失速尾翼（尾翼差动）

人工操作机械操作系统示意图

机械回路连接着驾驶舱和液压回路。如同机械式系统，机械回路也基本由各种杆、绞索、滑轮甚至铰链组成。

b、液压回路

液压回路包含液压泵、液压管、液压阀门以及执行装置等。执行装置通过液压泵产生的流体压力驱动飞机的各控制面。而伺服阀则控制着执行装置的动作。

飞行员的操纵动作通过机械回路传递到液压回路中相应的伺服阀，然后液压泵驱动执行机构操纵飞机的各控制面。

液压式飞控系统见于老式的喷气运输机和一些高性能飞机。例如安-225运输机和洛克西德公司的黑鸟（SR-71）。

2、人工感觉反馈

对于机械式飞控系统，飞行员经由机械装置可以感受到作用于飞机各个舵面上的气力。

这种触觉反馈增强了飞行安全性。例如，在火神（Avro Vulcan）喷气轰炸机上，人们就利

用一种弹性装置来实现这种控制反馈。通过移动该装置的支点，人们可以使反馈力（对于升

降舵）与空速的平方成正比。这样，高速飞行时所需的操纵力量就迅速增加了。

3、机械助力

助力机械操作系统示意图

早期的飞机只是直接人工机械操纵。随着飞机的尺寸和速度的增加，驾驶员再直接通过钢索去拉动舵面感到困难，于是作为驾驶员辅助操纵装置的液压助力器安装在操纵系统中。它由一个并联的液压作动器来增大驾驶员施加在操纵钢索上的作用力，目前液压助力器仍在许多飞机上使用。

另一些机械式飞控系统采用伺服调整片提供的气动力助力降低了系统的复杂性。这类系统只见于早期的活塞发动机运输机和早期的喷气运输机上。

增稳机械操作系统

50年代以前，含有自动驾驶仪的飞行自动控制系统主要用于运输机和轰炸机，当时歼击机的飞行速度和高度都不大，自身稳定性也上好，对自动控制的需求并不迫切，超音速飞机问世后，飞行包线扩大，飞机自身稳定性变坏，例如，飞机自身的阻尼力矩在高空因空气稀薄而变小，阻尼比下降，致使飞机角运动产生强烈摆动，仅靠驾驶员操纵飞机较困难。为解决这类问题，增加稳定性帮助飞行员操纵变得十分迫切，于是从全助力操纵系统发展到增稳系统，在飞机上安装了由角速率陀螺、放大器和串联舵机组成的阻尼器，引入飞机角速度的负反馈，增强角运动的阻尼，后又由阻尼器发展成增稳系统，如偏航增稳系统、俯仰增稳系统和横滚增稳系统等。系统通过传感器反馈的飞机状态，在程序控制下自动控制舵机偏转，以保证飞机静稳定性。这种增稳系统与驾驶杆或脚蹬是互相独立的，因而增稳系统的工作不影响驾驶员的操纵。

a、阻尼器

由阻尼器和法向加速度传感器组成。飞机飞行品质对静稳定性有一定要求。静稳定性与迎角运动的时间常数成反比，迎角又与法向加速度有关，所以引入法向加速度负反馈信号可改善静稳定性。但引入负反馈会使传递系数减小，飞机操纵性变坏。控制增稳系统（CAS）解决了这一矛盾。

b、控制增稳系统CAS（control augmentation system）

由增稳系统再增加杆力传感器和指令模型（电气网络）组成。杆力传感器的输出信号通过指令模型控制串联舵机。杆力传感器和指令模型所组成的前馈通道能增大传递系数。改变指令模型能满足操纵品质的要求。引入前馈能提高传递系数，从而可以选取较高的反馈增益。这样，不仅改善了稳定性，而且减小了扰动和飞行状态变化对飞机特性的影响。这种系统的功能多于增稳系统，要求串联舵机具有较大的权限，因而对控制增稳系统可靠性的要求较高。若把舵机权限扩大到全权限并应用余度技术，控制增稳系统就发展成为电传操纵系统。

从增稳系统发展到电传操纵（FBW）系统只是很小的一步，通过加上一个离合器或其它使机械系统在不使用时断开的方法便可以实现，“协和”客机上就装有这种系统。把电传操纵系统中的机械备份完全去掉就变成了全电传操纵（FFBW）系统。

电传操纵系统的真正核心是机载电脑代替人工操作

1、电传操纵系统的其它主要特点

a、安全冗余

现代的电传操纵系统一般都具有多个独立的通道，当其中的一个甚至两个通道损坏时，飞机仍然不会失去控制。为获得更高的机动性，一些电传操纵的飞机经过仔细设计其静稳定性很低，甚至为负。

F-16战斗机是世界上最早的放宽静稳度量产战斗机

3、F-16战斗机——世界上最早的放宽静稳定度战斗机

第一架YF-16于73年12月出厂，74年2月首次试飞。F-16战斗机1976年12月首飞，1978年底开始交付**空军部队使用。

F-16 是第一个在量产型飞机上实现放宽气动静不稳定性的，尽管早期的 F-16 还是模拟线控。线控操纵在 F-16 之前就有了。加拿大的流产的 Avro Arrow 就是线控操纵的，但早期的线控操纵只是把机械连杆操纵信号用电线传送，F-16 首次在线控中增加了 stability augmentation 的功能，也就是对飞行员的控制动作加以“过滤”，将飞行动作局限在不超过飞行稳定性或机体强度极限的范围，达到“无忧虑”操纵。

