随着飞机飞行速度的增加,操纵舵面铰链力矩随之也大幅增加,即使利用空气动力补偿措施也不能使驾驶杆力控制在飞行员臂力所能的范围之内,因此高速喷气式飞机操纵系统广泛采用液压助力器以实现助力操纵。为了使驾驶员能够感觉到飞行速度和高度的变化,在助力操纵系统中仍需把舵面上的一小部分空气动力载荷传递到驾驶杆上去,这种助力操纵系统称为“可逆助力操纵系统”。而歼-7 飞机的平尾采用全动平尾,全动平尾铰链力矩的数值范围变化很大,无法选取适合的回力比,于是取消了回力而成为“不可逆的助力操纵系统”。全动平尾的采用使歼-7 飞机如果在超音速飞行时可获得适宜的操纵力矩,则在低空以高亚音速飞行时会由于平尾操纵效能过大而导致所需的平尾偏度很小,所需的杆力和杆位移因而也变得很小。过小的杆力和杆位移使飞行员很难进行操纵,严重影响飞行安全。因而设置了一个力臂自动调节器,可以按照飞行速度、高度自动改变驾驶杆至水平尾翼的传动比和由驾驶杆至载荷机构的传动比,保证飞机具有精确的操纵性。当然如果力臂自动调节器在飞行中发生故障,突然由小力臂变为大力臂,这时如果飞行员不知情仍用小力臂时的杆力去操纵的话,就会因操纵过猛引起飞机大幅度“飘摆”而造成事故。为此在座舱仪表板上还安装有大力臂信号灯和力臂位置指示器,使飞行员能够知道当时的力臂位置。由于副翼和方向舵的操纵指标在不同速度和高度下的变动范围也非常大,因此副翼和方向舵的操纵系统中也装有非线性机构,可以防止飞机在大表速飞行条件下操纵过灵以及高空大M数飞行时副翼效率降低的问题。
自动驾驶仪
由于歼-7 飞机的操纵系统没有自动配平功能,这样给飞行员的操纵会带来一些麻烦,长时间的连续操纵将会感到比较疲乏。所谓配平是指保持飞机等速平直飞行时,其纵向力矩、杆力均为零的状态。实际上由于飞机和发动机制造上的误差以及飞行状态变化都会引起纵向不平衡力矩存在,为了保证飞机仍能平飞,则要求平尾偏角相应实时发生变化以补偿纵向不平衡力矩,这样就要求飞行员一直按调效机构按钮来消除杆力以保证平飞,这个配平过程称为人工配平。显然这种方式是相当麻烦的,在巡航、转场、搜索、穿云以及夜航这些飞行状态下,飞行员希望飞机能长时间自动地保持某姿态平直飞行以减轻体力消耗,而在激烈的空战中飞行员有时会失去对空间状态的辨别能力,此时飞机要能自动恢复水平状态(称之为自动改平)以保证飞机安全,在俯冲攻击时飞行员有时会短暂失去知觉,这时又要求飞机俯冲到危险高度后能自动拉起。因此这个过程如果能自动地进行则会大大减轻飞行员的驾驶负担,而利用自动驾驶仪就可以实现这些功能,因而出现了与自动驾驶仪相结合的复合操纵系统。这种系统除了具有增稳功能外,还有稳定飞机俯仰角、倾侧角、航向角以及自动改平、高度保持、自动拉起多种功能。
所谓自动驾驶仪就是用一套自动装置替代飞行员来操纵飞机的自动控制系统,来保持飞机按预定的姿态飞行。最初的自动驾驶仪被广泛地安装在民航机和轰炸机上来减轻驾驶员长途飞行的疲劳,五十年代后随着超音速歼击机的作战半径、航程等飞行性能不断提高,自动驾驶仪也开始被应用在歼击机上。歼-7III 飞机采用了北京青云仪器厂(232 厂)生产的 KJ-11 型自动驾驶仪,这是一种双通道自动驾驶仪,能自动保持高度和航向,可以帮助飞行员保持飞行姿态,腾出更多的注意力来观察仪表或舱外情况。同时在飞行员失去空间定位的情况下,能够使飞机从任意起始位置改平并保持稳定的水平直线飞行状态。加装自动驾驶仪改善了飞机的飞行品质,减轻了飞行员负担,提高了飞行安全性。但 KJ-11 型自动驾驶仪是依照苏联五十年代的 АП-115 自动驾驶仪仿制而成的,技术水平较低且系统控制律中的参数为固定值,因此难以在整个飞行包线范围内都达到理想的控制效果。
液压、冷气、燃油系统
歼-7 飞机的液压系统分为主液压系统和助力液压系统,主液压系统向进气道调节锥、防喘放气门、和尾喷口作动筒供压,并向 ZL-6 型平尾双腔助力器的其中一腔供压,助力液压系统除向 ZL-6 型助力器的另一腔供压外,还向两个副翼助力器供压。当发动机停车后系统压力低于 160 公斤/平方厘米时,应急油泵自动开始供压以保证飞机能够着陆。此前国内生产的歼-5 飞机的主液压系统和助力液压系统采用两套压力体制,即主液压系统的最大工作压力为 135 公斤/平方厘米,助力液压系统的最大工作压力为 60 公斤/平方厘米,两套系统对低压力的部分可降低制造工艺要求,从而降低制造成本。但这种方式也存在液压管路多、元件体积大、维护不便的缺点。而歼-6 的主液压系统和助力液压系统改为一套压力体制,最大工作压力均为 135 公斤/平方厘米,比歼-5 飞机的技术水平有所提高,但压力仍然较低。歼-7 飞机的两套系统同样采用了一套压力体制,最大工作压力均提高到为 215 公斤/平方厘米。掌握“210 公斤压力液压系统”是当初摸透米格-21 飞机时的重点技术关键之一,高压体制的附件体积小、重量轻,当然但对液压元件和管路的强度和可靠性也提出了更高的要求。
