民用飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)告警等級(jí)設(shè)計(jì)

沈金玲

中航工業(yè)華南飛機(jī)工業(yè)有限公司 廣東 珠海 519040

當(dāng)代民用飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步由機(jī)械、液壓助力操縱系統(tǒng)發(fā)展為電傳飛行控制系統(tǒng),與傳統(tǒng)飛機(jī)不一致的地方是,電傳飛控系統(tǒng)通過控制律的設(shè)計(jì)為飛行員提供無(wú)憂操縱環(huán)境,使飛機(jī)的安全性大大提升,但是在系統(tǒng)故障下仍然會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)操縱性能下降,因此需要設(shè)計(jì)良好的告警提示,將需要飛行員知曉的系統(tǒng)的非正常狀態(tài)、飛行員的非正常操作和影響飛機(jī)運(yùn)行的外部威脅告知飛行員,提醒飛行員采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施,確保航線順利完成。

1 告警設(shè)計(jì)原則

1.1 指示功能要求 依據(jù)AMC 25.1322,在不影響飛行,干擾飛行員操作的情況下,要盡可能采用多感官的告警形式,從聽覺,視覺,甚至觸覺發(fā)出告警信息[1]可知,告警系統(tǒng)的指示方式包括：主視覺指示、視覺信息指示、主聽覺指示、語(yǔ)音信息指示、獨(dú)特音調(diào)指示、觸覺指示。

如果使用了非獨(dú)特的聽覺告警(即一條聲音對(duì)應(yīng)多條告警),則應(yīng)該提供有對(duì)應(yīng)的視覺、觸覺告警,以便飛行員清楚地識(shí)別與該聽覺告警所指向的具體告警信息。

1.2 顏色規(guī)范 顏色規(guī)范用于約束告警的視覺指示功能,以使飛行飛行員能夠容易地分辨出告警的等級(jí)。

a)紅色用于警告級(jí)(WARNING)告警指示,表示需要飛行員立即感知并立即響應(yīng)的情況；

b)琥珀色或黃色用于戒備級(jí)(CAUTION)告警指示,需要飛行員立即感知并隨后響應(yīng)的情況；

c)除紅色和綠色之外其他顏色用于咨詢/提示級(jí)(ADVISORY)告警指示,需要飛行員感知并可能要求隨后響應(yīng)的情況。

顏色指示的使用應(yīng)具有一致性,使各系統(tǒng)在駕駛艙內(nèi)指示的告警顏色定義一致；不可將紅色、琥珀色和黃色用于非正常狀態(tài)和告警以外的功能,這種用法可能會(huì)對(duì)告警功能產(chǎn)生不利影響。A380、B787的告警等級(jí)劃分如下：

1)A380

告警等級(jí)共3級(jí),分別為警告(LEVEL3)、警戒(LEVEL2)以及警戒級(jí)(LEVEL1),對(duì)應(yīng)的顏色分別為紅色、琥珀色、琥珀色,紅色警告等級(jí)最高,需要飛行員馬上采取處置,警戒1級(jí)等級(jí)最低,定義為僅需飛行員注意,不需要飛行員處置,也無(wú)聲光告警,僅于EWD上的告警清單上指示。

2)B787

告警等級(jí)共3級(jí),分別為警告、警戒和咨詢,對(duì)應(yīng)的顏色指示分別為紅色、琥珀色、琥珀色,其中,警戒和咨詢均為琥珀色指示,但是區(qū)別在于,警戒級(jí)還有聲音和燈光告警。

2 民用飛機(jī)飛控系統(tǒng)告警等級(jí)設(shè)計(jì)

2.1 告警等級(jí)判定 根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn),飛控系統(tǒng)告警等級(jí)的判定,都是根據(jù)系統(tǒng)的故障狀態(tài)影響分析結(jié)果和告警等級(jí)定義來(lái)定[2],具體流程見圖l。

