Page 187 - 航空电子传感器技术的研究与应用

Research and Application of Avionics Sensor Technology
航空电子传感器技术的研究与应用

控制律计算及伺服驱动。当飞控系统采用多余度同步实时工作设计时，计算机子
系统被赋予的功能将更多。考虑到计算机机箱及板卡板载面积限制，计算机子系
统在硬件实现上通常采用功能模块的形式存在，包括：电源处理模块（PS 模块）、

CPU 模块、I/O 模块和伺服控制模块。
全部功能模块集中于机箱内，通过总线通信形成电传飞控系统。功能模块是
计算机子系统的核心，不同功能模块可通过机箱内的高速总线通信，或可通过机
箱外的低速总线通信，将集成了功能模块的机箱之间进行多余度配置，便可形成

集中式的电传飞控系统。
传感器子系统需通过信号表决提高信号的可用性和完整性。硬件层面，传感
器子系统中通常包括杆 / 脚蹬指令、加速度计、三轴角速率计、迎角 / 侧滑角、
动压 / 静压 / 总温计及组合惯导等装置。架构层面，虽然目前很多传感器通过内

部监控方法（电压 / 电流监控、频率监控等）识别“无效”数据，但仍有 5%-10%
的漏检率，因此电传飞控系统通常通过传感器余度配置，提高信号可用性和完整
性，即通过设计外部监控器对多余度传感器进行表决（传感器余度管理），以进
一步隔离错误传感器信号，避免对飞机产生不良影响。

作动器子系统采用分布式布局保证系统可靠性。作动器子系统包括舵机和电
机，分别操纵副翼、升降舵、方向舵等舵面，和螺旋桨等旋翼。为保证作动器的
可用性和完整性，通常采用分布式布局。对于舵机，从失效概率推算，单侧舵面
应具备 2 个舵机，可采用主 - 主或主 - 备的设计方式；对于电机，为保证单个或

多个电机故障后仍然具备起降或悬停的能力，通常采用 6、8、12、16 个旋翼电机，
并提供 1.5-2.0 倍的拉力冗余。对于电机和舵机，均需设计监控器对工作状态进
行监测，核心都是保证飞控系统的安全性和可靠性。
（二）SVO 是有人驾驶 eVTOL 重要方向，自主飞行通往 UAM 终极形态

简化飞行操纵（SVO）是有人驾驶 eVTOL 的重要发展方向，飞控系统价值
量有望提升。SVO 是指能为飞行员或操纵员降低执行飞行相关任务复杂度并且
同时能提升安全性的飞行系统、界面、操作和训练方式。目前许多主机厂在第一
代 eVTOL 的飞机设计上采用了有驾驶员的方案，但面对气动效应复杂的旋翼与

固定翼状态之间的过渡阶段，飞行员很难像自动控制系统一样做到每秒数百次以
上精密调整各个动力单元与气动舵面来保证飞机的稳定可控，因此使用飞控软件
在部分操作上代替飞行员对实现 SVO 至关重要。

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