發信人: cobrachen (mustang) 看板: Aero 日期: Thu Dec 31 01:55:34 1998 標題: 轉貼:控制學與FBW 信人: flak@Palmarama (防空砲), 信區: Military 標 題: 控制學與FBW 發信站: 台大計中椰林風情站 (Mon Dec 28 20:23:41 1998) 轉信站: Palmarama (local) 剛去連線版討論一下 忽然靈機一動 想到一個方法可以『證明』FBW的優點 一般書上都說 FBW的飛機靈活度更高 機動性更好 然而 有經驗的玩家可以發現 絕大多數的FBW戰機 其G限 攻角限 往往沒有特別出色 推重比更和FBW無關 則 瞬間轉彎率 持續轉彎率 滾轉率 也自然和FBW無關 那我們去加一個FBW幹嘛啊？ 所有自然界 可以長久存在的系統 都必須是『穩定』的 也就是說 其輸出會逐漸與收斂到輸入 例如你開水龍頭 則水流一定是由小到大 到一定流量時就穩定不再增加 而所謂『不穩定』的系統 就是其輸出不會『收斂』 而會『發散』 以水龍頭為例 就是一開水龍頭 水流量就不斷增加 無法停止 當然 世界上沒有流不完的水庫 但水流量無限增加 就會超過水管材料 特性的負荷 終至於水管破裂為止 像核分裂 就是一種『不穩定』的系統 一旦撞擊一個原子核 就會產生更多 的粒子去撞擊其他的更多原子核 又產生更多的原子 自然就是撞到完為止 而生物圈 就是『穩定』的系統 兩隻兔子生出十隻 十隻又生出50隻 愈生愈多 但升到超過食物產量時 多的兔子就會餓死 則兔子數目（輸出）就會收斂到 食物產量（輸入） 這跟飛機有什麼關係呢 假設你的飛機升力中心在重心前面 則飛機提高攻角時 升力『值』提高 產生正的升力『力矩』以抬高機頭 又使攻角提高 則『力矩』 更大.....結果就是機頭抬高到失速 無法提高升力為止 而如果升力中心在重心後方呢？則飛機提高攻角時 升力『力矩』是負的 也就是說會把機頭壓下去 反之 攻角為負時 升力『力矩』為正 把機頭抬起來 所以機體的姿態會收斂到控制面給的命令 飛機才能飛 不信？ 折一架紙飛機 把迴紋針夾在機身後方 保證一丟出手 機頭就猛力上仰 直到失速 所以 以往設計飛機時 『先天』特性就要保持升力及重力間的關係 能讓飛機『自然』穩定 然而 穩不穩定和姿態及外界狀態有關 當攻角加大 或空速、高度達到極限時 飛機的特性可能就不能維持穩定 所以 要嘛就是限制飛機操作範圍 不要飛到極限 要嘛就是提高飛機的穩定性 然而 加強先天特性使極限狀態能夠穩定飛行 相對地就使一般狀態下 穩定性過高 之前提過 系統不是穩定才能存在嗎？ 那愈穩定不是愈安全嗎？ 然而 老天是公平的 『穩定性』和『反應速度』是相衝突的 穩定性愈高 反應速度就容易被降低 就好像一個開了十分鐘才能達到設定流量的水龍頭 然而 如果我們對系統特性作一些『本質上』的調整 是可以找出『反應速度』 及『穩定性』間的最佳解 可惜的是 一架飛機長怎樣 就是怎樣 你很難 去機動調整其特性 然而 大戰期間 據說是追蹤V1飛彈發展出的FEEDBACK控制理論 可以改善這個問題 FEEDBACK的意思是 加裝一個感測器 量測輸出與輸入的誤差 再經過控制器 改變系統的輸入量 則一個『不穩定』的系統可以被控制器壓抑住發散的趨勢 例如一架不穩定的飛機 想拉高就一定是壓尾翼 結果就是飛機攻角無限制提高 但如果我們加裝一個攻角量測器 量到攻角過高時 就命令尾翼上打 則 經由尾翼『主動』地調整 飛機就可以維持一定的攻角 而飛行員做不到的原因是因為飛行員神經反應不夠快 一個訊號傳遞『延遲』 的系統反而使系統更不穩定 所以 直到70年代 有高速電腦問世 我們才能 作出實用的FBW 而FBW的好處之一是 我們的系統先天可以不穩定 （不過還是有極限）所以 氣動力設計師就有更多的選擇可以設計出升力更大 阻力更低的構形 不管形狀多稀奇古怪 沒關係 FBW可以把它硬穩定下來 所以FBW飛機 的酬載、負荷性能『通常』會比較好（但如果飛機本來就先天穩定 則加裝FBW 也不會替氣動力性能帶來什麼好處） 其次是 藉由調整控制器來調整穩定性 遠比調整先天特性來得容易 所以 我們比較容易設計出 反應速度快 穩定性又高的系統 所以 FBW飛機強過傳統飛機的地方是其『反應速度』『比較』不會因為穩定性 的需要而有所削減 而一架FBW戰機的最大迴轉率可能不如傳統戰機 但它卻能在『較短時間』內達到最大迴轉率 則還是電死它 總而言之 就像有的戰機『爬升率』贏人家 可是爬到一萬呎的時間卻輸人家一樣 FBW飛機不一定會有比較好性能 卻能比較快發揮性能 -- 『德國的一座山不會挑釁法國的一座山』 ∼雷馬克，『西線無戰事』 -- ☆ [Origin:椰林風情] [From: 140.112.16.96 ] [Login: **] [Post: **] 0m -- -- * Origin: 國立中山大學 Formosa BBS * From: 168.95.4.11 [已通過認證] .