运输类飞机停机刹车试验技术研究

张文星 刘苗鑫

摘  要：文章以停机刹车试验要求为研究背景，利用力矩平衡的方法从理论上估算了试验过程中机轮滚动的可能性，给出了运输类飞机停机刹车试验思路，并以某型客机停机刹车适航审定试验为范例证明了理论分析的正确性，积累了一定的工程经验，对相关型号的审定试飞具有一定的指导意义。

关键词：刹车系统试飞;停机刹车;风险管控

中图分类号：V227.7        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）16-0015-03

Abstract： In this paper， based on the research on stop brake test， the possibility of wheel rolling in the test process is estimated theoretically using the method of torque balance， and the train of thought of stop brake test for transportation aircraft is given. Taking the airworthiness test of the stop brake of a certain type of airliner as an example， the correctness of the theoretical analysis is proved， and some engineering experience is accumulated， which has a certain guiding significance for the approved flight test of the relevant models.

Keywords： brake system flight test; stop brake; risk control

引言

按照《中國民用航空规章（第25部）》的要求，停机刹车试验是刹车系统必须进行的适航审定的试验内容，需要验证飞机在最大起飞重量，重心后限条件下，关键发动机处于起飞推力，其余发动机处于慢车推力时，施加停机刹车后30s，起落架机轮没有滚动现象且相关告警正确[1，2]。通常飞机在停机坪时使用停机刹车，并且飞机很可能要在发动机关车条件下停放较长时间，因此，停机刹车一般不用正常的液压源供压，而仅仅依靠蓄压器提供压力。如果停机刹车使用的压力过大，很可能导致蓄压器压力迅速衰减，不能满足相关使用要求。大部分停机刹车的压力设计值较小，仅仅满足将飞机刹停的要求。根据对相关刹车系统的分析，部分型号的停机刹车的刹车压力仅仅为最大刹车压力的一半左右。停机刹车另一个经常使用的工况是飞机在起飞线时，利用停机刹车将飞机刹停。当飞行员操纵飞机起飞时，很有可能错误地仅将一台发动机油门施加至起飞状态，此时飞机极有可能由于刹车能力不足而偏出跑道。由于停机刹车提供的刹车压力较小，飞机极有可能冲出或偏出跑道，造成飞行事故。因此，在进行停机刹车试验时需对停机刹车提供的摩擦力和抗偏航力矩进行分析，确保其有足够的安全裕度，避免事故发生。

1 理论分析

停机刹车试验时，关键动机处于起飞推力，另一台发动机处于慢车推力。以某型客机停机刹车试飞为例，假定在试验条件下飞机处于静止状态，那么飞机在地面停止的力和力矩是平衡的。此时飞机的受力分析如图1所示。

飞机受到右发和左发的推力分别为TR和TL，受到左右机轮的静摩擦力分别为NR和NL。根据力和力矩平衡，列出如下方程组：

2 停机刹车试验设计

2.1 一般性要求分析

针对中国民用航空规章第25部第735条的要求进行分析，可得停机刹车试验的条件如下：

（1）飞机在最大起飞重量，重心后限。由于停机刹车考核的主要是机轮在试验条件下滚动的可能性，因此，条款要求在最大起飞重量、重心后限进行试验，是因为此时机轮与地面的作用力大，飞机只要向前滑动，滑动摩擦力最大，最有可能带动机轮滚动。

（2）施加停机刹车后，关键发动机处于起飞推力，其余发动机处于地面慢车状态。此种状态是飞机在起飞前较为有可能的误操作现象，且一旦飞机向前运动，极有可能因为发动机的不对称力矩而偏出跑道，因此，条款将此工况定为停机刹车的试验工况。

（3）试验需在干燥水平跑道上进行。干燥的跑道摩擦系数较大，在机轮和跑道压力一定的条件下，只有干燥跑道才能提供较大的摩擦力，也能造成机轮滚动的最大可能性。

（4）停机刹车施加、发动功率设定后，飞机应该出现相应的构型告警。构型告警是为了提醒飞行员操纵出现错误，防止飞机带着错误的发动机功率设定起飞，造成安全隐患。

根据对停机刹车的条款要求分析，停机刹车试验应同时在以下条件下进行：

（1）试验时，飞机停放在跑道端头并将机头指向跑道另一端头，给飞机冲出跑道留足跑道安全余量，确保试飞员有足够的时间处置特情。

（2）停机刹车施加后，发动机油门的操纵应该缓慢进行，避免快速推油门时发动机推力突然增加引起飞机动态低头，从而损伤前起落架结构。缓慢施加发动机推力还有助于控制试验风险。如果在缓慢施加油门过程中飞机有向前移动或滚动的趋势，应立即停止试验，避免出现意外。

（3）由于机轮轮速传感器精度一般不足以测量机轮轻微转动或滑动，因此，应在飞机关键发动机一侧的安全范围内，设置摄像机拍摄机轮运动情况。

（4）拍摄机轮时应在机轮外侧画一条清晰白线，供摄像机拍摄参考。

（5）地面技术人员与机组配备对讲机，协同试验和拍摄时机。

（6）在满足试验状态后，30s内起落架机轮没有滚动现象。

2.2 试验程序

停机刹车试验是试验准备和现场组织管理较为复杂的试验科目。根据分析，停机刹车应遵循以下试验程序：

（1）试验前，对起落架及其附属结构进行检查，确保起落架系统结构完好。

（2）飞机在向试验点滑行过程中，利用停机/应急刹车将飞机刹停一次，观察飞机动态响应，确保停机/应急刹车工作正常。

（3）飞机停止在跑道上，机头正对跑道中心线，将脚蹬刹车踩至最大行程，通过观察刹车压力确认正常刹车系统工作正常。尽管应急刹车试验的液压源与正常刹车的液压源不同，但是为了防止飞机意外冲出跑道，必须确保正常刹车系统工作正常。

（4）飞机停止在试验点后，关闭发动机，地勤人员对关键发动机一侧的起落架机轮进行划线。划线应与地面保持垂直，沿径向标注宽度为50mm的白色径向条纹，从接地点开始，沿轮轴方向向外标注长度为500mm、宽度为50mm的白线。

（5）在地面白线的延长线上，设立摄像机机位，对机轮进行拍摄。摄像机的时间应与机上时间协调一致。

（6）清理机轮附近区域，避免杂物影响试验结果。

（7）试飞员进行施加停机刹车、缓慢操纵关键发动机油门时，摄像机持续拍摄30s。

3 试验结果分析

图2给出，某型客机停机刹车试验开始前（左图）与终止后（右图）的拍摄画面。根据拍摄画面和相关试验数据分析可知，停机刹车施加后发动机油门杆到预定位置（左发慢车、右发起飞功率）至发动机右发油门杆收回时刻间隔58s，飞机机轮未出现滚动和滑动现象，相关构型告警正确，表明停机刹车设计满足条款要求。试验结果同时证明，针对试验的理论计算中对偏航力矩的评估计算较为可信。

4 结束语

本文较为详细地介绍了按照《中国民用航空规章（第25部）》进行停机刹车试验的理论分析和试验设计，试验结果证明理论分析和试验设计较为合理，可以有效避免试验風险。本文的试验方法有一定的通用性，可以指导相关型号适航取证的停机刹车试验。

参考文献：

[1]中国民用航空总局.CCAR-25-R4.中国民用航空条例第25部运输类飞机适航标准[S].中国民用航空总局，2011.

[2]AC25-7C.Flight Test Guide for Certification of Transport Category Airplanes [M]. Federal Aviation Administration， 2011.