浅谈民用飞机失速告警系统设计
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技 术研发
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ｏ Ｌ ０Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ Ｋ Ｅ Ｔ
浅 谈 民用 飞 机 失 速 告 警 系统 设 计
傅琮 裔
（ 上 海飞机设 计研 究 院 ， 上海 ２ ０ １ ２ １ ０ ）
摘 要： 飞机接近失速状 态时， 失速告警 系统为机组提供警告并能够发 出控 制指令 防止飞机进入 真正的失速状 态。失速 告 警 系统是 民 用飞 机 求 ， 定 义 了 系统 接 口并 提 出 了可 行 的 系统 架 构 方 案。为民用飞机 失速告警 系统设计提供参考。 关 键 词 ：民用 飞机 ； 失 速 告 警 ；迎 角 ；系统设 计
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． １ ５ ２ ０ 引 言
失速告警 系统的作用就是 当飞机接近失速状态时 ， 为机组 提供警告 ， 并 发 出 控 制指 令 防止 飞 机进 入 真 正 的 失 速 状 态 。根 据 中国 民用航 空 总局 和 美 国联 邦 航 空 管 理 局 的规 定 ， 失 速 告 警 系 统 是 民用 飞机 必 须 安 装 的 机 载 系统 。 １ 失速告警 系统的需求 １ ） 失速告警 系统应测量 飞机迎角 ， 当迎角增 大 ， 飞机接近 气动失速时 ， 提供失速警 告 、 失速识别和发动机点火功能 。 ２ ） 失速告警 系统应包含迎 角传感器 ， 用来测量飞机迎角并 传输给失速告警计算机 。为保证测 量精度 ， 迎角传感器应具有 机 上 校 准 功 能 和 防 冰 能力 。 ３ ） 失速告警计算 机是 系统核心处理设 备 。它对 原始迎 角 数据进行处理 ， 根据飞机 的构 型参数 和飞行状 态 ， 进行 逻辑运 算， 并在飞机接近失速时 ， 发 出失速警告 、 失速识别和发动 机点 火 指令 。 ４ ） 失速告警系统在飞机接近失速时 ， 应向机组发 出明显的 失速警告 。若失速警告 后 ， 飞机仍继 续接近失 速状态 ， 失速 告 警 系统 应 立 即进 入 失 速识 别 ， 向 飞 控 系统 发 出控 制 指 令 或 自动 推杆 ， 避免飞机进入失速状态。考虑到机翼结冰状态 下飞机性 能降低 ， 失速告警 系统在这种情况下应 提高保护裕度 。 ２ 失速 告 警 系统 接 口 为实现系统需求 ， 失速告警系统应与以下系统或设备交联。
算机 、 失速警告装 置和失速识别 装置 。为保 证安 全性要求 ， 系 统应包含两套或 以上迎角传感器 ， 并安装 在机头两侧 。失速告 警计算机也应具有两路或以上独立 的计算通道 ， 并有独立且不 同的信号输入和输 出通道 。两 套失速 警告装 置分别安装 在正 副驾驶附近。 １ ） 迎 角传感器安装在机头两侧 ， 测量部件伸 出蒙皮感受气 流 测 量迎 角 。迎 角 器 的 安 装 应 注 意 减 少 结 冰 、 雨滴 、 飞 机 侧 向 运动对迎角有效性 的影响。 ２ ） 失速告警计算机可以是单独 的电子设备 ， 也可作为软件 驻 留在飞控计算机 内。失 速告警计 算机将 迎角传感 器测得 的 局部迎角转换为 飞机迎 角 ， 并 根据 飞机姿 态进 行修 正。在空 中， 当飞机迎角增大至发动机 自动点火 预设值 时 ， 计算 机 向发 动机接 口控制单元 发出点火指令 ； 当飞机迎角增大至失速警告 预设值时 ， 计算机发 出指令 ， 失速警告开始工 作 ； 若迎角继续增 大至失速识别预设值 ， 失速识别开始工作 。