圖1 告警等級(jí)設(shè)置流程

但現(xiàn)代民用飛機(jī)多采用電傳飛控系統(tǒng),這種復(fù)雜先進(jìn)的系統(tǒng)為飛行員提供更人性化的服務(wù),大大的減輕飛行員的負(fù)擔(dān),當(dāng)故障發(fā)生時(shí)飛行員只需按要求操作或根本無(wú)需操作,因此在告警等級(jí)的設(shè)置上要更多的斟酌是否有必要向飛行員告警,抑或是通過其它辦法來(lái)降低原來(lái)的告警等級(jí)。

2.2 民機(jī)飛控系統(tǒng)告警等級(jí)設(shè)計(jì) 民用飛機(jī)的飛控系統(tǒng)告警等級(jí)設(shè)計(jì)過程中,會(huì)參考現(xiàn)有機(jī)型對(duì)警告、警戒的定義及相關(guān)警告燈的使用情況,對(duì)飛控系統(tǒng)的告警等級(jí)和告警方式進(jìn)行定義。

以單側(cè)副翼失效為例,通過對(duì)飛行控制系統(tǒng)的故障模式影響分析可知,導(dǎo)致單側(cè)副翼失效的原因有舵面作動(dòng)器故障、舵面卡阻及控制線路中斷,直接的后果是單側(cè)副翼不可控/副翼卡阻在某一位置；若失效副翼處于中立位置,對(duì)飛機(jī)控制基本無(wú)影響,若副翼處于非中立位置,此時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的滾轉(zhuǎn)力矩,導(dǎo)致飛機(jī)橫向控制能力下降。當(dāng)飛控系統(tǒng)處于正常模式時(shí),因電傳飛控系統(tǒng)的控制律設(shè)計(jì),此時(shí)飛行員無(wú)需特殊操作,飛控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)配平飛機(jī)滾轉(zhuǎn)角速率；當(dāng)飛機(jī)處于降級(jí)/直接模式時(shí),需要飛行員通過橫向配平開關(guān)進(jìn)行人工配平。

對(duì)于A380和B787飛機(jī),當(dāng)單側(cè)副翼失效時(shí),兩型飛機(jī)在告警等級(jí)、告警燈、顏色、聲音、指示的差異如下：

A380飛機(jī)單側(cè)副翼失效為警戒2級(jí),當(dāng)出現(xiàn)此告警時(shí),會(huì)有聲(單諧音)、光(琥珀色主警戒燈)告警以及在系統(tǒng)顯示器上自動(dòng)彈出飛控畫面,對(duì)應(yīng)失效副翼的位置游標(biāo)變?yōu)殓晟?；B787飛機(jī),單操縱面失效時(shí)不會(huì)告警,僅在飛控頁(yè)面上用琥珀色方框內(nèi)部打叉的形式給飛行員提示,直到失效操縱面達(dá)到2個(gè)或以上的時(shí)候才會(huì)報(bào)警戒級(jí)告警。

結(jié)合以上對(duì)比分析可知,當(dāng)出現(xiàn)單側(cè)副翼失效時(shí),會(huì)影響飛機(jī)橫向控制能力,但飛行員并不需要立即去干預(yù),同時(shí)參考A380和B787同樣問題的故障等級(jí)設(shè)置以及非常正常操作程序,結(jié)合現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)世界主流飛機(jī)設(shè)計(jì)單位技術(shù)上的差距,將單側(cè)副翼失效定為戒備級(jí)。

3 結(jié)論

合理的告警等級(jí)設(shè)計(jì),能夠?yàn)轱w行員提供簡(jiǎn)潔清晰的處置程序,減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)。通過對(duì)比分析A380和B787兩型飛機(jī)飛控系統(tǒng)在告警等級(jí)、告警燈、顏色、聲音、簡(jiǎn)圖頁(yè)指示的差異,結(jié)合告警等級(jí)定義原則,以國(guó)內(nèi)某型飛機(jī)單側(cè)副翼失效為例,給出了飛控系統(tǒng)告警等級(jí)的設(shè)計(jì)思路,為國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)飛控系統(tǒng)告警等級(jí)設(shè)計(jì)提供參考。