歼15与歼10飞控相同却频发事故 因一设计缺陷未解决

2017年10月20日 09:23 新浪军事
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  央视新闻15日面对面节目专访十九大代表、海军某舰载航空兵部队一级飞行员曹先建,讲述了飞行训练中遇到重大飞行事故,重伤后努力恢复,重返蓝天的故事。

  在采访过程中曹先建仔细叙述了事故过程和细节。2016年4月6日,曹先建驾机陆基模拟训练过程中。飞机刚刚起飞,高度300米,飞控系统工作异常,机头急剧上扬、速度减小,加油门,推杆支持不住。

  维持不住速度的战机飞速下坠失去高度。此时的战机开始机头朝上,向地面快速坠落。按特情处置规定,遭遇这种故障,飞行员可以立即跳伞。然而危急关头,曹先建没有选择跳伞,而是竭尽全力加大油门,将操纵杆推到底,试图把下坠的飞机重新拉起升空。

  英勇无畏的舰载机飞行员曹先建,为了挽救飞机战斗到最后一刻,不愧人民子弟兵,请我们一起点赞

  然而这一次,因为战机刚刚起飞,300米的飞行高度留给他紧急处置的时间实在太短。为了挽救战机,曹先建错过了最佳的逃生时机,直至飞机坠毁前的最后2秒钟,他才拉动座椅上的弹射手柄,然而,因为高度不够,降落伞没有完全打开,曹先建重重摔到了海面上。

  2016年4月27日,张超驾机接地滑跑时,飞机突报“电传故障”,机头急速大幅上仰。视频和飞行数据显示,故障发生后张超为保住战机,奋力把操纵杆推到最低,阻止机头上扬,却因此错过了最佳跳伞时机。故障发生4.4秒后,仰角已超过80度,战机几乎垂直于地面,张超被迫跳伞,坠地后受重伤,经抢救无效牺牲。

  为了保护上亿的舰载战斗机,生死置之度外壮烈牺牲的张超烈士

  同时,中国航母舰载机第一人戴明盟也在访谈时候提高过,亲身经历过多次歼15战斗机,无故忽然抬头,险些酿成事故的经历。

  把视线放远一点,前几年,中央台报道我航空兵某部歼11BS战斗机,也发生类似事件,前后座飞行员正常飞行途中,飞机忽然抬头,来回俯仰,最大过载超过9g,前后座飞行员重伤,最终离地很近正常拉起,挽救了飞机。

  从这个产品技术路线来说,歼15和歼11BS都是俄罗斯苏27SK的改型,我国曾经从1992年引进苏27SK战斗机48架,部署在芜湖和湛江,面对东海和南海,飞机机动性好,载弹量多,内油航程超远,数三代机第一。

  苏27战斗机,三代机里面的佼佼者,俄罗斯人用无数的失败和投入造就了高机动超长腿大载弹量的奇迹

  由于飞机性能优良,我国就从1996年和俄罗斯政府签订引进许可证制造协议,在沈阳飞机公司进行制造,沈阳飞机研究所在苏27SK的基础上,换国产材料,武器,航电,太行发动机改进为歼11B战斗机,歼11B战斗机,航电比原版苏27先进很多,战斗力很强,为了进度,暂时没有修改苏27SK比较落后的带机械飞控的模拟电传飞控系统。

  苏27家族的气动缺陷就是,时不时会抽风,自动上扬,这个问题,俄罗斯人经过多次试飞,用简单的办法限制住了这个疯狂的野马。

  到了歼11BS(双座教练机)飞机的时候,沈阳飞机研究所(601),利用自己在J8ACT电传操纵试验机的经验,把歼11B的带机械飞控的模拟电传改造为全权限多余度数字化电传飞控,时间节点和2004年歼10A战斗机几乎同步。

  歼10A战斗机,是我国采用多余度电传操纵系统的国产自主研发的单发单座战斗机,飞机采用腹部进气,歼10A战斗机采用了史无前例的-11%的放宽净稳定度设计,飞机机动性和操纵性都非常好,而且飞机的飞行全包线,几乎都是一级操纵品质,这个在三代机里面,仅仅有法国达索的幻影2000才能与之媲美。

