运输类飞机CCAR25. 671 (d)适航符合性验证方法探讨

运输类飞机CCAR25. 671 (d)适航符合性验证方法探讨
摘要:本文对运输类飞机CCAR25.671(d)适航条款要求进行了分析探讨,提出适航符合性验证的方法建议,从设计考虑、分析计算、安全性分析和试验验证,针对每一种符合性验证方法给出了具体的实施方法和要点。

关键词:运输类飞机CCAR25.671(d) 全发失效备用动力源适航符合性验证方法
CCAR-25《运输类飞机适航标准》是运输类飞机研制必须满足的最低安全标准。

适航标准CCAR-25中条款25.671(d)明确规定飞机必须设计成在所有发动机都失效的情况下仍可操纵。

目前国内还没有CCAR25.671(d)适航符合性验证的经验,正在研制的某型飞机将是国内第一架做模拟所有发动机失效飞行试验科目的民用运输类飞机。

本文结合适航条款要求和某型飞机目前CCAR25.671(d)适航符合性验证的思路,总结提出了运输类飞机CCAR25.671(d)的适航符合性验证思路和实施方法。

1 适航条款要求
25.671总则(CCAR25-R3)。

(d)飞机必须设计成在所有发动机都失效的情况下仍可操纵。

如果表明分析方法是可靠的,则可以通过分析来表明满足本要求。

该条款的目的是为了所有发动机都失效的情况下,飞机仍是可操纵的,并且有能力从合适的进场速度拉平到接地时的着陆状态。

对使用钢索等纯机械操纵系统的飞机,操纵系统不由发动机提供动力,其功能与发动机失效与否无关。

因此,全发失效时飞机仍是可操纵的。

对于人工机械操纵,液压助力的机械-液压助力式飞机,若动力源是由发动机带动的液压泵、冷气泵或发电机电源,则在全发失效时,动力操纵系统全部失效。

此时对飞机的操纵则转换为机械操纵。

此时,全发失效时飞机仍是可操纵的。

对于具有电传操纵系统的电传式飞机,要求在全发失效(诸如多发动机同时吞鸟)这种最为严重的情况下,电源系统和液压系统仍然必须能够向飞行操纵系统提供必需的能源,以使飞行仍然具有可操纵性。

下文主要探讨电传式飞机全发失效时的符合性验证方法。

2 适航符合性验证思路
为了保证在飞机所有发动机全部同时失效的情况下的飞机可操纵性,在现代的先进民用运输机上普遍都采用了安装应急备份系统RAT(冲压空气涡轮)。

在出现全机丧失液压能源或电源的应急情况下,自动或人工使其从飞机上放出,在飞机迎面气流的冲击下,风叶旋转,
带动涡轮旋转,涡轮再驱动能源发生装置转动,将空气动力所做的机械功,全部转换为所需要的能量。

,例如空客某型飞机的RAT模型图见图1所示。

这是在飞机全发失效时,提供安全飞行最低需用应急能源(电源或液压源)的一种有效和可靠的方法。

为了满足CCAR25.671(d)适航条款要求除了解决备用动力源的问题,设计时还需要考虑双发停车后液压能源的用户有哪些才能够继续安全飞行和安全着陆,全发失效后备用动力源的能力需求,双发失效飞机失去交流电到备用系统工作这段时间内蓄压器的能力能否满足要求。

适航符合性验证时分析计算双发失效后备用动力源对应液压系统可以操纵的用户能完成飞机的安全操纵,并且有能力从合理的进场速度拉平到接地时的着陆状态。

分析计算失去交流电到备用动力源启动到提供稳定的液压能源这段液压空白时间内蓄压器的能力能够满足需求。

还需要试验验证全发失效后,飞机仍然应该是可操纵的,并且有能力从合理的进场速度拉平到接地时的着陆状态。

3 符合性验证方法
民用运输类飞机的符合性方法定义如下:MC0——简述,MC1——设计说明,MC2——分析和计算,MC3——安全性评估,MC4——试验室试验,MC5——飞机地面试验,MC6——飞行试验,MC7——检
查,MC8——模拟器试验,MC9——设备鉴定。

