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歼20飞控故障:降落时翼尖擦地 飞行员这样挽救

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文|世界政要

很多人一直搞不清战斗机的飞控系统和电传有什么联系和区别。简单的来说,战斗机飞控可以大致分为三块:信号系统硬、软件系统,辅助动力系统。

图:一种轻型飞机软式机械飞控系统,以钢索/滑轮传递飞行员的操纵信号和人肉动力

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。

在早期的飞机——也包括现在很多轻型和超轻型飞机上;飞行员控制飞机,是通过驾驶杆和脚蹬,直接牵拉金属连杆、或者钢索,带动平尾、方向舵等气动面偏转,进而控制飞机做出各种飞行姿态变化和动作的。在这类飞机上,飞控系统的硬件就是驾驶杆、脚蹬、连杆、关节、钢索、滑轮等等,软件和动力系统,就是飞行员的脑子和肌肉。

上周《中国国防报》集中报道了歼-20研制团队的事迹,而在转载其中描述歼-20机载武器系统首次靶试失败的细节时,大约是为了表达一下歼-20研制中有过的挫折与不易,很多媒体又把几年前官方报道过的一次试飞中的惊险情况再翻出来。

某年盛夏的一天,某型飞机在着陆段拉平过程中,出现了一次机翼轻微擦地但成功着陆的惊险一幕,李建平率领控制律团队连夜对飞参数据进行分析,确认这是一次较为罕见的人机耦合振荡(APC)现象。

能导致歼-20这种上单翼飞机的翼尖都擦地受损的振荡,其程度必然相当剧烈。能够把飞机挽救回来,飞行员的技术与胆识绝非寻常

那么问题来了,按说都到落地前最后一哆嗦了,试飞员那也是身经百战了,为啥偏偏在这个本应保持拉杆动作、准备接地的时候,进行了多次左右压杆操作呢?驻成飞的空军某试飞大队试飞员,自然有着丰富的歼-10飞机操纵经验,然而歼-10和歼-20在操纵习惯上的区别,那也是相当巨大的。

由于侧杆操纵的飞机,主要靠力反馈判断飞行员的具体指令,因此相比中杆操纵飞机可达100毫米以上的位移量,其操纵杆的位移量都非常非常小。比如F-16的操纵杆左右位移和向后位移也就是几毫米,向前更是不到一毫米。

F-16座舱,后来其他机型借鉴其侧杆设计时,又进行了不少修改,提升了使用舒适性

这样一来,由于这个压杆的分力引发的位移很难被飞行员察觉到,这就会使得飞机操纵面出现飞行员主观预期之外的动作,飞行状态也会出现预期之外的变化,在抬头的同时出现一侧机翼下沉的情况。飞行员对这种变化自然要进行修正,但由于并不知道问题所在,因而短暂修正之后,问题还是会重复出现。

这样就产生了飞参判读的,在几秒钟时间里驾驶杆频繁左右受力的情况。由于着陆阶段的飞行模态一般设定比较和缓,尽可能控制飞行员不进行大杆量操作,所以频繁大幅度操作,就像短时间内开了几个大型软件导致电脑出现卡顿一样。飞控系统出现响应时间延迟,导致飞行员的操纵和飞机实际动作不同步情况加剧,最终导致飞机轻微失控,翼尖擦地。

这种延迟产生之后,飞行员的本能自然是加大、加快其操纵力度,这反而会造成飞行员操纵与飞机实际动作更大的不同步,震荡就此产生,最终导致飞机失控

幸好人机无大碍,事故之后,611所根据相关数据,很快从飞控、人机交互和飞行员培训三个方面展开了对问题的分析与解决。

飞控上,首先还是从软件上提升降落模态下对指令执行的响应时间;另外对飞行员有时过于“刚猛”的操作,飞控在执行的时候需要对其“软化”一下,从源头上降低出现“卡机”的概率。根据后续试飞结果,改装后的歼-20降落时平均响应时间缩短了近一半。

“阵风”战斗机的侧杆,注意手腕下防止飞行员疲劳的托架。该机的飞控设计十分精细,高速滑跑和低速滑行阶段都有差别

人机交互上,侧杆的好处咱们当然得继续发扬。但既然飞行员纵向操纵时难免有个压杆分力,那就给操纵杆的横向突破力设的更大点,这样只要推拉杆时,其压杆分力不超过这个突破力,导致飞行状态意外变化的概率就降低很多了。

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