1998年恨樟，我國(guó)第一架完全國(guó)產(chǎn)的三代機(jī)殲-10上天半醉，終于實(shí)現(xiàn)了中華民族在航空工業(yè)上的歷史性跨越。為了設(shè)計(jì)這架中國(guó)的三代機(jī)劝术，無(wú)數(shù)設(shè)計(jì)師們嘔心瀝血缩多，攻克了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，甚至有人犧牲在了工作崗位上夯尽。在這些無(wú)數(shù)的難關(guān)當(dāng)中瞧壮，吃透電傳飛控技術(shù)堪稱殲-10研制的頭號(hào)戰(zhàn)役登馒。
圖1 殲-10是第一款我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三代機(jī)匙握，由中航工業(yè)成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)，1998年3月23日實(shí)現(xiàn)首飛陈轿，目前已成為我國(guó)三代機(jī)中的主力制空戰(zhàn)機(jī)圈纺。
一、飛控系統(tǒng)的主要類型
飛控麦射，顧名思義就是飛行員對(duì)飛機(jī)的控制蛾娶。飛機(jī)要做側(cè)滑、翻滾潜秋、搖擺蛔琅、加速各種機(jī)動(dòng)動(dòng)作需要通過(guò)手和腳對(duì)飛機(jī)上的操縱器進(jìn)行操作，這些操作的力就被傳送到飛機(jī)相應(yīng)的水平尾翼峻呛，垂直尾翼和發(fā)動(dòng)機(jī)上罗售，這些部位相應(yīng)的進(jìn)行一定的位移，整個(gè)飛機(jī)的飛行狀態(tài)也就隨之改變了钩述。
但高速飛行時(shí)寨躁，氣流的沖擊力非常大，往往需要很大的力才能實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)牙勘，飛行員靠手腳去完成這樣動(dòng)作顯然不現(xiàn)實(shí)职恳，這就需要一些省力的裝置進(jìn)行傳動(dòng)，例如機(jī)械飛控裝置就是利用機(jī)械直接傳遞飛行員的力，利用各種桿放钦，絞索色徘、滑輪，實(shí)現(xiàn)為飛行員省力的目的操禀，這類設(shè)備在稍大些性能更高的螺旋槳推進(jìn)飛機(jī)贺氓，如福克F50上可以見(jiàn)到床蜘。這種裝置笨重難以操作辙培，且容易發(fā)生故障，很多飛行事故中都可以看到飛行員陳述自己用盡全身力氣拉桿卻拉不動(dòng)邢锯，最終導(dǎo)致飛機(jī)墜毀扬蕊，而即使安裝在飛機(jī)上也會(huì)大大增加飛機(jī)的重量，因而降低飛機(jī)的航程和機(jī)動(dòng)性丹擎。
而另外一種叫做液壓式飛控裝置尾抑，這種裝置的原理和千斤頂差不多，是利用包含液壓泵蒂培、液壓管再愈、液壓閥門(mén)以及執(zhí)行裝置的復(fù)雜系統(tǒng)。在操作時(shí)飛行員的手腳用力時(shí)护戳，會(huì)給液壓油一個(gè)壓強(qiáng)翎冲，而連接飛機(jī)機(jī)動(dòng)翼面和發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置此時(shí)也會(huì)因?yàn)橐簤河偷牟豢蓧嚎s性被施加一個(gè)壓強(qiáng)，而根據(jù)帕斯克定理媳荒，這兩個(gè)壓強(qiáng)會(huì)保持相等抗悍。此時(shí)根據(jù)壓強(qiáng)=力/面積的公式，在面積較大的那部分就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更大的力钳枕，這個(gè)力就足以操控飛機(jī)各個(gè)部件進(jìn)行活動(dòng)缴渊，液壓操控的靈敏度極高，響應(yīng)快鱼炒，現(xiàn)在的很多飛機(jī)在運(yùn)用這種操控模式衔沼，例如我國(guó)的轟-6飛機(jī)。
圖2 液壓控制的原理如上圖所示昔瞧，當(dāng)操作桿施加一個(gè)力F時(shí)指蚁，小物塊3向下運(yùn)動(dòng)對(duì)液體產(chǎn)生一個(gè)壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)在液體表面任何位置處處相等硬爆，右邊重物下方的物塊面積大欣舵，而壓強(qiáng)P=F（壓力）/S（接觸面積），因此就產(chǎn)生了一個(gè)向上的更大的壓力缀磕。
然而缘圈，液壓油必須封閉在一個(gè)管道內(nèi)劣光，因?yàn)槊荛]不充分的原因會(huì)經(jīng)常發(fā)生泄漏，此時(shí)壓強(qiáng)就要減小糟把，而且使用時(shí)間長(zhǎng)以后绢涡，液壓油就必須更換。此外遣疯，液壓系統(tǒng)占用體積較大雄可，因此在殲-10這種小飛機(jī)上使用并不合適。
二缠犀、更先進(jìn)的電傳飛控
