典型民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)架構(gòu)分析

摘要：詳細(xì)研究了目前在國內(nèi)民航業(yè)廣泛使用的干線飛機(jī)A320、B777的電傳飛控系統(tǒng)架構(gòu)，對(duì)上述電傳飛控系統(tǒng)的組成、布局、架構(gòu)設(shè)計(jì)特征、工作模態(tài)等進(jìn)行了梳理和分析，同時(shí)也總結(jié)了在飛控系統(tǒng)開展工程設(shè)計(jì)過程中涉及的如基于模型的飛控系統(tǒng)開發(fā)、飛控系統(tǒng)終極備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)載系統(tǒng)適航技術(shù)、軟件形式驗(yàn)證等熱門技術(shù)問題，對(duì)今后電傳飛控系統(tǒng)開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有良好的參考意義。

關(guān)鍵詞：電傳;飛控;系統(tǒng)架構(gòu);適航技術(shù)

中圖分類號(hào)：V249.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0797（2024）19-0075-06

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.19.018

0 引言

飛控系統(tǒng)作為現(xiàn)代民用客機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)，其正常工作與否直接關(guān)系到整個(gè)飛機(jī)的安全性、可靠性以及航班運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性。整個(gè)民用飛機(jī)飛控系統(tǒng)經(jīng)歷過多個(gè)發(fā)展階段：從早期的單純機(jī)械操控到增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)，再發(fā)展到當(dāng)前的電傳飛控系統(tǒng)[1]。整個(gè)系統(tǒng)由純機(jī)械式控制發(fā)展到結(jié)合液壓助力及功率作動(dòng)器的控制系統(tǒng)，演變到基于模擬電子的飛控系統(tǒng)，再發(fā)展到全權(quán)限的數(shù)控電傳飛控系統(tǒng)。其中機(jī)械配液壓助力系統(tǒng)的典型代表為波音公司開發(fā)的B707客機(jī)的飛控系統(tǒng)，裝配有模擬電子飛控計(jì)算機(jī)的典型機(jī)型有空客A300、波音B727/B737 Classic/B747、洛克希德L1011、麥道DC9/DC10、圖-144以及協(xié)和飛機(jī)等，基于電傳飛控系統(tǒng)的典型客機(jī)有空客A320/A330/

A350/A380、波音B777/B787等?？v觀整個(gè)飛控系統(tǒng)發(fā)展過程，系統(tǒng)的安全性與可靠性不斷提高，同時(shí)整個(gè)飛控系統(tǒng)向著集成化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。

本文對(duì)國內(nèi)外主流民用客機(jī)的飛控系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)梳理了當(dāng)前飛控系統(tǒng)研發(fā)過程中的熱點(diǎn)問題，可為后續(xù)研制提供支持與參考。

1 民機(jī)飛控系統(tǒng)的基本功能和組成

1.1 民機(jī)飛控系統(tǒng)的基本功能

現(xiàn)代民機(jī)飛行控制系統(tǒng)可以定義為將飛行員的飛行控制指令傳遞到飛機(jī)相應(yīng)的操縱舵面實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的姿態(tài)/模態(tài)等控制的系統(tǒng)。典型的民機(jī)飛行控制功能主要是穩(wěn)定和控制飛機(jī)的剛體運(yùn)動(dòng)，解決飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性問題。

飛行控制系統(tǒng)通常分為人工飛行控制系統(tǒng)和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。按照ATA100（Air Transportation Administration，航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)）對(duì)飛機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)分類的編排，人工飛行控制系統(tǒng)屬于ATA100-27章節(jié)，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)歸屬ATA100-22章節(jié)，人工飛行控制系統(tǒng)又分為主飛行控制系統(tǒng)和高升力飛行控制系統(tǒng)。其中主飛行控制系統(tǒng)通過駕駛側(cè)桿或駕駛盤等感知駕駛員的指令，經(jīng)過控制律計(jì)算，指令作動(dòng)器動(dòng)作，控制副翼、升降舵、方向舵、擾流板、水平安定面等舵面運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的橫滾、俯仰、偏航控制及配平;高升力飛行控制系統(tǒng)通過襟縫翼手柄感知駕駛員指令，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，指令作動(dòng)器動(dòng)作，調(diào)節(jié)襟翼、縫翼的位置，最終實(shí)現(xiàn)增加飛機(jī)在起飛、降落過程中的升力。自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)通過飛行模式控制面板感知駕駛員指令，經(jīng)過控制律計(jì)算，使得飛機(jī)能夠按設(shè)定的航向、航跡、速度以及高度飛行。

