飞机方向盘的工作原理是什么

目前主动侧杆还没有在商用飞机上应用的案例，相关研究主要集中在地面试验或者直升机、战斗机应用方面。而在现役的空客飞机上，被动侧杆得到了广泛的飞行验证。

主动侧杆和被动侧杆相比，最大的不同是主动侧杆可以接收飞机响应的反馈信息。主动式侧杆引入了力反馈作动器，通过这些作动器把反馈信息以反作用力的形式施加到操纵杆上，这样飞行员就能更真实地感受飞机状态。但同时也必须承担力反馈作动器可能出现的风险，比如卡阻、失控以及非指令运动引起飞机急偏等问题。

操纵杆到底有什么用呢？飞行过程中，飞行员主要通过操纵杆或盘以及脚蹬来操纵升降舵、方向舵和副翼，从而实现飞机飞行状态的转换，完成起飞、爬升、巡航、下降、进近着陆等一系列动作。

这两种操纵杆在操纵和结构上也有不少区别。中央杆或盘可以双手操纵，能像汽车方向盘一样绕转轴旋转，飞行员可以根据自己的习惯用左手或右手操作；而侧杆位于飞行员身体一侧，飞行员难以用另外一只手操作它，所以无法双手交替操纵驾驶杆。在结构上，中央杆或盘的零部件比侧杆多，包括传力钢索、扭力杆、杆力机构、伺服电机等，体积分散不便于统计，但重量和占用空间一般是侧杆的几倍，而且安装比较复杂、不便于拆卸，整个装置大多只能在日常维修时更换；侧杆则是独立的可更换单元部件，可以在20到30分钟内完成更换。

由于操纵杆和飞机受控面之间没有机械连接，飞行员操纵时难以直接感受飞机受控运动后的反作用力，会产生一种感觉匮乏，可能造成操纵过快、过量或者难以及时修正。为了弥补这种不足，随着伺服控制技术开始成熟，人们进行了主动侧杆技术的研究。主动侧杆可以根据不同的飞行环境和要求调整操纵杆的力位移特性，从而获得良好的操纵性能。

飞机在天上飞，除了升力还离不开另外几个力。重力的方向与升力相反，它是地球引力引起的向下力，大小受飞机本身重量和所携带燃料量的影响。拉力则让飞机在空中向前飞，发动机功率决定拉力，一般来说发动机输出功率越大，推力越大，飞行速度越快。另外飞机还会受到空气中大气分子的阻碍，这个阻碍形成了和拉力方向相反的阻力，限制了飞机的飞行速度。

先说说飞机为什么能飞起来吧。飞机的机翼横截面一般是前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平。当等质量的空气同时通过机翼上下表面时，上下表面就会形成不同的速度。空气通过上表面时速度高、压力低，通过下表面时速度低、压力强，因此飞机就产生了一个向上的合力，也就是升力。正因为有升力，飞机才能离开地面在空中飞行。而且飞机飞得越快、机翼面积越大，产生的升力就越大。

其实飞机是没有方向盘的，取而代之的是飞机的操纵杆。操纵杆也被称作驾驶杆，是飞机操纵系统的关键部件之一，它把飞行员和操纵系统联系起来，主要作用是为飞机飞行控制系统提供操纵指令，实现飞机的三轴控制。一般来说，飞机使用的操纵杆有中央杆、盘和侧杆这几种。

飞行员坐在驾驶舱里，是靠操纵驾驶杆和蹬方向舵来控制飞机的。飞机上的驾驶杆可以向前后左右四个方向活动，它通过机械结构直接控制升降舵和副翼。向前推杆时，钢索牵动升降舵转向下方，机尾被气流抬向上，飞机前部被压低；向后拉杆时，升降舵转向上方，飞机前部上扬。向右转杆，右侧副翼抬起、右机翼被压向下，同时左侧副翼向下、左机翼抬起，飞机就向右倾斜；向左转杆时飞机就向左倾斜。方向舵则用脚蹬控制，踩左脚蹬方向舵左转、机头也向左，反之踩右脚蹬机头就右转。飞行员就是这样完成对飞机三个操纵面的控制，实现飞机围绕三个轴自如转动。

再说说中央杆和侧杆。中央杆或盘位于飞行员两腿之间，用双手操作，通过前后运动控制飞机的俯仰，左右旋转控制飞机的滚转。侧杆则包括弹簧和阻尼装置，采用固定杆力曲线，飞行员通过前后左右移动手柄来实现飞机的俯仰和滚转运动。

操纵杆是随着飞行器的诞生而诞生的，它的发展和飞机飞行控制系统的发展相伴而行，也跟着飞行控制系统一起成长变化。最早期的飞机以机械操纵为主，操作方式简单基础，操纵杆的动作通过杆、绳索和滑轮组等组件直接传达给执行机构。但后来飞机设计得越来越大、飞行速度不断加快、机身结构越来越重、风阻也越来越大，这种靠飞行员体力来完成操纵的系统就逐步被市场淘汰了。到20世纪50年代起，飞行操纵系统以液压助力的机械操纵为主，原理和千斤顶相似，操纵杆动作传递至液压活塞，再推动液体，另一端活塞随之推动执行机构，这种系统依然是机械方式实现，仍旧需要飞行员能直观地看到自己的动作。再到20世纪70年代起，电传操纵系统逐渐占领了飞机飞行控制系统，操纵杆的动作通过伺服机构转化为电信号，通过电缆传输至执行机构，这种方式无须飞行员做大动作使大力气，同时还节约了驾驶舱的空间。