新舟700飛機的控制系統(tǒng)架構(gòu)以及舵面布局圖解析

新舟700飛機，是新舟系列渦槳支線飛機的最新產(chǎn)品，定位于承擔(dān)800公里以內(nèi)中等運量市場的區(qū)域航空運輸業(yè)務(wù)，能夠適應(yīng)高原高溫地區(qū)的復(fù)雜飛行環(huán)境和短距頻繁起降。據(jù)最新消息，新舟700飛機預(yù)計于2020年1月總裝下線。作為我國完全自主研發(fā)的新一代支線渦槳飛機，新舟700依托的關(guān)鍵性技術(shù)有哪些？又實現(xiàn)了哪些重大的突破和創(chuàng)新？11月22日起，民航資源網(wǎng)將推出系列報道，解密新舟700背后的“硬核技術(shù)”。

新舟700飛機是首型采用電傳飛控系統(tǒng)的渦槳支線飛機，飛控系統(tǒng)以國際民機研制標(biāo)準(zhǔn)ARP-4754A為導(dǎo)向，嚴(yán)格按照“雙V”流程開展設(shè)計，將主飛行控制、高升力、自動飛行系統(tǒng)整合在一起。

舵面配置

新舟700飛機采用上單翼、T型尾翼、翼吊兩臺渦槳發(fā)動機、前三點式可收放機身起落架布局型式，配置兩塊升降舵、兩塊副翼、一塊方向舵、左右內(nèi)外襟翼和左右內(nèi)外擾流板，舵面布局如圖1所示。

圖1新舟700飛機舵面布局

主飛控系統(tǒng)

新舟700飛機采用雙余度飛行控制計算機（FCC）+4臺作動器控制電子（ACE）+電液伺服作動器為核心的主飛控系統(tǒng)架構(gòu)，以余度配置、表決監(jiān)控等方式保證系統(tǒng)安全；通過部件的精益設(shè)計和減少電纜的用量達到減重的目的；通過增加電子配重、俯仰自動配平等功能提升操縱品質(zhì)和乘坐舒適度；大量采用貨架產(chǎn)品和成熟技術(shù)降低研制成本；采用模塊化設(shè)計，并通過簡化維護程序、加大維修間隔來提高系統(tǒng)利用率并降低維護成本。此外，先進且易于人機交互的機載中央維護系統(tǒng)采用高度集成的系統(tǒng)故障監(jiān)控手段，充分保證了測試效率，減少隱蔽故障存在的可能性，為航后維護工作節(jié)約大量時間。

主飛控系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。

圖2主飛控系統(tǒng)架構(gòu)

駕駛艙操縱系統(tǒng)

采用常規(guī)駕駛桿/盤/腳蹬的雙人駕駛體制，雙通道配置，左右駕駛之間通過解脫機構(gòu)形成機械互聯(lián)，一側(cè)通道卡阻時迅速脫開，完成故障隔離，確保飛行安全。通過多輪次的人機工效評估，不斷對駕駛桿/盤/腳蹬、減速操縱手柄、襟翼手柄等駕駛艙操縱裝置及布局進行改進優(yōu)化，最終達到飛行員滿意。

主飛控電子系統(tǒng)

采用三軸四余度控制架構(gòu)和成熟可靠的控制技術(shù)，提供正常、降級和直接三種工作模式，通過余度配置和容錯技術(shù)保證系統(tǒng)安全，同時提高系統(tǒng)的可用性。在整個飛行過程中，飛控系統(tǒng)工作狀態(tài)被持續(xù)實時監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)并定位具體故障的LRU（航線可更換單元），為飛機安全飛行提供堅實保障，提高排故效率。同時，電子調(diào)零功能也為系統(tǒng)換件維護提供了極大便利。

作動系統(tǒng)

作動系統(tǒng)由升降舵作動系統(tǒng)、副翼作動系統(tǒng)、方向舵作動系統(tǒng)和擾流板作動系統(tǒng)組成，所有的作動器均采用EHSV（電液伺服閥）閉環(huán)控制，以保證舵面控制精度。作動系統(tǒng)具有足夠的飛機最小操縱面構(gòu)型下的舵面控制能力，同時具備舵面顫振抑制功能。

控制律

主飛行控制律主要包括增益調(diào)節(jié)、電子配重、擾流板輔助滾轉(zhuǎn)、地面自動減速、偏航阻尼、俯仰構(gòu)型自動配平和邊界保護等功能。依據(jù)校正空速調(diào)參確保飛機在全包線范圍內(nèi)飛行時飛行員操縱感受的一致性；電子配重極大提高了飛機本體的桿力過載特性，從而保證機動飛行的安全操縱；擾流板輔助滾轉(zhuǎn)提高了飛機的滾轉(zhuǎn)性能，同時在著陸接地時自動打開作為減速板使用，大大降低了飛行員的操縱負(fù)擔(dān)；偏航阻尼提高了飛機的荷蘭滾特性；俯仰構(gòu)型自動配平確保襟翼收放造成的飛機姿態(tài)變化可由升降舵自動偏轉(zhuǎn)進行平衡調(diào)節(jié)；邊界保護避免飛機由于超出安全飛行邊界造成的舵面結(jié)構(gòu)破壞。主飛行控制律在多輪次單機仿真驗證優(yōu)化及工程模擬器品模試驗的基礎(chǔ)上，充分采納飛行員的意見，最終達到滿意效果。

新舟700飛機的失速保護系統(tǒng)采用推桿形式，不僅進行雙通道對比監(jiān)控，更增加了失速保護功能的絕對斷開手段，從根本上杜絕了類似B737MAX的悲劇重演。

高升力系統(tǒng)

新舟700飛機高升力系統(tǒng)采用電信號控制、電氣驅(qū)動、機械作動的形式，采用襟翼電子控制裝置（FECU）+襟翼馬達控制模塊（FMCM）+襟翼動力驅(qū)動裝置（FPDU）+滾珠絲杠作動器（FBSA）的體系架構(gòu)，最大程度地減輕系統(tǒng)重量，分布式、模塊化的設(shè)計也提高了系統(tǒng)的可靠性和維修性。高升力系統(tǒng)構(gòu)架如圖3所示。

圖3高升力系統(tǒng)架構(gòu)

自動飛行系統(tǒng)

新舟700飛機自動飛行控制系統(tǒng)可實現(xiàn)飛行指引、自動駕駛、自動油門和偏航阻尼功能，具備II類自動進近能力。自動飛行控制系統(tǒng)采用雙通道飛行控制板+雙/雙通道自動飛行控制模塊+雙通道自動駕駛儀作動器/自動油門伺服機構(gòu)的體系架構(gòu)，將自動功能的可用性倍幅提高，顯著降低飛行員操作難度和提高乘坐舒適度。自動飛行控制系統(tǒng)構(gòu)架如圖4所示。

圖4自動飛行控制系統(tǒng)架構(gòu)

飛控系統(tǒng)將以其安全、高效、經(jīng)濟的特點助力新舟700飛機作為全球首款電傳渦槳支線飛機取得商業(yè)成功