民用飞机起落架电控应急放系统的设计研究

民用飞机起落架电控应急放系统的设计研究摘要:起落架应急放系统是现代民用飞机的常用设计。本文通过对典型民机起落架应急放系统的需求来源和方案的分析,提出了电控起落架应急放方案设计,为民机电控应急放下系统设计提供有益参考。

关键词:起落架应急放系统电传操纵

飞机在着陆阶段需放下并锁住起落架,用于支撑飞机,并支持飞机滑跑。目前,民用飞机在正常收放系统的基础上多设置有起落架应急放系统。本文综合分析了应急放系统的需求来源,并对典型民机的应急放系统进行分析,并在此基础上提出了电控应急放系统的设计方案。希望为民机起落架应急放系统的设计提供技术支持。

1 设置应急放系统的需求来源

中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准第25.729(c)条款对起落架应急操作做了的明确要求,详细条款如下。

应急操作必须有应急措施可在下列情况下放下起落架:(1)正常收放系统中任何合理可能的失效;(2)任何单个液压源、电源或等效能源的失效。[1]

为满足该条款的要求,通常在设计起落架收放系统时需考虑设计一套独立于正常收放系统的起落架放下系统(应急放系统),以满足在

正常收放系统中任何合理可能的失效或任何单个液压源、电源或等效能源的失效的情况下可以放下并锁住起落架。

2 典型民机应急放系统的设计

典型民用飞机的应急放系统多采用机械钢索方式,以A320飞机为例。当起落架正常收放系统失效时,飞行员使用应急放起落架系统使主起上位锁和前起上锁机构开锁,起落架依靠重力和气动力作用放下并锁住。其原理图如图1所示。具体操作如下。

(1)拉起起落架应急放手柄;(2)带动手柄下的扇形轮旋转;(3)带动钢索移动打开起落架上位锁;(4)起落架在自身重力和气动力的作用下放下。

系统安装示意图如图2和图3所示。

2.1 系统特点

为了改变钢索运动的方向和进行必要的导向,系统大量使用了滑轮机构和传动杆设计,为了保证传动机构正常工作,对相关设备的安装要求较高。另外由于外部载荷的变化,和飞机环境温度的变化,机体结构和飞机操纵系统之间会产生不同的相对变形,因此会导致钢索机构变松而产生弹性间隙,或者导致钢索机构变紧而产生附加摩擦力,应此还需安装补偿器。同时由于钢索使用过程中常出现磨损、压伤、锈蚀和断丝等情况,滑轮部分由于磨损也可能导致转动不灵活,因此需要在

维护工作中需定期进行必要的检查和润滑。

3 电控应急放系统设计

与传统的钢索滑轮机构操纵方式相比,电传操纵具有重量轻,安装占用空间少等优点。同时电传操纵系统便于实现对元件的监控,以便快速发现故障,可保证故障平均修复时间和往返飞行再次离站时间的要求,以提高飞机的维修性指标。

随着电子元器件的可靠性大幅度提高,采用多余度的电传控制技术已被公认为能够满足适航要求,因此采用电控方式的应急放系统也成为可能。电控应急放系统主要由应急放控制器、电-液上位锁、应急放开关组成,系统原理图如图4所示。

应急放模式由独立的应急放控制器控制,首先确保起落架收放系统阀组件处于旁通模式进行卸压,由应急放控制器控制各个起落架上位锁开锁,使起落架解锁并靠重力自由放下并锁住,同时通过应急放控制器独立的评估下位锁信号并传输给EICAS系统。

应急放系统通过应急放开关操作,为防止误操作,应急放开关可选用带有保护盖的两位开关。

当应急放开关置于应急放下位置时,如下动作将会按顺序依次进行。

(1)将起落架放下离散信号指令发送至应急放控制器;（2)应急放控制器接收指令后控制起落架收放系统阀组件,使高低压管路连通,实现收放系统液压回路卸压;(3)应急放控制器发送指令给前、主起落架上位锁,起落架会在重力和气动力的作用下应急放下;(4)应急放控制器独立评估起落架下位锁信号,并将评估结果传输至EICAS系统并显示。

其中为实现电动开锁,起落架上位锁需采用电-液上位锁。该类型上位锁具有两种开锁方式,即传统的液压开锁方式和电控开锁方式。其原理图见图5所示。

正常收放模式下,由液压系统供压,推动开锁作动器内活塞杆运动开打锁钩,应急放模式下,由电机转动,通过涡轮蜗杆结构,推动蜗杆运动打开锁钩。

同时系统由起落架控制单元对应急放控制器和起落架上位锁进行必要的状态监控和定期的功能检查,以确保系统满足安全性和维修性的要求。

3.1 需考虑的问题

采用电控方案,用电缆代替了钢索实现传递开锁信号的功能,因此

系统的安装布置,特别是有关安全性的需求需格外关注。本文总结了如下几点原则,适用于安装布置初期。

(1)尽量与实现起落架正常收放控制的控制单元隔离;(2)尽量与实现正常收放的液压管路安装布置隔离;(3)尽量与实现起落架位置指示的信号线安装布置隔离;(4)如由于空间紧张无法实现隔离,建议进行必要的结构保护。

后期需通过各类特殊风险分析进行验证,以满足中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准第25.1309条款对于设备、系统及安装的要求。

4 结语

本文在综合考虑了适航条款要求、系统安全性和维修性要求的基础上提出了起落架电控应急放下的控制方案,旨在提供电控应急放方案设计的思路,在实际工程应用中,可根据飞机具体的安全性要求、维修性要求及成本预算进行局部设计调整。

参考文献

[1] 中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].中国民用航空局,2011-11-7.