23部通用飛機(jī)起落架警告設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用

楊蕊姣， 吳金宇， 王偉

（1.中電科蕪湖鉆石飛機(jī)制造有限公司，安徽蕪湖 241000；2.中電科蕪湖通用航空產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，安徽蕪湖 241000）

0 引言

起落架系統(tǒng)是飛機(jī)的重要承力并具有操縱特性的部件，在固定翼飛機(jī)起飛降落中承擔(dān)著極其重要的使命。起落架有固定式和可收放式兩類，固定式起落架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但飛行過(guò)程對(duì)氣動(dòng)特性有一定的影響，通常在低速小飛機(jī)中使用；高性能通用飛機(jī)及民航客機(jī)通常采用可收放式起落架，該類飛機(jī)在降落過(guò)程中，需確保起落架放下且到位，并給予飛行員明確指示后，飛行員才能執(zhí)行降落動(dòng)作，確保安全降落，因此起落架的位置指示及告警對(duì)具有可收放起落架的固定翼飛機(jī)至關(guān)重要。

國(guó)內(nèi)研發(fā)的CCAR23部通用飛機(jī)起落架警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足中國(guó)民用航空局適航條款要求。中國(guó)民用航空總局適航規(guī)章CCAR23.729（f）條對(duì)起落架警告及消除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有明確的要求，規(guī)定了對(duì)于陸上飛機(jī)，必須提供下列音響或者是等效的起落架警告裝置：1）該裝置在1個(gè)或幾個(gè)油門(mén)收回超過(guò)正常著陸進(jìn)場(chǎng)位置，而起落架未完全放下和鎖住時(shí)，將連續(xù)發(fā)聲。如果本條規(guī)定的警告裝置設(shè)有人工停響措施，則此警告系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成當(dāng)1個(gè)或幾個(gè)油門(mén)收回后警告已被暫停時(shí)，隨后再減小任一油門(mén)到（或超過(guò)）正常著陸進(jìn)場(chǎng)位置，將會(huì)啟動(dòng)警告裝置。2）在使用正常著陸程序時(shí)，該裝置在襟翼放下到超過(guò)最大進(jìn)場(chǎng)的襟翼位置，而起落架未完全放下和鎖住時(shí)，將連續(xù)發(fā)聲。該裝置不得設(shè)置人工停響措施[1]。

本文針對(duì)中國(guó)民航規(guī)章對(duì)23部通用飛機(jī)起落架警告系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合某型通用飛機(jī)起落架的特點(diǎn)，進(jìn)行該型飛機(jī)起落架警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)際裝機(jī)及試驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)的使用效果。

1 相關(guān)系統(tǒng)功能介紹

1.1 起落架指示及警告系統(tǒng)

起落架指示系統(tǒng)主要用于向飛行員提供指示信息，讓飛行員明確知曉當(dāng)前起落架狀態(tài)，是收起并鎖住狀態(tài)，或放下并鎖住狀態(tài)，或運(yùn)動(dòng)中狀態(tài)，通常使用指示燈，或者在主飛行顯示器里指示。

警告系統(tǒng)主要用于提示飛行員當(dāng)前需要放下起落架，或者提醒起落架發(fā)生故障；起落架指示及警告系統(tǒng)是飛行員在座艙中知曉起落架狀態(tài)的直接來(lái)源，如其失效，將直接影響降落安全，因此該系統(tǒng)的重要性很高。

1.2 油門(mén)

油門(mén)是動(dòng)力系統(tǒng)的控制部件，飛行員通過(guò)推拉油門(mén)桿以增加或減小油門(mén)，來(lái)調(diào)節(jié)飛行速度。飛機(jī)起飛及正常飛行時(shí)，油門(mén)量都會(huì)超過(guò)一定值，從而保證動(dòng)力系統(tǒng)的有效輸出，維持飛機(jī)正常飛行，一般只有在飛機(jī)降落過(guò)程，所有油門(mén)才會(huì)收至接近怠速位置，此時(shí)飛機(jī)應(yīng)該放下起落架，以備降落。

