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飞行操纵装置使得驾驶员能够调整和控制航空器的飞行姿态。

有效飞行操纵装置的产生是航空器发展过程中至关重要的一步。早期的固定翼航空器设计工作,在如何使航空器能够产生足够升力离开地面方面获得了很大的成功,但是一旦离开地面,航空器就变成不可操纵的了,经常造成灾难性后果。有效飞行操纵装置产生的目的就是让航空器能够进行稳定的飞行。

本文描述了常规固定翼航空器中所使用的操纵装置[1]。其他构型的固定翼航空器可能使用了不同的操纵面,但基本原理仍然相同。而旋翼类航空器(直升机自转旋翼机)的操纵装置则与固定翼航空器完全不同。

运动轴

运动学上来讲,航空器的运动可以分解为三维空间内质点的平动和航空器以自身质心为中心的转动。航空器姿态实际上就是指在不考虑与位置变化有关的平动情况下,航空器在以质心为原点的三维直角坐标系中的转动情况。换句话说,就是航空器绕通过其质心并相互垂直的三个轴的自由旋转情况。为了能够控制航空器姿态,驾驶员应能操纵航空器在这些轴上的旋转运动。上述与航空器旋转运动有关的三个轴与立体空间的三轴(Axis)是相同的,分别被大家称为XYZ轴,其具体专用的三轴名称为:

X轴称为Longitudinal Axis轴(纵轴):从前至后穿过航空器。这个轴上的旋转运动被称为“滚转”(Roll)。滚转改变航空器机身平面相对于重力方向的角度。驾驶员可通过增加一侧机翼升力并减少另一侧升力来改变坡度。升力的差异导致航空器绕纵轴的滚转运动。副翼是主要的滚转操纵装置。方向舵对滚转也有副作用。大型飞机上,有时也采用打开单侧扰流板的方法加速滚转。

Y轴称为Lateral Axis轴(横轴)):从左右两侧穿过航空器。这个轴上的旋转运动被称为“俯仰”(Pitch)。俯仰改变航空器机头在垂直面的上下运动的指向,即向上或是向下。升降舵是主要的俯仰操纵装置。

Z轴称为Vertical Axis轴(垂直轴):自上而下穿过航空器。这个轴上的旋转运动被称为“偏航”(Yaw)。偏航改变航空器机头在机身平面上的指向,即向左还是向右。在固定翼航空器上,主要的偏航操纵一般是由方向舵来实现的。副翼对偏航也有副作用。

特别强调的一点是,这三个虚拟的轴是随航空器一起运动的,而不是相对于地面静止的。当航空器运动的同时,这些轴相对于地面不但位置上会发生改变,方向也会发生改变,但相对于航空器机身却是没有变化的。例如,当一个航空器左侧机翼垂直指向地面时,此时航空器的垂直轴与地面平行,而横轴则垂直于地面(不考虑机翼反角[2]

视频

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A320飞行操纵系统(1)

参考文献