“一杆两舵”驾驶操纵

詹东新 方沐

飞行员坐在驾驶舱里，用手操纵驾驶杆（盘）、用脚蹬方向舵来控制飞机的飞行，这就是“一杆两舵”驾驶操纵。除了这种最基本的操纵方式法外，还出现了可逆、不可逆助力操纵和电传操纵系统等，从而使飞行更加安全。

控制飞机俯仰转弯

简单来说，飞机操纵系统包括对副翼、升降舵和方向舵的操纵。其中，副翼位于机翼后缘靠近翼尖的区域。在大型飞机的组合横向操纵系统中，常常有4块副翼，分别是2块内副翼和2块外副翼。在低速飞行时，内外副翼共同进行横向操纵；而在高速飞行时，外侧副翼被锁定而脱离副翼操纵系统，仅由内副翼进行横向操纵。当飞行员向左转驾驶盘时，左侧副翼向上偏转，同时右侧副翼向下偏转，导致左侧机翼的升力减小，而右侧机翼的升力增大，产生使飞机向左滚转的力矩，飞机绕纵轴向左侧滚转。

升降舵位于水平安定面的后缘，由前推或后拉驾驶杆操控，主要用来操纵飞机抬头或者低头。不同的飞机有不同数量的升降舵。比如，波音737、757、777有2块升降舵，而波音747、767则有4块升降舵。当需要飞机抬头向上飞行时，飞行员就会操纵升降舵向上偏转。反之，如果飞行员操纵升降舵向下偏转，飞机就会低头向下。

方向舵位于飞机垂直安定面的后缘。不同的飞机，其方向舵的数量可能也有所不同。目前，大部分飞机采用单块方向舵舵面，如波音737、757、767和777等，而波音747采用2块方向舵。方向舵主要用来修正飞机航向和进行小角度转向。当飞行员向前蹬左脚蹬，右脚蹬向后运动时，方向舵向左偏转，机头随之向左偏转。当飞行员向前蹬右脚蹬时，方向舵向右偏转，从而使机头向右偏转。

操纵技术不断发展

飞机主操纵系统经历了由简单初级到复杂完善的发展过程，先后出现了机械式操纵，可逆、不可逆助力操纵和电传操纵，并在电传操纵的基础上发展出主动控制技术。

机械式操纵是通过机械传动装置直接偏转舵面的操作系统。飞行员通过舵面上的气动铰链力矩获得力和位移的感觉。机械式操纵系统由于成本较低、可靠性相对较高，所以在飞机上应用的时间最长，且目前仍广泛采用。

随着技术的发展，现代飞机的载重、体积和飞行速度不断增加，舵面气动载荷急剧增高，尤其是大型运输机，舵面铰链力矩非常之大。

20世纪40年代末，出现了液压助力系统，舵面由液压助力器驱动，飞行员通过中央操纵机构、机械传動装置控制助力器，这就是可逆助力操纵系统。可逆助力操纵系统虽然有助于解决驾驶杆杆力过大的问题，但在超音速飞机上会出现杆力反向变化的问题，使飞行员产生错觉而无法正确驾驶飞机。为此，飞机设计师又在系统中增加了人工载荷机构以及其他改善操纵特性的装置，形成了不可逆助力操纵系统。

在不可逆助力操纵系统中，机械联杆装置比较复杂。随着自动控制和微电子技术的发展，又出现了电传操纵系统。电传操纵系统的优点是体积小、重量轻，便于采用主动控制技术，易于与其他系统交联，可以明显提高飞机的操纵品质和性能，是高性能飞机操纵系统发展的方向，但必须要解决好系统可靠性这一问题。

自动驾驶保障安全

如今，我们在不少影视作品中都会看到这样的镜头：飞行员在驾驶舱里的情形和我们想象的不大一样，不仅没有全神贯注地驾驶飞机，反而是在自动驾驶仪开启后，一边聊天一边喝咖啡。于是，有人担心，飞行员这样真的可以吗？其实，和医生在进行手术时会聊天、讲笑话一样，飞行员在工作中也不是全程都高度紧张，而是会借助自动驾驶设备，让紧张的神经得到放松。尤其是在动辄十几个小时的长途飞行中，自动驾驶系统尤其重要。

和目前部分汽车上采用的自动驾驶技术类似，飞机的自动驾驶是一种通过飞行员操作设定或者由导航设备接收地面导航信号来自动控制飞行器完成三轴动作的装置。自动控制系统的操纵指令来自系统的传感器，能对外界的扰动自动作出反应，以保持规定的飞行状态，改善飞机飞行品质。

自动控制系统与飞行员手动操纵是可以随时切换的，也就是说，一旦遇到紧急情况，飞行员可以迅速由自动飞行模式切换到驾驶员操纵模式。

自动驾驶系统的发明并不完全是从减轻飞行员的压力来考虑的，根本目的还是为了确保飞行安全。因为在长途飞行时，让飞行员持续进行高强度操作，反而容易出现纰漏。为了将“好钢用在刀刃上”，自动驾驶系统能够帮助飞行员完成一些力所能及的辅助工作，比如保持航向和高度，从而有利于飞行员集中精力去完成其他一些与飞行安全相关的重要工作。

当然，自动驾驶系统的存在并不意味着飞行员在飞行过程中无所事事。在飞行过程中，飞行员需要与地面时刻保持联系，同时监控自动驾驶系统，确保在需要时可以迅速接手飞机的操作。