戰鬥機是一種飛行器,對於飛行效能的認識,設計師也經過了很漫長的過程,最早的設計師僅僅考慮氣動效能,飛機具備最大升力,最小阻力,並配備最大功率的發動機,這就是所有,這種設計在亞音速飛行時期問題並不大,但是到了超音速時代,則遇到了很多的麻煩,隨著競爭的越發激烈,戰鬥機不僅僅要增加最大速度,而且要增加機動性,增加機動性就要提升飛機攻角,攻角增大後,就容易帶來非線性非定常的流動問題,非常棘手,表現在操縱上就是力度和角度忽大忽小,這就給設計師帶來了巨大困難。
傳統飛機觀眾僅僅看得出飛得好:比如起降快,爬升猛等等,但是飛行員卻有獨特的角度:這就是好飛,好飛包括了很多內容,包括跟隨性好,人動飛機也動,人停飛機也停,而且反應儘量延遲小,不拖泥帶水,而且還包括了另外一個含義:飛行員操縱區間儘量平滑線性,飛行員動多大杆飛機多大動作,不多不少,最重要,還必須有安全保障功能,讓飛行員不突破包線邊緣,在安全區內安全飛行,這就需要採用電傳操縱系統!
獵鷹教練機可以模擬殲-20戰鬥機培訓,靠的主要是電傳操縱系統
電傳操縱系統分為軟體和硬體2個方面,軟體高度保密,所以我們就簡單解釋一下獵鷹的4裕度電傳操縱系統硬體,主要包含感測器組(各種陀螺、加速度計等慣性測量器件和迎角感測器等大氣測量器件)、輸入裝置、飛行控制計算機、舵機和電氣傳輸線路組成。
讓我們先看看感測器組合:獵鷹教練機感測器主要包括了一套鐳射陀螺捷聯慣導系統,4套動靜壓感測器,左右兩個攻角感測器,渦電流阻尼器,加速度計,角速率陀螺元件等,輸入裝置主要是飛行的油門杆,駕駛杆,腳蹬,剩下就是飛控計算機以及控制和顯示裝置。
獵鷹教練機採用了前緣襟翼分塊設計,為此降低了舵機操縱功率
舵機包含前緣襟翼舵機,後緣襟翼舵機,副翼舵機,平尾舵機,方向舵舵機,其中最有特色的是前緣襟翼舵機,包含左右機翼的外側和內側前緣襟翼作動器,一共4個,為此,獵鷹教練機採用了前緣襟翼分兩半的設計,這種設計最大的好處在於,降低舵機的操縱功率,可以採用更小功率的作動器,而且舵面故障後,僅僅喪失一半的功能,使得飛機安全性更高。
心細的朋友就發現,這個飛控系統是4裕度的,但是感測器和舵機好像沒有那麼多裕度,舵機大家都知道,每個舵機本身都帶備份,但是大家最關心的攻角感測器,只有2個,和波音737飛機一樣,壞了一個如何能繼續飛行?
獵鷹教練機採用了先進的電傳操縱系統
這其中有雙重原理,包括了感測器自檢容錯和飛控系統自檢容錯,感測器自檢出錯上報後,系統自動排除出錯感測器自動切換另外一套感測器,假如自檢沒有發現出錯,但是兩個攻角感測器之間出現較大讀數偏差,最終會採用另外的策略。
電傳操縱使用攻角感測器首先使用一個通道,假如比差過程中出現問題,會警告飛行員,飛行員可以繼續使用第一通道,或許手動切換到另外一個通道,在此過程中飛行員可能會啟動故障校檢消除警告資訊,波音公司737MAX飛機經過2次墜機後,採用的方法是不停比較2個攻角感測器資料差,超過5度則判斷出錯,自動停止MCAS系統。
簡單來說就是,這就是感測器本身故障,和感測器提供的資料出現問題兩種,電傳操縱系統本身只能感知後者,正常飛行使用其中一個裝置,突發攻角感測資料,兩個差值很大,然後換用另外一個裝置,左右兩個攻角感測器同時出錯的概率很小,所以採用2個攻角感測器還是足夠用的。