本書(shū)主要包括飛機(jī)基本結(jié)構(gòu)、液壓和燃油系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電源系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)和機(jī)載維護(hù)等系統(tǒng), 涵蓋了中國(guó)民航規(guī)章CCAR-66R2模塊M11 (AV) 機(jī)械和電氣部分的內(nèi)容。
本書(shū)主要適合飛機(jī)電子維修專(zhuān)業(yè)(AV)人員,具有從事渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)維護(hù)工作必備的基礎(chǔ)知識(shí),本書(shū)是參加AV執(zhí)照考試指定教材,本書(shū)圖文并茂、通俗易懂,非常適合電子專(zhuān)業(yè)人員或其他人員學(xué)習(xí)飛機(jī)的機(jī)械、發(fā)動(dòng)機(jī)和電氣系統(tǒng)的基本原理。
《渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)》(AV)分上、下兩冊(cè),上冊(cè)為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)電子系統(tǒng),下冊(cè)為飛機(jī)機(jī)械和電氣系統(tǒng)。本教材是按照中國(guó)民航規(guī)章CCAR66R2《民用航空器維修人員執(zhí)照管理規(guī)則》航空電子專(zhuān)業(yè)(AV)考試大綱M11編寫(xiě)的,本書(shū)的編寫(xiě)內(nèi)容是飛機(jī)維修人員必須要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。在編寫(xiě)過(guò)程中,力求做到通俗易懂,注重知識(shí)的實(shí)用性,貫徹了理論與實(shí)際密切結(jié)合的思想,基本上不涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和推導(dǎo),強(qiáng)調(diào)定性描述大綱中要求掌握的基本知識(shí)。本書(shū)可以作為CCAR147維修基礎(chǔ)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)教材或參考教材,也適用于具有一定基礎(chǔ)的航空電子專(zhuān)業(yè)人員自學(xué)。
上冊(cè)由張鵬教授主編和統(tǒng)稿,內(nèi)容包括儀表系統(tǒng)、自動(dòng)飛行系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)。
下冊(cè)由任仁良教授主編和統(tǒng)稿,下冊(cè)有9章,內(nèi)容包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓與燃油系統(tǒng)、飛行操作系統(tǒng)、空調(diào)及機(jī)艙設(shè)備、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)電源系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、防火系統(tǒng)和機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)。其中第1章1.1節(jié)由李幼蘭編寫(xiě),1.2節(jié)由虞浩清編寫(xiě),第2、3章由張鐵純編寫(xiě),第4章4.1~4.6節(jié)由胡靜編寫(xiě),4.7節(jié)由邢忠慶編寫(xiě);第5章由凌云編寫(xiě);第6~8章由任仁良編寫(xiě);第9章由楊國(guó)余編寫(xiě)。
第2版是在第1版的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂的,修訂的重點(diǎn)一是對(duì)原版各章的文字和內(nèi)容進(jìn)行了重新梳理,對(duì)一些不清楚的或不對(duì)的地方進(jìn)行了修改和完善,力求把飛機(jī)機(jī)械、發(fā)動(dòng)機(jī)和電氣系統(tǒng)的基本原理講解更直接、更透徹,方便機(jī)械專(zhuān)業(yè)機(jī)務(wù)人員學(xué)習(xí)。二是第1版教材使用10年的過(guò)程中,隨著新一代飛機(jī)B787和A380投入運(yùn)行,飛機(jī)機(jī)械電氣系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化,急需增加相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)。
