飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)是現(xiàn)代和未來民用飛機(jī)的核心系統(tǒng),民用飛機(jī)的飛行駕駛?cè)藛T,深入了解和掌握飛行控制系統(tǒng)的基本知識和使用技能,是提高飛機(jī)駕駛技術(shù)和保證飛行安全的必要基礎(chǔ)。現(xiàn)代飛行人員的培訓(xùn)學(xué)院與單位,在培訓(xùn)飛行學(xué)員時(shí)均開設(shè)與飛行控制系統(tǒng)有關(guān)的課程。本書是為民用航空飛行技術(shù)專業(yè)培訓(xùn)飛行學(xué)員學(xué)習(xí)有關(guān)民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)專業(yè)知識準(zhǔn)備的入門教材。
本書為北京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院“飛行技術(shù)”專業(yè)系列規(guī)劃教材。按照規(guī)劃教材的要求,本教材依據(jù)將本科學(xué)歷教育和飛行學(xué)員執(zhí)照教育有機(jī)地結(jié)合起來的原則,考慮到教材的針對性、職業(yè)性和先進(jìn)性,既注重飛行學(xué)員基本理論知識的培養(yǎng),又將教材內(nèi)容擴(kuò)展到了飛行實(shí)踐過程。
本書是在北京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院應(yīng)用多年的《民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)》講義的基礎(chǔ)上, 依據(jù)上述原則,并參照民航局發(fā)布的《商用駕駛員執(zhí)照理論考試知識點(diǎn)》要求,重新制定了教材編寫大綱。針對民機(jī)飛行技術(shù)專業(yè)的需要,教材內(nèi)容在保持學(xué)習(xí)飛行控制所需的基礎(chǔ)知識的條件下,注重通用的實(shí)踐和使用知識的論述,并通過典型系統(tǒng)加以說明。全書共分9章,其中前7章為教材的基本內(nèi)容,章節(jié)亦按飛行控制系統(tǒng)所包含的分系統(tǒng)設(shè)置,每章首先講述系統(tǒng)的基本內(nèi)容,并在此基礎(chǔ)上,均以現(xiàn)役飛機(jī)典型系統(tǒng)為例,講述系統(tǒng)的實(shí)際構(gòu)成和具體飛行實(shí)踐的應(yīng)用,在每章最后均提供一定數(shù)量的思考題和自測題。后2章為自學(xué)補(bǔ)充參考資料,第8章較系統(tǒng)地介紹了A320及B777飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的有關(guān)資料,第9章在介紹A380及B787飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)概要地展望了未來民用客機(jī)飛行控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。附錄中給出了本教材及民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)資料中常用的英文縮寫的中英文對照索引及前7章自測題的答案。
本教材為民用航空飛行技術(shù)專業(yè)理論培訓(xùn)用教材,可供相關(guān)培訓(xùn)單位教學(xué)使用,亦可供愛好飛機(jī)飛行控制技術(shù)的人員學(xué)習(xí)參考。
本教材由北京航空航天大學(xué)飛行控制專業(yè)的高金源教授和南方航空公司特級飛行員馮華南先生共同編寫。其中馮華南先生在百忙之中具體編寫了第4章、第6章及第8章,其余各章由高金源教授編寫并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。
本教材的編寫得了北京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,并得到丁瑤老師及王丹老師的具體幫助。此外,在教材編寫過程中,還得到了本系列教材主編王小宛教授的具體指導(dǎo)和幫助,在其患病期間還不斷地關(guān)心和詢問教材的編寫情況并整理和提供了很多參考資料。在編寫過程中,南方航空公司飛行部資料室提供了有關(guān)資料,助力教材的編寫, 在此一并對他們的幫助與支持表示衷心的感謝。
