超级军网10B要是右杆的就好了……
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/30 05:47:45
我是右杆控，中杆看不顺眼
而且离大最近在博文里也写过右杆相对于中杆的话座椅更好布置飞行员可以承受更多G
不知道CF有没有这个计划
不过我预感到空军的土鳖们看到右杆会强烈要求改回来，理由是飞行员的操作有继承性……我是右杆控，中杆看不顺眼
而且离大最近在博文里也写过右杆相对于中杆的话座椅更好布置飞行员可以承受更多G
不知道CF有没有这个计划
不过我预感到空军的土鳖们看到右杆会强烈要求改回来，理由是飞行员的操作有继承性……
而且离大最近在博文里也写过右杆相对于中杆的话座椅更好布置飞行员可以承受更多G
不知道CF有没有这个计划
不过我预感到空军的土鳖们看到右杆会强烈要求改回来，理由是飞行员的操作有继承性……我是右杆控，中杆看不顺眼
而且离大最近在博文里也写过右杆相对于中杆的话座椅更好布置飞行员可以承受更多G
不知道CF有没有这个计划
不过我预感到空军的土鳖们看到右杆会强烈要求改回来，理由是飞行员的操作有继承性……
向石榴姐那样。棍子行吗？
在下觉得中杆不如右杆最重要的还是挡了仪表盘下面那部分……
一曲离歌 发表于 2009-11-8 18:57 
:D不行，右杆是天顶星科技，地球上只有MD能搞
:D不行，右杆是天顶星科技，地球上只有MD能搞
石榴要是我们的就好了
猛禽原型机是侧杆，正式服役的中杆了。
侧杆战斗机现在也就石榴，35和阵风。发财如有需要也能侧杆。
抗G力主要是靠大幅度后倾的座椅，跟杆子关系不大。侧杆主要是飞官的右肘没必要搁大腿上，比较方便顺手。不过如果杆子的行程不大，完全可以只动手腕，这时候没啥区别。
侧杆战斗机现在也就石榴，35和阵风。发财如有需要也能侧杆。
抗G力主要是靠大幅度后倾的座椅，跟杆子关系不大。侧杆主要是飞官的右肘没必要搁大腿上，比较方便顺手。不过如果杆子的行程不大，完全可以只动手腕，这时候没啥区别。
J10不是右杆？还没USB接口？
猛禽是侧干吧
用顺了，在哪里都一样
那还不如遥控的呢
据某某说:右杆最大的弊端就是飞飞右臂受伤.......{:3_98:}
不是我说的 闪
不是我说的 闪
右杆的用起来会别扭，飞飞不得不翘二郎腿来克服。{:wugu:}
为啥没有左杆的啊？为啥没有手柄的啊？
左撇子飞行员怎么办呀？？？
以后不用杆，靠心智感应去操作
F16采用大倾斜座椅抗高G力，中置杆的话手无法够到，所以采用右杆
dddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
以后用脑机接口，不要杆了
有点歪了，我再推一把，以后搞超人基因工程，想飞就飞，黑肉
谁说F22是侧杆啊？
zhjayang 发表于 2009-11-8 19:01
要16干嘛？
要16干嘛？
红色巨灵神 发表于 2009-11-8 19:30
左撇子的右手就不能拿操纵杆！？
左撇子的右手就不能拿操纵杆！？
那MD F22是右杆吗?
canghaiyijing 发表于 2009-11-8 19:02
IDF也是侧杆。
IDF也是侧杆。
dengsiyuan 发表于 2009-11-8 18:56
俺告诉你歼十在研制的过程中可是飞行员参与最深的哦。
俺告诉你歼十在研制的过程中可是飞行员参与最深的哦。
雷强也说过,最舒服的就是F-16吧.
而且F-16的侧杆是应力的,根据飞行员移杆的速度(力度)来操纵.而中杆的话是看行程,要高G侧转之类的把杆子一拉到底才行...所以F-16的反应灵敏也是有人机因素在里面.
毛子的SU-37也是侧杆...
而且F-16的侧杆是应力的,根据飞行员移杆的速度(力度)来操纵.而中杆的话是看行程,要高G侧转之类的把杆子一拉到底才行...所以F-16的反应灵敏也是有人机因素在里面.
毛子的SU-37也是侧杆...