那么就只剩下一個(gè)路子那就是電傳操控了数苫，電傳操控顧名思義就是將飛行員的壓力和拉力等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)被賦予一個(gè)電壓值辨液，這個(gè)電壓值被輸入計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換給電動(dòng)機(jī)虐急，電動(dòng)機(jī)則利用電壓值的大小對(duì)飛機(jī)的部件進(jìn)行相應(yīng)的操控。這個(gè)裝置完全省去了裝機(jī)械和液壓油的裝置滔迈，節(jié)省了大量的空間和重量止吁，簡(jiǎn)化了飛機(jī)地面保障內(nèi)容，使得殲-10不但保持了高機(jī)動(dòng)性而且富有改進(jìn)空間燎悍，例如可以掛載更多彈藥和加裝更先進(jìn)敬惦、功率更大的雷達(dá)等等。
圖3 傳統(tǒng)飛機(jī)一般采取機(jī)械加液壓的飛控系統(tǒng)谈山，占用飛機(jī)空間多俄删，重量大，極大妨礙了飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和可改進(jìn)空間勾哩。
此外抗蠢，電傳飛控還可以實(shí)時(shí)的將飛行員控制力度顯示出來(lái)举哟，讓飛行員知道自己哪次拉桿多了思劳，哪次少了，這樣更容易訓(xùn)練掌握出合理的力度妨猩，而當(dāng)飛行員拉桿較多時(shí)潜叛，電腦可以開(kāi)啟自動(dòng)糾錯(cuò)功能，限制一些超出極限狀態(tài)的不正確的動(dòng)作壶硅。當(dāng)飛機(jī)處于復(fù)雜狀態(tài)時(shí)威兜，電腦還可以根據(jù)遍布飛機(jī)機(jī)身各處的傳感器進(jìn)行自主判斷，微小的修正飛機(jī)的狀態(tài)庐椒，保持飛機(jī)平衡椒舵，當(dāng)飛機(jī)超出極限狀態(tài)位于失速或者尾旋時(shí)，電腦更可以啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制约谈，例如釋放一種阻力傘笔宿，使得飛機(jī)不會(huì)快速下墜犁钟。
圖4 上圖為中航工業(yè)展出的電傳飛控系統(tǒng)，可以看到泼橘，電路接口完全替代了液壓和機(jī)械接口涝动，極大的縮小了飛控系統(tǒng)的體積重量，還增加了飛機(jī)操作的安全性炬灭。
電傳飛控分為模擬式和數(shù)字式醋粟，顯而易見(jiàn)，前者使用模擬信號(hào)重归，后者使用數(shù)字信號(hào)米愿，使用數(shù)字信號(hào)時(shí)信號(hào)可以表達(dá)更多的狀態(tài)，使得飛行控制變得更加精細(xì)鼻吮。而模擬式則只能根據(jù)相位吗货，頻率，幅度的不同組合其有限的幾個(gè)狀態(tài)來(lái)狈网。
當(dāng)然電傳飛控技術(shù)也不是無(wú)懈可擊宙搬，其核心就是剛才所說(shuō)的計(jì)算機(jī)，對(duì)每個(gè)信號(hào)的處理都依賴于預(yù)先編好的軟件拓哺。一旦計(jì)算機(jī)軟件崩潰勇垛，整個(gè)飛機(jī)就要出問(wèn)題，因此電傳飛控的軟件至關(guān)重要士鸥，這方面當(dāng)時(shí)我國(guó)根本沒(méi)有任何參考闲孤。
總設(shè)計(jì)師宋文驄將這個(gè)任務(wù)交給了楊偉，讓他做我國(guó)電傳飛控技術(shù)設(shè)計(jì)的負(fù)責(zé)人烤礁，也是他帶領(lǐng)下研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了軟件設(shè)計(jì)的難題讼积。最終他設(shè)計(jì)的4余度電傳飛控裝置成功的將我國(guó)的三代機(jī)送上了天，而這項(xiàng)技術(shù)也緊接著運(yùn)用于我國(guó)其他各種國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的飛控當(dāng)中脚仔。
圖5 上圖為殲-10電傳飛控設(shè)計(jì)組負(fù)責(zé)人楊偉勤众，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克了這一歷史性難題，后在殲-10總師宋文驄的力薦下出任我國(guó)隱形戰(zhàn)機(jī)殲-20的總設(shè)計(jì)師鲤脏。
楊偉2014年在CCTV接受記者采訪時(shí)講到當(dāng)我國(guó)第一次要使用電傳飛控時(shí)们颜，有國(guó)外專家認(rèn)為我國(guó)的電傳飛控只是小孩水平，根本不可能研制成功猎醇，然而楊偉團(tuán)隊(duì)成功的用事實(shí)給予了他們無(wú)情的回?fù)艨弧Ｗ詈笠f(shuō)的是，楊偉現(xiàn)在接過(guò)了宋文驄的接力棒硫嘶，他是殲-20的總設(shè)計(jì)師阻问。
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