飞行员与飞行品质

桑雨生

飞机的飞行品质是飞机质量的一个组成部分，如果飞机的飞行品质不好，即使飞行员的驾驶技术再高，也很难出色完成任务。

飞机具有良好的飞行品质，不仅有利于飞行员顺利完成作战、训练和其他任务，保证飞行安全，也有利于减轻飞行员的疲劳。因此，飞行员了解、熟悉所飞机种的飞行品质状况，对提高飞行训练质量，保证飞行安全是很有必要的。

什么是飞机的飞行品质

对于什么是飞机的飞行品质，似乎各有各的理解。有人把飞行品质理解为机体的动态特性，也有人认为飞行品质就是飞机的稳定性和操纵性。事实上，这些看法都不够全面。比较确切地说，飞机的飞行品质，是指在飞行员的操纵下，飞机保证有效地完成飞行任务，确保飞行安全，又易于飞行的各种特性。它主要是指飞机的稳定性和操纵性，如杆舵的操纵力、位移，以及失速和螺旋特性等；同时还包括对飞行操纵、飞行员精力有影响的其它因素，如座舱内操纵、工作负担、仪表显示、座舱环境等。概括起来说，好的飞行品质就是“有效、安全、好飞”。

有效 是指飞机很“听话”、“能干”，能在飞行员操纵下，灵活自如地做各种机动动作，能精确跟踪和控制飞行轨迹。举例来说，如果飞机在飞行中出现一种飞行员无法制止的持续的微小“剩余振荡”，那就势必影响侦察照相或瞄准射击任务的有效完成。这种剩余振荡就是军用飞机不允许的飞行品质。

安全 是指飞机在飞行中没有威胁安全、招致事故的飞行现象出现。如跨音速范围内的杆力变化不得过于急剧；失速前应有警告信号，以便防止进入螺旋等，这些都属于涉及安全方面的飞行品质。

好飞 是指飞行员操纵飞机时能省体力、省精力。飞行员在完成各种飞行任务中，操纵驾驶杆、驾驶盘或脚蹬需要付出力的大小，就属于是否省体力的问题。如果操纵杆舵时很重，飞行员要消耗很大的体力，极易疲劳，这种飞机便不好飞。当然省力是有一定指标的，过分省力以致飞行员对操纵的感觉不实同样也不好飞。什么叫省精力，即飞行员在座舱中，对外观察的视界是否开阔，各种仪表，操纵把手等设备布置是否合理，就应当归属于是否省精力。如果飞行员使用飞机上的各种设备得心应手很省心，在完成飞行任务中就不致分散精力，这样的飞机就好飞。

飞行品质与飞机质量的区别

评定一架飞机的质量如何，不仅要看它的飞行性能（速度、高度、远航和续航等性能）、飞机结构、部件强度和刚度以及各种装载设备如何，还要看它的飞行品质如何。如果飞机没有良好的飞行品质，即使有良好的飞行性能，也无法充分发挥出来。例如，米格－21飞机，从它的发动机所能提供的推力来看，在13500米高度上，飞机的最大速度有可能达到每小时2400公里，即飞行M数可达2.25，但是因为受到方向稳定性这方面飞行品质的限制，实际飞行M数不能超过2.05。如果超过这个M数，飞机就有可能丧失方向稳定性，出现自动滚转，甚至会出现压反杆也制止不了的危险情况。可见，飞机的飞行品质是飞机质量的重要组成部分。

飞行品质的等级划分

一架飞机的飞行品质究竟如何，最终是以多数飞行员的评价为依据的，实际上，飞行品质规范中所规定的各项要求和指标，也都是直接或间接地反映了多数飞行员的意志和愿望。然而，能否正确地评价一种飞机的飞行品质并不是一件容易的事。因为每个飞行员所提供的都是对该飞机的主观评价，这些评价往往会受到个人的经验、知识、技术以及生理心理条件的影响而带有主观性，同时描述品质的言词，也可能各人有不同的理解。为了能够尽可能反应出飞机飞行品质的客观特性，除了要收集尽可能多的飞行员评价进行综合以外，还应该制定一种以等级形式来评价飞机飞行品质的，并且附有评价等级表的评定方法，这样，采用统一的言语描述，按统一的评价尺度作标准，就能尽量排除飞行员个人因素所引起的差异，而给出一个比较客观的评价结果。

