中国X系列战机：可模拟新战机的K-8变稳

千龙新闻网

K8IFSTA空中飞行模拟试验机

中巴两国飞行员共同研究

座舱布局
　　
　　<b>IFSTA空中飞行模拟试验机</b>
　　IFSTA(Integrated In-Flight Simulation Test Aircraft)空中飞行模拟试验机是20世纪90年代初，
　　为满足我国新机研制和试飞的需要而研制的。由中国飞行试验研究院总负责，中国航空附件研究所、航空计算技术研究所和南昌飞机公司等单位参加。
　　空中飞行模拟试验机又称变稳飞机，其特点是可以通过特殊的自动控制系统来改变系统或飞机的稳定性，从而模拟其他飞机特性，甚至可以在空中模拟刚刚完成设计的飞机的飞行特性。
　　该试验机于1991年底开始研制，1997年6月首飞成功，1998年9月完成验收试飞投入应用研究。
　　IFSTA研制的最终目标是实现一架具有五自由度(三轴转动特性、升力特性和推／阻力特性)变稳能力并配有可变人感特性、可编程多功能显示系统、完善的机载测试系统的空中飞行模拟试验机，它可满足除直升机外大部分军用、民用飞机的有关技术验证和空中模拟使用要求。由于新型号研制的迫切需求及经费原因，IFSTA试验机在工程实施上采用分两步走的方案，即第一步首先完成三自由度(三个旋转轴)的变稳控制，随后再增加直接升力和推力／阻力自动控制，从而提供完善的姿态和轨迹响应的模拟。
　　该试验机主要应用于：·飞行动力学、飞行品质研究；·飞行控制新技术、新方案的研究验证；·飞行试验研究，如新机/新系统试飞方法、参数识别方法、评价方法研究等；·新机空中飞行模拟试验评价及首飞飞行员的培训；·人机界面，特别是人机回路对飞行品质影响的研究；·地面模拟器校核及地面模拟-飞行试验相关性研究；·试飞员培训。
　　IFSTA采用了南昌飞机公司研制的K8喷气教练机作为原型机，前驾驶舱改为试验评定驾驶员舱，前舱驾驶员在电传系统工作时控制飞机、完成试验评定任务；后舱作为安全／教员驾驶舱，保留了原机全套操纵系统及飞行仪表系统，在变稳系统不接通(即断开)状态下，安全驾驶员可利用原机的机械操纵系统控制飞机，安全／教员驾驶员控制着飞机／系统的工作模态(状态)及试验参数的选择；变稳系统的控制舵机通过离合器与原机机械操纵系统并联，在变稳系统工作时离合器合上，由前舱飞行员通过变稳系统控制飞机，当变稳系统故障或正常断开时，飞机即可由后舱飞行员控制。
　　<b>加装的系统包括：</b>
　　·变稳系统：采用数字式双余度可编程电传飞控系统，可全时、全权限工作；系统可预装八组系统／飞机参数或模型；配有标准航空电子总线接口、地面试验专用接口和飞行试验测试接口；系统具有良好的用户开发界面；采用BIT检测及完善的安全保证措施；可选择在系统故障或飞机响应越限时人工／自动方式切除变稳电传系统。
　　·可编程多功能显示系统：数字式、计算机成像；可模拟对目标的跟踪及攻击；研究开发各种显示格式(平显、下显)；可完成空中进场着陆、着舰等虚拟任务的模拟显示。
　　·自动配平系统：变稳电传系统工作后自动将升降舵稳态铰链力矩限制在±8牛·米(相当于杆力±2千克力)内。
　　·机载测试系统：可记录飞机、各系统、飞行员语音参数等，具有遥测发射能力。
　　·可变人感系统：可满足军用、民用飞机操纵力特性模拟；提供力／位移四余度指令；提供二自由度侧杆控制指令，中央、侧杆可随时转换。
