解析鴨式飛機飛控技術-飛行員可以無憂慮飛行，不怕飛機失控

說起戰鬥機性能，大家都知道更快高更強，但是很少人知道，潮流早就發生了深刻轉變，實際上從上世紀70年代開始，更高更快更強，早就變成了更低更慢更輕，單純追求高空高速的年代早已過去，而且從飛機替換來說，更小的飛機可以有更強悍的性能，這也是F16小個頭替代F4大個頭的原因。

單發小F16替換雙發大F4，這就是技術進步的威力

F16替代F4的強悍攻擊能力，最大理由是，採用了翼身融合技術外加電傳飛控，使得飛機尺寸重量阻力大幅度減小，雖然機體重量只有後者的一半，總推力只有66%，但是掛載能力，航程，機動性都比後者強，這就是電傳飛控創造的奇蹟。

F16和F4相比更小更輕轉彎更快，而且可以同時和2架F4交戰而不落下風

大家不禁要問，電傳操縱是何許神聖，為何如此強悍，能讓飛機減重不減能？為了回答這個問題，我們先從飛機飛行操縱系統說起。

飛行操縱系統，也稱為飛行控制系統，這就是將飛行員的動作轉換為到飛機動作的一個複雜系統，從工作分類來說分為人工操縱系統和自動操縱系統，自動操縱系統這個很好理解，預先設定好飛行方案，所有參數，讓飛機自己飛行，飛行員就是監控狀態而已，簡單來說就是自動駕駛，和現在很熱的汽車自動駕駛技術很類似。

從這個對比可以看出F4肥碩笨重，F16輕盈修長

而電傳飛控系統也經歷了一個很長的過程，並不是忽然跳出來的，從最初的機械操縱經過多次進步到電子控制增穩最終才到電傳操縱系統。

飛行控制系統是很複雜的，這是二代機JA37的飛控系統簡圖

以下讓我們看看飛行控制系統的歷史，雖然從名詞來說很不容易理解，但是我們可以從瑞典的飛機設計家族中看到點滴的進步。

第一種：純機械控制系統，這是最早的設計模式，這種設計，只能使用飛機飛行速度比較低200-300公里每小時的低速飛行機常用，舵面控制能力弱的情況，而且飛行員得一直進行操縱，當然飛機在舵面上帶了調整片，可以節省點力氣。

這就是機械操縱模式，1940年薩博公司的J21，操縱桿通過複雜桿系鏈接到舵面

第二種，帶了助力的機械操縱系統，這種設計就用液壓設備放大了飛行員的「力氣」使得飛行員能飛700-800公里每小時甚至更高的速度。

J29，高亞音速噴氣飛機，人力很難拉動舵面了，所以使用液壓助力

這種設計下，飛行員可以直接感受到飛行國產中舵面返回來的力量大小，在高速時候飛行員做動作，桿力就很重，低速飛行時候飛行員桿就很輕。

第三種，間接回力的飛行控制系統，這種設計出現在超音速飛機上，由於超音速舵面回力太大，使得飛行員的體力吃不消，所以做了一部分回力，讓飛行員還能感受到操縱力度大小。

這是低超音速飛機控制系統設計，飛機飛行速度剛剛超出一倍音速點點

第四種，二倍音速飛機雷的飛控系統設計，飛控系統中特別加了感測器，電子部件和控制伺服器，這種設計兼顧了亞音速飛機，超音速飛行，而且在整個飛行過程中，使得飛行員的桿力不會變化過大，難於操縱。

從技術來說，這個飛行控制系統很不錯

由於飛機需要攔截超音速敵機，所以設計師使用了自動駕駛儀輔助高速飛行帶來的振動問題，減振效果良好，配合雙三角翼設計，這套操縱系統得到了飛行員的好評。

第五種，SAAB37的飛控系統，這是一款鴨式布局飛機，短距起降能力驚人，尾部帶發動機反推裝置，可以使飛機在冰雪跑道上500米內停下來，不僅如此，飛機最大速度2馬赫以上，可以發射近距和中距攔射導彈，以及大量空對地彈藥，有專用對地攻擊和空戰型號之分。

