第一章 被控对象单旋翼直升机 1
第一节 直升机概述 1
一、直升机的类型 1
二、旋翼的基本结构及其主要参数 7
三、直升机的操纵原理 16
四、直升机的主要特点 19
第二节 桨叶的挥舞运动 20
一、桨叶的自然周期挥舞 20
二、旋翼在操纵下的挥舞运动 27
第三节 直升机运动的动力学微分方程式 39
一、坐标系 39
二、直升机的运动参数及被控量 40
三、直升机运动的动力学微分方程式 42
四、作用在直升机上的力和力矩 47
第四节 直升机运动的线性化方程组 52
一、直升机在扰动下各运动参数的基本表达式 52
二、直升机的总操纵输入量及其增量基本表达式 52
三、直升机受扰后的线性化方程 54
第五节 单旋翼直升机的稳定性分析 56
一、稳定的基本概念和分析系统稳定性的基本方法 56
二、直升机数学模型的简化 57
三、直升机的特征方程 58
四、直升机的稳定性分析 60
(一)电位计 67
一、测量元件 67
第一节 控制器的基本元件 67
第二章 控制器的组成、原理和控制规律 67
(二)变磁阻式传感器 70
(三)单相自整角机 78
(四)差动式自整角机 82
(五)陀螺传感器 85
(六)动力陀螺稳定平台 94
(七)加速度传感器 101
(八)气压式传感器 104
二、常用的电子电路 110
(一)微分电路 110
(三)限幅电路 112
(二)积分电路 112
(四)软化电路 114
(五)解调电路 114
(六)调制电路 117
(七)正交切除器 119
(八)延时电路 121
三、伺服电动机 123
(一)直流伺服电机 123
(二)交流伺服电机 124
(三)磁滞电机 126
四、测速发电机 130
(一)交流测速发电机 130
(二)直流测速发电机 133
一、液压助力器 135
(一)液压助力器的工作原理 135
第二节 舵机和舵回路 135
(二)液压助力器的特性分析 136
二、舵机 138
(一)电动舵机 139
(二)液压舵机 144
三、舵回路分析 147
(一)铰链力矩对舵机的影响 147
(二)线性舵回路分析 153
(三)非线性舵回路的振荡线性化 158
(一)舵机与操纵系统的并联 165
四、自动控制系统与人工操纵系统的联接方式 165
(二)舵机与操纵系统的串联 167
第三节 自动驾驶仪的工作原理与控制规律 169
一、自动驾驶仪的基本原理 169
(一)自动驾驶仪应具备的基本职能 169
(二)自动驾驶仪的基本组成 170
(三)自动驾驶仪的基本工作过程 172
二、自动驾驶仪的基本控制规律 173
(一)比例式控制规律 173
(二)积分式控制规律 175
三、自动控制直升机纵向角运动的原理 177
(一)比例式自动驾驶仪对直升机俯仰角的控制 178
(二)积分式自动驾驶仪对直升机俯仰角的控制 181
四、自动控制直升机侧向角运动的原理 183
(一)自动控制直升机倾斜角的原理 183
(二)自动稳定直升机航向的原理 184
五、自动稳定高度和速度的原理 188
第四节 阻尼器、增稳系统的工作原理和控制规律 190
一、阻尼器的工作原理 190
(一)纵向(俯仰)阻尼器 190
(二)偏航阻尼器 194
(三)横向(滚转)阻尼器 195
二、增稳系统的工作原理 196
三、控制增稳系统的工作原理 199
(一)什么是电传操纵系统 202
四、电传操纵系统简介 202
(二)简单电传操纵系统的基本原理 203
第三章 几种直升机的控制系统 210
第一节 АП—346Б自动驾驶仪 210
一、工作原理与控制规律 210
(一)航向通道 210
(二)倾斜通道 212
(三)俯仰通道 215
二、部件介绍 218
(一)操纵台 218
(二)回零放大器 218
(三)伺服放大器 219
(六)备妥信号器(ВСГ) 223
(五)速度传感器(КЗСП) 223
(四)零位指示器(ΝН-4) 223
三、АП-34Б 的主要特点 225
第二节 SFIM PA112SC 自动驾驶仪 227
一、几种基本工作状态的原理和控制规律 227
(一)同步状态 228
(二)稳定状态 228
(三)控制状态 230
二、转弯状态 236
(一)航向的控制 236
(二)协调转弯 237
(三)3°/秒转弯状态 239
三、气压高度定高 240
