本書主要包括飛機基本結構、液壓和燃油系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、發(fā)動機、電源系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)和機載維護等系統(tǒng), 涵蓋了中國民航規(guī)章CCAR-66R2模塊M11 (AV) 機械和電氣部分的內容。
本書主要適合飛機電子維修專業(yè)（AV）人員，具有從事渦輪發(fā)動機飛機維護工作必備的基礎知識，本書是參加AV執(zhí)照考試指定教材，本書圖文并茂、通俗易懂，非常適合電子專業(yè)人員或其他人員學習飛機的機械、發(fā)動機和電氣系統(tǒng)的基本原理。
《渦輪發(fā)動機飛機結構與系統(tǒng)》（AV）分上、下兩冊，上冊為渦輪發(fā)動機飛機電子系統(tǒng)，下冊為飛機機械和電氣系統(tǒng)。本教材是按照中國民航規(guī)章CCAR66R2《民用航空器維修人員執(zhí)照管理規(guī)則》航空電子專業(yè)（AV）考試大綱M11編寫的，本書的編寫內容是飛機維修人員必須要掌握的基礎知識。在編寫過程中，力求做到通俗易懂，注重知識的實用性，貫徹了理論與實際密切結合的思想，基本上不涉及復雜的數(shù)學公式和推導，強調定性描述大綱中要求掌握的基本知識。本書可以作為CCAR147維修基礎培訓機構的培訓教材或參考教材，也適用于具有一定基礎的航空電子專業(yè)人員自學。
上冊由張鵬教授主編和統(tǒng)稿，內容包括儀表系統(tǒng)、自動飛行系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和導航系統(tǒng)。
下冊由任仁良教授主編和統(tǒng)稿，下冊有9章，內容包括飛機結構、液壓與燃油系統(tǒng)、飛行操作系統(tǒng)、空調及機艙設備、燃氣渦輪發(fā)動機、飛機電源系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、防火系統(tǒng)和機載維護系統(tǒng)。其中第1章1.1節(jié)由李幼蘭編寫，1.2節(jié)由虞浩清編寫，第2、3章由張鐵純編寫，第4章4.1~4.6節(jié)由胡靜編寫，4.7節(jié)由邢忠慶編寫；第5章由凌云編寫；第6~8章由任仁良編寫；第9章由楊國余編寫。
第2版是在第1版的基礎上進行修訂的，修訂的重點一是對原版各章的文字和內容進行了重新梳理，對一些不清楚的或不對的地方進行了修改和完善，力求把飛機機械、發(fā)動機和電氣系統(tǒng)的基本原理講解更直接、更透徹，方便機械專業(yè)機務人員學習。二是第1版教材使用10年的過程中，隨著新一代飛機B787和A380投入運行，飛機機械電氣系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，急需增加相應的基礎知識。
在第1~4章中，更換或增加了一些配圖，更加貼近民航飛機的實際情況。飛機結構部分修訂了相關知識點的描述。液壓系統(tǒng)基本原理一節(jié)增加了對液壓傳動特性的詳細分析；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構（側桿和駕駛盤）對比，將立放式腳蹬配圖更換為典型民航機腳蹬構型，增加了混合式傳動機構；舵面驅動裝置一節(jié)將液壓助力器、載荷感覺定中機構調整為典型民航機助力器和載荷定中機構構型，增加電靜液驅動、多電飛機電力驅動兩種驅動方式；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)細化了對飛行擾流板功能的描述；失速警告系統(tǒng)增加了自動縫翼系統(tǒng)。