空客 A320 电传飞控系统架构介绍

A320 家族

空客 A320 系列飞机是空中客车公司研制生产的 150 座级单通道双发中短程客机，是世界上第一架应用电传飞控系统的民用大型客机，同时也是第一架使用侧杆代替传统驾驶杆盘的飞机。

空客 A320 系列飞机包括A320、A321、A319、A318、A320NEO 等，产量仅次于竞争对手波音 737，是历史上销量第二的民用喷气式客机。

以 A320 基本型为例，飞机全长 37.57 m，高 11.76 m，翼展 34.1 m，二级客舱布局可搭载 150 人。

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A320 飞控舵面布置

空客公司通过 A320 / A330 / A340 / A380 / A350 等系列飞机的发展，目前已经形成了具有空客特色的电传飞行控制系统体系结构。

A320 尺寸与波音 737 和中国自主研制的大型客机 C919 相当，其两侧机翼上布置有一对副翼、五对扰流板，以及前缘缝翼、后缘襟翼等增升装置。尾翼布置有一块水平安定面、一对升降舵和一块方向舵。

A320 具体的舵面布置如下图所示。

A320 飞控系统基本原理

空客的设计理念是尽可能简化驾驶员的操纵，将更多的操作和处理交给计算机来完成，在俯仰和滚转轴向，计算机会阻止飞行员超越安全包线的操作输入。

其飞控系统的基本原理如下图所示。

飞控计算机是控制的核心，计算机通过处理飞行员输入，经控制律计算后输出作动器控制指令，以驱动舵面运动，从而改变飞机姿态和航迹。

空客 A320 所有飞控舵面均采用电气控制和液压作动（水平安定面人工配平和方向舵也支持机械控制），飞行员通过操纵侧杆控制飞机俯仰和滚转（利用协调转弯也可间接实现偏航控制），通过操纵脚蹬控制飞机偏航。

A320 飞控系统物理架构

A320 电传操纵由七个计算机和相应的作动器组成：

1. 2 个升降舵副翼计算机（ELAC），控制副翼、升降舵和水平安定面作动器；

2. 3 个扰流板和升降舵计算机（SEC），控制着所有扰流板作动器，同时也作为升降舵和水平安定面控制的备份；

3. 2 个飞行增稳计算机（FAC），提供了偏航阻尼、配平和行程限制功能。

另外还有两个 FCDC（飞控数据集中器），从 ELAC 和 SEC 获得数据并将数据送至中央维护等机上系统。

A320 飞控系统的物理架构如下图所示。

A320 飞控系统逻辑架构

A320 飞行控制律包括正常控制、降级控制和直接控制。其正常控制律包括三轴控制、飞行包线保护、机动载荷抑制等。在故障情况下，控制律进行重构可实现降级控制。

这里以俯仰轴向为例，介绍 A320 飞控系统逻辑架构。

系统采用两块升降舵和水平安定面控制飞机俯仰。正常情况下，ELAC2 控制升降舵和水平安定面，左侧和右侧升降舵作动器分别由绿色和黄色液压系统驱动，水平安定面由1号电马达驱动。

升降舵作动器采用主-备工作方式，每个作动器有三种工作模式：正常、阻尼和回中。

当系统正常工作时，升降舵一个作动器处于正常状态，另一作动器处于阻尼状态。

水平安定面由两个液压马达驱动，液压马达接收三个电机或配平开关的指令控制。当绿色或黄色液压系统可用时，任意时刻拨动平尾人工配平手轮，都可以实现水平安定面的机械控制，且其权限优先于电气控制。

A320 机械备份（终级备份）

当 A320 部分飞控计算机失效后，系统将按照既定逻辑进行控制重构。

当电传飞控系统完全丧失后（所有飞控计算机均失效），其采用了方向舵和水平安定面的机械备份形式（终极备份）。

飞行员可通过脚蹬直接控制方向舵，通过平尾人工配平手轮控制水平安定面，为飞机提供一定的偏航和俯仰控制能力，直到电传飞控系统重新启动。

对于偏航轴，飞行员操纵脚蹬，备份系统不经过飞控计算机，直接通过机械连接将飞行员指令发送给方向舵 PCU，从而驱动方向舵运动；

对于俯仰轴，飞行员拨动平尾人工配平手轮，备份系统不经过飞控计算机，直接通过机械连接实现平尾控制，且机械控制的权限高于电气控制。

与空客 A380 的备份系统不同，A320 的备份形式不能实现安全飞行和着陆，仅用于稳定飞机姿态，等待电传飞控系统重启。

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