我觉得中杆舒服，总不能什么都是MD的好吧。
canghaiyijing 发表于 2009-11-8 19:02
你家的F-22A模型是中杆的？
你家的F-22A模型是中杆的？
人类工效学 2006 年3 月第12 卷第1 期 文章编号:100628309 (2006) 0120036203
飞机侧杆驾驶装置的优缺点及其改进设计探讨
熊端琴,郭小朝,陆惠良,郑伟
(空军航空医学研究所,北京 100036)
摘要:飞机侧杆驾驶装置是对传统中央驾驶杆的偏置和改进。文章对其优缺点分别进行了讨论,并针对
侧杆驾驶装置的缺点提出了几点设计建议。
关键词:侧杆驾驶装置;飞机;控制
中图分类号:R857. 13 ; V227 文献标识码:C
1 前言
飞机侧杆驾驶装置又称侧杆控制器、侧杆手控制器或侧臂飞行控制器、上肢操纵器等,有时也简称侧杆,它是传统中央驾驶杆的偏置和改进。国内也有人称之为侧驾驶杆、座侧驾驶杆或侧位驾驶杆[1 ] 。该装置分三种基本类型:机械式、被动式和主动式[2 ] 。
侧杆驾驶装置的历史可以说是源远流长。最早的怀特飞行器(Wright Flyer) 曾用一个单轴向侧杆驾驶装置控制飞机的俯仰运动,而且怀特的许多早期设计用的都是这类驾驶装置[3 ] 。20 世纪70 年代,美制F-16 飞机首先采用电传操纵系统和侧杆驾驶装置之后,侧杆驾驶重新引起了人们的注意。随着电传操纵技术的日臻成熟和不断应用,飞机设计人员对侧杆驾驶装置的兴趣也更加浓厚[4 ] 。目前,电传操纵侧杆驾驶装置似乎正在成为一种设计趋势,有为数较多的新型飞机也都采用了侧杆驾驶装置,如美国的F-16 系列、F-22 、B-47 和A-320 , 俄国的Su-37 、S-37/ C-37 , 法国的“阵”、台湾的IDF 飞机等。
2 侧杆驾驶装置的优点
自20 世纪50 年代以来,大量的模拟研究和试飞试验已证明,采用侧杆驾驶装置替代传统中央驾驶杆可以带来许多好处[5～7 ] 。
2. 1 去掉中央驾驶杆的7 个好处
(1) 有利于采用最佳眼位,扩大舱外视野 传统的中央驾驶杆位于飞行员的两腿之间,靠飞行员推、拉、按、压形成的杆位移实现对飞机的操纵控制。由于现行中央杆的位移行程比较大,飞行员操纵中央杆时必须占用较大的前部空间,设计师只好将飞行员眼位参照点设在最佳眼位偏后的位置。去掉中央驾驶杆后,设计师便可以将飞行员眼位参照点前移至最佳眼位点,从而扩大舱外视野。
(2) 有利于操纵前方控制器 中央驾驶杆不仅拉大了飞行员和仪表板之间的距离,而且对飞行员正常操纵正前方控制板(UFCP) 、多功能显示器周边键(MFDOSS) 等形成障碍。去掉中央驾驶杆实际上就是排除了飞行员前方的行动障碍,再加上可以将座椅前移,无疑会大大方便飞行员对前方控制器的飞行操纵。
(3) 改善前方显示器的可视性 中央驾驶杆对前下方仪表板形成遮挡。当飞行员手握和操纵中央驾驶杆时,这种遮挡可能更为严重。去掉中央驾驶杆并改用侧杆驾驶装置后,舱内飞行员前下视野便会豁然开朗。前方显示器可视性原来受到的不良影响便会消除。
(4) 扩大仪表板上的可用空间 去掉中央驾驶杆并改用侧杆驾驶装置后,舱内前下视野内原来不适合安排信息显示器的地方变成了可视空间,因此扩大了仪表板上的可用空间。
(5) 方便飞行员进出,增进弹射安全 传统中央驾驶杆位于飞行员两腿之间,是飞行员进出座舱时必须跨越的一个障碍。在紧急弹射离机时,中央驾驶杆既可能妨碍飞行员快速定位于正确的坐姿,又可能造成飞行员弹射肢体伤。去掉中央驾驶杆,既方便了飞行员进出,又提高了弹射出舱的安全性。
