飞机飞行控制技术丛书 飞行控制系统的分系统 Subsystem of Flight Control System 刘林郭恩友等编著
担着记载和弘扬这些成就积累和传播科技知识的使命。在改革 开放的新形势下原国防科工委率先设立出版基金扶持出版科技 图书这是一项具有滦远意义的创举。此举势必促使国防科技图 书的出版随着国防科技事业的发展更加兴旺。 设立出版基金是一件新生事物,是对出版工作的一项政革。 因而评审工作需要不断地摸寰认真地总结和及时地改进,这样, 才能使有限的基金发挥出巨大的效能。评审工作更需要国防科技 和武器装备建设战线广大科技工作者专家教授以及社会各界 朋友的热情支持。 让我们携起手来,为祖国昌盛科技腾飞、出版繁荣而共同奋 斗! 防科技图书出版基金 评审委员会
前言 飞行控制系统是现代飞机的重要系统之一,它由飞行控制计 算机伺服作动器传感器、控制显示及机内自检测5个分系统组 成。这些分系统的性能和可靠性直接影响飞行控制系统的性能和 可靠性,甚至影响飞行安全。本书介绍了飞行控制系统的主要分 系统的设计问题,其内容基本上反映了作者们几十年来在飞行控 制系统设计研究方面积累的经验和方法,特别是近20年来在电传 操纵/主动控制技术方面的工程实践。 编写本书的目的在于:总结以往的经验帮助工程师们进行先 进飞行控制系统的设计,尤其使缺乏工程设计经历的大学本科以 上的毕业生了解和学习飞行控制系统的分系统的设计程序、方法 及经验,以便少走弯路,较快地进入设计角色。当然,本书也可供 高等院校相关专业高年级学生研究生阅读和参考。 本书共分7章,其中第1章由刘林编写,简要地论述了飞行控 制系统分系统的定义组成特点及发展趋势。第2章由宋科璞、 朱志强谢强、杨增明、张永孝等编写,介绍了数字式和模拟式飞行 控制计算机的设计方法包括余度飞行控制计算机的余度配置及 同步技术,以及软件设计、电磁兼容性设计热设计等。第3章由 胡长胜任杰、詹毅及杨增明等编写,重点介绍了余度电液伺服作 动系统的设计方法,特别是余度配置与管理关键部件(例如主控 阀伺服阀)的参数设计方法,以及余度伺服系统综合调试中主要 问题的解决方法。第4章由郭恩友宋明仁、刘元度杨彦明等编 写,着重介绍了多余度传感器的余度配置以及研制中的一些关键 技术。对于一些新型的传感器也做了简要的介绍例如激光陀螺、 光纤陀螺硅徽加速度计以及高精度的线位移传感器LvDT)和
角位移传感器(RDT)等。第5章由震琦、王文涛、王希利等编 写,论述了挫制与显示装置的设计方法,介绍了如何按人机工程规 范及飞行控制系统总体要求,设计出布局合理操作方便、显示清 晰并使机组人员满意的产品的经验。第6章由谢强、张永孝编写, 重点介绍了机内自检测(BT)功能及其软件/硬件实现方法。第7 章由刘元度、任杰编写,较详细地介绍了飞行安全(SOF)试验和可 靠性试验的内容和方法。 在本书编写过程中吴厚道研究员曾做了大量的组织协调 工作。肖顺达冯亚昌申学仁、金西岳教授及是成富副教授对本 书提出了很多宝贵的修改意见。谢克嘉、王永照研究员对本书进 行了认真详细的审阅许敏做了大量的图、文处理工作。作者在此 并表示衷心的感谢! 由于作者水平有限,错误及不妥之处在所难兔,敬请读者指 正
目录 第1章概述 ●;中日自4自自·a自··●甲q日p●.甲甲命甲着●●bl●●d●自s_●p 1.1飞行控制系统分系统的定义及组成… 12与飞行控制系统的分系统研侧有关的问题 第2章飞行控制计算机分系统………………………10 21模拟式飞行控制计算机…… 21.1模拟式飞行控劑计算机的组成…………………11 2.1.2模拟式飞行拉劊升算机的典型功能模块絨路· 22数字式飞行控制计算机……… ↓自;日日a●日命B日●D●画 22.1数字式飞行搜制计算机的組成…………… 32 2.2.2主处理扳设计……………………………………36 223佘度飞行控制计算机运行的支持电路…………38 2.2.4机载总线接口…… 42 2.2.5模拟輸入接口 43 22.6离散檎入/输出接口电路 45 227飞行控制计算机机内自检测(BⅠT)支持电路…48 2.2.8二次电源…………………………… 23飞行控制计算机机箱设计……………… 23.1飞行控制计算机的机籍设计…… 23.2飞行控制计算机的母板设计………………52 24余度飞行控制计算机设计中的一些特殊问题…………53 25飞行控制计算机的可靠性设计………… 58 2.5.1降瓤设计 ·着 58 2.5.2苘化设计…………… 59 2.53容差设计……… 自日d 25.4热设计… 61
25.5电磁兼容设计………………………….61 25.6元器件的选择和老化师选………… 64 26飞行控制计算机维修性和测试性 2.6.1维修性计… a●t曲D4●●●曲●●·●● 26.2测试性设计……… 68 27飞行控制计算机的测试设备… 71 27.1飞行拉制计算机测试设备构成………… 72 272飞行控制计算机测试设备设计……………72 2.8飞行控制计算机系统综合…………… 2.8,1飞行控制汁算机硬件绿合…………………81 2.8.2飞行控劊计算机系統硬件件赊合 83 29飞行控制系统软件设计…………………………84 2.91飞行拉制系統软件功能结构及程序模块……85 2.9.2应用敕件…… 命节●日甲l自日西pp●自自烟看4》中自 90 29.3支持救件…………………………………90 第3章伺服作动分系统……………… 92 31伺服作动系统的组成与分类… 92 32伺服作动系统的现状与发展趋势… ……93 321现状………………………………………93 32.2发展楚势 33伺服作动器分系统设计……97 33.1伺服作动器分系统的一般要求 3.3.2伺服回路设计………………………………:98 3.33佘度设计………………………………104 334可靠性设计……… 109 34伺服作动器………………112 34.1偏服作动器的主要功能部件 34.2{服作动器设计……………………116 343余度伺服作动器与力纷争问题………………124 344几种新型作动器………126
