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電傳飛控,民航客機的「絕頂內功」

最早採用電傳飛控技術的A320客機

空中客車公司,作為如今國際航空領域的行業巨頭,它誕生在上世紀70年代,秉承當時「歐洲共同體」的理念,意欲在國際航空市場上同佔據壟斷地位的波音、麥道一較高下,若要說起空客公司在航空領域有哪些傑出貢獻,毫無疑問當首推以空客A320、A330為代表空客A3XX系客機在民用客機中首先採用了電傳飛控這一先進技術。

最早使用飛控技術的戰鬥機F-16

電傳飛控技術作為一種先進的電子飛行控制系統,取代了傳統的機械操縱系統,採用反饋控制原理,將飛行員在操縱飛機時產生的機械指令經由特殊的感測器轉化為電信號,在由接受到電信號的飛控計算機驅動飛機的舵面偏轉,從而控制飛機的飛行狀態。飛控技術的誕生最早是為了解決以F-16為代表的第三代戰鬥機的靜不穩定設計,空客的A320是最早使用這一技術的民用客機,A320的成功標誌飛控技術在民航領域的成熟。

電傳飛控技術在民航領域中的優勢

A330最早的採用電傳技術的寬體客機

首先採用電傳技術的民用客機相比傳統的機械控制系統的飛機有著更輕的重量,這是因為電傳飛控省去了機械傳動控制系統中的大量複雜、冗餘的機械設備,減輕了系統部件的總重量,進一步的解放了飛機的內部空間,此外電傳飛控的引入意味著飛機可以採用打破傳統氣動布局的靜不穩定設計,使得飛機結構內部那些起著控制飛行穩定性的部分零件可以省去或者減小比重,例如減小飛機機尾的水平穩定面與垂直穩定面,減負後的客機在航程與載重上會有所提高,這對於考慮經濟成本的民航而言有著重要的意義。

美軍後勤維修戰鬥機的液壓傳動系統

其次使用電傳技術可以客機的可維護性,傳統的機械傳動系統在飛機高速飛行時,會出現熱膨脹、彎曲變形、金屬疲勞等安全隱患,而電傳系統的引入不僅可以杜絕這些安全隱患,還能進一步提升飛機的可操作性,電傳系統以電子信號為主體的傳輸方式,當飛機出現氣動狀態的改變時,可以在瞬間做出靈活準確的反應,反觀機械傳動系統則要通過液壓裝置來對飛機姿態進行調整,不僅效率低還在內部液態的更換上提升了後勤維護的難度。

A330電傳飛控系統平面圖

最後使用了飛控技術民航客機極大增加了飛機的安全性,電傳技術的引入使得飛行員可以實現對飛機飛行姿態的微調,簡化了操縱流程,提高了駕駛精度,有效的預防飛行員過載、飛機失速等隱患,為了進一步提升飛行的安全性,電傳操縱系統採用了多套系統來執行同一指令,這被稱之為余度電傳操縱系統,在余度系統中當某一部分系統出現故障,飛控計算機會自動將帶有故障的系統隔離,並重新組織完好的系統繼續執行相應的指令,目前主流電傳系統均採用具有四套獨立通道並能夠防止雙通道故障的四餘度電傳操縱系統,極大的保證民航客機的安全性能。

電傳飛控技術在民航中的典型性運用

A320的駕駛艙

空客A320是世界上首個採用電傳飛控與靜不穩定設計的民航客機,A320的飛控系統共由7台計算機組成,包括2台升降舵/副襟翼計算機,3台擾流片/升降舵計算機,2台飛行增穩計算機,這其中的2台升降舵/副襟翼計算機與3台擾流片/升降舵計算機共計5台計算機組成了A320電傳飛控的主飛控計算機,5台主飛控計算機中的任意一台都可以控制A320的飛行,同時每台主飛控計算機採用了不同的硬體處理器保證了A320飛控系統的穩定性。

A330的駕駛艙

空客A330與A340在飛控系統上可以說全面繼承了A320的技術優勢,A330/A340的飛控系統共5台計算機組成,3台為主飛控計算機,作為飛控計算機的命令系統控制A330/A340的飛行舵面,剩餘2台為次飛控計算機作為備份系統,當主飛控系統發生故障時,備份將自動轉換為命令系統,和A320相比,A330/A340的5台計算機全部可以獨立完成對飛機飛行的控制,A330/A340的飛控計算機每台實際上有兩條通道組成,一條是命令通道,一條則為監控通道,命令通道負責執行任務,監控通道負責監控故障,兩條通道互相獨立且同時有效。

波音777是波音公司最早採用電傳飛控技術的民航客機

正當空客以電傳飛控玩轉客機領域的時候,作為世界航空業霸主的波音公司自然不肯屈居人後,在波音的民航家族中,首先採用電傳飛控技術就是目前全球最大的雙引擎寬體客機波音777,波音777的電傳飛控系統由3餘度主飛行計算機和作動器電子控制裝置,在通過民航客機中通用的ARINC629航空數據匯流排連接實現波音777的電傳飛行控制,波音777仍然保留著機械操縱的備份系統,假設出現罕見的電傳系統全部失效的情況,仍可使用機械備份系統短暫操縱飛機,等待電傳計算機的重啟。

使用了電傳飛控的國產大飛機C919的駕駛體驗艙

從空客A320開始至今,電傳飛控技術在民航領域的以經過了30餘年的發展,電傳飛控可以有效減輕飛行員的負擔、提高乘客的舒適度、優化飛機的性能、同時增加民航產業經濟效益,目前電傳飛控技術已經成為國際各大航空製造商必須採用的技術,而在我國的民用飛機領域C919大型客機也採用了電傳飛控技術,填補了我國在大型客機領域電傳系統運用的空白,提升我國大型客機的自主研發水平,為我國民航產業的發展做出了重大貢獻。

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