1.3 襟翼系統(tǒng)

襟翼系統(tǒng)主要是為了增加飛機(jī)升力，在起飛及著陸過(guò)程中使用襟翼，在較小的飛行速度下維持飛機(jī)的升力，以減小起飛及降落過(guò)程中的滑跑距離[2]，因此襟翼位置一般設(shè)計(jì)有起飛位、正常飛行位、降落位，飛行員將襟翼設(shè)置在降落位，一般表明準(zhǔn)備降落，此時(shí)飛機(jī)應(yīng)該放下起落架。

2 起落架警告系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

2.1.1 相關(guān)部件介紹

以當(dāng)前常用于通用飛機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)可收放前三點(diǎn)式起落架為例，介紹該起落架警告系統(tǒng)的組成及工作原理。

1）起落架開(kāi)關(guān)。起落架收放由飛行員操作儀表面板的搖臂開(kāi)關(guān)來(lái)控制，具有收起及放下兩個(gè)位置，如圖2所示，前起落架及主起落架同時(shí)受該開(kāi)關(guān)控制，開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，通過(guò)液壓組件驅(qū)動(dòng)起落架的收起及放下。

2）起落架位置傳感器。在起落架艙表征起落架完全收上及完全放下到位位置設(shè)置收上到位及放下到位開(kāi)關(guān)，以給起落架狀態(tài)指示提供輸入信號(hào)。

3）起落架位置指示燈。儀表面板上設(shè)置起落架位置指示燈，用來(lái)給飛行員提供起落架當(dāng)前狀態(tài)[3]，在3個(gè)起落架放下且到位時(shí)，綠燈亮起，如果某個(gè)起落架沒(méi)有按開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成收上或放下，則紅色警告燈亮起，如圖2所示。

圖2 起落架收放開(kāi)關(guān)及狀態(tài)指示燈

4）油門(mén)操作桿位置傳感器。油門(mén)操作桿位于駕駛艙主副駕駛中間，在油門(mén)達(dá)到需要放下起落架位置設(shè)置油門(mén)位置傳感器，如圖3所示。

圖3 油門(mén)位置傳感器

5）起落架警告及消除。在儀表板設(shè)置蜂鳴器，用以提示飛行員當(dāng)前起落架沒(méi)有在正確位置，以及設(shè)置警告消除按扭，如圖4所示，用于飛行員明確知曉該警告，并可主動(dòng)選擇忽略該警告。

圖4 起落架警告消除按鈕

6）襟翼位置傳感器。襟翼由襟翼開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，在襟翼放下到位位置，設(shè)置襟翼位置傳感器，與油門(mén)位置傳感器類似。

2.1.2 系統(tǒng)組成框圖

起落架警告系統(tǒng)組成如圖5所示，系統(tǒng)由起落架到位開(kāi)關(guān)、左/右油門(mén)位置開(kāi)關(guān)、襟翼放下到位開(kāi)關(guān)、警告消除按鈕、警告蜂鳴器、警告及消除相關(guān)控制繼電器組成，其中：1）左/右油門(mén)位置開(kāi)關(guān)，用于向告警電路提供飛機(jī)狀態(tài)信息；2）襟翼放下到位開(kāi)關(guān)用于向警告電路提供襟翼位置信息；3）警告消除按鍵用于消除警告；4）警告蜂鳴器用于起落架警告音調(diào)生成；5）警告及消除控制繼電器包含由用于控制由油門(mén)位置引起的起落架警告的接通及消除的繼電器，以及由襟翼位置引起的起落架警告的觸發(fā)控制。

圖1 前三點(diǎn)式可收放起落架

圖5 起落架警告系統(tǒng)組成圖

2.2 工作原理

2.2.1 針對(duì)油門(mén)位置引起警告及消除的原理

針對(duì)CCAR23.729（f）條款第一條的要求，即油門(mén)位置觸發(fā)的起落架警告的要求，通過(guò)使用雙線圈電磁繼電器以及搭建邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖6是起落架警告及消除系統(tǒng)原理圖，下邊詳細(xì)解釋電路工作原理。

