杨杰文

摘要：随着飞机速度、性能需要的不断地提高，飞机操纵系统的性能也要求不断改进，而飞机操控系统是飞机的神经系统，在飞机飞行中担负着改变飞机状态、轨迹等功能和任务，飞机操纵系统一旦出现故障造成的后果往往是机毁人亡，因此，飞机操纵系统可靠性对飞行安全有至关重要的作用。本文主要从飞机操纵系统类型、人工操纵系统工作原理、飞行操纵系统的要求几方面阐述飞机的操纵系统。

关键词：操纵系统  飞行性能  操纵能力

飞机操纵系统是飞机上用来传递操纵指令、驱动舵面运动、控制飞机飞行姿态的重要系统。没有操纵系统的飞机，根本就谈不上安全性、可靠性及机动性，因为驾驶员只有通过操纵飞机的各个活动舵面，才能实现飞机绕纵轴、横轴和立轴的运动，从而实现对飞机飞行姿态的控制。有了操纵系统，无论在有人驾驶下还是在自动驾驶状态下，均可使飞机保持或改变飞行姿态。

一、飞机操纵系统类型

自从莱特兄弟发明的“飞行者1号”问世后，深刻改变和影响了人们的生活，飞机操纵系统的发展和完善也一直未曾停止，目前使用的操纵系统主要有以下几类：

1.机械操纵系统

机械操纵系统在操纵装置和飞机的舵机之间存在着一套相当复杂的机械联动装置和液压管路，飞行员操纵操纵杆和脚蹬，通过上述联动装置控制舵机位置，从而使飞机达到希望的姿态和航向。

2.助力操纵系统

40年代末出现了液压助力系统，舵面由液压助力器驱动，驾驶员通过中央操纵机构、机械传动装置控制助力器的伺服活门，间接地使舵面偏转。它同时通过杠杆系统把舵面一部分气动载荷传给中央操纵机构，使驾驶员获得操纵力的感觉。

3.电传操纵系统

电传操纵是飞行员操纵微型操纵杆，经杆上的传感器发出电指令信号，通过电缆传输到信号处理器后再控制舵机（执行机构），推动气动舵面偏转来驾驶飞机。电传操纵去掉了传统的机械操纵装置，以及与舵机之间相当复杂的机械联动装置，是一种新型的操纵系统。

3.光传操纵系统

光传操纵系统是在电传操纵系统上发展起来的。光传操纵系统是以光代替电作为传输载体，以光导纤维作为物理传输媒质，在计算机之间或计算机与远距离终端（如舵机等）之间传递指令和反馈信息的飞行控制系统。它克服了电传操纵系统易受雷电和电磁干扰及核辐射影响的致命弱点，能大大改进飞机的稳定性和可操纵性。

二、飞机操纵系统原理

人工飞行操纵系统，由于结构简单，工作可靠，一直受到人们的关注，人工飞行操纵系统通常包括主操纵系统、辅助操纵系统及传动机构。

1.主操纵系统

飞机的操纵是通过升降舵、方向舵和副翼三个操纵面来进行的，分别偏转这三个操纵面，在气流的作用下，就会对飞机产生操纵力矩，飞机便绕其横轴、坚轴和纵轴转动，以改变飞行姿态。

飞行中操纵升降舵，飞机就绕着横轴偏转。飞行员向后拉驾驶杆，经传动机构传动，升降舵便向上偏转，这时水平尾翼上的向下附加升力产生对飞机横轴的力矩，使机头上仰;向前推驾驶杆，则升降舵向下偏转，使机头下俯。

飞行中操纵副翼，飞机便绕着纵轴偏转。向左摆动驾驶杆，则左副翼向上而右副翼下偏转，这时左机翼升力减小，右机翼升力增大，使飞机向左倾斜，向右摆动驾驶杆，则右副翼向上而左副翼向下，飞机便向右倾斜。

飞行中操纵方向舵，飞机则绕竖轴偏转。向前蹬左脚蹬，方向舵的左偏转，垂直尾翼上的空气动力产生对飞机竖轴的力短，使机头向左偏转;向前蹬右脚蹬，则方向舵向右偏，机头也向右偏转。

所以，操纵系统设计时应把人和飞机作为一个整体来考虑，才能获得满意的操纵性能。当手脚协同操纵时，飞机就会做出各种复杂的飞行动作。

2.辅助操纵系统

辅助操纵系统主要包括增升装置、增阻装置和水平安定面。

（1）增升装置包括后缘襟翼、前缘襟翼和缝翼。主要用于飞机在低速飞行时产生足够的升力，以保证飞机顺利地起飞和着陆。增升装置仅应用于飞机的起飞和着陆过程，当飞机进入正常巡航飞行时，增升装置完全收进，退出工作。

（2）增阻装置主要指扰流板，包括飞行扰流板和地面扰流板。飞行扰流板可在空中和地面使用，而地面扰流板只能在地面使用。飞行扰流板也称为减速板，地面扰流板又称为卸升板。它们主要通过增加阻力和减小升力起到减速、卸除升力和配合副翼进行横侧操纵的作用。

（3）水平安定面是飞机实现纵向配平的重要部件。现代飞机的水平安定面大多是可以偏转的，这种设计可以大提高配平效率。

3.传动机构

传动机构的作用是将操纵机构的信号传送到操纵面或液压助力器。传动机构通常有软式、硬式和混合式三种。软式传动机构主要包括钢索和滑轮等构件;硬式传动机构主要包括传动杆和摇臂等构件;混合式传动机构则由软式和硬式传动机构组合而成。

一架飞机在稳定飞行时，如果驾驶员仅施加不大的力在驾驶杆或脚登上，就改变相应操纵面的偏转角度，并使飞机很快地作出反应，改变其飞行姿态，则这架飞机的操纵就是好的，如果相反，则飞机的操纵性能就是不灵敏的。通常情况下，操纵性好的飞机稳定性必然下降。因此，在进行飞机设计和装载的时候，一定要在满足基本性能参数的情况下，使飞机操纵性和稳定性达到合理的平衡，所以操纵系统的不断发展完善是至关重要的。

三、飞行操纵系统的要求

由于飞机飞行操纵系统的重要性和复杂性，对飞行操纵系统必须提出一些要求，以保证飞机能够安全、可靠飞行。

1.操纵系统必须具有足够的强度和刚度，结构重量应尽可能小。

2.必须使驾驶员的手和脚的操纵动作与人体日常运动习惯相适应，操纵系统中的各构件在工作时的变形和构件之间的间隙要尽可能小，各舵面能迅速地随驾驶员的操纵而偏转，使飞机能很快在随操纵动作面改变。

3.飞行中，当飞机机休结构由于应力而改变时，操纵系统不应发生卡阻现象。在操纵时，各舵面应互不干扰，操縱要轻便，操纵系统的摩擦力必须尽可能小，因此应保持各相互连接处的清洁和润滑。

4.操纵时，系统应给驾驶员适当的感觉力，而且这种感觉力应随舵面偏转角飞行速度、飞行高度的改变而改变。

飞机的操纵系统历经了航空百年的洗礼，经历由简单初级到复杂完善的发展过程，每一次变革都是航空史上的重大变进步，同时也是一种继承发展，随着科技的进步，相信飞机操纵的安全性、可靠性、机动性能也会越来越好。

参考文献

[1]徐鑫福.飞机飞行操纵系统.北京航空航天大学出版社.1989.

[2]曹建军华，白冰如. 飞机构造，国防工业出版社