飛行員與飛行品質(zhì)

桑雨生

飛機的飛行品質(zhì)是飛機質(zhì)量的一個組成部分，如果飛機的飛行品質(zhì)不好，即使飛行員的駕駛技術(shù)再高，也很難出色完成任務。

飛機具有良好的飛行品質(zhì)，不僅有利于飛行員順利完成作戰(zhàn)、訓練和其他任務，保證飛行安全，也有利于減輕飛行員的疲勞。因此，飛行員了解、熟悉所飛機種的飛行品質(zhì)狀況，對提高飛行訓練質(zhì)量，保證飛行安全是很有必要的。

什么是飛機的飛行品質(zhì)

對于什么是飛機的飛行品質(zhì)，似乎各有各的理解。有人把飛行品質(zhì)理解為機體的動態(tài)特性，也有人認為飛行品質(zhì)就是飛機的穩(wěn)定性和操縱性。事實上，這些看法都不夠全面。比較確切地說，飛機的飛行品質(zhì)，是指在飛行員的操縱下，飛機保證有效地完成飛行任務，確保飛行安全，又易于飛行的各種特性。它主要是指飛機的穩(wěn)定性和操縱性，如桿舵的操縱力、位移，以及失速和螺旋特性等；同時還包括對飛行操縱、飛行員精力有影響的其它因素，如座艙內(nèi)操縱、工作負擔、儀表顯示、座艙環(huán)境等。概括起來說，好的飛行品質(zhì)就是“有效、安全、好飛”。

有效 是指飛機很“聽話”、“能干”，能在飛行員操縱下，靈活自如地做各種機動動作，能精確跟蹤和控制飛行軌跡。舉例來說，如果飛機在飛行中出現(xiàn)一種飛行員無法制止的持續(xù)的微小“剩余振蕩”，那就勢必影響偵察照相或瞄準射擊任務的有效完成。這種剩余振蕩就是軍用飛機不允許的飛行品質(zhì)。

安全 是指飛機在飛行中沒有威脅安全、招致事故的飛行現(xiàn)象出現(xiàn)。如跨音速范圍內(nèi)的桿力變化不得過于急劇；失速前應有警告信號，以便防止進入螺旋等，這些都屬于涉及安全方面的飛行品質(zhì)。

好飛 是指飛行員操縱飛機時能省體力、省精力。飛行員在完成各種飛行任務中，操縱駕駛桿、駕駛盤或腳蹬需要付出力的大小，就屬于是否省體力的問題。如果操縱桿舵時很重，飛行員要消耗很大的體力，極易疲勞，這種飛機便不好飛。當然省力是有一定指標的，過分省力以致飛行員對操縱的感覺不實同樣也不好飛。什么叫省精力，即飛行員在座艙中，對外觀察的視界是否開闊，各種儀表，操縱把手等設備布置是否合理，就應當歸屬于是否省精力。如果飛行員使用飛機上的各種設備得心應手很省心，在完成飛行任務中就不致分散精力，這樣的飛機就好飛。

飛行品質(zhì)與飛機質(zhì)量的區(qū)別

評定一架飛機的質(zhì)量如何，不僅要看它的飛行性能（速度、高度、遠航和續(xù)航等性能）、飛機結(jié)構(gòu)、部件強度和剛度以及各種裝載設備如何，還要看它的飛行品質(zhì)如何。如果飛機沒有良好的飛行品質(zhì)，即使有良好的飛行性能，也無法充分發(fā)揮出來。例如，米格－21飛機，從它的發(fā)動機所能提供的推力來看，在13500米高度上，飛機的最大速度有可能達到每小時2400公里，即飛行M數(shù)可達2.25，但是因為受到方向穩(wěn)定性這方面飛行品質(zhì)的限制，實際飛行M數(shù)不能超過2.05。如果超過這個M數(shù)，飛機就有可能喪失方向穩(wěn)定性，出現(xiàn)自動滾轉(zhuǎn)，甚至會出現(xiàn)壓反桿也制止不了的危險情況。可見，飛機的飛行品質(zhì)是飛機質(zhì)量的重要組成部分。