在结冰 、 近地 、 襟缝 翼故 障等情况下 ， 失速告警 计算机会 采用不 同的迎角 预设值 。 失速 告 警 计 算 机 还 应 该 具 有 系 统 地 面 自检 测 激 发 和 系 统 内 设 备故 障状态监控的功能。 ３ ） 失 速 警 告 装 置包 括指 示 灯 、 振 杆 器 。与 屏 显 和 驾 驶 舱 语 音系统一起 ， 根据失速告警计算机的指令 向机组发 出明显的警 告， 包括视觉 、 听觉和触觉 多方面 的警 告 ， 如指示灯 点亮 、 屏 显 提示 、 失速提示音 、 驾驶杆 抖振 。失速 指示灯安装 在遮光罩 上 或屏显两侧 ， 振杆器安装在正 副驾驶杆 根部 ， 工 作时带动 驾驶 杆振动。 ４ ） 失 速识别装置一定是在失速警告装置工作后 ， 飞机仍逐 渐接近失速并达到预设 值后 才开始工作 。失速识 别可通过 两 种方式实现。一是使用推杆器 ： 失速告警计算机 向飞控俯仰 机 构 发 出指 令 ， 推 动 正 副 驾 驶 杆 向前 ， 使飞 机低头 、 降低 迎角 ， 以 达 到 远 离 失 速 的 目的 。推 杆 的速 度 和 力 度 要 选 用 合 适 ， 防止 出 现推杆后飞机负过载或飞机不 能改 出接 近失速状 态或飞行 员 抱杆影响推杆 的情况。二是通过飞控系统的控制 ： 失速 告警 计 算 机 向 飞控 系 统 发 出指 令 ， 当飞机 接近失 速时 ， 限 制 使 飞 机 迎 角增 大的操作 ， 并通过增 加油 门、 增加 拉杆力 ， 升降舵 偏转 、 自 动 襟 翼伸 出等 方 式 实 现 改 出 接近 失 速 状 态 。
２ ． １ 系统 输 入
１ ） 电源 ： 系统设备使用 ２ ８ Ｖ直流电 ， 迎角传感器加热防冰 使用 １ １ ５ Ｖ交流 电。 ２ ） 轮载信号 ： 系统根据起落架轮载信号判断飞机的着落状 态， 在地 面状态时 ， 失速警告和失速识别将被抑制 。 ３ ） 襟缝翼 系统 ： 系统需根据襟缝翼 的构型状态进行失速告 警逻辑运算。 ４ ） 大 气数 据 系统 ： 系统需根据 飞行高度 、 速度进 行失速告 警逻辑运算 。 ５ ） 飞机姿态系统 ： 系统需根据飞机的姿态 ， 尤其是侧 向、 法 向运动进行迎角计算 修正。 ６ ） 备用仪表 ： 保证大气数据 系统和飞机姿态系统提 供的数 据冗余度 。 ７ ） 结冰探测 ： 系统根据结 冰探测器信号 输入 ， 判断是 否使 ４ 结 语 用结冰情况失速保护裕度。 失速告警 系统是 民用飞机重要且必备 的机 载系统 ， 其为机 ２ ． ２ 系统 输 出 组提供失速警告 、 为飞机提供失速保护功能。本文分析了 民用 １ ） 发动机接 口控制单元 ： 系统向其输 出点火信号。 定义 了系统接 口并提出 了可行的系统 ２ ） 航 电中央处理系统 ： 通过 中央处 理系统输 出迎角数 据 、 飞机失速告警 系统需求 ， 架构方案。 失速警告信号 、 系统维护信 息等 ， 用于指示和维护 。 ３ ） 飞控 系统 ： 失速识别时 ， 向飞控系统发出指令 ， 操作飞机 参 考 文 献 ： ［ １ ］ 马乔 冰， 任 剡．飞 机 失速 告 警 系统 发 展 技 术 综 述 ［ Ｊ ］ ． 西 防止 进 入 失 速 状 态 。 安 航 空技 术 高等 专科 学校 学报 ， ２ ０ １ ２ （ １ ） ： ６— ９ ． ４ ） 发 动机 指 示 和 机 组 警 告 系统 ： 为 机组 提 供 系 统 工 作 状 态 作者 简 介 ： 指示 ， 故 障 指示 。 傅 裔 （ １ ９ ８ ８一） ， 女。 江西新 余人 ， 上 海飞机设 计研究 院， ３ 失速告警系统 组成及安装 研究方向 ： 航 空 电 子 系统 。 失速告警系统 由以下设备组 成 ： 迎角传感 器 、 失速告警 计 工 程师 。