在第1~4章中,更換或增加了一些配圖,更加貼近民航飛機(jī)的實(shí)際情況。飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分修訂了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的描述。液壓系統(tǒng)基本原理一節(jié)增加了對(duì)液壓傳動(dòng)特性的詳細(xì)分析;燃油系統(tǒng)概述中增加了燃油箱布局、燃油箱抑爆系統(tǒng)等內(nèi)容,燃油指示系統(tǒng)增加了超聲波式指示系統(tǒng)。飛行操縱增加了電傳手操縱機(jī)構(gòu)(側(cè)桿和駕駛盤(pán))對(duì)比,將立放式腳蹬配圖更換為典型民航機(jī)腳蹬構(gòu)型,增加了混合式傳動(dòng)機(jī)構(gòu);舵面驅(qū)動(dòng)裝置一節(jié)將液壓助力器、載荷感覺(jué)定中機(jī)構(gòu)調(diào)整為典型民航機(jī)助力器和載荷定中機(jī)構(gòu)構(gòu)型,增加電靜液驅(qū)動(dòng)、多電飛機(jī)電力驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式;電傳操縱系統(tǒng)一節(jié)增加電傳飛行控制法則概念;輔助操縱系統(tǒng)一節(jié)細(xì)化了對(duì)飛行擾流板功能的描述;失速警告系統(tǒng)增加了自動(dòng)縫翼系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)增加了電動(dòng)離心增壓器引氣,增加空調(diào)組件活門(mén)工作原理;座艙溫控原理一節(jié)細(xì)化單活門(mén)式溫控活門(mén)原理,增加座艙溫度區(qū)域控制知識(shí)點(diǎn);空氣循環(huán)制冷一節(jié)增加雙渦輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)原理;空氣分配系統(tǒng)一節(jié)增加側(cè)壁低位供氣系統(tǒng);壓力控制系統(tǒng)修訂增壓工作模式描述。
第5章為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)部分、發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)部分和發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)力裝置部分增加了較多的內(nèi)容,刪減了與航空電子專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)不大的內(nèi)容,對(duì)部分圖表進(jìn)行了替換和優(yōu)化。
在電源系統(tǒng)增加了飛機(jī)電網(wǎng)的線(xiàn)制說(shuō)明;增加了航空鋰電池一節(jié),增加了飛機(jī)電瓶充電、容量檢查和維護(hù)基本知識(shí);在直流電源系統(tǒng)中增加了直流電源的控制與保護(hù)一節(jié);增加了多電飛機(jī)如B787在電源方面的新技術(shù),如電壓等級(jí)分為115/200V和230/400V、加強(qiáng)了變頻電源的內(nèi)容、增加了交流啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的內(nèi)容;增加了電網(wǎng)的控制與保護(hù)一節(jié),增加了電網(wǎng)構(gòu)型和遠(yuǎn)程配電方式、自動(dòng)配電方面的內(nèi)容,使電源系統(tǒng)內(nèi)容更加完整。在燈光照明系統(tǒng)中增加了飛機(jī)上常用光源一節(jié),對(duì)全面了解飛機(jī)上的燈光很有幫助;增加了現(xiàn)代飛機(jī)常用的LED燈的描述和應(yīng)用舉例;對(duì)應(yīng)急燈光和機(jī)外燈光增加了描述內(nèi)容。在防火系統(tǒng)中,增加了光敏型火警探測(cè)器,使探測(cè)器種類(lèi)更加完整;按*新的標(biāo)準(zhǔn)劃分了火的種類(lèi);對(duì)滅火瓶釋放外部指示進(jìn)行了描述;對(duì)空客和波音典型的發(fā)動(dòng)機(jī)滅火瓶不同構(gòu)型進(jìn)行了說(shuō)明。
宋靜波、蔣陵平、項(xiàng)偉、許俊、張宏偉、劉建英、許少偉、萬(wàn)曉云、郝瑞、楊曉龍、楊娟、孫斌等對(duì)本書(shū)進(jìn)行了審校,提出了許多修改意見(jiàn),在此謹(jǐn)表深深的感謝。
我國(guó)民航所使用的飛機(jī)大都是歐美制造,為了便于學(xué)生對(duì)照機(jī)型資料學(xué)習(xí),書(shū)中的部分電路符號(hào)采用了歐美國(guó)家的符號(hào),學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)予注意。
由于編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促和我們的水平有限,教材中可能存在著許多錯(cuò)誤和不足,請(qǐng)各位專(zhuān)家和讀者指出,以便再版時(shí)加以糾正。
編者2017年3月
第1章飛機(jī)結(jié)構(gòu)
