央視新聞15日面對面節目專訪十九大代表、海軍某艦載航空兵部隊一級飛行員曹先建,講述了飛行訓練中遇到重大飛行事故,重傷後努力恢復,重返藍天的故事。
在採訪過程中曹先建仔細敘述了事故過程和細節。2016年4月6日,曹先建駕機陸基模擬訓練過程中。飛機剛剛起飛,高度300米,飛控系統工作異常,機頭急劇上揚、速度減小,加油門,推杆支持不住。
維持不住速度的戰機飛速下墜失去高度。此時的戰機開始機頭朝上,向地面快速墜落。按特情處置規定,遭遇這種故障,飛行員可以立即跳傘。然而危急關頭,曹先建沒有選擇跳傘,而是竭盡全力加大油門,將操縱杆推到底,試圖把下墜的飛機重新拉起升空。
英勇無畏的艦載機飛行員曹先建,為了挽救飛機戰鬥到最後一刻,不愧人民子弟兵,請我們一起點讚
然而這一次,因為戰機剛剛起飛,300米的飛行高度留給他緊急處置的時間實在太短。為了挽救戰機,曹先建錯過了最佳的逃生時機,直至飛機墜毀前的最後2秒鐘,他才拉動座椅上的彈射手柄,然而,因為高度不夠,降落傘沒有完全打開,曹先建重重摔到了海面上。
2016年4月27日,張超駕機接地滑跑時,飛機突報“電傳故障”,機頭急速大幅上仰。視頻和飛行數據顯示,故障發生後張超為保住戰機,奮力把操縱杆推到最低,阻止機頭上揚,卻因此錯過了最佳跳傘時機。故障發生4.4秒後,仰角已超過80度,戰機幾乎垂直於地面,張超被迫跳傘,墜地後受重傷,經搶救無效犧牲。
為了保護上億的艦載戰鬥機,生死置之度外壯烈犧牲的張超烈士
同時,中國航母艦載機第一人戴明盟也在訪談時候提高過,親身經歷過多次殲15戰鬥機,無故忽然抬頭,險些釀成事故的經歷。
把視線放遠一點,前幾年,中央台報道我航空兵某部殲11BS戰鬥機,也發生類似事件,前後座飛行員正常飛行途中,飛機忽然抬頭,來回俯仰,最大過載超過9g,前後座飛行員重傷,最終離地很近正常拉起,挽救了飛機。
從這個產品技術路線來說,殲15和殲11BS都是俄羅斯蘇27SK的改型,我國曾經從1992年引進蘇27SK戰鬥機48架,部署在蕪湖和湛江,面對東海和南海,飛機機動性好,載彈量多,內油航程超遠,數三代機第一。
蘇27戰鬥機,三代機裡面的佼佼者,俄羅斯人用無數的失敗和投入造就了高機動超長腿大載彈量的奇蹟
由於飛機性能優良,我國就從1996年和俄羅斯政府簽訂引進許可證製造協議,在瀋陽飛機公司進行製造,瀋陽飛機研究所在蘇27SK的基礎上,換國產材料,武器,航電,太行發動機改進為殲11B戰鬥機,殲11B戰鬥機,航電比原版蘇27先進很多,戰鬥力很強,為了進度,暫時沒有修改蘇27SK比較落後的帶機械飛控的模擬電傳飛控系統。
蘇27家族的氣動缺陷就是,時不時會抽風,自動上揚,這個問題,俄羅斯人經過多次試飛,用簡單的辦法限制住了這個瘋狂的野馬。
到了殲11BS(雙座教練機)飛機的時候,瀋陽飛機研究所(601),利用自己在J8ACT電傳操縱試驗機的經驗,把殲11B的帶機械飛控的模擬電傳改造為全權限多餘度數字化電傳飛控,時間節點和2004年殲10A戰鬥機幾乎同步。
殲10A戰鬥機,是我國採用多餘度電傳操縱系統的國產自主研發的單發單座戰鬥機,飛機採用腹部進氣,殲10A戰鬥機採用了史無前例的-11%的放寬淨穩定度設計,飛機機動性和操縱性都非常好,而且飛機的飛行全包線,幾乎都是一級操縱品質,這個在三代機裡面,僅僅有法國達索的幻影2000才能與之媲美。
