需要具备大范围搜索、快速定位和安全飞行等能力。
3. 地质勘探三、技术挑战500公斤级无人直升机的飞控导航系统需要实现多个子系统的协同工作，对系统集成能力提出了较高的要求。
如何实现不同功能模块之间的数据交互和协同工作，是一个技术上的挑战。
2. 自动控制飞控导航系统需要具备一定的自主飞行和决策能力，在复杂环境下保证飞行器的安全性和稳定性。
如何实现自动控制系统的在线计算和实时调整，是一个技术上的挑战。
3. 数据处理飞控导航系统需要处理大量的传感器数据和导航信息，对数据处理能力提出了较高的要求。
500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用
500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用随着科技的不断发展，无人直升机在民用和军事领域的应用越来越广泛。
而无人直升机的飞控导航系统是其核心部件，对于飞行的安全和效率至关重要。
本文将重点介绍500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用。
一、飞控导航系统的设计1. 飞控系统飞控系统是无人直升机的大脑，负责控制飞机的姿态、飞行高度、速度等。
500公斤级无人直升机通常采用惯性导航系统和GPS卫星导航系统相结合的方式进行飞行控制。
惯性导航系统可以实时监测飞机的姿态和加速度，而GPS卫星导航系统则可以提供飞机的位置和航向信息。
飞控系统通过精确的计算和数据处理，使无人直升机能够实现自主飞行和导航。
2. 导航系统500公斤级无人直升机的导航系统需要具有高精度、高可靠性和抗干扰能力强的特点。
导航系统通常包括导航计算器、导航传感器、导航显示器等组成。
导航计算器负责对飞行数据进行处理和计算，导航传感器可以实时监测飞机的位置、速度和航向，导航显示器则向飞行员展示飞行信息和导航路径。
导航系统还需要具备自动避障、自动着陆等功能，以提高飞行的安全性和可靠性。
3. 通信系统500公斤级无人直升机的通信系统需具备高速、稳定、安全的特点，以保证飞行数据的及时传输和指令的准确执行。
通信系统通常包括航空雷达、卫星通信、数据链等模块，可以实现与地面站的双向通信和飞行数据的实时传输。
通信系统还需要具备防干扰和抗干扰能力，以应对复杂的电磁环境和敌方干扰。
1. 民用应用500公斤级无人直升机在民用领域具有广泛的应用前景，如农业喷洒、环境监测、物流运输等方面。
飞控导航系统可以使无人直升机实现自主脱离和着陆，实时监测作业区域的情况，并根据预先设定的航线进行飞行，大大提高了飞行的安全性和效率。
飞控导航系统还可以实现无人直升机和地面站的实时通信，方便操作人员对飞机进行监控和指挥。
2. 军事应用500公斤级无人直升机在军事领域具有重要的作用，如无人侦察、无人打击、战场通信等方面。
航空器飞行控制系统设计与研发
航空器飞行控制系统设计与研发近年来，航空器飞行控制系统顺应市场需求的不断变化，技术水平也在不断提高。
作为航空器的核心部件之一，飞行控制系统的设计和研发成为了广大专业人士的重要课题。
在此背景下，本文将从设计和研发两个方面探讨航空器飞行控制系统的现状与未来发展趋势。
一、航空器飞行控制系统的设计航空器飞行控制系统负责飞行过程中各种状态量的检测、数据采集及处理，并通过计算、控制等手段，使飞机得以保持稳定的飞行状态。
因此，在系统设计时，需要考虑多个因素，如控制算法、系统灵敏度、性能指标等。
首先，控制算法是决定飞机控制与运行效果优劣的关键因素。
常用的控制算法有基于PID控制器、线性二次调节技术和自适应控制技术等。
而且现在，越来越多的航空器控制系统采用了智能算法，如人工神经网络、遗传算法等，以保证控制系统具备更好的优化性能。
其次，航空器飞行控制系统的性能指标也需要充分考虑。
在设计过程中，应该遵循能耗低、控制精度高、延迟小、容错性强等性能指标。
这标志着飞控系统更向着模块化、通用化等方向迈进。
同时，为了实现对飞机的精细控制，航空器飞行控制系统还需要采用各种传感器，例如：加速度传感器、陀螺仪、罗盘和气压计等。
这些传感器可以完成飞机的姿态测量、速度测量和高度测量等功能，从而实现对飞机的高精度控制。