  歼10A的飞行操纵系统采用放宽静安定度、 全权限、 三轴、 四余度数字式兼有两余度模拟备份的电传操纵系统, 对飞机的各操纵面进行控制。

  歼10A战斗机,大家爱称小鸭子,机动性好,操纵性极佳,飞控系统先进超可靠,飞行员非常喜欢

  飞行员指令通过分别安装在传统的中央驾驶杆、 脚蹬上的线位移传感器 (LVDT) ,经过飞控计算机解算, 控制伺服作动器, 驱动飞机舵面运动。 纵向配平通过机械式电动马达实现, 横航向配平通过软件积分器实现, 根据飞行员要求确定的单弹簧载荷机构为飞行员提供操纵感觉。

  系统的主要部件包括:

  1) 两个双余度数字式兼有单一 单余度模拟式备份飞控计算机:

  2) 三个双余度迎角传感器:

  3) 两个双余度三轴速率陀螺:

  4) 一个四余度法、 侧向加速度传感器;

  5) 一个三余度动静压传感器:

  歼10战斗机,外表没有多少花样,感觉不起眼,实际内在很复杂很复杂,试飞极其小心谨慎

  6) 七个四余度复合式伺服作动器:

  7) 两个双余度前缘机动襟翼驱动系统;

  8) 一套驾驶杆、 脚蹬系统。(注意,以上的部件,大部分都是多套,每套里面都是多余度产品,非常非常强调可靠,坏了一个还有一个)

  数字式飞控系统的主要性能要求为: 稳定放宽静安定度的飞机; 具有 1 级飞行品质;实现最佳配平性能; 实现迎角、 横滚速率、 侧滑角、 方向舵偏角以及过载限制; 防止偏离。具有良好的改出螺旋能力。 模拟式飞控系统的主要性能要求为: 稳定放宽静安定度的飞机;

  歼10之前的飞机,不少坠毁都跟进入螺旋有关,飞行员往往谈螺旋变色,歼10战斗机完美克服了这一难题

  满足C 种飞行阶段的2 级飞行品质; 可以人工改出螺旋。 此外, 还有诸如: 故障容限能力;平均故障间隔时间( MTBF); 任务失效概率: 飞机损失概率和模拟式飞控系统可用概率等其他主要要求。

  数字式控制规律以离散化的多模态、 多速率控制系统实现。 模态间的转换按特定的逻辑进行, 多速率调度控制由飞控计算机实时调度程序完成。 其模态包括:

  1) 主模态

  三轴控制增稳; 降级控制增稳(传感器故障重构、固定备份增益、 舵面重构); 前缘机动襟翼控制:防螺旋; 直接连接。

  简单解释一下:传感器故障重构,就是传感器坏了一套,自动将其排除,不让一颗老鼠屎搞坏一锅汤。

  舵面重构:飞机坏了一个舵面,飞行操纵系统就自动用剩下的舵面组合起来模拟他的功能,尽量做不到不要一个舵面失效,大家就集体玩完,这也是一个非常体贴温馨的设计。

  2) 辅助模态

  人工配平; 自动起飞配平。

  3) 自动驾驶模态

  模拟式控制规律以保证飞行安全为前提, 采用尽量简单和尽量少的调参加以实现。 在正常情况下, 保持与数字式飞控系统的同步, 以减小转换瞬态。

  在控制律设计中, 除以MIL-F-8785C 为基本要求外, 还根据飞机特点制定了一系列特定的飞行品质要求, 并充分考虑飞机飞行的实际需求以及飞行员的意见和建议。

  四余度飞控计算机间的交叉数据链 (CCDL) 使系统具有输入、 输出交叉通道表决监控和通道故障逻辑能力, 采用软硬件握手方式实现数字通道的相互同步, 利用电磁综合实现电液控制转换。 另外, 系统内设有多种形式的自监控, 以满足100% 检测第三次故障, 100% 隔离第二次故障, 除电源、 同步自动故障恢复外其他可恢复故障的人工复位等 FO'/FS要求, 并具有飞行前、 中、 后机内自检测能力。

