固定翼飞行器控制原理

固定翼飞行器控制原理

固定翼飞机通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面,通过舵机改变飞机的翼面,产生相应的扭矩,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。

一般来说,在姿态平稳时,控制方向舵会改变飞机的航向,通常会造成一定角度的横滚,在稳定性好的飞机上,看起来就像汽车在地面转弯一般,可称其为测滑。方向舵是最常用做自动控制转弯的手段,方向舵转弯的缺点是转弯半径相对较大,较副翼转弯的机动性略差。

副翼的作用是进行飞机的横滚控制。固定翼飞机当产生横滚时,会向横滚方向进行转弯,同时会掉一定的高度。

升降舵的作用是进行飞机的俯仰控制,拉杆抬头,推杆低头。拉杆时飞机抬头爬升,动能朝势能的转换会使速度降低,因此在控制时要监视空速,避免因为过分拉杆而导致失速。

油门舵的作用是控制飞机发动机的转速,加大油门量会使飞机增加动力,加速或爬升,反之则减速或降低。

了解了各舵的控制作用,我们开始讨论一下升降舵和油门的控制。固定翼飞机都有一个最低时速被称做失速速度,当低于这个速度的时候飞机将由于无法获得足够的升力而导致舵效失效,飞机失控。通过飞机的空速传感器我们可以实时获知飞机的当前空速,当空速降低时必须通过增加油门或推杆使飞机损失高度而换取空速的增加,当空速过高时减小油门或拉杆使飞机获得高度而换取空速的降低。因此固定翼飞机有两种不同的控制模式,根据实际情况的使用而供用户选择:

第一种控制方式是,根据设定好的目标空速,当实际空速高于目标空速时,控制升降舵拉杆,反之推杆;那空速的高低影响了高度的高低,于是采用油门来

控制飞机的高度,当飞行高度高于目标高度时,减小油门,反之增加油门。由此我们可以来分析,当飞机飞行时,如果低于目标高度,飞控控制油门增加,导致空速增加,再导致飞控控制拉杆,于是飞机上升;当飞机高度高于目标高度,飞控控制油门减小,导致空速减小,于是飞控再控制推杆,使高度降低。这种控制方式的好处是,飞机始终以空速为第一因素来进行控制,因此保证了飞行的安全,特别是当发动机熄火等异常情况发生时,使飞机能继续保持安全,直到高度降低到地面。这种方式的缺点在于对高度的控制是间接控制,因此高度控制可能会有一定的滞后或者波动。

第二种控制方式是:设定好飞机平飞时的迎角,当飞行高度高于或低于目标高度时,在平飞迎角的基础上根据高度与目标高度的差设定一个经过PID控制器输出的限制幅度的爬升角,由飞机当前的俯仰角和爬升角的偏差来控制升降舵面,使飞机迅速达到这个爬升角,而尽快完成高度偏差的消除。但飞机的高度升高或降低后,必然造成空速的变化,因此采用油门来控制飞机的空速,即当空速低于目标空速后,在当前油门的基础上增加油门,当前空速低于目标空速后,在当前油门的基础上减小油门。这种控制方式的好处是能对高度的变化进行第一时间的反应,因此高度控制较好,缺点是当油门失效时,比如发动机熄火发生时,由于高度降低飞控将使飞机保持经过限幅的最大仰角,最终由于动力的缺乏导致失速。

因此,两种控制模式根据实际情况而选用。我们选用的是第二种控制模式,并增加了当空速低于一定速度的时候,认为异常发生,立刻转为第一种控制模式以保证飞机的安全。

固定翼飞行器控制原理

固定翼飞机通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面,通过舵机改变飞机的翼面,产生相应的扭矩,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。

一般来说,在姿态平稳时,控制方向舵会改变飞机的航向,通常会造成一定角度的横滚,在稳定性好的飞机上,看起来就像汽车在地面转弯一般,可称其为测滑。方向舵是最常用做自动控制转弯的手段,方向舵转弯的缺点是转弯半径相对较大,较副翼转弯的机动性略差。