(一)气压高度同步(基准状态的建立) 241
(二)气压高度稳定 241
四、多普勒稳定工作状态 242
(一)为什么设置这一状态 242
(二)多普勒稳定工作状态的特点 242
(三)多普勒稳定工作原理 243
五、自动过渡悬停状态 245
六、主要元、部件特点介绍 249
(一)飞行控制台 249
(二)计算机 250
(三)РА112SС 舵回路简介 256
一、伺服机构放大器的原理电路图 264
附录(Ⅰ) 几个基本插件的原理电路 264
二、测速机放大器原理电路图 265
三、同步放大器原理电路图 266
四、最小值继电器原理电路图 266
五、门限继电器总原理电路图 269
六、配平控制放大器原理电路图 270
七、步进继电器(软化放大器)原理电路图 274
第三节 S—70直升机飞行控制系统简介 275
一、S—70直升机的气动力特点 275
二、飞行自动控制系统(AFCS)功能及方块图 278
三、飞行自动控制系统(AFCS)的增稳(SAS) 281
(一)模拟增稳系统(SAS1) 282
四、飞行航迹稳定系统(FPS) 287
(二)数字增稳系统(SAS2) 287
五、数字计算机 290
六、全动平尾系统 293
第四章 直升机控制系统的稳定性分析 295
第一节 基本概念 295
一、对象—直升机受扰后的动态过程(渡过过程)的可能形式 295
二、直升机的短周期和长周期运动 297
三、直升机有关稳定性(安定性)的飞行品质 298
第二节 直升机线性控制系统稳定性分析 299
一、直升机线性控制系统的数学模型 299
(一)纵向运动的数学模型 300
(二)横侧向运动的数学模型 303
(一)直升机飞行控制系统纵向运动的稳定性分析 308
二、直升机飞行控制系统的稳定性分析 308
(二)直升机飞行控制系统横侧向运动的稳定性分析 309
三、利用根轨迹法分析参数变化对直升机飞行控制系统稳定性的影响 311
(一)讨论纵向运动控制规律中各参数变化对系统稳定性的影响 311
(二)讨论横侧向运动控制规律中各参数变化对系统稳定性的影响 314
第三节 驾驶员参与操纵对系统的影响 322
一、“直升机—控制器”纵向俯仰角控制系统的动态结构图及其根轨迹 322
二、“直升机—控制器”和“直升机—驾驶员”系统的动态结构图及其根轨迹 324
三、驾驶员参与操纵时对系统稳定性的影响 325
第四节 非线性因素对系统的影响 327
一、间隙对系统稳定性的影响 327
(一)物理概念解释 328
(二)用描述函数法分析 329
二、摩擦对系统稳定性的影响 333
附录(Ⅱ) 关于利用 PC 机进行计算的程序及其使用说明 337
一、代数方程求根程序(RT) 337
二、线性系统根迹程序(RTLOC) 337
三、具有延迟环节的系统的传递函数近似处理程序(ETS) 339
四、描述函数法程序(FNSP) 340
五、IBM—PC 机计算程序 343
第五章 控制器的使用与维护 367
第一节 自动驾驶仪的典型故障 367
一、系统参数不当引起的故障 367
二、自动回零系统(АП—34Б型)的故障 369
三、线路故障 370
(二)角速度陀螺仪的故障 371
四、部件故障 371
(一)舵机部分的故障 371
第二节 自动驾驶仪的空中使用 372
一、稳定飞行 372
二、转弯飞行 373
(一)左、右转弯时旋翼产生的陀螺效应对直升机的影响不同 374
(二)左、右转弯时桨叶自然挥舞对直升机平衡的影响不同 375
(三)左、右转弯时所需功率不同 376
三、垂直飞行 377
四、悬停 379
(一)保持悬停的条件 379
(二)悬停时的所需功率 380
(三)影响悬停的因素 381
五、特殊情况下的处置 382
(一)发动机停车后，直升机以旋翼自转状态下降和着陆以前，应断开控制系统 382
(二)进入很强的大气湍流区，应断开控制器 383
(三)对象直升机在空中发生强烈振动时，应及时断开控制器 383
第三节 控制系统的地面维护 387
一、保证控制系统良好的基本措施 387
二、分析、判断控制系统故障的基本方法 387
(一)系统故障检查程序表 389
(二)故障树简介 392
三、飞行控制器实物仿真——疑难故障的研究方法 394
(一)简单介绍几种仿真设备的组成和要求 396
(二)实物仿真的基本步骤 400