Page 186 - 航空电子传感器技术的研究与应用

第四章 飞机飞行控制系统

和角速率等控制指令进行限幅，实现边界限制来提高飞行安全性和可靠性。
自动飞行控制系统一般包括自动驾驶仪（AP）、飞行指引（FD）和自动油门（A/
THR），在三者的联合工作下可实现对飞机的速度、高度、姿态和航向、航迹的

控制。
电传操纵技术成熟推动 eVTOL 出现。飞行控制早期采用机械式传动系统，
通过机械结构实现操纵指令的传输和反馈。但随着飞机尺寸、飞行速度等性能表
现提升，机械式操纵的难度愈发显著。电传操纵（Fly-by-wire，FBW）系统使用

电子信号代替机械传动，通过飞控计算机对各个舵面发出控制指令，FBW 的出
现彻底解决了操作指令传输距离和失真的问题，并且极大节省了空间和重量，成
为当前的主流飞控系统。面对 eVTOL 数量庞大且复杂的作动机构，FBW 技术也
可实现精准的操纵控制，是 eVTOL 出现的重要技术推动力。

（一）飞控计算机是核心部件，多余度技术提升系统可靠性和安全性
飞控系统包括传感器、飞控计算机、作动器和控制显示四大子系统。电传
飞控系统经过了多代的迭代发展，其组成一般可以分为四个子系统，包括计算机
子系统、作动子系统、传感器子系统和控制显示子系统（无人机该功能由地面站

完成）。
电传飞控系统工作时：驾驶员的操纵指令通过数据总线发送到飞控计算机，
同时飞控计算机也接收来自惯导和大气数据传感器等传感器的姿态、角速度、加
速度和大气数据等信号；飞控计算机对接收的信号进行循环冗余校验、完整性校

验和信号表决后，用于控制律的计算，并将作动指令发送到航机控制电子器件；
航机控制电子器件控制对应的舵机 / 舵面运动，实现飞行控制。
余度技术提高飞控系统可靠性和安全性。运输类飞机上的设备、系统及安装
（包括飞控系统），其灾难性事故概率需低于 10-9/ 飞行小时。而单系统的飞控

可靠性有限，最多可以做到灾难性事故率小于 10-5/ 飞行小时，为了进一步提高
系统的可靠性，就需要通过增加冗余，即构建多余度的飞控系统，并在不同飞控
计算机之间建立内部数据交互和投票机制。此外，建立异构的多余度飞控计算机
可以进一步降低整套系统的故障率。

计算机子系统是飞控系统的控制计算核心，内部采用模块化设计。飞控系统
的计算机子系统主要完成如下四项功能：多余度供电的二次处理和转换；系统控
制、调度、容错及控制律计算；外部接口信号的调制解调处理；伺服控制、伺服

171