1.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)概念
1.1.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基本元件及結(jié)構(gòu)件
1.1.2飛機(jī)結(jié)構(gòu)的適航性要求和結(jié)構(gòu)件分類(lèi)
1.1.3飛機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)
1.1.4站位編碼與區(qū)域劃分
1.2飛機(jī)結(jié)構(gòu)
1.2.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其基本要求
1.2.2機(jī)身結(jié)構(gòu)
1.2.3機(jī)翼構(gòu)造
第2章液壓與燃油系統(tǒng)
2.1液壓系統(tǒng)的基本原理
2.1.1液壓傳動(dòng)原理
2.1.2液壓系統(tǒng)的組成
2.1.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)、缺點(diǎn)
2.2液壓泵
2.2.1液壓泵的基本工作原理
2.2.2液壓泵的性能參數(shù)
2.2.3液壓泵的類(lèi)型
2.3飛機(jī)液壓分配系統(tǒng)
2.3.1現(xiàn)代飛機(jī)液壓源系統(tǒng)組成
2.3.2壓力分配
2.4液壓指示系統(tǒng)
2.4.1油量指示
2.4.2壓力指示和警告
2.4.3超溫警告
2.5燃油系統(tǒng)概述
2.5.1燃油系統(tǒng)的功用
2.5.2燃油系統(tǒng)的特點(diǎn)及對(duì)燃油系統(tǒng)的要求
2.5.3燃油箱的布局
2.5.4燃油箱抑爆系統(tǒng)
2.6燃油指示/警告系統(tǒng)
2.6.1油量指示系統(tǒng)
2.6.2低壓警告
第3章飛行操縱系統(tǒng)
3.1操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)
3.1.1操縱系統(tǒng)的定義及分類(lèi)
3.1.2中央操縱機(jī)構(gòu)
3.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
3.1.4舵面驅(qū)動(dòng)裝置
3.2電傳操縱系統(tǒng)
3.2.1電傳操縱系統(tǒng)的提出
3.2.2電傳操縱系統(tǒng)的組成及原理
3.2.3電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及存在的問(wèn)題
3.3典型飛機(jī)操縱系統(tǒng)
3.3.1主飛行操縱與輔助操縱系統(tǒng)的區(qū)別
3.3.2主操縱系統(tǒng)
3.3.3輔助操縱系統(tǒng)
3.4飛行操縱警告系統(tǒng)
3.4.1起飛警告系統(tǒng)
3.4.2失速警告系統(tǒng)
第4章空調(diào)及機(jī)艙設(shè)備
4.1空調(diào)系統(tǒng)概述
4.1.1大氣物理特性及高空環(huán)境對(duì)人體的生理影響
4.1.2空調(diào)系統(tǒng)的提出
4.2空調(diào)氣源系統(tǒng)
4.2.1氣源系統(tǒng)概述
4.2.2氣源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制
4.3溫度控制系統(tǒng)
4.3.1座艙溫控原理
4.3.2蒸發(fā)循環(huán)制冷
4.3.3空氣循環(huán)制冷
4.4空氣分配系統(tǒng)
4.4.1空氣分配系統(tǒng)的組成
4.4.2再循環(huán)系統(tǒng)
4.4.3座艙局部加溫
4.5座艙壓力控制系統(tǒng)
4.5.1座艙的增壓原理及座艙壓力制度
4.5.2座艙壓力控制系統(tǒng)
第3章飛行操縱系統(tǒng)
3.1操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)
飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)是飛機(jī)上的主要系統(tǒng)之一,它的工作性能好壞,直接影響著飛機(jī)飛行的性能,對(duì)于民航飛機(jī)來(lái)說(shuō),更在很大程度上影響飛機(jī)的安全性和乘坐品質(zhì)。
3.1.1操縱系統(tǒng)的定義及分類(lèi)
1. 飛行操縱系統(tǒng)的定義
飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)是飛機(jī)上所有用來(lái)傳遞操縱指令、驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)的所有部件和裝置的總和,用于對(duì)飛機(jī)飛行姿態(tài)、氣動(dòng)外形、乘坐品質(zhì)的控制。駕駛員通過(guò)操縱飛機(jī)的各舵面和調(diào)整片實(shí)現(xiàn)飛機(jī)繞縱軸、橫軸和立軸旋轉(zhuǎn)(如圖3.11所示),以完成對(duì)飛機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行軌跡的控制。
