F-15E飞行手册节选翻译 第五部分 飞行控制系统与自动驾驶

飞行控制系统[1-27]
飞机的主要飞行控制面包括一对常规副翼、一对方向舵、还有一对可差动的水平尾翼。控制面位置由液压作动器调整。作动器输入来源于液力机械系统与一套被称为控制增强系统(CAS)的电子系统。液力机械系统一般与CAS协作,但其中任一都足以为飞行提供足够操纵。弹簧套筒为操纵杆与踏板提供模拟的力反馈。弹簧套筒装有配平作动器,实际上会改变弹簧中位并进一步改变控制面中位。飞行控制系统的详细图表请参见折页部分。

操纵杆
前座操纵杆包含一只杆头与力感应器,杆头上包含七项控制:自动驾驶/NGS断开闸式开关、NGS/武器按钮、扳机、武器释放按钮、配平开关、自动截获按钮与城堡开关。{可能是因为它的形状像国际象棋里的castle,也就是车,但是车开关听起来怪怪的,所以姑且称其为城堡开关}后座操纵杆包含一只杆头与力感应器,杆头上包含四项控制:自动驾驶/NGS断开闸式开关、配平开关、武器释放按钮、空中加油断开按钮。各开关的详细作用参见本章图1-8,或本手册与-34-1-1手册中对各系统的说明。

方向舵踏板
方向舵踏板可调,具有常规的操作方式。方向舵踏板还用于控制刹车和NGS。
方向舵踏板调节手柄
拉出位于主面板上的方向舵踏板调节手柄会松开踏板,踏板接着被弹簧压力向后顶或被脚往前踩以移动到所需位置。
提示
拉出方向舵踏板调节手柄时,飞机转向与刹车不可用。
起飞配平按钮与灯光
按住位于CAS面板上的T/O TRIM按钮时,操纵杆和方向舵踏板会被驱动至起飞位置,也就将副翼,平尾,方向舵驱动到了起飞位置,T/O TRIM灯随后亮起。配平在起飞范围内时,出发告警音会响起。松开按钮后灯光熄灭,告警音停止。操纵杆起飞位置会产生略微抬头的配平位置,此举会使俯仰配平补偿器(PTC)移动到允许行程内的最大抬头位置(平尾前缘下压),以提供起飞时的抬头力矩。俯仰配平补偿器会在按钮松开后继续驱动俯仰控制面前缘下压。
液力机械飞行控制系统[1-27]
液力机械飞行控制系统使用机械连接与液压作动器来驱动控制面。
纵向控制[1-29]
操纵杆的纵向移动会驱动平尾对称运动以提供俯仰控制。对称的平尾动作幅度与操纵杆纵向移动的比例(俯仰比)随着高度与速度的变化自动调整。这使得相同杆量下的俯仰响应(恒定G力)不随着空速变化。俯仰比在低速时很高(俯仰控制面行程最大),在低空高速时很低。如果失去液压压力,俯仰比会移动到中间值并锁定。如果机械连接卡死,那么飞机将失去机械俯仰控制,不过CAS仍可为柔和的飞行与降落提供足够操纵。
纵向配平/感觉系统
纵向配平系统包含手动与自动配平。手动配平通过驾驶杆上的配平开关操控。手动配平作动器会改变纵向感觉弹簧的中位,也就改变了驾驶杆的中位,也就改变了平尾的中位。升空时,飞行控制系统会在不改变驾驶杆中位的情况下自动配平平尾以补偿因空速改变,襟翼与减速板移动,挂载分离等引起的配平变化。在地面上时,PTC会缓慢配平平尾至其允许范围内的最前位置或最后位置,取决与驾驶杆位于中位前方还是后方。这种驾驶杆移动可以来自手动输入杆量或手动配平。
俯仰比开关
俯仰比开关位于前面板上。
NORMAL档 系统正常运行。
EMERG档 移除液力机械俯仰控制系统的液压压力,将会导致俯仰比与PTC移动到中间值并锁定。同时禁用机械副翼方向舵互联(ARI)。
俯仰比指示器
位于前面板上的俯仰比指示器显示对称的平尾移动与驾驶杆杆量的比值。对于给定的杆量,俯仰控制面以最大1.0,最小0的比值运动。俯仰比在低速时应该为1.0,在海平面高度0.9马赫时应该约为0,然而在速度增至1马赫时俯仰比会增至1.0。俯仰比开关位于EMERG档或失去液压压力时俯仰比示数会在0.3到0.5之间。
俯仰比注意
PITCH RATIO注意在失去驾驶杆助力/俯仰补偿(CSBPC)液压压力、俯仰比开关位于EMERG档或20000英尺以下俯仰比与空速不匹配时出现。然而在起落架放下、空速大于220节时,PITCH RATIO注意可能在俯仰比改变至0.9前出现。此为正常现象且应该忽视。
横向控制
横向杆量会移动副翼,垂尾,平尾以提供滚转控制。副翼/平尾差动偏转幅度与横向杆量比例(滚转比)随着空速、纵向杆量与起落架位置自动改变。副翼与平尾的差动偏转会阻止下洗以防止驾驶杆同时纵向与横向移动时的反向偏航。{Aileron and differential stabilator deflection are washed out to prevent adverse yaw when longitudinal stick deflection is conbined with lateral stick deflection.}亚音速时滚转比很高,超音速时减少。驾驶杆往前或往后时滚转比还会额外减少。起落架放下时,无论驾驶杆纵向位置,副翼与差动平尾都可全行程偏转。如果失去通用A与PC2A液压压力、或滚转比开关位于EMERG档,滚转比会移动到中间值并锁定。偏航率超过41.5°每秒且接下来5秒内超过30°每秒时,尾旋改出辅助会无视纵向杆量,解锁全范围横向控制。尾旋改出辅助在偏航率低于30°每秒时断开(恢复正常控制行程)。
机械ARI
机械ARI使方向舵随着横向杆量偏转不同角度,偏转幅度还取决于纵向杆量。当驾驶杆位于中位后方时,横向杆量会使方向舵与驾驶杆同向偏转。当驾驶杆位于中位前方时,横向杆量会使方向舵与驾驶杆反向偏转。襟翼放下时,方向舵随横向杆量同向还是反向偏转的分界点会前移。此种位移使得方向舵随着横向杆量偏转的幅度在拉杆时增大。
ARI在超音速与降落时断开。如果防滑系统故障或起落架断路器弹出,ARI可能在轮胎转起来之后仍保持接通,对侧风着陆特性带来不利影响。把防滑开关置于OFF或PULSER档会确保ARI断开。如果失去通用A与PC2A液压压力、或者俯仰比与滚转比开关两者任一位于EMERG档,ARI都不会运作。如果机械连接无法工作,差动平尾可提供柔和飞行与降落所需的操纵(通过滚转CAS)。
横向配平/感觉系统[1-30]
飞机通过驾驶杆上的配平开关横向配平。配平作动器改变横向感觉弹簧套筒的中位,也就改变了驾驶杆的横向中位,也就改变了副翼与差动平尾的中位。
滚转比开关
滚转比开关位于杂项控制面板上。
AUTO档 系统正常工作。
EMERG档 移除液力机械滚转控制系统的液压压力,将会导致滚转比移动到中间值并锁定。同时禁用机械副翼方向舵互联(ARI)。
滚转比注意
ROLL RATIO注意会在失去液压压力、滚转比开关位于EMERG档、起落架手柄向下但全行程滚转控制不可用,起落架手柄向上但滚转控制一直处于全行程(副翼washout{我摆烂了}不可用)或1.5马赫以上、滚转控制未处于全行程的2/3时出现。1.5马赫以上的ROLL RATIO注意还可能指示机械ARI未断开。
偏航控制
方向舵踏板运动会改变方向舵位置以提供偏航控制。如果方向舵连接卡死,保险弹簧套筒会使踏板仍可运动以操控前起落架转向。方向舵仍可通过CAS偏转(CAS只能单独提供约一半的偏转行程)。前起落架转向卡死时,类似的机构会使方向舵得以继续运作。
偏航配平/感觉系统
飞机通过油门弧座上的方向舵配平开关配平偏航。配平作动器改变脚舵感觉弹簧套筒的中位,也就改变了脚舵的中位,也就改变了方向舵的中位。
脚舵行程限制器
脚舵行程限制器系统完全自动,在飞机速度达到约1.5马赫时,脚舵行程被机械手段限制。当空速下降到1.5马赫以下时,机械限制接触,脚舵恢复全行程。
脚舵行程限制器灯光注意
RUDR LMTR注意在脚舵行程限制器于1.5马赫以上未开启或于1.5马赫以下开启时亮起。
攻角音
起落架放下时的攻角音为高声调(1600赫兹)的蜂鸣声,在攻角达到约30个单位时响起。攻角增大时蜂鸣的间隔缩短。攻角音在攻角减小时停止。
高攻角告警
飞机装有高攻角告警。起落架收起时的攻角音为中等声调(900赫兹),在攻角达到约28个单位时响起,取决于挂载配置。起落架手柄向上,挂载在PCAS中正确设置好才能使攻角告警正确工作。攻角音在攻角达到28个单位时以4赫兹的速率响起,达到30个单位时以10赫兹的速率响起,达到33个单位时持续响起。在攻角告警下降到下一个水平前攻角必须先多减少一个单位。高攻角告警适用于所有外部挂载配置,除了仅空对空挂载。此外,如果只在2号和/或8号挂点上携带了SUU-20B/A训练弹布撒器时,攻角限制会增加5个单位,使告警音分别在33,35,38单位时触发。
提示
高攻角告警使用与OWS听觉告警相同的声调。
出发告警[1-31]
起落架收起时,中等声调(900赫兹)的蜂鸣声会在偏航率达到30°每秒时响起。偏航率增大时蜂鸣的速率也会增大,在60°每秒时达到最大值。告警音在起飞配平按钮按下,起飞配平灯亮起时也会响起,蜂鸣速率约等于45°每秒偏航率时的速率。
自动飞行控制系统(AFCS)
AFCS提供滚转,俯仰,偏航的控制增强,滚转与俯仰轴的自动驾驶以及俯仰轴的地形跟随。地形跟随描述参见-34-1-1手册。
控制增强系统{CAS}
三通道,三轴的控制增强系统与液力机械飞行控制系统相叠加。CAS根据施加到驾驶杆上的力产生的电信号与脚舵位置作出响应。这些信号会改变液力机械控制系统输出的控制面偏转以达到所需的飞行品质。CAS还提供三轴上的增强阻尼。由于CAS直接作用于作动器且输入来源于力感应,不需要驾驶杆或脚舵移动,在CAS开启时,失去任何甚至所有的机械连接时仍能维持有限的控制。三轴设计会在疑似二级故障发生时关闭任何轴。CAS只改变平尾与方向舵位置,副翼不受CAS控制。柔和的偏航瞬变可能在断开与重接通偏航CAS、或起落架放下时发生,为正常现象。
CAS注意显示
CAS YAW, CAS ROLL, CAS PITCH注意在对应的CAS轴因故障或开关关闭而断开时出现在MPD/MPCD上。这些注意还会激活主注意与注意面板上的FLT CONTR注意。只要俯仰或偏航CAS断开,滚转CAS就会同时断开。柔和的偏航瞬变可能在偏航CAS接通或断开时发生,为正常现象。如果滚转CAS工作正常,其可在失去俯仰CAS后重新接通。偏航CAS不工作时滚转CAS不能接通。LAT STK LMT注意指示滚转指令必须被限制到横向杆量输入的一半。
提示
CAS YAW与LAT STK LMT提示可能在关闭一侧发动机后出现。此为正常现象,且应该尝试重启偏航CAS。
CAS开关
位于CAS控制面板上的滚转、俯仰、偏航CAS开关有以下三个可选档位。
ON档 系统接通后正常运作。
RESET档 重新接通对应轴(如果故障已排除)。开关由弹簧从RESET档弹回ON档。
OFF档 断开对应轴。
地形跟随耦合开关
选择TF COUPLE开关的位置可将地形跟随系统与自动驾驶耦合。选择OFF档会解除自动地形跟随。详细地形跟随操作参见-34-1-1手册。
自检按钮[1-32]
BIT按钮位于CAS面板上。按住BIT按钮、且MPD上的AFCS按钮按下、起落架承重、停放刹车开启时会开始AFCS自检。为了开始AFCS自检,操作者必须按下MPD/MPCD上的按钮并确认显示了AFCS IN TEST。然后松开CONSENT开关以允许自检运行。
自动驾驶功能
俯仰轴的自动驾驶提供了姿态控制,气压高度保持,雷达高度保持或雷达高度选择,滚转轴上的则提供商了姿态保持,航向选择,塔康转向,导航转向和地面轨迹转向。地形跟随的描述参见-34-1-1手册。
前上方控制(UFC)
UFC是自动驾驶模式选择与接通的主要控制器。基础自动驾驶模式通过UFC选择与接通。自动驾驶只能在俯仰,滚转,偏航CAS轴都接通时才能接通。
与自动驾驶接通和系统与模式状态显示有关的UFC菜单,为菜单一与自动驾驶子菜单。参见图1-9。菜单一显示当前接通的自动驾驶模式,以及其是否与已选中的转向模式耦合。自动驾驶子菜单提供了耦合飞机当前转向模式的选项,选择雷达还是气压高度保持模式的选项。自动驾驶接通时,自动驾驶状态(与菜单一相同)会显示在第一行。自动驾驶未接通时,A/P会居中显示在第一行。

自动驾驶预选择