　　飞机／系统经改装的有：电源系统、液压系统、操纵系统、仪表系统、导航系统、飞机结构、照明系统和起落架等。
　　　IFSTA投入使用后已完成多种型号模拟和专题验证研究，如某新机首席试飞员小组培训，PIO(驾驶员诱发振荡)研究，某新机飞控系统控制律验证和品质评价，某型导弹地形识别系统验证试飞，新型飞机颤振激励系统(FES)验证试飞和大量试飞员培训教学试飞，等等。此外，该试验机研制成功后还多次与国外试飞员学校、试飞研究单位、空军和相关研究机构等就试飞员培训、变稳机设计及应用技术等进行了广泛交流并得到高度评价。 (文章节选自 航空工业出版社《飞在前面——推动航空技术发展的试验研究机》 主编：吕杰)
　<b>　《兵器知识》关于K-8V变稳机的采访节录</b>
　　记：K-8V多轴变稳机的研制动机是什么？
　　吕：一个国家航空实力的强弱既和飞机装备性能有关，
　　又和飞行员训练水平有关，教练机的装备水平直接决定未来飞行员的素质。初级教练机因为技术要求难度低，像我国的初教6基本能满足训练要求。高级训练机就不一样了，像歼教 6、歼教7以及后来研制的K-8要训练出适应我国第三代新型战机的飞行员已显得力不从心，基于这种情况，我们想能不能研制一种高级教练机，让它具有可以模拟多种战机空中飞行的能力，甚至在下一代战机没有研制出来之前，将图纸上的设计参数输入到新教练机中，进行模拟飞行，让飞行员来评价。来发现下一代战机存在的问题，从而进一步优化设计方案。后来经过设计、生产、试验，产生了K-8V多轴变稳机，实现了我们的预期目的。
　　记：K-8V多轴变稳机在K-8的基础上作了哪些重要改进？改进后它是如何进行空中模拟飞行的？
　　吕：K-8V多轴变稳机实际上是一种实用型多功能空中模拟平台，它只沿用了原K-8教练机的机体框架和基本系统，如液压系统等，把原来的机械飞行操纵系统包括仪表显示系统筹全部去掉，换成一套复杂的数字式飞行控制系统和可编程的数字式电子显示系统。其中应用了计算机技术、仿真技术、飞行控制技术和显示控制技术等。K-8V可同时装定8组参数，即8种不同飞机的模型，如 F- 16、歼一8、“幻影”2000、苏一27等都可以装进去，比如选择苏一27的按键，那么飞机在整个控制系统的作用下就是苏一27的特性了，而并非K-8 的特性。通过试飞结论来看，真正苏一27飞机飞起来的响应，和 K-8V模拟苏一27飞行的响应，结果是非常相似的。飞咱们某新型飞机的飞行员评价说感觉非常相像。
　　记：空中模拟试验相对于传统的地面模拟试验有什么优点？
　　吕：先打个比方吧，有些运动员平常训练很出成绩，但一打比赛就表现不佳。这中间心理作用在作祟。在地面模拟器上，飞行员知道我反正在地面上飞，摔了危险也不大，没有紧张感，太平常、太放松，当真正的空中飞行时，飞机系统与人是耦合的，按照人机回原理他的反应就非常快，有很多功能在地面上显不出来，一到空中就出来了，在地面上训练总给人一种假的感觉，包括心理上假的感觉。所以要想真正发现系统中的问题，就必须把实验室搬到空中去。
　　记：有没有具体的事倒证明地面模拟与空中模拟的差别？
　　田：有，如美国的F—16出现过一次这样的事故：在做地面模拟试验的过程中一切正常，用空中模拟时试飞员发现飞机横向操纵太灵活，容易出问题，于是建议降低系统增益，而这个建议没被采纳。后来F-16到爱德华空军基地试验时，飞机横向摆动起来，越援幅度越大，飞行员赶快采取应急措施抑制PIO(有经验的飞行员先放松控制操纵杆，稳住飞机，高速滑行时稳稳地把杆拉住，把飞机提升起来)，才使飞机化险为夷。国外大量试验表明：有些问题地面模拟器发现不了。
