KA50自动驾驶，飞行控制系统说明与描述

mccoy007

本人写这个帖子的目的在于减少一些重复性的问答问题。同时也让各位搞清楚一些基本概念。这些部分基于我对现有的KA50系统的理解，当然，最重要的是，基于官方论坛，手册上对于系统的定义。

##第二个帖子里面对于两个个人理解概念有解释说明，当感觉有些看不明白的时候可以先阅读一下。
这个帖子我将慢慢完善。因为我的眼皮已经打架了。

4月26日第一部分

首先注意一个区别，保持姿态与保持稳定是两个不同的概念。这个是我的个人经验告诉我的。

常见问题: 这直升机太疯狂了，他什么姿态都能飞出来，除了我想要的那种！

回答: 首先搞清楚一个基本的问题，直升机先天就有“不稳定”的特点。为什么？在这里我不想花大篇幅去讨论博士学位的东西，但是我可以告诉你，这个问题和为什么固定翼飞机要滑跑一段距离才能起飞（垂直起降的那种特例除外）一样。当你发现你的疑问在书里或者其他地方找不到答案或者类似的情况，我上面那句话（不稳定）是唯一的答案。

Let's continuous，为了部分解决，或者说在现有科技条件下KA50所做到的，就是采用了俄罗斯工程师们的思路所作出来的一套飞行控制系统（口碑如何还在调查中，但是至少我们知道，它代表的是卡曼诺夫设计局对于该问题的理解）。他可以在一定程度上“减少”直升机的这个先天问题。当然，前提是你了解它，并且知道它如何为你服务，它的局限性，它怎么为你服务，你该如何在各种情况下正确使用系统的各个功能，相互之间关系。否则，你会发现你飞行在水深火热之中，同价值不菲的自动系统玩儿拉锯战。或者，也许你应该跟领导说一下，我们可否让卡曼诺夫拆了这些个价值不菲的系统，给纳税人省点钱，Or，what ever you like to say。OK，下面是一些建议。

1)  A50的共轴（Coaxial）设计确实带来了一些稳定性上的提高，不过还是无法解决直升飞机那个先天好动的天性。因此，在操作的时候需要飞行员不断的进行平稳柔和的修正。来保持所需的飞行姿态。卡50机载的高级飞行控制系统（FCS）可以帮助飞行员来控制飞机。在合理使用的前提下，FCS系统几乎可以管理飞行，无论是为火箭发射提供稳定的盘旋，还是自动按预定航线飞行，或者是返回基地。所以，请你耐心来读一下FCS系统的说明。

2) 从标准程序以及真是飞行的角度上来讲， 以下的自动驾驶通道应该始终为接通(蓝色的俯仰，倾角，航向通道开关)。部分人发现关闭航向控制通道开关可以提供稍微舒服一点的航向控制，但是这种做法对于我们这些模拟飞行员来说，破坏了循序渐进的驾驶学习过程，培养不正确与真实不符的驾驶习惯。在真实飞行中，关闭这些自动驾驶开关是不允许的，特别是在正常环境下。

3) FCS系统只有20%的干预范围。那么说的通俗一些，由于直升机先天的好动性造成的不稳定就会在FCS的掌控之下，FCS系统会自动抵消这部分好动性带来的不稳定，增加飞机的稳定性。但是，当动作幅度大于20%的时候，FCS系统则无法对超过的部分进行干预。在这里所说的干预范围，包含主观（飞行员主动改变姿态）与客观（风向，自身不稳定性）因素。


4)使用配平（Trim）以及配平功能的说明。直升机的配平与固定翼飞机的差别比较大，因此需要频繁的使用。但是，如果你很熟悉固定翼飞机的配平以及用法，掌握和理解直升机的配平不会很难。我说的熟悉不是客机起飞前打配平仅仅这一个简单的动作。总的来说，当飞行参数，flight parameters（这部分我仅限于英文理解，按照我对直升机的理解，这个应该是说参数，例如桨叶的角度）改变时，就应该考虑使用配平。但是，很重要的一点，也很容易被忽略的一点是，直升飞机使用配平的前提是当直升飞机进入了一个比较稳定的飞行姿态之后（也就是飞行参数可以让飞机保持一个稳定的飞行姿态）。这个和固定翼飞机在进行转弯的时候不进行配平的道理差不多。

