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空客飞机控制法则(简要分析)

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发表于 2013-4-6 22:02:18 |只看该作者 |倒序浏览
“拉出姿态后计算机将调整配平保持姿态”是我们对空客电传的最初“认识”,然后,它的功能却远不止一个姿态保持。

数字的电传系统,其实是由杆给出的电子信号,通过飞机的ELAC和SEC,也就是升降舵/副翼计算机和绕流板/升降舵计算机的处理,再通过液压致动装置传给操纵面的飞行系统,优点自然不用说,最大的两个,飞行更加安全,操纵更加简单。

我们先来看看构成这个系统的大脑是怎么样的,构成电传系统的一共有7部飞行操纵计算机
两部ELAC,负责正常升降舵和安定面,以及副翼控制

三部SEC,负责绕流板和备用安定面控制,以及安定面控制。

两部FAC(飞行增稳计算机)负责方向舵电动控制。

以及两部FCDC,这是飞行操纵数据集中计算机

接下来我们看看,所谓的正常法则。
正常法则是正常飞行控制原则,包含了两个基本任务,
1,允许飞行员进行三轴控制(俯仰,滚转,以及偏航)
2,分析每一个电子信号是否会让飞机超出安全飞行界限(也叫包线保护)


正常法则拥有三个基本模式,分别是地面模式,飞行模式,拉平模式,这三个模式覆盖了我们飞行的所有阶段。
地面模式:
当然我们在地面的时候,地面模式起作用,这时候侧杆对飞行操纵面是直接控制的(可以理解为直接法则)这时候自动配平是归0的。而起飞前,飞行员根据起飞重心等数据计算后需要的起飞配平值是可以人工进行输入的。当我们起飞滑跑的时候,系统会将升降舵的偏转角度从30度降为20度,而且当飞机抬轮时,侧杆还是直接控制的飞行操纵面(也就是说还是直接法则),当我们离地5秒之后,系统便从地面模式转入飞行模式。

飞行模式:
正常法则下飞行模式能在安全包线中保护飞机,这个模式中包含了我们经常看到的“姿态保持”
同时也提供载荷因数的保护。在机翼水平时(注意不是指平飞),系统在俯仰上保持1个G的载荷因数,正是因为这一个因素,我们看到的空客才是“自动保持姿态”
看,其实保持的并不是姿态。而是载荷因数
在人工飞行,和自动驾驶的时候,俯仰配平“终生有效”正常转弯机动中,一旦建立了转弯,不需要任何的俯仰姿态修正。刚才说到的“保持一个G的载荷因数”正是通过自动俯仰配平来完成的。
下列情况中,自动俯仰配平将冻结
1飞行员人工输入配平指令(通过配平手轮)
2无线电高度低于50英尺(没错,这种高度不是在落地就是在起飞/复飞,所以只能是地面模式和拉平模式,这两个模式都是直接法则)
3载荷因数低于0.5(除了突然猛烈顶杆和瞬间的下击爆流以及制造令人恐惧的下降率之外,我实在想不出怎么才能做到这一点)
4处于高速/马赫保护时(我们下面会讲到)

在迎角保护工作时,安定面配平限制在保护发生时和nose down3.5度之间,这时候飞行员和系统都不能使用额外的抬头配平。本来就快失速了,空客当然不会把这种边缘状态的控制权交给飞行员。
同样,当载荷因素高于1.25G或转弯坡度大于33度时,安定面配平被限制在在实际设定值和nose donw3.5度之间
注意,上面所说的3.5度,不是姿态,而是安定面配平的值。写到这才想起来,这个3.5应该是321的值,320是nose down 2.5,而319是nose down 3

拉平模式
如果您看到这,恭喜您,承受住了理论学习的痛苦。
当飞机在着陆状态下通过无线电高度50尺时,拉平模式接通
在50尺时的姿态会被系统记住,并且成为俯仰控制的基准值
当高度低于30尺时,系统指令飞机减小俯仰姿态(注意,飞机是在自动低头)
并且在8秒内减小到负姿态。作为飞行员,这时候需要拉杆来进行着陆。

当接地后5秒,而且俯仰姿态小于2.5度时,系统重新回到地面模式。






分析每一个电子信号是否会让飞机超出安全飞行界限(也叫包线保护)
我们还没讲,接下来讲讲这个,这也是空客的特点
正常法则的设计包含下面5个包线保护
1,载荷因数限制
2,俯仰姿态保护
3,大迎角(High-AOA)保护
4,高速度/马赫保护
5,坡度保护

