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  • 1 # 魑魅涅磐

    相似。但不一樣,硬體都是由外圍供應商供應,不過控制演算法都是自己研發的。

    C919採用的是全許可權電傳飛控系統,霍尼韋爾公司是 C919 飛控系統的硬體供應商,不過受制於美國法律,它不能向C919提供飛行控制律演算法這項技術,只能由中國商飛自主研發。研發過程中,霍尼韋爾公司只負責將中國商飛設計好的演算法與方案進行功能的實現。對程式設計是否合適的問題,霍尼韋爾公司只回答 “對” 或 “不對”,故障則由中國商飛自行定位並排除。其中的核心技術——控制律,是國內第一次自行研發設計。全許可權電傳飛控系統是現代民用飛機進化的重要標誌,它改變飛行員透過機械裝置控制飛機的傳統做法,利用計算機經過一系列複雜演算法達到操縱飛機的目的,大大提高了飛機的安全性和舒適性。而其中飛行員操縱飛機利用的“一系列複雜演算法”就是控制律,它一直是國外限制出口與轉讓的關鍵技術,也是飛機主製造商必須掌握的核心技術。

    A320作為世界上第一款使用電傳飛行控制系統的民航飛機,A320在問世之初便樹立了新的行業標杆,空客公司透過 A320 / A330 / A340 / A380 / A350 等系列飛機的發展,目前已經形成了具有空客特色的電傳飛行控制系統體系結構。

    A320 尺寸與波音 737 和中國自主研製的大型客機 C919 相當,其兩側機翼上佈置有一對副翼、五對擾流板,以及前緣縫翼、後緣襟翼等增升裝置。尾翼佈置有一塊水平安定面、一對升降舵和一塊方向舵。

    A320 具體的舵面佈置如下圖所示。

    A320 飛控系統基本原理

    空客的設計理念是儘可能簡化駕駛員的操縱,將更多的操作和處理交給計算機來完成,在俯仰和滾轉軸向,計算機會阻止飛行員超越安全包線的操作輸入。

    其飛控系統的基本原理如下圖所示。

    飛控計算機是控制的核心,計算機透過處理飛行員輸入,經控制律計算後輸出作動器控制指令,以驅動舵面運動,從而改變飛機姿態和航跡。

    空客 A320 所有飛控舵面均採用電氣控制和液壓作動(水平安定麵人工配平和方向舵也支援機械控制),飛行員透過操縱側杆控制飛機俯仰和滾轉(利用協調轉彎也可間接實現偏航控制),透過操縱腳蹬控制飛機偏航。

    A320 飛控系統物理架構

    A320 電傳操縱由七個計算機和相應的作動器組成:

    2 個升降舵副翼計算機(ELAC),控制副翼、升降舵和水平安定面作動器;

    3 個擾流板和升降舵計算機(SEC),控制著所有擾流板作動器,同時也作為升降舵和水平安定面控制的備份;

    2 個飛行增穩計算機(FAC),提供了偏航阻尼、配平和行程限制功能。

    另外還有兩個 FCDC(飛控資料集中器),從 ELAC 和 SEC 獲得資料並將資料送至中央維護等機上系統。

    A320 飛控系統的物理架構如下圖所示。

    A320 飛控系統邏輯架構

    A320 飛行控制律包括正常控制、降級控制和直接控制。其正常控制律包括三軸控制、飛行包線保護、機動載荷抑制等。在故障情況下,控制律進行重構可實現降級控制。

    這裡以俯仰軸向為例,介紹 A320 飛控系統邏輯架構。

    系統採用兩塊升降舵和水平安定面控制飛機俯仰。正常情況下,ELAC2 控制升降舵和水平安定面,左側和右側升降舵作動器分別由綠色和黃色液壓系統驅動,水平安定面由1號電馬達驅動。

    當 ELAC2 或相關的液壓系統、作動器故障後,系統將進行控制重構,由 ELAC1 實現俯仰控制,此時左側和右側升降舵作動器由藍色液壓系統驅動,水平安定面由2號電馬達驅動。

