民用飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)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(hào)的設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計(jì)和適航

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

剎車能量是飛機(jī)剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)輸入，也是保證飛機(jī)著陸安全的重要參數(shù)。飛機(jī)的著陸速度和重量越大，其動(dòng)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(jī)剎車能量時(shí)，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(dòng)能容量

（1）設(shè)計(jì)著陸停止。設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的設(shè)計(jì)著陸停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(dòng)能加速停止。最大動(dòng)能加速停止是在最臨界的飛機(jī)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的加速停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(jī)著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎最嚴(yán)酷的停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在剎車熱庫達(dá)到完全磨損極限情況下，機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能?！?/p>

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(dòng)能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計(jì)著陸停止，25.735（f）（2）最大動(dòng)能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計(jì)著陸停止與最大動(dòng)能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計(jì)最大著陸重量和設(shè)計(jì)最大著陸速度著陸時(shí)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(jì)著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機(jī)輪剎車組件應(yīng)吸收的動(dòng)能，并在測功器上用在整個(gè)定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗(yàn)證，需要驗(yàn)證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動(dòng)能，且能達(dá)到設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計(jì)算時(shí)使用的吸收剎車能量的機(jī)輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機(jī)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(shí)還需從全機(jī)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(shí)飛機(jī)的任何構(gòu)型變化將對飛機(jī)著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計(jì)算方法

3.1 計(jì)算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計(jì)著陸停止、最大動(dòng)能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個(gè)機(jī)輪和剎車裝置的剎車動(dòng)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(huì)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(shí)的飛機(jī)動(dòng)能直接進(jìn)行計(jì)算。

如果用直接計(jì)算方法確定輪胎、機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置所需要吸收的動(dòng)能，N為裝有剎車裝置的機(jī)輪個(gè)數(shù)，W為飛機(jī)重量，V為飛機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計(jì)，若剎車設(shè)計(jì)方案為機(jī)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(jì)著陸停止能量時(shí)，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時(shí)的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計(jì)不等的情況指的是飛機(jī)設(shè)計(jì)直接引起機(jī)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(jī)中線上的起落架（其每個(gè)剎車機(jī)輪的垂直載荷低于主起落架剎車機(jī)輪的垂直載荷）使用剎車。計(jì)算時(shí)應(yīng)該計(jì)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(jī)安全著陸的重要機(jī)載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的減速和停止。在確定剎車能量時(shí)需從全機(jī)的角度權(quán)衡個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮，保證飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)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(hào)的設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計(jì)和適航

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

剎車能量是飛機(jī)剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)輸入，也是保證飛機(jī)著陸安全的重要參數(shù)。飛機(jī)的著陸速度和重量越大，其動(dòng)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(jī)剎車能量時(shí)，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(dòng)能容量

（1）設(shè)計(jì)著陸停止。設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的設(shè)計(jì)著陸停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(dòng)能加速停止。最大動(dòng)能加速停止是在最臨界的飛機(jī)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的加速停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(jī)著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎最嚴(yán)酷的停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在剎車熱庫達(dá)到完全磨損極限情況下，機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)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(dòng)能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計(jì)著陸停止，25.735（f）（2）最大動(dòng)能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計(jì)著陸停止與最大動(dòng)能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計(jì)最大著陸重量和設(shè)計(jì)最大著陸速度著陸時(shí)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(jì)著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機(jī)輪剎車組件應(yīng)吸收的動(dòng)能，并在測功器上用在整個(gè)定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗(yàn)證，需要驗(yàn)證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動(dòng)能，且能達(dá)到設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計(jì)算時(shí)使用的吸收剎車能量的機(jī)輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機(jī)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(shí)還需從全機(jī)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(shí)飛機(jī)的任何構(gòu)型變化將對飛機(jī)著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計(jì)算方法

3.1 計(jì)算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計(jì)著陸停止、最大動(dòng)能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個(gè)機(jī)輪和剎車裝置的剎車動(dòng)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(huì)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(shí)的飛機(jī)動(dòng)能直接進(jìn)行計(jì)算。

