《讲武堂》第275期：歼20座舱或采用侧置驾驶杆

源济

歼20座舱或采用侧置驾驶杆

第10届珠海航展腾讯网·军事频道2014-11-13 16:38

珠海航展上的未来战斗机概念座舱采用了侧置驾驶杆设计。

腾讯讲武堂独家观察 在2014年珠海航展上，一款新型先进战斗机的座舱概念模型公开亮相，并得到了大量的关注。值得注意的是，它采用了我国此前所有飞机上均未采用过的侧置驾驶杆设计。

为何我国长期不待见侧杆设计？

侧置驾驶杆必须以飞机的全面电传化作为基础，因此它出现较晚。在战斗机设计中，F16最早采用了侧置驾驶杆。但因为设计年代太早，它在人机工程学上的性能远达不到网络上一些人无限吹嘘的程度，甚至可以用糟糕来形容，这正是当年我国军队抵制侧杆设计的关键原因之一。

F16最早采用的是力信号回馈驾驶杆设计，飞行员完全扳不动驾驶杆，只能依靠右手握力的方向与大小来控制飞机。但是生理特性就决定了人对于力大小的敏感和控制精确程度远低于对距离的把握，尤其是在高过载下，飞行员的重量是平时的8-9倍，全身都要绷着劲，用力大小和方向就更难把握了。在后来批产时，F16对于侧杆进行了改进，增加了位移信号回馈功能；飞行员终于可以把驾驶杆前后左右扳动了，但由于位移行程仅有3毫米，因此总的操控感仍然不理想。

在战斗机设计中，F16最早采用了侧置驾驶杆。

因为驾驶杆的操控问题，F16的驾驶培训难度偏高；在整个三代机范围中，F16系列的培训时间、双座机比例一直都保持在特别高的水平。这不仅带来了很大的经济成本问题，也带来了服役早期频发的飞行安全问题：当美国人残暴凶狠的飞行作风遇上不易控制拉杆程度而又相当敏捷的F16，一系列机毁人亡的事故就出现了。在F16早期坠毁事故原因的调查统计中，飞行员由于瞬间飞行过载达到12~13G导致晕厥，最终坠机的情况并非个例。

客观的说，要处理好高过载下仅用手腕控制的驾驶杆操控特性，达到力度、行程的最优化；实现既控制灵活又不易推拉过度，行程足够大又不易在高过载下诱发飞行员手腕疲劳、扭伤的效果，确实有较大的设计难度。恰好我国早年对于侧杆的认识几乎全部来自于F16，很多人将F16的设计不足当成了侧杆本身无法克服的缺陷，这甚至还包括了当时歼10的部分设计人员，因此我国80年代进行歼10项目论证时，最终选择了大行程的传统中杆设计。

图为FC-1座舱，三代电传机的中杆行程较大，一般在120~130毫米间；由于中杆更易于控制动作的幅度，因此长期受到我国军队欢迎。

侧杆设计适合歼20采用

侧杆设计在后来的阵风和F22等型号上得到了非常大的完善，尤其是阵风，法国在航空领域的人机工程上造诣极深，不少方面还超过美国。除了驾驶杆的操纵品质非常出色以外，阵风的驾驶杆、油门杆的安装位置还刻意进行了大幅度增高；以彻底消除飞行员的手臂疼痛问题，而这是中杆飞机所做不到的。

三代机飞行员在高过载下飞行时，会受到高重力与加压呼吸的共同作用，血液向静脉内大量沉积导致血管扩张，这种现象很容易使飞行员产生强烈的手臂疼痛。对于操作飞机时手臂位置一定会特别低的中杆飞机，这种现象尤其严重和普遍，对飞行员在空战中的注意力集中和操作动作准确性影响较大。JAS39就出现过这种问题，后来专门改进了飞行员的抗荷服装，为手臂施加外部压力以缓解血管扩张的现象。在训练强度较大的歼10部队中这一问题也比较严重，在航空医学案例中反映很多，而且现在还没有针对性的手臂防护措施。

图为阵风的驾驶杆和油门杆安装位置都高于正常标准，这一思路很可能会被歼20吸取。

不过侧置驾驶杆最大的作用，则是加大座椅的倾斜角度。座椅采用较大的后倾角度——比如30度，可以有效的提升飞行员在极限飞行状态下的耐力；但这个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了。

大量的地面测试证明，座椅抗过载能力明显增强的临界点出现在30度以后，达到45度时已经非常明显。尤其是对于素质较好的飞行员，45度后倾座椅会为他们提供1.6G以上的抗荷加成。由于飞机在高机动飞行时都有15度以上的抬头迎角，因此飞机采用30度倾斜设计就可以达到地面上的45度效果。即使是一般飞行员，普遍也能获得超过1G的益处。对于最大过载也只有9G的战斗机来说，这个收益非常可观。

如果不考虑部队的使用习惯等问题，从歼10的实际飞行经验和近年来的实验研究来说，歼20采用比歼10更大的座椅后倾角度是更为符合技术发展规律的。而且在国内21世纪以后的研究中，大后倾座椅的优势开始在军队科研系统内部也得到越来越多的认同；比如我国空军医学研究所的10G过载试验成果突破，就是在45度倾斜座椅上实现的。

大量的地面测试证明，座椅抗过载能力明显增强的临界点出现在30度以后，达到45度时已经非常明显。

负责歼20研制的研制单位，虽然在歼10和FC-1两个型号的研制过程中都是采用中杆布局，但是对驾驶杆的力、位移双重耦合回馈设计却已经很有经验。以该单位的研制历史和一贯能力表现来说，在今天完成能媲美阵风的侧置驾驶杆设计是手到擒来的事情。

结语

军队抵触情绪弱化、研制单位有着足够能力，项目本身也存在性能上的强烈需求；这都为歼20采用侧杆设计提供了可能性基础。而此次航展上的模型也证明，我国对于在新型战斗机中应用侧杆设计已经进行过较为深入的研究；这个模型与歼20之间，究竟存在多大的联系，实在是值得进一步细究的问题。（文/候知健）