1）當(dāng)左油門(mén)收至著陸位置，觸發(fā)左油門(mén)位置開(kāi)關(guān)S5閉合的位置時(shí)，如此時(shí)前起落架放下到位開(kāi)關(guān)S1、S2，或左起落架到位開(kāi)關(guān)S3，或右起落架到位開(kāi)關(guān)S4未閉合，即C與NC接通，則警告峰鳴器的“-”極通過(guò)警告控制繼電器R2的11腳、13腳、左油門(mén)位置開(kāi)關(guān)S5的NO、C腳，以及某一放下到位開(kāi)關(guān)的NC及C腳與地接通，由于蜂鳴器B1的“+”極一直與28 V電源接通，則此時(shí)蜂鳴器B1發(fā)出連續(xù)警告音。

2）按壓警告消除按鈕K1，此時(shí)警告控制繼電器R2的SET線圈得電，13腳與9腳接通，8腳與4腳接通，蜂鳴器B1的“-”極無(wú)通路到地，則蜂鳴器停響。

3）此時(shí)，收右油門(mén)至觸發(fā)右油門(mén)位置開(kāi)關(guān)S6閉合位置，由警告峰鳴器的“-”極通過(guò)警告控制繼電器R3的11腳、13腳，右油門(mén)位置開(kāi)關(guān)S6的NO、C腳，以及放下到位開(kāi)關(guān)的NC及C腳再次與地接通，蜂鳴器B1再次連續(xù)發(fā)出警告音。

4）此時(shí)，按壓警告消除按鍵K1，警告控制繼電器R2及R3的SET線圈得電，各自13腳與9腳接通，8腳與4腳接通，蜂鳴器B1的“-”極通過(guò)警告控制繼電器R2的8腳、4腳，警告控制繼電器R3的8腳、4腳，以及放下到位開(kāi)關(guān)的NC及C腳與地接通，蜂鳴器B1警告音無(wú)法消除。

先收右油門(mén)、再收左油門(mén)與上述原理類似，不再重復(fù)敘述。

2.2.2 針對(duì)襟翼位置引起警告的工作原理

針對(duì)CCAR23.729（f）條款第二條的要求，即襟翼位置觸發(fā)的起落架警告的要求，通過(guò)使用普通電磁繼電器及搭建邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

如圖6所示，當(dāng)襟翼放到至著陸狀態(tài)，即襟翼到位開(kāi)關(guān)S7閉合，則襟翼警告邏輯控制繼電器R1吸合，如此時(shí)前起落架放下到位開(kāi)關(guān)S1、S2，或左起落架到位開(kāi)關(guān)S3，或右起落架到位開(kāi)關(guān)S4未閉合，即C與NC接通，則警告峰鳴器的“-”極通過(guò)襟翼警告邏輯控制繼電器R1的87、30腳，以及某一放下到位開(kāi)關(guān)的NC及C腳與地接通，蜂鳴器B1發(fā)出連續(xù)警告音，無(wú)法通過(guò)警告消除按鈕使停響。

圖6 起落架警告及消除系統(tǒng)原理圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證情況

針對(duì)某型CCAR23部通用飛機(jī)改裝了該起落架警告及消除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在完成裝機(jī)后開(kāi)展了相關(guān)功能的測(cè)試，測(cè)試記錄如表1所示。

表1 起落架警告及消除功能測(cè)試記錄

測(cè)試結(jié)果表明，該起落架警告及消除設(shè)計(jì)可按CCAR23.729（f）條款要求實(shí)現(xiàn)規(guī)定狀態(tài)下的起落架警告，系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。截至目前，該型飛機(jī)已飛行多個(gè)架次，起落架警告及消除系統(tǒng)均穩(wěn)定可靠運(yùn)行，無(wú)故障發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)可收放起落架的特點(diǎn)，提供了滿足適航要求完整的起落架警告及消除功能的解決方法，在實(shí)際飛機(jī)上得到了驗(yàn)證，系統(tǒng)電路采用通用元器件搭建邏輯電路實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)同類型飛機(jī)起落架警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。