在航空器飞行控制系统的设计过程中，需要综合考虑上述因素，以保证飞机的安全、可靠、稳定等重要指标。
此外，设计者还需结合实际应用需求确定航空器的性能和运行指标，并利用先进的工具和技术实现优质设计。
二、航空器飞行控制系统的研发航空器飞行控制系统的研发是设计阶段的重要后续工作。
其主要任务是通过实验验证设计的可行性，发现和解决问题，提高系统的性能和可靠性，以满足航空器飞行安全和技术要求。
作为研发的重要环节之一，实验验证工作至关重要。
实验验证方式既可以使用实际航空器的试飞方法，也可以采用仿真实验技术。
近年来，仿真实验技术在飞控系统的研发中被广泛应用。
一种大型飞机飞行自动控制系统设计
一种大型飞机飞行自动控制系统设计
李宁;孙秀霞;田松;陈金科;侯颖
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2008(000)016
【摘要】@@ 现代飞机的各项性能都大幅度提高,飞行控制系统变得越来越复杂,使得设计也变得更加复杂和困难,这都会使飞行控制系统发生故障的可能性越来越大.相应地,对各相关部件的可靠性、准确性也提出了越来越高的要求.rn飞行自动控制系统是大型飞机的重要组合驾驶设备,该系统与飞机组成一个闭环控制系统.在这个闭环控制系统中,飞机是被控对象,飞行自动控制系统是控制器.利用飞行自动控制系统控制飞机,可实现飞机的自动飞行和自动着陆.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】李宁;孙秀霞;田松;陈金科;侯颖
【作者单位】空军工程大学工程学院;空军工程大学工程学院;空军工程大学工程学院;空军工程大学工程学院;空军工程大学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V2
【相关文献】
1.大型船舶蔬菜储藏仓库自动控制系统设计 [J], 庹朝永
2.大型气源系统压缩机防喘振自动控制系统设计与实现 [J], 刘建;粱晓红;严福超
3.大型灌装机三菱PLC电气自动控制系统设计 [J], 杜建民
4.大型灌装机三菱PLC电气自动控制系统设计 [J], 杜建民;
5.大型金属构件3D打印自动控制系统设计 [J], 高金兰;朱佳丽;李卓
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500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用
500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用1. 引言1.1 500公斤级无人直升机飞控导航系统的设计与应用500公斤级无人直升机相较于小型无人机具有更高的飞行高度和飞行速度，因此对飞控导航系统的要求也更为严格。
在飞控系统设计方面，我们将考虑到系统的稳定性、可靠性和实时性，通过优化控制算法和传感器结构，实现对无人直升机的高效控制。
而在导航系统设计方面，我们将整合GPS导航、惯性导航和视觉导航等多种导航技术，提高无人直升机的导航精度和抗干扰能力。
通过系统性能测试和实际应用案例的分析，我们将评估500公斤级无人直升机飞控导航系统的性能指标和实际效果，为系统优化策略提供依据。
最终结合总结，展望未来发展和技术应用前景，为无人直升机行业的发展做出贡献。
2. 正文2.1 飞控系统设计飞控系统设计是无人直升机的重要组成部分，它负责控制飞行姿态、维持飞行稳定、实现飞行路径规划等功能。
针对500公斤级无人直升机，飞控系统设计需要考虑飞机结构特点、飞行任务需求、通讯系统、传感器等多方面因素。
在飞控系统设计中，需要充分考虑500公斤级无人直升机的飞行动态特性，选用适合的控制算法和控制器，保证飞行姿态控制的精准性和稳定性。
还需要考虑到飞机的负载能力，确保系统设计满足飞行任务的需求。
导航系统在飞控系统设计中扮演着至关重要的角色。
导航系统的设计需要考虑到飞机的自主飞行能力、导航精度要求等因素，选用合适的导航传感器和导航算法，实现飞机的准确导航和路径规划。
在飞控系统设计过程中，系统性能测试是不可或缺的环节。
通过系统性能测试，可以验证飞控系统的可靠性、稳定性和准确性，保证系统设计的有效性。