自动驾驶运行模式在与基本自动驾驶耦合前,必须在自动驾驶子菜单中预选中。带星号的选项(转向模式、高度保持、雷达高度选择)会在按下UFC键盘的A/P按钮时耦合。
提示
飞机会保存上次飞行的运行模式选项。耦合自动驾驶前检查UFC子菜单以预选择。
自动驾驶接通-基本A/P模式
基本自动驾驶通过按下UFC键盘上的A/P按钮接通。俯仰角在0±45°内时会自动接通俯仰姿态保持,侧倾角在0±7°内时接通航向保持。如果侧倾角大于±7°小于±60°,姿态保持会接通到侧倾角小于±7°,此时会恢复航向保持。
按下A/P键时,自动驾驶子菜单会替换当前显示内容以便选择接通转向模式和/或高度保持,除非TF已接通。如果自动地形跟随(ATF)已经耦合,只有基本自动驾驶会接通。如果自动驾驶转向模式在耦合ATF前就已接通,转向模式将维持接通。此外,如果自动驾驶转向模式已经在UFC上预选中但未接通,耦合ATF时只有基本自动驾驶可接通。如果接通姿态保持,菜单一的当前自动驾驶模式栏会显示A/P ATT,接通航向保持时则显示A/P HDG。
自动驾驶解除
自动驾驶模式通过按下驾驶杆上的闸式开关、解除模式选择或接通具有更高优先级的模式来解除。
自动驾驶与转向模式耦合
自动驾驶可以与以下任一转向模式耦合:导航(NAV),地面路径(GT)或塔康(TCN)。转向模式通过EHSI页面选择(见图1-30)。UFC自动驾驶子页面的第二行会显示当前在HSI页面选中的转向模式,以及用来将自动驾驶与选中的转向模式耦合。如果在HSI里选中了ILSN或ILST,与转向模式的耦合将被禁止,因为自动驾驶并不能用来飞ILS进近。自动驾驶耦合时,ILST与ILSN会在HSI中隐藏。
提示
l 如果在HSI中已选中任一ILS模式时接通自动驾驶,合适的转向模式(NAV或TCN)会自动接通并显示在bHSI与UFC自动驾驶子页面上。举个例子,如果选中了ILSN,自动驾驶接通时,NAV转向模式会自动在HSI中被框选。
l TCN转向模式在飞过迷惑区(ZOC)时不会再自动断开。在ZOC内,塔康转向会与期望航向平行。一旦飞离ZOC,塔康转向会截获并跟踪期望航向。
如果基本A/P已经接通,与转向模式的耦合通过自动驾驶子菜单完成。按下UFC上转向模式字样旁的按钮会在字样旁显示一个星号,将自动驾驶与当前显示的模式耦合,并在EHSI页面上显示一个A/P符号。如果耦合的是NAV转向模式,自动驾驶状态在菜单一上显示为A/P NAV,指示自动驾驶处于NAV转向模式。塔康与地面路径转向模式也以相同的方式选择与耦合。除此之外,TCN转向模式还提供了两种显示格式:PLAN视角与航线偏离指示器(CDI)。与转向模式耦合时,HUD上转向模式字样的左侧会显示一个“A“(图1-9)。
高度保持[1-35]
高度保持通过自动驾驶子菜单选择与接通,在子菜单上显示为ALT HOLD。高度源也显示在子菜单上,要么是雷达高度(RDR),要么是气压高度(BARO)。按下高度源字样旁的按钮以切换高度源。如果基本自动驾驶已接通,高度保持通过按下ALT HOLD旁的按钮来选择,选中后会在旁边显示一个星号。
气压高度保持—自动驾驶子菜单上的高度源显示为BARO时,按下ALT HOLD字样旁的按钮来选择此模式。高度会保持在选中时的气压高度。选中后,星号会显示在模式旁边。此模式在垂直速率小于2000英尺每分钟时可以接通,在大于2000英尺每分钟时断开。在气压高度保持下,当前保持的高度不会显示在自动驾驶子菜单中。(提示:选中BARO时,雷达高度选择的那一行会显示空白)
警告
在低速下(总重与气压高度的函数)使用任一高度保持模式时,俯仰权限会被占满,高度保持会不可靠。系统直到下降率超过2000英尺每分钟才会自动断开。
雷达高度保持—使用雷达作为高度源时,雷达高度选择与雷达高度保持两种模式可选。二者的主要区别是雷达高度选择会保持键盘上输入的特定高度,而雷达高度保持会保持被选中时的高度。描述如下:
