屈亚伟
【摘 要】民用飞机飞控系统是飞机系统中最重要的系统之一。飞控系统的动态特性可以反映出飞控系统的稳定性，是评价飞控系统的重要指标。基于一般民用飞機，本文阐述了飞控系统动态特性的需求来源以及验证工作。
【关键词】民用飞机；飞控系统；动态特性
【Abstract】Flight control system is one of the most important systems on civil aircrafts. The flight control systems dynamic character is one important indication of its quality because it represents the flight control systems stability. Based on one certain civil aircraft， this paper demonstrates the requirements source and verification of the flight control systems dynamic character.
【Key words】Civil aircraft；Flight control system；Dynamic character
0 引言
民用飞机飞行控制系统由于与飞机其他系统都有交联，因而接口众多，逻辑复杂，是飞机各系统中最重要的系统。飞控系统的动态特性可以反映出飞控系统的稳定裕度，是评价飞控系统品质的重要参考，因此很多研究者在飞控系统频率响应特性方面进行了大量的研究工作[1～7]。吕明云在2010年提出了一种适用于飞行控制设计的直升机频域系统辨识方法[1]。周小林在2012年对飞控系统的动态相对增益方法进行了研究[2]。王维安在2013年对飞控系统稳定裕度试验进行了分析研究[3]。李导在2013年提出了一种飞机稳定裕度试飞的评估方法[4]。刘彩志在2014年对民用飞机上方向舵作动系统频率特性进行了分析研究[5]。李元元在2016年研究了飞机副翼作动系统自然频率的设计问题[6]。张家盛在2016年研究了飞机舵面液压伺服作动性能与结构刚度的关系[7]。
本文基于大型民用飞机电传飞控系统，阐述了飞控系统动态特性的需求来源以及验证方法，分析了试验数据，得出并评估了飞控系统的稳定裕度。这对民用飞机电传飞控系统的设计与验证具有一定的借鉴意义。
1 飞行控制系统
飞机飞控系统用于对飞机姿态和轨迹的控制，实现飞机在空中的纵向、横向及航向控制和配平，提供起飞时的升力控制、空中减速控制以及飞机接地后或中止起飞时的控制，实现放宽静稳定性和飞行包线保护主动控制功能。一般民用飞机飞控系统控制操纵面包括一对副翼、一块方向舵、一对升降舵、一块水平安定面、四对多功能扰流板、一对地面扰流板，如图1所示。
该飞机飞控系统是数字飞行控制系统，以侧杆、脚蹬、减速板手柄等为操纵输入器件，以多余度飞控数字计算机、作动器控制电子以及远程控制电子为核心处理部件，以机电、电液伺服作动器为执行部件，通过对控制律的解算控制相应的操纵面，实现全时全权限电传操纵。 2 飞行控制系统试验动态特性研究
2.1 动态特性需求
民用飞机有操纵性和稳定性的要求，简称操稳特性。飞行员操纵飞机时，飞机的机动性以及平稳性就是操稳特性。飞机的操稳特性要求衍生为飞控系统的动态特性要求。飞控系统的动态特性要求进而衍生为作动器的动态特性要求。
2.2 需求验证
一般情况下，飞控系统的动态特性是通过其频率特性来考察的。基于一般民用飞机的桌面仿真、铁鸟试验和机上试验，利用飞控系统在不同频率指令下的输入和输出，经过分析，可得出该飞控系统在不同频率下的指令增益和相位差。这两个参数可表征飞控系统的动态特性以及稳定性。下面两幅图是根据试验数据分析出的频率特性，其中图2是频率增益曲线，图3是频率相移曲线。试验结果表明，飞控系统的动态特性是满足要求的。
3 结论及展望
本文介绍了飞控系统的动态特性研究方法，并基于一般民用飞机飞控系统，具体介绍了飞控系统动态特性的验证方法。本文介绍的动态特性研究方法具有一定的通用型，可对飞控系统以及其他机电系统的设计与验证有一定的参考价值。
【参考文献】
[1]吕明云.适于飞行控制设计的直升机频域辨识.Proceedings of the 29th Chinese Control Conference.
[2]周小林.飞行控制系统的动态相对增益方法研究[J].计算技术与自动化，2012，12，31（4）.
[3]王维安.飞控系统稳定裕量试验分析研究[J].测控技术，2013（32）.
[4]李导.飞机稳定裕度试飞评估及激励信号优化[J].科学技术与工程.2013，6，13（17）.
[5]刘彩志.民机方向舵伺服作动系统频率特性分析研究[J].民用飞机设计与研究.2014 No.2？詴？謼（季刊）总第113 期.
[6]李元元.某型飞机副翼作动系统静刚度与自然频率设计研究[J].航空制造技术，2016（12）.
[7]张家盛.飞机舵面液压伺服作动系统性能分析[J].航空科学技术.Mar.15 2016 Vol.27 No.03
[责任编辑：田吉捷]