　　记：是不是说多轴变稳飞机已经是全新设计的飞机了，完全脱胎换骨了？但为什么还采用K-8V这一代号，给人的感觉好像是K-8教练机的改进型？
　　吕:这架飞机作为研究机、验证机，它的代号为IFSFA，英文 IN- FLIGHT SIMULATION TEST AIRCRAFT的缩写，即综合空中飞行模拟试验机。目前国外采取基础、中级、高级教练机三级训练，然后是双座型通用战斗机训练，现在把中高级会成一体，就具有变稳功能了(如俄罗斯的雅克一130)，即可模拟别的飞机性能。
　　记：多轴变稳技术在研究中遇到过哪些困难？
　　吕：这个技术我们曾经寻求与美国卡尔斯班公司等西方集团合作，当时人家根据傲，因为这种技术属于前沿技术中的前沿，是一种前期开发的、技术含量高、涉及专业范围广的技术。后来一位美国国家试验学校校长到我国提出愿意同我们合作，这时候也仅仅是训练。后来我们研制成功、有了一定的影响后，英国宇航公司(生产 “鹰”式变稳飞机和美国的卡尔斯班等著名公司都想和我们交流，我们把解决问题的技术方案～五一十给他们讲了以后(因为别人已经研制成功，我们也就无所谓保密了)，再反问他们，得到的答案跟我们的一模一样，包括所应用的软件都相差无几，后来双方的技术可以合到一条线上，是彼此相通的。可以说，变稳飞机从没有、到落后到现在基本上已和国外处于同一水平.都是我国广大科研工作者智慧和攻关的结果。
　　记：据悉在K-8研制之前，我国搞过一种代号为BW-l的变稳机，有关它的详细情况您能否谈一谈？
　　吕：1987年我国就搞出了第一架单轴数字式变稳飞机BW一工，这架飞机是我国首架采用计算机控制的飞机，即不再用机械操纵杆，而采用纯数字式电传操纵系统，后来BW-1变稳机获得了1990年国家科技进步一等奖。BW-l技术含量高，对后续飞机的意义非常大，相当于跨了一代。但这架飞机是单轴变稳机，只能实现纵向俯仰方向的电传操纵，其它方向上还是机械操纵。也就是说，这架飞机还是技术验证机，不能投入实用，许多真正的空中模拟它还难以承担。所以，从 1991年开始我们以K-8为基础新研制了一种多轴变稳机，即现在的K-8V。
　　记：未来K-8V能否模拟一种先进战机(如F-15)的作战模式真正投入实战呢？
　　吕：它不是真地用来打仗的。以前像双座战斗机70%的任务是基础训练任务，现代双座战斗机已不叫训练机了，像苏一27的双座发展型叫苏一30它实际是双座型战斗机，完全可以送行战斗任务。没有哪个国家设计双座战斗机纯粹用于高级训练用的。因为双座机毕竟人员负荷小，战斗效率更高一些，把这些用于战斗的飞机用来做基础训练，会影响部队战斗力，而且训练成本非常高，所以现在大都采用空中模拟器，它可以在机上装上GPS，在显示器上模拟对目标进行瞄准、攻击。这样就可以把真正的战机腾出来用于作战及执行其它任务。
　　记：K-8V多轴变稳机现在处于什么状态？
　　吕：现在主要为重点项目培养飞行员，前期的验证工作都在它上面做。任务很饱满。
　　记：未来K-8V多轴轮变稳飞机有没有进一步改进的意向？
　　吕：现在它可以模拟三个自由度，即可模拟三个转动特性，以后想进一步把它的控制系统改为五个自由度再加上光学传输系统，包括目前机械控制的发动机也要完全改成电传控制的。总之现在还不完善，还要继续改进。千龙新闻网

