歼-20,中国第一款侧杆操控战斗机,在空战中到底有什么优势?

2021-04-02 07:30

歼-10战机也曾经考虑过使用侧杆操作,但最终却是歼-20战机开创了历史。作为目前中国现役最先进的战斗机,歼-20拥有着很多国内首创的技术设计,成为了很多新设备、新技术的集大成者,这些新设备、新技术在歼-20身上的集中使用,才使得歼-20拥有了现有三代机、三代半机望尘莫及的综合作战性能,歼-20身上的侧杆设计就是这种理论的典型例子之一。

歼-20采用了侧杆操纵设计,这一点早已经得到官方正式,其实在更早以前歼-20在珠海航展上进行飞行展示时,座舱内的侧杆设计已经被歼-20进行飞行表演时被有意无意地展示了出来。而最近两年,随着歼-20曝光率越来越高,侧杆设计带来的各种优势也成为歼-20试飞员、飞行员接受媒体采访时最经常谈及的一点。

歼-20身上拥有很多第一的头衔,“中国第一款采用侧杆设计的战斗机”就是其中一个,甚至可以说它是中国第一款采用侧杆设计的国产飞机。值得一提的是,如今歼-20这项设计已并非形单影只,国产大飞机——C919客机上也应用了侧杆操纵设计,当然两者完全不能相比。

比起现有二代机、三代机上一成不变的中置驾驶杆设计,歼-20上应用的电传/光传侧杆带来的对比优势非常大。

第一,它可以优化座舱空间,更利于座舱显示器最佳布置设计。传统的中置驾驶杆体积巨大,占据了飞行员双腿附近的大量空间,还会影响飞行员操作附近的航电系统。而改为侧杆后,原有空间被解放出来,得以安装大型下显示器,操作也不会受任何阻碍。

第二,更符合人体工程学,对飞行员更加友好。操纵中置驾驶杆,飞行员右手整个手臂是需要一直低垂悬空发力的,还需要前后左右不断移动,时间久了很容易疲劳。而操纵侧杆时,可以把右手很轻松自然地倚靠在侧面依托结构上。加上和中置驾驶杆不同,侧杆的位移空间极小。

要知道,中置驾驶杆设计中计算机是依靠驾驶杆大幅度位移的杆量来搞清楚飞行员想怎样飞,而侧杆则是计算机通过感测飞行员施加的杆力来感知飞行员意图,所以整个操纵过程中,飞行员只需要右手轻微发力,基本不需要移动就可以驾驶飞机,驾驶起来自然更轻松。

(央视报道里歼-20的侧杆操控特写,感谢截图作者“沉默的山羊”)

歼-20隐身战斗机的首飞试飞员李刚,在接受央视采访时,首次透露歼-20战斗机采用了侧杆操纵系统,同时还介绍了这种侧杆操纵系统的优点,例如增大显示范围,飞行员感觉座舱很宽阔,坐起来很舒服。

第二,更符合人体工程学,对飞行员更加友好。操纵中置驾驶杆,飞行员右手整个手臂是需要一直低垂悬空发力的,还需要前后左右不断移动,时间久了很容易疲劳。而操纵侧杆时,可以把右手很轻松自然地倚靠在侧面依托结构上。加上和中置驾驶杆不同,侧杆的位移空间极小。

要知道,中置驾驶杆设计中计算机是依靠驾驶杆大幅度位移的杆量来搞清楚飞行员想怎样飞,而侧杆则是计算机通过感测飞行员施加的杆力来感知飞行员意图,所以整个操纵过程中,飞行员只需要右手轻微发力,基本不需要移动就可以驾驶飞机,驾驶起来自然更轻松。

除此之外,侧杆设计带来的优势还有更多:飞行员前面没有驾驶杆的阻挡,可以把座位设置更靠前,扩大飞行员机头前向视野。

为了提高战斗机的机动性,要适当增加飞行员座椅的倾斜度,座椅采用较大的后倾角度——比如30度,飞行员驾机时是略微后躺的,可以让血液更容易流向四肢,可以有效的提升飞行员在极限飞行状态下的耐力,提高飞行员抗过载能力,更好发挥战机的机动潜力。但采用大倾斜座椅的时候,飞行员由于肩关节靠后,已经很难再使用传统的中置驾驶杆,而将驾驶杆设置在侧面,不需要担心因为座椅倾斜导致手够不着中置驾驶杆的问题。

采用侧杆操控系统以后,整个座舱中间的部位就显得比较空旷,对飞行员的活动受限就相对比较少,由于飞行员双腿空间被解放出来,没有中置驾驶杆对双腿可能造成的遮挡干扰,提高了飞行员弹射时腿部的安全性……

说到这里,可能有人会产生新的疑问,既然侧杆设计拥有如此多的优点,那么战斗机在设计时自然是应该首选侧杆设计,但为何采用侧杆的战斗机并不算多,中国也直到在歼-20才用上侧杆的呢?

其实原因很简单——侧杆设计总体技术难度比中置驾驶杆高出几个数量级,很少国家能够掌握。在已服役机型中,除了中国的歼-20,就只有美国的F-16、F-22、F-35,法国的“阵风”是应用了侧杆,对于很多国家来说,侧杆仍然是可望而不可即的技术。

即便是航空工业大国俄罗斯,也没有掌握战斗机的侧杆操控技术。俄罗斯航空工业在20多年前,也曾研制过侧杆操纵系统,在早期苏-35(苏-27M)战斗机的第12架原型机上应用了比较简单的侧杆技术,但至今还没有在任何现役战斗机上应用。民用飞机只是在新型客机MC-21上采用了侧杆驾驶(与我国的C919相同)。

也有人解释俄军其实不喜欢侧杆,因为侧杆容易在飞行员一只手受伤的适合无法继续驾驶飞机,不过这种推断受到很多军事专家的鄙视。因为美国空军和西方很多空军已经装备了四五千架侧杆操控的战斗机,并没有影响任何一次战斗。所以,很多人说俄军因为担心一只手受伤无法操控飞机而拒绝侧杆系统的推断,是站不住脚的,只能有一个解释,俄罗斯的航空特设技术落后了,他们并不掌握侧杆技术。

至于中国,则是在歼-20上才开始应用侧杆的问题,有资料显示,在歼-10项目上成飞原本也想学习F-16采用侧杆操纵,但后来了解到F-16侧杆系统存在不成熟之处,而且自身对侧杆设计的了解也近乎一穷二白,毫无研究使用经验,贸然跟风反倒会徒增歼-10项目的研发风险,由此一来便老老实实用回更传统但更成熟可靠的中置驾驶杆。

直到在歼-20项目上,中国已经对侧杆设计有了长期的跟踪了解,有了比较丰富的基础研究经验,歼-20才顺理成章的,开创性地用上了这项设计。


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