副翼的作用是进行飞机的横滚控制。固定翼飞机当产生横滚时,会向横滚方向进行转弯,同时会掉一定的高度。

升降舵的作用是进行飞机的俯仰控制,拉杆抬头,推杆低头。拉杆时飞机抬头爬升,动能朝势能的转换会使速度降低,因此在控制时要监视空速,避免因为过分拉杆而导致失速。

油门舵的作用是控制飞机发动机的转速,加大油门量会使飞机增加动力,加速或爬升,反之则减速或降低。

了解了各舵的控制作用,我们开始讨论一下升降舵和油门的控制。固定翼飞机都有一个最低时速被称做失速速度,当低于这个速度的时候飞机将由于无法获得足够的升力而导致舵效失效,飞机失控。通过飞机的空速传感器我们可以实时获知飞机的当前空速,当空速降低时必须通过增加油门或推杆使飞机损失高度而换取空速的增加,当空速过高时减小油门或拉杆使飞机获得高度而换取空速的降低。因此固定翼飞机有两种不同的控制模式,根据实际情况的使用而供用户选择:

第一种控制方式是,根据设定好的目标空速,当实际空速高于目标空速时,控制升降舵拉杆,反之推杆;那空速的高低影响了高度的高低,于是采用油门来

控制飞机的高度,当飞行高度高于目标高度时,减小油门,反之增加油门。由此我们可以来分析,当飞机飞行时,如果低于目标高度,飞控控制油门增加,导致空速增加,再导致飞控控制拉杆,于是飞机上升;当飞机高度高于目标高度,飞控控制油门减小,导致空速减小,于是飞控再控制推杆,使高度降低。这种控制方式的好处是,飞机始终以空速为第一因素来进行控制,因此保证了飞行的安全,特别是当发动机熄火等异常情况发生时,使飞机能继续保持安全,直到高度降低到地面。这种方式的缺点在于对高度的控制是间接控制,因此高度控制可能会有一定的滞后或者波动。

第二种控制方式是:设定好飞机平飞时的迎角,当飞行高度高于或低于目标高度时,在平飞迎角的基础上根据高度与目标高度的差设定一个经过PID控制器输出的限制幅度的爬升角,由飞机当前的俯仰角和爬升角的偏差来控制升降舵面,使飞机迅速达到这个爬升角,而尽快完成高度偏差的消除。但飞机的高度升高或降低后,必然造成空速的变化,因此采用油门来控制飞机的空速,即当空速低于目标空速后,在当前油门的基础上增加油门,当前空速低于目标空速后,在当前油门的基础上减小油门。这种控制方式的好处是能对高度的变化进行第一时间的反应,因此高度控制较好,缺点是当油门失效时,比如发动机熄火发生时,由于高度降低飞控将使飞机保持经过限幅的最大仰角,最终由于动力的缺乏导致失速。

因此,两种控制模式根据实际情况而选用。我们选用的是第二种控制模式,并增加了当空速低于一定速度的时候,认为异常发生,立刻转为第一种控制模式以保证飞机的安全。


相关文章

  • 参观公司心得体会
  • 今天我们在老师的带领下参观了我们这次专业实习的第三站-固高科技(深圳)有限公司,通过公司相关人员的介绍,我详细地了解了该公司的整体运营状况.固高科技创立于1999年,以香港科技大学为依托,是目前亚太地区第一家拥有自主知识产权,专业从事高速.高精度运动控制器产品及其相关产品的设计.制造.营销以及技术服 ...

  • 汽车工程实习报告
  • 报告题目: 电控汽车故障诊断技术 所属系部: 汽车工程系 指导老师: 姚鑫 职 称: 助教 学生姓名: 王建军 班级/学号:汽检0828/11 专 业: 汽车检测与维修 电控系统由电控单元(电脑)、各类传感器和执行器等组成。各类传感器将空气进气流量或压力、进气温度、冷却水温度、节气门位置、发动机转速 ...

