综合电子控制技术对提高直升机飞行性能的影响

袁夕波

（东海救助局，上海200090）

直升机飞行性能包括续航能力、操纵能力、抗干扰能力等，目前已经采用了大量的控制系统提高性能，但是控制系统总体较为复杂，在一定程度上降低了控制效率。综合电子控制技术可以消除目前控制过程中的缺陷，要在详细深刻了解这一技术作用原理的基础上，采取最佳的使用方法。

1 综合电子控制技术综述

综合电子控制技术本质上就是把多个乃至所有的控制系统纳入到同一个控制理论框架内，控制系统包括航空发动机运行功率的控制系统、电气设备的控制系统、电力设施运行状态的控制系统、导航精度控制系统等，这类控制系统就功能上来看具有不同程度上的耦合量，比如导航系统会和路径规划系统耦合，而路径规划系统会直接影响直升机的发动机功率、航程等参数，所以可以认为导航系统和直升机的航程信息有较高的耦合程度。

综合电子控制技术可以在分析这类耦合信息和方式的基础之上，借助中央控制体系分析所有的获取信号，包括电气设备自主获取的信号和驾驶员的输入信息，从中自动核算可以发出的控制指令和控制方案，在高度自动化的直升机型中，可根据目的地的距离和直升机本身的工作任务，选择后续路径运行中的最佳控制方案，这一工作方法可以提高控制信息的科学度，同时也降低了飞行员的工作负担，让其把更多的精力投入到具体的工作项目内[1]。

2 综合电子控制技术对直升机飞行性能的提高作用

2.1 探测能力

探测能力是现代直升机中最为核心和基础的能力，现代直升机任务广泛、安装设备多样，同时兼具中远距离运输、多气象条件和全时段的运行优势，要求探测能力较高。

综合电子控制技术的运行过程中，可以把探测获取的信号自主分为两种，一种是直升机运行状态的控制信号，另一种是工作任务完成过程需要含有的信号。前者在使用过程，通常探测到的信号包括高度信息、地面设备的部署信息、气候环境的探测信息等，这些信号会作为控制指令输入到综合电子控制系统内部，该系统的任务是依靠这类信息重新规划任务路线参数。理论上认为，由于综合电子控制技术支持多种传感器获取探测信号，并可以同时高效处理信息，所以探测能力大幅提升。

后者在使用过程，会把探测的项目经过控制系统分类和分析之后，直接输送给地面信号的控制系统，这一技术优势在国土勘察、军事勘察中具有极高的使用价值，飞行员本身不需要处理这类信息，进一步降低了飞行员的勘察任务工作难度。

2.2 续航能力

续航能力的限制是直升机的载油量和航空发动机运行功率，而功率又直接或间接影响了直升机完成任务的时长，人力核算或者多个不同系统自主核算过程，会大幅提高路径和控制方案的规划难度。

续航能力和任务完成效率具有极高的耦合程度，尤其是在长距离长时间的飞行任务中，更是要合理规划这两者的分别控制形式[2]。在综合电子控制技术的采用中，探测系统会同时获取多个信息，包括气象信息、路线长度信息、发动机的功率信息等，并按照任务类型和任务目标作出调整，其中任务类型和任务目标是综合控制系统的整体性框架，其它实时类信息是控制系统中的干扰因素，综合性考虑干扰因素和控制目标之后，给出的最终控制方案往往具有极高的科学程度，从作用效果上来看，续航能力从本质上来看提高明显，但是一些特殊情况下也会考虑适当牺牲续航能力提高任务的完成效率，综合电子控制系统在控制方法的选用方面有了更高的合理化程度。

