飛機的備用系統設計

文章日期:2013-05-30 18:48

有位同好問了一個好問題:

教官: 請問一下二代機都是線傳飛控系統, 萬一發動機失效,發電機也失效, 此時飛機還受飛行員控制嗎? 謝謝教官回答

這位讀者問了個好問題,發動機是飛機的心臟,動力的來源,只要燃油供應發動機運轉,還可以利用這個轉動的軸承帶動附屬的發電機、燃油泵、液壓泵…

飛機重要的系統都會有有兩套系統,例如F-104的液壓系(如附圖),在圖的上方就有一號系與二號系兩套,這兩套都可供應到飛行操作系統,可將3000psi的液壓壓力供應到飛機的操作面,駕駛桿操作俯仰與滾轉,方向舵控制偏側,就靠這「一桿兩舵」使飛機能夠操作各種動作。另外還有一些機件的操作,如起落架、減速板、機砲艙門、剎車…等也需要液壓系統提供壓力,這個部分稱為公用系,不過因為重要性並不能與飛操相提並論,所以只是由二號系供應,如果二號系失效,飛操也不會受到影響。要是一號系故障,飛操與公用系也都仍然可以使用。只不過平時的液壓供應充足,這時的飛操只有一個液壓泵供應壓力,在操作的時候就應該要減少操作的動作,以減輕壓力負荷。

要是兩個液壓泵都沒作用了,還有一個備用系統,就是一個由氣流帶動的衝壓渦輪,如果空中發生液壓或電器系的故障,就只要將座艙內的一個致動手柄拉出,位於座艙下方的衝壓渦輪,就會伸出,飛機的速度會帶動渦輪轉動,就可以供應緊急的液壓與電力。

要是備用系統也沒用,只要不是液壓油漏光了,還有幾個儲壓器的設計,仍然可以維持些許的操作,但是也只能供最後最後的緊急操作。也就是讓飛行員能操作飛機定向空曠地區,然後……彈射跳傘。

傳統的飛行操作是由駕駛桿以連桿方式帶動鋼繩與液壓唧筒,而致動飛行操作面。早期的鋼繩操作,操作面的反應駕駛桿就可以感覺的到,尤其是在天氣不好、氣流不穩定時,飛機會晃動,這時飛行員就要把方向舵蹬緊,以減輕飛機晃動的程度。當飛機的速度增加,飛機操作面的反應也增大,需要更大的力道,也因此有了液壓系統的設計,為了使操作的反應不致影響飛行員操作,所以F-104的操作系統不論多小的操作,都會先傳送到一個侍服機構,再導引液壓到致動唧筒,使飛機的操作面不會受到機外空氣動力而移動。

二代機所使用的是線控系統,就是駕駛桿連接的只是電子訊號,由這些電子的訊號直接致動液壓唧筒,達到操作飛機的效果。這樣的系統設計,在操作時,可以不再循著傳統的氣動力規則,運用氣動力中心與飛機重心的差異,以槓桿方式改變飛機的姿態。這種操作方式,以飛機上升的動作而言:是將尾翼的升力降低,尾翼下壓,相對的造成機頭上升,這也造成機尾的升力降低。二代機是採氣動力效能最佳升阻比的狀態下操作,相對的能量的耗損較小,當然在操作的效益上,比傳統的操作方式好的多。

當然這種設計使飛機可以將氣動力中心與飛機重心接近,使飛機不是像傳統飛機一般,能夠保持較穩定的飛行姿態。也因為這種特性,使得飛機的操控能夠更加的靈活。F-16是第一型線控飛操的戰機,不過這種設計也不是完美的,當時因為飛機操控的駕駛桿是不可移動的設計,飛機的操作動作完全是依據飛行員手上力量而定,這對於有傳統飛行經驗的飛行員而言,是很不容易克服的。在早期的試飛時,試飛飛行員就因為進場時操作修正造成操作過量,無法改正而彈射跳傘。所以後來就更改駕駛桿的設計,讓駕駛桿增加了2∘可以移動的空間。

我在換裝F-16的時候已經有將近2000小時的傳統飛行時間,說實在的在開始接觸模擬機時,雖然十分不習慣,覺得非常不自在,認為發明這個系統操作的科學家一定是個痛恨飛行的人。但是,只要多飛幾課,適應了這種飛操系統,就會愛不釋手的啦~~~~~~

飛操系,有飛操電腦有四組訊號同時運作比對飛行員從駕駛桿及方向舵傳來的操作訊號。電力的供應當然非常重要,有些還有多重的保障,所以在電力的規劃,除了正常電力系統,還有緊急電力系統(EPU),接著還有電瓶電力,這些電力都用完了,還有飛操電瓶,即使所有電力都供不上,據當時換裝的授課教官說,仍然還可供電約20分鐘飛操電力。

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