那么好了，到这里我将必须要解释一下配平的问题。当然，只是简要的解释。

和多数直升机一样，当按下并且松开配平按钮之后，KA50的配平系统会取消作用在Cyclic(I guess in Chinese it is周期杆)与方向舵上的力量，同时保持直升机在这个配平位置上。配平系统与FCS系统相互配合，Pitch，Bank，Yaw通道（正常情况下接通的3个通道）将会配合飞机来保持当前的飞行参数（当前参数下所能带来的飞行姿态）。
但是需要注意的是，当配平按钮按下的时候，FCS系统将被断开。只有在松开配平按钮时才会记住当前的参数，并且重新激活，启用FCS系统。从这以后，FCS将帮助飞机保持当前的飞行参数（姿态）。
请记住，FCS系统只有20%的干预范围。当配平不正确的时候，那么就可以能造成一些奇怪的反应。
最真实的模拟Trim的办法是使用带力回馈的杆子。因为这样你能感觉到使用Trim之后，会有一股力量迫使杆子回中。但是，目前很多高端杆子都没有这个功能。因此DCS在制作的时候，会有短暂的一个延迟（在目前版本中是这样），以便我们松手，让桌面上的杆子回中。
但是，请记住，只有当飞行姿态（参数）稳定之后再使用配平。
在真实中，使用配平功能可以说是KA50飞行员们的本能反应。看看多久你才会有这种本能。

（附加方面）：为了更好的理解配平系统与FCS系统的工作原理，与相互配合关系。我建议你用RCTRL+ENTER，打开飞行控制指示窗口。这个窗口在真实中是不存在的。相对于固定翼飞机，它所能提供的信息相当于当前“舵面”的位置，那么你不妨自己找个安全的环境来试验一下，实践会加深理解。当然，我希望这个是在安全的前提下，无论是虚拟还是现实（态度问题）。

5) 当你理解，并且习惯了控制之后，可以进一步。使用飞行指引模式/Flight Director Mode，FD模式。在4个通道控制的右上角，蓝色开关。当然，Pitch/Bank/Yaw通道开关保持接通。在飞行指引模式中，FCS系统将不会继续使用20%的权限来保持姿态。但是会继续提供Damper（阻尼效应），来减少操作以及直升机先天的不稳定性带来的震动。当接通了FD模式，你会发现飞机的反应会相对“负责”一些，因为没有20%的干预。
FD模式经常在以下几个情况下使用，例如，控制直升机进入所需的火箭发射姿态，规避机动，以及飞行表演。

注意，FCS 系统可以通过紧急自动驾驶断开来切断。但是请注意，只是也是只有紧急情况。

[ 本帖最后由 mccoy007 于 2009-4-30 20:57 编辑 ]

mccoy007

##Apr 28th update

首先附带解释第一个帖子里面一些容易混淆的概念，如果你看完第一部分对于以下两方面的区别感觉有些模糊，那么看一下下面的两个说明。

1. 保持稳定与保持姿态。

可以这么说，直升机的先天不稳定性容易造成了姿态的不稳定，如果想保持姿态，那么必然要以稳定为前提。虽然英文上来说可以用stablize来概括，但是实际上，如果按照理解来说，区别是有的。而且很重要。

2. 飞行参数/Flight parameter。这个我目前也在继续理解中。我先说一下目前的理解，按照251同志提供的材料我们可以知道，直升机姿态改变，不是向固定翼一样改变舵面上下表面的压力而使飞机姿态发生改变。想象一下飞机滚转时多面的位置。直升飞机，如果单看周期方面；主要是通过改变桨叶的角度来改变力矩，使直升飞机改变姿态。那么英文中标注成为Flight Parameter，那么中文的合理翻译来说我想应该指的更多是参数，例如，桨叶的角度这类。可以这么说，正是因为这些个飞行参数变化了，因此带来了力矩的变化，因此姿态才会发生变化。


