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一、电传飞控基本概念
电传飞控（Fly-By-Wire，FBW）是一种先进的飞机飞行控制技术概念，在现代航空领域具有极其重要的地位。
在传统的飞机飞行控制系统中，飞行员的操纵指令主要通过机械连杆、液压或气动等方式直接传递到飞机的控制面（如副翼、升降舵、方向舵等）来实现飞机的姿态和轨迹控制。然而，随着飞机性能的不断提升以及对飞行安全性、精确性和舒适性要求的日益提高，这种传统方式逐渐暴露出一些局限性。
电传飞控系统则采用了全新的设计理念。它利用电子信号和计算机技术来传输和处理飞行员的操纵指令。飞行员在驾驶舱内的操纵装置（如驾驶杆、脚蹬等）不再直接机械连接到控制面，而是将飞行员的输入转换为电信号。这些电信号首先被传输到飞行控制计算机（FCC）中。飞行控制计算机就像是飞机的“智能大脑”，它根据飞机的当前飞行状态（如速度、高度、姿态等）、飞行环境（如大气数据、风向风速等）以及预设的飞行控制律，对飞行员的指令进行快速、精确的计算和处理。
例如，当飞行员推动驾驶杆向前，意图使飞机俯冲时，驾驶杆的位移被转换为电信号传送给飞行控制计算机。飞行控制计算机综合考虑飞机的当前速度和高度等因素，计算出合适的升降舵偏转角度，然后再通过电子线路将控制信号发送到控制面的作动器（通常是机电作动器或液压作动器）上，由作动器驱动升降舵偏转相应的角度，从而实现飞机的俯冲动作。
电传飞控系统具有诸多优势。首先，它极大地提高了飞行控制的精度。飞行控制计算机可以根据复杂的算法对飞行员的指令进行优化和精确调整，使飞机的飞行姿态更加稳定和准确，能够更好地满足现代飞行任务的要求，如在复杂气象条件下的飞行、精确的进场着陆等。其次，它增强了飞机的安全性和可靠性。通过采用冗余设计技术，如多重飞行控制计算机、冗余传感器和作动器等，即使某个部件出现故障，系统依然能够保持正常的飞行控制功能，避免因单点故障而导致飞机失控。例如，在一些先进的电传飞控系统中，采用了三重冗余甚至更多的冗余设计，当其中一个飞行控制计算机发生故障时，其他的备份计算机能够立即接管工作，确保飞行安全。此外，电传飞控系统还为飞机的设计带来了更大的灵活性。由于不再依赖复杂的机械连杆系统，飞机的结构设计可以更加优化，减轻飞机的重量，提高飞机的性能和燃油效率。
在民用廉价的小飞机和直升机中，通常较少采用三冗余的电传飞控系统。原因主要在于成本因素。三冗余的电传飞控系统虽然能极大提高飞行安全性与可靠性，但需要配备多个相同功能的硬件组件、复杂的控制计算机及相关软件算法，这会大幅增加系统的研发、生产和维护成本。对于廉价的民用小飞机和直升机而言，其市场定位往往更注重经济性，在有限的预算下难以承担如此高昂的飞控系统成本。此外，这类小型飞机的飞行任务相对简单，飞行环境和工况通常不像大型客机或高性能军机那样复杂严苛。在风险相对较低的情况下，传统的机械或较为简单的电传飞控系统在一定程度上也能满足其基本的飞行控制需求，所以从性价比的角度考虑，一般不会采用三冗余的电传飞控。
电传飞控技术在现代民用和军用飞机中得到了广泛的应用，是现代航空技术发展的重要里程碑，为航空业的发展带来了革命性的变化，推动了飞机性能的不断提升和飞行安全的显著改善。
二、eVTOL飞控设计中的简化飞行操纵（SVO）概念
在电动垂直起降飞行器（eVTOL）的发展中，简化飞行操纵（SVO）成为重要方向。飞行包线是指飞机在不同飞行状态（如速度、高度、过载等参数组合）下能够安全稳定飞行的范围边界。
对于 eVTOL 而言，由于其独特的飞行方式，如在垂直起降和过渡飞行阶段，气动环境复杂多变，相比传统固定翼飞机，其飞行包线的界定更为复杂。而 SVO 要求在部分操作上由飞控软件代替飞行员进行更精准高效的控制，这就需要飞控系统对 eVTOL 在整个复杂飞行包线内的各种飞行状态有极其精确的掌控和应对能力。
在功能方面，飞控系统不仅要实现常规的飞行姿态控制、轨迹跟踪等基本功能，还需要针对 eVTOL 在垂直起降时的精确悬停控制、快速过渡飞行时的平稳转换控制等特殊需求开发新功能。例如，在城市高楼间的狭窄空间进行垂直起降时，飞控系统要能精确控制飞行器的位置和姿态，确保安全起降，这就要求其具备高精度的定位和姿态调整功能。
在架构上，为满足 SVO 和复杂飞行包线要求，可能需要采用更先进的分层分布式架构或冗余架构。比如增加备份控制通道和传感器，以保证在复杂飞行状态下即使部分组件出现故障，系统仍能可靠运行。像一些先进的 eVTOL 飞控架构可能会设置多个独立的计算单元，分别负责不同飞行阶段或功能的控制，同时相互备份和监控。
从安全性角度来看，由于 eVTOL 可能在城市等人口密集区域飞行，一旦出现飞控系统故障导致的飞行事故，后果将极为严重。所以飞控系统需要具备更强的故障检测、诊断和容错能力。例如，采用先进的故障诊断算法，能够在毫秒级时间内检测到关键部件的故障，并迅速切换到备份系统或采取相应的安全措施，如自动返航、紧急降落等。
正因为 SVO 对 eVTOL 飞行包线运行的严格要求促使飞控系统在功能、架构和安全性等多方面进行升级和改进，其研发、生产和维护成本也会相应增加，所以其价值量有望得到显著提升。
三、 分布式和分层的飞控设计理念
在 A380 的飞控架构中，采用了分布式架构。它有多个独立的飞行控制计算机（FCC），这些 FCC 分布在飞机的不同位置。例如，在飞机的不同舱段分别设置了主要的计算单元，各自负责处理特定区域或功能相关的飞行控制数据和指令。
在分层方面，其飞控系统可以大致分为不同的层级。最上层是飞行管理系统（FMS），它负责规划飞机的整体飞行路径、速度剖面等宏观飞行任务，根据飞行计划和导航信息生成基本的飞行指令。中层是核心的飞行控制计算机层，这些 FCC 接收来自 FMS 的指令以及飞机各类传感器（如大气数据传感器、姿态传感器等）的反馈数据，通过复杂的控制算法计算出具体的控制指令，如副翼、升降舵、方向舵等控制面的偏转角度。下层则是作动器及相关的驱动系统，负责将 FCC 发出的电信号转换为机械动作，驱动控制面运动以实现飞机的姿态和轨迹控制。
在这个架构中，不同层级之间相互协作又相对独立。比如，当某个中层的 FCC 出现故障时，其他正常的 FCC 可以在一定程度上接管其部分功能，并且下层的作动器也具备一定的冗余设计和自我检测能力。例如，如果某个作动器的驱动电路出现故障，其内部的备份电路可以启动，或者系统会自动切换到备用的作动器，同时通过传感器反馈和监控系统及时向飞行员和维护人员报告故障情况。
这种分层分布式架构使得整个飞控系统在面对复杂飞行状态和可能的组件故障时，能够保持较高的可靠性和稳定性，确保飞机的安全飞行，与 eVTOL 在满足 SVO 和复杂飞行包线要求下所追求的先进架构目标有相通之处。
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