1.2 民機(jī)飛控系統(tǒng)的主要組成

通常而言，現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)中包括控制與顯示裝置、傳感器裝置、計(jì)算機(jī)裝置、作動(dòng)器和自檢裝置以及專有的信息傳輸鏈和接口，形成了一條閉環(huán)反饋回路，具體如圖1所示[2]。

類似地，現(xiàn)代民機(jī)飛控系統(tǒng)各子系統(tǒng)也囊括了顯示告警、計(jì)算、作動(dòng)、傳感等模塊。主飛行控制系統(tǒng)主要包括控制顯示裝置、飛行控制計(jì)算機(jī)、伺服作動(dòng)裝置、直接模式運(yùn)動(dòng)傳感器等;高升力系統(tǒng)主要由襟縫翼控制計(jì)算機(jī)、襟縫翼操縱桿、襟縫翼驅(qū)動(dòng)裝置、襟縫翼驅(qū)動(dòng)裝置等組成;自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)來代替駕駛員操縱，其核心就是自動(dòng)飛行控制計(jì)算機(jī)[3]。

2 國內(nèi)外典型民機(jī)飛控系統(tǒng)介紹

當(dāng)前，我國民航領(lǐng)域運(yùn)營較廣泛的為空客系列和波音系列飛機(jī)以及剛剛投入商業(yè)運(yùn)營的中國商飛研制的干線飛機(jī)，本章簡(jiǎn)要介紹其代表機(jī)型空客A320、波音B777等的飛控系統(tǒng)架構(gòu)。

2.1 A320客機(jī)

空客飛機(jī)作為大型民用電傳飛機(jī)的代表，推出過多個(gè)機(jī)型，從早期的A320、A330、A340到最新的A350和A380，最為經(jīng)典的是A320系列。

A320系列飛機(jī)是空客公司研制生產(chǎn)的150座級(jí)單通道雙發(fā)中短程干線客機(jī)，包括A320、A321、A319、A318、A320 NEO等?？湛虯320系列客機(jī)的整體尺寸與波音737系列客機(jī)相當(dāng)，其兩側(cè)機(jī)翼上布置有一對(duì)副翼、五對(duì)擾流板以及前緣縫翼、后緣襟翼等增升裝置，尾翼布置有一塊水平安定面、一對(duì)升降舵和一塊方向舵。其舵面布置如圖2所示[4]。

A320客機(jī)作為世界上第一架應(yīng)用電傳飛控系統(tǒng)的民用大型客機(jī)，具有以下設(shè)計(jì)特點(diǎn)：飛控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的控制律進(jìn)行全時(shí)間控制，保留了常規(guī)系統(tǒng)良好的特性;在駕駛艙創(chuàng)新性地引入被動(dòng)側(cè)桿，替代傳統(tǒng)的駕駛盤，它是世界上第一架采用側(cè)桿控制的電傳控制系統(tǒng)的民機(jī);空客飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念為盡可能簡(jiǎn)化飛行員的駕駛操縱，降低人工操縱的工作負(fù)荷，轉(zhuǎn)而由飛控計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，所以飛控計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)的核心，通過處理飛行員的輸入，經(jīng)過控制律計(jì)算后輸出飛控作動(dòng)器的控制指令;此外，空客飛機(jī)的飛控系統(tǒng)在俯仰和滾轉(zhuǎn)軸向設(shè)計(jì)有包線保護(hù)功能，計(jì)算機(jī)可以阻止飛行員進(jìn)行超越飛行包線的操縱;空客A320飛控系統(tǒng)在水平安定面和方向舵控制中均設(shè)計(jì)了機(jī)械裝置，作為終極備份系統(tǒng)的一部分。

A320飛控系統(tǒng)的物理架構(gòu)如圖3所示，整個(gè)系統(tǒng)由9臺(tái)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的作動(dòng)器組成，包括2個(gè)升降舵副翼計(jì)算機(jī)（ELAC），控制副翼、升降舵和水平安定面作動(dòng)器;3個(gè)擾流板和升降舵計(jì)算機(jī)（SEC），控制所有擾流板作動(dòng)器，同時(shí)也作為升降舵和水平安定面控制的備份;2個(gè)飛行增穩(wěn)計(jì)算機(jī)（FAC），提供偏航阻尼、配平和行程限制功能;2臺(tái)襟縫翼計(jì)算機(jī)（SFCC）專門用來處理襟翼和縫翼的控制[5]。

A320飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三種控制模式：正?？刂颇Ｊ?、降級(jí)控制模式、直接控制模式。其中，正?？刂颇Ｊ桨▽?shí)現(xiàn)基本的三軸控制、飛行包線保護(hù)控制等功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將自動(dòng)降級(jí)為降級(jí)控制模式。當(dāng)A320的部分飛控計(jì)算機(jī)失效后，系統(tǒng)將按照既有的邏輯進(jìn)行故障重構(gòu)，當(dāng)所有飛控計(jì)算機(jī)失效后，終極備份啟用，飛行員可通過腳蹬直接控制方向舵，通過平尾人工配平手輪實(shí)現(xiàn)水平安定面控制，為飛機(jī)提供一定的俯仰和偏航控制能力，直到電傳飛控系統(tǒng)重新啟動(dòng)。

2.2 B777客機(jī)

美國波音公司作為歷史最為悠久的民機(jī)主制造商，其主要的系列機(jī)型有B707、B727、B737、B747、B777、B787，其中B777是一款由波音研制的中遠(yuǎn)程雙發(fā)寬體客機(jī)。B777系列飛機(jī)包括777-200、777-200ER、777-200LR、777-300、777-300ER、777F、777X等，其飛控系統(tǒng)采用了較為傳統(tǒng)的外型布局，兩側(cè)機(jī)翼上布置了一對(duì)外側(cè)副翼、一對(duì)襟副翼、七對(duì)擾流板以及前緣縫翼、后緣襟翼等增升裝置，尾翼布置了一塊水平安定面、一對(duì)升降舵和一塊方向舵。具體的舵面布置如圖4所示[6]。

作為波音公司第一款采用電傳飛行操控系統(tǒng)的飛機(jī)，B777的電傳飛控系統(tǒng)具有以下設(shè)計(jì)特點(diǎn)：控制面采用先進(jìn)的控制律進(jìn)行全時(shí)間控制，同時(shí)改進(jìn)了控制特性，保留了常規(guī)系統(tǒng)的良好特性，進(jìn)一步提高了可靠性和維修性;在設(shè)計(jì)中采用了包線保護(hù)設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)的余度設(shè)計(jì)中采用了“主-主”設(shè)計(jì)理念。

B777飛控系統(tǒng)物理架構(gòu)如圖5所示，整個(gè)系統(tǒng)主要由以下部件構(gòu)成：3余度主飛行控制計(jì)算機(jī)PFC、4余度作動(dòng)器控制電子裝置ACE、動(dòng)力控制單元PCU、駕駛桿/盤、腳蹬、ARINC629總線等。其中ACE是一種模擬設(shè)備，其功能是與飛行員控制傳感器接口，并以模擬伺服回路控制作動(dòng)器。ACE將駕駛員控制器位置和舵面位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過ARINC629總線傳給PFC，PFC的主要作用是將系統(tǒng)采集到的大氣數(shù)據(jù)以及各類傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行處理并結(jié)合預(yù)先寫入PFC中的控制律，基于位置反饋信號(hào)計(jì)算舵面指令，將舵面指令通過ARINC629總線回傳給ACE，由ACE轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用來控制作動(dòng)器。

B777的飛控系統(tǒng)有正常模式、次級(jí)模式和直接模式三種控制模式，駕駛員可通過直接模式開關(guān)實(shí)現(xiàn)模式切換。B777依然保留了一套機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，以控制水平安定面和兩對(duì)多功能擾流板作為整個(gè)飛控系統(tǒng)的終極備份。