如果用直接計(jì)算方法確定輪胎、機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置所需要吸收的動(dòng)能，N為裝有剎車裝置的機(jī)輪個(gè)數(shù)，W為飛機(jī)重量，V為飛機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計(jì)，若剎車設(shè)計(jì)方案為機(jī)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(jì)著陸停止能量時(shí)，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時(shí)的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計(jì)不等的情況指的是飛機(jī)設(shè)計(jì)直接引起機(jī)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(jī)中線上的起落架（其每個(gè)剎車機(jī)輪的垂直載荷低于主起落架剎車機(jī)輪的垂直載荷）使用剎車。計(jì)算時(shí)應(yīng)該計(jì)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(jī)安全著陸的重要機(jī)載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的減速和停止。在確定剎車能量時(shí)需從全機(jī)的角度權(quán)衡個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮，保證飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)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(hào)的設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證提供參考。

關(guān)鍵詞：民用航空 剎車能量 設(shè)計(jì)和適航

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

剎車能量是飛機(jī)剎車系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)輸入，也是保證飛機(jī)著陸安全的重要參數(shù)。飛機(jī)的著陸速度和重量越大，其動(dòng)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(jī)剎車能量時(shí)，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(dòng)能容量

（1）設(shè)計(jì)著陸停止。設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的設(shè)計(jì)著陸停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(dòng)能加速停止。最大動(dòng)能加速停止是在最臨界的飛機(jī)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(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎組件的加速停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在整個(gè)定義的剎車磨損范圍之內(nèi)機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能。必須達(dá)到飛機(jī)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(jī)著陸重量和速度組合狀態(tài)下的停止。必須確定每一個(gè)機(jī)輪、剎車和輪胎最嚴(yán)酷的停止剎車動(dòng)能吸收要求。必須通過測功器測試驗(yàn)證，在剎車熱庫達(dá)到完全磨損極限情況下，機(jī)輪、剎車和輪胎能夠吸收不少于該水平的動(dòng)能?！?/p>

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(dòng)能。根據(jù)25.735（f）這些典型停止情況是：25.735（f）（1）設(shè)計(jì)著陸停止，25.735（f）（2）最大動(dòng)能加速停止，25.735（f）（3）最嚴(yán)重的著陸停止。設(shè)計(jì)著陸停止與最大動(dòng)能加速停止有著較明確的定義。前者指以設(shè)計(jì)最大著陸重量和設(shè)計(jì)最大著陸速度著陸時(shí)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(jì)著陸停止情況，規(guī)章要求確定每一機(jī)輪剎車組件應(yīng)吸收的動(dòng)能，并在測功器上用在整個(gè)定義的磨損范圍的剎車進(jìn)行驗(yàn)證，需要驗(yàn)證至完全磨損剎車裝置仍能夠吸收最大的動(dòng)能，且能達(dá)到設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)，須考慮失效狀態(tài)帶來的單側(cè)剎車情況，計(jì)算時(shí)使用的吸收剎車能量的機(jī)輪剎車裝置數(shù)量將減少。（見圖1）

此外，民用飛機(jī)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(shí)還需從全機(jī)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(shí)飛機(jī)的任何構(gòu)型變化將對飛機(jī)著陸的能量產(chǎn)生重大的影響。

3 計(jì)算方法

3.1 計(jì)算公式

根據(jù)AC25.735-1在設(shè)計(jì)著陸停止、最大動(dòng)能加速-停止和最嚴(yán)重著陸停止情況下，每個(gè)機(jī)輪和剎車裝置的剎車動(dòng)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(huì)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(shí)的飛機(jī)動(dòng)能直接進(jìn)行計(jì)算。

如果用直接計(jì)算方法確定輪胎、機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置所需要吸收的動(dòng)能，N為裝有剎車裝置的機(jī)輪個(gè)數(shù)，W為飛機(jī)重量，V為飛機(jī)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(gè)機(jī)輪剎車裝置能量平均分配的設(shè)計(jì)，若剎車設(shè)計(jì)方案為機(jī)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(jì)著陸停止能量時(shí)，應(yīng)該考慮所有申請適航批準(zhǔn)的著陸時(shí)的襟翼情況。

考慮剎車分配設(shè)計(jì)不等的情況指的是飛機(jī)設(shè)計(jì)直接引起機(jī)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(jī)中線上的起落架（其每個(gè)剎車機(jī)輪的垂直載荷低于主起落架剎車機(jī)輪的垂直載荷）使用剎車。計(jì)算時(shí)應(yīng)該計(jì)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(jī)安全著陸的重要機(jī)載設(shè)備，需要通過其摩擦吸收飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的減速和停止。在確定剎車能量時(shí)需從全機(jī)的角度權(quán)衡個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮，保證飛機(jī)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(yùn)輸類飛機(jī)適航規(guī)章[Z].2011.