主题：【原创】茗谈199：羽人-280B -- 本嘉明

(六)

关于飞控，我们有两个选择：较传统的“机械飞控（mechanical link）”，或者“线控（Fly-By-Wire）”。尤其你还要考虑到，机舱里还得有一套汽车方向盘啥的，一国两制么。

各类飞机的飞行控制，分几种：

一，机械飞控（mechanical Flight control systems）

就是飞行员使出吃奶的劲儿怼那啥，钢索把你的体力传到七八米远的舵面。所以，二战那时战斗机的尺寸是根据飞行员的尺寸来造的，真的，打不了拳击的肯定不是王牌飞行员。

二，液压机械飞控（Hydro-mechanical）

用液压来帮助你的动作，类似今天汽油汽车的刹车，你脚轻轻点一下刹车板，液压助力系统强化这个动作，给刹车片施加很大的压力，把车轴抱住不让滚。用在飞机上，这就是“可逆助力操纵系统”。“可逆助力操纵系统”虽然有助于解决飞行员战胜驾驶杆往往过于劳累的问题，但在超音速飞机上会出现杆力反向变化，使飞行员产生错觉而无法正确驾驶飞机。为此，二战后的飞机设计师又在系统中增加了人工载荷机构以及其他改善操纵特性的装置，形成了”不可逆助力操纵系统“。

“不可逆助力操纵系统”再分三种：

A,虚拟感觉回馈Artificial feel devices：50年代的古董技术，加拿大的CF-105和美国F-8用过。你知道一下名字就行了。

B，震动警告器Stick shaker：这个装置联在操纵杆上，一旦飞机的液压系统失灵可能导致飞机失速，这个警告器会令操纵杆剧烈震动以警告飞行员（绝大多数飞行员手不离杆，所以能保证及时收到警告），并同时激活备用系统。

C，力传飞控（力控，Power-by-wire）

三，线传飞控（令控，Fly-by-wire control systems）

简单说，飞行员表达意思（通过摇杆，甚至口述指令，将来我预计会脑-机联线），主控电脑理解了飞行员的意志后，通过解算，把命令转化为不同机构复杂的几十种动作，一瞬间电子信号发送到各处，协调完成，最后达成飞行员希望的飞行姿态。

“力传飞控”跟“令传飞控”不同之处在于:飞机变换姿态时，机身各处的舵面要依次变化，甚至高频摆动，这需要液压装置来施加巨大的机械力去推动。令控模式里，只是把一个电子信号或光信号传过去，那里有独立的电动机和电池，会受命打开/关闭液压阀门，释放出液压唧筒里的蛮力，传递给转轴，推开飞机外呼啸的气流而转动舵面。而力传模式里，电力通过电缆线传到该机构（机构本身没有独立电池），驱动液压阀。

比起老式的液压机械飞控(靠遍布飞机各处的液压管线里液压油的流动来驱动离飞行员很远的舵面)，“力控模式”只需要动力电缆线，易组装易保养，它比老式液压模式要轻便，但比“令控”要笨重一些。实际上“力控模式”比“令控模式”要来得更可靠（各机构不可能因为程序错乱/误解信号而擅自启动），F-35上就部分采用了“力控模式”。

所以准确说，Power-by-wire是“力控”，Fly-by-wire是“令控”，这两者都是“线控”（电传飞控），线的粗细和功能不同而已。

电传飞控的使用，主要是为了解决大型客货飞机上旧式机械助力操纵机构的重量问题，而且容易实现数字条件下的自动化控制（比如自动飞行功能）。其实单套的电传操纵系统的可靠性，不如单套的纯机械系统，所以必须用冗余设计来保证（加一套冗余后，双倍重量还是轻于机械式），而且会留有最基本的机械备份操纵作为最后的退路。波音Max空难的本质，就是电传飞控过度扩张权限，侵蚀了“飞行员+机械备份操纵”的守门员角色，其实特斯拉刹车门事故中，也可能是类似的情况。

小型飞机上，现在这几种操控技术体系都共存，都适用，技术已经很成熟了。就小飞机的安全性而言，最重要的一点是：万一出现大故障，能够一，用纯体力操控替代一切”有助力操控“，返朴归真；二，如仍无效果，飞机必须有良好滑翔性能，可以做到“无动力可控迫降”。（因为这第二点，我只考虑古典固定翼飞机款，放弃所有多旋翼飞行方式）

小型飞机的操纵，主要有两种方式:一杆两舵，或者一盘两舵。（两舵，是方向舵和升降舵，由脚蹬板操纵）

一杆，是中央操纵杆joystick（三代喷气战斗机普遍是这种模式），

上图：L-15教练机的中央杆

或者是侧杆（五代机）：

中央杆位于飞行员的两腿之间，通过双手操作，前后运动，控制飞机绝大多数动作。中央杆可以双手操纵，像汽车方向盘一样绕转轴旋转，也可根据个人习惯进行单手操作。

中央杆以外，现在流行的是“主动侧杆”。欧洲阵风、歼-20、F-22、F-35、F-16V等最新锐战斗机，均使用它，这是今后的大趋势。侧杆通常位于飞行员身体的右侧，飞行员无法双手交替操纵驾驶杆。