3 飛控系統(tǒng)技術(shù)熱點(diǎn)問題

現(xiàn)代民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)作為一個(gè)高復(fù)雜度的系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)關(guān)鍵功能，整個(gè)飛控系統(tǒng)研發(fā)過程涉及系統(tǒng)工程、軟件工程、電子電氣工程、機(jī)械工程等多個(gè)工程，此外，嚴(yán)苛的安全性需求也給飛控系統(tǒng)的工程研制提出了不少挑戰(zhàn)。國內(nèi)外的民機(jī)主要承制商以及飛控系統(tǒng)供應(yīng)商在電傳飛控系統(tǒng)的研發(fā)中投入了大量的成本去解決技術(shù)難點(diǎn)，國外飛機(jī)主制造商以及系統(tǒng)供應(yīng)商憑借其多年的工程經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)攻克了諸多技術(shù)難點(diǎn)，這部分已經(jīng)被攻克的技術(shù)難點(diǎn)也都受到專門的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。我國作為自主研發(fā)民機(jī)的后進(jìn)者，雖然部分技術(shù)難點(diǎn)已經(jīng)被突破，但一些較為核心的技術(shù)難點(diǎn)還未被完全攻克，本節(jié)簡(jiǎn)要梳理了目前民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)研發(fā)過程中的技術(shù)難點(diǎn)，以供參考。

3.1 系統(tǒng)技術(shù)熱點(diǎn)

民機(jī)飛控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)受安全性需求、功能需求、成本、重量等諸多條件的約束，而安全性需求始終是民機(jī)研發(fā)首先要考慮的需求，在系統(tǒng)層級(jí)，主要通過獨(dú)立性、非相似設(shè)計(jì)以及完整性監(jiān)控等三個(gè)方面來提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)確保在系統(tǒng)內(nèi)不同通道電氣、物理以及功能上的彼此獨(dú)立，防止故障的蔓延;系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中要求同一功能的冗余單元采取兩種或多種控制方式;對(duì)于執(zhí)行復(fù)雜邏輯運(yùn)算的飛控計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)監(jiān)控通道以實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的完整監(jiān)控。目前主流的先進(jìn)民機(jī)飛控系統(tǒng)普遍采用了無機(jī)械備份的全權(quán)限電傳飛控系統(tǒng)，但當(dāng)所有的計(jì)算機(jī)均發(fā)生故障而失效時(shí)，如何才能確保飛控系統(tǒng)仍然實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)安全穩(wěn)定的控制？目前，在工程實(shí)踐上的一種解決思路是在原有的飛控系統(tǒng)架構(gòu)上添加一套額外的、能夠?qū)崿F(xiàn)最小可接受控制能力的系統(tǒng)作為終極備份系統(tǒng)。但是如何保證終極備份系統(tǒng)在需要掌握控制權(quán)限時(shí)可以快速接權(quán)安全操控，又要在處于備份等待的過程中不能影響或干擾原主控系統(tǒng)功能的正常使用，是目前業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。

3.2 基于模型的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

飛控系統(tǒng)作為一個(gè)具有數(shù)十個(gè)功能的大系統(tǒng)，其中某些功能的喪失或者錯(cuò)誤的執(zhí)行都會(huì)直接導(dǎo)致災(zāi)難級(jí)事件的發(fā)生，所以這些功能都具有最高的安全性等級(jí)。此外，這些功能還涉及多個(gè)外部交聯(lián)系統(tǒng)，其綜合系統(tǒng)架構(gòu)往往比較復(fù)雜，主要體現(xiàn)在多個(gè)系統(tǒng)的集成工作量龐大、多系統(tǒng)接口的數(shù)量巨大、多系統(tǒng)協(xié)同工作的邏輯復(fù)雜。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要是基于設(shè)計(jì)文檔和制圖的方法開展，文檔的非形式化特征使得不同的工程設(shè)計(jì)人員會(huì)對(duì)文檔形式的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生理解偏差，增加了不同系統(tǒng)成員之間協(xié)同工作的溝通成本。隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷深入，實(shí)際設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)文檔之間的同步會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本，甚至也會(huì)增加設(shè)計(jì)差錯(cuò)出現(xiàn)的概率。針對(duì)上述問題，基于模式的系統(tǒng)工程開發(fā)方法將提供一個(gè)解決途徑，通過統(tǒng)一的系統(tǒng)建模語言對(duì)復(fù)雜的飛控系統(tǒng)開展建模，將不同專業(yè)領(lǐng)域的描述集中到完整的系統(tǒng)中，這樣就最大程度地減少了在需求定義階段對(duì)需求理解的歧義，在設(shè)計(jì)開發(fā)到樣機(jī)實(shí)現(xiàn)再到驗(yàn)證的后續(xù)階段，整個(gè)研發(fā)過程中，以模型為數(shù)據(jù)傳遞的介質(zhì)，如此便提高了研發(fā)效率[7]。目前的工程實(shí)踐中，基于模型的系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)基于文檔的設(shè)計(jì)并存，基于模型的系統(tǒng)工程方法只是應(yīng)用于一些簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，如何將基于模型的系統(tǒng)工程方法合理應(yīng)用于復(fù)雜的飛控系統(tǒng)研發(fā)活動(dòng)中？另外，SysML作為一門系統(tǒng)建模語言，其本身的學(xué)習(xí)難度不小，如何能夠通過優(yōu)化建模語言來實(shí)現(xiàn)更為形式化的建模，都是目前研究的熱點(diǎn)。

