民用飛機剎車能量適航要求研究

袁燁

摘 要：該文分析了中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱CCAR25）關(guān)于剎車能量的適航要求，為新型號的設(shè)計和適航驗證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計和適航

中圖分類號：F273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

剎車能量是飛機剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計輸入，也是保證飛機著陸安全的重要參數(shù)。飛機的著陸速度和重量越大，其動能越大，需要通過剎車裝置吸收的能量也越多。按照適航規(guī)章的要求，確定飛機剎車能量時，除需考慮正常著陸情況外，還應(yīng)考慮發(fā)生某些故障的特殊情況，該文對規(guī)章要求進(jìn)行了研究和解析。

1 規(guī)章要求

CCAR25部中關(guān)于剎車能量的要求通過25.735（f）體現(xiàn)，規(guī)章具體內(nèi)容如下：

“25.735（f）動能容量

（1）設(shè)計著陸停止。設(shè)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(shè)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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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10fts2。

（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(tài)下的中止起飛狀態(tài)。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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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6fts2。

（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著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎最嚴(yán)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(dá)到完全磨損極限情況下，機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。”

2 規(guī)章解析

關(guān)于剎車吸能的要求，首先要確定各剎車在典型停止情況應(yīng)吸收的動能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計著陸停止，25.735（f）（2）最大動能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計著陸停止與最大動能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計最大著陸重量和設(shè)計最大著陸速度著陸時的能量，后者指按照最大起飛重量和起飛決斷速度終止起飛的能量。

對設(shè)計著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機輪剎車組件應(yīng)吸收的動能，并在測功器上用在整個定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗證，需要驗證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動能，且能達(dá)到設(shè)計要求的能量吸收率，平均減速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飛機采用內(nèi)、外側(cè)剎車分別控制和提供液壓能源。若側(cè)剎車控制失效的概率大于10-9，則在滿足最嚴(yán)酷的著陸停止?fàn)顟B(tài)要求時，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計算時使用的吸收剎車能量的機輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機研制是高度綜合的復(fù)雜系統(tǒng)工程，考慮最嚴(yán)重的著陸停止時還需從全機的角度來判斷各種失效狀態(tài)對所需吸收的剎車能量的影響，著陸時飛機的任何構(gòu)型變化將對飛機著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計算方法

3.1 計算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計著陸停止、最大動能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個機輪和剎車裝置的剎車動能吸收要求可以按以下方法中的一種來確定：（1）對使用剎車過程中預(yù)期會出現(xiàn)的事件序列進(jìn)行保守的合理分析；（2）根據(jù)開始使用剎車時的飛機動能直接進(jìn)行計算。

如果用直接計算方法確定輪胎、機輪和剎車裝置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE為每個機輪剎車裝置所需要吸收的動能，N為裝有剎車裝置的機輪個數(shù)，W為飛機重量，V為飛機速度，或用國際標(biāo)準(zhǔn)（SI）單位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）適用于每個機輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計，若剎車設(shè)計方案為機輪之間的剎車能量分配不相等，則需要根據(jù)具體分配情況對公式進(jìn)行修正。

3.2 參數(shù)解析

對所有情況，V是地面速度并考慮主要的使用情況。確定設(shè)計著陸停止能量時，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計不等的情況指的是飛機設(shè)計直接引起機輪之間的剎車載荷不相等，例如，主輪和前輪都使用剎車，或位于飛機中線上的起落架（其每個剎車機輪的垂直載荷低于主起落架剎車機輪的垂直載荷）使用剎車。計算時應(yīng)該計及跑道隆起的影響，而不必考慮側(cè)風(fēng)的影響。

4 結(jié)語

剎車裝置是保證飛機安全著陸的重要機載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機的動能，實現(xiàn)飛機的減速和停止。在確定剎車能量時需從全機的角度權(quán)衡個系統(tǒng)的設(shè)計考慮，保證飛機滿足規(guī)章和安全性要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國民用航空局.中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機適航規(guī)章[Z].2011.

