某型飞机刹车脚蹬传感器安全性问题研究

某型飞机刹车脚蹬传感器安全性问题研究 摘 要:本文通过分析某型飞机刹车脚蹬传感器运动机构，对其安全性问题进行了研究，重点分析了V1后刹车脚蹬传感器连接轴承卡阻导致非指令刹车的问题，最后提出了2种解决，分别针对刹车脚蹬传感器运动机构本身的调整和相应安全性要求的更改。2种方案各有利弊，取决于不同的飞机构型，以及对适航、成本等的考量。基于当前飞机构型，本文推荐方案2。 关键词:刹车脚蹬传感器 功能危险性分析 轴承卡阻 非指令刹车 中图分类号:V22 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(b)-0078-02 刹车系统在飞机起飞和着陆时至关重要，尤其是在RTO(Rejected Take-off)时和飞机刚刚着陆的情况下，因为此时飞机速度非常大，刹车系统如果出现故障，危险性就非常高，因而刹车系统的安全性能力要求就更高。相应的，对刹车脚蹬传感器的安全性要求很高。 刹车脚蹬传感器安装于驾驶舱中，用于将飞行员踩刹车脚蹬的动作，转化为电信号。电信号输入到刹车控制单元中，产生相应的刹车指令，实现刹车动作[1]。 目前新型飞机的刹车脚蹬传感器一般采用LVDT(Linear Variable Differential Transformer)型差动变压器位移传感器或RVDT(Rotational Variable Differential Transformer)型差动变压器位移传感器[2]。相比RVDT型差动变压器位移传感器，LVDT型差动变压器位移传感形式简单，精度较高，安装方便，重量易于平均分担。在LVDT型差动变压器位移传感器中，相比于LVDT与回力弹簧分离的安装形式，LVDT与回力弹簧集成为一个LRU(Linear Replaceable Unit)的集成式脚蹬传感器得到了更为广泛的应用。 本文针对某型飞机的压缩式集成刹车脚蹬传感器，重点研究了刹车脚蹬传感器故障导致飞机非指令刹车的安全性问题。 1 某型飞机刹车脚蹬传感器运动机构介绍 某型飞机压缩式集成刹车脚蹬传感器的运动机构如图1所示，分别示的是方向舵处于前位、零位和后位位置。其中，各个可旋转位置处均通过轴承连接。脚蹬踏板具有两种操作，第一种是刹车动作，飞行员用脚尖踩下脚蹬踏板1，此时方向舵杆2不动，只是刹车脚蹬传感器3被压缩而产生刹车指令;第二种是飞行员用脚后跟踩脚蹬踏板1，此时方向舵杆2转动，刹车脚蹬传感器3随动而不压缩，因而只实现方向舵运动，而不会导致刹车动作。 2 某型飞机刹车脚蹬传感器安全性问题说明 由图1可以看出，在此种机构下，飞行员操作方向舵脚蹬时，如果A和B轴承正常，操纵方向舵杆旋转，其连接点处角度会随着方向舵杆的旋转而自适应变化，即向前踩方向舵脚蹬时，A点角度变大，B点角度变小，从而不会导致刹车脚蹬传感器压缩，因而也不会导致刹车动作;如果A或B轴承卡阻，操纵方向舵杆旋转时，其连接点处角度不会随之变化，并且因为除刹车脚蹬传感器外，其余相连杆皆为硬杆，无法压缩，从而会导致向前踩方向舵脚蹬时，刹车脚蹬传感器压缩，因而会产生非指令的刹车动作，使飞机出现非指令刹车，影响飞机运行安全。 根据CCAR 25部[3]1309(b)要求，单点故障不能导致灾难级事件发生。而根据此飞机的飞机级FHA[4](Function Hazard Analysis，功能危险性分析)要求:飞机在V1(决策速度)后非指令减速的故障影响等级为灾难级。分解到刹车系统的FHA要求为:V1后非指令刹车的故障影响等级为灾难级。可见，此机构下，轴承A或B卡阻，操纵方向舵脚蹬导致非指令刹车的故障为单点故障导致灾难级事件，是不符合CCAR 25部要求的。 3 某型飞机刹车脚蹬传感器安全性问题解决 4 结语 本文分析了某型飞机压缩式集成刹车脚蹬传感器运动机构的安全性问题，提出了2种 解决方案，分别为更改脚蹬运动机构和更改刹车系统安全性要求。 此2种方案各有利弊，基于此飞机当前构型分析，方案2更好一些，因为不需要更改实际运动机构，节省了时间、金钱等成本。 但是，针对不同构型飞机，方案1都可以适用;如果V1后两个机轮刹车时，发动机推力小于两个轮子的刹车力与气动力等阻力之和，则飞机就会处于减速状态，为灾难级事件，此时方案2就不可以采用了。 参考文献 [1] 丁晓力，王仕兵.飞机刹车系统中LVDT的可靠性设计[J].航空制造技术，2009(4). [2] 薛东青.民机刹车脚蹬传感器安装方案研究[J].中国科技投资，2012，21. [3] CCAR 25 R4中国民用航空规章，第25部. [4] 孙春林，刘东宇.功能危险分析在飞机刹车系统中的应用研究[J].机械设计与制造，2011(2).