淺析民用飛機(jī)襟翼空中半速告警

■ 強(qiáng)煒 張宏志/中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院

1 故障現(xiàn)象

飛行過程中，襟縫翼手柄位于1 卡位，飛機(jī)出現(xiàn)“FLAP SLOW ”青色告警，將襟縫翼手柄放置0 卡位后，襟翼收回至0°，告警信息未消失。

2 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

高升力系統(tǒng)包括前緣縫翼系統(tǒng)和后緣襟翼系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 高升力系統(tǒng)架構(gòu)圖

襟縫翼系統(tǒng)的控制共用一個(gè)操縱手柄組件，駕駛員控制指令通過移動(dòng)駕駛艙中的操縱手柄，操縱手柄組件輸出4 個(gè)電位計(jì)信號(hào)給襟縫翼電子控制裝置（FSECU）。電子控制裝置由兩臺(tái)相同的計(jì)算機(jī)組成，每臺(tái)計(jì)算機(jī)接收兩路手柄信號(hào)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)經(jīng)過計(jì)算產(chǎn)生襟翼、縫翼控制指令，控制指令控制襟縫翼系統(tǒng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)組件（PDU） 中的一個(gè)液壓馬達(dá)和左右翼尖剎車中的一個(gè)通道。PDU 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)扭矩管將力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)傳給作動(dòng)器，每個(gè)翼面與兩個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器連接，作動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)使襟縫翼翼面放下或收上。襟縫翼系統(tǒng)各有兩個(gè)雙余度位置傳感器，分別安裝在傳動(dòng)系統(tǒng)兩端，位置傳感器將襟縫翼翼面位置信號(hào)反饋給襟縫翼計(jì)算機(jī)，當(dāng)襟縫翼到達(dá)指令位置時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出鎖定指令給PDU 的失壓剎車，將翼面鎖定在指令位置。當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)0°位置時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出鎖定指令給PDU 和翼尖剎車的失壓剎車將翼面鎖定。襟翼系統(tǒng)與縫翼系統(tǒng)各有一個(gè)相同的PDU，每個(gè)包括兩個(gè)相同的液壓馬達(dá)以速度加的方式工作。兩個(gè)馬達(dá)主—主工作，一個(gè)馬達(dá)不工作時(shí)，PDU 以半速提供全部扭矩。兩個(gè)液壓馬達(dá)各自連接不同的液壓系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞PDU 動(dòng)力到旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器，襟縫翼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)傳遞給操縱面運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)軸系統(tǒng)連接所有旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器，保證所有縫翼、襟翼翼面對(duì)稱運(yùn)動(dòng)。PDU 馬達(dá)輸出端的剎車裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)末端的翼尖剎車能夠在PDU 與作動(dòng)器斷開或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)鎖定系統(tǒng)保持在當(dāng)前位置。PDU 和翼尖剎車（WTB）采用的是失壓剎車控制方式，即當(dāng)失去液壓源時(shí)，剎車裝置會(huì)鎖定驅(qū)動(dòng)線系，使襟翼、縫翼不會(huì)漂移。

2.2 襟/縫翼構(gòu)型

襟/縫翼手柄有5 個(gè)卡位，分別是0、1、2、3、FULL。內(nèi)縫翼和外縫翼都有3 個(gè)位置，內(nèi)縫翼包括0 °、15°、19°，外縫翼包括0°、21°、26.5°。襟翼位置有5 個(gè)，分別是0 °、10°、19°、25°、34°。需要說(shuō)明的是，在手柄位置1 時(shí)，襟翼可能有2 個(gè)位置，0°和10°。

詳細(xì)如下：襟縫翼在1+F 構(gòu)型，襟/縫翼手柄在1 卡位，如果空速大于VFE1+F-20kn，襟翼則自動(dòng)收回到1 構(gòu)型，保護(hù)襟翼結(jié)構(gòu)同時(shí)改善飛機(jī)爬升性能；襟縫翼在0 構(gòu)型，襟/縫翼手柄從0 移至1 卡位，如果空速小于等于100kn，襟縫翼展開到1+F 構(gòu)型；如果空速大于100kn，襟縫翼展開到1 構(gòu)型。

3 故障定位及排除

3.1 故障定位與數(shù)據(jù)分析

查看高升力OMS 故障報(bào)告“FSECU1、FSECU2 FLAP SYSTEM MONITOR FAILED”如圖2 所示。

圖2 監(jiān)控器故障報(bào)告信息

飛行過程中，襟縫翼手柄位于1 卡位，襟翼位置為10°，此時(shí)FSECU1與FSECU2 的命令卡位均為1+F 卡位，F(xiàn)SECU2 命令卡位變?yōu)? 卡位，F(xiàn)SECU1 的命令卡位仍為1+F 卡位，如圖3 所示。

