文章最后更新时间：2023-10-01 08:22:27，由管理员负责审核发布，若内容或图片失效，请留言反馈！
今天来一期硬知识，介绍飞机上一个非常重要的系统，飞行控制系统。
文章有点长，四五千字。你忍忍，别看一半跑了，伤我心。
飞机这种机器，你仔细想想，它真正难的还不是起飞。飞不起来就飞不起来嘛，大不了被邻居笑话，反正没有危险。
但你要是一给油，它蹭地一下飞起来了，跑得还贼快，一个小时七八百公里。这时你突然发现，你的飞机没法拐弯了，也没法降落，就只会直勾勾往前跑，就问你怕不怕？
凡是说不怕的，那指定是吓傻了。汽车刹车失灵都够吓人了，更别说飞机了。
说白了，咱不怕飞机不飞，就怕它飞起来控制不住。在天上一旦失控，飞机上的人能做的，很可能就只剩把身份证含嘴里了。
现在，你能感受到飞机飞控系统的重要性了吧。当今的飞机，对飞控系统的保障都做得非常好。发动机万一在天上全坏了，首先辅助动力系统APU会给飞机提供能量。这个能量，提供不了推力，但是会优先保障飞控系统的工作。
万一中的万一，APU也坏了，飞机的冲压空气涡轮RAT，也就是那个小老鼠会伸出来，靠风力发电，也是为了给飞控系统提供能量，保证它能正常工作。
再换个角度，看看飞控系统有多重要。说起发明飞机的人，也就是飞机之父，也许全世界只有巴西人还在倔强地认为，是巴西人桑托斯·杜蒙特发明了飞机，并且把这种倔强在里约奥运会上告诉了全世界。
除了巴西人，世界上绝大部分人，包括正在看视频的你，都认为是美国人莱特兄弟发明了飞机。也许看到这，你才第一次听说桑托斯·杜蒙特这个人。
无论是中文还是英文的词条，在介绍莱特兄弟时，说到他们发明的飞机，都会用到一个词，就是“受控的”，controlled。
不受控的飞机，那能叫飞机吗？可以这么说，是莱特兄弟发明了飞行控制系统，才让他们真正称得上是“飞机之父”。
那具体啥是飞行控制系统呢？飞机在天上的控制，比地上的汽车要复杂，毕竟是三维空间的。比如俯仰和翻滚，这些动作汽车就做不了了，更别提什么眼镜蛇机动了。
飞机实现这些复杂的动作，主要靠的就是遍布机身的一二十个舵面，像副翼、升降舵、方向舵。原理也比较简单，就是作用力和反作用力。但是这些舵面怎么动，什么时候动，动多少，就是大学问了。
比如飞行员开着飞机，它想转一下方向舵，转多少呢，就偏3°，太多了受不了。可是他人在机头，方向舵在机尾，中间隔了几十米，怎么让它转呢？以及怎么精确控制它就转3°而不是30°呢？你说，飞机不是有副驾驶吗？派他过去转。
这不行，飞机可不像ATM机，机器里面坐个柜员给你点钱。
更何况，飞机那么多舵面，也没这么多副驾驶啊，就是把空姐用上，也不够。再往复杂了说，飞机在天上，一飞就是几个小时，这些舵面全靠飞行员一个人去控制，能把人给累死。
所以这么看，飞行控制系统可比你想象的复杂多了。除了你能看到的舵面，它还包括你看不到的传递信号的传动系统，实际推着舵面转动的作动系统，以及你更看不到的控制逻辑。
在飞机之前，人类已经能用滑翔机滑翔了。滑翔机相比飞机简单得多，连发动机都没有。但是简单归简单，人家也不是乱飞，也是有控制的，不然自由落体下来或者撞山撞树撞高压线，也能出人命。
滑翔机的控制，和骑自行车以及滑雪差不多，靠扭动身体，调整身体重心。这种控制，好用是好用，但是缺点很明显。第一个就是没法量化，都是靠感觉来。比如你骑自行车，骑得很溜，甚至不用手都可以。
在这插一嘴，不用手骑自行车，我们这叫打撒把，不知道你们那叫啥。
自行车骑得再好，但是让用数学或者物理的方法，定量地说清楚自行车它为什么不会倒，你指定说不明白。
