為了更好的適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭及國民經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展需求，要求直升機必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)機械式操作系統(tǒng)，全面采用電傳操作系統(tǒng)，本文全面分析了電傳操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點，探討了電傳操作系統(tǒng)在直升機中的有效應(yīng)用。

1.電傳操作系統(tǒng)優(yōu)缺點的分析

1.1電傳操作系統(tǒng)的優(yōu)點

比較電器組合而言，機械操作系統(tǒng)的組合比較復(fù)雜，利用基于電氣操作的電傳操作系統(tǒng)，可以輕松使得主操作系統(tǒng)同其他操作系統(tǒng)有效連接，對于傳統(tǒng)機械操作系統(tǒng)而言，通常采用的是中央駕駛桿，電傳操作系統(tǒng)可以利用小側(cè)桿進行操縱，不僅有效減輕了駕駛?cè)藛T的工作負擔(dān)，還確保了駕駛?cè)藛T觀察儀表過程中實現(xiàn)不會受到中央駕駛桿的干擾，有效消除了重力加速度對于駕駛?cè)藛T以及駕駛桿輸入量的影響；有效減輕了操作系統(tǒng)的重量，直升機約能減輕重量86%左右；此外，電傳操作系統(tǒng)和有效縮減了操作系統(tǒng)的體積。通常而言，電傳操作系統(tǒng)較為傳統(tǒng)機械操作系統(tǒng)而言，可減少50%左右的空間；由于電傳操作系統(tǒng)采用的是多余度設(shè)計，在機身及機翼中有總線分置，如果利用電氣形式進行能源的提供，即動力電傳，將大幅提高其戰(zhàn)斗生存力。

1.2 電傳操作系統(tǒng)的缺點

首先就單通道電傳操作系統(tǒng)而言，其可靠性較低，為了有效提高系統(tǒng)的可靠性，需要利用三余度甚至四余度系統(tǒng)；其次，電傳操縱系統(tǒng)成本高；就單通道系統(tǒng)而言，系統(tǒng)成本較機械操作系統(tǒng)低，但由于必須依靠余度系統(tǒng)方可確保系統(tǒng)運行的可靠性，因此電傳操作系統(tǒng)成本仍然相對偏高，需要加快降低部件成本，簡化余度；再次，電傳操作系統(tǒng)已受到電磁脈沖或雷擊的干擾，統(tǒng)計顯示，平均雷擊率每個飛行小時約為7×10-7次方，必須盡快加強系統(tǒng)電磁脈沖，以雷擊的抗干擾性；此外，現(xiàn)代直升機常利用復(fù)合材料，使用率平均超過30%，這樣會導(dǎo)致電子元件缺乏金屬屏蔽保護，進一步加劇了電磁干擾及核輻射等問題。

2. 直升機電傳操作系統(tǒng)設(shè)計要點

貝爾525：世界第一架電傳操縱民用直升機

2.1設(shè)計思路

對于直升機電傳操作系統(tǒng)而言，其操縱的反饋過程，均通過電信號綜合輸入實現(xiàn)的。因此，所有諸如高度、航跡、姿態(tài)等自動控制系統(tǒng)都能夠輕松利用電傳操縱系統(tǒng)，實現(xiàn)有效的控制與操縱。由于電傳操縱系統(tǒng)中必須具有增穩(wěn)控制系統(tǒng)，因此，在設(shè)計過程中，必須將控制增穩(wěn)的系統(tǒng)作為內(nèi)回路，將具有增穩(wěn)控制系統(tǒng)的直升機視為一個新型直升機，并對外回路進行科學(xué)設(shè)計。

對于縱向、側(cè)向增穩(wěn)系統(tǒng)而言，其可采用傳統(tǒng)的頻域法結(jié)合根軌跡法進行設(shè)計，也可利用時域法，常用的是極點、特征向量配置法，以及二次型最佳控制法進行設(shè)計。