圖3.11飛機(jī)繞三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)
2. 飛行操縱系統(tǒng)的分類(lèi)
飛行操縱系統(tǒng)分類(lèi)的方法較多,一般按照操縱信號(hào)來(lái)源、信號(hào)傳遞方式和驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)的方式三種方法分類(lèi)。
1) 根據(jù)信號(hào)來(lái)源
根據(jù)操縱信號(hào)的來(lái)源,現(xiàn)今飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)可以分為兩大類(lèi): 人工飛行操縱系統(tǒng)和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。人工飛行操縱系統(tǒng),其操縱信號(hào)是由駕駛員發(fā)出的,而自動(dòng)飛行控制系統(tǒng),其操縱信號(hào)是由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的。自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)是對(duì)飛機(jī)實(shí)施自動(dòng)和半自動(dòng)控制,協(xié)助駕駛員工作或自動(dòng)控制飛機(jī),如自動(dòng)駕駛儀。
2) 根據(jù)信號(hào)傳遞方式
根據(jù)操縱信號(hào)傳遞的方式,操縱系統(tǒng)可以分為機(jī)械操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)。機(jī)械操縱系統(tǒng)的操縱信號(hào)由鋼索、傳動(dòng)桿的機(jī)械部件傳動(dòng),而電傳操縱系統(tǒng)(fly by wire,FBW)的操縱信號(hào)通過(guò)電纜傳動(dòng)。目前正在研究的傳動(dòng)方式為光傳操縱系統(tǒng),操縱信號(hào)為在光纜中的光信號(hào)。
3) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)舵面方式
根據(jù)驅(qū)動(dòng)舵面的方式,操縱系統(tǒng)可分為簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)和助力操縱系統(tǒng)。簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)依靠駕駛員體力克服鉸鏈力矩驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng),又被稱(chēng)為簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)。簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)分為軟式操縱系統(tǒng)和硬式操縱系統(tǒng)。簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,主要由駕駛桿、腳蹬、鋼索、滑輪、傳動(dòng)桿、搖臂等組成。
隨著飛機(jī)尺寸和重量的增加,飛行速度的不斷提高,即使使用了氣動(dòng)補(bǔ)償,駕駛桿力仍不足以克服鉸鏈力矩,20世紀(jì)40年代末出現(xiàn)了液壓助力器,實(shí)現(xiàn)了助力操縱。目前飛機(jī)舵面的驅(qū)動(dòng)裝置除了常用的液壓助力器外,還有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。
另外,根據(jù)舵面類(lèi)型不同,操縱系統(tǒng)還可分成主操縱系統(tǒng)和輔助操縱系統(tǒng)。主操縱系統(tǒng)包括副翼操縱、升降舵操縱和方向舵操縱; 輔助操縱系統(tǒng)包括增升裝置、擾流板操縱和水平安定面配平操縱。
3. 操縱系統(tǒng)的發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高精尖技術(shù)首先在飛機(jī)上獲得了應(yīng)用,在此期間,操縱系統(tǒng)也發(fā)生了一系列變化。
1) 經(jīng)典: 機(jī)械操縱階段
早期飛機(jī)操縱系統(tǒng)為簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)。隨著飛機(jī)尺寸和重量的增加,飛行速度的不斷提高,飛機(jī)的操縱越來(lái)越費(fèi)力,即使采用了氣動(dòng)補(bǔ)償,駕駛桿力仍不足以克服鉸鏈力矩。在20世紀(jì)30年代首先在重型飛機(jī)的副翼操縱系統(tǒng)里采用了有回力的液壓助力器。50年代初,又采用了無(wú)回力的液壓助力器,實(shí)現(xiàn)了助力操縱。
2) 主流: 電傳操縱階段