K8IFSTA空中飞行模拟试验机

中巴两国飞行员共同研究

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　　<b>IFSTA空中飞行模拟试验机</b>
　　IFSTA(Integrated In-Flight Simulation Test Aircraft)空中飞行模拟试验机是20世纪90年代初，
　　为满足我国新机研制和试飞的需要而研制的。由中国飞行试验研究院总负责，中国航空附件研究所、航空计算技术研究所和南昌飞机公司等单位参加。
　　空中飞行模拟试验机又称变稳飞机，其特点是可以通过特殊的自动控制系统来改变系统或飞机的稳定性，从而模拟其他飞机特性，甚至可以在空中模拟刚刚完成设计的飞机的飞行特性。
　　该试验机于1991年底开始研制，1997年6月首飞成功，1998年9月完成验收试飞投入应用研究。
　　IFSTA研制的最终目标是实现一架具有五自由度(三轴转动特性、升力特性和推／阻力特性)变稳能力并配有可变人感特性、可编程多功能显示系统、完善的机载测试系统的空中飞行模拟试验机，它可满足除直升机外大部分军用、民用飞机的有关技术验证和空中模拟使用要求。由于新型号研制的迫切需求及经费原因，IFSTA试验机在工程实施上采用分两步走的方案，即第一步首先完成三自由度(三个旋转轴)的变稳控制，随后再增加直接升力和推力／阻力自动控制，从而提供完善的姿态和轨迹响应的模拟。
　　该试验机主要应用于：·飞行动力学、飞行品质研究；·飞行控制新技术、新方案的研究验证；·飞行试验研究，如新机/新系统试飞方法、参数识别方法、评价方法研究等；·新机空中飞行模拟试验评价及首飞飞行员的培训；·人机界面，特别是人机回路对飞行品质影响的研究；·地面模拟器校核及地面模拟-飞行试验相关性研究；·试飞员培训。
　　IFSTA采用了南昌飞机公司研制的K8喷气教练机作为原型机，前驾驶舱改为试验评定驾驶员舱，前舱驾驶员在电传系统工作时控制飞机、完成试验评定任务；后舱作为安全／教员驾驶舱，保留了原机全套操纵系统及飞行仪表系统，在变稳系统不接通(即断开)状态下，安全驾驶员可利用原机的机械操纵系统控制飞机，安全／教员驾驶员控制着飞机／系统的工作模态(状态)及试验参数的选择；变稳系统的控制舵机通过离合器与原机机械操纵系统并联，在变稳系统工作时离合器合上，由前舱飞行员通过变稳系统控制飞机，当变稳系统故障或正常断开时，飞机即可由后舱飞行员控制。
　　<b>加装的系统包括：</b>
　　·变稳系统：采用数字式双余度可编程电传飞控系统，可全时、全权限工作；系统可预装八组系统／飞机参数或模型；配有标准航空电子总线接口、地面试验专用接口和飞行试验测试接口；系统具有良好的用户开发界面；采用BIT检测及完善的安全保证措施；可选择在系统故障或飞机响应越限时人工／自动方式切除变稳电传系统。
　　·可编程多功能显示系统：数字式、计算机成像；可模拟对目标的跟踪及攻击；研究开发各种显示格式(平显、下显)；可完成空中进场着陆、着舰等虚拟任务的模拟显示。
　　·自动配平系统：变稳电传系统工作后自动将升降舵稳态铰链力矩限制在±8牛·米(相当于杆力±2千克力)内。
　　·机载测试系统：可记录飞机、各系统、飞行员语音参数等，具有遥测发射能力。
　　·可变人感系统：可满足军用、民用飞机操纵力特性模拟；提供力／位移四余度指令；提供二自由度侧杆控制指令，中央、侧杆可随时转换。