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ｏ Ｌ ０Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ Ｋ Ｅ Ｔ
浅 谈 民用 飞 机 失 速 告 警 系统 设 计
傅琮 裔
（ 上 海飞机设 计研 究 院 ， 上海 ２ ０ １ ２ １ ０ ）
摘 要： 飞机接近失速状 态时， 失速告警 系统为机组提供警告并能够发 出控 制指令 防止飞机进入 真正的失速状 态。失速 告 警 系统是 民 用飞 机 求 ， 定 义 了 系统 接 口并 提 出 了可 行 的 系统 架 构 方 案。为民用飞机 失速告警 系统设计提供参考。 关 键 词 ：民用 飞机 ； 失 速 告 警 ；迎 角 ；系统设 计
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． １ ５ ２ ０ 引 言
失速告警 系统的作用就是 当飞机接近失速状态时 ， 为机组 提供警告 ， 并 发 出 控 制指 令 防止 飞 机进 入 真 正 的 失 速 状 态 。根 据 中国 民用航 空 总局 和 美 国联 邦 航 空 管 理 局 的规 定 ， 失 速 告 警 系 统 是 民用 飞机 必 须 安 装 的 机 载 系统 。 １ 失速告警 系统的需求 １ ） 失速告警 系统应测量 飞机迎角 ， 当迎角增 大 ， 飞机接近 气动失速时 ， 提供失速警 告 、 失速识别和发动机点火功能 。 ２ ） 失速告警 系统应包含迎 角传感器 ， 用来测量飞机迎角并 传输给失速告警计算机 。为保证测 量精度 ， 迎角传感器应具有 机 上 校 准 功 能 和 防 冰 能力 。 ３ ） 失速告警计算 机是 系统核心处理设 备 。它对 原始迎 角 数据进行处理 ， 根据飞机 的构 型参数 和飞行状 态 ， 进行 逻辑运 算， 并在飞机接近失速时 ， 发 出失速警告 、 失速识别和发动 机点 火 指令 。 ４ ） 失速告警系统在飞机接近失速时 ， 应向机组发 出明显的 失速警告 。若失速警告 后 ， 飞机仍继 续接近失 速状态 ， 失速 告 警 系统 应 立 即进 入 失 速识 别 ， 向 飞 控 系统 发 出控 制 指 令 或 自动 推杆 ， 避免飞机进入失速状态。考虑到机翼结冰状态 下飞机性 能降低 ， 失速告警 系统在这种情况下应 提高保护裕度 。 ２ 失速 告 警 系统 接 口 为实现系统需求 ， 失速告警系统应与以下系统或设备交联。
算机 、 失速警告装 置和失速识别 装置 。为保 证安 全性要求 ， 系 统应包含两套或 以上迎角传感器 ， 并安装 在机头两侧 。失速告 警计算机也应具有两路或以上独立 的计算通道 ， 并有独立且不 同的信号输入和输 出通道 。两 套失速 警告装 置分别安装 在正 副驾驶附近。 １ ） 迎 角传感器安装在机头两侧 ， 测量部件伸 出蒙皮感受气 流 测 量迎 角 。迎 角 器 的 安 装 应 注 意 减 少 结 冰 、 雨滴 、 飞 机 侧 向 运动对迎角有效性 的影响。 ２ ） 失速告警计算机可以是单独 的电子设备 ， 也可作为软件 驻 留在飞控计算机 内。失 速告警计 算机将 迎角传感 器测得 的 局部迎角转换为 飞机迎 角 ， 并 根据 飞机姿 态进 行修 正。在空 中， 当飞机迎角增大至发动机 自动点火 预设值 时 ， 计算 机 向发 动机接 口控制单元 发出点火指令 ； 当飞机迎角增大至失速警告 预设值时 ， 计算机发 出指令 ， 失速警告开始工 作 ； 若迎角继续增 大至失速识别预设值 ， 失速识别开始工作 。