新舟700飛機(jī)的控制系統(tǒng)架構(gòu)以及舵面布局圖解析

新舟700飛機(jī)，是新舟系列渦槳支線飛機(jī)的最新產(chǎn)品，定位于承擔(dān)800公里以內(nèi)中等運(yùn)量市場(chǎng)的區(qū)域航空運(yùn)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(jī)預(yù)計(jì)于2020年1月總裝下線。作為我國(guó)完全自主研發(fā)的新一代支線渦槳飛機(jī)，新舟700依托的關(guān)鍵性技術(shù)有哪些？又實(shí)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(bào)道，解密新舟700背后的“硬核技術(shù)”。

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

舵面配置

新舟700飛機(jī)采用上單翼、T型尾翼、翼吊兩臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、前三點(diǎn)式可收放機(jī)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(jī)舵面布局

主飛控系統(tǒng)

新舟700飛機(jī)采用雙余度飛行控制計(jì)算機(jī)（FCC）+4臺(tái)作動(dòng)器控制電子（ACE）+電液伺服作動(dòng)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(guò)部件的精益設(shè)計(jì)和減少電纜的用量達(dá)到減重的目的；通過(guò)增加電子配重、俯仰自動(dòng)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(jì)，并通過(guò)簡(jiǎn)化維護(hù)程序、加大維修間隔來(lái)提高系統(tǒng)利用率并降低維護(hù)成本。此外，先進(jìn)且易于人機(jī)交互的機(jī)載中央維護(hù)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(cè)試效率，減少隱蔽故障存在的可能性，為航后維護(hù)工作節(jié)約大量時(shí)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(guò)解脫機(jī)構(gòu)形成機(jī)械互聯(lián)，一側(cè)通道卡阻時(shí)迅速脫開(kāi)，完成故障隔離，確保飛行安全。通過(guò)多輪次的人機(jī)工效評(píng)估，不斷對(duì)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(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，最終達(dá)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(jí)和直接三種工作模式，通過(guò)余度配置和容錯(cuò)技術(shù)保證系統(tǒng)安全，同時(shí)提高系統(tǒng)的可用性。在整個(gè)飛行過(guò)程中，飛控系統(tǒng)工作狀態(tài)被持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位具體故障的LRU（航線可更換單元），為飛機(jī)安全飛行提供堅(jiān)實(shí)保障，提高排故效率。同時(shí)，電子調(diào)零功能也為系統(tǒng)換件維護(hù)提供了極大便利。

作動(dòng)系統(tǒng)

作動(dòng)系統(tǒng)由升降舵作動(dòng)系統(tǒng)、副翼作動(dòng)系統(tǒng)、方向舵作動(dòng)系統(tǒng)和擾流板作動(dòng)系統(tǒng)組成，所有的作動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)具有足夠的飛機(jī)最小操縱面構(gòu)型下的舵面控制能力，同時(shí)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(dòng)減速、偏航阻尼、俯仰構(gòu)型自動(dòng)配平和邊界保護(hù)等功能。依據(jù)校正空速調(diào)參確保飛機(jī)在全包線范圍內(nèi)飛行時(shí)飛行員操縱感受的一致性；電子配重極大提高了飛機(jī)本體的桿力過(guò)載特性，從而保證機(jī)動(dòng)飛行的安全操縱；擾流板輔助滾轉(zhuǎn)提高了飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)性能，同時(shí)在著陸接地時(shí)自動(dòng)打開(kāi)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(jī)的荷蘭滾特性；俯仰構(gòu)型自動(dòng)配平確保襟翼收放造成的飛機(jī)姿態(tài)變化可由升降舵自動(dòng)偏轉(zhuǎn)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)；邊界保護(hù)避免飛機(jī)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(jī)仿真驗(yàn)證優(yōu)化及工程模擬器品模試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分采納飛行員的意見(jiàn)，最終達(dá)到滿意效果。

新舟700飛機(jī)的失速保護(hù)系統(tǒng)采用推桿形式，不僅進(jìn)行雙通道對(duì)比監(jiān)控，更增加了失速保護(hù)功能的絕對(duì)斷開(kāi)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(jī)高升力系統(tǒng)采用電信號(hào)控制、電氣驅(qū)動(dòng)、機(jī)械作動(dòng)的形式，采用襟翼電子控制裝置（FECU）+襟翼馬達(dá)控制模塊（FMCM）+襟翼動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置（FPDU）+滾珠絲杠作動(dòng)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(jì)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(dòng)飛行系統(tǒng)

新舟700飛機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)飛行指引、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)油門和偏航阻尼功能，具備II類自動(dòng)進(jìn)近能力。自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)采用雙通道飛行控制板+雙/雙通道自動(dòng)飛行控制模塊+雙通道自動(dòng)駕駛儀作動(dòng)器/自動(dòng)油門伺服機(jī)構(gòu)的體系架構(gòu)，將自動(dòng)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(dòng)飛行控制系統(tǒng)構(gòu)架如圖4所示。

圖4自動(dòng)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(jì)的特點(diǎn)助力新舟700飛機(jī)作為全球首款電傳渦槳支線飛機(jī)取得商業(yè)成功