教材中所引用的典型系統(tǒng)(B737 NG系列)的有關(guān)資料系參考和引自于參考文獻(xiàn)[3]及[10]~[13]。此外,在編寫過程中還學(xué)習(xí)和汲取了部分國內(nèi)有關(guān)教材和資料的相關(guān)內(nèi)容,受益匪淺,對此向其原作者表示深深的謝意。
南方航空公司殷超、朱英迪、孫勁軒、謝飛、何攀等多位專家對本書進(jìn)行了審閱,他們認(rèn)真的審閱有助于教材的完善,對此表示真誠的謝意。本書的出版得到了北京航空航天大學(xué)出版社的大力支持與幫助, 在此對他們的幫助與支持表示衷心的感謝。
由于主要編寫者的知識和經(jīng)驗(yàn)有限,缺乏實(shí)踐體驗(yàn),書中不妥之處在所難免,期望得到讀者的批評指正。
作 者
2017年12月
第1章 緒 論 1
1.1 概 述 1
1.1.1 飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)發(fā)展概述 1
1.1.2 飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)功能 2
1.2 現(xiàn)代飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)分類簡介 3
1.2.1 人工飛行控制(操縱)系統(tǒng) 3
1.2.2 自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)及其所含分系統(tǒng) 7
1.3 控制系統(tǒng)的基本控制原理和組成 10
1.3.1 飛機(jī)人工駕駛的基本過程 10
1.3.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及控制原理 11
1.3.3 自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的物理構(gòu)成部件簡介 12
1.4 現(xiàn)代飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 19
1.5 B737 NG系列飛機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡介 21
1.5.1 概 述 21
1.5.2 飛行控制計(jì)算機(jī)FCC 23
1.5.3 舵面位置傳感器 24
1.5.4 駕駛盤操縱CWS力傳感器 25
1.5.5 自動(dòng)駕駛儀舵機(jī) 25
1.5.6 方式控制板 MCP 26
1.5.7 其他部件 26
1.6 思考題 28
1.7 自測題 28
第2章 阻尼、增穩(wěn)和電傳操縱系統(tǒng) 31
2.1 概 述 31
2.2 偏航阻尼器系統(tǒng) 32
2.2.1 荷蘭滾振蕩的原理 32
2.2.2 偏航阻尼器系統(tǒng)的作用 33
2.2.3 偏航阻尼的基本控制原理與方法 34
2.2.4 偏航阻尼器的構(gòu)成 35
2.2.5 偏航阻尼器系統(tǒng)實(shí)例與應(yīng)用 37
2.2.6 飛機(jī)自動(dòng)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎 42
2.3 增穩(wěn)與控制增穩(wěn) 44
2.3.1 飛機(jī)穩(wěn)定性概述 44
2.3.2 增穩(wěn)控制系統(tǒng)的構(gòu)成 45
2.3.3 控制增穩(wěn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 49
2.4 電傳操縱系統(tǒng)介紹 50
2.4.1 電傳操縱系統(tǒng)的發(fā)展 50
2.4.2 發(fā)展電傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 51
2.4.3 民用飛機(jī)采用電傳操縱系統(tǒng)的效益 53
2.5 思考題 55
2.6 自測題 55
第3章 自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng) 57
3.1 概 述 57
3.1.1 自動(dòng)駕駛儀的功能 57
3.1.2 自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 58
3.1.3 自動(dòng)駕駛儀的分類 63
3.2 自動(dòng)駕駛儀的典型工作方式 63
3.2.1 自動(dòng)駕駛與飛行指引方式控制 64
3.2.2 自動(dòng)駕駛儀指令方式與駕駛盤操縱方式工作狀態(tài) 64
