美国在20世纪70年代发展的YF-16是首个使用侧位杆的喷气战斗机,同时也是首个采用30度大后倾角弹射座椅的战斗机。因为侧位杆是与大倾角座椅同时出现在国外第三代战斗机上,所以想要了解侧杆存在的原因,就必须清楚这两者之间的关系。
F-16率先采用侧杆是因为该机属于采用机腹进气道的轻型超音速战斗机。YF-16要在轻型战斗机的标准内布置机腹进气道和减小气动阻力,就必须控制迎风面积。因此,YF-16原型机有着当时超音速战斗机中极其罕见的狭小机头。观察YF-16原型机就可以感受到其驾驶舱布置空间上的局促。
实际上,就是在扩大了前机身直径的F-16A,当飞行员上半身暴露在机身上时,驾驶舱地板也已经接近机身底部结构框架。YF-16受到驾驶舱垂直高度的限制而难以布置采用正常后倾角的弹射座椅,因此在设计上采用了后倾30度的半仰式弹射座椅来解决驾驶舱空间不足的问题。
后倾座椅降低机身垂直方向尺寸的观点可以从坦克发展中得到证实——二战期间和战后初期的坦克驾驶员座椅基本为正姿,驾驶员的座姿高度就成为了坦克车体内部净高度的最低极限。二战期间的坦克经常可以发现在车体上有个高于前部倾斜装甲的突出台阶,战后出现的T-54、M48、M60这些坦克的车体高度也必须满足驾驶员在车体内的高度。
常规坦克炮塔的高度因为需要安装武器和观瞄设备而难以降低。因此,降低坦克总体高度最直接的方法就是降低车体的高度。美国和德国设计的MBT70为降低车体的高度,甚至将驾驶员也塞进了炮塔。
现代坦克能够在防护和火力等方面全面超过早期坦克的基础上,大幅度降低高度,其最重要的改进就是将驾驶员的座椅由正姿改为后倾,通过调整驾驶员在坦克内的座姿来降低驾驶员垂直高度。而F-16战斗机采用后倾座椅的最初目标,同样是出于类似的目的。
YF-16采用后倾座椅确实有效解决了驾驶舱垂直高度不足的问题,但随之而来的问题就是飞行员上身后倾,手臂活动范围也向后移动。飞行员上身后倾30度时,手臂的最佳活动位置是在座椅前方弹射拉手处。上身后仰的飞行员很难再握得到正常安装的中央驾驶杆,加大驾驶杆的长度虽然可以解决这个问题,却有可能影响到弹射的安全性和干扰对仪表板的观察。
电传飞行控制系统的实用化,使驾驶杆不再需要硬联接操纵拉杆(索)。因此,驾驶杆也就可以根据实际情况的需要,更加灵活地调整安装位置。采用安装在驾驶舱侧方仪表台上的侧杆,就成为与后倾座椅配合的有效方法。
侧杆因为安装在驾驶员一侧,就可以解决驾驶员手臂活动空间不足的问题。而大后倾角弹射座椅只有采用了侧杆,才具备驾驶员使用的基本条件。战斗机采用的侧杆操作系统和大后倾角弹射座椅之间有着直接的因果关系。也就是说,侧杆目前只有配合大后倾弹射座椅才可以发挥其作用,而没有采用类似座椅的战斗机则基本没有采用侧方驾驶杆的设置。