飞控系统设计是500公斤级无人直升机的关键技术之一，它直接影响着飞机的飞行性能和安全性。
只有在飞控系统设计充分考虑到飞机的特点和飞行任务需求，以及不断优化调整系统参数和控制策略，才能实现500公斤级无人直升机的高效稳定飞行。
2.2 导航系统设计导航系统设计是无人直升机飞控系统中至关重要的一部分，它直接影响着飞行器的导航精度和稳定性。
航空器飞行控制系统的设计与实现
航空器飞行控制系统的设计与实现在现代航空领域，航空器飞行控制系统的重要性不言而喻。
它就如同航空器的“大脑”和“神经中枢”，负责指挥和协调航空器的各种动作，保障飞行的安全、稳定和高效。
飞行控制系统的设计是一个极其复杂且精细的过程，需要综合考虑众多因素。
首先，要对航空器的性能要求有清晰的认识。
这包括航空器的飞行速度范围、高度范围、负载能力等。
不同类型的航空器，如客机、货机、战斗机等，其性能要求差异巨大。
以客机为例，重点在于保证飞行的平稳和舒适，对操控的精度和稳定性要求极高；而战斗机则更注重机动性和敏捷性，需要能够快速响应各种复杂的战术动作。
在明确性能要求后，就要着手选择合适的控制策略。
常见的控制策略有PID控制（比例积分微分控制）、自适应控制、鲁棒控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，原理简单且易于实现，但在面对复杂的非线性系统时，可能无法达到理想的控制效果。
自适应控制能够根据系统的变化实时调整控制参数，具有较好的适应性，但算法相对复杂，计算量较大。
鲁棒控制则着重于系统在存在不确定性和干扰时的稳定性和性能，适用于对可靠性要求极高的飞行场景。
传感器是飞行控制系统的“眼睛”和“耳朵”。
它们负责收集航空器的各种状态信息，如姿态、速度、高度、加速度等。
常用的传感器包括陀螺仪、加速度计、气压高度计、空速传感器等。
这些传感器的精度和可靠性直接影响着飞行控制系统的性能。
为了提高测量的准确性和可靠性，通常会采用多个传感器进行数据融合，并通过冗余设计来降低传感器故障带来的风险。
执行机构则是飞行控制系统的“手脚”，负责将控制指令转化为实际的动作。
常见的执行机构有舵机、油门控制器、升降舵等。
执行机构的响应速度、精度和力量大小等性能指标对飞行控制的效果有着至关重要的影响。
同时，为了确保执行机构的可靠性，还需要进行严格的测试和维护。
飞行控制系统的硬件设计也是关键环节之一。
硬件系统需要具备高可靠性、抗干扰能力和实时处理能力。
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2． 1
高度集成化 飞机总体性能的改善与其整体的减重总是紧密相 ， 关的 减重将可直接增加飞机的有效载荷和续航能力 ，
驱动， 每侧的升降舵（ Elevator ） 均由两个 SHA 驱动， 每 侧的 扰 流 板 （ Spoiler ） 由 一 个 SHA 驱 动， 前缘缝翼 （ Slat） 由两个 SHA 驱动， 后缘襟翼 （ Flap ） 由两个 SHA Trimmable Horizontal Sta驱动， 可调水平安定面（ THS，
［3 － 4 ］
。截至目前， 纯机
当前飞机 械操纵和液压助力器已逐渐退出历史舞台 ， 上的主流配置为电液伺服作动器， 功率电传作动器陆
［5 － 13 ］ 。 到 2013 年， UTC 续在验证机上得到成功 应 用 航宇、 派克、 穆格、 利勃海尔等公司生产的多种功率电
波音 787 等新一代民机， 空 传作动器已在空客 A380 、 35 战机上正式 客 A400M 军用运输机， 以及美国的 F装备。而基于功率电传和信号光传技术的新型作动器 还处在理论完善和实验室验证阶段， 是未来的 发 展 ［14 － 19 ］ 。 方向 将对整个飞机飞控 飞控作动器自身的不断发展， 作动系统及其所依赖能源的配置产生巨大影响 。 因 此， 本文将在对比国外大型客机飞控作动系统配置方 案的基础上， 总结其发展趋势， 进而提出一种适合我国 国情的大型客机飞控作动系统配置方案 ， 并指出其关 键技术。 1 国外大型客机飞控作动系统对比 当今世界两大主要的大型客机供应商分别为欧洲 的空中客 车 公 司 （ Airbus ） 和 美 国 的 波 音 公 司 （ Boeing） ， B737 与新型客机 A380 、 B787 其主流机型 A320 、 体现了目前大型客机设计的传统实用性与技术创新 ［16 ］ 性 。