3.2.3 多種自動(dòng)控制工作方式 65
3.2.4 MCP板的控制與顯示 65
3.3 俯仰通道典型工作方式的控制方法與應(yīng)用 67
3.3.1 俯仰角控制的基本方法 67
3.3.2 垂直速度的控制方法與應(yīng)用 71
3.3.3 高度保持的控制方法與應(yīng)用 73
3.3.4 高度捕獲的控制方法與應(yīng)用 74
3.3.5 高度層改變的控制方法與應(yīng)用 75
3.3.6 垂直導(dǎo)航的控制方法與應(yīng)用 77
3.3.7 俯仰不同控制方式 A/P升降舵指令 79
3.4 橫側(cè)向通道典型工作方式的控制原理與應(yīng)用 80
3.4.1 飛機(jī)航向角的控制與穩(wěn)定 80
3.4.2 航向選擇的控制方式與應(yīng)用 83
3.4.3 甚高頻全向?qū)Ш降目刂品绞脚c應(yīng)用 84
3.4.4 水平導(dǎo)航的控制方式與應(yīng)用 87
3.4.5 橫側(cè)向通道各控制方式的副翼指令 89
3.5 進(jìn)近、著陸與復(fù)飛控制方式 90
3.5.1 概 述 90
3.5.2 俯仰進(jìn)近與自動(dòng)拉平控制系統(tǒng) 93
3.5.3 側(cè)向波束導(dǎo)引系統(tǒng) 96
3.5.4 B737 NG A/P的進(jìn)近、著陸與復(fù)飛控制 96
3.5.5 進(jìn)近、著陸與復(fù)飛控制的作動(dòng)器指令 101
3.6 駕駛盤操縱CWS方式 102
3.6.1 概 述 102
3.6.2 CWS橫滾方式 102
3.6.3 CWS俯仰方式 103
3.7 自動(dòng)駕駛儀警告和通告功能 104
3.8 自動(dòng)駕駛儀的使用 105
3.8.1 自動(dòng)駕駛儀的接通與脫開 105
3.8.2 自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)的檢測 106
3.8.3 使用自動(dòng)駕駛儀的限制 107
3.9 思考題 108
3.10 自測題 109
第4章 飛行指引系統(tǒng) 113
4.1 飛行指引系統(tǒng)概述 113
4.2 飛行指引系統(tǒng)的組成與工作原理 114
4.2.1 飛行指引系統(tǒng)的組成 114
4.2.2 飛行指引系統(tǒng)的工作原理 115
4.2.3 飛行指引指令的計(jì)算 116
4.2.4 F/D指令消失 117
4.2.5 故障探測 117
4.3 飛行指引儀的指引 118
4.4 飛行指引儀的工作模式 120
4.5 飛行指引儀的使用 121
4.5.1 方式控制板的使用 121
4.5.2 方式信號牌的使用 121
4.5.3 不同指引方式的使用 121
民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)
·4 ·
4.6 飛行指引儀的技術(shù)新應(yīng)用 129
4.7 思考題 132
4.8 自測題 132
第5章 推力管理系統(tǒng) 134
5.1 概 述 134
5.2 推力管理系統(tǒng)的架構(gòu) 135
5.2.1 推力管理的原理架構(gòu) 135
5.2.2 推力管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu) 136
5.3 推力控制的主要工作方式 139
5.3.1 N1工作方式 139
5.3.2 速度/馬赫數(shù)工作方式139
5.3.3 其他工作方式 140
5.4 自動(dòng)油門系統(tǒng) 140
5.5 在全飛行過程中推力工作方式的應(yīng)用 148
5.5.1 自動(dòng)油門在起飛階段的應(yīng)用 149
5.5.2 自動(dòng)油門在爬升階段的應(yīng)用 150
5.5.3 自動(dòng)油門在巡航階段的應(yīng)用 150
5.5.4 自動(dòng)油門在下降階段的應(yīng)用 151
5.5.5 自動(dòng)油門在進(jìn)近階段的應(yīng)用 152
5.5.6 自動(dòng)油門在復(fù)飛階段的應(yīng)用 152
5.6 思考題 153
5.7 自測題 154
第6章 配平系統(tǒng) 156
6.1 概 述 156
6.2 俯仰配平系統(tǒng) 156
6.2.1 俯仰配平系統(tǒng)的功能 156
6.2.2 升降舵調(diào)整片與水平安定面的配平作用 157
6.2.3 俯仰配平的方法 158
6.3 俯仰自動(dòng)配平方法 158
6.3.1 采用調(diào)整片的俯仰自動(dòng)配平 159