3.3 形式化軟件驗(yàn)證技術(shù)

飛控系統(tǒng)中的飛控計(jì)算機(jī)、作動(dòng)控制計(jì)算機(jī)中存在著大量的機(jī)載軟件，是實(shí)現(xiàn)飛控控制律計(jì)算的重要核心。軟件的質(zhì)量和可靠性相比硬件更低，更易發(fā)生故障，此類故障會(huì)對(duì)飛機(jī)的運(yùn)營安全產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，甚至造成災(zāi)難性后果。2009年，法航空客A330客機(jī)由于空速傳感器發(fā)生故障，飛控系統(tǒng)發(fā)出了錯(cuò)誤的爬升指令，飛控系統(tǒng)的機(jī)載軟件中未設(shè)置爬升升限高度，最終導(dǎo)致了墜機(jī)事故。所以，進(jìn)一步提高飛控機(jī)載軟件代碼的安全性和可靠性，愈發(fā)成為提高民機(jī)飛控系統(tǒng)安全性的關(guān)鍵所在。雖然DO-178制定了嚴(yán)格的軟件開發(fā)和驗(yàn)證流程，但傳統(tǒng)的軟件驗(yàn)證手段如測(cè)試、模擬及仿真，究其本質(zhì)，都是在力求尋找軟件的BUG，而被測(cè)的軟件是否有BUG是無法證明的，因此難以完全保證軟件代碼的可靠性和安全性[8]。業(yè)內(nèi)近來開始使用的軟件形式化驗(yàn)證方法通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語義進(jìn)行推演，可從邏輯上證明軟件是沒有BUG的。然而目前基于形式化的軟件驗(yàn)證技術(shù)大部分還處在理論層面上，如何將理論研究的成果更好地應(yīng)用于飛控系統(tǒng)軟件驗(yàn)證工程，也是當(dāng)前業(yè)內(nèi)關(guān)心的技術(shù)熱點(diǎn)。

3.4 適航技術(shù)

民機(jī)適航取證是確保大型客機(jī)滿足按公眾要求制定的、可接受的最低安全標(biāo)準(zhǔn)的管理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程。民機(jī)產(chǎn)品在研制過程中包含了設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證等活動(dòng)，而針對(duì)每項(xiàng)開展的活動(dòng)，申請(qǐng)人都需要用客觀記錄反映活動(dòng)真實(shí)發(fā)生的詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)來表明所研制民機(jī)產(chǎn)品以及系統(tǒng)對(duì)適航規(guī)章的符合性[9]。

對(duì)于運(yùn)輸類飛機(jī)，現(xiàn)行有效的適航標(biāo)準(zhǔn)是CCAR25R4、CCAR25R4中的條款，涵蓋了對(duì)于不同設(shè)計(jì)特征飛機(jī)和預(yù)期使用條件的飛機(jī)適航要求。因此，在確定審定基礎(chǔ)時(shí)，需根據(jù)飛機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和預(yù)期使用條件梳理合適的適航條款。但是，鑒于適航條款制定之時(shí)的技術(shù)現(xiàn)狀、對(duì)于安全性理解程度以及由于適航標(biāo)準(zhǔn)不可能窮盡也不可能遇見所有可能的情況，適航標(biāo)準(zhǔn)本身就存在一定的局限性，所以適航標(biāo)準(zhǔn)制定本身也是當(dāng)前業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)之一。