(6) 提高飞机的防撞性 去掉中央驾驶杆后,排除了飞行员身体前部可能对飞行员造成碰撞伤的刚性装置,增强了飞机防撞性。
(7) 可增大座舱有用空间或减小座舱尺寸设计 去掉中央驾驶杆等装置,事实上增加了座舱前部的可用空间。换个角度讲,用侧杆驾驶装置替代传统中央驾驶杆后,飞行员完成飞机操纵所需要的有效空间可以减少。这为设计小空间座舱的飞机提供了更多的可能。
2. 2 改用侧杆驾驶装置的8 个优点
这里所说的侧杆驾驶装置是指和电传操纵系统(或光纤操纵系统) 配合使用的驾驶装置。
(1) 减轻控制系统重量 采用电传侧杆驾驶装置后,原来和中央驾驶杆配合使用的机械器件和机电元件都可以去掉,飞机控制系统结构可以大为精简,重量得以减轻。
(2) 降低驾驶杆对座舱空间的要求 侧杆驾驶装置通常安装在右侧控制台上,其长度和位移行程远小于中央驾驶杆,加上可以将多个控制器综合在一个侧杆上,因此可以降低对座舱空间的要求。采用侧杆驾驶装置为进一步优化座舱显示-控制布局提供了可能性。
(3) 降低维护成本 侧杆驾驶装置易于装配和拆卸。由于整个控制系统大为精简,维修、维护和全寿命成本明显降低。
(4) 改善飞机的操纵品质 采用侧杆控制装置后,飞行员可以更不费力、更为精确地完成飞行控制。航迹控制的精确性和飞行绩效明显改善,完成任务的可靠性明显提高。
(5) 降低飞行工作负荷 采用侧杆驾驶装置后,飞行员更易于观察前方显示器。机动飞行过程中,飞行员在完成抗荷动作的同时,无需大力推拉或按压驾驶杆便可实现飞行控制。因此,仪表飞行或机动飞行中的飞行员工作负荷和飞行疲劳明显降低。
(6) 结合后倾座椅,提高飞行员抗过载能力高机动性飞机为了提高飞行员的抗过载能力,往往采用后倾座椅设计。在后倾坐姿条件下,飞行员操纵传统中央杆将面临很大的困难。此时,采用侧杆驾驶装置可以明显降低飞行员的操作难度,从而提高抗过载能力。
(7) 结合臂托,减少飞行员的惯性振动 侧杆驾驶装置常常和臂托结合起来使用。臂托的作用首先是将前臂相对固定,以阻断或减少生物力学感应性振动沿飞行员手-臂-肩的传递和由此造成的对侧杆操纵的不利影响,其次是为前臂提供支撑以保证侧杆操纵的稳定性。
(8) 增加飞行的舒适性 采用侧杆驾驶装置后,飞行员更喜欢使用侧杆进行侧滑/ 航向控制。这意味着飞行员不但可以双脚着地,而且下肢可以自由伸缩活动,增加飞行的舒适性。
3 侧杆驾驶装置的缺点
3. 1 无法换手操纵飞机 采用右侧杆驾驶装置后,飞行员就别想换用左手来操纵驾驶杆[4] 。因此,飞行员难以不费力地双手交替操纵驾驶杆,是侧杆驾驶装置的主要缺点[6] 。
3. 2 反馈设计比较困难
(1)飞行员难以直接感知操纵效果 采用电传侧杆驾驶装置后,驾驶杆和飞机受控面之间不再存在传统的机械连接。飞行员操杆驾驶飞机时,再也无法直接感受到飞机受控运动后的反作用力,因此难以正确感知操纵的效果并及时作出修正。
(2) 反馈信息不易分辨 和传统中央驾驶杆相比,侧杆驾驶装置的位移行程一般很小(0 到几厘米) 。无论是从视觉上还是从触觉上,飞行员都很难从侧杆位置的微小变化中感觉到自己的控制动作已经产生了效果或产生了多大的效果。待飞行员明确分辨出侧杆位移时,实际控制输入可能已经过量[5 ] 。
飞行员对侧杆位置变化的感知通常优于对力量的分辨。因此,采用纯力量型侧杆驾驶装置更会增大飞行员觉察控制效果的难度。人在持续用力的情况下,对力的大小变化会变得越来越不敏感,这是人所固有的触觉适应。在没有其他线索可供参考的条件下,触觉适应也会增加飞行员正确感知操纵效果的难度。