　　飞机／系统经改装的有：电源系统、液压系统、操纵系统、仪表系统、导航系统、飞机结构、照明系统和起落架等。
　　　IFSTA投入使用后已完成多种型号模拟和专题验证研究，如某新机首席试飞员小组培训，PIO(驾驶员诱发振荡)研究，某新机飞控系统控制律验证和品质评价，某型导弹地形识别系统验证试飞，新型飞机颤振激励系统(FES)验证试飞和大量试飞员培训教学试飞，等等。此外，该试验机研制成功后还多次与国外试飞员学校、试飞研究单位、空军和相关研究机构等就试飞员培训、变稳机设计及应用技术等进行了广泛交流并得到高度评价。 (文章节选自 航空工业出版社《飞在前面——推动航空技术发展的试验研究机》 主编：吕杰)
　<b>　《兵器知识》关于K-8V变稳机的采访节录</b>
　　记：K-8V多轴变稳机的研制动机是什么？
　　吕：一个国家航空实力的强弱既和飞机装备性能有关，
　　又和飞行员训练水平有关，教练机的装备水平直接决定未来飞行员的素质。初级教练机因为技术要求难度低，像我国的初教6基本能满足训练要求。高级训练机就不一样了，像歼教 6、歼教7以及后来研制的K-8要训练出适应我国第三代新型战机的飞行员已显得力不从心，基于这种情况，我们想能不能研制一种高级教练机，让它具有可以模拟多种战机空中飞行的能力，甚至在下一代战机没有研制出来之前，将图纸上的设计参数输入到新教练机中，进行模拟飞行，让飞行员来评价。来发现下一代战机存在的问题，从而进一步优化设计方案。后来经过设计、生产、试验，产生了K-8V多轴变稳机，实现了我们的预期目的。
　　记：K-8V多轴变稳机在K-8的基础上作了哪些重要改进？改进后它是如何进行空中模拟飞行的？
　　吕：K-8V多轴变稳机实际上是一种实用型多功能空中模拟平台，它只沿用了原K-8教练机的机体框架和基本系统，如液压系统等，把原来的机械飞行操纵系统包括仪表显示系统筹全部去掉，换成一套复杂的数字式飞行控制系统和可编程的数字式电子显示系统。其中应用了计算机技术、仿真技术、飞行控制技术和显示控制技术等。K-8V可同时装定8组参数，即8种不同飞机的模型，如 F- 16、歼一8、“幻影”2000、苏一27等都可以装进去，比如选择苏一27的按键，那么飞机在整个控制系统的作用下就是苏一27的特性了，而并非K-8 的特性。通过试飞结论来看，真正苏一27飞机飞起来的响应，和 K-8V模拟苏一27飞行的响应，结果是非常相似的。飞咱们某新型飞机的飞行员评价说感觉非常相像。
　　记：空中模拟试验相对于传统的地面模拟试验有什么优点？
　　吕：先打个比方吧，有些运动员平常训练很出成绩，但一打比赛就表现不佳。这中间心理作用在作祟。在地面模拟器上，飞行员知道我反正在地面上飞，摔了危险也不大，没有紧张感，太平常、太放松，当真正的空中飞行时，飞机系统与人是耦合的，按照人机回原理他的反应就非常快，有很多功能在地面上显不出来，一到空中就出来了，在地面上训练总给人一种假的感觉，包括心理上假的感觉。所以要想真正发现系统中的问题，就必须把实验室搬到空中去。
　　记：有没有具体的事倒证明地面模拟与空中模拟的差别？
　　田：有，如美国的F—16出现过一次这样的事故：在做地面模拟试验的过程中一切正常，用空中模拟时试飞员发现飞机横向操纵太灵活，容易出问题，于是建议降低系统增益，而这个建议没被采纳。后来F-16到爱德华空军基地试验时，飞机横向摆动起来，越援幅度越大，飞行员赶快采取应急措施抑制PIO(有经验的飞行员先放松控制操纵杆，稳住飞机，高速滑行时稳稳地把杆拉住，把飞机提升起来)，才使飞机化险为夷。国外大量试验表明：有些问题地面模拟器发现不了。
