“一桿兩舵”駕駛操縱

詹東新 方沐

飛行員坐在駕駛艙里，用手操縱駕駛桿（盤）、用腳蹬方向舵來控制飛機(jī)的飛行，這就是“一桿兩舵”駕駛操縱。除了這種最基本的操縱方式法外，還出現(xiàn)了可逆、不可逆助力操縱和電傳操縱系統(tǒng)等，從而使飛行更加安全。

控制飛機(jī)俯仰轉(zhuǎn)彎

簡單來說，飛機(jī)操縱系統(tǒng)包括對副翼、升降舵和方向舵的操縱。其中，副翼位于機(jī)翼后緣靠近翼尖的區(qū)域。在大型飛機(jī)的組合橫向操縱系統(tǒng)中，常常有4塊副翼，分別是2塊內(nèi)副翼和2塊外副翼。在低速飛行時(shí)，內(nèi)外副翼共同進(jìn)行橫向操縱；而在高速飛行時(shí)，外側(cè)副翼被鎖定而脫離副翼操縱系統(tǒng)，僅由內(nèi)副翼進(jìn)行橫向操縱。當(dāng)飛行員向左轉(zhuǎn)駕駛盤時(shí)，左側(cè)副翼向上偏轉(zhuǎn)，同時(shí)右側(cè)副翼向下偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致左側(cè)機(jī)翼的升力減小，而右側(cè)機(jī)翼的升力增大，產(chǎn)生使飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)的力矩，飛機(jī)繞縱軸向左側(cè)滾轉(zhuǎn)。

升降舵位于水平安定面的后緣，由前推或后拉駕駛桿操控，主要用來操縱飛機(jī)抬頭或者低頭。不同的飛機(jī)有不同數(shù)量的升降舵。比如，波音737、757、777有2塊升降舵，而波音747、767則有4塊升降舵。當(dāng)需要飛機(jī)抬頭向上飛行時(shí)，飛行員就會操縱升降舵向上偏轉(zhuǎn)。反之，如果飛行員操縱升降舵向下偏轉(zhuǎn)，飛機(jī)就會低頭向下。

方向舵位于飛機(jī)垂直安定面的后緣。不同的飛機(jī)，其方向舵的數(shù)量可能也有所不同。目前，大部分飛機(jī)采用單塊方向舵舵面，如波音737、757、767和777等，而波音747采用2塊方向舵。方向舵主要用來修正飛機(jī)航向和進(jìn)行小角度轉(zhuǎn)向。當(dāng)飛行員向前蹬左腳蹬，右腳蹬向后運(yùn)動時(shí)，方向舵向左偏轉(zhuǎn)，機(jī)頭隨之向左偏轉(zhuǎn)。當(dāng)飛行員向前蹬右腳蹬時(shí)，方向舵向右偏轉(zhuǎn)，從而使機(jī)頭向右偏轉(zhuǎn)。

操縱技術(shù)不斷發(fā)展

飛機(jī)主操縱系統(tǒng)經(jīng)歷了由簡單初級到復(fù)雜完善的發(fā)展過程，先后出現(xiàn)了機(jī)械式操縱，可逆、不可逆助力操縱和電傳操縱，并在電傳操縱的基礎(chǔ)上發(fā)展出主動控制技術(shù)。

機(jī)械式操縱是通過機(jī)械傳動裝置直接偏轉(zhuǎn)舵面的操作系統(tǒng)。飛行員通過舵面上的氣動鉸鏈力矩獲得力和位移的感覺。機(jī)械式操縱系統(tǒng)由于成本較低、可靠性相對較高，所以在飛機(jī)上應(yīng)用的時(shí)間最長，且目前仍廣泛采用。

隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代飛機(jī)的載重、體積和飛行速度不斷增加，舵面氣動載荷急劇增高，尤其是大型運(yùn)輸機(jī)，舵面鉸鏈力矩非常之大。

20世紀(jì)40年代末，出現(xiàn)了液壓助力系統(tǒng)，舵面由液壓助力器驅(qū)動，飛行員通過中央操縱機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動裝置控制助力器，這就是可逆助力操縱系統(tǒng)。可逆助力操縱系統(tǒng)雖然有助于解決駕駛桿桿力過大的問題，但在超音速飛機(jī)上會出現(xiàn)桿力反向變化的問題，使飛行員產(chǎn)生錯(cuò)覺而無法正確駕駛飛機(jī)。為此，飛機(jī)設(shè)計(jì)師又在系統(tǒng)中增加了人工載荷機(jī)構(gòu)以及其他改善操縱特性的裝置，形成了不可逆助力操縱系統(tǒng)。

在不可逆助力操縱系統(tǒng)中，機(jī)械聯(lián)桿裝置比較復(fù)雜。隨著自動控制和微電子技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了電傳操縱系統(tǒng)。電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕，便于采用主動控制技術(shù)，易于與其他系統(tǒng)交聯(lián)，可以明顯提高飛機(jī)的操縱品質(zhì)和性能，是高性能飛機(jī)操縱系統(tǒng)發(fā)展的方向，但必須要解決好系統(tǒng)可靠性這一問題。

自動駕駛保障安全

如今，我們在不少影視作品中都會看到這樣的鏡頭：飛行員在駕駛艙里的情形和我們想象的不大一樣，不僅沒有全神貫注地駕駛飛機(jī)，反而是在自動駕駛儀開啟后，一邊聊天一邊喝咖啡。于是，有人擔(dān)心，飛行員這樣真的可以嗎？其實(shí)，和醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)時(shí)會聊天、講笑話一樣，飛行員在工作中也不是全程都高度緊張，而是會借助自動駕駛設(shè)備，讓緊張的神經(jīng)得到放松。尤其是在動輒十幾個(gè)小時(shí)的長途飛行中，自動駕駛系統(tǒng)尤其重要。

和目前部分汽車上采用的自動駕駛技術(shù)類似，飛機(jī)的自動駕駛是一種通過飛行員操作設(shè)定或者由導(dǎo)航設(shè)備接收地面導(dǎo)航信號來自動控制飛行器完成三軸動作的裝置。自動控制系統(tǒng)的操縱指令來自系統(tǒng)的傳感器，能對外界的擾動自動作出反應(yīng)，以保持規(guī)定的飛行狀態(tài)，改善飛機(jī)飛行品質(zhì)。

自動控制系統(tǒng)與飛行員手動操縱是可以隨時(shí)切換的，也就是說，一旦遇到緊急情況，飛行員可以迅速由自動飛行模式切換到駕駛員操縱模式。

自動駕駛系統(tǒng)的發(fā)明并不完全是從減輕飛行員的壓力來考慮的，根本目的還是為了確保飛行安全。因?yàn)樵陂L途飛行時(shí)，讓飛行員持續(xù)進(jìn)行高強(qiáng)度操作，反而容易出現(xiàn)紕漏。為了將“好鋼用在刀刃上”，自動駕駛系統(tǒng)能夠幫助飛行員完成一些力所能及的輔助工作，比如保持航向和高度，從而有利于飛行員集中精力去完成其他一些與飛行安全相關(guān)的重要工作。

當(dāng)然，自動駕駛系統(tǒng)的存在并不意味著飛行員在飛行過程中無所事事。在飛行過程中，飛行員需要與地面時(shí)刻保持聯(lián)系，同時(shí)監(jiān)控自動駕駛系統(tǒng)，確保在需要時(shí)可以迅速接手飛機(jī)的操作。