飛控是操控飛機的操作系統,我國飛控方面有一個大神和一個槽點
實際上,飛控就是幫助飛行員操作飛機的操作系統,相當于飛機的windows或OS。汽車的操控是要靠方向盤來控制車輪朝向,而飛機的操控則是要飛行員通過操縱桿和踏板來控制各舵面來產生偏轉控制力。連接這個飛行員和舵面的,早期是通過一系列連桿或鋼索。這就是最原始的機械傳控,機械傳控現在依然在民航客機、運輸機上有安裝,作為安全備份。而米格-29是戰斗機領域最后一個以機械傳控為主的戰斗機,這也是米格-29的兩大槽點之一。
機械傳控有兩大問題,一是重量太重、結構復雜,而且維修和保養很麻煩。二是想要實現精準操控很難,戰機在不同速度和飛行高度情況下,空氣對舵面的壓力反饋是不一樣的,飛行員這一腳下去得到的結果也不一樣,相當的吃經驗和感覺。于是在F-16的時候,開始應用新的操控系統,電傳操控系統,將飛行員對操縱桿和踏板的操作信號轉化成電信號,用電線代替連桿將信號傳輸給舵面控制裝置進行操控。
線傳操控和靜不穩定,是F-16兩大開創性成就
而飛控系統就是作為“解碼器”,將飛行員的操作意圖,轉化為相應的操作信號。早期電傳操控比較簡單,是屬于模擬信號階段,用電流強弱和電壓高低來代表信號的意義,所以那時候飛控也比較簡單。而到上世紀80年代末,開始進入數字信號時代,飛控的難度開始幾何級的攀升,但相應的重要性也愈發顯現,數字飛控也是目前主要討論的飛控形式。
其中最核心的提升就是數字飛控可以對信號進行處理,由于將飛行員對飛機的操作動作“轉化”成數字信號,這就意味著機載計算機可以通過某種程序對數據加以處理和計算。機載計算機只要理解了飛行員的操作意圖,就可以自行分配信息給各個氣動舵面,飛行員只需要像我想怎么飛,不需要考慮各舵面怎么控制。這極大的簡化了飛機的操控,提升飛機操控靈活度,比如當飛機左右掛載不平衡時,自動進行配平;飛行員想要進行滾轉時,命令水平尾翼、襟翼等一起差動,提供更多的偏轉力臂。你只管想要怎么飛,我來控制飛機各個系統配合你,這就是飛機的飛控系統。
像B-2轟炸機,13個氣動舵面全是水平舵面,要完成轉向就是靠飛控統一協調各飛控面進行差動,以及發動機推力來進行。
當飛控系統進一步發展時,則要開始兼管其他重要子系統的工作。先是發動機,本身發動機也是飛機一大控制來源,當發動機完成全權數字化控制(FADEC)之后,飛控系統經過升級后,就可以接管其運行,配合飛行員的操作意圖進行增加或減少推力。而當發動機進一步升級,安裝TVC矢量控制后,則更需要飛控系統進行管理。接著是火控系統,將傳感器等結合進來,讓飛機各系統配合飛行員的攻擊意圖發起“大迂回攻擊”等作戰意圖。這就是現在主流的飛(控)火(控)推(力控制)一體化,殲-10C是我國第一款完成飛火推一體化的戰斗機。而飛控系統的下一步發展,則應該是第六代戰斗機的,AI人工智能了。
但需要注意的是,飛控系統不僅僅是計算機編程水平,他是跟飛機的氣動研究,結構強度深度融合在一起的。飛控程序對飛機的管理方式,必須遵循氣動研究得出的飛機能力,以及飛機結構所能承受的極限。飛控程序編寫不僅僅是要計算機編程水平,更需要的是氣動研究和飛機結構設計水平。
至于我國的飛控方面,整體上比較不錯,有一個大神,可以吹一下,那就是成飛(611所),可以說不亞于任何一個國外機構,但西安飛控院(618所)和沈飛(601所)則要被成為吐槽對象。我國在這方面起步是在上世紀80年代,當時是跟歐洲合作,成飛是找了法國達索,沈飛是先后找了德國MBB(梅塞施密特-伯爾科-布洛姆)和英國馬可尼。在被制裁后,沈飛是找了俄羅斯茹科夫斯基中央流體力學研究院,而成飛則是通過美國退回的兩架殲-8和平珍珠以及以色列,開始研究起美系風格和ADA語言。所以叫這兩個一個成洛馬(成都·洛克希德·馬?。┮粋€沈霍伊(沈陽·蘇霍伊)也沒啥錯。通過一系列學習、攻堅,在上世紀90年代,我國先后成功進行了殲-8IIACT驗證機和K-8V多軸變穩機,完成了對先進數字電傳試驗性摸索。
殲-8IIACT,我國首次完成三軸四度余數字飛控系統
然后接下來沈霍伊和成洛馬在實際應用中反差極大,成洛馬的殲-10和JF-17梟龍戰斗機上的飛控相當成功,殲-10在試飛過程中沒有發生一次墜毀事故,在服役后飛控系統也沒有出現嚴重事故實踐,可以說是相當的成功(殲-10服役主要墜毀事故是起降過程中撞鳥導致,單發戰斗機遇到撞鳥是神仙也沒轍)。值得一提的是,殲-10和梟龍的飛控負責人就是現在殲-20的總設計師楊偉。
而沈霍伊則是在殲-11BS和殲-15身上連續跌了大跟頭,發生了多起嚴重飛控故障,甚至被央視公開“處刑”過。當然,蘇-27本身有相當多的氣動缺陷和結構性問題,在沒有掌握第一手試飛和結構資料情況下,直接硬改很難,無法吃準飛機所承受的極限在哪里。比如說殲-11BS和殲-15飛控事故中經常出現的突然上仰問題跟蘇-27低空俯仰力臂過大這一氣動缺陷密不可分,蘇-35是用TVC矢量發動機來進行克服。但整體上講,在飛控領域沈霍伊的跌跌撞撞,與成洛馬的一騎絕塵形成鮮明對比。
央視對殲-11BS飛控問題的“公開處刑”
殲-20是目前戰斗機領域飛控最復雜的戰斗機,不說別的,他的四波系渦流控制,要比F-22的二波系渦流強出相當多。成飛能夠吃到這一步相當了不起,有時候天才的作用的確很明顯,可以強行提升一個級別。
殲-20的進氣口邊緣、鴨翼、邊條翼和機翼可以拉出4對渦流,對于渦升力利用極為徹底