a.雷达高度选择。首先使用UFC键盘输入期望保持高度,高度可以是1000到50000英尺间,间隔10英尺的任何值。显示在暂存器上的高度,可以通过按下自动驾驶子菜单中之前的期望高度旁的按钮(按钮8),来确认为期望高度,该数值会转移至UFC显示中,ALT HOLD字样的另一侧。(之前的期望高度会在切换至雷达高度源后立马显示出来。)再次按下高度数字旁的按钮会选中该高度并显示一个星号。然后雷达高度选择模式可以通过按下ALT HOLD 旁的按钮选择,其旁边的星号指示其已被选中。接通限制与雷达高度保持的相同。飞机会上升或下降至选择的高度并改平。不过如果在爬升时解除选择,飞机不会转换为高度保持而是爬升至先前选择的高度。当爬升至选定高度时,系统会尽可能维持6000英尺每分的爬升率。在总重很大时可能存在失速问题。
b.雷达高度保持。选择此模式时会维持当前雷达高度。接通限制为400至50000英尺雷达高度。在没有选择期望高度时按下ALT HOLD旁的按钮来保持。
提示
雷达高度保持或选择会在侧倾角超过55°时断开。
接通高度选择或高度保持,在EHSI上选择了NAV转向模式且在自动驾驶子菜单中STR MODE带星号时,自动驾驶状态在菜单一上显示为A/P NAV/ALT。
雷达高度保持或选择会在飞机垂直速率超过下列限制时断开:
起落架收起
高度 垂直速率
<17000英尺 8000英尺每分
17000-20000英尺 在8000-5600英尺每分间线性变化
>=20000英尺 5600英尺每分
起落架放下 4000英尺每分
警告
雷达高度计无前视能力,不推荐在崎岖地形5000英尺离地高度以下使用。
驾驶杆转向[1-36]
自动驾驶运作时的驾驶杆转向(CSS)指的是不断开自动驾驶情况下的手动俯仰与滚转杆量输入。俯仰CSS所需杆力为姿态保持时的1磅与高度保持/选择时的3.5磅。滚转CSS所需杆力根据自动驾驶模式不同在1至3磅间变化。处于地面路径转向模式时,侧倾角必须小于±7°以返回地面路径,如果侧倾角>=±7°,自动驾驶会进入滚转姿态保持模式直到侧倾角减小。如果自动驾驶模式在CSS时断开,AUTO PLT注意会出现在MPD/MPCD上。
自动驾驶注意显示
与自动驾驶有关的注意有主注意灯、飞行控制注意灯与显示在前后座MPD/MPCD上的特定注意。注意会因机组行为与自动驾驶启动而被触发。
自动驾驶相关的注意有三种方式被机组行为激活。第一种是使用驾驶杆闸式开关断开自动驾驶;第二种是尝试接通自动驾驶失败;第三种是在俯仰或滚转上超过CSS力。三种方式描述如下:
a.驾驶杆闸式开关用于在非地形跟随时断开自动驾驶,按下开关断开自动驾驶时会激活主注意灯,FLT CONTR注意灯和MPD/MPCD上的AUTO PLT注意。按下主注意灯重置告警系统以消除注意。
b.如果机组尝试接通自动驾驶失败,主注意灯,FLT CONTR注意灯和MPD/MPCD上的AUTO PLT注意会激活。激活失败还包括选择转向模式或高度保持失败,会导致同样的注意激活。两种情况下三项视觉指示都会在按下主注意灯前常亮。
c.如果机组在自动驾驶激活时使用驾驶杆转向,并在俯仰或滚转上超过杆力限制导致自动驾驶解除,主注意灯,FLT CONTR注意灯和MPD/MPCD上的AUTO PLT注意会激活。
任何不是由机组导致的自动驾驶接触会触发最少三项注意,主注意灯,FLT CONTR注意灯和MPD/MPCD上的AUTO PLT注意。大部分情况下,这种断开会触发其它相关的注意会并显示出来。
注意与告警系统被设计为向机组提供多个自动驾驶相关问题的指示。第一个自动驾驶相关问题会触发主注意灯,FLT CONTR注意灯和MPD/MPCD上的AUTO PLT注意。重置主注意后,再次发生自动驾驶问题时机组会被同一套系统警告。MPD/MPCD上的自动驾驶注意也会移至注意列表的最上方。
CAS功能性故障[1-37]
PCAS第一故障
CASI伺服回路
RCAS第一故障
滚转限制
攻角故障
YCAS第一故障[1-38]
尾旋改出故障
CAS ARI关闭
后座力感应
CAS脚舵踏板
单方向舵CAS
非液压(NON-HYD)自检
自检码
{都略}