靠身体控制的第二个缺点，就是反应迟钝。人毕竟都有反应时间的，这一点好理解。就像开车，为啥不让超速，为啥酒后不让开车，就是因为喝酒和超速会导致你的反应时间以及反应距离变长。
在天上速度更快，反应慢了更危险。比如著名的滑翔机之父，德国人奥托·李林达尔，就是在飞行过程中遇到了不稳定气流，造成滑翔机迎角太大，失速掉了下去，机毁人亡。那一年，是1896年。
1903年，莱特兄弟把飞机开上天。当时的飞机不大，飞得也慢，飞机的舵面可以用简单的机械系统来控制。
飞行员可以在驾驶舱用绳子或者拉杆直接控制舵面，看你的手感，想往哪偏就往哪偏，想偏多少就偏多少。
后来，差不多在二战期间，飞机越来越大，越来越重，飞得也越来越快。这对飞行控制产生的最直接影响，就是舵面的铰链力矩增大。有点抽象，那啥是铰链力矩？
铰链力矩就是作用在舵面上的气动力相对于铰链轴的力矩。完了，这一解释更抽象了。举个例子，你拧螺丝，之所以能拧动，就是因为你的扳手给螺丝的力矩大于螺丝受到的摩擦力矩。
飞机呢，铰链力矩就可以理解为螺丝的那个摩擦力矩。飞行员要想让舵面动，他给舵面这个力，就要克服铰链力矩。
那舵面这个铰链力矩哪来的呢？是空气给的，也就是气动力。气动力的大小和飞行速度的平方是成正比的，也就是你飞机速度翻倍，气动力就变成了四倍，很猛的。
铰链力矩这么大，你让詹姆斯开飞机，他也受不了。飞行员每次从飞机上下来，都一通骂娘，说这飞机太笨，不好开。
设计飞机的一看，这老是挨骂也不是个事，得想办法。然后，就给飞控系统加上了助力器，液压的。四两拨千斤，和挖掘机的原理可以说一毛一样。
说到这给大家看个图，前段时间我见的一个挖掘机，迷你款的，非常萌。这涂装如果再是粉色的，哎呀当时就能给我萌的流鼻血了。哪个男人能拒绝一台粉色的小挖掘机呢？
和飞机的液压助力比较像的，还有你汽车的方向盘和刹车。你看你的汽车，打着火，方向盘可以很轻松转得动。但是一熄火就转不动了，就是因为没有助力了。
液压式飞控，实实在在给飞行员加了个Buff，小胳膊小腿的，也能降服这个几百吨的大家伙。但是也带来了问题，就是没有力反馈，或者说，开飞机没手感。因为控制舵面的力并不是飞行员直接给的，飞行员只是给个信号，这个信号给到液压泵。
到这插一嘴，这个液压助力的飞控系统和飞机的另一个大系统，液压系统是什么关系？很多人都搞不清楚，甚至都会把他们两个搞混。
在这咱解释一下，之前咱们说过，液压系统是飞机的肌肉。这个比喻可太形象了，不只说出了液压系统劲儿大，还说出了它和其他系统的关系。
你看你的肌肉，遍布全身。你说马老师我没肌肉，我这身上整个就一大坨，全是油。那这就谦虚了，蚊子腿它再小也是肉。胖子肯定也有肌肉，只是它肌的不明显。
那我问你了，你的肌肉和你的手是什么关系？比如你想用你的手给我点赞，你的大脑会给肌肉说，老弟，拉它一把。然后肌肉就会拉着手指头动起来，它肯定不会说让他自己动。
肌肉和手的关系，就跟液压系统和飞控系统的关系一样，手是肌肉的用户，飞控是液压的用户。
肌肉不止服务手，你身上凡是能动的，基本都是肌肉的用户。那同样的，液压也不止服务飞控，飞机上能动的，像起落架、刹车、反推等等，都是液压系统的用户。这下搞明白了吧？
刚才说飞行员发出的力，并不会直接给到舵面，那舵面反馈的力，也就不会直接传递到飞行员。
这个问题，往小了说，就是手感差，没有操控感。就跟很多老司机开车一样，不愿意开自动挡，说自动挡没有灵魂，没有人车合一的感觉，真男人都开手动挡。
往大了说，它会影响飞行安全。飞行员一推杆，结果用力过猛，飞机就在那喊啊你弄疼我了，但是飞行员收不到反馈啊！这就可能导致操纵过头，飞行不稳定，再给乘客整晕机了，会骂娘的。
为了解决没有反馈，手感不好的问题，飞机的操纵杆就加入了操纵反馈功能。
