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歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

时间:2016-10-24 编辑:admin 来源:www.ust.com.cn 点击:

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

根据最近的照片显示,歼20非常有可能采用了侧置驾驶杆设计。在此之前,中国其他飞机都是采用传统的中杆设计——包括歼20设计单位自己研制的歼10、FC-1。为什么歼10不用侧杆,而歼20又要放弃歼10上的中杆?要理解这种现象,需要了解两个方面的基本知识:首先,早期战斗机为什么都用中杆。其次,侧杆有什么优势。

一:非纯电传飞机,根本用不了侧杆

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:苏27座舱,驾驶杆在中间

早期战斗机——包括近年来一些廉价战斗机,都会全部或者部分的采用机械飞行控制系统。飞机的飞行控制,接受飞行员的操作指令是由驾驶杆和脚蹬负责的;实现则要靠水平尾翼、副翼等气动面偏转。而机械飞控系统中,驾驶杆和脚蹬会牵拉金属连杆或者钢索,连杆和钢索的前后移动则控制平尾等偏转。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:机械式飞行控制系统的信号传递,是由金属连杆、钢索的移动实现的。连杆会尽可能布置在机身背部,这样在遭受地面防空火力威胁时,能够减少因为飞控系统受损而导致飞机失控坠毁的几率。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:纯电传飞机的结构设计受飞控限制和负面影响非常少

这类设计上,存在空间占用等大量问题,使侧置驾驶杆设计完全不可行。这不仅包括F15等机械飞控飞机,也包括苏27、FC-1这样的半电传半机械混合飞控飞机。只有纯粹的电传飞控飞机,才具备采用侧置驾驶杆的硬件基础。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:歼10在硬件上是完全具备侧杆设计基础的

从F16开始的电传战斗机——也包括歼10,其操作设计就可以随意在中杆和侧杆之间选择了——除了的F18A/B/C/D以外。被谑称为小虫系列的F18平台,虽然它本身是个纯数字电传飞控的战斗机,但是保留了一套平时断开连接的机械飞控系统应急,因此它依旧只能中杆设计。

二:中杆设计拥有长期养成的使用、训练习惯优势

而在放大后的F18EF大虫平台上,虽然已经没有了这个限制;但是为了最大程度的延续F18的操作习惯,减少飞行员培训和训练的成本和犯错等人为操作失误增加几率,中杆的设计被延续了下来。实际上这也是绝大多数采用中杆设计的全电传战斗机在设计时最看重的——客户的使用习惯和传统。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:F16座舱,驾驶杆放在右边

歼10当年放弃侧杆设计,最大的原因也在这里。此外侧杆设计由于出现比较晚,其人机设计成熟的也晚——比如F16最早的设计中,其力回馈侧杆是完全扳不动的,纯粹感受飞行员用力施加的方向和大小。这使得飞行员很容易手腕过度疲劳,而又难以精准的控制飞机。到了后来,F16侧杆改进为力、位移双重耦合回馈,有3毫米的位移行程。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:阵风的人机工程设计是现役战斗机中最优秀的

实际上侧杆设计的真正成熟完善,直到在阵风和F22上才完成。在当年歼10采用中杆设计,一方面当时国内观念依旧不够开放和保守占了大半,另一方面侧杆设计风险更高也是不能回避的事实。

三:侧杆能够有效的改善战斗机总体性能

侧杆设计能够兴起,主要是它对性能的改善,比打破传统训练习惯带来的成本要大得多。中杆设计下飞行员很难往后大幅度的倾倒。而接近30度的大后倾座椅设计,一方面能够有效的提高飞行员耐受极限机动的高过载能力;另一方面也能压缩座舱占用高度,有利于减小前机身的截面积和跨超声速阻力,使得机身结构更易于布置。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:此前珠海展出过国内新型座舱,也是侧杆设计

从提高抗过载耐力来说,侧杆允许更大的座椅后倾角度是一方面,另一方面侧杆可以安置的比较高,邪恶漫画,这样可以有效抬高手臂。高过载下飞行时,飞行员会受到高重力与加压呼吸的共同作用,血液向静脉内大量沉积导致血管扩张,这种现象很容易产生强烈的手臂疼痛。对于操作飞机时手臂位置一定会特别低的中杆布局三代机,这种现象尤其严重和普遍,对飞行员在空战中的注意力集中和操作动作准确性影响很大。歼10也不能例外。

歼20终于用上侧杆:歼10当年没敢用

图:F16在吨位有限、采用机腹进气的情况下仍然能做到非常好的跨超声速阻力优化,关键在于前机身座舱和进气道区域的高度和截面积增加控制非常到位。侧置驾驶杆在F16上同时起到增强飞行员高机动耐力增强、减小阻力等多重作用,堪称系统设计优化的典范。

而在前机身结构上,虽然作为两侧进气的战斗机,歼20本身拥有很大的结构高度,因此侧杆压缩座舱高度带来的减阻效果不会有F16那么明显;但是它能够给歼20前机身带来大得多的结构强度和刚度设计余地,更有利于结构的轻巧坚固和长寿。

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