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    飛機(jī)新型行李架系統(tǒng)的研發(fā)

    2017-05-30 01:48:08劉滉張繼鑫鄭策李仲華葉子建張宏偉
    科技風(fēng) 2017年14期
    關(guān)鍵詞:飛行安全行李架

    劉滉 張繼鑫 鄭策 李仲華 葉子建 張宏偉

    DOI:10.19392/j.cnki.16717341.201714024

    摘要:民航運(yùn)輸高效快捷,飛機(jī)給旅客出行帶來方便的同時(shí),也伴隨著不安全的因素。乘客不正常的拿取行李會(huì)影響到客艙秩序甚至危及飛行安全,而新型行李架系統(tǒng)的研發(fā)旨在杜絕這一行為。此項(xiàng)研發(fā)能夠保證飛行中行李架自動(dòng)上鎖,除機(jī)組成員外,其他人不能隨意打開行李箱。本系統(tǒng)從根本上避免了飛行中旅客取行李時(shí)發(fā)生行李滑脫的意外以及旅客逃生時(shí)拿行李而阻礙逃生的行動(dòng)。

    關(guān)鍵詞:行李架;虛擬控制;飛行安全

    本文主要研發(fā)一款新型行李架系統(tǒng),在安全的情況下行李架能自動(dòng)開鎖,而在非正常時(shí)間行李架處于常關(guān)狀態(tài)。本項(xiàng)目正是基于上述需求,保證飛行過程中行李架自動(dòng)上鎖,除機(jī)組成員外,其他人不能隨意打開行李架;而在飛機(jī)落地停穩(wěn)后又能將行李架蓋板開啟,更好地指導(dǎo)乘客在合適的時(shí)間取拿行李,從而更好地保障民航運(yùn)輸?shù)陌踩透咝А?/p>

    1 行李架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    1.1 傳統(tǒng)行李架介紹

    現(xiàn)代民航客機(jī)使用的行李架主要有兩種形式。一種是上拉式,應(yīng)用于使用年限較長的飛機(jī)(包括部分波音777或空中客車320),這種方式比較占空間。另一種是下拉式,應(yīng)用于較新的飛機(jī)(如737MAX,777300ER,A320NEO,新版737800/900),這種行李架內(nèi)部容量很大,而且所占空間較小。對于傳統(tǒng)行李架,無論是上拉式還是下拉式,都只安裝了簡單的機(jī)械鎖扣裝置,乘客對行李架的開啟與否有完全的控制權(quán)。

    1.2 行李架系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

    行李架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的為增設(shè)限制功能,將單一的可由人為因素決定的開啟與關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)槿墮?quán)限系統(tǒng),即在飛機(jī)飛行過程中、運(yùn)行尚未平穩(wěn)或者發(fā)生事故時(shí),系統(tǒng)鎖定行李箱,而在飛機(jī)停好后自動(dòng)解鎖,如在飛行期間有特殊情況發(fā)生,可由乘務(wù)人員進(jìn)行手動(dòng)解鎖,即飛行系統(tǒng)、乘務(wù)員、乘客可分別開啟或關(guān)閉行李架,只是相應(yīng)權(quán)限級別依次遞減。

    本項(xiàng)目考慮到現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)電一體化的特點(diǎn),設(shè)計(jì)思路為在保留原行李架機(jī)械鎖的基礎(chǔ)上,通過電路來控制整個(gè)裝置的運(yùn)作過程,這樣不僅讓乘客能更好的適應(yīng)行李架系統(tǒng)的改變,也能夠規(guī)避復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來的可靠性低的弊端,和飛機(jī)維護(hù)過程中修理或更換故障部件的操作復(fù)雜性,既能減小維護(hù)成本,降低部件加工成本,亦能減小維護(hù)工時(shí)。

    根據(jù)前文,新型行李架研究的關(guān)鍵在于控制電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的創(chuàng)新體現(xiàn)在通過起落架收回傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器以及機(jī)組人員的手動(dòng)控制開關(guān)控制行李架蓋,杜絕了乘客的人為因素對飛行安全的影響。本項(xiàng)目以LabVIEW軟件集成系統(tǒng)仿真模擬起落架收回傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信號,作為輸入,然后通過電路系統(tǒng)控制電磁鎖在不同情況下開閉,以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。

