(9.3.1)--9.3 驾驶员诱发振荡PIO.pdf

高等飞行动力学

——驾驶员诱发振荡PIO

APC/PIO

飞机-驾驶员耦合(AircraftPilotCoupling,APC)，由非正常人机动

力学相互影响导致的持续、不可控、严重威胁飞行安全的振荡

或非振荡发散现象。其中，振荡形式的APC事件被称为驾驶员

诱发振荡(Pilot-InducedOscillation,PIO)。

随着飞控系统的日益复杂化，PIO的发生频率也在逐渐增高几乎

所有电传飞机都发生过不同严重程度的PIO。

1947年至今，国内外有记录的PIO事件共52起：

•纯机械操纵、带助力器及增稳系统的机械操纵飞机29起

•纯电传操纵飞机23起

典型PIO事件1——T38

经典案例，装有高采样率飞

行数据记录仪，足够严重但

最终顺利改出

振荡频率约7.5rad/s，

n约5g，q约40⁰/s

z

PIO发生前驾驶员无操

纵，振荡由线性“飞机

+增稳系统”失稳造成

驾驶员松开驾

驶杆改出PIO

典型PIO事件2——B777

由飞机构型转换瞬态触发，驾驶员

大幅操纵输入以试图抑制振荡，导

致升降舵舵机发生偏转速率与偏角

限制，造成PIO，最终通过松开驾

驶杆改出。

接地后打开扰

流板触发PIO

驾驶柱位移与

俯仰角反向

速率饱和

典型PIO事件3——YF22

舵机速率饱和

发动机打开加力，收起起

落架后矢量喷管打开，驾

驶杆力梯度增大，触发PIO

典型PIO事件4——JAS39滚转振荡俯仰振荡、发散

速率

饱和

•先滚转后俯仰——升降副翼同时用于滚

转与俯仰操纵

•飞机本身静不稳定——舵机速率饱和后

电传系统无法增稳，纵向发散

PIO基本特征

所有PIO事件均发生在闭环操纵任务中，事故调查表明所有飞机均存在设

计缺陷。因此，驾驶员闭环操纵是发生PIO的必要条件，但发生PIO的根

本原因是飞机系统设计中的潜在缺陷。

引发PIO的条件包括：人机闭环操纵、有缺陷的飞机特性和触发因素，

缺一不可。

电传操纵飞机飞行数据均体现

了操纵输入与响应反向、操纵

面偏角曲线呈三角形的特征，

前者说明驾驶员操纵输入与响