線傳飛控:數位飛行操控從客機走進私人飛機
在線傳飛控飛機上,飛行員的操作是傳給電腦,而不是透過鋼索。Falcon 7X 在 2007 年把這個概念帶進私人飛機,如今它已成為多數新款大型客艙設計的標誌。
在傳統飛機上,推拉駕駛盤會帶動一路延伸到操縱面的鋼索與推桿,通常還會經過液壓助力器。在線傳飛控飛機上,飛行員的手送出的是電子訊號,傳給一組電腦,再由電腦決定如何移動操縱面。這個概念源自戰鬥機與客機。過去二十年來,它已成為新款大型私人飛機的代表性技術。
這是什麼
線傳飛控系統有三個主要部分。感測器負責測量飛行員的操作與飛機的運動。飛控電腦通常有兩套或三套備援,確保單一故障不會造成影響,負責計算所需的反應。接著由電動或電液致動器移動副翼、升降舵、方向舵與擾流板。
由於飛行員與操縱面之間多了一台電腦,它能做的就不只是轉達指令。最重要的附加功能是飛行包線保護:無論飛行員怎麼用力拉,軟體都不會讓飛機失速、超速或傾斜過度。系統依不同的「法則」運作。正常法則具備完整保護;若感測器或電腦故障,系統會退回保護較少的替代法則,最後手段則是直接法則,將飛行員的指令直接傳給操縱面。
從戰鬥機到客機
Concorde 自 1976 年起就使用類比式的線傳飛控。客機的突破是 Airbus A320,它於 1988 年投入服務,是第一款量產的數位線傳飛控客機,並以小型側桿取代駕駛盤。Boeing 在 1994 年首飛的 777 上採用這項技術,但保留傳統駕駛盤,並允許飛行員凌駕保護功能,這種設計理念上的差異至今仍區隔著兩家製造商。
私人飛機跟進
Dassault 以 Falcon 7X 將線傳飛控帶進公務航空。它於 2005 年 5 月 5 日首飛,2007 年 4 月 27 日取得 EASA 與 FAA 認證,並於同年 6 月投入服務,成為第一款採用全數位飛控的私人飛機。Falcon 8X、Falcon 6X 以及全新的 Falcon 10X 延續這個路線;Dassault 表示,10X 新增了連動兩具引擎的「Smart Throttle」,以及源自 Rafale 戰鬥機的保護模式。
2012 年 9 月 7 日取得 FAA 認證的 Gulfstream G650,是第二款線傳飛控私人飛機。G500 與 G600 更進一步,採用主動控制側桿,兩支側桿以電子方式連動,讓每位飛行員都能感受到另一位的操作。2024 年 3 月 29 日取得認證的 G700、2025 年 4 月取得認證的 G800,以及 G400,都採用相同設計。
Embraer 把這項技術帶到較小的級距。2014 年 10 月 21 日取得 FAA 認證的 Legacy 500,是第一款採用線傳飛控、並擁有平坦地板與可站立客艙的中型公務機。Legacy 450 於 2015 年跟進,兩者在 2019 年分別演進為 Praetor 600 與 Praetor 500。Bombardier 的 Global 7500 於 2018 年 9 月 28 日取得加拿大運輸部認證,其線傳飛控架構以現稱 Airbus A220 的客機為基礎,並具備主動減載功能,以降低亂流的影響。Global 8000 也沿用了這套系統。
客機的 VIP 版本也把這項技術一併帶來:從 ACJ318 到 ACJ350 的每一款 Airbus 公務機,以及 Boeing BBJ 787,都是線傳飛控。737 的 BBJ 版本則不是。
優點、限制與下一步
線傳飛控省去了鋼索與滑輪,因而減輕重量,也讓工程師能使飛機在整個速度範圍內保持一致的操控感。保護功能降低了失控的風險,而在許多航空安全研究中,失控是致命事故的首要類別。減載功能讓乘客搭乘更平穩,同一家族的機型也能共用飛控軟體,縮短飛行員在不同機型間轉換的訓練時間。
成本相當高。軟體必須依最嚴格的標準認證,硬體需要多重備援與獨立電源,而且開發成本很難在小型、平價的公務機上回收。這就是為什麼 JetAtlas 資料庫中沒有任何一款輕型公務機採用完整的線傳飛控。隨著每一款新的大型客艙設計問世,這項技術又往前擴展一點。它能否進入輕型公務機級距,取決於電腦與致動器能否變得更便宜,以及是否有製造商願意率先負擔認證費用。