    1.3 行李架系統(tǒng)工作過程

    飛機(jī)地面停車時(shí),在乘客登機(jī)后,飛機(jī)起飛前,這段時(shí)間里設(shè)計(jì)電路不工作,乘客正常自行開關(guān)行李架,收放行李。飛機(jī)起飛滑行時(shí),輪速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的功率都相應(yīng)增加,這時(shí)傳感器接收輪速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率的信號,當(dāng)這個(gè)信號達(dá)到一定值的時(shí)候,飛機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)出電流信號,使電路連通,電磁鎖工作,行李架被強(qiáng)制鎖定,乘客無法自行開鎖。在后續(xù)的爬升與巡航中均保持這樣的狀態(tài)。降落滑跑的過程中,輪速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率傳感器接收信號,當(dāng)此信號低于一定值的時(shí)候,電路自行斷開,乘客可在飛機(jī)速度降低至安全速度時(shí)自行取出行李。在緊急情況下,如乘客突發(fā)疾病,藥物存放于行李中,乘務(wù)員可以使用一個(gè)磁卡,通過刷卡,附加電路中的讀卡器進(jìn)行識別,控制單片機(jī)工作,改變接入電磁鐵電路的一個(gè)工作在常通狀態(tài)下的繼電器工作狀態(tài)變?yōu)閿嚅_,進(jìn)而將電磁鎖斷電,實(shí)現(xiàn)對某特定行李架的開啟。

    1.4 系統(tǒng)控制原理

    飛機(jī)的飛行狀態(tài)(輪速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率)由LabVIEW模擬,飛機(jī)控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集卡模擬。起飛滑行時(shí),當(dāng)輪速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到一定值,LabVIEW控制電腦通過數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出電流信號(飛機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)出電流信號),干路繼電器通電,改變工作狀態(tài)為連通,這時(shí),飛機(jī)電源供電,電磁鎖通電工作,行李架被強(qiáng)制鎖定,紅色指示燈亮起。降落滑跑時(shí),當(dāng)輪速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率低于一定值,LabVIEW控制電腦通過數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出的電流信號中斷,干路繼電器斷電,工作狀態(tài)變回為常斷,電路自行斷開,綠色指示燈亮起。飛行過程中,如果出現(xiàn)特殊情況,磁卡接觸連接單片機(jī)的讀卡器,使附加電路通電,此時(shí)支路繼電器通電,改變工作狀態(tài)為斷開,對應(yīng)支路電流中斷,相應(yīng)的電磁鎖失去供電不工作,當(dāng)再次刷卡時(shí),支路繼電器斷電,工作狀態(tài)變回為常通,對應(yīng)支路重新通電,相應(yīng)的電磁鎖重新工作,鎖緊行李架。

    2 行李架實(shí)物制作

    2.1 行李架箱體制作

    基于CATIA建模軟件,對民機(jī)行李架進(jìn)行設(shè)計(jì),

    采用殼體命令對行李架進(jìn)行建模,為模擬實(shí)際行李架形狀,在建模時(shí)注意行李架背部有斜接角度,且口蓋區(qū)域有圓弧過渡,其模型如下圖所示。在完成箱體建模以后,根據(jù)AMM手冊確認(rèn)行李箱尺寸,采用PE板作為外蒙皮,完成實(shí)物模型的制作。

    2.2 LabVIEW模擬及電路連接

    LabVIEW作為一種圖形化的編程語言,現(xiàn)已廣泛使用于工程實(shí)際中,在本項(xiàng)目中,它作為數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具,模擬了飛機(jī)使用過程中實(shí)際參數(shù)的變化情況,為系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用提供了方便。

    在設(shè)計(jì)過程中,將整機(jī)機(jī)艙內(nèi)的行李架分割成各個(gè)獨(dú)立的單元,每部分結(jié)構(gòu)配置紅色與綠色指示燈,串聯(lián)在電路中,開啟時(shí)綠燈亮,關(guān)閉時(shí)紅燈亮,起到狀態(tài)指示的作用。按照相關(guān)功能LabVIEW軟件編程圖如下所示:

    在計(jì)算機(jī)端口使用數(shù)據(jù)采集卡連接電路,即可實(shí)現(xiàn)軟件對系統(tǒng)的控制,由于計(jì)算機(jī)輸出電壓較低,在電路中需連接電壓放大器,達(dá)到控制系統(tǒng)要求后,在軟件首頁的控制面板中即可模擬飛機(jī)駕駛艙面板對行李架系統(tǒng)的控制功能。

    2.3 行李架的安裝

    將電磁鎖與前述電路連接完成,通過機(jī)械部件安裝于行李箱蓋上,經(jīng)試驗(yàn),在輸入信號大小變化,即飛行狀態(tài)改變時(shí),電磁鎖可以正常開閉,且信號燈指示無誤,行李架系統(tǒng)工作正常,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能。

    3 總結(jié)

    通過CATIA建模、LabVIEW模擬及電路設(shè)計(jì)以及實(shí)物模型的制造,設(shè)計(jì)并制作的飛機(jī)新型行李架系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的飛行狀況由飛行員鎖定行李架,并在緊急情況下可用磁卡開啟,避免了乘客人為因素違規(guī)開啟而導(dǎo)致的安全事故,具備創(chuàng)新性、可靠性以及實(shí)用性,為民航客機(jī)行李架的改進(jìn)提供了參考。

    指導(dǎo)教師:張宏偉

    參考文獻(xiàn):

    [1]Boeing737300AMM手冊.

    [2]LabVIEW從入門到精通.

    [3]CATIA從入門到精通.

    基金項(xiàng)目:中國民航大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201610059003)

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