电传和“电传”——777和330那些不得不书的的故事

电传和“电传”

——777和330那些不得不书的的故事

每当把Boeing和Airbus两家的飞机拿出来比较的时候，人们首先想到的是B737和A320，然后就是手动挡和自动挡，这两个飞机看起来是相似度非常高的，甚至在我几个对飞机完全不感兴趣的朋友眼里，这两种飞机看起来完全是傻傻分不清楚。但是对于我来说，B737是Boeing在1960年代的产物，而A320却是Airbus在1980年代才推出的。那到底有没有两个同年代能拿来比较的飞机呢？答案当然是有。

1994年6月波音公司的Boeing777（以下简称B777）首飞，作为波音新时代的开端，波音第一次邀请了当时世界上的8家干线航空公司（ All Nippon Airways, American Airlines, British Airways, Cathay Pacific, Delta Air Lines, Japan Airlines, Qantas, United Airlines ）一同参与设计，并且这也是世界上第一种完全由电脑设计的干线客机。1995年传统的B777-200正式投入商业运行，随后在1997年Boeing又推出了延程版的B777-200ER，1998年推出比B777-200长10.1米（33.25英尺）的B777-300。而空中客车公司显然也没有闲着，由于A320系列的大获成功，他们在1987年提出了自己的中远程客机理念，也就是后来大名鼎鼎的Airbus双子星—AirbusA330和AirbusA340（以下简称A330和A340）。由于两个系列的飞机是同时提出平行研发的，而且从后来的销量来看A330明显更成功，所以我们暂时将这对双子星放在一起讲。1992年11月A330-300完成了她的处女航，并且在1994年投入商业运营。

显然B777和A330的出生日期已经很接近了，尤其是B777-200和A330-300同时可以选装普惠的PW4000型发动机且都是以双通道中远程客机为理念制造的，同时他们都运用了当时最热门的电传技术，可以说他们已经代表了波音和空客当时最高的水平和最先进的理念。当然在航空业这特殊的领域，不仅仅是客机，就算是各式各样的军用飞机，在相同的理念下往往会产生出从外观甚至是内部系统都非常相似的飞机。比如前苏联和美国在冷战时期都因为需要超音速轰炸机而生产的图TU-160（白天鹅）和B-1B（枪骑兵），并不能算是抄袭，因为飞机本身就是性能、需求和重量等等各方面因素平衡的结果，所以相同的需求和理念往往催生出相似的结果。这也是为什么我们有那么多大大小小各种型号的民航客机，却都长的差不多的原因。

Tu160与B1B之间的抄袭论也曾经盛传于网络，这也不难理解，毕竟两架飞机真的太像了

这点对于B777和A330也适用，因为民航客机不仅需求都一样，运行的环境（机场，跑道、空域等因素）也都基本相同，甚至因为民航法规对飞机的各种限制，有些飞机对于运行环境和应急设备的具体限制都很相似，也就是很多老飞行教员所说的“一通百通”。这一点对于波音和空客这两个“民机大佬”当然更是心照不宣，不是谁抄谁，是需求真的太一致了：又想马儿跑得快，又想马儿不吃草。所以虽然B777和A330都是两家公司百分之百自主知识产权的飞机，但是两个系列的飞机无论从外观还是内部系统都不乏一些相似的地方。那么我之前说两家公司的理念完全不同不就啪啪打脸了吗？当然不是，因为不管外形还是机械系统如何相似，这两家公司造的所有飞机都在一个至关重要的飞机系统上有着巨大的差别，或者可以说是完全不同，而这个系统也直接体现着两家公司的理念：飞机的操纵系统。

同样的需求使得B777和A330两个系列看上去非常相似

总体来看，飞机的操纵系统主要分三类：Mechanical（机械式）、Hydro-mechanical（液压机械式）、Fly-by-wire（电传式）。其实这三种系统之间也有互为备份的混合系统，并不存在明显的好和不好，对于飞机来说，只有适不适合。而B-777和A330两个系列都不约而同的使用了Fly-by-wire（以下统一简称电传）作为主用的操纵系统。但是由于两家公司的理念完全不一样，虽然都是电传，但是两家的电传完全不一样。

