[发明专利]飞机着陆姿态调节装置

说明书

本发明与飞机控制系统有关，具体而言，与飞机的活动翼面和/或高升力翼面(high lift surfaces)的控制系统有关。

飞机的俯仰角定义为飞机的纵轴与水平线之间的夹角。俯仰角是一个重要的飞机参数，在着陆进场和接地过程中必须加以考虑。飞机着陆过程中的俯仰角随许多因素而变化。例如，诸如阵风等大气扰动现象都将影响俯仰角，需要加以调整。根据大气扰动调整俯仰角可以保证在着陆过程中保持需要的航迹倾角。

在着陆过程中，飞机的俯仰角范围在一定程度上受到飞机形状的限制。在着陆拉平和接地过程中，随着机头抬高以增大俯仰角，飞机的尾部逐渐与地面接近。机体的尾部与地面的间隔被称作后机身触地余量。为减少尾部接触地面的机会至最小，要求俯仰角不能超过一个最大值，通常称为最大后机身临界飞行状态。该最大后机身临界飞行状态确定一个预定的最大俯仰角，其能够在着陆时在机身尾部和地面之间提供所要求的空隙。所要求的空隙被称作后机身触地余量要求。该指标单位为度，定义为跑道与通过飞机主起落架和飞机尾部最低区域的连线之间的夹角。见图1。

除了最大值外，在着陆过程中，还要求俯仰角不能超过一个最小值。在进场时，飞机的主起落架和前起落架都被放下。因为前起落架不能承受飞机接地时的冲击，所以飞机着陆时让主起落架首先接触地面非常关键。当主起落架接触地面时，前起落架和地面之间的间隔被称作前起落架触地余量。为避免前起落架首先着地，规定一个最小俯仰角，通常称之为最大前起落架临界飞行状态。以等于或大于最大前起落架临界飞行状态的最小值的俯仰角着陆可以保证主起落架比前起落架提前一个预定值接地。这个预定值被称作前起落架触地余量要求。该需求值单位为度，定义为跑道和通过飞机主起落架和前起落架的连线之间的夹角。见图2。

如上所述，飞机在着陆过程中的俯仰角随着大气条件和其它参数的变化而变化。有时，在进场和接地过程中，需将俯仰角增加到一个大的值，使飞机的尾部低到非常危险地靠近地面的程度。在有些情形下，可能会违反后机身触地余量要求，导致机身尾部接触地面，从而对飞机造成损害。

为了减少在着陆过程中的后机身触地效应或者说可能性，提供了各种各样的建议。一种减少后机身触地效应的此类建议包括增加一个后机身尾橇，以吸收尾部与地面的轻微接触，从而几乎不或不会对飞机结构造成损害。

后机身尾橇的增加存在许多缺点。首先，由在飞机结构上增加的后机身尾橇会减少飞机与地面之间的几何结构空隙。其次，增加后机身尾橇必须对飞机结构进行调整。第三，后机身尾橇增加了重量，因而会减少飞机的有效载重量。第四，如果发生后机身尾橇触地，除了检查飞机本身的完整性外，还必须检查后机身尾橇的完整性。这种检查在经济上是不合算的。更进一步，结构空隙的减少反过来又将增加飞机接触地面的可能性，从而导致所述缺点。

在进场和着陆过程中后机身触地的可能性要求对各种飞行参数进行重新调整以减少后机身触地的危险。这些调整措施包括增大进场着陆速度，增加在着陆襟翼所在位置处(landing flap detents)后缘襟翼的偏转度，并加大横向操纵翼面的对称下垂度(lateral control surface symmetric droop)。在机翼上增加旋涡发生器用来解决这一问题。所有这些措施都能成功减少飞机的着陆俯仰角，从而提供较大的后机身触地余量。然而，与此同时，这些措施将会减少前起落架的触地余量。因而，当后机身触地的可能性得以减少时，前起落架首先触地的可能性会相应地增大。

与后机身触地问题类似，可以通过调整各种飞行参数来避免前起落架首先触地。降低进场着陆速度，减小在着陆襟翼所在位置处后缘襟翼的偏转度以及减少横向操纵翼面的对称下垂等措施都会增大飞机着陆时的俯仰角。俯仰角的增大会带来更大的前起落架触地余量。这几种方法的缺点是俯仰角的增大会相应地减少后机身触地余量。后机身触地余量的减少进而会增大后机身触地的可能性。

为克服所述的缺点，提出了俯仰角限制技术。从效果来看，俯仰角限制技术可以将俯仰角自动限制在一个预定的范围内。尽管对俯仰角的限制可以用于减少前起落架首先触地和后机身触地的可能性，但是它过分限制了飞行员对飞机的操纵。限制飞行员对飞机的操纵是不合乎要求的，因为它违背了一些飞机设计的基本原则，这些原则要求飞行员对飞机具有绝对的操纵权。