因此， 本文将重点对上述 4 款机型的飞控作动 系统进行对比分析。 1． 1 空客 A320 空客 A320 飞机是第一款应用全数字电传操纵飞 行控制系统的亚音速民航客机， 双发、 中短程、 单过道、 150 座级［17］。 A320 飞机的飞控作动系统全部采用传统的中央 Hydraulic 液压源供油的伺服液压作动器 （ SHA，ServoActuator） ， 由绿液压系统 （ Green Hydraulic System ） 、 黄 液压 系 统 （ Yellow Hydraulic System ） 和 蓝 液 压 系 统 （ Blue Hydraulic System ） 三套独立的中央液压源为其
［18 ］ 提供能源， 其配置如图 1 所示 。 每侧的副翼 （ Aileron） 均由两个 SHA 驱动， 方向舵 （ Ｒudder ） 由三个 SHA
图1
A320 飞机飞控作动系统配置
1． 2
波音 B737 双发喷气式客机， 为民 波音 B737 飞机是中短程、
航历史上最成功的窄体民航客机之一 ， 可靠性高、 操作 ［19 ］ 简捷、 运营和维护成本低 。 B737 飞机 的 飞 控 作 动 系 统 也 全 部 采 用 传 统 的 SHA， B 系统和备用系统三套独立的中央液 由 A 系统、 压源为其提供能源， 其配置如图 2 所示
Configuration Design of Flight Control Actuation Systems for Trunk Line Aircrafts
QI Haitao1 ，FU Yongling2 ，LANG Yan3
（ 1． Engineering Training Center，Beihang University，Beijing 100191 ； 2． School of Mechanical Engineering and Automation，Beihang University，Beijing 100191 ； 3． Beijing Institute of Control Engineering，Beijing 100190 ）
［22 ］
图4
B787 飞机飞控作动系统配置
升降舵 （ 左 / 右）
内 外
1． 5
对比分析 对上述四种国外典型大型客机的飞控作动系统进
行比较， 结果如表 1 所示。 由表 1 可以看出， 随着功率电传技术的不断发展 和成熟， 大型客机在选用作动系统产品时 ， 正逐步采用 功率电传作动器替换传统的液压伺服作动器 。 2 大型客机飞控作动系统发展趋势 随着大型客机对经济性、 安全性、 环保性和舒适性
2014 年第 4 期
液与气动
21
图3
A380 飞机飞控作动系统配置
1． 4
波音 B787 200 ～ 300 波音 B787 飞机是双发、 中型宽体客机，
展。飞控作动系统为了满足上述要求， 正体现出以下 发展趋势。
［1 ］ 是我国科技发展的重中之重 。 飞控系统是大型客 机的关键子系统之一， 而飞控作动系统是飞控系统的
方向舵、 平尾、 襟翼、 缝翼和扰流片等控制舵面， 实现飞 ［2 ］ 行姿态和轨迹的控制 。
1222 收稿日期：2013基金项目：航空科学基金（ 20132851033 ） ；中央高校基本科研 13TＲSC100 ） 业务费专项资金资助（ YWF男， 山东淄博人， 讲师， 博士， 主 作者简介：齐海涛（ 1981 —） ， 要从事飞机液压、 作动系统及机电液控一体化技术方面的科研 和教学。