由于在復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中存在著摩擦、間隙和彈性變形,始終難以解決精微操縱信號(hào)的傳遞問(wèn)題。20世紀(jì)70年代初,成功地實(shí)現(xiàn)了電傳操縱技術(shù),它取代不可逆助力操縱系統(tǒng)而成為主操縱系統(tǒng)。電傳操縱系統(tǒng)是在控制增穩(wěn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展的必然產(chǎn)物,微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,可靠性理論和余度技術(shù)的建立為電傳操縱系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),余度系統(tǒng)賦予它較高的安全可靠性。多余度電傳操縱系統(tǒng)在現(xiàn)代民航飛機(jī)中已獲得大范圍的應(yīng)用,例如A320、A330、A380、A350、B777、B787等民航客機(jī),采用了電傳飛行操縱系統(tǒng)。
3) 未來(lái): 光傳操縱階段
考慮到電傳操縱存在著單通道可靠性較低、易受雷擊和電磁脈沖干擾等問(wèn)題,另外一種更為先進(jìn)的操縱系統(tǒng)已在20世紀(jì)70年代進(jìn)入研制,這就是光傳操縱(fly by light,F(xiàn)BL)系統(tǒng)。光傳操縱系統(tǒng)以光代替電作為傳輸載體,以光導(dǎo)纖維作為物理傳輸媒質(zhì),是在計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)距離終端(如舵機(jī)等)之間傳遞指令和反饋信息的飛行控制系統(tǒng)。傳遞操縱指令的主要元件是光導(dǎo)纖維,它具有抗射頻、核爆炸、電磁及噪聲能力強(qiáng),故障隔離性能好,傳輸數(shù)字信號(hào)速率高,頻帶寬、功率小和重量輕等優(yōu)點(diǎn),因此光傳操縱系統(tǒng)是未來(lái)飛機(jī)飛行操縱系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3.1.2中央操縱機(jī)構(gòu)
飛機(jī)主操縱系統(tǒng)是由中央操縱機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)兩大部分組成。由駕駛員手腳直接操縱的部分,叫作中央操縱機(jī)構(gòu)。中央操縱機(jī)構(gòu)由手操縱機(jī)構(gòu)和腳操縱機(jī)構(gòu)所組成。
1. 手操縱機(jī)構(gòu)
1) 機(jī)械手操縱機(jī)構(gòu)
手操縱機(jī)構(gòu)分為駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)和駕駛盤(pán)式手操縱結(jié)構(gòu)。圖3.12(a)表示一種駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)。前推或后拉駕駛桿時(shí),駕駛桿繞著軸線(xiàn)a—a轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)桿1和搖臂1等構(gòu)件的傳動(dòng),可操縱升降舵; 左右壓桿時(shí),駕駛桿繞軸線(xiàn)b—b轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)扭力管和搖臂2都隨之轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)桿2等構(gòu)件的傳動(dòng),即可操縱副翼。
駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)雖然要操縱兩個(gè)舵面——升降舵和副翼,但兩者不會(huì)互相干擾。也就是說(shuō),單獨(dú)操縱某一舵面時(shí),另一舵面既不隨之偏轉(zhuǎn),也不妨礙被操縱舵面的動(dòng)作。
(a)(b)
圖3.12機(jī)械手操縱機(jī)構(gòu)
(a) 駕駛桿; (b)駕駛盤(pán)
圖3.12(b)表示一種駕駛盤(pán)式手操縱機(jī)構(gòu)。駕駛盤(pán)在操縱時(shí),通過(guò)內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)裝置帶動(dòng)駕駛桿內(nèi)的一根扭力管轉(zhuǎn)動(dòng),扭力管通過(guò)一個(gè)萬(wàn)向接頭帶動(dòng)副翼操縱鋼索輪,提供操縱副翼的信號(hào),前推或后拉駕駛盤(pán)時(shí),可操縱升降舵。
上述兩種手操縱機(jī)構(gòu)相比,駕駛桿構(gòu)造較簡(jiǎn)單,便于飛行員一手操縱駕駛桿,一手操縱油門(mén)手柄,但是它不便于用增大駕駛桿傾斜角度的辦法來(lái)減小操縱副翼時(shí)的桿力; 駕駛盤(pán)式構(gòu)造較復(fù)雜,但可通過(guò)增大駕駛盤(pán)的轉(zhuǎn)角,使操縱副翼省力,當(dāng)然,這時(shí)使副翼偏轉(zhuǎn)一定角度所需的時(shí)間要相應(yīng)增長(zhǎng)。
