飞机的飞行控制系统如何工作?
飞机已经成为人们每天出行最常用的交通工具之一。人们在乘飞机飞行时常常感叹科技的神奇,它能使这个载有数百人的庞然大物在空中*飞翔。
事实上,飞机在空中飞行的基本原理是用速度来交换升力:飞机机翼的上表面和下表面采用不同的弧面,这使得迎面而来的高速气流在上表面比在下表面流动得更快。根据伯努利原理,机翼的上下表面将产生压差。这种压差是飞机升力的来源,使飞机能够在高空飞行。
那么,如何控制飞机,使它能按照给定的路线飞行呢?为了改变飞机在空中的姿态和轨迹,有必要改变作用在飞机上的力和力矩的大小、方向和空间分布。当给定的飞行路径改变或飞机由于气流的干扰而偏离原始飞行路径时,有必要改变飞机的飞行姿态,并通过控制飞机的几个控制面的角度来控制飞机上升、下降或转弯。
不同的飞机有不同的形状,但基本操纵面由以下三部分组成:副翼、方向舵和升降舵。
副翼是指安装在翼尖后缘外侧的一小片狭窄的可移动的机翼表面。它的主要功能是控制飞机绕自己的滚轮旋转,从而实现飞机的大转弯。左右两侧的副翼完全对称,但它们的偏转方向总是相反的,即一侧向上,另一侧向下。例如,右副翼的向上偏转和左副翼的向下偏转将使飞机产生向右的滚转力矩,从而实现向右的大转弯。
方向舵在飞机需要实现小偏转时使用,通常安装在尾翼的后侧。方向舵可以绕纵轴旋转,使飞机尾部产生左右偏转力矩。例如,当方向舵向左偏转时,气流将驱动飞机尾部向右偏转,从而使飞机的整个飞行路线向左偏转。
电梯用来改变飞机的飞行高度。它是尾部可以上下偏转的部分。通过控制电梯,飞机可以上升或下降以改变其飞行高度。当升降舵向上偏转时,飞机的尾部将受到向下的力,导致飞机向上飞行。相反,如果电梯向下偏转,飞机将降低飞行高度。
所有操纵面都由飞行员和自动控制系统共同控制,自动控制系统本质上是一个反馈控制系统。当飞机的外部传感器感测到飞机姿态的变化时,它们将结果反馈给飞行员或控制系统,以共同控制飞机的飞行状态。
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