劉磊

摘 要：人們對(duì)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)有100多年的歷史，自動(dòng)控制裝置早在100多年前就已經(jīng)問(wèn)世（例如1873年法國(guó)雷納德發(fā)明的無(wú)人多翼滑翔機(jī)的方向穩(wěn)定器）。由于早期的飛機(jī)沒(méi)有能夠完全解決操縱和平衡的問(wèn)題，于是就有人開(kāi)始研究帶陀螺儀的自動(dòng)駕駛儀。隨著航空業(yè)的發(fā)展，為了減輕駕駛員的疲勞，在客機(jī)上安裝自動(dòng)駕駛儀的需求大大增加，這就促使自動(dòng)駕駛儀等設(shè)備進(jìn)一步的發(fā)展。由氣動(dòng)式，液壓式發(fā)展到全自動(dòng)，由三個(gè)陀螺分別控制三個(gè)通道發(fā)展到改用一個(gè)或兩個(gè)陀螺操縱飛機(jī)。目前，電傳控制已在現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)駕駛儀及相關(guān)系統(tǒng)都已經(jīng)成為了大多數(shù)飛機(jī)普遍使用的重要系統(tǒng)。本文從MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)說(shuō)明、組成以及原理入手，講述此系統(tǒng)的使用原理以及基本的工作與控制方法，并說(shuō)明了該系統(tǒng)的操作與故障排除。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛 舵機(jī) 飛控計(jì)算機(jī)

中圖分類號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0019-02

現(xiàn)代飛機(jī)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要用于飛機(jī)了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行和飛行指引功能，以減輕駕駛員的疲勞。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)都會(huì)按照三個(gè)系統(tǒng)分別去控制飛機(jī)的升降舵、副翼和方向舵三個(gè)舵面來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)系統(tǒng)又稱為通道，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的三個(gè)控制通道分別是傾斜、俯仰及航向三個(gè)控制通道。俯仰控制通道用來(lái)控制飛機(jī)的俯仰角運(yùn)動(dòng)；航向控制通道用來(lái)控制飛機(jī)的航向角運(yùn)動(dòng)；傾斜控制通道用來(lái)控制飛機(jī)的傾斜角運(yùn)動(dòng)。這個(gè)三個(gè)控制通道既是獨(dú)立，又相互響應(yīng)、相互聯(lián)系，完成正常的飛機(jī)操縱，在飛機(jī)的航向控制方面，近代飛機(jī)大多都采用傾斜通道來(lái)控制航向，用偏航阻尼器來(lái)穩(wěn)定航向，可以省去一個(gè)航向通道。一般情況下，三個(gè)控制通道的工作原理是一致的。

國(guó)產(chǎn)的MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)是一個(gè)全數(shù)字式雙通道系統(tǒng)，提供飛機(jī)俯仰、橫滾、偏航三軸自動(dòng)駕駛和俯仰配平功能，并具有故障消極保護(hù)功能。

1 系統(tǒng)概述

國(guó)產(chǎn)MA600飛機(jī)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是由自動(dòng)駕駛儀處理來(lái)自飛機(jī)航向與姿態(tài)系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)以及方式選擇板的輸出信號(hào)或者左、右駕駛員的指令信號(hào)，提供給駕駛員完整的自動(dòng)駕駛和飛行指引功能，可以滿足Ⅰ類自動(dòng)進(jìn)場(chǎng)的要求。主要能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)的俯仰控制、橫滾控制、偏航控制、自動(dòng)配平、飛行指引、姿態(tài)保持、自動(dòng)斷開(kāi)、自動(dòng)斷開(kāi)提示等功能。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由自動(dòng)駕駛儀板、方式選擇板、飛行控制計(jì)算機(jī)、飛行控制舵機(jī)、舵機(jī)鋼索組成。

（1）APP-85自動(dòng)駕駛儀板。

自動(dòng)駕駛儀板包括自動(dòng)駕駛儀轉(zhuǎn)換和湍流方式選擇按鈕、自動(dòng)駕駛儀和偏航阻尼器接通/斷開(kāi)桿和俯仰操縱輪/轉(zhuǎn)彎旋鈕指令組件。

（2）方式選擇板。

方式選擇板用來(lái)選擇飛行指引工作方式。方式按鈕采用的是按壓-通/按壓-斷邏輯方式。按壓一次方式按鈕就可以選擇該工作方式，并可以自動(dòng)清除其他任何不相容的工作方式。如果系統(tǒng)滿足該方式的工作所需的所有條件，則方式按鈕中信號(hào)器指示燈就會(huì)燃亮。方式按鈕是連鎖的，在同一時(shí)刻只有相兼容的工作方式可以同時(shí)起作用。如果沒(méi)有選擇垂直方式時(shí)，自動(dòng)駕駛儀就會(huì)進(jìn)入垂直速度保持或者俯仰保持的基本工作方式。如果沒(méi)有選擇橫向方式時(shí)，自動(dòng)駕駛儀就會(huì)進(jìn)入橫滾保持的基本工作方式。

（3）飛行控制計(jì)算機(jī)。

飛行控制計(jì)算機(jī)主要用于偏航阻尼器/自動(dòng)駕駛儀的計(jì)算及左、右駕駛員飛行指引的計(jì)算，并且提供直接的副翼、升降舵以及方向舵控制和升降舵調(diào)整片的控制。雙舵機(jī)放大器和雙通道的數(shù)字提供全部三軸和升降舵配平以及故障消極保護(hù)功能的控制。獨(dú)立的計(jì)算通道用于保證左駕駛員的飛行指引功能和右駕駛員的功能相隔離。通過(guò)在每個(gè)通道內(nèi)使用兩個(gè)不同的處理器和語(yǔ)言增強(qiáng)了不同的余度監(jiān)控技術(shù)。