中央杆，整套装置的零部件比侧杆要多，包括伺服电机等，其重量与占用的空间一般是侧杆的几倍。中央杆不便于拆卸，整个装置大多只能在日常维修时更换；而侧杆可在20-30分钟内完成更换。

对应于“主动侧杆”的，还有“被动侧杆”，战斗机只用“主动侧杆”。“被动侧杆”则大规模应用在空客民航机上(波音由于现役机种太多，要照顾旧款，没有统一换用侧杆)。

主动侧杆引入了“力反馈作动器”，通过作动器将飞机本身在飞行中的一些反馈信息，通过反作用力的形式施加到操纵杆上，这样，飞行员跟飞机之间，有一种“两个棋手对弈”的状态，飞机现在是什么“脾气”，通过飞机主动布一个棋子（牵动侧杆），来告诉飞行员，而飞行员仅凭手上的触觉，就能感受飞机状态，不必万事通过液晶屏和仪表盘才能知道。其实用触觉交流，远远胜过用视觉交流，这是人类的本能，通过触觉交流，飞行员更容易有“人机合一”的感觉。侧杆比中央杆更受飞行员欢迎，除了侧杆操纵确实省力(手臂搁在托架上)，这个心理因素应该也是原因之一。

一盘，是类似于汽车方向盘的操纵盘（驾驶盘）。驾驶盘属于软式传动，飞行员双手把盘，操纵力大，系统反应速度慢，精确性低，适合机动性不高，长时间保持在同一飞行状态的中大型飞机，能节省飞行员体力。客机、轰炸机、运输机常用驾驶盘操纵。

电传飞控最大的优点，是战斗机飞行员在作战过程中，可以大胆机动而不必担心飞机超出边界限制，因为机载电脑作为飞机上的“二把手”，在领会了飞行员用意后，会通过高速运算来更安全地操控飞机。此时飞行员可以将更多的精力投入于各种信息获取及瞄准目标方面，这就是战斗机飞行员常说的“无忧虑操纵”。

现有的飞行汽车，怎么设计的呢？通常是把“飞行操纵盘”，与“路面驾驶方向盘”合二为一。

现在说说我的方案。大家可能没有注意，280B的座舱内宽度，大约0.85米。一般飞行座椅单人的宽度在60—65CM，所以我们座舱是比较宽大的。

前座飞行员，看起来只有一张椅子，其实这是两张独立的座椅，右侧一张是标准的飞行员座椅，宽度65CM，椅背后有弹射系统。椅子净重40公斤，弹射系统重65公斤。

在飞行椅的左侧，紧挨着是一张特制的窄椅，坐垫宽仅20CM。两张椅子的座垫紧紧挨在一起，看上去是一张完整的长排椅。

飞行员坐进飞机后，如果是要飞上天，就坐到右侧，扣上飞行员的双肩保险带，使用右侧杆操纵飞机，两脚前伸蹬舵。一般在飞机上，如果飞行员使用右侧杆的话，会在另一侧大腿处有一个“中控台”，供他的左手操作一些按钮。280B的中控台，收缩在机鼻里（在前发动机底座里占一个小空间），这样飞行员不论从哪边上飞机，都不会绊脚。等坐稳后，飞行员一摁钮，中控台滑出。

在这里，也可以安排为中央杆，但我比较倾向于右侧杆。

等飞机落地，需要改为路面驾驶时，飞行员先解开保险带，摁一下钮，”飞行中控台“被收回，脚下空间畅通无阻，飞行员挪一下屁股，蹭到长椅的左侧。此时他屁股坐着20CM窄椅的全部，和65CM飞行椅的左半部，然后扣上汽车保险带，再一摁另一个钮，汽车中控台滑出；汽车方向盘由“收起状态”（紧贴主控台台面）自动释放，伸近飞行员，最后停留在一个飞行员事先调好的，对他驾驶汽车最舒服的位置；飞机外，机翼自动折叠，起落架也收起一半，地勤兵把前螺旋桨拆下。此时280B进入“路面驾驶”模式。

280B最重要的功能是什么？不是作战，而是培养初级飞行员。它不是教练机，但事实上它起到的是“野生教练机”的作用。当然，部分280B有教练机功能，后座也可以驾驶飞机（但不能路面驾驶汽车，这个不用再教了好不？）

对于任何一款教练机来说，它首要的任务就是要在上线和下线之间搭好桥，不能因为飞机操纵方式及飞行体验的剧烈变化，导致飞行学员淘汰率急剧增加，因为淘汰率的提高意味着全航校飞行员培养总成本的提高。好的教练机应该让驾驶过它的99%学员都成功地过渡到下一级飞机。

中国的四代机，已经开始用右侧杆，这一开始，一发而不可收，最后一定是统一用右杆。同样的，未来的歼-16、歼-10、枭龙，都会改为右杆。与之配套，现在用中央杆的L-15，也会改设计为右杆。

所以，280B将会是电传飞控+右杆。

由于有繁重的编程业务量，电传飞控的初始设计成本，会远远大于其他飞控模式。但是，从“飞/驾转换安全性”、设备净重、未来升级等各方面考虑，电传飞控是值得的。况且如果真要配备数千架的话，软件只需要编写一次就可以无限次复制，成本是摊得下来的。

而且，小飞机用侧杆，不是没有先例，Cirrus 的SR20就是：

中国云南省弥勒市一家民营企业试产的双人小飞机，也使用了侧杆设计: