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第1章飞行掌握系统概述

1.1现代飞机飞行掌握系统

1.1.1现代飞行掌握系统的功能

自从上世纪初，世界上第一架重于空气的飞机诞生以来，驾驶员主要是通过机械操纵系

统操纵相应舵面对飞机进展掌握的。但随着飞行任务的不断简单化，不仅飞行距离远，高度

高，而且还要求有良好的操纵品质。为了解除驾驶员在长距离飞行中的疲乏，并使其集中精

力完成飞行任务和改善飞机的操纵品质，故期望有一种装置和系统，掌握飞机实现自动飞行

并改善飞机的飞行特性。这套系统就是现代飞机上安装的飞行掌握系统。

归纳起来，现代飞机的飞行掌握系统主要作用是：

1.实现飞机的自动飞行：

飞机的自动飞行掌握就是利用一套特地的系统，在无人参与的条件下，自动操纵飞机按

规定的姿势和航迹飞行，通常可实现对飞机的三轴姿势角及飞机三个方向空间位置的自动掌

握与稳定。例如，对于完全无人驾驶的飞行器，如无人机或等，实现完全的飞行自动掌握。

对现代有人驾驶飞机〔如民用客机或军用飞机〕，虽然有人参与驾驶，但在某些飞行阶段

〔如巡航等〕，驾驶员可以不直接参与操纵，而由飞行掌握系统实现对飞机飞行的自动掌握。

但飞行员应完成对自动飞行指令的设置和监视自动飞行的进展，并随时可以切断自动掌握而

实现人工驾驶。承受自动飞行的好处主要是:

·长距离飞行时解除驾驶员的疲乏，减轻驾驶员的工作负担；

·在一些坏的天气或简单的环境下，驾驶员难于准确掌握飞机的姿势和航迹，自动飞行

掌握系统可以实现对飞机姿势和航迹的准确掌握；

·有一些飞行操纵任务，驾驶员难于准确完成，如进场着陆，承受自动飞行掌握则可以

较好地完成这些任务。

2.实现对飞机性能的改善

一般说，飞机的性能和飞行品质是由飞机本身的气动特性和发动机特性打算的。但随着

飞机的飞行高度及速度的渐渐扩大，飞机的自身特性将会变坏。如飞机在高空飞行时，由于

空气淡薄，飞机的阻尼特性变坏，致使飞机角运动产生严峻的摇摆，靠驾驶员人工操纵将会

很困难。此外，现代飞机设计时，为了减轻重量，削减阻力和提高有用升力，常将飞机设计

成是静不稳定的。对于这种静不稳定的飞机，驾驶员是难于操纵的。为了解决这类问题，可

以通过在飞机上安装肯定类型的飞行掌握系统使静不稳定的飞机变成是静稳定的，可以使阻

尼特性不好的飞机变成是好的。这种系统就是现代飞机上常用的增稳系统或阻尼器系统，这

种系统也是一种掌握系统，但它不是用来实现飞机的自动飞行掌握，而是用来改善飞机的某

些特性，实现所要求的飞行品质和飞行特性。这种系统虽不实现自动飞行掌握，但它们仍是

一种用于飞行的掌握系统，成为飞机飞行不行缺少的组成局部。

总括说来，现代飞机飞行掌握系统的主要作用有两点：实现飞机的自动飞行；改善飞机

的特性，实现所要求的飞行品质和飞行性能。

1.1.2飞机飞行掌握的进展

早期飞机，功能简洁，性能较低，完全由人工操纵即可完成飞行。但随着航空技术的发

展，飞机性能的提高，人工操纵产生了很多困难，要求实现飞机飞行的自动掌握。

1912年，美国的爱莫尔·斯派雷和他的儿子制成了世界上第一套自动驾驶仪，该驾驶仪

的作动器是由压缩空气驱动的，用于测量飞机姿势角的陀螺也是气动式的。该系统仅是用来

保持飞机平飞的俯仰角和滚转角稳定系统。现代典型的自动飞行掌握系统的进展是在其次次

世界大战期间。当时为战斗的长距离飞行的需要，美国研制了功能完善的C-1电气式自动驾驶

仪，可实现对飞机的三轴姿势稳定。同时，在其次次大战后期，德国研制了无人驾驶的飞行

器一，(如V-1飞航式，V-2弹道式)，在这种全自动的飞行器上，自动驾驶仪不仅用来稳定

的姿势，而且与机上其它装置相协作掌握飞机航迹(如定高，自动下滑等)。其次次世界大战后，

自动飞行获得了较大的进展。自动驾驶仪与飞机上其它航空电子设备相耦合，实现了飞机航迹的

自动掌握。1947年9月美国C-54飞机完成了跨大西洋不着陆的自动飞行，从起飞到着陆实

现了全过程的自动化。

随着飞机飞行速度的增加，飞行包线的扩大，飞机自身特性变坏，所以，从五、六十年

代以后，阻尼器系统和增稳系统、掌握增稳系统开头用于飞机的飞行掌握，使飞行掌握系统

的功能从单纯实现自动飞行逐步进展用于改善飞机的性能和飞行品质。特别是七十年月以后，

随着微电子和计算机技术的进展，在掌握增稳系统根底上进展了电传操纵(Fly-By-Wire