（4）飛行控制舵機(jī)。

飛機(jī)控制舵機(jī)和舵機(jī)的支座組成的機(jī)構(gòu)主要用于提供飛機(jī)主舵面（副翼、升降舵以及方向舵）和升降舵調(diào)整片定位，這是一個(gè)精確的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。飛行控制舵機(jī)是由一個(gè)測(cè)速電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、齒輪鏈以及嚙合離合器組成。舵機(jī)支座由一個(gè)將舵機(jī)連接到飛機(jī)舵面的鼓輪（鏈輪）以及一個(gè)超控安全滑動(dòng)離合器組成。測(cè)速電機(jī)的激勵(lì)電源是由飛控計(jì)算機(jī)提供，將雙通道的舵機(jī)速率信號(hào)反饋到飛控計(jì)算機(jī)中進(jìn)行監(jiān)控，用于確保故障消極保護(hù)的功能操作。嚙合離合器電源由自動(dòng)駕駛儀板提供，并由接通桿電路來(lái)接通或斷開(kāi)。

（5）舵機(jī)鋼索。

舵機(jī)鋼索用來(lái)連接飛行控制舵機(jī)和操縱系統(tǒng)，將舵機(jī)的操縱動(dòng)作傳動(dòng)到舵面上。

3 MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀典型故障分析

2014年，國(guó)內(nèi)某架MA600飛機(jī)機(jī)組反映，飛機(jī)空中自動(dòng)駕駛儀接通，當(dāng)飛機(jī)的空速超過(guò)180海里時(shí)，飛機(jī)出現(xiàn)了橫向擺動(dòng)，脫開(kāi)自動(dòng)駕駛儀，進(jìn)行人工操縱飛機(jī)，擺動(dòng)情況就消除。

地面通電檢查自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工作正常，該故障無(wú)法再現(xiàn)。進(jìn)入自動(dòng)駕駛儀診斷方式，報(bào)告方式顯示：REPAIR CODE左右通道均有“000021”的故障代碼。查詢手冊(cè)含義為CPU和IO CPU，說(shuō)明為檢測(cè)到飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部錯(cuò)誤。懷疑飛行控制計(jì)算機(jī)故障。更換飛行控制計(jì)算機(jī)，地面通電自駕系統(tǒng)工作正常，診斷方式故障代碼也消除。飛行后，機(jī)組反映故障仍然存在。通電檢查，診斷方式故障代碼“000021”再次出現(xiàn)?；謴?fù)原來(lái)的飛行控制計(jì)算機(jī)，通電故障代碼消失，懷疑是由于方向舵機(jī)卡阻，更換方向舵機(jī)。同時(shí)測(cè)量方向舵機(jī)鋼索張力在手冊(cè)規(guī)定范圍內(nèi)。再次飛行后向機(jī)組了解情況，故障現(xiàn)象依然存在（通電無(wú)故障代碼）。將更換下的方向舵舵機(jī)安裝于副翼舵機(jī)位置，并測(cè)量副翼舵機(jī)鋼索張力在手冊(cè)規(guī)定范圍內(nèi)。測(cè)試飛行，故障現(xiàn)象不變（通電無(wú)故障代碼）?；謴?fù)原來(lái)副翼舵機(jī)，再次測(cè)量飛行控制計(jì)算機(jī)到方向舵機(jī)、副翼舵機(jī)之間的線路，線路導(dǎo)通及絕緣均良好。機(jī)械方面也對(duì)方向舵和副翼操縱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，無(wú)異常。飛行過(guò)程中，機(jī)組反映擺動(dòng)現(xiàn)象依然存在。

后期飛機(jī)廠家派技術(shù)人員，對(duì)整個(gè)自駕系統(tǒng)各部件檢查，檢查發(fā)現(xiàn)方向舵調(diào)整片拉桿的鏈接軸承安裝間隙過(guò)大，重新進(jìn)行安裝，并調(diào)整各舵機(jī)鋼索張力，后期驗(yàn)證飛行后該故障消失。

4 故障分析

（1）飛機(jī)方向舵調(diào)整片拉桿的鏈接軸承安裝不正確，間隙過(guò)大，在飛機(jī)大速度下方向舵調(diào)整片擺動(dòng)，造成方向舵擺動(dòng)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不斷調(diào)整造成飛機(jī)擺動(dòng)。

（2）舵機(jī)鋼索張力不正確，也會(huì)造成舵面擺動(dòng)造成飛機(jī)擺動(dòng)。

（3）國(guó)產(chǎn)MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀所用的舵機(jī)力矩較小，適用于小型號(hào)的飛機(jī)，然而MA600飛機(jī)舵面太大，舵機(jī)帶動(dòng)舵面困難，也可能是飛機(jī)高速飛行時(shí)飛機(jī)擺動(dòng)的原因之一。

5 結(jié)語(yǔ)

本文概括地介紹了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)展，簡(jiǎn)單介紹了國(guó)產(chǎn)MA600飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)組成和基本功用，討論了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)各組成部件的工作原理；并針對(duì)國(guó)內(nèi)某架MA600飛機(jī)一起自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)的典型故障進(jìn)行介紹和分析。通過(guò)對(duì)MA600自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)組成和原理的闡述，以及一起典型故障的分析，可以提高維修人員對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)知以及排除相關(guān)故障的能力，對(duì)降低維護(hù)成本、保證飛行安全有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

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