正在推广新款大客舱公务机的标配;中型以下级别尚未采用。

电传操纵:数字飞控从客机走向私人飞机

在电传操纵飞机上,飞行员的操纵指令传给的是计算机,而不是钢索。Falcon 7X 于 2007 年把这一理念带入私人飞机领域,如今它已成为大多数新款大客舱设计的标志。

在传统飞机上,推拉驾驶杆会带动一路延伸到舵面的钢索和推拉杆,中间通常还要经过液压助力器。而在电传操纵(fly-by-wire)飞机上,飞行员的手部动作会向一组计算机发送电信号,再由计算机决定如何偏转舵面。这一理念源自战斗机和客机。在过去二十年里,它已成为新款大型公务机的标志性技术。

它是什么

电传操纵系统由三个主要部分组成。传感器测量飞行员的操纵输入和飞机的运动状态。飞行控制计算机通常采用双余度或三余度配置,确保单一故障不会造成影响,由它计算所需的响应。随后,电动或电液作动器驱动副翼、升降舵、方向舵和扰流板。

由于计算机位于飞行员和舵面之间,它能做的不只是传递指令。最重要的附加功能是飞行包线保护:无论飞行员拉杆多猛,软件都不会让飞机失速、超速或坡度过大。系统在不同的“法则”下运行。正常法则包含完整的保护;如果传感器或计算机出现故障,系统会降级到保护较少的备用法则,最后一道防线是直接法则,将飞行员的指令直接传给舵面。

从战斗机到客机

协和式飞机从 1976 年起就使用了一种模拟式电传操纵。客机领域的突破是 Airbus A320,它于 1988 年投入运营,是首款采用数字电传操纵、并以小型侧杆取代驾驶盘的量产客机。Boeing 在 1994 年首飞的 777 上采用了这项技术,但保留了传统驾驶盘,并允许飞行员超越保护限制——这种理念上的差异至今仍区分着两家制造商。

公务机紧随其后

Dassault 通过 Falcon 7X 把电传操纵带入了公务航空。该机于 2005 年 5 月 5 日首飞,2007 年 4 月 27 日获得 EASA 和 FAA 认证,同年 6 月投入运营,是首款采用全数字飞行控制的公务机。Falcon 8X、Falcon 6X 以及新款 Falcon 10X 延续了这一做法;Dassault 表示,10X 增加了与两台发动机联动的“Smart Throttle”(智能油门),以及一种源自 Rafale 战斗机的保护模式。

Gulfstream 的 G650 于 2012 年 9 月 7 日获得 FAA 认证,是第二款电传操纵公务机。G500 和 G600 更进一步,采用了主动控制侧杆,两根侧杆通过电子方式联动,每位飞行员都能感觉到另一位的操纵动作。2024 年 3 月 29 日获得认证的 G700 和 2025 年 4 月获得认证的 G800 采用了同样的设计,G400 也是如此。

Embraer 把这项技术下放到了更小的尺寸。2014 年 10 月 21 日获得 FAA 认证的 Legacy 500,是首款采用电传操纵和平地板可站立客舱的中型公务机。Legacy 450 于 2015 年跟进,两者在 2019 年分别演变为 Praetor 600 和 Praetor 500。Bombardier 的 Global 7500 于 2018 年 9 月 28 日获得加拿大运输部认证,其电传操纵架构源自如今被称为 Airbus A220 的客机,并配有主动载荷减缓功能,以减轻颠簸的影响。Global 8000 继承了这一系统。

客机的 VIP 版本也把这项技术一并带来:从 ACJ318 到 ACJ350 的每一款 Airbus 公务机,以及 Boeing BBJ 787,都采用电传操纵。737 的 BBJ 版本则没有。

优势、局限与下一步

电传操纵省去了钢索和滑轮,从而减轻了重量;它还让工程师能够使飞机在整个速度范围内保持一致的操纵特性。各项保护降低了失控的风险——在许多航空安全研究中,失控都是致命事故的首要类别。载荷减缓让乘客乘坐更平稳,而同一系列的飞机可以共享飞控软件,从而缩短飞行员在不同机型之间转换的培训时间。

代价也很高。软件必须按最严格的标准认证,硬件需要多重备份和独立电源,而在小型、低价的飞机上很难收回开发成本。这就是 JetAtlas 目录中没有任何轻型公务机采用全电传操纵的原因。每一款新的大客舱设计问世,这项技术都会进一步扩散。它能否进入轻型公务机级别,取决于计算机和作动器能否变得更便宜,也取决于是否有制造商愿意率先承担认证费用。

来源

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