(3)“人工感觉”可能造成错误感知 为了弥补“感觉匮乏”的不足,被动式侧杆驾驶装置往往采用固定模式给飞行员制造一种“人工感觉”。但是,由于这种“人工感觉”脱离飞机受控运动的实际,不是控制效果的真实反馈,可能不仅无助于飞行员对控制效果的正确判断,有时还会造成错误感知。若不采用主动式侧杆驾驶装置,飞行员会失去很多及时性反馈信息。
(4)感觉特性设计存在困难 将飞机受控运动的全部响应合理分配在侧杆驾驶装置的力-位移特征上,并尽可能使这种力-位移特征符合飞行员的感觉特性,是侧杆驾驶装置反馈设计的难点所在。飞机对侧杆驾驶装置控制输入过于敏感或迟钝,都会导致意想不到的灾难性后果。
3. 3 存在交叉耦合(Cross Coupling) 问题
(1) 轴向控制耦合 目前所有类型的侧杆驾驶装置都程度不同地存在着轴向控制指令交叉耦合的问题。一个轴向上的意向性控制输入无意间触发了另一个轴向上的飞机运动,成为其他轴向上的耦合性控制指令。轴向指令的交叉耦合是高精度手控绩效的主要障碍。
(2) 生物力学顺应性耦合(Biomechanical compliance Coupling) 飞行员的正常操杆动作和反作用于飞行员躯体及侧杆驾驶装置的加速度-振动力会不经意间导致控制指令的交叉耦合。这种交叉耦合引起意外的飞机运动,在最坏的情况下可导致飞行员锥摆或摆动[8 ] 。
生物力学顺应性耦合的产生,既与飞行员躯体-控制环路组件间的顺应性运动和内在非线性有关,也与飞行员躯体-控制环路组件受到的环境加速度和振动性运动作用有关,还可能与要求飞行员手-腕-臂-肩配合行动的操纵运动设计不当有关。
4 设计建议
尽管侧杆驾驶装置存在上述缺点,但从国外研究文献和飞行员的有关体会看,国外飞行员对于该驾驶装置主要持肯定态度。我们对国内有关飞行员的调查结果也表明,侧杆驾驶装置在国内存在着使用需求。对于侧杆驾驶装置的设计,笔
者提出以下几点建议:
(1) 宜选用小位移力量型侧杆驾驶装置 国外的许多研究和使用证明,和单纯位移型、单纯力量型侧杆驾驶装置相比,小位移力量型侧杆控制装置使用效果更好,也更受飞行员的欢迎。具备使用经验的国内飞行员一致推荐小位移力量型侧杆驾驶装置设计,且在设计时需要将杆位移作为视觉-触觉反馈源。由于座舱右侧控制台的空间有限,因此不利于安装大位移行程的侧杆驾驶装置。
(2) 宜首选主动式侧杆驾驶装置 能够将理想的杆力、杆位移“感觉”回馈给飞行员是传统中央驾驶杆的一大优点。侧杆驾驶装置研究的当前趋势就是尽可能借鉴中央驾驶杆的优点,开发研制理想的主动式侧杆驾驶装置。这也是克服(像F-16 飞机驾驶杆那样) 被动式侧杆驾驶装置感觉特性欠佳等缺点的最好方法。
被迫采用被动式侧杆驾驶装置时,应通过仔细研究,开发比较适宜的控制反馈技术,尽可能改善或优化侧杆驾驶装置的感觉特性。
(3) 侧杆驾驶装置必须配装合适的臂托 臂托是飞行员顺利实现侧杆驾驶操纵动作时必不可少的前肢支撑机构。其设计需要对飞行员人体尺寸和工作体态变化,飞行员座椅、侧杆驾驶装置等进行人机工效学系统设计。
(4) 需要开展侧杆驾驶装置感觉特性研究 国内没有对侧杆驾驶装置进行过研究。以国外飞行员为对象研究得出的侧杆驾驶装置感觉特性无法真正反映国内飞行员的使用特点和要求。因此,需要以空军部队飞行员为对象,尽早开展侧杆
驾驶装置感觉特性研究,为国产侧杆驾驶装置设计提供必要的基础依据。
参考文献:
[1 ] 孙滨生. 现代战斗机座舱布局[M] . 北京: 航空工业出版社, 1989.