研究飞机的飞行品质，首先应该把不同的情况和需要区分清楚，然后才能根据这些情况和需要，提出合理的飞行品质要求，制定科学的飞行品质规范。

1.划分不同类型的飞机 不同类型的飞机，因为所担负的任务不同，其飞行品质的要求也不同。例如：轰炸机不需要作特技飞行，不会产生很大的载荷因数（所谓载荷因数，是指除了飞机重力外，作用于飞机上的全部外力，包括升力、阻力、侧力和拉力或推力的合力与飞机重量的比值，也称为过载）。所以要求的单位载荷杆力（每增加单位载荷因数所需要增加的杆力，叫单位载荷杆力）比较大，否则，稍稍用力拉杆就会超出规定的载荷因数。对于歼击机而言则要求机动性好，常常会产生较大的载荷因数，故要求单位载荷杆力较小，只需用适当的拉杆力就能产生足够大的载荷因数。为此，通常把各种飞机按照重量和机动能力（以限制载荷因数为标志）划分为三种类型：

轻小类 指飞机重量小于4500公斤，限制载荷因数小于4.5的飞机。初级教练机通常也划入此类。

轰炸、运输类 指飞机重量大于4500公斤，限制载荷因数小于4.5的飞机。如轰炸机、运输机等均属此类。

歼击、强击类 指飞机重量大于4500公斤、限制载荷因数大于4.5的飞机。如歼击机、强击机均属于此类。

2.划分不同的飞行阶段同一类型飞机，在不同飞行阶段，由于执行的任务不同，其飞行品质的要求也不一样，例如歼击机在巡航待机或在空战中，对飞行品质的要求就不同，前者可能要求精确的控制飞行轨迹，但无须精确跟踪，后者，则要求急剧的机动动作、并要求精确跟踪。所以通常根据不同的任务和要求，将飞行划分为以下三个阶段：

战斗阶段 简称A阶段，包括空战、对地攻击、武器发射和投放、侦察、空中受油、地形跟踪、反潜搜索、密集编队等8个典型的飞行阶段。在此阶段要求飞机能做急剧的机动动作，精确跟踪、精确控制飞行轨迹。

航行阶段 简称B阶段，包括上升、巡航、待机、空中加油、下降、应急下降、应急减速、空投等8个典型的飞行阶段。在此阶段可能要求精确控制飞行轨迹，但无须精确跟踪，可通过缓慢地机动动作正常完成。

起落阶段 简称C阶段，包括起飞、进场、复飞、着陆等4个典型的飞行阶段。在此阶段通常采用缓慢的机动动作，并需要精确控制飞行轨迹。

3.划分不同飞机的使用状态 同一类飞机，在同样的飞行阶段，由于飞机的使用状态不同，对飞行品质的要求也有区别。例如，飞机在正常状态和带有故障的状态下着陆，后者只要能保证安全着陆，该机的飞行品质就算合格了。为此，通常将飞行品质的合格标准（即必须达到的最低标准）定为两个：一个是常用状态下的合格标准，另一个是非常用状态下的合格标准。

常用状态 是指飞机在无任何故障的正常状态下工作，并处于规定的使用飞行包线内，即在允许的高度、速度范围内飞行。在这种状态下，飞机飞行品质的合格标准是，明显适合于完成任务，飞行员感到满意。

非常用状态 是指飞机在故障状态下工作，或处于使用飞行包线之外，可用飞行包线之内的飞行状态。在这种状态下，飞行品质的合格标准是，适合于完成任务，飞行员工作负担有所增加，或者完成任务的效果有所降低。

衡量和评定飞机飞行品质的好坏，不但要有共同的语言，同时还要有统一的评定标准。评定飞机飞行品质的技术文件，叫飞机飞行品质规范，由国家有关部门批准颁发，是航空工程的重要技术法规，是飞机设计的重要依据和试飞验收的重要标准。

通常把飞行品质分为三个等级，或称为三个标准，分别为不同使用状态下必须满足的最低要求。这三个等级分别是：等级1，非常适合于飞机必须完成的任务；等级2，基本上适合于飞机必须完成的任务，但飞行员的工作负担有所增加，或完成任务的质量有所降低，或两者兼有；等级3，能够保证安全飞行，但飞行员的工作负担太重，或完成任务的效果不好，或两者兼有。我国和西方多数国家均采用这样的评定等级。

这三个标准，是从飞机设计人员的角度对飞行品质的评价。而目前国际上为飞行员广泛采用的飞行品质的评定标准则是“库珀－哈珀（Cooper__Harper）评定等级”。

1957年，库珀将飞行品质评定等级划分为十级，称为库珀等级。同时康奈尔航空实验室也提出了一套标准，即所谓CAL评定等级。1966年两家联合修订而成库珀－哈珀评定等级。后经美国、英国和法国有关人员和机构审定，于1969年再次修订，就成为现在常用的库珀－哈珀评定等级。