飛行品質(zhì)的等級劃分

一架飛機的飛行品質(zhì)究竟如何，最終是以多數(shù)飛行員的評價為依據(jù)的，實際上，飛行品質(zhì)規(guī)范中所規(guī)定的各項要求和指標，也都是直接或間接地反映了多數(shù)飛行員的意志和愿望。然而，能否正確地評價一種飛機的飛行品質(zhì)并不是一件容易的事。因為每個飛行員所提供的都是對該飛機的主觀評價，這些評價往往會受到個人的經(jīng)驗、知識、技術(shù)以及生理心理條件的影響而帶有主觀性，同時描述品質(zhì)的言詞，也可能各人有不同的理解。為了能夠盡可能反應出飛機飛行品質(zhì)的客觀特性，除了要收集盡可能多的飛行員評價進行綜合以外，還應該制定一種以等級形式來評價飛機飛行品質(zhì)的，并且附有評價等級表的評定方法，這樣，采用統(tǒng)一的言語描述，按統(tǒng)一的評價尺度作標準，就能盡量排除飛行員個人因素所引起的差異，而給出一個比較客觀的評價結(jié)果。

研究飛機的飛行品質(zhì)，首先應該把不同的情況和需要區(qū)分清楚，然后才能根據(jù)這些情況和需要，提出合理的飛行品質(zhì)要求，制定科學的飛行品質(zhì)規(guī)范。

1.劃分不同類型的飛機 不同類型的飛機，因為所擔負的任務不同，其飛行品質(zhì)的要求也不同。例如：轟炸機不需要作特技飛行，不會產(chǎn)生很大的載荷因數(shù)（所謂載荷因數(shù)，是指除了飛機重力外，作用于飛機上的全部外力，包括升力、阻力、側(cè)力和拉力或推力的合力與飛機重量的比值，也稱為過載）。所以要求的單位載荷桿力（每增加單位載荷因數(shù)所需要增加的桿力，叫單位載荷桿力）比較大，否則，稍稍用力拉桿就會超出規(guī)定的載荷因數(shù)。對于殲擊機而言則要求機動性好，常常會產(chǎn)生較大的載荷因數(shù)，故要求單位載荷桿力較小，只需用適當?shù)睦瓧U力就能產(chǎn)生足夠大的載荷因數(shù)。為此，通常把各種飛機按照重量和機動能力（以限制載荷因數(shù)為標志）劃分為三種類型：

輕小類 指飛機重量小于4500公斤，限制載荷因數(shù)小于4.5的飛機。初級教練機通常也劃入此類。

轟炸、運輸類 指飛機重量大于4500公斤，限制載荷因數(shù)小于4.5的飛機。如轟炸機、運輸機等均屬此類。

殲擊、強擊類 指飛機重量大于4500公斤、限制載荷因數(shù)大于4.5的飛機。如殲擊機、強擊機均屬于此類。

2.劃分不同的飛行階段同一類型飛機，在不同飛行階段，由于執(zhí)行的任務不同，其飛行品質(zhì)的要求也不一樣，例如殲擊機在巡航待機或在空戰(zhàn)中，對飛行品質(zhì)的要求就不同，前者可能要求精確的控制飛行軌跡，但無須精確跟蹤，后者，則要求急劇的機動動作、并要求精確跟蹤。所以通常根據(jù)不同的任務和要求，將飛行劃分為以下三個階段：

戰(zhàn)斗階段 簡稱A階段，包括空戰(zhàn)、對地攻擊、武器發(fā)射和投放、偵察、空中受油、地形跟蹤、反潛搜索、密集編隊等8個典型的飛行階段。在此階段要求飛機能做急劇的機動動作，精確跟蹤、精確控制飛行軌跡。

航行階段 簡稱B階段，包括上升、巡航、待機、空中加油、下降、應急下降、應急減速、空投等8個典型的飛行階段。在此階段可能要求精確控制飛行軌跡，但無須精確跟蹤，可通過緩慢地機動動作正常完成。

起落階段 簡稱C階段，包括起飛、進場、復飛、著陸等4個典型的飛行階段。在此階段通常采用緩慢的機動動作，并需要精確控制飛行軌跡。

3.劃分不同飛機的使用狀態(tài) 同一類飛機，在同樣的飛行階段，由于飛機的使用狀態(tài)不同，對飛行品質(zhì)的要求也有區(qū)別。例如，飛機在正常狀態(tài)和帶有故障的狀態(tài)下著陸，后者只要能保證安全著陸，該機的飛行品質(zhì)就算合格了。為此，通常將飛行品質(zhì)的合格標準（即必須達到的最低標準）定為兩個：一個是常用狀態(tài)下的合格標準，另一個是非常用狀態(tài)下的合格標準。

常用狀態(tài) 是指飛機在無任何故障的正常狀態(tài)下工作，并處于規(guī)定的使用飛行包線內(nèi)，即在允許的高度、速度范圍內(nèi)飛行。在這種狀態(tài)下，飛機飛行品質(zhì)的合格標準是，明顯適合于完成任務，飛行員感到滿意。