[ 2 ] Hegg J W, Smith M P , Yount L , et al. Features of Active Sidestick Controllers [ C ] ∥ Proceedings of 13th AIAA/IEEE Digital Avionics Systems Conference. New York :Institute of Electrical and Electronics Engineers , Inc. ,
1994 : 3052308.
[3 ] Black G T, Moorhouse D J . Flying Qualities Design Requirements for Sidestick Controllers [ R ] . Ohio : WrightPatterson Air Force Base , 1979.
[4 ] Martin D M , Downing D R. Analysis and Design of Sidestick Controller Systems for General Aviation Aircraft [J ] .Journal of Guidance , Control , and Dynamics , 1990 ,13(1) :16221.
[5 ] Summers L G, Shannon J H , White T R , et al. Fly2byWire Sidestick Controller Evaluation [ R] . Long Beach :
Aerospace Technology Conference and Exposition , 1987.
[6 ] Aiken E W. Effects of Side2stick Controllers on RotorcraftHandling Qualities for Terrain Flight [ R ] . alifornia :
NASA Ames Research Center ,1985.
[7 ] Kanbayashi Hiroyuki , Tobari Shigeru , Moriyama Masami.Helicopter Side Stick Controller[C] ∥Proceedings of 55thAHS International Annual Forum. Alexandria : American Helicopter Society , 1999 : 150821514.
[8 ] Wyllie P E. Aircraft Side Hand Controllers —Where to from Here ? [C] ∥proceedings of the IEEE 1988 Nation
al . New York : Aerospace and Electronics Conference ,1988 : 4462458.
[收稿日期]2005203220
[修稿日期]2005209212
飞机侧杆驾驶装置的优缺点及其改进设计探讨
熊端琴,郭小朝,陆惠良,郑伟
(空军航空医学研究所,北京 100036)
摘要:飞机侧杆驾驶装置是对传统中央驾驶杆的偏置和改进。文章对其优缺点分别进行了讨论,并针对
侧杆驾驶装置的缺点提出了几点设计建议。
关键词:侧杆驾驶装置;飞机;控制
中图分类号:R857. 13 ; V227 文献标识码:C
1 前言
飞机侧杆驾驶装置又称侧杆控制器、侧杆手控制器或侧臂飞行控制器、上肢操纵器等,有时也简称侧杆,它是传统中央驾驶杆的偏置和改进。国内也有人称之为侧驾驶杆、座侧驾驶杆或侧位驾驶杆[1 ] 。该装置分三种基本类型:机械式、被动式和主动式[2 ] 。
侧杆驾驶装置的历史可以说是源远流长。最早的怀特飞行器(Wright Flyer) 曾用一个单轴向侧杆驾驶装置控制飞机的俯仰运动,而且怀特的许多早期设计用的都是这类驾驶装置[3 ] 。20 世纪70 年代,美制F-16 飞机首先采用电传操纵系统和侧杆驾驶装置之后,侧杆驾驶重新引起了人们的注意。随着电传操纵技术的日臻成熟和不断应用,飞机设计人员对侧杆驾驶装置的兴趣也更加浓厚[4 ] 。目前,电传操纵侧杆驾驶装置似乎正在成为一种设计趋势,有为数较多的新型飞机也都采用了侧杆驾驶装置,如美国的F-16 系列、F-22 、B-47 和A-320 , 俄国的Su-37 、S-37/ C-37 , 法国的“阵”、台湾的IDF 飞机等。
