现代战斗机侧置驾驶杆与大后倾角座椅的关系和未来.doc

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1、现代战斗机侧置驾驶杆与大后倾角座椅的关系和未来大后倾角座椅和侧杆操纵的兴起战斗机的飞行控制系统是综合考虑到技术性能和操作要求后的结果，随着机载计算机和航空电子设备综合化水平的提高，西方国家第三代战斗机都已经实现了手不离杆的操纵标准。战斗机驾驶杆在传统上是按照在飞行员双腿之间的中立位置上，现代化战斗机的座舱布局在整体上与早期喷气机的差别也不明显，但随着F-16战斗机的服役和在全球范围内多个国家的广泛装备，侧置驾驶杆在多种新型战斗机上得到更加广泛的应用。解析F-16驾驶杆位置的应用原因小体积和腹下进气造成YF-16有尖细的机头设计

2、美国在上世纪70年代发展的YF16是首个使用侧位杆的喷气战斗机，，同时也是首个采用30度大后倾角弹射座椅的战斗机，因为侧位杆是与大倾角座椅同时出现在国外第三代战斗机上，所以想要了解侧杆存在的原因就必须清楚这两者之间的关系。F-16率先采用侧杆是因为F-16是采用机腹进气道的轻型超音速战斗机，YF-16要在轻型战斗机的标准内布置机腹进气道和保证气动阻力就必须控制迎风面积，因此YF-16原型机有着当时超音速战斗机中极其罕见的狭小机头。观察YF16原型机就可以感受到其驾驶舱布置空间上的局促，实际上就是在扩大了前机身直径的F-16A，

3、当飞行员上半身暴露在机身上时驾驶舱地板也已经接近机身底部结构框架。YF-16受到驾驶舱垂直高度的限制而难以布置采用正常后倾角的弹射座椅，因此在设计上采用了后倾30度的半仰式弹射座椅来解决驾驶舱空间不足的问题。图注：YF16明显突出的座舱盖和狭小的前机身后倾座椅降低机身垂直方向尺寸的观点可以从坦克发展中得到证实，二战期间和战后初期的坦克驾驶员座椅基本为正姿，驾驶员的座姿高度就成为了坦克车体内部净高度的最低极限。大战期间的坦克经常可以发现在车体上有个高于前部倾斜装甲的突出台阶，战后出现的T-54、M48、M60这些坦克的车体高度也

4、必须满足驾驶员在车体内的高度。常规坦克炮塔的高度因为需要安装武器和观瞄设备而难以降低，因此降低坦克总体高度最直接的方法就是降低车体的高度，美国和德国设计的MBT70为降低车体的高度甚至将驾驶员也塞进了炮塔。现代坦克能够在防护和火力等方面全面超过早期坦克的基础上大幅度降低高度，其最重要的改进就是将驾驶员的座椅由正姿改为后倾，通过调整驾驶员在坦克内的座姿来降低驾驶员垂直高度，而F-16战斗机采用后倾座椅的最初目标同样应该是处于类似的目的。YF-16采用后倾座椅确实有效的解决了驾驶舱垂直高度不足的问题，但随之而来的问题就是飞行员上身

5、后倾后手臂活动范围也向后移动，飞行员上身后倾30度时手的最佳活动位置是在座椅前方弹射拉手处（读者可以自己实验一下以便证实），上身后仰的飞行员的手很难再握得到正常安装的中央驾驶杆，加长驾驶杆的高度虽然可以解决这个问题却对影响到弹射的安全性和干扰对仪表板的观察。电传飞行控制系统的实用化使驾驶杆不再需要硬联接操纵拉杆（索），因此驾驶杆也就可以根据实际情况的需要更加灵活的调整安装位置，采用安装在驾驶舱侧方仪表台上的侧杆就成为与后倾座椅配合的有效方法。侧杆因为安装在驾驶员一侧就可以解决驾驶员手臂活动空间不足的问题，大后倾角弹射座椅只有采

6、用了侧杆才具备驾驶员使用的基本条件。战斗机采用的侧杆操作系统和大后倾角弹射座椅之间有着直接的因果关系，也就是说侧杆目前只有配合大后倾弹射座椅才可以发挥其作用，而没有采用类似座椅的战斗机则基本没有采用侧方驾驶杆设置的实例。从YF16的剖面图上可以发现其座舱内部空间非常紧张，飞行员在机体内部的垂直高度受到结构的明显限制解析大后倾角弹射座椅抗载荷的观点侧杆是在大后倾角座椅与电传飞行控制系统达到实用化标准后才开始应用，侧杆的出现既然可以判断出与大后倾角弹射座椅的出现有直接的关系，那么首先就要清楚大后倾角弹射座椅在实际使用中的价值，通过

7、对大后倾角和正常倾角弹射座椅的性能进行综合比较，才可以感受到目前侧杆与中央杆共同存在的关键和不同用户所做选择的原因。图中YF16的试飞员座姿同样可以看出机体空间上的紧张现代化战斗机在格斗空战的机动过程中需要频繁进行大过载机动动作，飞行员承受7G以上甚至9G载荷的时候容易出现因过载影响，分别会影响飞行员判断、行动到随红视、灰视和黑视造成的意识丧失，因此使飞行员在机动过程中保持适当的后倾姿态以降低头部和下肢的高度差，与抗荷服和氧气系统共同作用就能够有效降低过载反应。F-16采用的大倾角座椅被宣称能够保证飞行员提高飞行员抗过载值约1

8、.5G，试验确实也证明了身体后倾可以提高飞行员对过载的耐受能力，但是根据国外航空医学实验单位对飞行员座椅倾角与抗载荷关系的试验结果来看，F-16等机型采用的后倾30度座椅与传统的13度倾角座椅相比，在大过载机动飞行时飞行员抵抗载荷的标准上并没有什么优势，在某些情况下甚至比起常