载荷因数限制,我自己理解成过载限制
光洁形态下 +2.5G到-1G
其他形态下 +2G  到0G
基本上不会飞到极限,谁把空客当战斗机飞。

俯仰姿态极限保护
形态0到形态3时,极限仰角不会超过30度(低速时限制降低到25度)
全形态时极限仰角25度(低速时限制降低到20度)
俯角15度
当仰角超过25度或俯角超过13度时,PFD上飞行指引杆(FD)消失
仰角回到22度,俯角回到10度之内时,FD杆重新出现。

不得不说,对于上面两排红色的内容,Wilco的空客模拟还是很到位的
当我们把指引飞没了的时候,就应该意识到接近飞行包线边缘了。

大迎角保护
我们都知道,空客在攻角极限时会自动接通TO/GA推力,而且这个接通是忽略推力手柄的位置,直接被接通的,我们在PFD的FMA上可以看到先是A.FLOOR闪烁(Alpha底限)当我们离开了保护状态后,就能看到TO/GALink字符,提示我们推力被锁定在最大,这时需要我们按压FCU上自动油门按钮才能解除TO/GALink。下面我们来仔细看看这个系统是如何工作的。
当空客的AOA(迎角,也可以叫攻角)在超过迎角保护值时,飞机进入迎角保护模式
在这个模式下,操纵杆所操纵的不再是升降舵,而直接操纵攻角大小,当拉死杆时,飞机也会在在攻角允许最大值,而不会超过它,所以空客不会失速。而且这个保护提供风切变保护,它也优先于其他所有保护。

说简单点,三个值
alpha保护,alpha底限,以及alpha最大
(alpha指攻角)

操纵杆完全后拉,到alpha底限时,TO/GA推力被接通保护飞机。拉到alpha最大后,继续后拉飞机已经不会响应以保护飞机不进入失速攻角。如松开操纵杆,飞机将自动回到alpha Port  。
这三个值是根据重量和形态变化的。
要解除迎角保护模式
飞行员必须向前推杆大于8度,或在AOA小于alpha最大情况下推杆保持0.5秒以上。

接下来,高速保护
当空客进入高速状态失去稳定性时,可以自行恢复。高速保护在大于或者等于VMO/MMO时开始工作
VMO/MMO是最大操纵速度(MMO是马赫),在飞行任何阶段都不能故意超过。
当保护开始工作时,俯仰配平被冻结,开始执行0坡度稳定性,意味着只要松开侧杆,飞机就会回到0坡度,保护期间坡度限制从67度减小到45度。
当速度大于VMO/MMO时,操纵杆的低头控制权限逐渐减小,同时飞机用一个抬头的指令来协助飞机恢复正常飞行速度。
当速度减小到低于VMO/MMO时,正常操纵法则重新被激活。
在VMO+4或者MMO+0.006时,ECAM会显示O/SPEED (超速)警告
正常来说,在PFD的速度带上应该有高速保护的符号,WILCO把这个倒做出来了
不过可惜没有速度保护功能。
还有一点,在高速保护工作时,自动驾驶会断开。

坡度保护
在33度坡度以内,操纵杆在中立位时系统保持稳定的滚转姿态。如果飞行杆向左或右压全杆,坡度保持在67度,不再增大。正常情况下,67度的坡度飞机已经开始掉高度,这时候机翼的升力因为坡度而产生的分量损失已经让飞机不能维持平飞,不过就算是低头,也不会低过15度,因为我们有俯仰保护。
注意坡度保护和上面的高速保护相关联的地方。
坡度超过45度时AP断开,而且FD消失,重新减小到40度以下时FD重新出现。

以上就是空客正常法则所覆盖到的一些内容,不太清楚的飞友可以看一看,就当了解一下电传这两个字吧。

希望大家在对待一个插件时,能够静下心来找真实的数据进行分析,不仅会让自己学到很多东西,也能让你对这个插件有更完善和更直观的了解。从对鼠标点按开关执行正常程序的理解深入到对具体系统的理解,我相信这才是学习插件的目的
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报考学院待录取

沙发
发表于 2015-12-23 10:00:07 |只看该作者
好贴!对空客的飞包保护讲的很详细哈。再讲讲偏航阻尼器,以及飞行模式中的三种控制律功能吧?多谢了!
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