馬麗 崔海東

摘要：本文主要對飛機(jī)人感系統(tǒng)做一簡要分析。在無回力助力操縱系統(tǒng)中，駕駛員無法直接感受舵面上的鉸鏈力矩和依據(jù)它來操縱飛機(jī)，尤其對于俯仰操縱，桿力對于飛行安全具有重要意義，針對這一情況引入人感系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為駕駛員提供操縱力感覺。提高飛行安全。

關(guān)鍵詞：人感系統(tǒng)；飛行品質(zhì)；飛行控制系統(tǒng) 1概述

在具有不可逆舵面?zhèn)鲃?dòng)裝置系統(tǒng)的飛機(jī)上，通過加裝人感系統(tǒng)，駕駛員可直接感受操縱力和依據(jù)它來操縱飛機(jī)，此時(shí)，駕駛員所感受到得操縱力上所承受的桿力/腳蹬力僅用于克服載荷裝置阻力、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦力以及助力器的分油活門操縱力等，用以保證飛行員的“控制感覺”和飛行員因操縱位移定量誤差過大使控制回路出現(xiàn)穩(wěn)定性損失。

以前采用機(jī)械舵面?zhèn)鲃?dòng)裝置系統(tǒng)的老式飛機(jī)都沒有人感系統(tǒng)回路，這種回路有很大的意義，它不僅保證了整個(gè)控制回路的穩(wěn)定性（在飛行員駕駛時(shí)），而且還保證了可控性的最佳特性曲線（控制最為方便），提高了駕駛的安全性。

2人感系統(tǒng)功能

人感系統(tǒng)的特性取決于飛機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)在整個(gè)飛行包線內(nèi)變化的程度和大小，只有當(dāng)采用簡單特性的人感系統(tǒng)不能滿足操縱品質(zhì)要求時(shí)，才采用隨飛行狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)的操縱力模擬裝置。人感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越簡單，可靠性也越高。在滿足操縱品質(zhì)的前提下應(yīng)當(dāng)盡可能地避繁就簡。

人感系統(tǒng)無論其結(jié)構(gòu)的繁簡程度，都是一個(gè)與操縱面控制通道串聯(lián)或并聯(lián)的子系統(tǒng)。優(yōu)化人感系統(tǒng)特性，對于獲得良好的操縱品質(zhì)和防范駕駛員誘發(fā)振蕩都起著重要的作用。

人感系統(tǒng)可完成如下功能：

⑴為駕駛員提供操縱力感覺；⑵桿力/腳蹬力為零時(shí)，使駕駛桿/腳蹬自動(dòng)回中；⑶機(jī)動(dòng)飛行時(shí)提供與飛行狀態(tài)相匹配的桿力/腳蹬力（位移）梯度特性；⑷提供要求的啟動(dòng)力、非靈區(qū)和遲滯特性。

3人感系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)關(guān)系

人感系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)。它的輸出可以是位移指令，也可以是力指令。它們和系統(tǒng)中其它動(dòng)態(tài)元件的連接如圖（1）[1]所示。前者是一種載荷感覺裝置串聯(lián)連接（見圖(1-a)），此時(shí)駕駛員對飛機(jī)動(dòng)力學(xué)特性的感覺在很大程度上因人感系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性而改變。后者是一種載荷感覺裝置并聯(lián)連接（見圖(1-b)），它的動(dòng)態(tài)特性并不像前者那樣重要。

駕駛員與飛機(jī)及其環(huán)境之間有復(fù)雜的相互作用，如圖（2）[1]所示。作為控制回路要素的飛行員可以簡單地看作自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，通過感覺器官（完成信息處理和解算加工的功能）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（手，腳，背的肌肉）執(zhí)行系統(tǒng)工作。飛行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及其所產(chǎn)生的作用力就是作為控制回路環(huán)節(jié)的飛行員“輸出”的“輸出信號(hào)“。形成“飛行員”——執(zhí)行機(jī)構(gòu)”閉合系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)就可按位移量和位移時(shí)產(chǎn)生的作用力進(jìn)行定量調(diào)節(jié)。

在飛行時(shí)，飛行員改變作用力要比改變位移量的調(diào)節(jié)要準(zhǔn)確，作用力控制特性曲線有很大的意義。如果飛行員感覺不到駕駛桿/腳蹬上的作用力變化，則飛行員就會(huì)失去非常重要的部分信息，通常這會(huì)導(dǎo)致控制出現(xiàn)很大的誤差，容易導(dǎo)致整個(gè)控制回路失去穩(wěn)定性，影響飛行安全[2]。

4人感系統(tǒng)與飛行品質(zhì)的關(guān)系

目前對人感系統(tǒng)的觀點(diǎn)主要集中在兩方面即：將人感系統(tǒng)看成飛行控制系統(tǒng)中的一個(gè)濾波器，另一種觀點(diǎn)將人感系統(tǒng)看成飛行控制系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)。

作為飛行控制系統(tǒng)中的一個(gè)濾波器，能顯著影響飛機(jī)在延遲時(shí)間后的初始響應(yīng)形狀。人感作為一種平滑濾波器，會(huì)降低加速度的變化率（即沖擊），相應(yīng)便會(huì)增大時(shí)延的容許范圍，這種平滑效應(yīng)能補(bǔ)償由于低頻人感所購附加的等效延遲。

如果將人感系統(tǒng)看作是飛行控制系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)。因?yàn)轱w行員可直接利用其輸入力和輸出桿位移，且能夠直接將補(bǔ)償施加于人感部件，構(gòu)成了復(fù)雜的飛行員模型的特殊內(nèi)回路。當(dāng)位移指令作為飛控系統(tǒng)的指令輸入信號(hào)時(shí)，在某種程度上人感時(shí)延的影響會(huì)打折扣。

人感在飛控系統(tǒng)中就時(shí)延而言，可看作為一個(gè)等效的串聯(lián)動(dòng)態(tài)部件，人感包括操縱桿的彈性、質(zhì)量、阻尼特性，能將飛行員的桿力輸入變?yōu)闂U位移輸出，現(xiàn)代的飛行控制系統(tǒng)，人感應(yīng)能給飛行員提供一種“人為的感覺”需要，以維持適當(dāng)?shù)臈U力和桿位移指令，該指令信號(hào)經(jīng)飛控系統(tǒng)后驅(qū)動(dòng)舵面運(yùn)動(dòng)，最后產(chǎn)生飛機(jī)的響應(yīng)。

5結(jié)論

人感系統(tǒng)是飛控系統(tǒng)中的一種特殊的環(huán)節(jié)，它對飛行品質(zhì)的影響比較顯著。其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及因素較多，不僅需綜合考慮飛行員在整個(gè)控制回路中的因素，比如飛行員的經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練程度，飛行員的心理身體狀態(tài)而且需考慮控制回路中載荷感覺裝置的安裝位置，形式以及整個(gè)載荷控制回路的動(dòng)態(tài)特性，只有綜合考慮了上述因素才能較好達(dá)到人感系統(tǒng)在控制回路中的良好作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]高金源,焦宗夏,張平,編著.飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)與主動(dòng)控制技術(shù).北京: 北京航空航天大學(xué),2003年.

[2]B.И.格尼奧德斯基,Ф.И.斯格亮斯基и.с.舒米洛夫,著.胡景春,譯.飛機(jī)舵面?zhèn)鲃?dòng)裝置[M].莫斯科《機(jī)械工業(yè)出版社》,1974年.