非常用狀態(tài) 是指飛機在故障狀態(tài)下工作，或處于使用飛行包線之外，可用飛行包線之內(nèi)的飛行狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，飛行品質(zhì)的合格標準是，適合于完成任務，飛行員工作負擔有所增加，或者完成任務的效果有所降低。

衡量和評定飛機飛行品質(zhì)的好壞，不但要有共同的語言，同時還要有統(tǒng)一的評定標準。評定飛機飛行品質(zhì)的技術(shù)文件，叫飛機飛行品質(zhì)規(guī)范，由國家有關(guān)部門批準頒發(fā)，是航空工程的重要技術(shù)法規(guī)，是飛機設計的重要依據(jù)和試飛驗收的重要標準。

通常把飛行品質(zhì)分為三個等級，或稱為三個標準，分別為不同使用狀態(tài)下必須滿足的最低要求。這三個等級分別是：等級1，非常適合于飛機必須完成的任務；等級2，基本上適合于飛機必須完成的任務，但飛行員的工作負擔有所增加，或完成任務的質(zhì)量有所降低，或兩者兼有；等級3，能夠保證安全飛行，但飛行員的工作負擔太重，或完成任務的效果不好，或兩者兼有。我國和西方多數(shù)國家均采用這樣的評定等級。

這三個標準，是從飛機設計人員的角度對飛行品質(zhì)的評價。而目前國際上為飛行員廣泛采用的飛行品質(zhì)的評定標準則是“庫珀－哈珀（Cooper__Harper）評定等級”。

1957年，庫珀將飛行品質(zhì)評定等級劃分為十級，稱為庫珀等級。同時康奈爾航空實驗室也提出了一套標準，即所謂CAL評定等級。1966年兩家聯(lián)合修訂而成庫珀－哈珀評定等級。后經(jīng)美國、英國和法國有關(guān)人員和機構(gòu)審定，于1969年再次修訂，就成為現(xiàn)在常用的庫珀－哈珀評定等級。

庫珀－哈珀評定等級完全根據(jù)飛行員的主觀感受來評價。飛行員是飛機的操縱者和使用者，飛行品質(zhì)的好壞，只有飛行員最有發(fā)言權(quán)。從這個角度看，使用庫珀－哈珀評定等級最符合實際。但是從另一角度看，用庫珀－哈珀評定等級來評定飛機的飛行品質(zhì)，受飛行員本身因素的影響較大。前面介紹的三個標準的評價方法，是根據(jù)飛機所固有的特性來判定飛機的飛行品質(zhì)，這些特性是不按人的意志改變的；而用庫珀－哈珀評定等級的評定方法，是飛行員根據(jù)操作感覺所作出的定性評價，所以會受飛行員主觀因素的影響。

在庫珀－哈珀評定等級的十個等級中，每一級不過是各種情況的代號，并不是指飛行品質(zhì)的好壞存在一個等差級數(shù)的關(guān)系。一個試飛員在具體評定飛行品質(zhì)時，屬于哪種情況就被評為哪一級，不能評為幾點幾級，如不能出現(xiàn)類似2.3級的情況。但是幾個試飛員給出評定以后，為了綜合幾個試飛員的看法，可以將他們評定的等級取平均值，這時就可能出現(xiàn)幾點幾級，據(jù)此也可判斷其綜合意見傾向于哪個等級。

庫珀－哈珀等級同飛行品質(zhì)的關(guān)系

根據(jù)飛機飛行品質(zhì)規(guī)范三個標準的要求，又根據(jù)試飛員綜合后的庫珀－哈珀等級，就可換算為庫珀－哈珀等級同飛行品質(zhì)標準之間的關(guān)系，通常是：庫珀－哈珀等級在1到3.5之間相當于飛行品質(zhì)等級1；3.5到6.5之間相當?shù)燃?；6.5到9之間相當于等級3。

必須指出，飛行員評價飛機飛行品質(zhì)，不僅僅是評定其等級，還必須具體對所飛的飛機進行評述。只有一個評定等級是不夠的，因為，只有飛行員對飛機飛行品質(zhì)的評述，才能明了飛機的具體缺陷，從而才能為消除這些缺陷而采取相應的措施。