2.3 操纵能力

操纵能力是直升机飞行中最容易被忽略的一个硬性指标，事实上无论是操纵杆还是操纵舵，若无省力机构协同作用，飞行员需要付出更多的努力控制直升机的运行姿态，甚至根本无法操作。而综合电子控制系统在提高直升机操纵能力方面，具备的优势时可以把所有的省力机构控制系统纳入到同一控制系统内部，这一方式提高了整个控制体系中的精简度，可以让直升机获得更好的被控精度。比如在直升机的加速过程，要通过合理控制达成目的，而在后续的实际作用过程，控制设备和相应的传感器连接，以自主做出相应的调整动作。以同轴双桨直升机为例，其前进动力来源于双桨和水平面的夹角、前向推进发动机，控制过程中，飞行员蹬舵后，综合电子控制系统接收到控制指令，自主调整直升机的姿态和推进发动机的功率，同时自主协调与飞行速度有耦合效果的其余各项参数，降低了飞行员的操作难度和复杂度，即可确定提高了直升机的操纵能力。

2.4 机动能力

直升机的机动能力是衡量直升机性能的一个最根本性指标，尤其是对于军用直升机来说，无论是武装直升机还是勘察类直升机，都要具备良好的机动能力。机动能力的良好与否要分析直升机是否能够第一时间响应飞行员的操作指令、一些复杂机动模式的操作复杂度、机动形式的作用水平等，要求所有的机动方式都要处于最为高效的运行状态。

机动能力的实现过程，借助综合电子控制技术可自主恒量所有姿态控制系统的状态，这类装置处于驾驶员的控制指令之下，比如对于翻滚机动来说，在飞行员做出合适的控制动作之后，综合电子控制系统自主把这些指令分配给发动机、舵面控制电机等设备中，并可以保持这类设备的被控精度，直升机可以高精度做出相应动作。这一方式由于提高了控制系统响应效率和控制精度，所以大幅提高了机动能力。

2.5 稳定性

直升机的稳定性可分为两个评价指标：一个是日常飞行中的稳定性，另一个是遭受干扰后的稳定性。前者的具体表现是，飞行过程保持发动机的输出功率稳定、姿态稳定、前进速度稳定等，综合电子控制技术可以把所有这些参数纳入统一分析系统中，根据任务指标和环境条件作出维稳控制动作。比如该地区存在上升气流时，探测器自主分析了气流的上升速度等指标，综合电子控制系统经过计算，向发动机发出功率控制指令，从而自主维持了直升机的飞行高度，并防范了直升机的水平稳定度不足问题。

对于遭受干扰后的稳定性保持工作，可以分析当前干扰因素的作用方式和强度，比如对于侧向风干扰、上/下方气流干扰等，综合电子控制系统可借助传感器自主分析这些干扰参数的强度和干扰抗衡形式，达到了提高稳定度的目的。

3 综合电子控制技术在直升机内部的建设和使用方法

3.1 耦合项目分析

耦合项目分析工作是最基础的工作项目，可以发现耦合的项目有多种，可以分为小范围耦合项和大范围耦合项两种，小范围耦合项多是2～3 个耦合项目的综合体，大范围耦合项中覆盖的项目多于3 个。为降低综合电子控制技术的故障影响范围，要按照由小到大的顺序设计控制系统，其中小范围的耦合项设置相对独立的控制中枢，根据实际需要确定是否可把这些中枢进一步集成。

3.2 各类设备安装

相关设备包括硬件设备和软件系统，其中硬件设备包括传感器、控制中枢和相应的控制体系，其中传感器包括直升机外部探测类传感器、内部构件运行状态传感器等，获取的信号自动视作干扰信号，综合电子控制系统根据干扰信号的类型和影响范围，自动做出最佳的调整方式[3]。此外硬件设施也包括信号的传输线缆、单片机、电路板等设施，要根据控制系统的功能合理设计和安装。

软件系统则需要根据具备耦合效果的检测项目和控制方法各自编写，并把建成的软件输入控制中枢中的硬件设备内部，从而让这一系统的运行质量获得最大限度的提高。

综上所述，综合电子控制技术在直升机飞行性能的提升中，提升的能力包括续航能力、操纵能力、勘测能力、自主稳定度的调整能力等，并且大量的控制方案具有更高科学程度。该系统的建设过程，包括的项目有耦合项目的分析和各类设备安装两项，从而让这一控制系统可以发挥应有作用。