下面继续飞行系统的说明。（正在整理中，以下资料暂时不要阅读Apr 28th update）

在这个帖子中我将着重说明一下KA50的自动飞行控制系统各个部分以及相互间的关系。


概念与观念上需要注意的方面：
当我们讨论KA50的自动驾驶系统时，我们应该注意一下这个同我们传统印象中固定翼飞机的自动驾驶系统的区别。

KA50的自动驾驶系统，并不完全等同于计算机全面接管飞机控制，来进行预定航路跟踪（了解民航的飞友们熟悉的LNAV模式），或者垂直导航这类。简要得来说这个系统主要包含以下部分。

1. 与飞行控制系统（FCS）配合，提供稳定，姿态控制。
2. 让直升机按照指定的，或者计划好的飞行路线进行飞行，类似于LNAV吧。
3. 在攻击中，配合武器系统提供自动转向（水平方向上）。
4. 提供自动悬停以及高度保持系统。


航路模式选择开关
这个开关位于总距杆上（collective leaver），与自动驾驶的开关相关联。这个开关提供3个模式。中间位置（默认位置）航路模式将关闭。前位：自动驾驶系统将会接管直升飞机跟踪预定航路。后位：与自动盘旋模式（Auto Hove）相关联，用于在控制下降中使用。同时航路模式也与选定航向Desired Heading (DH)以及选定航路Desired Track (DT)相关联。


高度参考源模式切换开关
位于右侧面板。AFCS系统的高度参考数据源，在气压高度值（Barometric）与雷达高度值（Radar）之间选择，切换。该选择不与HUD高度显示相关联。


增强稳定系统与飞行指引
增强稳定（增稳)系统包含两部分，姿态保持模式与阻尼效应（Stabilize Augmentation and Damping）
阻尼效应：用于消除转轴部分的附带震动所带来的影响（减震）。
姿态保持：用于帮助飞行员来保持指定的姿态（俯仰，航向，滚转，高度）。姿态保持模式仅有20%的权限，系统无法在姿态变化幅度超过20%时对于超过部分进行姿态稳定干预。

当接通自动驾驶的4个通道开关（Pitch Head Bank Altitude）时，姿态保持以及阻尼效应这两个功能将同时被激活。当4通道断开时（无论FD按钮状态），飞行员的操作不经过FCS系统处理而直接加载在旋翼以及方向舵上，在没有阻尼效应和姿态保持的情况下KA50的操纵将比较会很困难。

FD按钮负责4个通道的姿态保持模式的接通与断开。

当FD断开的时候（以4通道开关接通为前提）
当FD关闭的时候，4个通道的阻尼与姿态保持模式将接通。阻尼模式将帮助直升机抵消操作说带来的震动影响。姿态保持模式用于帮助飞行员来保持制定的姿态，直升机的俯仰，滚转，以及航向由配平按钮决定。当飞行员松开配平按钮之后飞行控制系统（以下简称FCS）将会记录下当前飞机的俯仰，滚转姿态以及航向。这些数据将用作FCS在20%权限内用来保持姿态。

飞行员在进行大幅度动作的时候，将会感觉到很大的“阻力”，因为FCS系统将试图让直升机保持在记录的姿态上。如果飞行员放弃操纵，FCS系统将会让直升机的姿态恢复到最后指定的姿态上。
在机动中飞行员可以按压（不抬起）配平按钮，这样可以临时取消系统的姿态稳定（阻尼效应仍然工作），当配平按钮松开之后姿态稳定系统会再次工作，但是这种做法并不推荐。

当FD接通的时候
与增强稳定系统相关的部分：接通FD之后FCS系统将不会继续使用20%的权限来保持姿态，但是会继续提供Damper（阻尼效应）。其他功能再作说明。

[ 本帖最后由 mccoy007 于 2009-4-28 18:18 编辑 ]

mccoy007

资源

以上文章基于下列资源编写。请注意这个是我自己的理解，并不是按字翻译（当然，让我按自己的理解去解释牛顿定律我写出来的不会和书上差几个字）。因此如果有疑问，或者不理解的地方请参照原文。在此对于提供，整理资源的各位表示感谢。

