民用飛機失速告警系統設計概述

王延剛

【摘 要】飛機失速會導致飛機失控，進而造成惡劣的飛行事故。失速警告系統的功能就是在發生失速前向飛行員提供警告。本文論述失速告警系統原理、功能以及基本架構設計，為民用飛機失速告警系統設計提供參考。

【關鍵詞】民用飛機；失速告警；失速保護；迎角指示器；低速指示帶

0 引言

在危及飛行安全的各種因素中，失速一直是對飛行安全的重要影響因素之一。飛機失速是飛機迎角超過臨界迎角，機翼升力面出現嚴重的氣流分離，導致飛機升力驟然下降，阻力急劇增大的現象。伴隨著飛機失速，還會出現抖振，操縱桿、腳蹬抖動，并出現非指令性的轉動，如機翼下墜，機頭上仰，俯仰震蕩等現象，許多飛行事故都是由于進入失速引起的。

為保證飛行安全，避免飛機進入失速狀態，各國適航當局很早就在條款中規定失速告警系統作為民用飛機必須裝備的設備。適航條款對失速告警系統的一般要求是：在各種正常使用構型或故障構型下并結合結冰氣象，必須給飛行員以有效清晰可辨、具有足夠余量的警告提示。

1 失速告警系統功能架構

失速告警系統由傳感器、失速告警計算機和警告裝置組成，其功能架構如圖 1所示。

2 失速告警系統關鍵技術

當飛機迫近失速時，失速告警計算機向機組提供包括觸覺、聽覺和視覺的警告，以減少飛行員不經意拉桿使飛機進入失速狀態的可能性。

2.1 失速告警計算機

失速告警計算機是失速告警系統核心處理設備，可以是獨立的電子設備，通常以軟件的形式駐留在飛控計算機或航電計算機內。

迎角傳感器將測量的飛機迎角信號發送到失速告警計算機，后者將瞬時迎角與預設的失速告警迎角比較，當飛機的瞬時迎角大于失速告警迎角時接通警告裝置，向飛行員發出警告信號。

由于失速迎角隨飛機襟翼位置、起落架狀態、馬赫數＼空速、迎角、姿態角速率而變化，失速告警計算機要首先將飛機的瞬時迎角對這些參數進行修正。在結冰、大氣、高升力等傳感器故障情況下，失速告警邏輯計算還會采用不同提前量。

2.2 失速告警形式

失速告警系統一般通過觸覺、聽覺和視覺三種方式發出警告和措施，并對應不同的告警裝置。為滿足適航條款規定的安全性要求，現代民飛機通常會兩種或三種并用。

1）觸覺警告：

觸覺警告主要是依靠裝在駕駛桿上的振桿器或裝在腳蹬上的振蹬器由電動機帶動的偏心輪構成。當收到告警指令時，電源被接通，電動機帶動的偏心輪旋轉，引起駕駛桿或腳蹬振動，從而提醒飛行員立即采取措施。

2）聽覺警告：

失速聽覺警告是利用音響設備發出清晰響亮的語音提示，更易于飛行員察覺并立即采取措施，防止進一步失速。

3）視覺警告：

失速視覺警告實現形式較多，由于當駕駛員視野處于其警告范圍才能被察覺，因此作為輔助的警告手段。除與其他機組告警共用的警戒燈外，民用飛機還可加裝迎角指示器（獨立設備或平視儀子功能），并在刻度處標記參考的失速告警角度；在速度指示帶上可顯示與失速告警迎角相對應的失速告警速度，提示飛行員當前迎角和空速距離觸發預設失速警告的接近程度。

3 結語

失速告警系統是民用飛機必須裝備的系統設備，為飛機提供失速保護功能。本文論述失速告警系統原理、功能以及基本架構設計，為民用飛機失速告警系統設計提供參考。

【參考文獻】

[1]中國民用航空規章第25部，運輸類飛機適航標準，CCAR-25-R4，2011.

[2]Federal Aviation Regulation，Part25-Airworthiness Standards：Transport Category Airplanes.

[3]傅璟裔.淺談民用飛機失速告警系統設計[J].技術與市場.2015（22）8：232.

[責任編輯：朱麗娜]endprint