  • 怎么证明上帝存在
  • 归正福音团 上帝的永能和神性是明明可知的,藉者所造之物就可以晓得: 比如我们呼吸的空气.我们享受的灿烂的阳光.我们所领受的天上降下的雨水.雪.我们所吃的地里长出的粮食.我们所饮用的江河湖海的水.我们所吃的瓜果蔬菜,哪一样不是神赐给人的恩惠,这是普遍的恩典,是每个人都能领受到的. 在一个还有特殊的恩典

  • 如何证明上帝存在
  • 上帝的永能和神性是明明可知的,藉者所造之物就可以晓得: 比如我们呼吸的空气、我们享受的灿烂的阳光、我们所领受的天上降下的雨水、雪、我们所吃的地里长出的粮食、我们所饮用的江河湖海的水、我们所吃的瓜果蔬菜,哪一样不是神赐给人的恩惠,这是普遍的恩典,是每个人都能领受到的。 在一个还有特殊的恩典,不是每个人 ...

  • 如何证明上帝的存在
  • 上帝的永能和神性是明明可知的,藉者所造之物就可以晓得: 比如我们呼吸的空气、我们享受的灿烂的阳光、我们所领受的天上降下的雨水、雪、我们所吃的地里长出的粮食、我们所饮用的江河湖海的水、我们所吃的瓜果蔬菜,哪一样不是神赐给人的恩惠,这是普遍的恩典,是每个人都能领受到的。 在一个还有特殊的恩典,不是每个人 ...

  • 劳动合同法全文解读
  •  《劳动合同法》实施以来,新型劳动争议案例不断出现,而一些争议案件的解决则因为新法新规定而有了变化。这里我们选择了8个典型案例,这些案例中有的经调解或谈判而和解,有的通过裁审才使争议得以平息,但这些案例的解决无一例外地告诉我们,新法对规范劳动关系和维护当事人合法权益的积极作用已经显现。 案例回放:今 ...

  • 教育就是培养习惯
  •   心理学指出,学习习惯是人们在长期的学习过程中逐渐形成的具有系统性和稳定性的学习心理和学习行为方式,是个性特征的重要方面。   叶圣陶先生说:“教育是什么?往简单方面说,就是培养习惯。”   爱因斯但在《论教育》中说:“如果青年人通过体操和走路训练了他的肌肉和体力的耐劳性,以后他就会适合任何体力劳 ...

  • 财产保险基本险条款
  • 保险标的范围 第一条 下列财产可在保险标的范围以内: (一)属于被保险人所有或与他人共有而由被保险人负责的财产: (二)由被保险人经营管理或替他人保管的财产: (三)其他具有法律上承认的与被保险人有经济利害关系的财产. 第二条 下列财产非经被保险人与保险人特别约定,并且在保险单上载明,不在保险标的范 ...

  • 财产保险综合险条款
  • 第一条 下列财产可在保险标的范围以内: (一)属于被保险人所有或与他人共有而由被保险人负责的财产: (二)由被保险人经营管理或替他人保管的财产: (三)其他具有法律上承认的与被保险人有经济利害关系的财产. 第二条 下列财产非经被保险人与保险人特别约定,并在保险单上载明,不在保险标的范围以内: (一) ...

  • 毕业实习报告范文书经典范文
  • 毕业实习报告书 系 (部)? 机电工程系 专业班级? ?机制? 05-3 学生姓名? ?张? 蕊? 完成日期 xx.05 山东科技大学泰安校区? 实习名称 毕业设计实习 实习地点 济南.校工厂.泰安柴油机厂.肥城矿务局机械厂? 姓 名 张蕊 组 别 同组实习者 于文龙.张苓霞.于洪顺.隋龙.佟秀秀. ...