A350手册笔记 DSC-27 Flight Controls

DSC-27-10-10 System Description

从设计上来讲，与A320没有本质的区别。最大的不同就是一些操纵面增加了电动备份：EHA 和EBHA

总体结构图熟悉一下就行了，不用都记住，也记不住……扰流板3-7可用于滚转控制。

飞控计算机有6个，3个PRIM，3个SEC。正常情况下 PRIM 1 做master，其他接受指令并作动相应的操纵面。PRIM故障时可以依次接替作为master。SEC不能作为master。

以前看这种系统结构图很难理解，觉得信息很多找不到头绪。一方面是因为A320的图确实没这么形象。二是以前缺乏从控制论的高度出发整体看待结构，并能够先抓重点，有意识的忽略一些细节，再慢慢构建全局的能力。

看多了系统结构图就会发现，构架上都是相同的：计算机，输入设备，输出设备。计算机可能是一个，也可能是几个。输入设备有物理的操纵设备，也有很多传感器或者其他计算机数据。输出设备可能是作动器，也可能是其他计算机，显示设备等等。明确这个之后，看这些图就可以整体把握，不用一次关注所有细节了。

PRIM 功能比较多，能想到的飞控相关功能都包括，就是A320的ELEC, SEC, FAC的总和，但还有一些其他功能：

计算正常、备份、直接法则
控制飞控操纵面
Load Alleviation Function (LAF)功能
AP, FD, A/THR
包线保护
特征速度
其他功能：
- BTV
- ROW/ROP
- 反推第三条防线

PRIM 从 ADIRU, ISIS, RA, FQMS 等等一堆其他设备接收数据，用来完成上述功能。具体有哪些数据以及怎么接收就不赘述。而 SEC 接收的数据就远少于 PRIM，这样就可以避免相关设备故障带来的影响，但同时，也就降级为直接法则。

PEDAL FEEL AND TRIM UNIT (PFTU) 有两个电动马达（SEC3和SEC2分别控制一个），用来移动脚踏板。一是在人工飞行时用来方向舵配平，二是在AP接通时反馈方向舵配平指令到踏板。

Electro-Hydrostatic Actuators (EHA) 和 Electrical Backup Hydraulic Actuators (EBHA) 的A350飞控系统最引人注目的新设计。

传统的作动筒是用活门控制液压来作动操纵面，而EHA是用电动液压泵来驱动自带的液压油箱从而作动操纵面。EHBA就是结合两者，其中的电动部分作为液压的备份，电动模式工作时，液压系统被隔离。只要液压系统有压力，EHA和EBHA自带的液压油箱是通过液压系统自动充压的。EHA和EHBA使用的都是230V AC。

Pitch 控制上，升降舵每侧都传统作动器主用，EHA为阻尼模式，当需要较大偏转率时，两个一起作动。

THS的自动配平，也就是起飞重心是FQMS提供的，根据FUEL & LOAD页面输入的零燃油重心和实际油量分布计算的，就是SD页面下方永久信息区域的那个重心。而PERF TAKEOFF页面的那个输入的起飞重心并不用来计算THS配平，只是用来交叉检查，如果和计算差得较大会触发警告。

Roll 控制使用2个副翼和3-7号扰流板。

外侧副翼在250kt以上不偏转。

扰流板在故障时会进入anti-extension mode：

如果之前是收上的，则保持收上
如果之前小于balance position，则保持之前位置
如果之前大于balance position，则收到 balance position

所谓 balance position，说白了就是如果故障在大于平衡位，就解除作动器的力，让它自由飘。这个位置随着速度和高度会变化。此时会触发ECAM F/CTL SPLRS PARTLY EXTENDED 信息。F/CTL PART(MOST) SPLRS FAULT 信息则是在失去故障扰流板位置时才会出现。

Yaw 控制上，两个传统作动器同时工作，EHA阻尼模式。如果一个传统作动器故障了，则EHA主用，另一个传统作动器阻尼模式。如果需要较大偏转率，则剩下的传统作动器与EHA一起工作。方向托配平就是用之前提到的 PFTU，配平权限是85%的偏转行程。在第一台发动机起动或者机组预位扰流板手柄时，扰流板自动预位到0°。这么说来启动后按压RUDDER TRIM RESET按钮只是为了在PFD上再显示一下配平状态以检查在0位。