2 侧杆驾驶装置的优点
自20 世纪50 年代以来,大量的模拟研究和试飞试验已证明,采用侧杆驾驶装置替代传统中央驾驶杆可以带来许多好处[5～7 ] 。
2. 1 去掉中央驾驶杆的7 个好处
(1) 有利于采用最佳眼位,扩大舱外视野 传统的中央驾驶杆位于飞行员的两腿之间,靠飞行员推、拉、按、压形成的杆位移实现对飞机的操纵控制。由于现行中央杆的位移行程比较大,飞行员操纵中央杆时必须占用较大的前部空间,设计师只好将飞行员眼位参照点设在最佳眼位偏后的位置。去掉中央驾驶杆后,设计师便可以将飞行员眼位参照点前移至最佳眼位点,从而扩大舱外视野。
(2) 有利于操纵前方控制器 中央驾驶杆不仅拉大了飞行员和仪表板之间的距离,而且对飞行员正常操纵正前方控制板(UFCP) 、多功能显示器周边键(MFDOSS) 等形成障碍。去掉中央驾驶杆实际上就是排除了飞行员前方的行动障碍,再加上可以将座椅前移,无疑会大大方便飞行员对前方控制器的飞行操纵。
(3) 改善前方显示器的可视性 中央驾驶杆对前下方仪表板形成遮挡。当飞行员手握和操纵中央驾驶杆时,这种遮挡可能更为严重。去掉中央驾驶杆并改用侧杆驾驶装置后,舱内飞行员前下视野便会豁然开朗。前方显示器可视性原来受到的不良影响便会消除。
(4) 扩大仪表板上的可用空间 去掉中央驾驶杆并改用侧杆驾驶装置后,舱内前下视野内原来不适合安排信息显示器的地方变成了可视空间,因此扩大了仪表板上的可用空间。
(5) 方便飞行员进出,增进弹射安全 传统中央驾驶杆位于飞行员两腿之间,是飞行员进出座舱时必须跨越的一个障碍。在紧急弹射离机时,中央驾驶杆既可能妨碍飞行员快速定位于正确的坐姿,又可能造成飞行员弹射肢体伤。去掉中央驾驶杆,既方便了飞行员进出,又提高了弹射出舱的安全性。
(6) 提高飞机的防撞性 去掉中央驾驶杆后,排除了飞行员身体前部可能对飞行员造成碰撞伤的刚性装置,增强了飞机防撞性。
(7) 可增大座舱有用空间或减小座舱尺寸设计 去掉中央驾驶杆等装置,事实上增加了座舱前部的可用空间。换个角度讲,用侧杆驾驶装置替代传统中央驾驶杆后,飞行员完成飞机操纵所需要的有效空间可以减少。这为设计小空间座舱的飞机提供了更多的可能。
2. 2 改用侧杆驾驶装置的8 个优点
这里所说的侧杆驾驶装置是指和电传操纵系统(或光纤操纵系统) 配合使用的驾驶装置。
(1) 减轻控制系统重量 采用电传侧杆驾驶装置后,原来和中央驾驶杆配合使用的机械器件和机电元件都可以去掉,飞机控制系统结构可以大为精简,重量得以减轻。
(2) 降低驾驶杆对座舱空间的要求 侧杆驾驶装置通常安装在右侧控制台上,其长度和位移行程远小于中央驾驶杆,加上可以将多个控制器综合在一个侧杆上,因此可以降低对座舱空间的要求。采用侧杆驾驶装置为进一步优化座舱显示-控制布局提供了可能性。
(3) 降低维护成本 侧杆驾驶装置易于装配和拆卸。由于整个控制系统大为精简,维修、维护和全寿命成本明显降低。
(4) 改善飞机的操纵品质 采用侧杆控制装置后,飞行员可以更不费力、更为精确地完成飞行控制。航迹控制的精确性和飞行绩效明显改善,完成任务的可靠性明显提高。
(5) 降低飞行工作负荷 采用侧杆驾驶装置后,飞行员更易于观察前方显示器。机动飞行过程中,飞行员在完成抗荷动作的同时,无需大力推拉或按压驾驶杆便可实现飞行控制。因此,仪表飞行或机动飞行中的飞行员工作负荷和飞行疲劳明显降低。
(6) 结合后倾座椅,提高飞行员抗过载能力高机动性飞机为了提高飞行员的抗过载能力,往往采用后倾座椅设计。在后倾坐姿条件下,飞行员操纵传统中央杆将面临很大的困难。此时,采用侧杆驾驶装置可以明显降低飞行员的操作难度,从而提高抗过载能力。
(7) 结合臂托,减少飞行员的惯性振动 侧杆驾驶装置常常和臂托结合起来使用。臂托的作用首先是将前臂相对固定,以阻断或减少生物力学感应性振动沿飞行员手-臂-肩的传递和由此造成的对侧杆操纵的不利影响,其次是为前臂提供支撑以保证侧杆操纵的稳定性。
(8) 增加飞行的舒适性 采用侧杆驾驶装置后,飞行员更喜欢使用侧杆进行侧滑/ 航向控制。这意味着飞行员不但可以双脚着地,而且下肢可以自由伸缩活动,增加飞行的舒适性。
