飞机概论之八：飞行控制系统
作者：上海航妙实业有限公司
在现代飞机中，飞行控制系统是确保飞机能够按照飞行员的指令精确飞行的关键。飞行控制系统不仅包括机械部件，还包含电子设备和软件系统，是飞机安全、稳定和高效飞行的重要保障。本篇博文将深入探讨飞行控制系统的基本概念、主要组件、工作原理及其在现代航空中的发展，特别是主流供应商的介绍。
飞行控制系统的基本概念
飞行控制系统（Flight Control System, FCS）是飞机的核心系统之一，通过调节飞机的升降舵、副翼、方向舵和襟翼等控制面，使飞机按照预定的轨迹飞行。飞行控制系统主要分为传统的机械控制系统和现代的电传飞控系统（Fly-By-Wire, FBW）。
传统机械控制系统
传统的机械控制系统依赖于飞行员通过操纵杆或驾驶盘直接操纵控制面。操纵杆的运动通过钢索、杠杆和滑轮系统传递到飞机的各个控制面。
优点：
- 设计相对简单
- 直接的机械连接，易于理解和维护
缺点：
- 重量大，占用空间多
- 控制精度较低，飞行员的工作负荷较大
电传飞控系统
现代飞机广泛采用电传飞控系统，飞行员的操作通过电信号传递到控制面执行机构。电传飞控系统通常包括多个冗余的计算机系统，以确保可靠性和安全性。
优点：
- 重量轻，占用空间少
- 高精度控制，提高飞机的操控性能
- 可以实现更复杂的飞行控制逻辑和自动飞行功能
缺点：
- 设计复杂，成本较高
- 对电气和软件系统的可靠性要求高
飞行控制系统的主要组件
飞行控制系统由多个关键组件组成，每个组件在飞行过程中发挥特定的功能。
操纵装置
操纵装置包括驾驶盘、操纵杆和脚蹬，是飞行员与飞机控制系统的直接接口。通过这些装置，飞行员可以输入控制指令。
控制面
控制面包括升降舵、副翼、方向舵和襟翼等，通过改变空气动力来控制飞机的姿态和飞行轨迹。
- 升降舵： 控制飞机的俯仰运动
- 副翼： 控制飞机的滚转运动
- 方向舵： 控制飞机的偏航运动
- 襟翼： 增加升力或阻力，帮助起飞和降落
执行机构
执行机构将电信号转换为机械运动，以驱动控制面。这些机构包括液压作动筒、电动作动筒等。
传感器和计算机
传感器测量飞机的姿态、速度、加速度等参数，并将数据传输给飞控计算机。飞控计算机处理这些数据并生成控制指令，以调整控制面。
飞行控制系统的工作原理
飞行控制系统的工作原理可以概括为：飞行员输入指令 -> 传感器采集数据 -> 飞控计算机处理 -> 执行机构驱动控制面。
- 飞行员输入指令： 通过操纵杆或驾驶盘，飞行员输入控制指令。
- 传感器采集数据： 传感器实时监测飞机的状态，如姿态、速度、加速度等。
- 飞控计算机处理： 飞控计算机根据传感器数据和飞行员指令，计算出需要的控制面调整。
- 执行机构驱动控制面： 执行机构将计算机指令转化为机械运动，调整控制面。
主流飞行控制系统供应商
在全球航空市场中，有几家主要的飞行控制系统供应商，它们为各大航空公司和飞机制造商提供先进的飞行控制技术。
霍尼韦尔 (Honeywell)： 霍尼韦尔是飞行控制系统的领先供应商之一，提供广泛的产品组合，包括惯性导航系统、自动驾驶仪和综合飞行控制系统。其产品被广泛应用于商用飞机、军用飞机和无人机。
罗克韦尔·柯林斯 (Rockwell Collins)： 罗克韦尔·柯林斯（现为柯林斯宇航的一部分）提供先进的飞行控制解决方案，尤其是在综合飞行控制和显示系统方面具有强大优势。其产品应用于波音、空客等主要飞机制造商的机型中。
赛峰集团 (Safran)： 赛峰集团通过其子公司赛峰电子和赛峰飞行控制，提供各种飞行控制系统和部件，包括电传飞控系统、执行机构和自动驾驶仪。其技术在欧洲航空市场占据重要地位。
BAE系统 (BAE Systems)： BAE系统在飞行控制系统领域拥有广泛的产品线，特别是在军用飞机和商用飞机的高性能飞控系统方面具有丰富的经验和技术积累。
中国飞行控制系统的科研现状
中国在飞行控制系统研发方面也取得了显著进展。随着航空工业的快速发展，中国不断加大在飞行控制技术领域的投入和创新。
中国航空工业集团公司 (AVIC)： AVIC旗下的多个研究所和企业专注于飞行控制系统的研发和生产，已经在商用飞机和军用飞机领域取得了一系列突破。例如，国产大型客机C919的飞控系统采用了自主研发的电传飞控技术，标志着中国在这一领域的显著进步。
科研进展： 中国在飞行控制系统的硬件、软件和集成技术方面不断突破，尤其在高可靠性冗余系统、自主飞行控制算法和智能传感器技术上取得了重要进展。这些进步将有助于提升中国飞行控制系统的性能和安全性。
结语
飞行控制系统是现代飞机中不可或缺的一部分，其发展直接关系到飞机的操控性能和飞行安全。通过了解飞行控制系统的基本概念、主要组件和工作原理，以及全球和中国主要供应商的最新进展，我们可以更好地理解飞机的操作和性能。未来，随着技术的不断进步，飞行控制系统将变得更加智能化和自动化，为航空业带来更多创新和可能性。飞行控制系统将在提高安全性、可靠性和效率方面继续发挥关键作用。