中杆和侧杆，哪种设计更适合航母舰载机？

在美国航母舰载机的历史上曾有一个有意思的现象：美国海军曾长期使用中置驾驶杆的战术飞机，这一设计习惯一直延续到F/A-18E/F平台（含E/A-18G）上。目前该系列飞机仍是美国海军的主力机型。但在最新的F-35C上，美国海军接受了侧置驾驶杆的设计。

F-35C着舰

这带来了一个值得探讨的问题：中杆设计和侧杆设计，哪个更适合航母舰载机？在下一代舰载战斗机上，应该使用中杆还是侧杆？

曾经，战斗机只有中杆设计

在讨论这个问题之前，一个需要厘清的技术共识是，任何没有完全去除机械飞行控制系统的设计，都难以应用现代意义上的小型侧置驾驶杆。

这一规律不仅对正常飞行控制依赖机械飞控系统的飞机适用，对于仅保留机械飞控作为备份的电传飞机也同样适用。

机械飞控原理示意图

米格-29的机械飞控拉杆

机械飞控的基本原理，是飞行员通过拉杆或者钢索，带动水平尾翼、副翼、方向舵等气动面的偏转。在这个过程中，飞行员向机械飞控系统下达的控制指令信息，本质就在于其拉动拉杆/钢索的位移距离。

这导致了两个无法避免的问题：一是机械部件必然会存在加工装配误差，以及配合间隙问题，这在航空史早期的飞机上尤其严重。为了提高控制指令的信噪比，使飞行员的操纵尽可能产生最小的误差，飞控机构必须为驾驶员的手/足操纵动作提供足够的位移行程。

现代飞机型号所普遍采用的小型侧置驾驶杆在这一方面天然无法满足该要求。

轻型运动飞机为了减重和控制成本，飞控系统的起始作动力依然完全来自飞行员的肌肉力量。

二是来自对飞行员肌肉力量的要求。

早期的飞机上没有助力系统，气动面的偏转完全靠飞行员的肌肉发力来带动，因此对于一些重量较大、飞行速度相对较高的飞机，操纵部件必须形成相对省力的杠杆。这种对于力臂比例的需求也迫使操纵装置必须具备较大的长度和操纵位移量，而唯一适合它的安装位置，实际上只有飞行员两腿之间的驾驶舱地台。

苏-27原始设计是电传（水平尾翼、前缘机动襟翼）与机械（襟副翼、方向舵）混合式飞控系统，因此也采用了中杆设计。

尽管从飞机设计的规范来说，并没有“必须通过杆状的驾驶装置来实现飞控功能”这种要求，但通常来说，操纵驾驶杆可以让飞行员的动作更为精确快速，更适合有高机动要求的战术飞机；而驾驶盘则可以让飞行员完整发挥双上肢力量，通常更适合机动性要求不高、吨位较大的运输类飞机。

纯电传飞控的飞机，中杆或侧杆都可

当航空史进入纯电传时代，飞行系统上传递和处理的信号形式是电信号，因此驾驶杆的设计在技术上的自由度更高了。

高精度的力/位移传感器能够敏锐捕捉并精确测量飞行员较小幅度的动作，同时传递电信号的线缆可以随意弯曲布设，这使小型化的侧置驾驶杆获得了实现基础。此外，电传飞控也完全可以兼容既有的大型中置驾驶杆和驾驶盘。

电传飞控系统原理示意图

这种设计上可选方案使得完全取消了机械飞控设计的飞机，从理论上来说可以随意选择中杆或侧杆设计。因此，最终决定设计师选择中杆或侧杆设计的因素，通常都来自飞控系统之外，主要包含一下三个方面。

1、飞机的减重减阻需求

F-16驾驶舱非常紧凑，注意侧杆的体积。

这种要求，常见于总体性能对前机身高度和座舱占用空间特别敏感的飞机。F-16就是典型案例之一。

F-16是一种轻中型战斗机，又采用腹部进气布局，其座舱区域的前机身高度和截面积是决定跨超声速阻力性能的关键因素之一，同时也对前机身重量有显著影响。使用侧置驾驶杆，可以使飞行员采用接近后躺的30°大角度倾斜座椅，进而有效的压缩前机身高度。

2、人机工程领域的信息显示和抗过载需求

由于中杆的体积较大，因此它对于T字形布局仪表台的中部下方区域会形成比较明显的遮挡效果。对于一些座舱特别紧凑，或者信息显示要求特别高的机型，这是促使它们选择侧杆的重要因素。

比如欧洲的“台风”战斗机，包括双座后舱在内均采用中杆设计；但最新的EK电子战改型上，为了匹配后舱仪表台中部下方添加的显示器，后舱操纵杆则被改为了侧杆设计。

中杆会部分遮挡视野。

“台风”战斗机后座驾驶舱，注意操纵杆在中间。

EK项目的后座驾驶舱，注意驾驶杆在右侧。

另一方面，更大后倾角度的座椅，对于提高飞行员的抗过载能力有明显效果。通常认为30°后倾座椅可以等效提高飞行员的抗过载能力再增加1G，甚至更高，并能有效减少高过载下飞行员小臂出现剧烈血管疼痛的概率。

3、训练体系沿袭和用户的喜好

相较于中杆，侧杆是一种出现年代更晚、通常只配备在高成本飞机上的新兴产物。它与绝大多数采用中杆设计的教练用飞机、传统主力飞机，在驾驶和操纵习惯上存在很大差别。

这意味着从中杆驾驶转换到侧杆驾驶，需要付出较大的时间和经济成本来修改原有的训练培训体系，并对飞行员进行额外的训练。

相较而言，航母舰载机部队的训练体系更注重谨慎稳妥。这是因为常规起降着舰的过程，实际上是飞行员需要在紊乱的气流中以固定轨迹下滑进近，并实现飞机对拦阻索区域的精确可控撞击，这个过程中航母本身还在不断的摇摆起伏，操纵难度和风险都特别高，非常依赖驾驶技巧。

F-35C是全新机型，会衍生全新的训练体系，因此引入侧杆驾驶的阻力更小。

中杆和侧杆在技术上都能满足这样的需求。但是从中杆向侧杆转变的过程，意味着很多原有的驾驶技术不再适用，需要重新进行探索和验证优化，这会带来额外的负担和风险。

这也是目前很多纯电传飞控的舰载战斗机改进型号，依然沿用中杆设计的关键原因之一。比如F/A-18E/F和E/A-18G平台上，飞控系统已经完全去除了F/A-18A/B/C/D平台的机械飞控备份，但依然沿用了中杆布局，目的就是尽可能保证驾驶舱内的操纵风格一致。类似的选择也出现在米格-29K等机型上。

此外，从主观喜好上来说，也并不是所有的飞行员都会适应和喜欢侧杆设计，特别是一些操纵中杆机型出身，资历老、地位较高的飞行员。这也是新一代飞机和驾驶员与老一代飞行员偏好不同的重要原因。

文案：候知健

排版：蓝风

编审 | 监制：武晨、王兰

看航空融媒体工作室出品

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