CN109703780B

CN109703780B - 一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法

Info

Publication number: CN109703780B
Application number: CN201811264202.1A
Authority: CN
Inventors: 卢晓东; 朱江辉; 雷鸣; 寇宝智; 王绍楠
Original assignee: Chinese Flight Test Establishment
Current assignee: Chinese Flight Test Establishment
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109703780A

Abstract

一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法属于航空应用领域，本发明的技术方案是：利用负反馈主动控制的理论方法，实现对舵面初始控制指令信号负反馈，从而抵消该指令信号，实现飞行试验过程中的舵面卡阻。本方法的提出，为开展电传运输类飞机舵面卡阻试验提供了重要的技术支持，解决了舵面卡阻技术短缺的问题。本方法无需对电传飞控系统自身做任何更改，只利用飞控系统自身信号，进行负反馈控制，实现飞行试验过程中的舵面卡阻。

Description

一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法

技术领域

本发明一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法属于航空应用领域。

背景技术

舵面卡阻飞行试验是运输类飞机为验证中国民用航空规章第25部(CCAR25-R4)第25.671条总则(c)条规定而开展的飞行试验条款验证试验。截止目前为止，我国只开展过支线客机ARJ21-700飞机的舵面卡阻飞行试验。正常情况下，飞机的操纵舵面是完全由飞机的飞行控制系统来控制的。而在开展舵面卡阻飞行试验过程中，如何让飞机的操纵舵面卡阻在固定的偏度，这是开展该类飞行试验的难点。

ARJ21-700飞机通过驾驶盘和作动器控制器之间的线路加入卡阻信号使飞机舵面卡阻，即可认为该卡阻信号代替了驾驶员通过驾驶盘的输入的控制信号，一旦加入卡阻信号，驾驶员将无法通过驾驶盘控制被卡阻舵面。但这存在一个问题。由电传运输类飞机操纵原理可知，最终由作动器控制器发送给飞行舵面的控制指令包含两部分指令，一部分指令为驾驶员通过驾驶杆输入的指令，另一部分为主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号。上述卡阻信号只替代了驾驶员的指令信号。而ARJ21-700飞机的飞控系统并不是现代意义的电传飞控系统，其由主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号权限有限，故通过驾驶盘和作动器控制器之间的线路加入卡阻信号的方法满足该飞机的舵面卡阻飞行试验要求。

而对于具有现代意义的全电传运输机类飞机，ARJ21-700飞机的舵面卡阻方法显然已经无法在飞行试验过程中使舵面卡阻。因为主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号会继续驱动舵面发生偏转，不满足试验要求。

本发明提出的一种电传运输类飞机舵面卡阻实现方法，为开展电传运输类飞机舵面卡阻飞行试验提出了一种有效的方法，能够同时使驾驶员通过驾驶杆输入的指令和主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号失效，使试飞卡阻在试验着要求的偏度。

发明内容

本发明目的是：提出一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，解决电传运输类飞机在开展舵面卡阻飞行试验过程中，使飞机舵面按试验者的要求卡阻在固定的偏度，不受驾驶员驾驶杆输入指令和主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号的影响。

本发明的技术方案：

一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，所述方法采取以下步骤：

步骤1：设计高速信号接收处理发送模块，所述高速信号接收处理发送模块具有模拟量信号的接收功能、对模拟量信号的计算功能、对模拟量信号的发送功能，及数据的存储功能；

步骤2：使用高速信号接收处理发送模块接受飞机舵面初始控制指令信号A；

步骤3：使用高速信号接收处理发送模块对飞机舵面初始控制指令信号A进行计算处理，将飞机舵面初始控制指令信号A信号乘以-1，得到-A信号；

步骤4：使用高速信号接收处理发送模块给-A信号加上存储于高速信号接收处理发送模块内的需要的飞机舵面偏度信号B，就得到了飞机舵面卡阻信号C，即C＝-A+B；

步骤5：利用高速信号接收处理发送模块将C信号通过飞机作动器控制器注入口发送到飞机作动器控制器的加法器中，在飞机作动器控制器的加法器中实现卡阻信号C、飞机舵面初始控制指令信号A的加法运算，得到了飞机舵面最终控制指令信号D，即D＝A+C＝A+(-A+B)＝B；而飞机舵面偏度信号B信号正是需要的卡阻信号；从而实现飞机舵面卡阻；

步骤6：建立飞机舵面舵回路模型，并在所述飞机舵面舵回路模型上建立飞机舵面卡阻仿真模型，进行舵面卡阻仿真试验，实现了飞机舵面卡阻，即验证了所述方法的可行性；同时通过电传飞控铁鸟台试验进一步验证了该方法的有效性。

所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，步骤一的高速信号接收处理发送模块计算能力到每秒1000次，从而实现完全抵消飞机舵面初始控制指令信号A。

所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，步骤四的高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面卡阻信号C发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录。

所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，步骤二的高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面初始控制指令信号A发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录。