摘 要：該文分析了中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱CCAR25）關(guān)于剎車能量的適航要求，為新型號的設(shè)計和適航驗證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計和適航

中圖分類號：F273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

剎車能量是飛機剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計輸入，也是保證飛機著陸安全的重要參數(shù)。飛機的著陸速度和重量越大，其動能越大，需要通過剎車裝置吸收的能量也越多。按照適航規(guī)章的要求，確定飛機剎車能量時，除需考慮正常著陸情況外，還應(yīng)考慮發(fā)生某些故障的特殊情況，該文對規(guī)章要求進(jìn)行了研究和解析。

1 規(guī)章要求

CCAR25部中關(guān)于剎車能量的要求通過25.735（f）體現(xiàn)，規(guī)章具體內(nèi)容如下：

“25.735（f）動能容量

（1）設(shè)計著陸停止。設(shè)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(shè)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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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10fts2。

（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(tài)下的中止起飛狀態(tài)。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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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6fts2。

（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著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎最嚴(yán)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(dá)到完全磨損極限情況下，機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。”

2 規(guī)章解析

關(guān)于剎車吸能的要求，首先要確定各剎車在典型停止情況應(yīng)吸收的動能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計著陸停止，25.735（f）（2）最大動能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計著陸停止與最大動能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計最大著陸重量和設(shè)計最大著陸速度著陸時的能量，后者指按照最大起飛重量和起飛決斷速度終止起飛的能量。

對設(shè)計著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機輪剎車組件應(yīng)吸收的動能，并在測功器上用在整個定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗證，需要驗證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動能，且能達(dá)到設(shè)計要求的能量吸收率，平均減速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飛機采用內(nèi)、外側(cè)剎車分別控制和提供液壓能源。若側(cè)剎車控制失效的概率大于10-9，則在滿足最嚴(yán)酷的著陸停止?fàn)顟B(tài)要求時，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計算時使用的吸收剎車能量的機輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機研制是高度綜合的復(fù)雜系統(tǒng)工程，考慮最嚴(yán)重的著陸停止時還需從全機的角度來判斷各種失效狀態(tài)對所需吸收的剎車能量的影響，著陸時飛機的任何構(gòu)型變化將對飛機著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計算方法

3.1 計算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計著陸停止、最大動能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個機輪和剎車裝置的剎車動能吸收要求可以按以下方法中的一種來確定：（1）對使用剎車過程中預(yù)期會出現(xiàn)的事件序列進(jìn)行保守的合理分析；（2）根據(jù)開始使用剎車時的飛機動能直接進(jìn)行計算。

如果用直接計算方法確定輪胎、機輪和剎車裝置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE為每個機輪剎車裝置所需要吸收的動能，N為裝有剎車裝置的機輪個數(shù)，W為飛機重量，V為飛機速度，或用國際標(biāo)準(zhǔn)（SI）單位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）適用于每個機輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計，若剎車設(shè)計方案為機輪之間的剎車能量分配不相等，則需要根據(jù)具體分配情況對公式進(jìn)行修正。

3.2 參數(shù)解析

對所有情況，V是地面速度并考慮主要的使用情況。確定設(shè)計著陸停止能量時，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計不等的情況指的是飛機設(shè)計直接引起機輪之間的剎車載荷不相等，例如，主輪和前輪都使用剎車，或位于飛機中線上的起落架（其每個剎車機輪的垂直載荷低于主起落架剎車機輪的垂直載荷）使用剎車。計算時應(yīng)該計及跑道隆起的影響，而不必考慮側(cè)風(fēng)的影響。

4 結(jié)語

剎車裝置是保證飛機安全著陸的重要機載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機的動能，實現(xiàn)飛機的減速和停止。在確定剎車能量時需從全機的角度權(quán)衡個系統(tǒng)的設(shè)計考慮，保證飛機滿足規(guī)章和安全性要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國民用航空局.中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機適航規(guī)章[Z].2011.