如果一侧的某个扰流板故障了，另一侧对应的也被抑制。3-7号可用于滚转控制，滚转指令优先于扰流指令，比如一侧的滚转加扰流指令大于了最大偏转量，则另一侧的扰流指令会被相应减小。
每块扰流板的最大偏转量是不一样的。扰流板在超过VMO/MMO，或者自动紧急下降自动接通时会自动放出。扰流板偏转量并不是严格对应手柄位置的，而是还考虑了襟缝翼构型、载荷系数。扰流板在Alpha protection或者复飞时会自动收上。一旦自动收上，是不会再自动放回原位的，除非机组收上手柄超过5秒再放出。

地面减速板的逻辑和A320是一样的，包括单轮接地部分展开。

着陆：

中断起飞时：

Adaptive Droop Hinge Function (ADHF) 是A350的新功能，PRIM能控制扰流板在襟翼放出时向下偏转，减小扰流板与襟翼之间的缝隙，以优化气动性能。

值得注意的是，当襟翼放出后扰流板故障时，有两种可能：在构型1-3的情况下，襟翼收上时会将扰流板推上去；在构型全时，则PRIM 禁止收襟翼，估计是因为偏转角度太大，推的时候会卡住吧。

DSC-27-10-20 Controls and Indicators

绿区是认证过的起飞范围，20%~42.4%。当俯仰配平超过起飞重心对应的俯仰值1.5°时，就会显示琥珀色。注意不是重心值，而是俯仰角度。超过绿区则显示红色。

PITCH TRIM sw在空中不可用，除非直接法则。方向舵配平旋钮和复位按钮在AP接通时不可用。

侧杆的控制和优先逻辑和A320一样。

DSC-27-10-30 Normal Law

正常法则的保护种类和A320一样：

Load factor protection
Pitch attitude protection
Angle of attack protection
High speed protection
Bank angle protection

在A350的描述中，空客终于把A320里非常复杂的飞控法则描述精简了，去掉了 MODE 这个维度，全部改用 LAW。所以现在的 LAW 是一种综合了特定位置（空中或者地面）和等级（正常、备份、直接）情况下操纵情况的统称。对于理解和记忆来说，这是非常有利的。这是一种从工程师思维向用户思维的转变，这种转变还明显地体现在系统逻辑图上，向A320中那种一堆与、非、或门的逻辑图不复存在，全都改成说人话的描述或者针对不同情况下的简图。那种完整的逻辑图确实可以在一张图上表现出所有的系统逻辑，但对于用户来说，看这种图就像是走一个很多入口和出口的迷宫，要想知道什么原因导致什么什么结果，只有慢慢地小心翼翼地连线。这种图便于查询，但非常不便于理解和记忆。

正常法则下，PITCH CONTROL 有3种：Rotation Law, Flight Law, Flare + Derotation Law。LATERAL CONTROL有2种：Ground Law, Flight Law。

PITCH CONTROL：

这里说一下对A350的俯仰在地面叫做Rotation Law，而不是Ground Law的个人理解。

在A320中，俯仰和横侧在地面都叫Ground Mode，其实和直接法则差不多。关于Mode的问题前面说过了，这里不涉及。而A350中，俯仰控制在地面是 pitch rate demand的，并不仅仅类似于直接法则，好处是可以尽量提供一个在任何重量、起飞重心和构型下一致的抬头滚转率，避免擦机尾保护。但机组可以超控擦机尾保护，这个没啥具体解释，估计就是带杆到底还是会擦吧。

Rotation Law depends on:

Pitch rate
Tail clearance
Sidestick position

Flight Law和A320的差不多，就是 load factor demand。正常情况下，离地后5秒转换为飞行法则，但在迎角保护或者仰角保护情况时，转换时间降低到1秒。

Flare + Derotation Law 就是直接法则带一些俯仰反馈的阻尼（应该是偏转率越大阻尼也越大以避免过量操作）。

LATERAL CONTROL：

Lateral Control 的Ground Law是带yaw damping的 full authority control law，个人理解就是带一点反馈阻尼的直接法则。