  飞行控制系统,随时都在监控各个部件的情况,发现问题,及时采取措施隔离故障,保证飞行安全

  系统在飞控计算机和伺服作动器中分别设置传感器输入表决/监控 (软件)、 输出指令交叉通道监控 (软件)、 EFCS 指令交叉通道监控 (硬件)、 伺服作动器伺服回路监控 (硬件): 以及电液伺服阀磁通综合、 伺服作动器液压逻辑监控等故障检测、 隔离面。

  实际上歼10和歼11BS,歼15飞控系统,硬件几乎一样,都是由国内专业厂家制造,产品质量几乎不会有本质的区别,唯一的区别就是架构设计和容错设计,歼10战斗机到现在为止,生产了400架左右,部队反应良好,长期使用过程中,发生过一些事故,但是从来没有一起事故是飞行控制系统引起的,大多是发动机故障或者飞行员误操作问题导致。

  歼10飞机飞控系统的成功,并不是飞控系统难度不大,鸭式飞机天生具有超级灵活的特点,抬头特别快,可以说是天生的眼镜蛇机动狂,为了尽量提高机动性,达到和敌人先进战斗机抗衡的目的,总师采用了几乎世界第一的放宽净稳定度,风险爆表。

  歼20在歼10的基础上做了更大幅度的改进,飞控更先进,难度更爆表,飞行更安全,算歼10 二代

  但是为了稳妥安全起见,设计师采用了极其科学和稳妥的方法,渐进式的,台阶式的摸索,先飞简单的科目,然后飞复杂的,最后飞高难的,凡是原理搞不清楚的,严禁放开操纵,凡是没有飞行实验过没问题的,一律限制不让飞,对于高难科目,分成很多很多个小台阶逐次逼近,有问题认真计算分析模拟,最后达到完全无忧。

  而且为了避免闭门造车,在飞机研制最初,就在飞控设计团队里面,引入了多名资深试飞员,一起参与设计,让试飞员做到心中有底,心中有数,完全明白操纵系统原理和故障状况,故障处理方法,出现任何故障,都有相应的处理办法,同时设计师,也从试飞员的角度了解试飞的难点和使用习惯,做到有的放矢,不白白推出飞行员不需要或者特别不方便的功能,做到一切设计从用户需求出发,一切让用户说了算。

  歼11BS和歼15飞控系统,飞行操纵系统也是和歼10类似的四余度数字操纵系统,原始设计都具备有故障隔离能力,不应该发生一个故障就导致飞机失事,但是很遗憾,发生问题的大多飞机没有做到良好的故障隔离,飞机攻角急剧飙升远远超过正常的飞行员操纵范围(苏27家族飞机正常飞行时候,攻角控制大多是25度一下,速度高了角度更低),飞行速度高度急剧急剧下降,类似一个不受控的眼镜蛇机动,从而酿成事故。

  眼镜蛇机动,看着很酷帅,其实很危险,我国歼11家族持续出现多次自发上扬故障

  实际上从歼10和歼11对比来看,硬件几乎完全相同,剩下的就是设计师的经验,为何不让歼10的优秀飞控设计团队帮助改进歼11飞机的存在严重隐患的飞行控制系统呢?

  从苏27飞机的历史来看,这种莫名其妙的自动上扬,在俄罗斯人研制阶段就多次出现,不过俄罗斯人经过多次遇险,用简单粗糙的模拟飞控手段限制住了这种不时抽风的怪毛病(简单点说,就是限制住了攻角,不让其超过正常的20度左右范围)。

  歼11飞机研制方,采用了全新的设备和手段,从模拟升级到数字式飞控,结果却把原有气动缺陷完全暴露了,这个原因,恐怕和气动特性认识不到位有关,同时也可能是飞控系统设计有重大缺陷,毕竟攻角保护这种简单的功能,全世界的三代几乎都有这个功能,而且基本能做到飞行员无忧虑操纵。

  保护的方法从原理上来说其实也很简单,就是飞控系统检测飞机迎角距离一定的边界,比如3- 5度,同时检测飞机的上扬角速度,假如比较大的话,舵面就立即反向动作,让飞机在临界迎角之前停下,保证飞行安全。(作者署名:大水)

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