殲10A的飛行操縱系統採用放寬靜安定度、 全權限、 三軸、 四餘度數字式兼有兩餘度模擬備份的電傳操縱系統, 對飛機的各操縱面進行控制。
殲10A戰鬥機,大家愛稱小鴨子,機動性好,操縱性極佳,飛控系統先進超可靠,飛行員非常喜歡
飛行員指令通過分別安裝在傳統的中央駕駛杆、 腳蹬上的線位移傳感器 (LVDT) ,經過飛控計算機解算, 控制伺服作動器, 驅動飛機舵面運動。 縱向配平通過機械式電動馬達實現, 橫航向配平通過軟件積分器實現, 根據飛行員要求確定的單彈簧載荷機構為飛行員提供操縱感覺。
系統的主要部件包括:
1) 兩個雙余度數字式兼有單一 單余度模擬式備份飛控計算機:
2) 三個雙余度迎角傳感器:
3) 兩個雙余度三軸速率陀螺:
4) 一個四餘度法、 側向加速度傳感器;
5) 一個三餘度動靜壓傳感器:
殲10戰鬥機,外表沒有多少花樣,感覺不起眼,實際內在很複雜很複雜,試飛極其小心謹慎
6) 七個四餘度複合式伺服作動器:
7) 兩個雙余度前緣機動襟翼驅動系統;
8) 一套駕駛杆、 腳蹬系統。(注意,以上的部件,大部分都是多套,每套裡面都是多餘度產品,非常非常強調可靠,壞了一個還有一個)
數字式飛控系統的主要性能要求為: 穩定放寬靜安定度的飛機; 具有 1 級飛行品質;實現最佳配平性能; 實現迎角、 橫滾速率、 側滑角、 方向舵偏角以及過載限制; 防止偏離。具有良好的改出螺旋能力。 模擬式飛控系統的主要性能要求為: 穩定放寬靜安定度的飛機;
殲10之前的飛機,不少墜毀都跟進入螺旋有關,飛行員往往談螺旋變色,殲10戰鬥機完美克服了這一難題
滿足C 種飛行階段的2 級飛行品質; 可以人工改出螺旋。 此外, 還有諸如: 故障容限能力;平均故障間隔時間( MTBF); 任務失效概率: 飛機損失概率和模擬式飛控系統可用概率等其他主要要求。
數字式控制規律以離散化的多模態、 多速率控制系統實現。 模態間的轉換按特定的邏輯進行, 多速率調度控制由飛控計算機實時調度程序完成。 其模態包括:
1) 主模態
三軸控制增穩; 降級控制增穩(傳感器故障重構、固定備份增益、 舵面重構); 前緣機動襟翼控制:防螺旋; 直接連接。
簡單解釋一下:傳感器故障重構,就是傳感器壞了一套,自動將其排除,不讓一顆老鼠屎搞壞一鍋湯。
舵面重構:飛機壞了一個舵面,飛行操縱系統就自動用剩下的舵面組合起來模擬他的功能,儘量做不到不要一個舵面失效,大家就集體玩完,這也是一個非常體貼溫馨的設計。
2) 輔助模態
人工配平; 自動起飛配平。
3) 自動駕駛模態
模擬式控制規律以保證飛行安全為前提, 採用儘量簡單和儘量少的調參加以實現。 在正常情況下, 保持與數字式飛控系統的同步, 以減小轉換瞬態。
在控制律設計中, 除以MIL-F-8785C 為基本要求外, 還根據飛機特點制定了一系列特定的飛行品質要求, 並充分考慮飛機飛行的實際需求以及飛行員的意見和建議。
四餘度飛控計算機間的交叉數據鏈 (CCDL) 使系統具有輸入、 輸出交叉通道表決監控和通道故障邏輯能力, 採用軟硬件握手方式實現數字通道的相互同步, 利用電磁綜合實現電液控制轉換。 另外, 系統內設有多種形式的自監控, 以滿足100% 檢測第三次故障, 100% 隔離第二次故障, 除電源、 同步自動故障恢復外其他可恢復故障的人工復位等 FO';/FS要求, 並具有飛行前、 中、 後機內自檢測能力。
飛行控制系統,隨時都在監控各個部件的情況,發現問題,及時採取措施隔離故障,保證飛行安全
