前言:本篇杂谈仅供刚进入电传飞行的同志们参考,使用传统飞控或使用电传飞控的老鸟们请轻拍。
很多同志在刚进入空客机型时会明显感到操纵上的不适应,这里利用一点篇幅描述一下个人对数字电传类飞机的FPM(人工航径控制)的浅显理解,以作抛砖引玉,共同进步。
空客自A320机型初尝侧杆,并非网传的因专利原因波音不让空客用盘式操纵(A300/310仍使用盘式),而是利益驱使、技术进步使得空客认识到了电传的必要性。在空客确定了320系列要走数字电传的路子时,侧杆也就成为了一个必然的选择。
理解电传
稍具备航空理论的同志们都知道,飞机在空中需要时刻处于平衡态、稳定态,民航飞机因无需追求极致的操纵性,均为静稳定性设计,即重心位于压心之前,在受到扰动时飞机会凭借气动性自动修正回原始状态,但压心相对重心会产生低头力矩,故需要水平尾翼产生一个负升力来平衡这个力矩;同时机翼的升力需要平衡飞机的重力及尾翼的负升力。
飞机的重心越靠前,稳定性越好,但是对水平尾翼的负升力需求越大,机翼的升力就要同等增加,也就必然增加了诱导阻力,浪费了燃油。
空客以减阻节油为目的,尝试后移整机重心,收效明显。负升力需求减少,水平尾翼的尺寸自然可以减小不少,如可以同时观察到737及320的尾部,可发现其水平尾翼明显的尺寸差异。
水平尾翼面积减小,配平力臂变短,结果自然会导致飞机稳定性不足以达到适航规范(参考训练直接法则时轻度颠簸下飞机的糟糕表现,不仅飞机失去自动配平,且飞行员需要不断输入用以稳定飞机),故飞机制造商会以飞控计算机配合足量的传感器,全时全权控制操纵面,以操纵性主动增强稳定性。
飞机会不断探测是否受扰偏离初始状态,一旦有偏差,飞控计算机会立刻分析偏差量指挥操纵面加强气动性修正飞机。在这种设计理念下,飞控计算机对飞机的航径控制起到了至关重要的作用,飞行员本能反应的重要性则被极大的弱化了。
此为俯仰方面的解析,横滚和偏航亦是类似,由于重要性没有俯仰方面明显,这里不做过多展开。
基于以上的设计理念,在断开自动驾驶后,飞行员要避免以最原始的本能反应调动飞机操纵面,而是理性的输入每个偏差修正量,等待飞控计算机按照这个修正量去完成飞机操纵,对于这种“理性的输入”,显然侧杆操纵比盘式操纵更为精准。这种数字电传的操纵相较传统操纵,可以简单的理解为“骑马”和“骑自行车”的区别。此时,侧杆的人工飞行更类似于FCU上通过选择TRK/FPV控制的自动驾驶。
数字电传的操纵品质依赖于控制律的编写,历史上控制律编写中一大的BUG被称为飞行员诱发震荡PIO,飞控增加的稳定性可能叠加飞行员的输入造成修正过量、偏差发散,严重时机毁人亡(可尝试想象骑马时马和骑手互相不理解,出现加剧对抗的情形;具体案例可搜索“F22量产前着陆坠毁”),为避免PIO设计师会在特定条件下弱化飞控的增稳修正,这也就是为什么大风乱流条件下,机组需要频次更多的输入偏差修正量,“以身入局”“人在环路”。
侧杆输入的数据为侧杆偏移距离S乘以偏移时间T,是一个积分的过程,每一个瞬间的偏移距离都会发送给飞控计算机解算,同时侧杆电信号几乎没有死区。所以飞行员在侧杆输入时必须调整好手托,小臂完全贴合,要做到手掌清晰感知横/纵轴上分别的偏移量,调节的效果可参考飞行操纵检查时的输入来证实。
侧杆的输入是一个积分的结果,大的杆量乘以较短的时间和小的杆量乘以较长的时间可能在飞控计算机解算时结果近似,但是一般情况哪种方式更便于精确控制,不言而喻。对于侧杆的输入量,飞行员也可以通过ACMS系统ALPHA CALL-UP页面调取FCDC原始数据进行学习认知,但是此为非标准操作,有兴趣的同志们可以私信了解。