此外，目前民機(jī)飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)完全由機(jī)械式轉(zhuǎn)向了電傳飛控系統(tǒng)，如此便出現(xiàn)了許多新的設(shè)計(jì)特征，包括駕駛艙內(nèi)側(cè)桿技術(shù)、陣風(fēng)緩解和顫振抑制等主動(dòng)控制技術(shù)、飛行包線保護(hù)技術(shù)等，大量新技術(shù)的使用也給申請(qǐng)人開展適航符合性驗(yàn)證活動(dòng)帶來了諸多挑戰(zhàn)，而如何制定匹配當(dāng)前技術(shù)成熟度的民機(jī)電傳系統(tǒng)的適航條款符合性驗(yàn)證路徑也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

4  結(jié)束語

本文簡(jiǎn)要敘述了現(xiàn)代民機(jī)飛控系統(tǒng)的主要功能及構(gòu)成，并分析了國內(nèi)外主流民機(jī)的飛控系統(tǒng)架構(gòu)，意圖通過分析不同型號(hào)飛機(jī)的飛控系統(tǒng)組成以及各自的特點(diǎn)總結(jié)出現(xiàn)代民機(jī)飛控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中共有的設(shè)計(jì)特征。隨著人工智能技術(shù)、先進(jìn)控制理論、微電子集成電路等技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代民機(jī)飛控系統(tǒng)也在向著系統(tǒng)重量進(jìn)一步降低、功能更強(qiáng)大、性能更優(yōu)的方向不斷優(yōu)化。目前廣泛使用的電傳飛控系統(tǒng)也存在著一些弱點(diǎn)：首先，設(shè)計(jì)本身存在高增益的問題，而高增益很容易誘發(fā)振蕩;其次，電信號(hào)在傳輸過程中容易受到電磁干擾;再者，為保證電傳系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)通常都會(huì)采用余度技術(shù)及自檢測(cè)技術(shù)，這兩種技術(shù)的引入會(huì)使得系統(tǒng)的復(fù)雜度提高。而光傳飛控系統(tǒng)為解決上述問題提供了一種思路，光傳飛控系統(tǒng)是利用光導(dǎo)纖維數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在飛控控制操縱器件、飛行控制計(jì)算機(jī)和飛行控制伺服作動(dòng)器之間傳輸控制指令和傳感器信號(hào)，用以代替電傳飛控系統(tǒng)。光傳飛控系統(tǒng)相比電傳飛控系統(tǒng)可以有效防止電磁干擾，此外，光傳飛控系統(tǒng)也具有良好的抗腐蝕性和優(yōu)良的故障隔離能力。目前，光傳飛控系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于國外的軍機(jī)型號(hào)中，后續(xù)，在其技術(shù)的安全性和可靠性水平進(jìn)一步提高后，可以作為先進(jìn)民機(jī)飛控的重要發(fā)展方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張新慧.大型民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)[J].航空兵器，2020，27（6）：13-18.

[2] 張汝麟，宋科璞.現(xiàn)代飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)工程[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2015.

[3] 歐旭坡，朱亮，徐東光.民機(jī)飛控系統(tǒng)適航性設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2015.

[4] 高金源，馮華南.民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2017.

[5] 王永.民機(jī)電傳飛行控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[C]//大型飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國航空學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2007：2225-2234.

[6] 嚴(yán)雅琳.民用飛機(jī)電傳飛控系統(tǒng)淺析[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2010（2）：35-36.

[7] 堯偉文，曹云峰，莊麗葵.一種基于模型開發(fā)飛控系統(tǒng)的方法[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2017，45（2）：351-354.

[8] 李桂領(lǐng).基于形式化方法的軟件代碼安全性驗(yàn)證技術(shù)[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[9] 王旻.民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)適航要求與符合性方法研究[J].中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，33（4）：16-19.

收稿日期：2024-05-27

作者簡(jiǎn)介：管庭筠（1992—），男，上海人，系統(tǒng)工程師，主要從事飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作。