本发明的优点是：

a)一种电传运输类飞机舵面卡阻实现方法无需对电传飞控系统做任何更改，只是利用了电传飞控系统自身的各种控制指令信号和硬件组成系统；

b)一种电传运输类飞机舵面卡阻实现方法能够快速实现使飞机从舵面卡阻状态恢复到正常飞机操纵状态；

c)一种电传运输类飞机舵面卡阻实现方法实施途径方便，易于在飞机上实现。

附图说明：

图1电传运输类飞机电传飞控系统原理图；

图2作动器控制器基本原理图；

图3电传运输类飞机舵面卡阻实现方法原理图；

图4舵面卡阻仿真模型图；

图5副翼卡阻仿真结果图；

图6升降舵卡阻仿真结果图；

图7方向舵卡阻仿真结果图；

图8副翼卡阻铁鸟台试验结果图；

图9升降舵卡阻铁鸟台试验结果图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行进一步详细的说明。

步骤一：电传飞控系统控制原理分析。

电传运输类飞机在正常操纵情况下，飞机驾驶员操纵驾驶盘等操纵输入设备，位移传感器测量到驾驶盘等的偏转信号，所述偏转信号经线路传输给作动器控制，作动器控制器再将该信号发送给主飞行计算机；主飞行计算机一方面接受来自作动器控制器的驾驶员操纵指令，另一方面它还接收来自大气数据系统的数据，根据这些数据实时计算飞机控制指令，将计算得到的指令与驾驶员操纵指令叠加后再传输给作动器控制器；作动器控制器将从主飞行控制计算机接受来的指令信号传输给飞行舵面，使舵面按指令偏转，进而控制飞机。电传运输类飞机电传操纵系统的运行原理如附图1所示。

作动器控制器是电传飞控系统的重要硬件组成部分，其工作基本原理如附图2所示。作动器控制器接收来自驾驶盘等操纵输入端的模拟量信号，通过A/D转换将该信号转换为数字量，随后将其发送给主飞行控制计算机。主飞行控制计算机将舵面初始控制指令发送给作动器控制器，经D/A转换，由加法器最终发送给舵面。作动器控制器有一个信号注入口，可以进行信号注入叠加。

步骤二：电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法实现过程。

a)设计高速信号接收处理发送模块，所述高速信号接收处理发送模块具有模拟量信号的接收功能、对模拟量信号的计算功能、对模拟量信号的发送功能，及数据的存储功能；高速信号接收处理发送模块计算能力至少到每秒1000次，从而实现完全抵消飞机舵面初始控制指令信号A；

b)使用高速信号接收处理发送模块接受飞机舵面初始控制指令信号A；高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面初始控制指令信号A发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录；

c)使用高速信号接收处理发送模块对飞机舵面初始控制指令信号A进行计算处理，将飞机舵面初始控制指令信号A信号乘以-1，得到-A信号；

d)使用高速信号接收处理发送模块给-A信号加上存储于高速信号接收处理发送模块内的需要的飞机舵面偏度信号B，就得到了飞机舵面卡阻信号C，即C＝-A+B；高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面卡阻信号C发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录。

e)利用高速信号接收处理发送模块将C信号通过飞机作动器控制器注入口发送到飞机作动器控制器的加法器中，在飞机作动器控制器的加法器中实现卡阻信号C、飞机舵面初始控制指令信号A的加法运算，得到了飞机舵面最终控制指令信号D，即D＝A+C＝A+(-A+B)＝B；而飞机舵面偏度信号B信号正是需要的卡阻信号；从而实现飞机舵面卡阻；

以上过程即通过信号接收处理发送模块实现了舵面初始控制指令的负反馈。其中“舵面初始控制指令信号”信号A就是驾驶员通过驾驶杆输入的指令和主飞行控制计算机接收大气数据系统计算得来的指令信号之和，这样就使得A信号失效，实现了舵面卡阻。电传运输类飞机舵面卡阻实现方法原理如附图3所示。

步骤三：电传运输类飞机舵面卡阻实现方法仿真验证。

针对电传运输类飞机舵面卡阻实现方法进行仿真验证。首先建立电传运输类飞机舵面的舵回路数学模型，包括飞机副翼、升降舵和方向舵的舵回路模型。

其次建立电传运输类飞机舵面卡阻仿真模型，附图4所示为舵面卡阻仿真模型。分别进行副翼、升降舵和方向舵卡阻仿真试验，从理论上验证该方法的可行性。附图5所示为副翼卡阻仿真结果，附图6所示为升降舵卡阻仿真结果，附图7所示为方向舵卡阻仿真结果。从图中可以看出，在没有加入卡阻信号前，舵面发生了偏动，加入卡阻信号后，舵面能够稳定的保持在固定的偏度，即就是形成了卡阻。

步骤四：电传运输类飞机舵面卡阻实现方法电传飞控铁鸟台试验验证。

针对本发明中提出的电传运输类飞机舵面卡阻实现方法开展进一步的电传飞控铁鸟台试验验证。图8所示为副翼卡阻铁鸟台试验结果，图9所示为升降舵卡阻铁鸟台试验结果。从图中可以看出，当加入卡阻信号后，舵面基本能够卡阻在试验者要求的偏度，不受驾驶杆输入指令和主飞行控制计算机接收大气数据系统计算指令信号的影响。

Claims

1.一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，其特征在于，所述方法采取以下步骤：

步骤2：使用高速信号接收处理发送模块接收飞机舵面初始控制指令A；

步骤5：利用高速信号接收处理发送模块将飞机舵面卡阻信号C通过飞机作动器控制器注入口发送到飞机作动器控制器的加法器中，在飞机作动器控制器的加法器中实现飞机舵面卡阻信号C、飞机舵面初始控制指令信号A的加法运算，得到了飞机舵面最终控制指令信号D，即D＝A+C＝A+(-A+B)＝B；而飞机舵面偏度信号B信号正是需要的卡阻信号；从而实现飞机舵面卡阻；

2.如权利要求1所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，其特征在于，高速信号接收处理发送模块计算能力到每秒1000次，从而完全抵消飞机舵面初始控制指令信号A。

3.如权利要求1所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，其特征在于，高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面卡阻信号C发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录。

4.如权利要求1所述的一种电传运输类飞机飞行试验舵面卡阻实现方法，其特征在于，高速信号接收处理发送模块能够将飞机舵面初始控制指令信号A发送给飞机测试系统，飞机测试系统进行记录。