短五边时,飞机控制律因计算机计算能力受限会逐步移交权限给飞行员,空客机型会在100ft/50ft(视具体机型)先冻结水平尾翼THS的角度,在合适高度向前配平以提供落地期间的低头稳定性,飞行员在低高度尽可能在THS冻结前完成大致修正,否则THS可能冻结在一个正在修正的位置(配平得到的垂直航径角大于或小于理想值),导致飞行员持续需要一个“附加”侧杆输入,用升降舵对抗这个不理想的THS角度引起的偏差,徒增工作负荷。
感受飞机
“以身入局”“人在环路”,人工航径控制时,飞行员相当于加强了飞控计算机的算力,用感官和大脑提高针对航径偏差的刷新率。
人类的感官注意力有限,如何分配以覆盖更多的参数一直是飞行员训练的重点。
以下总结了一些前人的经验:
1.固定仪表扫视的顺序和节奏,方向!下滑!速度!顺序完成每个子环节
AIMPOINT! CENTERLINE! AIRSPEED! 很多航校在一开始都会有类似的方法以规范学员的注意力分配,办法随土,但是十分有效,尤其适用于关FD乃至关A/THR的飞行阶段。每个子环节(下滑or方向or速度)可根据个人能力固定在一个较为舒适的时间,1~2秒为宜。
2.明确每个子环节所需观察的参数及偏差修正的方法
对于每一个子环节,例如AIMPOINT,提前预判好需要哪些参数,及其修正方法。第一个参数是下滑道、第二个是下降率、第三个是姿态,发现位置稍高,下降率刚好对应3°下滑,则需侧杆稍向前并保持约半秒后松开回到中立位,增加下降率约100FT/MIN。
3.必要时可以念出自己的扫视目标,以保证PF/PM的同步率
飞行员人工操纵时,搭档可能会进行参数提醒,而这种提醒有可能会破坏操纵飞行员的扫视顺序及节奏,必要时可以持续的念出(字面意义上的念出)扫视目标,以同步自己与搭档的节奏,让搭档知道自己在修正哪一个参数,提高组间提醒的精准度。
4.不得在某一子环节延迟节奏,修正效果不足时,在下一个循环中继续修正
在规定的时间内完成每个子环节,如果没有达到效果,不要因此停下循环。比如方向修正中,感觉侧杆输入不够,飞机没有出现设想的坡度变化,就继续进行方向修正,这就会导致注意力固着,从而丢失了对下滑和速度的判断。正确做法是进行了横侧输入后,继续循环,即便飞机的方向响应不理想,也按节奏扫视下滑、速度,再次扫视至方向时,重新判断,重新输入。
5.主动调整呼吸,避免高负荷时下意识出现“憋气”动作
部分飞行员在紧张时,尤其是马上进跑道时会下意识屏住呼吸,这可能会影响到高负荷下大脑的精准判断和短期记忆,若经常出现落地后无法回忆出着陆细节,飞行员应留意是否出现了憋气的动作,主动提醒自己,时刻维持正常呼吸频次。
算法归真
在思维上跳出驾驶舱的束缚,避免死盯在某几项显示上,习惯以上帝视角理解飞机。人工航径控制是在调整飞机前进的矢量方向,而非死板的参数加减。
如上图所示,飞行员应养成此类思维习惯:
1.依靠原始数据在大脑内构键第三视角3D航径
2.以第三视角思考飞机做如何运动以修正偏差
3.确认需使用哪些飞行参数可以达到第2步中的修正效果
4.完成修正动作后从第1步继续循环
以上,电传飞控极大地释放了飞机性能,也极大的解放了飞行员操纵时的压力,对其充分的理解才能充分的利用好飞控系统,才能更好的精进人工飞行。广大同志们若有自身经验愿意共享,还请不吝赐教,十分感谢。
#文中所述电传仅针对空客/商飞/波音787等数字电传,不涵盖类似B777等模拟电传。
3系飞行员