[科普中国]-飞机主操纵系统

组成飞行主操纵面

飞机飞行主操纵面包括副翼、升降舵(或全动平尾)和方向舵，分别控制飞机绕纵轴、横轴和立轴转动。飞行主操纵面安装于机翼和尾翼的后缘。它们偏转后改变了机翼、尾翼的气动特性，从而达到操纵飞机的目的。通常将飞行操纵面按功能分为主操纵面和辅助操纵面两大类。

副翼铰接于两边机翼外侧的后缘。两边副翼相对反向偏转时产生对飞机纵轴的力矩，即横滚力矩，实现对飞机的横滚操纵，并与方向舵配合使飞机协调转弯。副翼上偏一侧机翼的升力减小．副翼下偏一侧机翼的升力增大．因此飞机会向副翼上偏一侧进行滚转。飞机转弯时，副翼产生的滚转力矩可以抵消方向舵偏转造成的附加滚转力矩，使飞机向方向舵偏转的方向转弯，防止出现反向侧滑。

升降舵铰接于水平安定面之后，向上或向下偏转时会产生附加气动力，从而形成对飞机横轴的力矩，即俯仰力矩，实现对飞机的俯仰操纵。某些小型飞机将水平安定面和升降舵做成整体，称为全动平尾，主要是为了提高俯仰操纵的效率。升降舵上偏时飞机抬头，反之则低头。1

机械传动小型飞机的操纵系统．特别是主操纵系统的操纵力和操纵位移信号都采用无助力机械传动机构来传递(即人工操纵)。因此，传动机构是否正常工作，直接关系到飞行安全。根据操纵系统组成和工作特点，将机械传动机构分为硬式传动、软式传动及这二者的组合，即混合式传动。

1．硬式传动机构

硬式传动机构南刚性件组成，主要构件包括传动杆、摇臂和导向滑轮等．其特点是单条传动路线可实现推、拉两个方向的传动。硬式传动具有刚度大、操纵灵敏性好等优点．但其重量相对较大、所需空问大、不易绕过障碍。

1)传动杆

传动杆一般用铝合金管或钢管制成，其长度一般不超过2m，以防止其失稳或与机体产生共振。如果必须使用长杆，则应在长杆中间加导向滑轮。传动杆两端装有接头，其中一端的接头通常是可调的。在调整拉杆的长度时，为了防止接头的螺杆调出过多，而使螺纹结合圈数过少，在管件端部设有检查小孔。调长传动杆时，接头螺杆的末端不应越过小孔。传动杆的支撑件主要是摇臂，它与传动杆之间的连接均采用铰接方式。在传动过程中，传动杆不仅要作往复直线运动，而且还要相对于摇臂转动，所以其接头内通常都安装有滚珠轴承。此外，有的传动杆的端部采用旋转接头，以便能绕自身轴线转动；有的采用带有球形轴承的接头，以便能够向两侧摆动。

2)摇臂

摇臂通常用铝合金制成，按其功能分为单摇臂、双摇臂、复摇臂等几种。单摇臂有的仅起到支撑传动杆的作用，有的还可以改变力的大小；一端同定在舵面转轴上的单摇臂用来传动舵面偏转，习惯上将其称为操纵摇臂；双摇臂两臂之间的夹角有的是180°，有的小于180°。它们除了用来支撑传动杆外，还可以改变传动杆的运动方向和力的大小；复摇臂除了具有与双摇臂相同的作用外，还可以用来同时传动几根传动杆运动。在上述各种摇臂中，仅起支撑作用的单摇臂在传动时不受弯矩，其他摇臂都要承受弯矩。因此，为了使摇臂在传动时不致产生显著的弹性变形，承受弯矩的摇臂刚度都较大，维护、修理工作中不得任意改换。

2．软式传动机构

软式传动机构由钢索、滑轮、扇形轮(摇臂)、导向装置、松紧螺套或张力调节装置等组成。因为钢索只能承受拉力。所以必须构成钢索回路，以实现对操纵面的双向传动。软式传动具有重量相对较轻、容易布局和安装、便于绕过障碍等优点。1

分类液压助力式由于干线运输机发展日趋大型、高速化，舵面枢轴力矩也随之增大。因此，大型高速飞机的主操纵系统需要额外的动力来帮助飞行员操纵舵面。除了少数飞机采用气动或电动助力外，目前绝大多数民用运输机都采用液压助力式操纵系统。助力器动作筒的活塞杆与飞机结构连接，带活塞的壳体与舵面连接，助力器的控制活门则通过活门控制杆接受操纵信号。2

无助力机械传动式靠人力操纵飞机主舵面的飞行主操纵系统称为无助力机械传动式主操纵系统。这种主操纵系统常为低速小型飞机采用，一些中型飞机的备用主操纵也采用这种型式。飞行员通过操纵机构发出的操纵信号(操纵位移量和操纵速度)及施加的操纵力由机械传动系统传递至舵面操纵摇臂，作动舵面按需要偏转。舵面枢轴力矩通过机械传动机构反传到主操纵机构，由飞行员施加的操纵力来平衡。因此，这种主操纵系统的操纵灵敏性、准确性和安全性在很大程度上取决于传动机构工作性能的好坏。另外，操纵力的减小或消除即配平操纵由调整片系统完成。2

操纵方式横滚与航向操纵飞机在飞行中转弯时，必须由副翼和方向舵协同操纵才能完成。若只有方向舵偏转，则出现反向侧滑，飞机无法向方向舵偏转的一侧转弯。这是因为当方向舵偏转时，由于垂尾产生的气动力作用线不经过机身轴线，因此会对机身产生扭矩，该扭矩的方向总是与偏航方向相反，此时飞机会反向侧滑，无法向希望的方向转弯。副翼的协同偏转可以抵消垂尾对机身的扭矩，并产生与偏航方向同向的滚转力矩，帮助飞机实现空中转弯。冈此飞机转弯时需要同时使用副翼和方向舵。许多现代小型飞机上，副翼和方向舵操纵系统之问存在某种形式的机械联动关系，这就使得副翼随操纵方向舵脚蹬的运动而偏转，实现协同转弯。

俯仰操纵常规布局的水平尾翼包括固定于机身后部的水平安定面，以及铰接于同定水平安定面后缘的升降舵。在升降舵后缘通常铰接安装配平调整片，用于在所有允许飞行速度下对飞机尾部下沉载荷进行调整，以便飞行员能够松手飞行。

某些小型飞机因其飞行速度较低、升降舵尺寸较小，仅靠升降舵不能完全满足俯仰操纵的要求，故将水平安定面和升降舵设计成整体，称为全动平尾。1