简单来说，我们可以把Boeing的电传比作是给飞行员“插上翅膀”，从设计逻辑来说，Boeing的电传其实就是飞行员手脚的延伸，飞行员对于主操纵面（副翼、扰流板、升降舵、方向舵）的输入可以直接通过驾驶盘和脚蹬转化成电信号传到到控制几个主操纵面的ACE（作动筒控制电子组件）然后由ACE控制各操纵面的作动筒直接控制各主操纵面。这一点看上去和传统的机械式操纵系统很相似，只是传动方式又钢索变成了电信号，中间的各个滑轮则变成了ACE（作动筒控制电子组件），而为了优化操纵品质，降低操纵负担，波音还给飞机安装了PFC（飞行控制计算机）。整个系统对速度和配平的变化提供传统的操纵感觉和俯仰反应。ACE不仅将飞行员的操纵直接发送到操纵面，也可以将飞行员的操纵传送至PFC（飞行控制计算机），PFC使用来自飞机其他系统的信息（如：大气数据，惯性数据，襟/缝翼位置，发动机推力和无线电高度）来计算操纵面指令以增强操纵品质，然后再把信号传回ACE。可以看出在飞行员以手动飞行时，PFC（飞行计算机）只是一个辅助系统，帮助飞行员更好的操纵飞机，同时，PFC会提前对飞机进入不利的情况（如：失速、超速或者坡度过大等）对飞行员进行提示或者警告（比如：接近失速时飞机会抖杆和语音警告等等）。理论上来讲，虽然是电传，但也有手动挡的性质。

波音的电传系统可以简单的理解为线缆代替了钢缆，而计算机起到的仅仅是辅助作用。

而Airbus的“电传”系统完全不一样，我自己把它看作是为飞行员“准备了一只大鸟”，它比Boeing的电传系统复杂许多，也智能许多。和B777类似，A330也有飞行控制计算机，包括三个主计算机（PRIM）和两个次要计算机（SEC），这五个计算机会把它们的数据传输给两个飞行控制数据集中计算机（FCDC/Flight Control Data Concentrator Computer），数据经过处理后会传给飞机的电子仪表系统，把各个操纵面的状态显示在飞机的电子仪表系统上供飞行员参考。A330的飞行员对侧杆的输入会先转化成电信号传给飞行计算机，然后传给各操纵面的作动筒控制组件，同时飞行计算机还会将各飞行操纵面的数据传回给电子飞行仪表系统供飞行员参考（这一点对A330乃至所有Airbus的飞机都尤为重要）。此时飞行员对侧杆的输入其实并不会变成电信号直接传给各操纵面的液压作动筒，而是变成飞行员对飞行控制计算机发出一个关于飞机状态的指令（比如：当飞行员向左压杆的时候，并不是直接控制飞机的操纵面，而是对飞行控制计算机发出一个向左以一定速率滚转的指令，压杆的幅度越大，这个滚转的速率就会越快）。不仅如此，飞行计算机在这过程中还会对飞行员的输入提供额外的保护和限制，以确保飞机不会进入失速、超速、坡度过大等对飞机不利的情况，换句话说，如果飞行机进入不利的状态，飞行控制计算机会主动限制各飞行操纵面的偏转、自动改出不利的状态（比如：当飞行控制计算机探测到飞机接近失速时，如果飞行员继续带杆试图使飞机继续减速，飞行控制计算机会抑制飞行员的操纵并使飞机保持在一个使飞机不会失速的最小可接受速度——V alpha max）。