圖3 FSECU1和FSECU2命令卡位曲線

通過查看此時(shí)的空速變化情況，發(fā)現(xiàn)此時(shí)刻空速在195kn 附近波動(dòng)，而195kn 正是FSECU 控制襟翼伸出和收回指令的臨界點(diǎn)，由于飛控3.0.1 軟件FSECU 為主—主工作模式，F(xiàn)SECU1和FSECU2 分別對(duì)各自通道的指令進(jìn)行判讀比對(duì)，從而得到最終的輸出指令，進(jìn)而控制各自的PDU 運(yùn)動(dòng)，由于實(shí)際工作中FSECU 內(nèi)部通道有通信延遲現(xiàn)象，此時(shí)空速在195kn 附近波動(dòng)，可能導(dǎo)致FSECU1 和FSECU2 的命令卡位不一致，如圖4 所示。

圖4 空速變化曲線

襟翼停在了8.75°附近，如圖5所示，判斷為襟翼PDU 通道1（即FSECU1 控制）的馬達(dá)與通道2（即FSECU2 控制）的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)襟翼運(yùn)動(dòng)作用相反，兩個(gè)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)抵消，導(dǎo)致襟翼PDU 輸出運(yùn)動(dòng)接近為0。

圖5 襟翼位置曲線

FSECU2 FLAP SYSTEM WRONG DIRECTION 監(jiān)控器出現(xiàn)與OMS 故障報(bào)告信息一致，通過查看該監(jiān)控器的邏輯發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)對(duì)翼面運(yùn)動(dòng)方向作用相反時(shí)，翼面會(huì)動(dòng)態(tài)平衡在非命令位置，最終會(huì)導(dǎo)致該監(jiān)控器觸發(fā)，同時(shí)該監(jiān)控器觸發(fā)會(huì)引起FLAP SLOW 告警信息，如圖6 所示。

圖6 FSECU2 FLAP SYSTEM WRONG DIRECTION MONITOR和FLAP SLOW信號(hào)曲線

3.2 故障排除

加載高升力系統(tǒng)3.2 版本軟件，該軟件2 臺(tái)FSECU 工作模式為主—備。FSECU1 為主計(jì)算機(jī)，只要FSECU1 的CMD 和MON 通道判斷的命令卡位是一致的，系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行的命令卡位就是FSECU1 的命令卡位；當(dāng)FSECU1的CMD 和MON 通道因命令卡位判斷不一致導(dǎo)致故障時(shí)，F(xiàn)SECU2 為主計(jì)算機(jī)，產(chǎn)生系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行的命令卡位；如果FSECU1 和FSECU2 之間通信出現(xiàn)故障，F(xiàn)SECU1 和FSECU2 分別使用各自判斷的命令卡位操縱系統(tǒng)；工作模式的修改有效解決了前期3.0.1 版本軟件中暴露的系統(tǒng)出現(xiàn)的半速告警的問題。在3.2 版本軟件完成該問題的回歸測(cè)試后，測(cè)試表明，3.2 版本軟件在襟翼1+F 構(gòu)型下，有效避免了空速195kn 附近波動(dòng)引起襟翼半速。FSECU 現(xiàn)已加載高升力系統(tǒng)3.2 版本軟件。

4 故障原因分析

襟縫翼在1 ＋F 構(gòu)型下，襟縫翼手柄在1 卡位，如果空速大于195kn（VFE1 ＋F－20kn）， 襟 翼則自動(dòng)收回到1 構(gòu)型。在1 ＋F 命令判斷中FSECU1 和FSECU2 的CMD和MON 通道需要分別進(jìn)行指令判斷，同時(shí)對(duì)指令結(jié)果進(jìn)行通信綜合最終得到該通道的指令信號(hào)。在實(shí)際工作中，由于兩臺(tái)FSECU 的4 個(gè)通道存在通信延時(shí)，若此時(shí)空速在195kn 附近波動(dòng)，最終可能會(huì)導(dǎo)致4個(gè)通道之間命令卡位出現(xiàn)不一致的情況。

5 解決措施

1）將高升力系統(tǒng)軟件升級(jí)為3.2版本。

2）若未進(jìn)行軟件升級(jí)，當(dāng)襟翼處于1+F 構(gòu)型時(shí)，避免在195kn（±1kn）定速爬升或定速飛行。

3）在飛行手冊(cè)中增加此項(xiàng)限制要求。