民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)適航符合性考慮

摘 要：本文以某民用運(yùn)輸飛機(jī)的剎車系統(tǒng)為例，分析了當(dāng)前民航運(yùn)輸類飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)CCAR25部中剎車系統(tǒng)主要適航條款，提出了剎車系統(tǒng)航條款的符合性說明方法和驗(yàn)證思路。

關(guān)鍵詞：剎車系統(tǒng) 適航要求 符合性

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0076-02

飛機(jī)剎車系統(tǒng)是飛機(jī)起飛著陸系統(tǒng)的組成部分之一，對(duì)飛機(jī)的安全起降極為重要。民用飛機(jī)的特點(diǎn)是安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，其中安全是第一位的。適航標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)民用航空產(chǎn)品制定的最低安全標(biāo)準(zhǔn)，是民用飛機(jī)適航審定的基本依據(jù)。中國民航總局于2011年11月7日發(fā)布了運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)CCAR25部的第四次修正版，即CCAR-25-R4，其中25.735條款“剎車”進(jìn)行了更新，表明局方對(duì)剎車提出了新的要求。

1 剎車系統(tǒng)概述

民用飛機(jī)的剎車系統(tǒng)一般由剎車裝置和剎車控制系統(tǒng)構(gòu)成。剎車裝置是指能量吸收裝置，現(xiàn)役的飛機(jī)多采用碳-碳復(fù)合材料，通過多組碳盤間的摩擦來吸收飛機(jī)著陸時(shí)的巨大動(dòng)能。剎車控制系統(tǒng)，現(xiàn)代飛機(jī)一般采用電傳、液壓作動(dòng)來控制剎車裝置。

某民用運(yùn)輸機(jī)的剎車系統(tǒng)采用電傳、液壓作動(dòng)方式，由正常剎車系統(tǒng)、備份剎車系統(tǒng)、停機(jī)剎車系統(tǒng)組成，系統(tǒng)為100%備份。正常剎車系統(tǒng)由剎車控制盒、2個(gè)剎車控制雙閥、液壓保險(xiǎn)及壓力傳感器組成；備份剎車系統(tǒng)由備份剎車控制盒、2個(gè)剎車控制單閥、液壓保險(xiǎn)及壓力傳感器組成；停機(jī)剎車系統(tǒng)主要有蓄壓器、停機(jī)剎車控制閥及停機(jī)剎車開關(guān)構(gòu)成。

系統(tǒng)主要有三種工作模式，分別為正常剎車、備份剎車和應(yīng)急剎車。正常剎車時(shí)，剎車控制盒控制剎車控制閥輸出預(yù)定壓力實(shí)施剎車。正常剎車系統(tǒng)故障時(shí)，啟動(dòng)備份剎車系統(tǒng)。備份剎車系統(tǒng)由備份剎車控制盒控制，也具有防滑功能、接地保護(hù)、輪間保護(hù)功能。備份剎車系統(tǒng)失效后，可由飛行員通過駕駛艙防滑解除開關(guān)切換到模擬模塊的應(yīng)急剎車模式，此時(shí)不帶防滑保護(hù)。

其中收上止轉(zhuǎn)剎車由備份剎車控制盒控制完成。停機(jī)剎車為電控方式，停機(jī)剎車開通后，剎車控制盒控制正常剎車控制閥輸出最大壓力后，關(guān)閉停機(jī)剎車閥，實(shí)現(xiàn)停機(jī)剎車。

正常剎車采用1號(hào)液壓系統(tǒng)供壓，備份剎車采用2號(hào)液壓系統(tǒng)供壓，當(dāng)飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)失效時(shí)，蓄壓器將提供壓力，使飛機(jī)具有不低于8小時(shí)的停機(jī)能力。

2 主要適航條款的考慮

CCAR 25.405條款規(guī)定：次操縱器件，例如機(jī)輪剎車、擾流板和調(diào)整片的操縱器件，必須按一個(gè)駕駛員很可能施于這些操縱器件的最大作用力進(jìn)行設(shè)計(jì)。可以采用下列數(shù)值（如表1）。

（1）限于襟翼、調(diào)整片、安定面、擾流板和起落架使用的操縱器件。

條款中明確的提到“機(jī)輪剎車”操縱器件的操縱力須根據(jù)這些駕駛員可能施加的最大作用力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