6.3.2 采用水平安定面的俯仰自動(dòng)配平 160
6.3.3 B737 NG飛機(jī)的A/P俯仰自動(dòng)配平系統(tǒng) 161
6.4 速度配平系統(tǒng) 164
6.4.1 速度配平系統(tǒng)功能 164
6.4.2 B737 NG飛機(jī)速度配平系統(tǒng) 165
6.5 飛機(jī)馬赫配平系統(tǒng) 165
6.5.1 馬赫配平系統(tǒng)功能 165
6.5.2 B737 NG飛機(jī)馬赫配平系統(tǒng) 166
6.6 俯仰配平系統(tǒng)警告 167
6.6.1 A/P水平安定面配平系統(tǒng)警告 168
6.6.2 速度配平系統(tǒng)警告 168
6.6.3 馬赫配平系統(tǒng)警告 168
6.7 方向舵及副翼配平 169
6.7.1 方向舵配平 169
6.7.2 副翼配平 170
6.8 思考題 170
6.9 自測題 171
第7章 飛行管理系統(tǒng) 173
7.1 概 述 173
7.1.1 飛行管理系統(tǒng)的簡要發(fā)展歷程 173
7.1.2 現(xiàn)代飛行管理系統(tǒng)的定義 174
7.2 飛行管理系統(tǒng)的基本組成 175
7.2.1 概 述 175
7.2.2 飛行管理計(jì)算機(jī) 176
7.2.3 傳感器測量裝置 176
7.2.4 飛行管理系統(tǒng)的執(zhí)行部件 177
7.2.5 控制顯示裝置 177
7.3 飛行管理系統(tǒng)的基本功能 178
7.3.1 綜合導(dǎo)航功能 178
7.3.2 性能計(jì)算功能 179
7.3.3 制導(dǎo)功能 180
7.3.4 監(jiān)控與顯示管理功能 182
7.4 飛行管理系統(tǒng)在飛行過程中的應(yīng)用 183
7.5 B737 NG飛機(jī)飛行管理系統(tǒng)簡介 184
7.5.1 B737 NG飛機(jī)飛行管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 184
7.5.2 B737 NG飛行管理系統(tǒng)功能 189
7.6 思考題 194
7.7 自測題 195
第8章 現(xiàn)代民機(jī)飛行控制系統(tǒng)實(shí)例簡介 197
8.1 空客 A320飛行控制系統(tǒng)主要組成和工作方式簡介 197
8.1.1 概 述 197
8.1.2 A320飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng) 198
8.1.3 A320飛機(jī)自動(dòng)飛行控制 206
8.2 波音B777飛行控制系統(tǒng)主要組成和工作方式簡介 223
8.2.1 概 述 223
8.2.2 B777飛機(jī)主飛行操縱系統(tǒng) 223
8.2.3 B777飛行自動(dòng)駕駛儀/飛行指引儀工作方式 234
8.2.4 B777飛機(jī)自動(dòng)油門系統(tǒng) 237
8.2.5 B777飛機(jī)飛行管理功能概述 238
第9章 民用飛機(jī)飛行控制發(fā)展展望 243
9.1 引 言 243
9.2 空客 A380及波音B787自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)簡介 244
9.2.1 A380自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)簡介 244
9.2.2 B787自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)簡介 250
9.3 民用客機(jī)飛行控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 253
9.3.1 發(fā)展高度綜合化自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)架構(gòu) 253
9.3.2 不斷采用新技術(shù)與新型設(shè)備實(shí)現(xiàn)飛行控制系統(tǒng)更新 254
9.3.3 實(shí)現(xiàn)飛行控制系統(tǒng)的主動(dòng)容錯(cuò)技術(shù) 255
9.3.4 發(fā)展和實(shí)現(xiàn)新型控制理論與系統(tǒng)的應(yīng)用 256
9.3.5 發(fā)展和實(shí)現(xiàn)控制、決策與管理一體化的系統(tǒng)功能 257
附 錄 258
參考文獻(xiàn) 270
書單推薦