空調系統(tǒng)增加了電動離心增壓器引氣，增加空調組件活門工作原理；座艙溫控原理一節(jié)細化單活門式溫控活門原理，增加座艙溫度區(qū)域控制知識點；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章為燃氣渦輪發(fā)動機，在發(fā)動機控制系統(tǒng)部分、發(fā)動機操縱系統(tǒng)部分和發(fā)動機輔助動力裝置部分增加了較多的內容，刪減了與航空電子專業(yè)關聯(lián)不大的內容，對部分圖表進行了替換和優(yōu)化。
在電源系統(tǒng)增加了飛機電網的線制說明；增加了航空鋰電池一節(jié)，增加了飛機電瓶充電、容量檢查和維護基本知識；在直流電源系統(tǒng)中增加了直流電源的控制與保護一節(jié)；增加了多電飛機如B787在電源方面的新技術，如電壓等級分為115/200V和230/400V、加強了變頻電源的內容、增加了交流啟動發(fā)電機的內容；增加了電網的控制與保護一節(jié)，增加了電網構型和遠程配電方式、自動配電方面的內容，使電源系統(tǒng)內容更加完整。在燈光照明系統(tǒng)中增加了飛機上常用光源一節(jié)，對全面了解飛機上的燈光很有幫助；增加了現(xiàn)代飛機常用的LED燈的描述和應用舉例；對應急燈光和機外燈光增加了描述內容。在防火系統(tǒng)中，增加了光敏型火警探測器，使探測器種類更加完整；按*新的標準劃分了火的種類；對滅火瓶釋放外部指示進行了描述；對空客和波音典型的發(fā)動機滅火瓶不同構型進行了說明。
宋靜波、蔣陵平、項偉、許俊、張宏偉、劉建英、許少偉、萬曉云、郝瑞、楊曉龍、楊娟、孫斌等對本書進行了審校，提出了許多修改意見，在此謹表深深的感謝。
我國民航所使用的飛機大都是歐美制造，為了便于學生對照機型資料學習，書中的部分電路符號采用了歐美國家的符號，學習時應予注意。
由于編寫時間倉促和我們的水平有限，教材中可能存在著許多錯誤和不足，請各位專家和讀者指出，以便再版時加以糾正。
編者2017年3月
任仁良，碩士，教授，畢業(yè)于法國國立民航大學，1982年至今在中國民航大學工作，主編出版了《飛機電源系統(tǒng)》、《電子技術基礎》和《維修基本技能》等教材。
第3章飛行操縱系統(tǒng)
3.1操縱系統(tǒng)基礎
飛機飛行操縱系統(tǒng)是飛機上的主要系統(tǒng)之一，它的工作性能好壞，直接影響著飛機飛行的性能，對于民航飛機來說，更在很大程度上影響飛機的安全性和乘坐品質。
3.1.1操縱系統(tǒng)的定義及分類
1. 飛行操縱系統(tǒng)的定義
飛機飛行操縱系統(tǒng)是飛機上所有用來傳遞操縱指令、驅動舵面運動的所有部件和裝置的總和，用于對飛機飛行姿態(tài)、氣動外形、乘坐品質的控制。駕駛員通過操縱飛機的各舵面和調整片實現(xiàn)飛機繞縱軸、橫軸和立軸旋轉(如圖3.11所示)，以完成對飛機的飛行姿態(tài)和飛行軌跡的控制。
圖3.11飛機繞三個軸的運動
2. 飛行操縱系統(tǒng)的分類
飛行操縱系統(tǒng)分類的方法較多，一般按照操縱信號來源、信號傳遞方式和驅動舵面運動的方式三種方法分類。
1) 根據(jù)信號來源
根據(jù)操縱信號的來源，現(xiàn)今飛機飛行操縱系統(tǒng)可以分為兩大類： 人工飛行操縱系統(tǒng)和自動飛行控制系統(tǒng)。人工飛行操縱系統(tǒng)，其操縱信號是由駕駛員發(fā)出的，而自動飛行控制系統(tǒng)，其操縱信號是由系統(tǒng)本身產生的。自動飛行控制系統(tǒng)是對飛機實施自動和半自動控制，協(xié)助駕駛員工作或自動控制飛機，如自動駕駛儀。