飛行品質(zhì)與飛行包線

所謂飛行包線，簡單講就是用來說明飛機的飛行性能，究竟能飛多快、多高、作多大機動（用可能達到的過載來表達機動的程度）范圍的圖形。也就是飛機在各個高度（從海平面到升限）所能飛行的速度或M數(shù)范圍（最小速度到最大速度），以及在此速度或M數(shù)范圍內(nèi)所能做的機動范圍（從最小過載到最大過載）。

我國飛行品質(zhì)規(guī)定了三種飛行包線，即使用飛行包線、可用飛行包線和允許飛行包線。允許飛行包線包括的高度、速度、過載范圍最大；使用飛行包線所包括的范圍最?。豢捎蔑w行包線所包括的范圍介乎二者之間。

使用飛行包線是最經(jīng)常使用的飛行范圍，要求飛行品質(zhì)最好。其范圍是由使用部門根據(jù)作戰(zhàn)、訓練需要，為完成各項任務，對新機設計提出來要保證的飛行速度、飛行高度以及機動能力的大小。所以使用飛行包線是根據(jù)各飛行階段的任務提出的，不同飛行階段，其使用的飛行包線也不同。在使用飛行包線內(nèi)，飛機應具備既能有效地完成既定任務、確保安全，又易于飛行駕駛的良好品質(zhì)。例如圖1，畫出了米格21Φ－13飛機在不帶導彈、不帶副油箱和平飛條件下的一條使用飛行包線，圖中說明了各邊界線所包括的高度、速度范圍。

在使用飛行包線之外，可以畫出一條允許飛行包線來。它是既允許，又是可能使用，但不允許超出的飛行范圍。換句話說，它是飛機所能飛行或安全飛行的最大范圍。失速、過失速旋轉(zhuǎn)（失速性滾轉(zhuǎn)、失速性滾擺、失速性盤旋下降）、螺旋以及超過平飛最大速度的俯沖，可以作為這類飛行情況的代表。

圖2為米格－21Φ－13飛機在不帶導彈、不帶副油箱和平飛條件下的一條允許飛行包線。圖中說明了限制線所包括的范圍。

圖3為美國F－5戰(zhàn)斗機的一條使用飛行包線和一條允許飛行包線。在使用飛行包線之外、允許飛行包線之內(nèi)，還可定出一條可用飛行包線?？捎蔑w行包線不是根據(jù)任務需要，而是根據(jù)飛機的各種限制所確定的飛行范圍。它包含同一飛行階段和飛機正常狀態(tài)的使用飛行包線，但范圍更寬一些，對飛行品質(zhì)的要求降低一些。由于留有安全余量，不必擔心超出允許飛行包線所定下來的極限限制?？捎蔑w行包線的速度范圍是從最小可用速度Vmin（比如規(guī)定為平飛失速速度Vs的1.1倍，或者Vs＋20公里／小時等等）到最大可用速度Vmax（比如規(guī)定為最大允許速度，或者規(guī)定為比出現(xiàn)強烈抖振的速度低一定數(shù)量的速度，這個數(shù)量作為安全余量）；高度范圍從海平面到實用升限。

圖4 為美國F－22飛機和F－15C飛機飛行包線比較圖。從圖可以看出，F(xiàn)－22的飛行品質(zhì)明顯優(yōu)于F－15C飛行品質(zhì)。F－22的機動性和敏捷性遠遠優(yōu)于第三代戰(zhàn)斗機。

合格標準是飛機飛行品質(zhì)所必須達到的最低標準。按照我國軍用飛機飛行品質(zhì)規(guī)范的規(guī)定：由前面介紹可知，把在使用飛行包線內(nèi)飛行，飛行品質(zhì)所必須達到的最低標準叫做常用狀態(tài)合格標準。比如殲擊機和強擊機在空戰(zhàn)飛行階段，其滾轉(zhuǎn)性能規(guī)定的常用狀態(tài)合格標準是：能在1秒鐘內(nèi)滾過90°，在2.8秒鐘內(nèi)滾過360°。

在使用飛行包線以外，可用飛行包線以內(nèi)，以及在使用飛行包線以內(nèi)這兩種情況下，飛機帶故障時飛行品質(zhì)必須達到的最低要求，叫做非常用狀態(tài)合格標準。比如殲擊機強擊機在空戰(zhàn)飛行階段，滾轉(zhuǎn)性能規(guī)定的非常用合格標準是：能在1.3秒鐘內(nèi)滾過90°，在3.3秒鐘內(nèi)滾過360°。飛行員研究飛機飛行品質(zhì)的作用