3 侧杆驾驶装置的缺点
3. 1 无法换手操纵飞机 采用右侧杆驾驶装置后,飞行员就别想换用左手来操纵驾驶杆[4] 。因此,飞行员难以不费力地双手交替操纵驾驶杆,是侧杆驾驶装置的主要缺点[6] 。
3. 2 反馈设计比较困难
(1)飞行员难以直接感知操纵效果 采用电传侧杆驾驶装置后,驾驶杆和飞机受控面之间不再存在传统的机械连接。飞行员操杆驾驶飞机时,再也无法直接感受到飞机受控运动后的反作用力,因此难以正确感知操纵的效果并及时作出修正。
(2) 反馈信息不易分辨 和传统中央驾驶杆相比,侧杆驾驶装置的位移行程一般很小(0 到几厘米) 。无论是从视觉上还是从触觉上,飞行员都很难从侧杆位置的微小变化中感觉到自己的控制动作已经产生了效果或产生了多大的效果。待飞行员明确分辨出侧杆位移时,实际控制输入可能已经过量[5 ] 。
飞行员对侧杆位置变化的感知通常优于对力量的分辨。因此,采用纯力量型侧杆驾驶装置更会增大飞行员觉察控制效果的难度。人在持续用力的情况下,对力的大小变化会变得越来越不敏感,这是人所固有的触觉适应。在没有其他线索可供参考的条件下,触觉适应也会增加飞行员正确感知操纵效果的难度。
(3)“人工感觉”可能造成错误感知 为了弥补“感觉匮乏”的不足,被动式侧杆驾驶装置往往采用固定模式给飞行员制造一种“人工感觉”。但是,由于这种“人工感觉”脱离飞机受控运动的实际,不是控制效果的真实反馈,可能不仅无助于飞行员对控制效果的正确判断,有时还会造成错误感知。若不采用主动式侧杆驾驶装置,飞行员会失去很多及时性反馈信息。
(4)感觉特性设计存在困难 将飞机受控运动的全部响应合理分配在侧杆驾驶装置的力-位移特征上,并尽可能使这种力-位移特征符合飞行员的感觉特性,是侧杆驾驶装置反馈设计的难点所在。飞机对侧杆驾驶装置控制输入过于敏感或迟钝,都会导致意想不到的灾难性后果。
3. 3 存在交叉耦合(Cross Coupling) 问题
(1) 轴向控制耦合 目前所有类型的侧杆驾驶装置都程度不同地存在着轴向控制指令交叉耦合的问题。一个轴向上的意向性控制输入无意间触发了另一个轴向上的飞机运动,成为其他轴向上的耦合性控制指令。轴向指令的交叉耦合是高精度手控绩效的主要障碍。
(2) 生物力学顺应性耦合(Biomechanical compliance Coupling) 飞行员的正常操杆动作和反作用于飞行员躯体及侧杆驾驶装置的加速度-振动力会不经意间导致控制指令的交叉耦合。这种交叉耦合引起意外的飞机运动,在最坏的情况下可导致飞行员锥摆或摆动[8 ] 。
生物力学顺应性耦合的产生,既与飞行员躯体-控制环路组件间的顺应性运动和内在非线性有关,也与飞行员躯体-控制环路组件受到的环境加速度和振动性运动作用有关,还可能与要求飞行员手-腕-臂-肩配合行动的操纵运动设计不当有关。
4 设计建议
尽管侧杆驾驶装置存在上述缺点,但从国外研究文献和飞行员的有关体会看,国外飞行员对于该驾驶装置主要持肯定态度。我们对国内有关飞行员的调查结果也表明,侧杆驾驶装置在国内存在着使用需求。对于侧杆驾驶装置的设计,笔
者提出以下几点建议:
(1) 宜选用小位移力量型侧杆驾驶装置 国外的许多研究和使用证明,和单纯位移型、单纯力量型侧杆驾驶装置相比,小位移力量型侧杆控制装置使用效果更好,也更受飞行员的欢迎。具备使用经验的国内飞行员一致推荐小位移力量型侧杆驾驶装置设计,且在设计时需要将杆位移作为视觉-触觉反馈源。由于座舱右侧控制台的空间有限,因此不利于安装大位移行程的侧杆驾驶装置。
(2) 宜首选主动式侧杆驾驶装置 能够将理想的杆力、杆位移“感觉”回馈给飞行员是传统中央驾驶杆的一大优点。侧杆驾驶装置研究的当前趋势就是尽可能借鉴中央驾驶杆的优点,开发研制理想的主动式侧杆驾驶装置。这也是克服(像F-16 飞机驾驶杆那样) 被动式侧杆驾驶装置感觉特性欠佳等缺点的最好方法。
被迫采用被动式侧杆驾驶装置时,应通过仔细研究,开发比较适宜的控制反馈技术,尽可能改善或优化侧杆驾驶装置的感觉特性。
(3) 侧杆驾驶装置必须配装合适的臂托 臂托是飞行员顺利实现侧杆驾驶操纵动作时必不可少的前肢支撑机构。其设计需要对飞行员人体尺寸和工作体态变化,飞行员座椅、侧杆驾驶装置等进行人机工效学系统设计。
(4) 需要开展侧杆驾驶装置感觉特性研究 国内没有对侧杆驾驶装置进行过研究。以国外飞行员为对象研究得出的侧杆驾驶装置感觉特性无法真正反映国内飞行员的使用特点和要求。因此,需要以空军部队飞行员为对象,尽早开展侧杆