摘 要：該文分析了中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱CCAR25）關(guān)于剎車能量的適航要求，為新型號的設(shè)計和適航驗證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計和適航

中圖分類號：F273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

剎車能量是飛機剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計輸入，也是保證飛機著陸安全的重要參數(shù)。飛機的著陸速度和重量越大，其動能越大，需要通過剎車裝置吸收的能量也越多。按照適航規(guī)章的要求，確定飛機剎車能量時，除需考慮正常著陸情況外，還應(yīng)考慮發(fā)生某些故障的特殊情況，該文對規(guī)章要求進(jìn)行了研究和解析。

1 規(guī)章要求

CCAR25部中關(guān)于剎車能量的要求通過25.735（f）體現(xiàn)，規(guī)章具體內(nèi)容如下：

“25.735（f）動能容量

（1）設(shè)計著陸停止。設(shè)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(shè)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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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10fts2。

（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(tài)下的中止起飛狀態(tài)。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(nèi)機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。必須達(dá)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6fts2。

（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著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個機輪、剎車和輪胎最嚴(yán)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(dá)到完全磨損極限情況下，機輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動能。”

2 規(guī)章解析

關(guān)于剎車吸能的要求，首先要確定各剎車在典型停止情況應(yīng)吸收的動能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計著陸停止，25.735（f）（2）最大動能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計著陸停止與最大動能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計最大著陸重量和設(shè)計最大著陸速度著陸時的能量，后者指按照最大起飛重量和起飛決斷速度終止起飛的能量。

對設(shè)計著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機輪剎車組件應(yīng)吸收的動能，并在測功器上用在整個定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗證，需要驗證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動能，且能達(dá)到設(shè)計要求的能量吸收率，平均減速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飛機采用內(nèi)、外側(cè)剎車分別控制和提供液壓能源。若側(cè)剎車控制失效的概率大于10-9，則在滿足最嚴(yán)酷的著陸停止?fàn)顟B(tài)要求時，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計算時使用的吸收剎車能量的機輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機研制是高度綜合的復(fù)雜系統(tǒng)工程，考慮最嚴(yán)重的著陸停止時還需從全機的角度來判斷各種失效狀態(tài)對所需吸收的剎車能量的影響，著陸時飛機的任何構(gòu)型變化將對飛機著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計算方法

3.1 計算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計著陸停止、最大動能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個機輪和剎車裝置的剎車動能吸收要求可以按以下方法中的一種來確定：（1）對使用剎車過程中預(yù)期會出現(xiàn)的事件序列進(jìn)行保守的合理分析；（2）根據(jù)開始使用剎車時的飛機動能直接進(jìn)行計算。

如果用直接計算方法確定輪胎、機輪和剎車裝置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE為每個機輪剎車裝置所需要吸收的動能，N為裝有剎車裝置的機輪個數(shù)，W為飛機重量，V為飛機速度，或用國際標(biāo)準(zhǔn)（SI）單位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）適用于每個機輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計，若剎車設(shè)計方案為機輪之間的剎車能量分配不相等，則需要根據(jù)具體分配情況對公式進(jìn)行修正。

3.2 參數(shù)解析

對所有情況，V是地面速度并考慮主要的使用情況。確定設(shè)計著陸停止能量時，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計不等的情況指的是飛機設(shè)計直接引起機輪之間的剎車載荷不相等，例如，主輪和前輪都使用剎車，或位于飛機中線上的起落架（其每個剎車機輪的垂直載荷低于主起落架剎車機輪的垂直載荷）使用剎車。計算時應(yīng)該計及跑道隆起的影響，而不必考慮側(cè)風(fēng)的影響。

4 結(jié)語

剎車裝置是保證飛機安全著陸的重要機載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機的動能，實現(xiàn)飛機的減速和停止。在確定剎車能量時需從全機的角度權(quán)衡個系統(tǒng)的設(shè)計考慮，保證飛機滿足規(guī)章和安全性要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國民用航空局.中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機適航規(guī)章[Z].2011.