民用飛機剎車系統適航符合性考慮

摘 要：本文以某民用運輸飛機的剎車系統為例，分析了當前民航運輸類飛機標準CCAR25部中剎車系統主要適航條款，提出了剎車系統航條款的符合性說明方法和驗證思路。

關鍵詞：剎車系統 適航要求 符合性

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0076-02

飛機剎車系統是飛機起飛著陸系統的組成部分之一，對飛機的安全起降極為重要。民用飛機的特點是安全、舒適、經濟、環保，其中安全是第一位的。適航標準是針對民用航空產品制定的最低安全標準，是民用飛機適航審定的基本依據。中國民航總局于2011年11月7日發布了運輸類飛機適航標準CCAR25部的第四次修正版，即CCAR-25-R4，其中25.735條款“剎車”進行了更新，表明局方對剎車提出了新的要求。

1 剎車系統概述

民用飛機的剎車系統一般由剎車裝置和剎車控制系統構成。剎車裝置是指能量吸收裝置，現役的飛機多采用碳-碳復合材料，通過多組碳盤間的摩擦來吸收飛機著陸時的巨大動能。剎車控制系統，現代飛機一般采用電傳、液壓作動來控制剎車裝置。

某民用運輸機的剎車系統采用電傳、液壓作動方式，由正常剎車系統、備份剎車系統、停機剎車系統組成，系統為100%備份。正常剎車系統由剎車控制盒、2個剎車控制雙閥、液壓保險及壓力傳感器組成；備份剎車系統由備份剎車控制盒、2個剎車控制單閥、液壓保險及壓力傳感器組成；停機剎車系統主要有蓄壓器、停機剎車控制閥及停機剎車開關構成。

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

其中收上止轉剎車由備份剎車控制盒控制完成。停機剎車為電控方式，停機剎車開通后，剎車控制盒控制正常剎車控制閥輸出最大壓力后，關閉停機剎車閥，實現停機剎車。

正常剎車采用1號液壓系統供壓，備份剎車采用2號液壓系統供壓，當飛機液壓能源系統失效時，蓄壓器將提供壓力，使飛機具有不低于8小時的停機能力。

2 主要適航條款的考慮

CCAR 25.405條款規定：次操縱器件，例如機輪剎車、擾流板和調整片的操縱器件，必須按一個駕駛員很可能施于這些操縱器件的最大作用力進行設計?？梢圆捎孟铝袛抵担ㄈ绫?）。

（1）限于襟翼、調整片、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“機輪剎車”操縱器件的操縱力須根據這些駕駛員可能施加的最大作用力進行設計。

機輪剎車系統的操縱器件有：自動剎車選擇開關、停機剎車開關、防滑解除開關及剎車腳蹬。其中自動剎車選擇開關為多位旋鈕開關，防滑接觸開關為兩位撥動開關，停機剎車開關為兩位旋鈕開關，均不涉及載荷，涉及載荷就只有剎車腳蹬。當采用人工剎車模式時，飛行員對剎車腳蹬施加力，腳蹬機構中的腳蹬位置傳感器將飛行員施加的載荷轉換成剎車系統可以識別的控制信號，從而控制剎車盤上的剎車力，達到控制飛機的目的。要滿足25.405條款，就要求設計剎車腳蹬機構及傳感時，考慮到駕駛員的限制作用力，剎車力度設置既不能太小，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剎車是機輪剎系統的最主要條款，并且CCARR4將其進行了更新，使之與FAR25、CS-25的適航要求一致。這就給民用飛機的適航帶來了新的挑戰。條款規定有以下幾點。

1）批準。每一包含機輪和剎車的組件都必須經批準。

2）剎車系統能力。剎車系統及其相關系統必須設計和構造成。

①如果任何電氣、氣動、液壓或機械連接元件或傳動元件損壞，或者任何單個液壓源或其它剎車能源失效，能使飛機停下且滑行距離不超過第25.125條規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。剎車控制必須設計和構造成：

①操作時，不需要額外的控制力。

②如果安裝了自動剎車系統，必須有措施如下。

a預位和解除預位該系統。

b允許駕駛員使用手動剎車超控該系統。

4）停留剎車。飛機必須具有停留剎車裝置，當一臺發動機為最大推力，同時其它任何或全部發動機為直到最大慢車推力的最不利組合時，打開停留剎車裝置后，無須進一步關注就可以防止飛機在干燥的帶鋪面的水平跑道上滾動。該裝置必須放在適當的位置或充分保證避免誤操作。當停留剎車沒有完全釋放時，駕駛艙中必須有提示。