1. DCS-BS_Flight_Manual_eng.pdf/ED Manual

2. 直升机自动驾驶原理/3GO-251。连接http://bbs.3gofly.com/bbs/thread-173593-1-1.html

3. 问答总汇/Acedy http://forums.eagle.ru/showthread.php?t=35444

4. FCS相关系统解释/EvilBivol-1 http://forums.eagle.ru/showpost.php?p=569223&;postcount=27

5. 配平系统解释/EvilBivol-1  http://forums.eagle.ru/showpost.php?p=572028&;postcount=34

5. ED论坛置顶帖子黑鲨自动驾驶说明/IvanK http://forums.eagle.ru/showthread.php?t=36246

[ 本帖最后由 mccoy007 于 2009-4-26 20:45 编辑 ]

zhangpengs

太好了，受教受教，慢慢学习！

kiss4luna

一起加到我那个顶置帖吧?
http://bbs.3gofly.com/bbs/thread-178128-1-1.html

[ 本帖最后由 kiss4luna 于 2009-4-26 20:57 编辑 ]

mccoy007

原帖由 kiss4luna 于 2009-4-26 20:56 发表
一起加到我那个顶置帖吧?
http://bbs.3gofly.com/bbs/thread-178128-1-1.html

你加就是了。制顶什么的随便。估计也就那么些东西了。再补充就是悬停自动下降这些。我还没去研究航路跟踪。

kiss4luna

原帖由 mccoy007 于 26/4/2009 21:02 发表


你加就是了。制顶什么的随便。估计也就那么些东西了。再补充就是悬停自动下降这些。我还没去研究航路跟踪。

我就是照着官方论坛的FAQ翻的，那段有点长就没动，看你翻了我就想直接把链接加进去

iceviper

此贴不置顶，啥贴置顶...

拜仁

非常感谢楼主所做的精彩讲解。但是我依然有几个问题想问问楼主：
1、如果打开航向保持，那我如何改变机头指向能？无论我蹬舵多久，松开后它又回到原来的指向……（我总不能一直蹬舵吧）我认为在改变机头指向的时候应该把航向保持关闭，等转到需要的角度后再重新打开航向保持。另外，做大机动时是不是应该使用紧急断开FCS？
2、配平按钮是不是要按住一段时间等杆子回中后再松开？

zhangpengs

我得到的信息是“打开航向保持，无论我蹬舵多久，松开后它又回到原来的指向”是DCS V1.00的一个bug ！

信息来自官方论坛，本人外语不好，了解不到更详细全面的与该问题相关的信息！

拜仁

BUG……其实楼主所说的意思是不是FCS一定要接通，只要我们动作大于20％就能改变飞机的飞行姿态？也就是说微调的话飞机会回到原来的姿态，做机动时动作大点就能解决问题？

zhangpengs

对于目前的状况来说,仰俯保持、侧滚保持都可以在操作幅度大于20%时，能够有真正的作用，而唯独航向保持，即使是超过20%的机动操作，飞机还是会自动的转向原来保持的那个航向，很是郁闷！

而FCS是一定要接通，但我个人的操作是做大动作机动时，就打开“飞行指引模式/Flight Director Mode，FD模式”！等飞机进入想要保持的姿态时，再关闭 FD模式 ！

拜仁

我也认为FCS系统正常情况下应该是一直接通的，望ED速速解决BUG。

mccoy007

概念上的问题。方向舵控制的时偏航（Yaw）这个轴。
虽然我不是太确定，表面上讲，从KA50布局上来说他方向舵起到的作用和大多数固定翼飞机上的应该相同。因此，如果从这个角度上来说，这个轴向上的机动不在FCS系统的干预范围内。因此也不应该属于bug，属于正常的飞行表现。你想一下你飞SU27那样的飞机，你蹬一下方向舵飞机的反应。
至于系统干预的话，FCS系统可以通过权限来操控方向舵来保持航向，但是这个航向并不是你完全靠方向舵来保持的航向。这个具体需要查一下FCS的工作法则才可以下结论，但是手册里面没有这方面的资料。

lixupengdel

学习了！！！