機(jī)輪剎車系統(tǒng)的操縱器件有：自動(dòng)剎車選擇開關(guān)、停機(jī)剎車開關(guān)、防滑解除開關(guān)及剎車腳蹬。其中自動(dòng)剎車選擇開關(guān)為多位旋鈕開關(guān)，防滑接觸開關(guān)為兩位撥動(dòng)開關(guān)，停機(jī)剎車開關(guān)為兩位旋鈕開關(guān)，均不涉及載荷，涉及載荷就只有剎車腳蹬。當(dāng)采用人工剎車模式時(shí)，飛行員對(duì)剎車腳蹬施加力，腳蹬機(jī)構(gòu)中的腳蹬位置傳感器將飛行員施加的載荷轉(zhuǎn)換成剎車系統(tǒng)可以識(shí)別的控制信號(hào)，從而控制剎車盤上的剎車力，達(dá)到控制飛機(jī)的目的。要滿足25.405條款，就要求設(shè)計(jì)剎車腳蹬機(jī)構(gòu)及傳感時(shí)，考慮到駕駛員的限制作用力，剎車力度設(shè)置既不能太小，讓飛行員很容易施加最大剎車力，也不能太大以至于飛行員難以施加足夠剎車力。

CCAR25.735剎車是機(jī)輪剎系統(tǒng)的最主要條款，并且CCARR4將其進(jìn)行了更新，使之與FAR25、CS-25的適航要求一致。這就給民用飛機(jī)的適航帶來了新的挑戰(zhàn)。條款規(guī)定有以下幾點(diǎn)。

1）批準(zhǔn)。每一包含機(jī)輪和剎車的組件都必須經(jīng)批準(zhǔn)。

2）剎車系統(tǒng)能力。剎車系統(tǒng)及其相關(guān)系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)和構(gòu)造成。

①如果任何電氣、氣動(dòng)、液壓或機(jī)械連接元件或傳動(dòng)元件損壞，或者任何單個(gè)液壓源或其它剎車能源失效，能使飛機(jī)停下且滑行距離不超過第25.125條規(guī)定的滑行距離的兩倍。

②無論在飛行中或在地面上，剎車或其附近元件失效后從剎車液壓系統(tǒng)泄漏的液體都不足以引起或助長有危害的火情。

3）剎車控制。剎車控制必須設(shè)計(jì)和構(gòu)造成：

①操作時(shí)，不需要額外的控制力。

②如果安裝了自動(dòng)剎車系統(tǒng)，必須有措施如下。

a預(yù)位和解除預(yù)位該系統(tǒng)。

b允許駕駛員使用手動(dòng)剎車超控該系統(tǒng)。

4）停留剎車。飛機(jī)必須具有停留剎車裝置，當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)為最大推力，同時(shí)其它任何或全部發(fā)動(dòng)機(jī)為直到最大慢車推力的最不利組合時(shí)，打開停留剎車裝置后，無須進(jìn)一步關(guān)注就可以防止飛機(jī)在干燥的帶鋪面的水平跑道上滾動(dòng)。該裝置必須放在適當(dāng)?shù)奈恢没虺浞直ＷC避免誤操作。當(dāng)停留剎車沒有完全釋放時(shí)，駕駛艙中必須有提示。

5）防滑系統(tǒng)。如果安裝了防滑系統(tǒng)會(huì)有以下情況。

①無須外部調(diào)整就可以在預(yù)期的任何跑道情況下進(jìn)行滿意地操作。

②在所有情況下必須優(yōu)先于自動(dòng)剎車系統(tǒng)（如果安裝）。

6）動(dòng)能容量。

①設(shè)計(jì)著陸停止。設(shè)計(jì)著陸停止是在最大著陸重量下可操作的著陸停止。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的設(shè)計(jì)著陸停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)制造商剎車要求的能量吸收率。平均減速率必須不小于10fps2。

②最大動(dòng)能加速停止。最大動(dòng)能加速停止是在最臨界的飛機(jī)起飛重量和速度組合狀態(tài)下的中止起飛狀態(tài)。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的加速停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)制造商剎車要求的能量吸收率。平均減速率必須不小于6fps2。