与A320有一些细节上的不同，或者说优化：

一是在小于2°的小偏转情况下，侧杆回中后副翼会保持这个偏转。

二是在起飞单发情况下，工作发一侧的副翼和3号扰流板会偏转以增大阻力，减少偏转力矩。但这个偏转是有条件的：

飞机在地面
速度大于60kt
踏板输入超过2/3

这个图画的不是很好，尤其是下半部分的象限图，会给人以两侧都偏转的错觉。其实只有工作发一侧会边，那个象限图只能说明两侧可偏的程度一样。

三是单发时会自动蹬舵帮助保持飞机状态。条件是速度大于100kt，且朝失效发的横侧加速度超过一定阈值。需要注意的是，这个自动蹬舵的量并不会抵消侧滑，这是让机组仍然保持对发动机失效的意识。而且机组必须主动蹬舵来修正侧滑，否则一开始看起来侧滑很小貌似不用蹬，随着起飞后速度增加，飞机的侧滑会越来越大，飞机性能会大幅降低，上升率变得很小，噪音很大。

四是当踏板失效或者卡阻的时候，差动刹车还可以控制方向舵：

飞机在地面
AP没接通
速度大于50kt

当差动刹车超过50%时，PRIM会控制方向舵偏转以增加偏转量。

横侧的 Flight Law 是roll rate和sideslip的demand law。和A320一样，也有各种保护、协调转弯、荷兰滚阻尼。

最大坡度：

67°，光结构型
60°，高升力构型
45°，向下俯角保护生效
45°，高度保护生效，松杆坡度回0
受载荷系数限制（大于45°），迎角保护生效

在100ft以下，就算有sideslip demand，飞机也会尽量保持机翼水平，以辅助在侧风落地de-crab阶段的滚转控制。

LOAD ALLEVIATION FUNCTION ( ) 是正常法则下的另一种保护，通过使用飞控操纵面（副翼、扰流板、襟翼）的偏转来减少某些情况下机翼的载荷和疲劳。包括 Maneuver Load Alleviation (MLA), Gust Load Alleviation (GLA), Differential Flaps Setting (DFS)。LAF只是DFS其中一个功能。

简单来说，MLA就是在大机动载荷情况下，减小副翼或扰流板的向上或向下偏转量，以卸除部分载荷；GLA是在颠簸情况下减小副翼的向上偏转量，以卸除部分载荷；DFS是在大重量下增加内侧襟翼偏转量，以减小机翼弯曲力矩。

MLA和GLA在200kt以才工作，且滚转指令优先。MLA在构型全时被抑制。DFS在MTOW-30T 且光结构型情况下工作。具体的使用条件和限制翻书吧，记不住。

个人总结：

所谓法则，就是操纵设备和飞控操纵面（副翼、扰流板、升降舵、THS等）之间的对应关系。包括正常范围的对应关系，以及不正常情况下的对应关系，也就是各种保护。最基本的对应就是操纵设备与飞控面之间一一对应，换句话说，杆动多少，操纵面就偏多少，也就是直接法则。这种对应方式在不同的重量、重心、速度下，同样的杆量飞机反应会有很大不同，比如小速度下反应就小，大速度下反应很大。这对机组操纵能力要求会很高，不是现代飞机的设计理念。由于设备数量和复杂程序的急剧增加，现代飞机设计要求尽量合理的降低机组的直接操纵工作负荷，从而分出精力来监控各种设备，管理整个飞机正常工作。从一个操纵者转为一个管理者。所以在操纵这个方面，不能再像以前一样，需要机组在不同情况下思考不同的操纵方法和操纵量。这就催生了不同程度上的对操纵量的简化和统一。

最简单的就是在直接法则上加一些反馈阻尼，杆量越大，阻力越大，一定程度上避免过量操作。更高级的方式是将杆和飞控面的一一对应关系变成 demand 对应关系，杆量对应的不是飞控操纵面的偏转量，而是固定的飞机反应量。比如 PITCH CONTROL 在地面是pitch rate demand的，可以尽量提供一个在任何重量、起飞重心和构型下一致的抬头滚转率，避免擦机尾保护。在空中是Load Factor Demand，不管在低速/高速，小重量/大重量的情况下，相同的带杆量对应的是给飞机翼面同样的载荷，而不是偏转量。对飞行员来说，就不需要过多考虑过量操纵和结构损坏了。