    當 ELAC2 和 ELAC1 兩個控制通道均喪失後,系統將根據故障情況把控制權限切換至 SEC1 或 SEC2。

    升降舵作動器採用主-備工作方式,每個作動器有三種工作模式:正常、阻尼和回中。

    當系統正常工作時,升降舵一個作動器處於正常狀態,另一作動器處於阻尼狀態。

    當主動通道失效後,備用通道作動器開始工作。

    當兩個通道的電氣控制均喪失時,作動器切換到回中狀態。

    當兩個通道的液壓控制均喪失時,作動器切換到阻尼狀態。

    當一側升降舵失效後,將限制另一側升降舵偏度,以減緩非對稱載荷(升降舵剪刀差)對結構的影響。

    水平安定面由兩個液壓馬達驅動,液壓馬達接收三個電機或配平開關的指令控制。當綠色或黃色液壓系統可用時,任意時刻撥動平尾人工配平手輪,都可以實現水平安定面的機械控制,且其許可權優先於電氣控制。

    A320 機械備份(終級備份)

    當 A320 部分飛控計算機失效後,系統將按照既定邏輯進行控制重構。

    當電傳飛控系統完全喪失後(所有飛控計算機均失效),其採用了方向舵和水平安定面的機械備份形式(終極備份)。

    飛行員可透過腳蹬直接控制方向舵,透過平尾人工配平手輪控制水平安定面,為飛機提供一定的偏航和俯仰控制能力,直到電傳飛控系統重新啟動。

    對於偏航軸,飛行員操縱腳蹬,備份系統不經過飛控計算機,直接透過機械連線將飛行員指令傳送給方向舵 PCU,從而驅動方向舵運動;

    對於俯仰軸,飛行員撥動平尾人工配平手輪,備份系統不經過飛控計算機,直接透過機械連線實現平尾控制,且機械控制的許可權高於電氣控制。不過A320 的備份形式不能實現安全飛行和著陸,僅用於穩定飛機姿態,等待電傳飛控系統重啟。

    C919客機航空電子系統採用了綜合資訊處理系統、高速資料匯流排等先進技術,既提高了飛機先進性,又簡化了後勤保障,能夠讓使用者更加有效的運營C919客機。C919客機航空電子系統是中國昂際航電(中航和美國GE的合資公司)提供,美國的派克航宇是提供了液壓系統,其技術水平能夠與波音787、A350客機同類系統相媲美,從而有效提高客機綜合效能。

    C919航空電子系統採用了最新技術,也就是基於交換技術的航空電子系統(AFDX),系統採用模組化和開放式設計,可以根據需要進行功能擴充套件和效能升級,系統核心是綜合資訊系統-IMA,它包括多個通用資訊處理模組、資料採集模組、儲存模組等,每個資訊處理模組有相同硬/軟體,載入不同應用程式,就可以完成不同任務,依靠強大資訊處理能力,前端感測器獲得的訊號可以直接傳遞給IMA進行處理,所以C919客機也配備了高速資料匯流排,它的航空電子系統採用了ARINC664匯流排,能夠傳遞大量資料,從而支援IMA對機載系統裝置進行實時資訊處理和控制,由於系統綜合程度提高,在功能提高情況下,系統裝置下降,有利於減少結構重量,提高維護效能,所以C919完全是電傳控制,沒有機械備份的中國產客機。

    IMA綜合資訊處理系統

    先進座艙系統

    C919的航電系統完全是電腦閉環控制,減少了人操作的失誤和需求,不過這個電傳系統完全是電傳四餘度控制,也就是說電傳控制系統每架飛機上有四份,就算兩臺控制系統宕機也沒事。再加之現在的電傳控制系統已經很成熟了,好多戰鬥機也都採用的是電傳四餘度控制系統,也取消了機械備份,所以現在完全採用電傳四餘度設計的飛機,就算主控制系統宕機也不會發生危險。

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