③最嚴(yán)酷的著陸停止。最嚴(yán)酷的著陸停止是在最臨界的飛機(jī)著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件最嚴(yán)酷的停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在剎車熱庫達(dá)到完全磨損極限情況下，機(jī)輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。對(duì)于極不可能的失效情況或當(dāng)最大動(dòng)能加速停止能量更嚴(yán)酷時(shí)，不必考慮最嚴(yán)酷的著陸停止。

7）高動(dòng)能測功器停止后的剎車狀態(tài)。按照本條（f）要求的高動(dòng)能剎車試驗(yàn)停留剎車迅速和完全地作用了至少3 min后，必須證明，從停留剎車作用起至少5 min不能發(fā)生狀況（或者在停止期間不能發(fā)生），包括輪胎或機(jī)輪和剎車組件的火情，可能妨礙安全和完全撤離飛機(jī)。

8）儲(chǔ)備能量系統(tǒng)。如果使用儲(chǔ)備能量系統(tǒng)滿足本條（b）（1）的要求，必須向飛行機(jī)組提供可用儲(chǔ)備能量指示。對(duì)于以下情況，可用的儲(chǔ)備能量必須充足以下幾點(diǎn)。

①當(dāng)防滑系統(tǒng)沒有工作時(shí)至少可完成六個(gè)完整的剎車。

②在飛機(jī)經(jīng)審定的所有跑道表面條件下，當(dāng)防滑系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)飛機(jī)完全停止。

8）剎車磨損指示器。對(duì)于每一個(gè)剎車組件，必須有措施保證在熱庫磨損達(dá)到許可的極限時(shí)有指示。該措施必須可靠并容易看到。

9）過熱爆裂保護(hù)。對(duì)于每個(gè)帶剎車的機(jī)輪，必須提供措施防止由于剎車溫度升高導(dǎo)致的機(jī)輪失效和輪胎爆裂。并且，所有機(jī)輪必須滿足第25.731條（d）的要求。

10）兼容性。機(jī)輪和剎車組件與飛機(jī)及其系統(tǒng)兼容性必須經(jīng)過驗(yàn)證。

對(duì)25.735（a）條款，由于機(jī)輪和剎車都是由專門的制造商提供，有較為完善的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)，由制造商向局方表明其符合性，即可滿足此條適航要求。

25.735（b）①條要求單一元件的損壞不能降低剎車系統(tǒng)的剎車能力，這一條可以從剎車系統(tǒng)的架構(gòu)上來說明：由于飛機(jī)有兩套獨(dú)立的100%備份的剎車系統(tǒng)，還有蓄壓器可以提供應(yīng)急情況下的液壓能源，其中一套剎車系統(tǒng)的元件損壞，即使是核心部件損壞，只要飛機(jī)可以及時(shí)切換到另一套剎車系統(tǒng)，飛機(jī)仍具有100%的剎車能力。

25.735（b）②關(guān)注的是從剎車泄漏出來的液壓油的防火問題。這條可以通過2點(diǎn)來說明：①采用的液壓油具有阻燃特性，不會(huì)助長火勢：②剎車系統(tǒng)的管路中裝有液壓保險(xiǎn)，當(dāng)短時(shí)間內(nèi)流過液壓保險(xiǎn)的液壓油超過一定量，即液壓油泄漏超過一定量時(shí)，液壓保險(xiǎn)會(huì)自動(dòng)切斷液壓回路，阻止液壓油的繼續(xù)泄漏。

25.735（c）關(guān)心的是剎車控制，剎車系統(tǒng)具有自動(dòng)剎車模式和人工剎車模式。飛行員通過自動(dòng)剎車選擇開關(guān)選定剎車檔位后，飛機(jī)即進(jìn)入自動(dòng)剎車模式，無需其他操作；飛行員通過撥動(dòng)防滑解除開關(guān)，將剎車系統(tǒng)切換到人工模式時(shí)，飛行員只需腳踩剎車腳蹬即可進(jìn)行剎車，也無需其他操作。這樣就滿足了25.735（c）（1）的要求。至于25.735（c）（2），飛機(jī)具有自動(dòng)剎車功能，通過防滑解除開關(guān)可以手動(dòng)解除自動(dòng)剎車，可以說明。