在结冰 、 近地 、 襟缝 翼故 障等情况下 ， 失速告警 计算机会 采用不 同的迎角 预设值 。 失速 告 警 计 算 机 还 应 该 具 有 系 统 地 面 自检 测 激 发 和 系 统 内 设 备故 障状态监控的功能。 ３ ） 失 速 警 告 装 置包 括指 示 灯 、 振 杆 器 。与 屏 显 和 驾 驶 舱 语 音系统一起 ， 根据失速告警计算机的指令 向机组发 出明显的警 告， 包括视觉 、 听觉和触觉 多方面 的警 告 ， 如指示灯 点亮 、 屏 显 提示 、 失速提示音 、 驾驶杆 抖振 。失速 指示灯安装 在遮光罩 上 或屏显两侧 ， 振杆器安装在正 副驾驶杆 根部 ， 工 作时带动 驾驶 杆振动。 ４ ） 失 速识别装置一定是在失速警告装置工作后 ， 飞机仍逐 渐接近失速并达到预设 值后 才开始工作 。失速识 别可通过 两 种方式实现。一是使用推杆器 ： 失速告警计算机 向飞控俯仰 机 构 发 出指 令 ， 推 动 正 副 驾 驶 杆 向前 ， 使飞 机低头 、 降低 迎角 ， 以 达 到 远 离 失 速 的 目的 。推 杆 的速 度 和 力 度 要 选 用 合 适 ， 防止 出 现推杆后飞机负过载或飞机不 能改 出接 近失速状 态或飞行 员 抱杆影响推杆 的情况。二是通过飞控系统的控制 ： 失速 告警 计 算 机 向 飞控 系 统 发 出指 令 ， 当飞机 接近失 速时 ， 限 制 使 飞 机 迎 角增 大的操作 ， 并通过增 加油 门、 增加 拉杆力 ， 升降舵 偏转 、 自 动 襟 翼伸 出等 方 式 实 现 改 出 接近 失 速 状 态 。
２ ． １ 系统 输 入
１ ） 电源 ： 系统设备使用 ２ ８ Ｖ直流电 ， 迎角传感器加热防冰 使用 １ １ ５ Ｖ交流 电。 ２ ） 轮载信号 ： 系统根据起落架轮载信号判断飞机的着落状 态， 在地 面状态时 ， 失速警告和失速识别将被抑制 。 ３ ） 襟缝翼 系统 ： 系统需根据襟缝翼 的构型状态进行失速告 警逻辑运算。 ４ ） 大 气数 据 系统 ： 系统需根据 飞行高度 、 速度进 行失速告 警逻辑运算 。 ５ ） 飞机姿态系统 ： 系统需根据飞机的姿态 ， 尤其是侧 向、 法 向运动进行迎角计算 修正。 ６ ） 备用仪表 ： 保证大气数据 系统和飞机姿态系统提 供的数 据冗余度 。 ７ ） 结冰探测 ： 系统根据结 冰探测器信号 输入 ， 判断是 否使 ４ 结 语 用结冰情况失速保护裕度。 失速告警 系统是 民用飞机重要且必备 的机 载系统 ， 其为机 ２ ． ２ 系统 输 出 组提供失速警告 、 为飞机提供失速保护功能。本文分析了 民用 １ ） 发动机接 口控制单元 ： 系统向其输 出点火信号。 定义 了系统接 口并提出 了可行的系统 ２ ） 航 电中央处理系统 ： 通过 中央处 理系统输 出迎角数 据 、 飞机失速告警 系统需求 ， 架构方案。 失速警告信号 、 系统维护信 息等 ， 用于指示和维护 。 ３ ） 飞控 系统 ： 失速识别时 ， 向飞控系统发出指令 ， 操作飞机 参 考 文 献 ： ［ １ ］ 马乔 冰， 任 剡．飞 机 失速 告 警 系统 发 展 技 术 综 述 ［ Ｊ ］ ． 西 防止 进 入 失 速 状 态 。 安 航 空技 术 高等 专科 学校 学报 ， ２ ０ １ ２ （ １ ） ： ６— ９ ． ４ ） 发 动机 指 示 和 机 组 警 告 系统 ： 为 机组 提 供 系 统 工 作 状 态 作者 简 介 ： 指示 ， 故 障 指示 。 傅 裔 （ １ ９ ８ ８一） ， 女。 江西新 余人 ， 上 海飞机设 计研究 院， ３ 失速告警系统 组成及安装 研究方向 ： 航 空 电 子 系统 。 失速告警系统 由以下设备组 成 ： 迎角传感 器 、 失速告警 计 工 程师 。