3.5伺服控制器………………… …:128 3.51伺服控制器的主要功能 128 3.52伺服拉制器设计 129 36伺服作动分系统综合… aDvp甲●t●自由e山●b●● 133 3.6.1开环綜合测成…… …133 3.6.2闭环综合测试… nqDa。qD●自e甲e;电e●中 134 3.6.3椒限钚振荡及其抑制……… 134 第4章传感器分系绕…… 136 4.1驾驶员指令传感器………………………………138 4.2动压、静压传感器……… ……143 4.2.1压阻式动静压传感器工作原理……………143 4.2.2余度配置… 4.2.3误差修正………………………147 4.3迎角侧滑角传感器 …………………150 4.4线加速度传感器……………………154 4.4,1挠性摇式力矩反馈加速度计………………155 4.4.2其他加速度计… D甲面BBp●由dd l58 4.5角速率传感器………………………………160 4.5.1常规速率陀螺仪 画 DnDod9nD。着b4p。申 4.5.2精蜜角速率陀螺…… 162 46姿态及航向角传感審 170 4.6.1航空地平仪(垂直陀螺) 170 4.6.2航向陀螺仪 172 4.6.3航向系统 tEaeD自山qt.甲·命、 173 4.6.4全姿态组合陀螺仪及航向姿态系统 174 4.7某些特殊用途传感器(系统)……………"…!174 48传感器设计和使用中的几个问题… 175 第5章控制显示分系统…… ………·177 51控制显示分系统的设计要求………………………177 5.1.1信息显示器…………………177
CHINA 5.1.2控制器 …… 179 5.2控制部件设计 181 5.2.1控制电路的设计 181 5.2.2控制部件的软件设计 188 5.3显示装置设计 ……… 189 5.3.1显示器的选择 189 5.3.2显示装置指示灯 190 5.3.3多功能显示装……191 5.4控制与显示装置的发展方向………… 192 第6章机内自检测(B1T)分系统…………… 194 6.1机内自检测(BIT)设计 … 195 6.1.1机内自检测(BIT)设计特点…… 195 6.1.2机内自检测(BIT)设计要求……195 6.1.3机内自检测(BIT)结构 196 6.2机内自检测(BIT)工作模式 198 6.2.1加电启动机内自检测(Power-Up BIT)……198 6.2.2飞行前机内自检测(Pre-Flight BIT)……199 6.2.3飞行中机内自检测(In-Flight BIT)……200 6.2.4雏护机内自检测(Maintenance BIT)………201 6.3机内自检测(B1T)软件设计 …………201 6.3.1启动…… ……………202 6.3.2机内自检测(B1T)软件特点 ……………202 6.3.3机内自检测(BIT)测试方法………203 6.3.4机内自检测(BIT)软件功能要求 ……………204 6.4机内自检测(BIT)硬件设计 ……………205 6.4.1机内自检测(BIT)硬件设计要求 205 6,4.2基本硬件设计 ………………205 6.4.3几种专用机内自检测(BIT)激励电路……208 6.5故障处理和记录 ………211 第7章部件试验………………………………213
7.1部件试验分类和选项………………213 7.2飞行安全(SOF)试验………………………215 7.3可靠性试验…………………………………216 74计算机辅助试验…………………………………219 7.5试验的质量控制 4●pd 219 参考文献…∴……… 酯益4日pp44自即d自省●甲m面自。p 221
Contents Chapter 1 Introduction .『果鲁看甲看。毛聊看D国●目b曲面。自。。自自 1.1 Subsystems Definition and Composition of Flight Control System……………1 1.2 Several Issues Associated With subsystems Development……………17 Chapter 2 Flight Control Computer Subsystem "....m. 10 2.1 Analog Flight Control Computer……………………11 2.1.1 Compasition of Analog Flight Control Computer………:11 2. 1. 2 Typical Function Circuits 2.2 Digital Flight Control Computer 2.2.1 Composition of digital Flight Control Computer 32 2.22 Design of Main Processor Board…………36 2. 2.3 Supporting Circuits for Redundant Flight Control Computer Operation………38 2. 2. 4 Airborne data-Bus interface 42 2.2.5 Analog Input Interface p甲.果导Ⅱ●日●。·4●看者tq自自 43 2.2.6 Discrete Input/ Output Interface Circuit…………45 2.2.7 Built-in-Test Supporting Circuit in Flight Control Computer 48 2.2.8 Secondary Power Supply 2.3 Cabinet Design of Flight Control Computer 2.3.1 Cabinet design of Flight Control〔 omputer……49