在正常情况范围以外还可以加入各种保护，以限制在高速、大迎角、大坡度、大俯仰角、大载荷等情况下的飞控面继续偏转，避免进入复杂状态。

而同时，仍然需要保留最基本的直接法则，应为上述各种高级的法则和保护都需要飞控计算机来计算和控制，也需要作动器来作动。如果计算机、传感器、飞控操纵面（作动器）、或者液压故障等等导致高级法则不能工作，机组仍然需要使用直接法则来控制飞机。

DSC-27-10-40 Reconfiguration Control Laws

与A320一样，单一故障不会导致法则降级，多个故障才会，而具体降级情况要根据故障严重程序来定。

可以看出，导致降级的故障大部分是计算机、传感器、飞控操纵面（作动器）、液压四个类型。飞控面和液压故障一般降级为备份法则，而计算机和传感器的全部失效，或者多套飞控面失效才会导致直接法则。

常见需要记住的是：

3部ADR失效，备份法则
双液压，备份法则
应急电气构型，备份法则
3部PRIM失效，直接法则
3部IR失效，直接法则

备份法则与正常法则在操纵设备和飞控操纵面上是一样的，都是demand的关系，只是根据故障情况不同，失去部分保护。超速和失速警告仍在可用。速度限制310tk以避免超速。

直接法则就是最基本的操纵设备和飞控操纵面偏转量一一对应，失去所有保护。超速和失速警告仍在可用。速度限制310tk以避免超速，马赫数限制M.86以保持俯仰稳定性。yaw control提供有限的荷兰滚阻尼和转弯协调。

ABNORMAL ATTITUDE LAW 就是解除所有限制的直接法则，在飞机远超出正常包线的情况下，提供最大操纵权限给飞行员以回到正常状态。就像是EVA解除拘束锁，死神卍解，虽然没什么限制了，但搞不好就走远连自己都控制不了了。

在失去所有PRIM和SEC的极端情况下，还有BACKUP CONTROL可以控制内侧副翼、升降舵、方向舵来提供操纵。

从上图和前面的飞控计算机概览图可以看出，Backup Control Module (BCM)只与最基本的侧杆、方向舵踏板、俯仰配平开关链接，没有其他各种数据来源，所以也就没有控制稳定性。

黄液压驱动BPS给BCM供电，也就是说BCM是独立于正常电气网络的，这算是一种裕度吧。

DSC-27-20 Slats/Flaps

DSC-27-20-10 System Description

POB: Power-Off Brake

SLATS SYS和FLAP SYS都是SFCC的一部分。

在地面，SLATS SYS 1 的电动马达只在液压系统增压的时候才能工作，以避免地面人员在飞机附近时误操作襟翼造成伤害。

ACTIVE DIFFERENTIAL GEARBOX (ADGB) 可以用单独的电动马达来作动外侧襟翼。一般来说WTB锁定之后在空中是无法解锁的，但当用于DFS时，WTB锁定外侧襟翼，这种情况是可以解锁的。每个襟缝翼SYS控制相应的POB。FLAP CTL 1&2都可以控制两个ADGB的POB。

ADGB 与内外侧襟翼之间的传输轴相连，可以作动外侧襟翼。ADGB有两个用处：一是实现DFS；二是在双液压失效时，仍然可以作动外侧襟翼。虽然如前面所说，FLAP CTL 1&2都可以控制两个ADGB的POB（在上图中的手绘连线），但只有FLAP CTL 2能控制电动马达。所以如果FLAP CTL 2 故障，不能实现只移动外侧襟翼，但可以通过FLAP CTL 1 控制POB来实现只移动内侧襟翼或者同步移动内外侧襟翼。

DFS可以在不移动内侧襟翼的情况下独立控制外侧襟翼，用来实现 FLAP CRUISE DEPLOYMENT FUNCTION (FCDF)