2) 根據(jù)信號傳遞方式
根據(jù)操縱信號傳遞的方式，操縱系統(tǒng)可以分為機械操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)。機械操縱系統(tǒng)的操縱信號由鋼索、傳動桿的機械部件傳動，而電傳操縱系統(tǒng)(fly by wire,FBW)的操縱信號通過電纜傳動。目前正在研究的傳動方式為光傳操縱系統(tǒng)，操縱信號為在光纜中的光信號。
3) 根據(jù)驅動舵面方式
根據(jù)驅動舵面的方式，操縱系統(tǒng)可分為簡單機械操縱系統(tǒng)和助力操縱系統(tǒng)。簡單機械操縱系統(tǒng)依靠駕駛員體力克服鉸鏈力矩驅動舵面運動，又被稱為簡單機械操縱系統(tǒng)。簡單機械操縱系統(tǒng)分為軟式操縱系統(tǒng)和硬式操縱系統(tǒng)。簡單機械操縱系統(tǒng)構造比較簡單，主要由駕駛桿、腳蹬、鋼索、滑輪、傳動桿、搖臂等組成。
隨著飛機尺寸和重量的增加，飛行速度的不斷提高，即使使用了氣動補償，駕駛桿力仍不足以克服鉸鏈力矩，20世紀40年代末出現(xiàn)了液壓助力器，實現(xiàn)了助力操縱。目前飛機舵面的驅動裝置除了常用的液壓助力器外，還有電動驅動裝置。
另外，根據(jù)舵面類型不同，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
隨著科學技術的發(fā)展，高精尖技術首先在飛機上獲得了應用，在此期間，操縱系統(tǒng)也發(fā)生了一系列變化。
1) 經典： 機械操縱階段
早期飛機操縱系統(tǒng)為簡單機械操縱系統(tǒng)。隨著飛機尺寸和重量的增加，飛行速度的不斷提高，飛機的操縱越來越費力，即使采用了氣動補償，駕駛桿力仍不足以克服鉸鏈力矩。在20世紀30年代首先在重型飛機的副翼操縱系統(tǒng)里采用了有回力的液壓助力器。50年代初，又采用了無回力的液壓助力器，實現(xiàn)了助力操縱。
2) 主流： 電傳操縱階段
由于在復雜的機械系統(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的傳遞問題。20世紀70年代初，成功地實現(xiàn)了電傳操縱技術，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)基礎上發(fā)展的必然產物，微電子技術和計算機科學的發(fā)展，可靠性理論和余度技術的建立為電傳操縱系統(tǒng)奠定了基礎，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)代民航飛機中已獲得大范圍的應用，例如A320、A330、A380、A350、B777、B787等民航客機，采用了電傳飛行操縱系統(tǒng)。
3) 未來： 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題，另外一種更為先進的操縱系統(tǒng)已在20世紀70年代進入研制，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，以光導纖維作為物理傳輸媒質，是在計算機之間或計算機與遠距離終端(如舵機等)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纖維，它具有抗射頻、核爆炸、電磁及噪聲能力強，故障隔離性能好，傳輸數(shù)字信號速率高，頻帶寬、功率小和重量輕等優(yōu)點，因此光傳操縱系統(tǒng)是未來飛機飛行操縱系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。