系統在飛控計算機和伺服作動器中分別設置傳感器輸入表決/監控 (軟件)、 輸出指令交叉通道監控 (軟件)、 EFCS 指令交叉通道監控 (硬件)、 伺服作動器伺服迴路監控 (硬件): 以及電液伺服閥磁通綜合、 伺服作動器液壓邏輯監控等故障檢測、 隔離面。
實際上殲10和殲11BS,殲15飛控系統,硬件幾乎一樣,都是由國內專業廠家製造,產品質量幾乎不會有本質的區別,唯一的區別就是架構設計和容錯設計,殲10戰鬥機到現在為止,生產了400架左右,部隊反應良好,長期使用過程中,發生過一些事故,但是從來沒有一起事故是飛行控制系統引起的,大多是發動機故障或者飛行員誤操作問題導致。
殲10飛機飛控系統的成功,並不是飛控系統難度不大,鴨式飛機天生具有超級靈活的特點,抬頭特別快,可以說是天生的眼鏡蛇機動狂,為了儘量提高機動性,達到和敵人先進戰鬥機抗衡的目的,總師採用了幾乎世界第一的放寬淨穩定度,風險爆表。
殲20在殲10的基礎上做了更大幅度的改進,飛控更先進,難度更爆表,飛行更安全,算殲10 二代
但是為了穩妥安全起見,設計師採用了極其科學和穩妥的方法,漸進式的,台階式的摸索,先飛簡單的科目,然後飛複雜的,最後飛高難的,凡是原理搞不清楚的,嚴禁放開操縱,凡是沒有飛行實驗過沒問題的,一律限制不讓飛,對於高難科目,分成很多很多個小台階逐次逼近,有問題認真計算分析模擬,最後達到完全無憂。
而且為了避免閉門造車,在飛機研製最初,就在飛控設計團隊裡面,引入了多名資深試飛員,一起參與設計,讓試飛員做到心中有底,心中有數,完全明白操縱系統原理和故障狀況,故障處理方法,出現任何故障,都有相應的處理辦法,同時設計師,也從試飛員的角度了解試飛的難點和使用習慣,做到有的放矢,不白白推出飛行員不需要或者特別不方便的功能,做到一切設計從用戶需求出發,一切讓用戶說了算。
殲11BS和殲15飛控系統,飛行操縱系統也是和殲10類似的四餘度數字操縱系統,原始設計都具備有故障隔離能力,不應該發生一個故障就導致飛機失事,但是很遺憾,發生問題的大多飛機沒有做到良好的故障隔離,飛機攻角急劇飆升遠遠超過正常的飛行員操縱範圍(蘇27家族飛機正常飛行時候,攻角控制大多是25度一下,速度高了角度更低),飛行速度高度急劇急劇下降,類似一個不受控的眼鏡蛇機動,從而釀成事故。
眼鏡蛇機動,看着很酷帥,其實很危險,我國殲11家族持續出現多次自發上揚故障
實際上從殲10和殲11對比來看,硬件幾乎完全相同,剩下的就是設計師的經驗,為何不讓殲10的優秀飛控設計團隊幫助改進殲11飛機的存在嚴重隱患的飛行控制系統呢?
從蘇27飛機的歷史來看,這種莫名其妙的自動上揚,在俄羅斯人研製階段就多次出現,不過俄羅斯人經過多次遇險,用簡單粗糙的模擬飛控手段限制住了這種不時抽風的怪毛病(簡單點說,就是限制住了攻角,不讓其超過正常的20度左右範圍)。
殲11飛機研製方,採用了全新的設備和手段,從模擬升級到數字式飛控,結果卻把原有氣動缺陷完全暴露了,這個原因,恐怕和氣動特性認識不到位有關,同時也可能是飛控系統設計有重大缺陷,畢竟攻角保護這種簡單的功能,全世界的三代幾乎都有這個功能,而且基本能做到飛行員無憂慮操縱。
保護的方法從原理上來說其實也很簡單,就是飛控系統檢測飛機迎角距離一定的邊界,比如3- 5度,同時檢測飛機的上揚角速度,假如比較大的話,舵面就立即反向動作,讓飛機在臨界迎角之前停下,保證飛行安全。