飛行員研究、了解和掌握所飛機種的飛行品質(zhì)，是順利完成任務的重要保證。因此，每個飛行員不能不關(guān)心、不能不研究所飛機種的飛行品質(zhì)。

研究飛行品質(zhì)，有利于推動我國航空科學技術(shù)的發(fā)展，制定符合我國情況和特點的飛行品質(zhì)規(guī)范。我們知道，飛行品質(zhì)規(guī)范是科學研究和飛行實踐的總結(jié)，而飛行實踐又是飛行品質(zhì)規(guī)范產(chǎn)生和發(fā)展的重要條件。廣大飛行員是飛行實踐的主體，是飛行品質(zhì)的評判員。一架飛機的飛行品質(zhì)究竟如何，最終是以多數(shù)飛行員的評價為依據(jù)的。在某種意義上可以說飛行品質(zhì)規(guī)范中所規(guī)定的各項要求和指標，都是直接或間接地反映了多數(shù)飛行員的意志和愿望。誠然，正確評價一種飛機的飛行品質(zhì)不是一件容易的事，它往往受到個人經(jīng)驗、知識、技術(shù)乃至身體條件的限制。因此，要求我們要善于學習、勇于探索，不斷積累已飛機種的飛行品質(zhì)資料。在空軍、海軍中已有不少飛行員在長期飛行實踐中積累了寶貴的資料，為制定我國飛行品質(zhì)規(guī)范提出了很好的意見。

研究飛行品質(zhì)，有利于掌握和提高飛行駕駛技術(shù)。當飛行員從一個機種過渡到另一個機種飛行時，首先遇到的是新機種的操縱特點，比如桿力、舵力、位移、動態(tài)反應及視界等等飛行品質(zhì)特性。因此，在一定程度上可以說掌握飛行駕駛技術(shù)的過程也就是認識和掌握該機種飛行品質(zhì)的過程。改裝新機種前的理論準備和預習準備中的一項重要內(nèi)容，就是將新機種與已飛機種的飛行品質(zhì)進行對比。搞清了這些，也就為掌握新機種的駕駛技術(shù)創(chuàng)造了有利條件。

研究飛行品質(zhì)，有利于充分發(fā)揮飛機的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能，確保飛行安全。飛行品質(zhì)各項指標的確定，既考慮到盡可能發(fā)揮飛機戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能；又考慮到留有適當余地，確保飛行安全。在一定的飛行包線范圍內(nèi)飛行，無須擔心飛機完成任務的能力和飛行安全。明確這點，就不會出現(xiàn)大速度越飛越小，小速度越飛越大等限制飛行性能充分發(fā)揮的現(xiàn)象。另一方面，就會更自覺地保持在規(guī)定的飛行包線之內(nèi)飛行。如果超出了規(guī)定的飛行包線，飛行品質(zhì)會逐漸變壞，完成任務的效果也要下降，甚至會危及飛行安全。

研究飛行品質(zhì)，有利于全面了解飛機完成各種任務的能力?，F(xiàn)代飛機由于高度、速度、載荷范圍變化很大，在飛行性能所能達到的飛行范圍內(nèi)，要全面提供良好的飛行品質(zhì)，已經(jīng)越來越困難，因而有可能出現(xiàn)在某些飛行范圍內(nèi)飛行品質(zhì)變差的情況。故研究所飛機種的這些飛行品質(zhì)特點，有助于全面了解飛機完成各種任務的能力，以便針對其特點，采取相應的措施。

隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展，研究并確定飛機的飛行品質(zhì)將被提到很重要的地位。因此，我們必須認真研究確定飛行品質(zhì)，并制定飛行品質(zhì)規(guī)范，為新機研制、評定提出基本依據(jù)。

飛行品質(zhì)一般通過以下三個途徑來評定，即理論分析、地面模擬、飛行試驗。但是，隨著飛機飛行范圍的擴大，以及在飛行操縱系統(tǒng)中裝設各類自動器，這就給飛行品質(zhì)研究提出了新課題。例如：在由飛行員、操縱系統(tǒng)（包括自動器）和飛機機體組合的系統(tǒng)中，描述飛行員作用的數(shù)學模型的建立；操縱系統(tǒng)和飛機機體之間動力學特性的相互耦合對飛行品質(zhì)的影響；大氣擾動對飛行安全、乘員舒適性以及超低空飛行時的地形跟隨特性的影響；大迎角和其它臨界飛行狀態(tài)下飛行品質(zhì)的研究等。對這些課題的深入研究，無疑將對我國航空事業(yè)的發(fā)展，提高飛機的質(zhì)量有著重要的促進作用。 ■