Abstract： The flight control actuation system configuration and characteristics of the current mainstream large aircrafts A320 ，B737 and new aircrafts A380 ，B787 are introduced． The future trends of flight control actuation system for current trunk line aircraft are outlined ，namely highly integrated ，powerbywire，signalbylight，high pressure hydraulic and intelligent． For the development goals of our trunk line aircraft ，a suitable power configuration of actuation systems for China ’ s actual conditions is proposed ，which consists of three sets of independent hydraulic systems plus one set of electrical system，and the corresponding actuation system configuration． The key technologies of developing flight control actuation systems，namely architecture ，high reliable actuators，fault prognostics and health management are indicated． Key words： aircraft，flight control，actuation system，trend，proposal，key technique 引言 研制大型飞机是《国家中长期科学和技术发展规 划纲要（ 2006 － 2020 年） 》 确定的 16 个重大专项之一，
表1 国外典型客机飞控作动系统的比较 A320 内 副翼 （ 左 / 右） 中 外 上 方向舵 下 1号 2号 3号 扰流片 （ 左 / 右） 4号 5号 6号 7号 8号 3 SHA SHA SHA SHA SHA SHA / / / 2 SHA 3 SHA 2 EBHA SHA SHA SHA SHA SHA / / / 2 SHA SHA + EHA SHA SHA SHA SHA EBHA EBHA SHA SHA SHA + EHA 2 SHA SHA SHA SHA EMA EMA SHA SHA / 2 SHA 2 SHA B737 A380 SHA + EHA SHA + EHA 2 SHA 2 EBHA 3 SHA 2 SHA B787
3
（ 1． 北京航空航天大学 工程训练中心，北京 100191 ； 2． 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191 ； 3． 北京控制工程研究所，北京 100190 ）
B787 的飞控作动系统配置及其特点， B737 和新型客机 A380 、 要：介绍了当前主流大型客机 A320 、 — —高度集成化、 指出了当前大型客机飞控作动系统的发展趋势 — 信号光传化、 液压高压化和智 功率电传化、 摘 能化。针对我国大型客机发展目标， 提出了一种适合我国国情的作动系统能源配置方案 ， 为 3 套独立液压系 统 + 1 套电系统（ 3H + E ） 方案， 及相应的作动系统配置方案。 指出了发展飞控作动系统需要解决的体系架 构、 高可靠性作动器研制、 故障预测与健康管理等关键技术问题 。 关键词：飞机；飞行控制；作动系统；发展趋势；方案；关键技术 中图分类号：TH137 ；V227 ；V271． 1 文献标志码：B 4858 （ 2014 ） 04001907 文章编号：1000-
可以按照飞控计算机给定的控制信号 重要组成部分， 实现功率输出控制负载运动， 结构相对独立。 通过飞 控计算机的综合控制， 可以操纵飞机襟副翼、 升降舵、
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液压与气动
bilizer） 由两个 SHA 驱动。
2014 年第 4 期
飞控作动系统随着飞机飞行控制技术的进步而产 生与发展， 共经历了 5 个阶段：纯机械操纵；机械信号、 液压动力的液压助力器；信号电传、 液压动力的电液伺 ； 、 服作动器 信号电传 功率电传的功率电传作动器； 信 号光传、 功率电传的新型作动器