因此,前者多用于機(jī)動(dòng)性較好而操縱時(shí)費(fèi)力較小(或裝有助力器)的飛機(jī),后者多用于操縱時(shí)費(fèi)力較大而機(jī)動(dòng)性要求較低的中型和大型飛機(jī)。
2) 電傳手操縱機(jī)構(gòu)
(1) 側(cè)桿式電傳操縱機(jī)構(gòu)?湛拖盗酗w機(jī)的電傳操縱系統(tǒng)采用“側(cè)桿”操縱機(jī)構(gòu)。所謂“側(cè)桿”是“側(cè)桿操縱器”的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種輸入為力信號(hào),輸出為電信號(hào)的小型側(cè)置手操縱機(jī)構(gòu),如圖3.13所示。
圖3.13側(cè)桿式電傳手操縱機(jī)構(gòu)
。╝) 側(cè)桿操縱器原理; (b) 某型飛機(jī)側(cè)桿操縱器特寫(xiě)
這種手操縱機(jī)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的駕駛桿(或駕駛盤(pán))。它前后、左右擺動(dòng)發(fā)出互不干擾的電信號(hào),通過(guò)電傳操縱系統(tǒng)使飛機(jī)產(chǎn)生縱向和橫向運(yùn)動(dòng)。其具體結(jié)構(gòu)、力特性與駕駛員的生理特點(diǎn)、操縱感覺(jué)、飛機(jī)操縱性能有關(guān)。
由于側(cè)桿操縱器重量輕,空間尺寸小,改善了駕駛員觀(guān)察儀表的工作條件,克服了重力加速度給駕駛員帶來(lái)的不必要困難,在操縱時(shí),側(cè)桿的輸入桿力與舵面偏轉(zhuǎn)角一一對(duì)應(yīng),機(jī)長(zhǎng)和副駕駛的操縱信號(hào)在舵面上產(chǎn)生疊加效果。
側(cè)桿操縱機(jī)構(gòu)之間沒(méi)有機(jī)械連接裝置,當(dāng)機(jī)長(zhǎng)(或副駕駛)操縱飛機(jī)時(shí),另一側(cè)的側(cè)桿不會(huì)發(fā)生聯(lián)動(dòng)。另外,當(dāng)自動(dòng)駕駛儀操縱飛機(jī)舵面運(yùn)動(dòng)時(shí),側(cè)桿不會(huì)隨動(dòng),駕駛員無(wú)法根據(jù)側(cè)桿的狀態(tài)判斷飛機(jī)控制情況。
。2) 駕駛盤(pán)式電傳操縱機(jī)構(gòu)
波音公司在B777飛機(jī)上開(kāi)始采用電傳操縱系統(tǒng),其手操縱機(jī)構(gòu)仍然采用傳統(tǒng)的駕駛盤(pán)結(jié)構(gòu),如圖3.14所示。駕駛員操縱駕駛盤(pán)時(shí),力傳感器將操縱信號(hào)變?yōu)椴倏仉娦盘?hào)。由于兩個(gè)駕駛盤(pán)之間存在機(jī)械連接,當(dāng)機(jī)長(zhǎng)(或副駕駛)操縱飛機(jī)時(shí),另一側(cè)的駕駛盤(pán)會(huì)同步隨動(dòng),便于掌控飛機(jī)操縱動(dòng)態(tài),有利于培訓(xùn)和帶飛。當(dāng)自動(dòng)駕駛儀銜接后,自動(dòng)駕駛的操縱信號(hào)可通過(guò)反向驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器操縱駕駛盤(pán),駕駛員可根據(jù)駕駛盤(pán)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控駕駛儀操縱情況。
圖3.14駕駛盤(pán)式電傳操縱機(jī)構(gòu)
2. 腳操縱機(jī)構(gòu)
腳操縱機(jī)構(gòu)有腳蹬平放式和腳蹬立放式兩種。
圖3.15表示一種腳蹬平放式腳操縱機(jī)構(gòu)。圖中的腳蹬安裝在由兩根橫桿和兩根腳蹬桿組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)上。飛行員蹬腳蹬時(shí),兩根橫桿分別繞轉(zhuǎn)軸O和O′轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)軸固定在座艙底板上),經(jīng)鋼索(或傳動(dòng)桿)等的傳動(dòng),使方向舵偏轉(zhuǎn)。
圖3.15腳蹬平放式腳操縱機(jī)構(gòu)
平行四邊形機(jī)構(gòu)的作用是保證在操縱方向舵時(shí),腳蹬只作平移而不轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖中雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)所示),以便于飛行員操縱。