25.735（d）飛機(jī)具有停機(jī)剎車系統(tǒng)，符合“具有停機(jī)剎車裝置”。至于停機(jī)剎車的能力的鑒定，可以通過計(jì)算分析和試驗(yàn)來證明其符合性。停留剎車裝置即停機(jī)剎車開關(guān)，布置在中央操縱臺(tái)后部，并且需要拉起才能夠操縱，可以有效的防止誤操作。停留剎車沒有完全釋放時(shí)，通過ECAS告警來提示飛行員，這一條可以通過設(shè)計(jì)說明和實(shí)驗(yàn)來證明符合性。

25.735（e）飛機(jī)具有防滑系統(tǒng)，此條適用。C（1）要求防滑系統(tǒng)可以自動(dòng)的在“預(yù)期的任何跑道”上進(jìn)行滿意地操作。為了符合此條，需要選定設(shè)計(jì)跑道，采集跑道參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，并最終通過試飛行試驗(yàn)來驗(yàn)證其符合性。C（2）要求自動(dòng)剎車系統(tǒng)要包含防滑功能，這條可以通過設(shè)計(jì)說明來符合。

25.735（f）是對(duì)剎車裝置的剎車能量進(jìn)行了要求，設(shè)計(jì)著陸停止、中止起飛、臨界著陸停止的情況下，剎車裝置的能量吸收要達(dá)到設(shè)計(jì)的吸收，由于此條要求的是剎車裝置的性能，而剎車裝置一般從供應(yīng)商處采購，供應(yīng)商制造剎車裝置時(shí)，根據(jù)TSO-C135a的標(biāo)準(zhǔn)足以滿足適航的要求，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位和供應(yīng)商共同向局方表明符合性。

25.735（g）首先要求高動(dòng)能剎車后，停機(jī)剎車功能能正常使用并保持3分鐘以上，還要求從停機(jī)剎車起作用后，至少5分鐘沒有機(jī)輪、輪胎、剎車組件的火情。此條同（f）條一樣，可以通過供應(yīng)商的鑒定試驗(yàn)來向局方表明符合性，必要的話還可能用飛行試驗(yàn)來驗(yàn)證。

25.735（h）儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求，剎車系統(tǒng)含有蓄壓器，在EICAS上，設(shè)計(jì)了蓄壓器的儲(chǔ)能指示，可以通過設(shè)計(jì)說明和試驗(yàn)來表明符合。對(duì)25.735（h）（1）儲(chǔ)備能量可以滿足6次完整的剎車，可以通過先進(jìn)行分析計(jì)算，再通過試驗(yàn)表明符合；對(duì)25.735（h）（2）可以通過仿真分析和試驗(yàn)來表明符合性。

25.735（i）剎車裝置的附近裝有磨損指示條，維護(hù)人員可以很容易的通過磨損指示條來了解剎車碳盤的磨損狀態(tài)，以便及時(shí)更換，此條通過設(shè)計(jì)說明和機(jī)上檢查即可表明符合性。

25.735（j）飛機(jī)機(jī)輪上裝有熱熔塞，當(dāng)剎車溫度達(dá)到一定值時(shí)，熱熔塞融化帶走部分熱量，同時(shí)松開輪胎的閥門放走一部分氣體，防止輪胎爆裂，此條主要可以通過設(shè)計(jì)說明和試驗(yàn)來表明符合性。

25.735（k）兼容性主要考慮的是剎車系統(tǒng)內(nèi)部以及剎車系統(tǒng)與其他系同和結(jié)構(gòu)的兼容性情況。由于包含內(nèi)容較廣，可以從一些元器件的鑒定試驗(yàn)，環(huán)境試驗(yàn)等來說明，并最終通過試飛試驗(yàn)來驗(yàn)證其符合性。

3 結(jié)語

剎車系統(tǒng)要滿足適航取證要求，除了本文提及的適航條款外，還有25.1309安全性要求，25.1435液壓系統(tǒng)等很多通用條款要符合。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，適航方面考慮得越多，系統(tǒng)就會(huì)越完善，飛機(jī)也就越安全。

參考文獻(xiàn)

[1]中國民航總局.CCAR-25-R4（運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)）[S].2011-11-7.