让飞机自己飞(1)
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操纵系统在飞机的飞行中起着至关重要的作用，没有操纵系统，飞机将不受人为控制，当然也就无法完成各种飞行动作。事实上，无论是有人驾驶飞机，还是无人驾驶飞机，都具有完整、有效和可靠的操纵系统，其功用就是用来传递操纵指令、偏转舵面，使飞机改变或保持一定的飞行状态。
很多影视作品中都有这样的镜头：机长操纵飞机起飞到一定高度后，开启自动驾驶仪，接着便在驾驶舱内悠闲地品着咖啡，和副机长聊天……看到这里，读者肯定会问，当飞行员也太悠闲了吧？既然飞机的自动驾驶系统那么神奇，还要飞行员干嘛？
这里，就让我们来一起追溯飞机操纵与自动驾驶的发展历程，并在其中寻找上述问题的答案。
操控飞机：从摆身体到用机械
航空史上，在莱特兄弟之前，德国工程师和滑翔飞行家李林塔尔的名字无疑是最伟大的;他是首位通过“摆动身体”实现飞行操控的人。李林塔尔在航空史上被誉为“滑翔机之父”，其最大贡献就是最早成功研制了滑翔机。
试飞中，李林塔尔用双臂将自己支撑在滑翔机内，顺着山坡一路狂奔;滑翔机起飞后，他的臀部和腿悬挂在滑翔机外，以便能向任何方向摆动身体，从而保持飞机的稳定性并调整飞行姿态。1895年，李林塔尔甚至专门研制了一种用来操纵后升降舵的背带，用于提高身体摆动的效率，方便改变滑翔机的重心，操纵飞机的升降。
在一次试飞中，李林塔尔不幸遇难，但他的飞行经验直接促成了莱特兄弟的成功。1903年，莱特兄弟的“飞行者”1号一飞冲天，开启了航空史的新纪元。莱特兄弟的成就无疑是巨大的，其最伟大的贡献之一，就在于开发了固定翼飞机的操纵系统。在“飞行者”1号中，莱特兄弟不再通过“摆动身体”来操控飞机。他们在研究当时的飞行器操纵理论时，无意间扭曲了自家自行车店内的一个光柱箱，结果发现，柔性的光柱箱发生了扭曲变形。于是，他们灵机一动，将自己的飞机也设计成柔性机翼，并加装可偏转的舵面。这样一来，飞行员可以通过操纵钢索改变飞机的气动性能和飞行姿态。这一结果对于解决可控飞行而言，是一个全新的开始。
飞机的“三轴控制”是莱特兄弟在成功之路上至关重要的突破性发明，飞行员因此可以更高效地操纵飞行器并保持平衡。所谓“三轴”，是指飞机的俯仰、横滚以及航向等3个方向上的运动;“三轴控制”是指利用飞机的升降舵、副翼(由莱特兄弟飞机机翼的挠曲演化而来)、方向舵等舵面分别操纵飞机的俯仰、横滚和航向。
包括“飞行者”1号在内的早期飞机，由于尺寸较小，飞行速度也不快，操纵系统相对简单，大多采用钢索、滑轮传动等所谓软式机械来操纵舵面的偏转，改变飞行姿态。软式机械操纵系统具有结构简单、尺寸小、重量轻等优点;但同时也存在着易变形、操纵灵敏度差等不足。为此，人们在软式机械操纵的基础上发展出了硬式机械操纵，即用拉杆、摇臂代替钢索、滑轮，从而减小了操纵的延迟时间，提高了操纵的灵敏度、精确度和可靠性。至今，这种硬式机械操纵系统仍在许多小型运动飞机、老款战斗机中广泛应用。
助力操纵系统：从有回力到无回力
随着航空业的发展，飞行器的尺寸和重量不断增大，飞行速度不断提高，舵面上形成的气动力越来越大，操纵飞机所需要的力量也随之增大，直接通过钢索或连杆操纵舵面变得十分困难。于是，在20世纪40年代末，出现了助力操纵系统。
和先前纯机械系统相比，助力操纵系统的最大变化是加入了助力器。助力器可将操纵杆力放大，大大减小飞行员的驾驶负担。所谓助力器，顾名思义，实际上就是一个力的放大装置，输入的力可以很小，却能够得到较大的输出力。飞机上最常见的助力器为液压助力器，其原理类似于我们日常生活中所见的液压千斤顶，有“四两拨千斤”的作用。
飞机上早期的助力操纵系统大多采用“有回力式的助力器”——舵面气动力通过助力系统按一定比例传回驾驶杆，形成飞行员感受到的杆力。苏联的米格-17是较早采用有回力式助力器的机种之一，该机于1949年完成首飞，其机动性能优越，一度受到市场热捧，总产量高达9000余架。9000架可不是个小数目，要知道，中国产量最大的歼-6飞机，其各型的总产量加起来也仅为4000余架。
随着飞行速度的进一步增大，特别是达到超音速以后，飞机的飞行速度和高度变化范围很大，作用在舵面上的气动力变化幅度也随之大大增加，有时甚至可达到十几倍。这种情况下，气动力无论以什么比例传到驾驶杆，都会超出飞行员的生理承受极限，导致飞机难以操纵，加大了飞行隐患。正是由于该原因，苏联在米格-17基础上发展米格-19战机时，彻底放弃了米格-17 的“有回力助力”操纵系统。
这一问题到底怎样来解决呢？
原来，第二次世界大战后不久，很多飞机便开始采用一种所谓的“无回力式助力系统”。这种系统的设计初衷很简单：驾驶杆不再与舵面发生直接的机械连接，舵面气动力也就不会传回驾驶杆。但新的问题又出现了：飞行员操纵过程中失去了对受力的感知性，没办法根据操纵力的变化准确操纵飞机。
为了解决这个问题，后来的无回力助力系统中增加了一套载荷感知机构。这套载荷感知机构实际上相当于一种特殊的弹簧组;它模拟杆力，可使飞行员按照正常习惯操控飞机。
目前，无回力助力系统仍在很多机型中被广泛采用，如我国的支线客机ARJ21、早期的波音737飞机以及苏联的米格-27战机等。李林塔尔和他的滑翔机
控制增稳系统：既稳定又好操控 (沈海军)