飞机人感系统浅析

马丽 崔海东

摘要：本文主要对飞机人感系统做一简要分析。在无回力助力操纵系统中，驾驶员无法直接感受舵面上的铰链力矩和依据它来操纵飞机，尤其对于俯仰操纵，杆力对于飞行安全具有重要意义，针对这一情况引入人感系统设计，为驾驶员提供操纵力感觉。提高飞行安全。

关键词：人感系统；飞行品质；飞行控制系统 1概述

在具有不可逆舵面传动装置系统的飞机上，通过加装人感系统，驾驶员可直接感受操纵力和依据它来操纵飞机，此时，驾驶员所感受到得操纵力上所承受的杆力/脚蹬力仅用于克服载荷装置阻力、传动机构摩擦力以及助力器的分油活门操纵力等，用以保证飞行员的“控制感觉”和飞行员因操纵位移定量误差过大使控制回路出现稳定性损失。

以前采用机械舵面传动装置系统的老式飞机都没有人感系统回路，这种回路有很大的意义，它不仅保证了整个控制回路的稳定性（在飞行员驾驶时），而且还保证了可控性的最佳特性曲线（控制最为方便），提高了驾驶的安全性。

2人感系统功能

人感系统的特性取决于飞机气动导数在整个飞行包线内变化的程度和大小，只有当采用简单特性的人感系统不能满足操纵品质要求时，才采用随飞行状态进行参数调节的操纵力模拟装置。人感系统的结构越简单，可靠性也越高。在满足操纵品质的前提下应当尽可能地避繁就简。

人感系统无论其结构的繁简程度，都是一个与操纵面控制通道串联或并联的子系统。优化人感系统特性，对于获得良好的操纵品质和防范驾驶员诱发振荡都起着重要的作用。

人感系统可完成如下功能：

⑴为驾驶员提供操纵力感觉；⑵杆力/脚蹬力为零时，使驾驶杆/脚蹬自动回中；⑶机动飞行时提供与飞行状态相匹配的杆力/脚蹬力（位移）梯度特性；⑷提供要求的启动力、非灵区和遲滞特性。

3人感系统与操纵系统关系

人感系统是一个动态环节。它的输出可以是位移指令，也可以是力指令。它们和系统中其它动态元件的连接如图（1）[1]所示。前者是一种载荷感觉装置串联连接（见图(1-a)），此时驾驶员对飞机动力学特性的感觉在很大程度上因人感系统动态特性而改变。后者是一种载荷感觉装置并联连接（见图(1-b)），它的动态特性并不像前者那样重要。

驾驶员与飞机及其环境之间有复杂的相互作用，如图（2）[1]所示。作为控制回路要素的飞行员可以简单地看作自动调整系统，通过感觉器官（完成信息处理和解算加工的功能）和执行机构（手，脚，背的肌肉）执行系统工作。飞行的执行机构运动及其所产生的作用力就是作为控制回路环节的飞行员“输出”的“输出信号“。形成“飞行员”——执行机构”闭合系统，执行机构的运动就可按位移量和位移时产生的作用力进行定量调节。

在飞行时，飞行员改变作用力要比改变位移量的调节要准确，作用力控制特性曲线有很大的意义。如果飞行员感觉不到驾驶杆/脚蹬上的作用力变化，则飞行员就会失去非常重要的部分信息，通常这会导致控制出现很大的误差，容易导致整个控制回路失去稳定性，影响飞行安全[2]。

4人感系统与飞行品质的关系

目前对人感系统的观点主要集中在两方面即：将人感系统看成飞行控制系统中的一个滤波器，另一种观点将人感系统看成飞行控制系统中一个独特的动态环节。

作为飞行控制系统中的一个滤波器，能显著影响飞机在延迟时间后的初始响应形状。人感作为一种平滑滤波器，会降低加速度的变化率（即冲击），相应便会增大时延的容许范围，这种平滑效应能补偿由于低频人感所购附加的等效延迟。

如果将人感系统看作是飞行控制系统中一个独特的动态环节。因为飞行员可直接利用其输入力和输出杆位移，且能够直接将补偿施加于人感部件，构成了复杂的飞行员模型的特殊内回路。当位移指令作为飞控系统的指令输入信号时，在某种程度上人感时延的影响会打折扣。

人感在飞控系统中就时延而言，可看作为一个等效的串联动态部件，人感包括操纵杆的弹性、质量、阻尼特性，能将飞行员的杆力输入变为杆位移输出，现代的飞行控制系统，人感应能给飞行员提供一种“人为的感觉”需要，以维持适当的杆力和杆位移指令，该指令信号经飞控系统后驱动舵面运动，最后产生飞机的响应。

5结论

人感系统是飞控系统中的一种特殊的环节，它对飞行品质的影响比较显著。其系统的设计涉及因素较多，不仅需综合考虑飞行员在整个控制回路中的因素，比如飞行员的经验和训练程度，飞行员的心理身体状态而且需考虑控制回路中载荷感觉装置的安装位置，形式以及整个载荷控制回路的动态特性，只有综合考虑了上述因素才能较好达到人感系统在控制回路中的良好作用。

[参考文献]

[1]高金源,焦宗夏,张平,编著.飞机电传操纵系统与主动控制技术.北京: 北京航空航天大学,2003年.

[2]B.И.格尼奥德斯基,Ф.И.斯格亮斯基и.с.舒米洛夫,著.胡景春,译.飞机舵面传动装置[M].莫斯科《机械工业出版社》,1974年.