战机“大脑”，看懂飞行员每次操纵：歼10和歼20，都离不开

爱航空，就看《航空知识》！大家好，我是《航空知识》王亚男。

最近几天，一直有朋友问我这样一个问题：现代战机上采用的电传飞控系统究竟是什么？

这是一个挺专业的术语，确实不太好解释。但是如果从英文本意上，我们能发现一点端倪。电传飞控系统，英文缩写FBW，全称Fly by Wire。什么意思？就是通过电线来操纵飞机。那在这之前是不是还有Fly by别的东西？真的有。应该说，如果用这个逻辑推导下去的话，那么最早的飞机是Fly by steel cable。什么呢？用钢缆来驾驶。

在一战时期或一战之后的一些飞机，都使用的是钢缆操纵。飞行员的脚踏板也好，还是操纵杆也好，都通过钢缆直接联动到机械机构上，去操作飞机的控制面。包括副翼，包括机翼，也包括方向舵、升降舵。

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控制面通过钢缆直接由飞行员来拉动，这样一来，虽然也有一些力的放大作用，但是这种操作还是纯体力的。尤其飞机在复杂的姿态下，操纵效果如何，就全凭飞行员的体格。

更重要的问题是，这样的操纵必须依赖于飞行员对飞机气动特性的经验。飞行员是否熟悉这架飞机，也决定了他在空中，尤其在作战环境中，怎样的让各种控制面来搭配起来，完成他想要的战术动作。

也正因如此，一战时期的空战是一个典型的拼技术、拼体力的时代，人的操纵技术含量是非常高。但这还不是问题的全部，更重要的是，如果你要用钢缆来操纵飞机的控制面的话，就意味着钢缆必须得从飞行员的操纵席位四面八方铺设到整个飞机里，一直连通到飞机的控制面上，而且这个整个铺设路线上，还需要有滑轮，还需要有张紧的钢缆。

这些东西不仅沉重，而且非常容易受损。如果作战中一旦被击中，那么某些控制面可能就会失去控制。

然而，最难缠的问题是来自于上个世纪的60年代。

当时人们已经开始使用先进的喷气动力，并且开始设计更为灵活敏捷的喷气式战机。这个时候，人们遇到了一个非常难以解决的问题。

设计飞机要求要有很好的稳定性，我们也叫做安定度。什么是安定度？就是飞机在自然的平飞状态下，它受到外界扰动的时候，回归正常状态的能力。

安定度好，那飞机受到扰动之后，容易自己回归。或者说你稍微碰一下，它又回到原始的状态；但是如果安定度不好，那么飞机受到扰动之后，可能这种趋势会放大，进入一个更加不可控的状态。

这就形成了一个很矛盾的局面，如果想让飞机变得灵活，那就要打破它过去的这种高安定度的设计。但是这样一来，飞机的操纵可就麻烦了。因为你任何的操纵，等于说都是对飞机造成一种扰动。而这种扰动如果是发散的，或者说不可预测的，那这架飞机你可能一碰就万劫不复了。

这个问题咋解决？电传操纵系统应运而生。

电传操纵系统把钢缆或者说过去的液压机械助力结构全部都取消，改用电线。电线是连接在飞行员的控制席与各个控制面之间的，但是在这中间可不是只有电线，还有一个真正的核心装备，叫飞行控制计算机。

这个计算机它直接采集飞行员的各种控制动作，以数字信号的形式采集，然后把这些数据在结合飞机的姿态传感器以及各种其他传感器，包括来自发动机的传感器的数据信息综合分析。

分析的目的是考量飞行员的控制意图，并且根据飞机的气动特点，再根据飞行员的控制意图，产生出符合飞行员控制意图的操纵指令，同时发送给飞机各个控制面，以及动力系统。这样一来，飞行员的控制动作可能产生各个控制面的联动，甚至发动机的推力也会发生变化。如果是矢量喷管的话，那么也会同时的跟进。

飞机上所有的控制面都联动起来，确保飞行员的操纵意图能够有效地完成。所以说，飞控计算机它承担了一个很重要的翻译职能。把飞行员的操纵意图分析出来，同时通过飞机的控制面的联合动作，实现这个意图。所以飞行员不用关心哪个面在动作，操纵意图会由飞控计算机来帮你去指令那些可动的东西去实现它。同时，静不安定的飞机也由此变得安全了。

静不安定的飞机我们可以这样理解，这飞机本身不安定，如果它要飞行的话，可能说时时刻刻都需要人类去频繁地、精细地进行微调。那飞行员即使控制这样的飞机也累死了，即便不危险，也得累吐血。但是飞控计算机可以通过增稳的功能，对于各个控制面实现实时的、频繁的、精细的微调，保证这样的飞机在平飞的时候，或者在各种战术动作的时候，能够不失去它的可控性，这也是飞控计算机的功劳。

非控软件的编写是极为艰难的工作,我们中国对于先进的电传飞控系统的研制，无论在硬件还是软件上，都经过了长时间的磨砺。

（歼-8ACT 电传系统验证机）

我们回过头来想，歼-10战机最终在1998年首飞的时候，实际上突破了很多的先进技术，其中特别关键的一个，就是数字电传飞控系统。歼-10作为鸭翼布局的主战飞机，它也是一个静不安定的飞机，利用传统的人工的机械业力的控制方式，是难以做到安全的。即便能安全，那么在高烈度的空战中，它也不能保证飞行员实现无忧操作。

正因如此，电传飞控系统的成功研制，对于歼-10的研制成功以及顺利服役，起到了不可磨灭的作用。

（歼-10）

（歼-10）

电传飞控系统的研制非常艰难，这种软件的编写需要结合大量的空气动力学的模拟数据、风动的吹风实测数据，而且是在不同的姿态下进行反复的测试。最后软件初步编写完成，初步验证之后，还要结合我们试飞员在空中大量的实际飞行测试。

有些测试是在考察这个软件的极限性能，那是要冒风险的。通过这些测试，回来再迭代到这个软件上，不断地让它升级，才能实现这个软件的最终成熟，飞控系统最终才会有自己的智慧的、敏捷的大脑。

每一架飞机，它的飞控软件都是独属于自己的，而且数字电传飞控系统的软件，它是可以比较快捷的低成本的升级的，这也是数字电传系统取代了最早的模拟电传系统的重要原因。时至今日，世界上能够独立开发数字电传飞控系统的软硬件的国家也并不多。

中国作为一个航空的大国，那么我们今天在电传飞控系统上，应该说已经积累了丰厚的经验。从歼-10到歼-20，包括我们现在所有的先进主战飞机，没有电传飞控系统，那基本上就不可能有“先进”两字的标签。电传飞控就是飞机的一套控制大脑，那这套大脑如果未来跟人工智能的技术深度结合，那么人工智能的灵敏操作时代也就即将到来。

（歼-20）

（歼-20）

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