3.1.2中央操縱機構
飛機主操縱系統(tǒng)是由中央操縱機構和傳動系統(tǒng)兩大部分組成。由駕駛員手腳直接操縱的部分，叫作中央操縱機構。中央操縱機構由手操縱機構和腳操縱機構所組成。
1. 手操縱機構
1) 機械手操縱機構
手操縱機構分為駕駛桿式手操縱機構和駕駛盤式手操縱結構。圖3.12(a)表示一種駕駛桿式手操縱機構。前推或后拉駕駛桿時，駕駛桿繞著軸線a—a轉動，經傳動桿1和搖臂1等構件的傳動，可操縱升降舵； 左右壓桿時，駕駛桿繞軸線b—b轉動，這時扭力管和搖臂2都隨之轉動，經傳動桿2等構件的傳動，即可操縱副翼。
駕駛桿式手操縱機構雖然要操縱兩個舵面——升降舵和副翼，但兩者不會互相干擾。也就是說，單獨操縱某一舵面時，另一舵面既不隨之偏轉，也不妨礙被操縱舵面的動作。
(a)(b)
圖3.12機械手操縱機構
(a) 駕駛桿； (b)駕駛盤
圖3.12(b)表示一種駕駛盤式手操縱機構。駕駛盤在操縱時，通過內部的齒輪傳動裝置帶動駕駛桿內的一根扭力管轉動，扭力管通過一個萬向接頭帶動副翼操縱鋼索輪，提供操縱副翼的信號，前推或后拉駕駛盤時，可操縱升降舵。
上述兩種手操縱機構相比，駕駛桿構造較簡單，便于飛行員一手操縱駕駛桿，一手操縱油門手柄，但是它不便于用增大駕駛桿傾斜角度的辦法來減小操縱副翼時的桿力； 駕駛盤式構造較復雜，但可通過增大駕駛盤的轉角，使操縱副翼省力，當然，這時使副翼偏轉一定角度所需的時間要相應增長。
因此，前者多用于機動性較好而操縱時費力較小(或裝有助力器)的飛機，后者多用于操縱時費力較大而機動性要求較低的中型和大型飛機。
2) 電傳手操縱機構
�。�1) 側桿式電傳操縱機構�？湛拖盗酗w機的電傳操縱系統(tǒng)采用“側桿”操縱機構。所謂“側桿”是“側桿操縱器”的簡稱，是一種輸入為力信號，輸出為電信號的小型側置手操縱機構，如圖3.13所示。
圖3.13側桿式電傳手操縱機構
�。╝） 側桿操縱器原理； （b） 某型飛機側桿操縱器特寫
這種手操縱機構代替了傳統(tǒng)的駕駛桿(或駕駛盤)。它前后、左右擺動發(fā)出互不干擾的電信號，通過電傳操縱系統(tǒng)使飛機產生縱向和橫向運動。其具體結構、力特性與駕駛員的生理特點、操縱感覺、飛機操縱性能有關。
由于側桿操縱器重量輕，空間尺寸小，改善了駕駛員觀察儀表的工作條件，克服了重力加速度給駕駛員帶來的不必要困難，在操縱時，側桿的輸入桿力與舵面偏轉角一一對應，機長和副駕駛的操縱信號在舵面上產生疊加效果。
側桿操縱機構之間沒有機械連接裝置，當機長(或副駕駛)操縱飛機時，另一側的側桿不會發(fā)生聯(lián)動。另外，當自動駕駛儀操縱飛機舵面運動時，側桿不會隨動，駕駛員無法根據(jù)側桿的狀態(tài)判斷飛機控制情況。
�。�2) 駕駛盤式電傳操縱機構
波音公司在B777飛機上開始采用電傳操縱系統(tǒng)，其手操縱機構仍然采用傳統(tǒng)的駕駛盤結構，如圖3.14所示。駕駛員操縱駕駛盤時，力傳感器將操縱信號變?yōu)椴倏仉娦盘�。由于兩個駕駛盤之間存在機械連接，當機長(或副駕駛)操縱飛機時，另一側的駕駛盤會同步隨動，便于掌控飛機操縱動態(tài)，有利于培訓和帶飛。當自動駕駛儀銜接后，自動駕駛的操縱信號可通過反向驅動作動器操縱駕駛盤，駕駛員可根據(jù)駕駛盤的動態(tài)監(jiān)控駕駛儀操縱情況。
圖3.14駕駛盤式電傳操縱機構
2. 腳操縱機構