　　记：是不是说多轴变稳飞机已经是全新设计的飞机了，完全脱胎换骨了？但为什么还采用K-8V这一代号，给人的感觉好像是K-8教练机的改进型？
　　吕:这架飞机作为研究机、验证机，它的代号为IFSFA，英文 IN- FLIGHT SIMULATION TEST AIRCRAFT的缩写，即综合空中飞行模拟试验机。目前国外采取基础、中级、高级教练机三级训练，然后是双座型通用战斗机训练，现在把中高级会成一体，就具有变稳功能了(如俄罗斯的雅克一130)，即可模拟别的飞机性能。
　　记：多轴变稳技术在研究中遇到过哪些困难？
　　吕：这个技术我们曾经寻求与美国卡尔斯班公司等西方集团合作，当时人家根据傲，因为这种技术属于前沿技术中的前沿，是一种前期开发的、技术含量高、涉及专业范围广的技术。后来一位美国国家试验学校校长到我国提出愿意同我们合作，这时候也仅仅是训练。后来我们研制成功、有了一定的影响后，英国宇航公司(生产 “鹰”式变稳飞机和美国的卡尔斯班等著名公司都想和我们交流，我们把解决问题的技术方案～五一十给他们讲了以后(因为别人已经研制成功，我们也就无所谓保密了)，再反问他们，得到的答案跟我们的一模一样，包括所应用的软件都相差无几，后来双方的技术可以合到一条线上，是彼此相通的。可以说，变稳飞机从没有、到落后到现在基本上已和国外处于同一水平.都是我国广大科研工作者智慧和攻关的结果。
　　记：据悉在K-8研制之前，我国搞过一种代号为BW-l的变稳机，有关它的详细情况您能否谈一谈？
　　吕：1987年我国就搞出了第一架单轴数字式变稳飞机BW一工，这架飞机是我国首架采用计算机控制的飞机，即不再用机械操纵杆，而采用纯数字式电传操纵系统，后来BW-1变稳机获得了1990年国家科技进步一等奖。BW-l技术含量高，对后续飞机的意义非常大，相当于跨了一代。但这架飞机是单轴变稳机，只能实现纵向俯仰方向的电传操纵，其它方向上还是机械操纵。也就是说，这架飞机还是技术验证机，不能投入实用，许多真正的空中模拟它还难以承担。所以，从 1991年开始我们以K-8为基础新研制了一种多轴变稳机，即现在的K-8V。
　　记：未来K-8V能否模拟一种先进战机(如F-15)的作战模式真正投入实战呢？
　　吕：它不是真地用来打仗的。以前像双座战斗机70%的任务是基础训练任务，现代双座战斗机已不叫训练机了，像苏一27的双座发展型叫苏一30它实际是双座型战斗机，完全可以送行战斗任务。没有哪个国家设计双座战斗机纯粹用于高级训练用的。因为双座机毕竟人员负荷小，战斗效率更高一些，把这些用于战斗的飞机用来做基础训练，会影响部队战斗力，而且训练成本非常高，所以现在大都采用空中模拟器，它可以在机上装上GPS，在显示器上模拟对目标进行瞄准、攻击。这样就可以把真正的战机腾出来用于作战及执行其它任务。
　　记：K-8V多轴变稳机现在处于什么状态？
　　吕：现在主要为重点项目培养飞行员，前期的验证工作都在它上面做。任务很饱满。
　　记：未来K-8V多轴轮变稳飞机有没有进一步改进的意向？
　　吕：现在它可以模拟三个自由度，即可模拟三个转动特性，以后想进一步把它的控制系统改为五个自由度再加上光学传输系统，包括目前机械控制的发动机也要完全改成电传控制的。总之现在还不完善，还要继续改进。