早先的飞机都是气动稳定的，也就是重心永远在升力中心的前面。这样，在飞行时，如果受到气流扰动而导致机头上仰，机翼的迎角增加，升力增加，升力作用在机体的升力中心上，以重心为支点，使机头回压。如果气流扰动使机头下俯，机翼的迎角减小，升力下降，升力作用在机体的升力中心上，以重心为支点，使机头回仰。重心和升力中心要有一点间距，但不要太远。为了补偿重心领先升力中心的这点力矩，飞机在飞行中需要压平尾来配平，这导致配平阻力。显然，理想情况下，重心只是稍微领先升力中心一点，这样只需要最小的配平力矩，导致最小的配平阻力。但是空气是可压缩的，随着速度的增加，升力中心向后移动。这样，在低速时合适的重心和升力中心的间距，到高速时就变得相当大，需要大大增加配平力矩，严重增加配平阻力。放宽气动静稳定性后，重心和气动升力中心可以按中速巡航条件设计，这样，用较小的配平力矩就可以满足最常用的中速飞行需要，大大减小了巡航阻力。但是放宽静稳定性后，低速时升力中心可以跑到重心前面来，气动不稳定。这可以用快速自动调节平尾来控制飞行姿态。速度升高后，升力中心后移，又是气动稳定的了，没有问题。问题在于，没有计算机控制的线控操纵，放宽气动静稳定性不可能实现，单靠飞行员手忙脚乱地调整气动控制面，还没有飞出不稳定区就早已经颠三倒四了。

F-16出色的机动性得益于其放宽静稳定度设计

通用动力的 F-16 是少见的革命性设计：翼身融合体、放宽气动静稳定性、线控操纵、颌下进气道、气泡式座舱盖、倾斜式座椅、侧杆操纵。这些技术对后来的战斗机设计的影响太大了，以至于今天要找一架 F-16 之后问世而不受 F-16 任何影响的战斗机难之又难。

F-18（1978年9月13日首飞）是世界上第一种数字式四余度电传操纵的量产战斗机

5、F-18战斗机

F-18 是第一个采用 四余度数字式电传操纵系统的量产战斗机。四余度线控保证系统的高度可靠性，如果一个系统故障，还有三个可以投票，少数服从多数；如果两个系统故障，剩下的两个系统只要还是保持一致，线控还是继续全功能工作；如果 3 个以上系统故障，需要切换到备份线控系统，这时还是线控，但损失了增稳（stability augmentation）的功能。此外，F-18 也是第一个采用“玻璃座舱”的量产战斗机，主要仪表采用CRT 多功能显示器取代表盘式仪表。CRT 多功能显示器的大量使用，将 situational awareness（态势感知）提高到一个空前的高度。此后，“玻璃座舱”成为衡量一架战斗机是否先进的一个重要标志。

F-18战斗机的前身是与著名的YF-16竞争**空军LWF轻重量型战斗机计划的诺斯罗普公司的YF-17，双发动机和较大机身（容纳大功率雷达从而具备超视距攻击能力）的特点却被海军相中。1974 年 8 月麦道和诺斯罗普赢得海军NAFX（海军轻型战斗机）的竞争，对YF-17进行重重新设计，重新设计后的飞机和 YF-17 没有任一主要几何尺寸是相同的，也没有任一主要结构是相同的。海军将新飞机重新命名为 F-18。

5、其它三代机介绍

a、F-14战斗机（增稳机械操纵系统）

世界上第一种三代战斗机，1970年12月21日原型机首飞，1972年5月交付使用。该机采用NASA在60年代后期提出的双发双垂尾变后掠翼气动布局，机翼的后掠角可以在20°- 68°范围内自动调节，具有很好的低速和高速性能。

b、幻影2000战斗机(电传操作系统 放宽静稳设计)

法国第一种三代战斗机，1978年3月10日原型机法国第一种三代战斗机。采用大后掠无尾三角翼，兼顾良好的高空高速和格斗性能。

c、苏-27战斗机(电传操作系统 放宽静稳设计)

苏霍伊T10-1，1977年5月20日试飞，彼时采用机械与电传混合操纵系统。副翼(ailerons)和方向舵(rudders)仍然传统的机械操纵，水平尾翼(stabilator)则采用模拟电传操纵(analogue FBW)，提供所需的俯仰(pitch)稳定和偏航力矩。除副翼外，还可通过水平尾翼差动来实现滚转（roll）控制。通过多架T-10原型机的试飞，苏联人痛苦地发现其性能根本无法与F-15相匹敌。

苏联人推翻了原设计重新开始，1982年5月26日 第一架具备苏-27S的全部标准的T10-17 首飞，新机采用三轴电传操纵系统和放宽静稳设计，配合其优秀气动性能最终苏-27成为一款优秀的重型战斗机平台，进而发展出众多衍生型号。