腳操縱機構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構。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構上。飛行員蹬腳蹬時，兩根橫桿分別繞轉軸O和O′轉動(轉軸固定在座艙底板上)，經鋼索(或傳動桿)等的傳動，使方向舵偏轉。
圖3.15腳蹬平放式腳操縱機構
平行四邊形機構的作用是保證在操縱方向舵時，腳蹬只作平移而不轉動(如圖中雙點畫線所示)，以便于飛行員操縱。
圖3.16為現(xiàn)代民航機采用的立放式腳蹬機構。腳蹬通過立桿、傳動拉桿與方向舵鋼索鼓輪相連。機長腳蹬和副駕駛腳蹬通過公共連桿相連，當機長或副駕駛操作方向舵腳蹬時，另一側可腳蹬同步隨動。當機長用左腳向前蹬左腳蹬時，左腳蹬向前，立桿1帶動傳動桿1向前，從而驅動左搖臂帶動鼓輪1順時針轉動，驅動方向舵鋼索轉動，與此同時傳動桿2向后拉，帶動右腳蹬向后。
圖3.16腳蹬立放式腳操縱機構
上述兩種操縱機構相比，腳蹬平放式腳操縱機構，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構，是通過增長與腳蹬連接的搖臂來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，前者多與左右活動范圍較大的駕駛桿式手操縱機構組合，后者則多與駕駛盤式手操縱機構組合。
現(xiàn)代飛機駕駛艙儀表板布局復雜，同時為保證駕駛員正常觀察窗外情況，需要確保駕駛員的眼點位置固定。眼點位置固定意味著駕駛員座椅的位置相對固定，因此，為保證不同身高的駕駛員能夠正常操縱飛機，腳蹬的水平位置可進行前后微調。圖3.17所示為某型民航飛機的駕駛員腳蹬位置調節(jié)機構。當駕駛員調整好座椅位置后，通過搖動腳蹬位置調節(jié)手輪，調節(jié)腳蹬的前后位置，直到獲得*腿部操縱空間。
圖3.17民航飛機腳蹬前后位置調節(jié)結構
除此之外，還有腳蹬的限動裝置，限制腳蹬的*大活動范圍，從而控制舵面的*大偏轉角以符合規(guī)定，凡是可以調整的限動裝置應在調整好的位置上保證確實鎖緊，或用保險絲保險。為了防止可能因錯誤調整或錯誤裝配而使舵面的偏轉角超過規(guī)定而產生危險，則在舵面附近也應有限動裝置。
3.1.3傳動機構
傳動機構的作用是將操縱機構的信號傳送到舵面或助力器。在簡單機械操縱系統(tǒng)中，傳動是由一些機械機構來完成的，稱為傳動機構。而在助力操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)中，傳動是由一些機構和部件組成的，習慣上稱為傳動裝置或傳動系統(tǒng)。
1. 軟式傳動機構
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，在軟式傳動機構中，都用兩根鋼索構成回路，以保證舵面能在兩個相反的方向偏轉。
鋼索承受拉力時，容易伸長。因此當飛行員操縱舵面時，舵面的偏轉會落后于駕駛桿或腳蹬的動作，就像操縱系統(tǒng)有了問題一樣。由于操縱系統(tǒng)的彈性變形而產生的“間隙”通常稱為彈性間隙。鋼索的彈性間隙太大，就會使操縱的靈敏性變差。
為了減小彈性間隙，操縱系統(tǒng)中的鋼索在裝配時都是預先拉緊的，預先拉緊的力簡稱“預緊力”。鋼索在使用中常見的故障是斷絲和腐蝕。
2) 滑輪和扇形輪
滑輪通常用酚醛樹脂(膠木)或硬鋁制成，它用來支持鋼索和改變鋼索的運動方向，為了減小摩擦在支點處裝有滾珠軸承，如圖3.18(a)所示。扇形輪也叫扇形搖臂(見圖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，在支點處也裝有滾珠軸承。
……
書單推薦