航空规章咨询委员会(ARAC)对CCAR25.671(d)条款的符合性方法提出了如下建议。

(1)应通过评估确定,在所有发动机都失效的情况下,考虑启动备用系统花费的时间,在不需要特殊的驾驶技巧或体力的情况下,飞机仍可操纵。

并且按照飞机飞行手册(AFM)程序重新启动发动机期间,飞机也应该是可操纵的。

(2)一般情况下,起飞和着陆阶段是最重要的飞行阶段,尤其对于带有依赖空速的应急动力系统的飞机更是如此。

需要通过分析或用试验证明,在所有发动机失效到备用系统工作这段时间内,飞机仍然具有足够的液压压力/供电能力。

如果备用系统需要依靠气动力方法产生动力,那么需要飞行试验证明备用系统能够向操纵系统提供足够的电能和液压压力。

飞行试验中所采用的速度应该是飞机有能力进场和拉平到安全的着陆姿态使用的最小速度。

为了保证飞机可操纵,飞机上与飞机操纵相关的飞行控制、电源、液压能源系统均为影响CCAR25.671(d)条款符合性的相关系统。

根据运输类飞机全发失效的适航要求、符合性验证思路和ARAC的建议,建议CCAR25.671(d)飞控系统的符合性方法为1、2、3、6和8,电源系统符合性方法1和2,液压能源系统的符合性方法为1、2和3。

4 MOC1设计说明
在全发失效的情况下,可以考虑备用动力源提供的液压动力,此动力源相对发动机是独立的;在分配液压能源系统的用户时,需考虑双发失效后,备用动力源对应的液压系统可以操纵的用户应该能完成飞机的操纵;要考虑双发失效飞机失去交流电到备用动力源启动,液压能源系统建立压力为止的液压动力空白问题。

例如,某型飞机采用双发尾吊布局,液压能源系统由三套(1＃,2＃和3＃系统)完全独立的液压能源系统构成,每套系统都由一个主泵,一个备用泵,一个系统蓄压器,一个自增压油箱,油滤,一些必须的控制阀组成。

1＃和2＃系统的主泵为发动机驱动泵(EDP),分别由左、右两侧的飞机发动机提供动力。

备用泵为电动泵(ACMP),它们分别由安装在右侧和左侧发动机上的发电机提供电源。

3＃系统的主泵和备用泵均为电动泵(ACMP),分别由安装在右侧和左侧发动机上p4.1 MOC2分析计算
在对CCAR25.671(d)的符合性验证中,需要计算最小舵面的气动性能、备用动力源的能力,说明飞机全发失效时,能满足条款的要求。

分析全发失效后备用动力源对应液压系统可以操纵的用户能完成飞机的安全操纵,并且有能力从合理的进场速度拉平到接地时的着陆状态。

对于系统设计为主动力失效后,备用动力源启动供能之间有时间间隔的系统架构,则需要根据飞控系统的舵面控制最小流量需求,计算全发失效飞机失去交流电到备用动力源启动到提供稳定的液压能源
这段液压动力空白时间内蓄压器的能力能否满足要求。

4.2 MOC3安全性评估
首先分析所有液压能源系统全部失效对飞机的影响是灾难级的,从而得出所有发动机失效导致所有液压能源系统失效及备用动力源失效的概率要求,为达到概率要求,应该具有备用动力源。

应分析所有发动机失效导致所有液压能源系统失效及备用动力源失效的概率,从而以此来保证全发失效后飞机可操纵。

4.3 MOC6飞行试验
通过验证试飞,来考核飞控系统在所有发动机都失效情况下对飞机的操纵能力。

实际验证试飞过程中为确保安全一般不要求设置真实的所有发动p(1)辅助动力装置(APU)保持运转,但是APU电机关闭;(2)双发慢车;(3)保留备用动力源对应的液压系统,其余液压系统关闭;(4)关闭左、右发电机,备用动力源液压系统失压;(5)备用动力源自动放下为全机供电,备用动力源对应的液压系统为飞控系统供压,此时主飞控系统处于最小构型;(6)飞机做模拟着陆;(7)开启左右发电机;(8)开启其余液压系统。

4.4 MOC8模拟器试验
工程模拟器试验的目的,一方面是在试飞之前让试飞员通过在工程模拟器上熟悉故障试飞时飞机的操纵性,减小试飞风险;另一方面对
于高风险的试飞科目,比如验证爬升阶段所有发动机都失效时飞机的操纵性能,则在工程模拟器上进行验证。

在预定的状态下设置双发失效故障,检查故障后飞机的操纵能力和拉平着陆能力。

通过工程模拟器模拟全发失效,并由飞行员进行操作,给出在各种状态下姿态纠正、航向纠正飞机所需要的舵面操作量,验证在最小操作舵面的情况下飞控舵面的操作要求,以及液压能源系统的供给要求。

5 结语
本文对运输类飞机双发失效的适航条款进行了分析研究,提出了双发失效适航符合性验证的方法,并对双发失效适航符合性的分析计算、试验室试验及飞行试验实施的步骤进行了分析研究。

在实际的工作中我们还需要对双发失效适航符合性的验证方法进行扩充和完善,使其具有更好的可操作性。

参考文献
[1] CCAR-25-R3.运输类飞机适航标准[S].2001.
[2] 李亚男,王伟达,王兴波.民用飞机飞行操纵系统对CCAR25.671(d)条款符合性的适航验证方法分析[J].民用飞机与设计,2011.。