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人机耦合振荡:中国试飞员遭遇“飞行事故幽灵”

2017-10-31 14:27:51    中华网军事  参与评论()人

如果将人机耦合振荡导致的起飞着陆事故的责任归结为飞行员的话,说明我们对于飞机振荡的认识还很肤浅。

2002年7月,试飞员钱学林驾驶某新机着陆,就在飞机即将着陆的瞬间,一起意外横侧振荡突然发生,离地高度2米,振荡周期1.75秒,最大振荡幅度达到了坡度±18度,注视着飞机着陆的人们几乎惊呆了,有些人本能地闭上了眼睛,然而危险的一幕瞬间发生也很快平息,只见飞机突然向上跃起,最大仰角达到了18度,振荡迅疾停止,试飞员成功地控制了飞机,盘旋一圈后飞机安然着陆了。

人机耦合振荡:中国试飞员遭遇“飞行事故幽灵”

事后曾带领钱学林进行过耦合振荡训练的试飞总师周志全依然感到后怕,因为深谙现代飞机控制理论的他知道:人机耦合振荡是飞机的无形杀手,即使是F22这样先进的四代战机也难逃事故的噩运。他兴奋地告诉我,是曾经经历的模拟训练,使钱学林在危机时刻挽救了飞机,因为他采取了一种最正确的处置方法--稳定拉杆。

徐勇凌与机务合影

徐勇凌与机务合影

20年前,在试飞理论学习中我对飞机振荡有了初步了解,我知道振荡是所有飞机固有的特性,包括振荡的周期和阻尼,然而振荡的发生却具有一定的偶然性,既有飞机固有因素的影响,也有人机耦合的作用。钱学林遇到飞行险情时我正在进行模拟试验,当我们把所有的飞行参数全部复现,试飞员所遇到的耦合振荡却没有重现,要了解这一令人费解的现象首先要了解耦合振荡产生的机理。对于飞机固有的振荡而言,人的操纵通常是一个阻尼器,一个经过系统训练的飞行员他的操纵已经不是一般意义上的操纵干预,而是具有职业素质的精确操纵,飞行员几乎本能的操纵实现了飞机平稳的飞行。在三代战机出现之前,机械操纵的飞控系统通过连杆、液压和动作筒实现操纵舵面的运动,由于系统协调运作的过程需要一定的时间,从飞行员操纵到飞机运动实际上存在一个时间延迟,当飞行员根据飞机动态来操纵飞机时其实他已经慢了半拍,此时一定条件具备时耦合振荡就发生了,也就是说耦合振荡是飞机固有振荡特性、系统延迟和飞行员的操纵综合作用导致的。现代战机实现了电传操纵,时间延迟可以减小到极限,但是耦合振荡的问题并没有解决,由于电传操纵通过飞行员输入和飞机反馈响应来操纵舵面,当飞机的响应突然变化,飞行员输入突然操纵时,一旦与飞机的固有振荡频率耦合振荡依然会发生。实际上,对于现代飞机而言,耦合振荡几乎成为除飞机故障意外起降事故的最主要原因。国外在三代战机的试飞中不止一次发生了耦合振荡引起的飞行事故,相比国外飞行界,我们对于耦合振荡的认识依然不够。

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