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全球战机都逃不脱的“飞控陷阱”,中国歼10和歼20却成功避免

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现代战斗机普遍装备了电传飞控系统。相比于传统的机械式飞行控制系统,电传飞控有很多的优点:

第一,结构简单,占据空间更少。机械飞控系统一般需要至少控制三个主要舵面:垂直尾翼、水平尾翼、副翼。为了完成对这些舵面的控制,需要使用高强度的钢缆和相关舵面操控转换器相连,而转换器与舵面也使用刚性连接。这些线缆的连接复杂且易损,在战斗当中极易出现故障,且横跨整个机体,需要较高的布线水平。

相比之下,电传飞控系统通过电子元件感受飞机操纵杆的运动,将信号传递到各个活动舵面,各个舵面的电动机/液压机产生响应,完成飞机动作的操控。由于不需要利用复杂的刚性线缆,在战斗中不易损坏。

第二,电传飞控在高过载和高速状态下的控制力更强,更不容易出现“锁舵”(舵面效率降低)的情况。机械飞控系统在高速状态下,由于气流在舵面处高速流动,产生极大的稳定力矩,想要改变舵面需要更大的力量。在没有液压助力的情况下,飞机的舵面完全依赖飞行员的“麒麟臂”进行动作。在速度超过600公里/小时的时候,战斗机想要进行水平尾翼的偏转需要近吨级的力量,即使有液压助力,飞行员也需要使出全身力气去掰飞机的操纵杆。在二战时期,很多苏联飞行员会像坦克驾驶员一样携带一把锤子,为的就是防止“锁舵”。

而电传飞控的特点就是操作是自动运算(数字飞控)。例如,飞行员的操作只需要给出信号“向左滚转”,电传飞控会自动计算当前的副翼阻力,给与电动机信号,将飞机的副翼偏转到飞行员操作的角度。由于电机的扭矩更大,因此飞行员无需自身发力,便可轻松控制舵面。

第三,电传飞控可大幅度提高飞机的机动性。采用机械飞控的飞机,多数具备静稳定性,这样才能减少飞行员的操纵量。然而静稳定的飞机,机动性也同样大大受限。而有了电传飞控之后,机载电脑会自动对飞机进行配平稳定,因此飞机可以采用静不稳定设计,机动性突飞猛进。

不过,电传飞控虽然优点颇多,但技术难度极大。电传飞控系统的安全和稳定性是飞机的生死线,考验的不仅仅是一个国家的飞机设计水平,更考验飞控系统的设计能力和软件设计能力。尤其是软件系统,飞机操纵杆的每一个信号都需要稳定、精确地反映到飞机的动作面上。几乎所有采用电传飞控的战机,都因飞控故障摔过机。有没有例外?有,那就是我们的歼10和歼20!

歼10采用了鸭翼布局,其飞控系统的难度,天生就比常规布局的战机大。因此歼10没有发生过飞控事故,本身就是一个世界奇迹了。而歼-20由于采用了升力体布局、DSI进气道、棱形机头、进气唇边条、大边条、全动尾翼+全动鸭翼,这一套“天顶星机动性”全家桶下来,飞行员一个简单的操作就会运行数万条代码运算,飞控系统的优化和响应简直难比登天。从结果上看,歼-20的飞行控制系统无疑是非常可靠的,无论是在珠海航展上,多机编队的高机动展示,亦或是在军事演习中歼-20展现出来的绝佳机动性碾压,都可以证明飞控编程人员是下了苦心了。

不过这还不是结局,未来换装带有推力矢量功能的WS-15发动机后,歼-20的电传飞控系统将再度升级,到时候只要飞行员扛得住,什么极端机动动作都不在话下。唯一需要心疼的就是飞控编程小哥的发际线——如此庞杂的系统优化,那得是多少个通宵才能肝出来的啊。

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