库珀－哈珀评定等级完全根据飞行员的主观感受来评价。飞行员是飞机的操纵者和使用者，飞行品质的好坏，只有飞行员最有发言权。从这个角度看，使用库珀－哈珀评定等级最符合实际。但是从另一角度看，用库珀－哈珀评定等级来评定飞机的飞行品质，受飞行员本身因素的影响较大。前面介绍的三个标准的评价方法，是根据飞机所固有的特性来判定飞机的飞行品质，这些特性是不按人的意志改变的；而用库珀－哈珀评定等级的评定方法，是飞行员根据操作感觉所作出的定性评价，所以会受飞行员主观因素的影响。

在库珀－哈珀评定等级的十个等级中，每一级不过是各种情况的代号，并不是指飞行品质的好坏存在一个等差级数的关系。一个试飞员在具体评定飞行品质时，属于哪种情况就被评为哪一级，不能评为几点几级，如不能出现类似2.3级的情况。但是几个试飞员给出评定以后，为了综合几个试飞员的看法，可以将他们评定的等级取平均值，这时就可能出现几点几级，据此也可判断其综合意见倾向于哪个等级。

库珀－哈珀等级同飞行品质的关系

根据飞机飞行品质规范三个标准的要求，又根据试飞员综合后的库珀－哈珀等级，就可换算为库珀－哈珀等级同飞行品质标准之间的关系，通常是：库珀－哈珀等级在1到3.5之间相当于飞行品质等级1；3.5到6.5之间相当等级2；6.5到9之间相当于等级3。

必须指出，飞行员评价飞机飞行品质，不仅仅是评定其等级，还必须具体对所飞的飞机进行评述。只有一个评定等级是不够的，因为，只有飞行员对飞机飞行品质的评述，才能明了飞机的具体缺陷，从而才能为消除这些缺陷而采取相应的措施。

飞行品质与飞行包线

所谓飞行包线，简单讲就是用来说明飞机的飞行性能，究竟能飞多快、多高、作多大机动（用可能达到的过载来表达机动的程度）范围的图形。也就是飞机在各个高度（从海平面到升限）所能飞行的速度或M数范围（最小速度到最大速度），以及在此速度或M数范围内所能做的机动范围（从最小过载到最大过载）。

我国飞行品质规定了三种飞行包线，即使用飞行包线、可用飞行包线和允许飞行包线。允许飞行包线包括的高度、速度、过载范围最大；使用飞行包线所包括的范围最小；可用飞行包线所包括的范围介乎二者之间。

使用飞行包线是最经常使用的飞行范围，要求飞行品质最好。其范围是由使用部门根据作战、训练需要，为完成各项任务，对新机设计提出来要保证的飞行速度、飞行高度以及机动能力的大小。所以使用飞行包线是根据各飞行阶段的任务提出的，不同飞行阶段，其使用的飞行包线也不同。在使用飞行包线内，飞机应具备既能有效地完成既定任务、确保安全，又易于飞行驾驶的良好品质。例如图1，画出了米格21Φ－13飞机在不带导弹、不带副油箱和平飞条件下的一条使用飞行包线，图中说明了各边界线所包括的高度、速度范围。

在使用飞行包线之外，可以画出一条允许飞行包线来。它是既允许，又是可能使用，但不允许超出的飞行范围。换句话说，它是飞机所能飞行或安全飞行的最大范围。失速、过失速旋转（失速性滚转、失速性滚摆、失速性盘旋下降）、螺旋以及超过平飞最大速度的俯冲，可以作为这类飞行情况的代表。

图2为米格－21Φ－13飞机在不带导弹、不带副油箱和平飞条件下的一条允许飞行包线。图中说明了限制线所包括的范围。

图3为美国F－5战斗机的一条使用飞行包线和一条允许飞行包线。在使用飞行包线之外、允许飞行包线之内，还可定出一条可用飞行包线。可用飞行包线不是根据任务需要，而是根据飞机的各种限制所确定的飞行范围。它包含同一飞行阶段和飞机正常状态的使用飞行包线，但范围更宽一些，对飞行品质的要求降低一些。由于留有安全余量，不必担心超出允许飞行包线所定下来的极限限制。可用飞行包线的速度范围是从最小可用速度Vmin（比如规定为平飞失速速度Vs的1.1倍，或者Vs＋20公里／小时等等）到最大可用速度Vmax（比如规定为最大允许速度，或者规定为比出现强烈抖振的速度低一定数量的速度，这个数量作为安全余量）；高度范围从海平面到实用升限。