5）防滑系統。如果安裝了防滑系統會有以下情況。

①無須外部調整就可以在預期的任何跑道情況下進行滿意地操作。

②在所有情況下必須優先于自動剎車系統（如果安裝）。

6）動能容量。

①設計著陸停止。設計著陸停止是在最大著陸重量下可操作的著陸停止。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎組件的設計著陸停止剎車動能吸收要求。必須通過測功器測試驗證，在整個定義的剎車磨損范圍之內機輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動能。必須達到飛機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最大動能加速停止。最大動能加速停止是在最臨界的飛機起飛重量和速度組合狀態下的中止起飛狀態。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎組件的加速停止剎車動能吸收要求。必須通過測功器測試驗證，在整個定義的剎車磨損范圍之內機輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動能。必須達到飛機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最嚴酷的著陸停止。最嚴酷的著陸停止是在最臨界的飛機著陸重量和速度組合狀態下的停止。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎組件最嚴酷的停止剎車動能吸收要求。必須通過測功器測試驗證，在剎車熱庫達到完全磨損極限情況下，機輪、剎車和輪胎組件能夠吸收不少于該水平的動能。對于極不可能的失效情況或當最大動能加速停止能量更嚴酷時，不必考慮最嚴酷的著陸停止。

7）高動能測功器停止后的剎車狀態。按照本條（f）要求的高動能剎車試驗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不能發生狀況（或者在停止期間不能發生），包括輪胎或機輪和剎車組件的火情，可能妨礙安全和完全撤離飛機。

8）儲備能量系統。如果使用儲備能量系統滿足本條（b）（1）的要求，必須向飛行機組提供可用儲備能量指示。對于以下情況，可用的儲備能量必須充足以下幾點。

①當防滑系統沒有工作時至少可完成六個完整的剎車。

②在飛機經審定的所有跑道表面條件下，當防滑系統運行時飛機完全停止。

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

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

10）兼容性。機輪和剎車組件與飛機及其系統兼容性必須經過驗證。

對25.735（a）條款，由于機輪和剎車都是由專門的制造商提供，有較為完善的設計制造標準，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的剎車能力，這一條可以從剎車系統的架構上來說明：由于飛機有兩套獨立的100%備份的剎車系統，還有蓄壓器可以提供應急情況下的液壓能源，其中一套剎車系統的元件損壞，即使是核心部件損壞，只要飛機可以及時切換到另一套剎車系統，飛機仍具有100%的剎車能力。

25.735（b）②關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點來說明：①采用的液壓油具有阻燃特性，不會助長火勢：②剎車系統的管路中裝有液壓保險，當短時間內流過液壓保險的液壓油超過一定量，即液壓油泄漏超過一定量時，液壓保險會自動切斷液壓回路，阻止液壓油的繼續泄漏。

25.735（c）關心的是剎車控制，剎車系統具有自動剎車模式和人工剎車模式。飛行員通過自動剎車選擇開關選定剎車檔位后，飛機即進入自動剎車模式，無需其他操作；飛行員通過撥動防滑解除開關，將剎車系統切換到人工模式時，飛行員只需腳踩剎車腳蹬即可進行剎車，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），飛機具有自動剎車功能，通過防滑解除開關可以手動解除自動剎車，可以說明。

25.735（d）飛機具有停機剎車系統，符合“具有停機剎車裝置”。至于停機剎車的能力的鑒定，可以通過計算分析和試驗來證明其符合性。停留剎車裝置即停機剎車開關，布置在中央操縱臺后部，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，通過ECAS告警來提示飛行員，這一條可以通過設計說明和實驗來證明符合性。

25.735（e）飛機具有防滑系統，此條適用。C（1）要求防滑系統可以自動的在“預期的任何跑道”上進行滿意地操作。為了符合此條，需要選定設計跑道，采集跑道參數進行仿真計算，并最終通過試飛行試驗來驗證其符合性。C（2）要求自動剎車系統要包含防滑功能，這條可以通過設計說明來符合。

25.735（f）是對剎車裝置的剎車能量進行了要求，設計著陸停止、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到設計的吸收，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商處采購，供應商制造剎車裝置時，根據TSO-C135a的標準足以滿足適航的要求，應由設計單位和供應商共同向局方表明符合性。

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

25.735（h）儲能系統的要求，剎車系統含有蓄壓器，在EICAS上，設計了蓄壓器的儲能指示，可以通過設計說明和試驗來表明符合。對25.735（h）（1）儲備能量可以滿足6次完整的剎車，可以通過先進行分析計算，再通過試驗表明符合；對25.735（h）（2）可以通過仿真分析和試驗來表明符合性。

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，以便及時更換，此條通過設計說明和機上檢查即可表明符合性。

25.735（j）飛機機輪上裝有熱熔塞，當剎車溫度達到一定值時，熱熔塞融化帶走部分熱量，同時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計說明和試驗來表明符合性。

25.735（k）兼容性主要考慮的是剎車系統內部以及剎車系統與其他系同和結構的兼容性情況。由于包含內容較廣，可以從一些元器件的鑒定試驗，環境試驗等來說明，并最終通過試飛試驗來驗證其符合性。

3 結語

剎車系統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液壓系統等很多通用條款要符合。系統設計時，適航方面考慮得越多，系統就會越完善，飛機也就越安全。

參考文獻

[1]中國民航總局.CCAR-25-R4（運輸類飛機適航標準）[S].2011-11-7.