驾驶装置感觉特性研究,为国产侧杆驾驶装置设计提供必要的基础依据。
参考文献:
[1 ] 孙滨生. 现代战斗机座舱布局[M] . 北京: 航空工业出版社, 1989.
[ 2 ] Hegg J W, Smith M P , Yount L , et al. Features of Active Sidestick Controllers [ C ] ∥ Proceedings of 13th AIAA/IEEE Digital Avionics Systems Conference. New York :Institute of Electrical and Electronics Engineers , Inc. ,
1994 : 3052308.
[3 ] Black G T, Moorhouse D J . Flying Qualities Design Requirements for Sidestick Controllers [ R ] . Ohio : WrightPatterson Air Force Base , 1979.
[4 ] Martin D M , Downing D R. Analysis and Design of Sidestick Controller Systems for General Aviation Aircraft [J ] .Journal of Guidance , Control , and Dynamics , 1990 ,13(1) :16221.
[5 ] Summers L G, Shannon J H , White T R , et al. Fly2byWire Sidestick Controller Evaluation [ R] . Long Beach :
Aerospace Technology Conference and Exposition , 1987.
[6 ] Aiken E W. Effects of Side2stick Controllers on RotorcraftHandling Qualities for Terrain Flight [ R ] . alifornia :
NASA Ames Research Center ,1985.
[7 ] Kanbayashi Hiroyuki , Tobari Shigeru , Moriyama Masami.Helicopter Side Stick Controller[C] ∥Proceedings of 55thAHS International Annual Forum. Alexandria : American Helicopter Society , 1999 : 150821514.
[8 ] Wyllie P E. Aircraft Side Hand Controllers —Where to from Here ? [C] ∥proceedings of the IEEE 1988 Nation
al . New York : Aerospace and Electronics Conference ,1988 : 4462458.
[收稿日期]2005203220
[修稿日期]2005209212
canghaiyijing 发表于 2009-11-8 19:02
人工智能，以后全改无人机，左中右都可以
采用侧杆最大好处是急刹车时飞飞的JJ不易受伤。
未来的4代肯定侧杆，为了追求超过f22的机动性，不把座椅布置成f16的高抗g力方式是不行的。
中杆也不能左右通吃，左手要控制油门
JJ超大 发表于 2009-11-8 20:15
你厉害。
你厉害。
中杆改右杆？---女飞飞要抗议了......
红色巨灵神 发表于 2009-11-8 19:30
没见开手动档车的都是左手把方向的么！？
没见开手动档车的都是左手把方向的么！？
恕我直言 中杆才真正有打飞机的感觉。
看看，最主要是看我们的飞行员要什么样的，中改侧这个应该在设计上不是很难。
当然是中杆好了，可以目视杆的操纵动作，前后左右分明，
侧杆就不容易分别前后左右
侧杆就不容易分别前后左右