图4 为美国F－22飞机和F－15C飞机飞行包线比较图。从图可以看出，F－22的飞行品质明显优于F－15C飞行品质。F－22的机动性和敏捷性远远优于第三代战斗机。

合格标准是飞机飞行品质所必须达到的最低标准。按照我国军用飞机飞行品质规范的规定：由前面介绍可知，把在使用飞行包线内飞行，飞行品质所必须达到的最低标准叫做常用状态合格标准。比如歼击机和强击机在空战飞行阶段，其滚转性能规定的常用状态合格标准是：能在1秒钟内滚过90°，在2.8秒钟内滚过360°。

在使用飞行包线以外，可用飞行包线以内，以及在使用飞行包线以内这两种情况下，飞机带故障时飞行品质必须达到的最低要求，叫做非常用状态合格标准。比如歼击机强击机在空战飞行阶段，滚转性能规定的非常用合格标准是：能在1.3秒钟内滚过90°，在3.3秒钟内滚过360°。飞行员研究飞机飞行品质的作用

飞行员研究、了解和掌握所飞机种的飞行品质，是顺利完成任务的重要保证。因此，每个飞行员不能不关心、不能不研究所飞机种的飞行品质。

研究飞行品质，有利于推动我国航空科学技术的发展，制定符合我国情况和特点的飞行品质规范。我们知道，飞行品质规范是科学研究和飞行实践的总结，而飞行实践又是飞行品质规范产生和发展的重要条件。广大飞行员是飞行实践的主体，是飞行品质的评判员。一架飞机的飞行品质究竟如何，最终是以多数飞行员的评价为依据的。在某种意义上可以说飞行品质规范中所规定的各项要求和指标，都是直接或间接地反映了多数飞行员的意志和愿望。诚然，正确评价一种飞机的飞行品质不是一件容易的事，它往往受到个人经验、知识、技术乃至身体条件的限制。因此，要求我们要善于学习、勇于探索，不断积累已飞机种的飞行品质资料。在空军、海军中已有不少飞行员在长期飞行实践中积累了宝贵的资料，为制定我国飞行品质规范提出了很好的意见。

研究飞行品质，有利于掌握和提高飞行驾驶技术。当飞行员从一个机种过渡到另一个机种飞行时，首先遇到的是新机种的操纵特点，比如杆力、舵力、位移、动态反应及视界等等飞行品质特性。因此，在一定程度上可以说掌握飞行驾驶技术的过程也就是认识和掌握该机种飞行品质的过程。改装新机种前的理论准备和预习准备中的一项重要内容，就是将新机种与已飞机种的飞行品质进行对比。搞清了这些，也就为掌握新机种的驾驶技术创造了有利条件。

研究飞行品质，有利于充分发挥飞机的战术、技术性能，确保飞行安全。飞行品质各项指标的确定，既考虑到尽可能发挥飞机战术技术性能；又考虑到留有适当余地，确保飞行安全。在一定的飞行包线范围内飞行，无须担心飞机完成任务的能力和飞行安全。明确这点，就不会出现大速度越飞越小，小速度越飞越大等限制飞行性能充分发挥的现象。另一方面，就会更自觉地保持在规定的飞行包线之内飞行。如果超出了规定的飞行包线，飞行品质会逐渐变坏，完成任务的效果也要下降，甚至会危及飞行安全。

研究飞行品质，有利于全面了解飞机完成各种任务的能力。现代飞机由于高度、速度、载荷范围变化很大，在飞行性能所能达到的飞行范围内，要全面提供良好的飞行品质，已经越来越困难，因而有可能出现在某些飞行范围内飞行品质变差的情况。故研究所飞机种的这些飞行品质特点，有助于全面了解飞机完成各种任务的能力，以便针对其特点，采取相应的措施。

随着航空事业的飞速发展，研究并确定飞机的飞行品质将被提到很重要的地位。因此，我们必须认真研究确定飞行品质，并制定飞行品质规范，为新机研制、评定提出基本依据。

飞行品质一般通过以下三个途径来评定，即理论分析、地面模拟、飞行试验。但是，随着飞机飞行范围的扩大，以及在飞行操纵系统中装设各类自动器，这就给飞行品质研究提出了新课题。例如：在由飞行员、操纵系统（包括自动器）和飞机机体组合的系统中，描述飞行员作用的数学模型的建立；操纵系统和飞机机体之间动力学特性的相互耦合对飞行品质的影响；大气扰动对飞行安全、乘员舒适性以及超低空飞行时的地形跟随特性的影响；大迎角和其它临界飞行状态下飞行品质的研究等。对这些课题的深入研究，无疑将对我国航空事业的发展，提高飞机的质量有着重要的促进作用。 ■