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带你装B带你飞—源自航空器的汽车转向技术





如果我跟你说汽车转向不需要方向盘了,或者方向盘和车轮之间没有物理连接而是断开的,你肯定认为我是在TM逗你。但…我的确是认真的,这种技术源于航空器,名字B格也很高——线控主动转向技术。



确切的说飞机上的线控转向技术学名叫做电传操纵系统(FBW),简单的解释就是用电信号取代传统的机械液压系统。



1964年最先用在F111战斗轰炸机上,电传操纵打破了飞机设计中需要保持静稳定性的原则,设计师们可以为战斗任务选择和优化最有效的布局。



其中Su-27因使用静不稳定布局获得了性能的空前提高而名声大噪。1987年9月13日,苏联Su-27战机在巴伦支海上与挪威空军的P-3B型反潜巡逻机相遇,苏军飞行员辛巴尔上尉越靠越近,挤压着挪威侦察机。最近时两机相距仅有2米,几乎是翼尖碰翼尖,给挪威飞行员心理造成巨大压力(伤害)的同时也展示着自己战机机动性能的优秀。



10时56分,Su-27第3次逼近P-3B,猛然加力,从P-3B的右翼下方高速掠过,用垂直尾翼在P-3B的右外侧发动机上划开了一个大口子,P-3B的飞行高度在一分钟内掉了3000多米,差点儿坠海。而Su-27一个利落的右滚飞,就再次消失了。



虽然事后西方认为苏联飞行员作风强悍、技术精湛,但苏联明显不这么想,他们认为辛巴尔上尉其实是玩儿脱线了,后来他被调职,90年代在一次飞行事故中殉职。

1988年空客A320系列获得了适航证,成为民航中首个使用电传操纵的飞机,有效提高飞机可靠性的同时也减轻了飞行员的劳动强度。



采用电传系统的空客A320使用侧杆来操纵飞机,驾驶舱空间更大了,腾出空间可以安装小桌板,所以飞行员们吃饭也更方便了;而波音制造的飞机则延续了驾驶盘操作方式,关于这个还有个段子…





跑题跑远了…从天上飞的说回到地上跑的。汽车上使用的线控转向系统并没有飞机上那么复杂。

汽车转向不再依靠传统的机械连接,而是依靠三组电子控制单元(ECU)进行控制,根据行驶路况和方向盘转动力度、速度进行综合计算,从而指挥转向电机机构实现转向。技术难点在于控制系统的编程(这结构有点儿像我们玩儿赛车游戏时候的方向盘)。



因为使用电信号传动,所以转向力度、转向角度调节都很便利,  比如转向力反馈的变化,通过模拟器传递给方向盘的力度可以在轻、标准和较重之间转换。再一个,车身对于方向盘转动的反应速度有快速、标准、慢速三种不同的调节选项,最直观的就是在快速/运动模式下的车辆,只需要转动方向盘90°多一点,不用双手离开方向盘交替着打方向即可完成调头动作



另外,由于方向盘和车轮之间没有机械连接,所以来自路面的颠簸或者震动都不会直接传递到方向盘上。例如过减速带时,方向盘并不会抖动,让人驾车时更放松一些。但对于追求驾驶乐趣的人来说可能会丧失部分路面的真实感。

话说回来,到底是谁脑洞这么大,想到把线控转向技术应用到汽车上的?是奔驰一款叫做F200的超级概念车。



奔驰1996年发布的F200超级概念车提出Wire-contol线控技术——取消方向盘、转向柱、踏板、制动油管等设备,一切皆通过电讯号传递指令,由驾驶员通过安装在车门内侧和中央控制台处的操纵杆来控制车身的所有运动, 它对于加速、制动、转向的操作不再需要驾驶员控制的硬连接机械结构来实现。



把开汽车弄的跟开飞机一样,即使放在现在脑洞都够大!可想1996年奔驰提出的线控设想并没有成为现实,不过却为其他厂家提供了一个好的研发思路。

十多年后第一个在量产车(也就是你能买得到的车)上使用线控技术的是来自日本的选手——英菲尼迪Q50



英菲尼迪Q50上的DAS电控转向系统拥有多重备份和检查系统,且一旦出现失效,传统机械转向系统会立即介入。



但是英菲尼迪的脑洞显然没有奔驰那么大,保留了方向盘,不改变驾驶习惯的同时还有机械备份,使得它在现今社会环境下的量产车上应用、推广成为了可能。

那么为什么线控转向没有普及,或者说没有早一些出现呢?这是因为过去没有需求。飞机上之所以出现了电传操纵系统,根本原因是飞机的飞行特性在那段时间发生了显著的变化,操纵难度已经渐渐超过了人手工控制的极限了。而汽车厂家不会推出一款普通消费者根本开不了的量产车呀!



而现在自动驾驶,或者往远了说的互联智能交通技术的研发需要汽车具有反馈功能(说白了就是汽车自己驾驶自己),而电传线控技术更适合作为自动驾驶的基础技术,自然也就出现了线控技术在汽车上的应用。



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