AJ37主打攻擊，機械操縱系統帶全套伺服器和全許可權，外加限制5度偏轉的模擬式飛控系統

AJ37的飛控系統使用桿力感測器，提升飛行員的操縱特性，主要特色在於從自動駕駛儀到控制面之增加了穩定和減振功能，AJ37的自動駕駛儀是模擬式的，可以在很大範圍內調節，可以將每架飛機的操縱系統任意調節參數，最終每架飛機操縱反應特性都稍有差異而且獨一無二。

JA37的操縱系統是世界上第一種在基本機械操縱系統上增加數字控制系統的飛機，這種數字式控制系統消除了模擬空子系統的偏差。

JA37也是一種靜穩定飛機

第六種 數字式控制系統

上世紀80年代，瑞典薩博公司為了拿到純數字式電傳飛控上幾乎，為此對一架JA37進行了大改，這就是JA 37-21 ESS01電傳操縱試驗機,用於測試全許可權電傳操縱系統，這是一種三軸非同步全許可權數字式飛行操縱系統（後緣控制面偏轉角度可達±30度），另外帶機械備份操縱系統

這就是瑞典第一款電傳操縱試驗機，中國則有K8，殲8，殲7等型號與之對應

在JA37電傳操縱實驗，獲得成功後，薩博公司展開了對JAS39鷹獅的電傳操縱系統研發，最大的進步就是取消了機械操縱系統備份，轉變成全數字式電傳操縱系統，為了增加安全性，採用了多餘度設計，操縱系統額外增加了一個狀態監控表決器，隨時監測和判斷操縱通道的正常與否。

這就是鷹獅的飛控系統，所有飛行員動作都通過計算機來處理，形成控制指令

從技術來說，鷹獅和上面的所有飛機的操縱系統都不同，就是電傳操縱系統和機械操縱系統的區別，其實質是能量利用效率高低的檔次問題，JA32，JA35，JA37戰鬥機從穩定性的觀點來說，都是常規靜穩定飛機，這種飛機的缺點在於，飛機機翼面積很大，帶來更大的飛行阻力，而且轉彎也帶來了更大的速度損失，而鷹獅戰鬥機截然相反。

主要的不同其實主要是重心和氣動中心位置關係，靜穩定飛機重心都比較靠前，飛機經過氣流擾動後，偏向於恢復原樣，而靜不穩定飛機相反。

鷹獅電傳操縱系統能做到無憂慮操縱，功能很強大，使得飛行員專心駕駛作戰

同樣要轉彎，靜穩定飛機先抬頭，需要機翼後緣操縱面向上偏轉，形成一個抬頭力矩，但是這個抬頭力矩造成了飛機的升力巨大損失，為了保持額定的過載能力，比如8-9G，機翼面積就必須做的更大，這造成了巨大的阻力增加。

而靜不穩定飛機正好相反，所以，這就是70年代以來電傳操縱系統使得飛機減肥，由小變大的秘訣。

個頭小了一大圈，重量幾乎減半，飛行性能還提高了，這就是電傳操縱的奇效。

而鷹獅的電傳操縱系統則設計的很先進也很複雜，得益於全動鴨翼的鴨式布局，起飛和著陸都可以在機翼和鴨翼產生升力，使得飛機對於操縱面的大功率作動器需求減小了不少，而且鷹獅是一種高度不穩定的飛機，遇到突風乾擾假如不使用自動駕駛儀穩定飛機可能在0.4秒之內，振幅增加一倍。

鷹獅的飛控系統要求穩定指令以最低的延遲發出，而且最少每秒鐘60赫茲的頻率，在幅值選擇上很有難度，幅值太小了，系統控制不了那麼嚴密，幅值太大了，飛機抖得厲害。

鷹獅戰鬥機試飛過廣泛的高速速度攻角組合，飛機都能非常安全飛行

戰鬥機飛行很麻煩，高空低空高速低速都要經歷，而在低空低速飛行時候，容易發生翼面氣流分離導致失速失控甚至導致墜毀，而且飛機也有一定的設計強度，飛行員要在發揮最高性能的同時也保證不損傷飛機結構，這就是個兩難的題目。

實際上鷹獅的飛控設計完全做到了飛行員不需要擔心任何攻角問題，過載問題，側滑，進氣道限制等等失速或者偏離問題。

鷹獅戰鬥機飛控系統圖，殲10戰鬥機與之類似

實際上來說，中國的殲10也做到了類似水平，而殲20更好飛，外加隱身和感測器的優勢，這就是大批飛行員大量寫申請想轉飛殲20的理由。

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