2.2 相關(guān)設(shè)計指標(biāo)分析

對于增穩(wěn)控制系統(tǒng)而言，其設(shè)計過程需要確保閉環(huán)飛行的品質(zhì)，并滿足國軍標(biāo)一級飛行品質(zhì)的相關(guān)要求，此外，原部件也必須滿足相關(guān)的品質(zhì)規(guī)范要求。電傳操縱系統(tǒng)另一個重要特征，既保障其穩(wěn)定性與可靠性，且不能低于電傳機械操縱系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，因此，電傳操縱系統(tǒng)必須為多余度系統(tǒng)，“可靠性”成為系統(tǒng)設(shè)計過程中最為關(guān)鍵的指標(biāo)之一。對于直升機而言，失效率應(yīng)達到10-7次每飛行小時，指的是導(dǎo)致直升機機毀人亡的概率。

因此要求設(shè)計人員已經(jīng)精心選取余度水平，科學(xué)進行系統(tǒng)元部件及可靠性設(shè)計。有關(guān)可靠性相關(guān)要求，可參閱相關(guān)資料，這里不再贅述。同可靠性相關(guān)的要求，即抗雷擊能力。對于機械操縱系統(tǒng)直升機而言，如果電子線路受破壞，可以盡快返航，但對于純電傳操作系統(tǒng)直升機而言，一旦電子線路受損，將導(dǎo)致駕駛?cè)藛T束手無策，只能棄機跳傘。為此，必須采取各種措施，最大限度的減小雷擊感應(yīng)電壓，例如利用多點接地等屏蔽措施，進行雷電濾波等。還可利用非相似于度、光纖傳輸信號等，縮短傳輸電線，無論采用何種方法防雷，投入應(yīng)用前，都需要通過雷電實驗。

2.3典型電傳操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理分析

正如上文所提到的，當(dāng)前全球各國所研制的電傳操縱系統(tǒng)有很多，本文以典型電傳操作系統(tǒng)為例，對直升機電傳操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理進行分析。

典型電傳操作系統(tǒng)上方兩個通道是二余度操作系統(tǒng)，下方三個通道為備份使用的三余度模擬操作系統(tǒng)，其共同利用三余度信號傳感器進行輸出，經(jīng)表決器形成相應(yīng)的指令信號。對于數(shù)字式電傳操縱系統(tǒng)而言，各套均包括傳感器、監(jiān)控器、伺服放大器，分別對一個電液伺服閥進行控制，左側(cè)為工作法，負責(zé)驅(qū)動動筒運動，右側(cè)閥門負責(zé)監(jiān)控。若工作閥和監(jiān)控閥二者壓差超出了容許值，將被判定出現(xiàn)故障，。上方兩通道數(shù)字機也是利用比較監(jiān)控對故障進行判別的。由于其缺乏自監(jiān)控能力，因此，一旦出現(xiàn)故障，會立即切除改用備用操縱模擬系統(tǒng)。三余度模擬操縱系統(tǒng)，類似于駕駛感信號變換器，判斷故障需要兩兩進行比較，將故障通道切除之后，將確保一次故障工作。

總體而言，二余度數(shù)字系統(tǒng)結(jié)合備份模擬操縱系統(tǒng)，可以保障二次故障工作。單其實，系統(tǒng)是利用五余度才確保了二次故障工作，就尺寸的重量、成本及維護性方面而言，仍相對較差。但這是專門為實驗數(shù)字式系統(tǒng)的可操縱性而設(shè)計的。經(jīng)多次試驗發(fā)現(xiàn)，該二余度數(shù)字系統(tǒng)運行十分可靠，為數(shù)字式電傳操縱系統(tǒng)的全面應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為主動控制功能的研究提供了條件。

3.結(jié)束語

總而言之，電傳操縱系統(tǒng)已經(jīng)在固定翼飛機以及直升機操縱系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著直升機性能的逐步提升，以及現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電傳操縱系統(tǒng)也將逐步朝著自適應(yīng)控制系統(tǒng)方向發(fā)展，自適應(yīng)控制系統(tǒng)由于采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并進行處理技術(shù)，通過光纖實現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量傳輸，因而將推動電傳控制系統(tǒng)逐步發(fā)展成為光傳控制系統(tǒng)，并將在直升機領(lǐng)域得到更廣泛和深刻的應(yīng)用。