事实上空客的“电传”已经不是仅仅用线缆取代钢缆这么简单了，计算机在飞行中充当了很重要的角色。

我们可以看出，虽然只是一个小小的顺序差别，但是带来的效果完全不一样，对于B777的飞行员来说，飞机的操纵性能很“传统”，你需要人工对飞机进行配平，转弯或者起飞的时候要时刻小心，避免飞机由于速度过快或者过慢进入不利的状态（而且有时候自动驾驶仪接通的时候也要格外小心飞机的状态）。而对于A330的飞行员来说，飞机飞起来真的省心许多，飞机自动配平，侧杆也比操纵盘轻盈许多。同时这其中也隐含着两家公司对于飞行的理念，那就是自动系统和飞行员之间的关系。虽然都是电传，都有飞行控制计算机，但是B777的飞行员想的是“我要这么飞”，而A330的飞行员想的是“我要告诉飞机这么飞”。其实A330的电传系统远超过我们的想象，它们能很大的减轻飞行员的负担。飞行员的输入信号传输的顺序不同和飞行控制计算机所扮演的角色不同，反映出波音和空客理念上根本的不同。

我们知道，对于一架民航干线客机来说，安全是高于一切的存在，而对于飞机来说，这安全的最后一道关口就是飞行员。但是飞行员也是人，是人就会犯错，犯错往往就会导致不安全的情况。所以为了减少犯错，波音的做法是尽量提供给飞行员更多的警告，更多的数据，虽然每次飞机改变状态时都要重新配平，操纵盘也看上去傻大黑粗，看上去很“原始”，但是在不停的配平和对操纵盘的操纵中，飞行员却实实在在的感受到了飞机当前的状态，这架飞机到底是慢了还是快了，坡度到底有多大，这个状态“舒不舒服”，其实通过那“笨重”的操纵盘，飞行员获得了非常多的信息，换句话说，这架飞机就是通过这“笨重”的方式逼迫飞行员提高自己的情景意识。其实这一点对于一个处于非正常情况下的飞行员尤为重要，因为无论是天气还是飞机本身的系统出现问题，飞行员对于飞机状态的关注往往会受到外界因素的干扰，这种时候多一个可以提醒飞行员飞机状态的途径，往往对于飞机最终能够安全着陆起到决定性的作用。空客的做法是，可靠的计算机，可靠的电子系统，合理的人机交互往往能大大降低飞行员对于操纵飞机的压力，飞行员也能有更多的精力分配到对于整个飞机的掌控之中，飞行控制计算机不仅能提高飞行员的操纵品质，同时还可以保护飞机以免进入不利的飞行状态，飞行员会更有精力来把控整个飞行的状态。换句话说，人加上飞行控制计算机的犯错概率比单是飞行员的犯错概率低得多，可以说这个时候A330的“电传”已经不仅仅起到传统意义上电传的作用了，而是担负着与飞行员相辅相成的新角色。

作为波音目前市场最成功的宽体飞机，B777无论各方面都非常优秀，而作为空客目前最畅销的宽体客机，A330也是B777最强大的对手，他们在很多方面都惊人的相似，但是在两家公司的理念面前，他们的操纵系统显然完全是朝着两个不同的方向不停的发展和完善着。波音代表着更靠近传统操纵理念为主，计算机辅助的传统电传；空客代表着的以人为基础计算机为主导的新“电传”。这两种电传在我看来只是两个完全不同的理念催生出的不一样的“孩子”罢了，他们各有自己的特点，也都还要走一段很长的路，虽然看上去一个是“手动挡”，一个是“自动挡”，但都是非常优秀的两个“孩子”。而作为一个旁观者，我们能做的可能就是静静地等待，不带有任何偏见，期待他们会变得更好，也期待他们能带着我们对于天空的执着继续走下去。

PS：以上是我个人对于两个我非常喜欢的飞机系列的解读，我个人知识和经验有限，在我看来，虽然理念不同，但是他们的方向是一样——那就是更好的适应市场和更安全的飞行。天下大势，分久必合，合久必分。让我们期待他们未来的表现。