这个功能，就好比你玩射击游戏，按鼠标开枪不过瘾，没有突突突的快感。但是如果把鼠标和电机连接，电机上装个偏心轮，组成一个操纵反馈系统，那就很爽了，打起来桌子都是震的，能把邻居震出高血压来。
无论是纯机械的还是液压助力的，都存在很明显的缺点，最主要就是太沉，各种机械结构很重的。而且为了保证安全，还要做几套备份，一套坏了另一套赶紧顶上，这就导致整套系统更重。
每架飞机都想做的越来越轻，毕竟越轻越省油，设计师一直都想把这些铁疙瘩干掉。后来，电子和计算机技术发展起来，机会终于成熟了，出现了电传飞控，也叫线传飞控，这个线，就是电线的意思。
用电传飞控，飞行员把信号传给计算机，计算机计算之后，再来决定飞机的每个舵面怎么动，动多少。这一整，在中间传递信号的，就不是铁疙瘩了，而是电线，减重效果那没的说。
电传飞控还有个好处，就是飞机更好开。比如飞机想拐弯，如果没有电传飞控，那飞行员就要调整飞机的副翼、升降舵和尾翼等等好几个舵面。
但是有了电传飞控，飞行员只需要告诉计算机，我要转弯。那之后各个舵面怎么动，就交给计算机吧，飞行员就不用操那个心了。
世界上最早用电传飞控以及操纵杆反馈的飞机，是加拿大的CF-105箭式战斗机。可惜最后没能量产，而且成为了加拿大军用航空的收棺之作，这个之前咱们已经介绍过了。
空客在电传飞控的应用上一直都比波音积极，从空客的第一架飞机，A300开始，就是电传飞控的。一直到现在所有的A320，也是电传飞控的。
但是波音就保守很多，年过半百的波音737一直到最新的一代，737max，才用上一部分电传飞控。
为啥波音737被称为空中健身房，主要就是它操纵杆拉起来更沉。飞行员不光身体累，而且还要更操心，可以说身心俱疲。
说了电传飞控系统的优点，缺点也很明显。第一个，就是飞行员和飞机舵面之间的关系，断开地更彻底。虽然信号是飞行员发出的，但是最终哪个舵面动，怎么动，动多少，要听计算机的。
也就是说，直接控制飞机的，从飞行员变成了计算机。这么整，飞行员会轻松一些，开飞机不再是一件体力活了，但是这对计算机的可靠性提出了很高的要求，不然它死机了或者算错了，就吓人了。
比如飞行员告诉计算机：咱该拐弯了。但是计算机一寻思，认为这飞机不该拐弯，然后就告诉舵面，你们都别动，不用拐弯。
这个“比如”，听着挺吓人，你会觉得飞机交给计算机去控制太危险了。但是实际上，这个问题挺复杂的。
看两个真事。1997年，大名鼎鼎的朱为民机长，开着一架波音737，冲进河里自杀，机上104人全部遇难。
2015年，德国之翼一架A320客机，副机长把机长锁在了驾驶舱外面，开着飞机撞山，和一百多人同归于尽。
看了这两个事故，你是不是想法又变了，觉得计算机还是比人更靠谱？
为了防止电传飞控的计算机坏掉，现在的客机都会搞三四个备份，坏一两个问题不大，飞机还能继续飞。反正一台计算机也不沉，加俩就加俩吧。
但是，有些人对电子的东西就是不放心。因为机械的东西，它如果坏，一般是一点一点坏，有个过程。但是电子的不一样，它要说坏，很可能立马就罢工，都没个过渡时间，让人很没有安全感。万一所有计算机都坏了咋办？
没办法，现在很多电传飞控的飞机，就来了个终极备份——把当年砍掉的铁疙瘩，机械传动又给请回来了。这让当年那些吹电传飞控多轻多省油的人，多多少少有点尴尬。但是好在这毕竟只是备份，应急用的，不用做的太结实，也不是特别重。
前面说的是电传飞控第一个缺点，其实还有第二个缺点，也许你更敏感，就一个字：贵。而且它真正贵的，还不是硬件，而是软件，也就是整个系统的控制逻辑，这比铁疙瘩的利润高多了。
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咱下期见！
