飞行控制课件

1、舵机与舵回路舵机与舵回路讲授内容讲授内容n舵机的工作原理与设计实例舵机的工作原理与设计实例n舵机的特性分析舵机的特性分析n舵回路的基本类型与特点舵回路的基本类型与特点n舵机与飞机操纵系统的联接方式舵机与飞机操纵系统的联接方式输入量串联补偿元件测量元件输出量放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件主反馈为改善系统性能反馈控制系统的基本组成图引言引言n舵回路（伺服系统）舵回路（伺服系统）是飞行自动控制系统中不可缺是飞行自动控制系统中不可缺少的组成部分，它按照指令模型装置或敏感元件输少的组成部分，它按照指令模型装置或敏感元件输出的电信号操纵舵面，实现飞机角运动或航迹运动出的电信号操纵舵面，实现飞机角运动

2、或航迹运动的自动稳定与控制。的自动稳定与控制。舵回路是由若干部件组成的随动系统，其中舵机是执行元件。n组成：组成：放大器、舵机、反馈元件（作用是改善舵回放大器、舵机、反馈元件（作用是改善舵回路特性）路特性）n舵回路负载：舵回路负载：舵面的惯量，和作用在舵面上的气动舵面的惯量，和作用在舵面上的气动力矩（铰链力矩）。力矩（铰链力矩）。 舵机的工作原理及设计技术舵机的工作原理及设计技术n舵机作用：舵机作用： 舵机是舵回路中的执行元件，输出力矩（或舵机是舵回路中的执行元件，输出力矩（或力）和角速度（或线速度），驱动舵面偏转。力）和角速度（或线速度），驱动舵面偏转。n舵机类型：舵机类型： 飞行控制系统中

3、的舵机有四大类：飞行控制系统中的舵机有四大类： 电动舵机、液压舵机、气动舵机、电动液压电动舵机、液压舵机、气动舵机、电动液压复合舵机复合舵机电动舵机电动舵机n以电力为能源，通常由电动机(直流或交流)、测速装置、位置传感器、齿轮传动装置、和安全保护装置等组成。n电动舵机的控制方式：直接式和间接式。n直接式：改变电动机的电枢电压或激磁电压，直接控制舵机输出轴的转速与转向。n间接式：是在电动机恒速转动时，通过离合器的吸合，间接控制舵机输出轴的转速和转向。电动舵机电动舵机组成：一般电动舵机包括电动机（直流或交流的），组成：一般电动舵机包括电动机（直流或交流的），测速装置，位置传感器，齿轮传动装置和测速

4、装置，位置传感器，齿轮传动装置和安全保护装置。安全保护装置。分类：直接式、间接式分类：直接式、间接式优点：优点： 能源是电力，通常与飞控系统用同一能源，传输、能源是电力，通常与飞控系统用同一能源，传输、控制等方便。控制等方便。 加工制造、装配维修方便。加工制造、装配维修方便。缺点：缺点： 在输出相同功率时，体积和重量较大（与液压舵机在输出相同功率时，体积和重量较大（与液压舵机相比），相比），有减速齿轮。有减速齿轮。 快速性差些。输出功率不大，而且重量大，惯性大，快速性差些。输出功率不大，而且重量大，惯性大，快速性差。快速性差。电动舵机电动舵机1.磁滞电动机；2.旋转变压器；3.磁粉离合器；4.

5、金属摩擦离合器；5.鼓轮；6.衔铁与斜盘；7.电磁离合器；8.测速发电机；9.减速齿轮用磁粉离合器间接控制的电动舵机传动示意图 例：间接控制电动舵机 Z16Z15Z14Z13Z12Z10Z9Z11Z8Z5Z7Z6Z5Z4Z3Z2Z1磁粉离合器衔铁与斜盘电磁离合器鼓轮金属磨擦离合器电动舵机电动舵机1.磁滞电动机；2.旋转变压器；3.磁粉离合器；4.金属摩擦离合器；5.鼓轮；6.衔铁与斜盘；7.电磁离合器；8.测速发电机；9.减速齿轮液压舵机液压舵机 目前纯液压舵机使用不多，主要用电液舵机。目前纯液压舵机使用不多，主要用电液舵机。 组成：组成： 由电液伺服阀（力矩马达和液压放大器），作动由电液伺服

6、阀（力矩马达和液压放大器），作动筒和位移传感器组成。筒和位移传感器组成。 优点：优点： 体积小、重量轻、功率增益大，输出功率与转动体积小、重量轻、功率增益大，输出功率与转动惯量的比值大，所以快速性好，控制功率小，灵惯量的比值大，所以快速性好，控制功率小，灵敏度高。敏度高。缺点缺点 ： 加工、装配较困难，生产成本较高，要另加能加工、装配较困难，生产成本较高，要另加能源源油源。油源。 能源 液压舵机以高压液体作为能源。种类可分为液压舵机(直接推动舵面偏转)与电液副舵机(它要通过液压主舵机，即液压助力器才能带动舵面偏转)。液压舵机液压舵机图2.2 电液副舵机结构原理示意图1.导磁体；2.永久磁铁；3

7、.控制线圈；4.衔铁；5.弹簧臂；6.挡板；7.喷嘴；8.溢流腔；9.反馈杆；10.阀芯；11.阀套；12.回油节流孔；13.固定节流孔；14.油滤；15.作动筒壳体；16.活塞杆；17.活塞；18.铁芯；19.线圈；20.位移传感器液压舵机工作原理液压舵机工作原理电液副舵机各组成部件的作用n力矩马达： 将电气量转换成机械角位移，是一种信号转换装置。 n液压放大器： 将机械位移转换为控制阀液压的流向及流量。n位移传感器： 将活塞杆的位移转变成电信号反馈到FCC。气动舵机气动舵机 气动舵机是用高压气作为能源的舵机。图2.3为气动舵机原理示意图。由图可见气动舵机的主要组成部分是气动控制活门、作动筒

8、和反馈电位计。 电液复合舵机电液复合舵机 n组成：电液复合舵机是电液副舵机和液压主舵机组装而成的。n一般具有人工驾驶、自动控制、复合工作和应急操纵等四种工作状态。余度舵机余度舵机n余度舵机：在电传操纵系统中使用;就是用几套相同的舵机组合在一起共同操纵舵面。n余度电液副舵机有三套相同的电液副舵机（包括液压伺服阀合作动器），三套作动筒的活塞杆同时连接在一根杆上并一起运动。余度副舵机组成（各有3套）：监控器和逻辑转换控制开关：监控和检测各自通道的指令输入、电液伺服阀的位移、作动筒两腔的压力差和作动筒活塞的位移等信号。伺服阀位置传感器压差传感器副舵机位置传感器信号整形器旁通活门：受监控器控制，工作时可连通作动筒的两腔。余度舵机余度舵机 余度舵机余度舵机 F16主控面舵机原理图A340主控面舵机原理图主控面舵机原理图B777作动器布局作动器布局 BOEING777副翼舵机原理图副翼舵机原理图F/CTL 舵面的配置n俯仰控制俯仰控制 PITCH升降舵 Elevator可配平水平安定面 THSn横滚控制横滚控制 ROLL副翼 Ailerons2-5号扰流板 Spoilers2-5n偏航控制偏航控制 YAW方向舵 Rudder偏航阻尼器 Yaw dampern速度速度刹车刹车