圖3.16為現(xiàn)代民航機(jī)采用的立放式腳蹬機(jī)構(gòu)。腳蹬通過(guò)立桿、傳動(dòng)拉桿與方向舵鋼索鼓輪相連。機(jī)長(zhǎng)腳蹬和副駕駛腳蹬通過(guò)公共連桿相連,當(dāng)機(jī)長(zhǎng)或副駕駛操作方向舵腳蹬時(shí),另一側(cè)可腳蹬同步隨動(dòng)。當(dāng)機(jī)長(zhǎng)用左腳向前蹬左腳蹬時(shí),左腳蹬向前,立桿1帶動(dòng)傳動(dòng)桿1向前,從而驅(qū)動(dòng)左搖臂帶動(dòng)鼓輪1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)方向舵鋼索轉(zhuǎn)動(dòng),與此同時(shí)傳動(dòng)桿2向后拉,帶動(dòng)右腳蹬向后。
圖3.16腳蹬立放式腳操縱機(jī)構(gòu)
上述兩種操縱機(jī)構(gòu)相比,腳蹬平放式腳操縱機(jī)構(gòu),為了取得較大的操縱力臂,兩腳蹬之間的距離較大; 腳蹬立放式腳操縱機(jī)構(gòu),是通過(guò)增長(zhǎng)與腳蹬連接的搖臂來(lái)獲得足夠的操縱力臂的,兩腳蹬之間的距離可以做得較小。所以,前者多與左右活動(dòng)范圍較大的駕駛桿式手操縱機(jī)構(gòu)組合,后者則多與駕駛盤(pán)式手操縱機(jī)構(gòu)組合。
現(xiàn)代飛機(jī)駕駛艙儀表板布局復(fù)雜,同時(shí)為保證駕駛員正常觀(guān)察窗外情況,需要確保駕駛員的眼點(diǎn)位置固定。眼點(diǎn)位置固定意味著駕駛員座椅的位置相對(duì)固定,因此,為保證不同身高的駕駛員能夠正常操縱飛機(jī),腳蹬的水平位置可進(jìn)行前后微調(diào)。圖3.17所示為某型民航飛機(jī)的駕駛員腳蹬位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。當(dāng)駕駛員調(diào)整好座椅位置后,通過(guò)搖動(dòng)腳蹬位置調(diào)節(jié)手輪,調(diào)節(jié)腳蹬的前后位置,直到獲得*腿部操縱空間。
圖3.17民航飛機(jī)腳蹬前后位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)
除此之外,還有腳蹬的限動(dòng)裝置,限制腳蹬的*大活動(dòng)范圍,從而控制舵面的*大偏轉(zhuǎn)角以符合規(guī)定,凡是可以調(diào)整的限動(dòng)裝置應(yīng)在調(diào)整好的位置上保證確實(shí)鎖緊,或用保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)。為了防止可能因錯(cuò)誤調(diào)整或錯(cuò)誤裝配而使舵面的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)規(guī)定而產(chǎn)生危險(xiǎn),則在舵面附近也應(yīng)有限動(dòng)裝置。
3.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將操縱機(jī)構(gòu)的信號(hào)傳送到舵面或助力器。在簡(jiǎn)單機(jī)械操縱系統(tǒng)中,傳動(dòng)是由一些機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)完成的,稱(chēng)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。而在助力操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)中,傳動(dòng)是由一些機(jī)構(gòu)和部件組成的,習(xí)慣上稱(chēng)為傳動(dòng)裝置或傳動(dòng)系統(tǒng)。
1. 軟式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
1) 鋼索
鋼索是由鋼絲編成的,它只能承受拉力,不能承受壓力。所以,在軟式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中,都用兩根鋼索構(gòu)成回路,以保證舵面能在兩個(gè)相反的方向偏轉(zhuǎn)。
鋼索承受拉力時(shí),容易伸長(zhǎng)。因此當(dāng)飛行員操縱舵面時(shí),舵面的偏轉(zhuǎn)會(huì)落后于駕駛桿或腳蹬的動(dòng)作,就像操縱系統(tǒng)有了問(wèn)題一樣。由于操縱系統(tǒng)的彈性變形而產(chǎn)生的“間隙”通常稱(chēng)為彈性間隙。鋼索的彈性間隙太大,就會(huì)使操縱的靈敏性變差。
為了減小彈性間隙,操縱系統(tǒng)中的鋼索在裝配時(shí)都是預(yù)先拉緊的,預(yù)先拉緊的力簡(jiǎn)稱(chēng)“預(yù)緊力”。鋼索在使用中常見(jiàn)的故障是斷絲和腐蝕。
2) 滑輪和扇形輪
滑輪通常用酚醛樹(shù)脂(膠木)或硬鋁制成,它用來(lái)支持鋼索和改變鋼索的運(yùn)動(dòng)方向,為了減小摩擦在支點(diǎn)處裝有滾珠軸承,如圖3.18(a)所示。扇形輪也叫扇形搖臂(見(jiàn)圖3.18(b)和(c)),它除了具有滑輪的作用外,還可以改變力的大小。扇形輪多用硬鋁制成,在支點(diǎn)處也裝有滾珠軸承。
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