民用飞机刹车系统适航符合性考虑

摘 要：本文以某民用运输飞机的刹车系统为例，分析了当前民航运输类飞机标准CCAR25部中刹车系统主要适航条款，提出了刹车系统航条款的符合性说明方法和验证思路。

关键词：刹车系统 适航要求 符合性

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0076-02

飞机刹车系统是飞机起飞着陆系统的组成部分之一，对飞机的安全起降极为重要。民用飞机的特点是安全、舒适、经济、环保，其中安全是第一位的。适航标准是针对民用航空产品制定的最低安全标准，是民用飞机适航审定的基本依据。中国民航总局于2011年11月7日发布了运输类飞机适航标准CCAR25部的第四次修正版，即CCAR-25-R4，其中25.735条款“刹车”进行了更新，表明局方对刹车提出了新的要求。

1 刹车系统概述

民用飞机的刹车系统一般由刹车装置和刹车控制系统构成。刹车装置是指能量吸收装置，现役的飞机多采用碳-碳复合材料，通过多组碳盘间的摩擦来吸收飞机着陆时的巨大动能。刹车控制系统，现代飞机一般采用电传、液压作动来控制刹车装置。

某民用运输机的刹车系统采用电传、液压作动方式，由正常刹车系统、备份刹车系统、停机刹车系统组成，系统为100%备份。正常刹车系统由刹车控制盒、2个刹车控制双阀、液压保险及压力传感器组成；备份刹车系统由备份刹车控制盒、2个刹车控制单阀、液压保险及压力传感器组成；停机刹车系统主要有蓄压器、停机刹车控制阀及停机刹车开关构成。

系统主要有三种工作模式，分别为正常刹车、备份刹车和应急刹车。正常刹车时，刹车控制盒控制刹车控制阀输出预定压力实施刹车。正常刹车系统故障时，启动备份刹车系统。备份刹车系统由备份刹车控制盒控制，也具有防滑功能、接地保护、轮间保护功能。备份刹车系统失效后，可由飞行员通过驾驶舱防滑解除开关切换到模拟模块的应急刹车模式，此时不带防滑保护。

其中收上止转刹车由备份刹车控制盒控制完成。停机刹车为电控方式，停机刹车开通后，刹车控制盒控制正常刹车控制阀输出最大压力后，关闭停机刹车阀，实现停机刹车。

正常刹车采用1号液压系统供压，备份刹车采用2号液压系统供压，当飞机液压能源系统失效时，蓄压器将提供压力，使飞机具有不低于8小时的停机能力。

2 主要适航条款的考虑

CCAR 25.405条款规定：次操纵器件，例如机轮刹车、扰流板和调整片的操纵器件，必须按一个驾驶员很可能施于这些操纵器件的最大作用力进行设计。可以采用下列数值（如表1）。

（1）限于襟翼、调整片、安定面、扰流板和起落架使用的操纵器件。

条款中明确的提到“机轮刹车”操纵器件的操纵力须根据这些驾驶员可能施加的最大作用力进行设计。

机轮刹车系统的操纵器件有：自动刹车选择开关、停机刹车开关、防滑解除开关及刹车脚蹬。其中自动刹车选择开关为多位旋钮开关，防滑接触开关为两位拨动开关，停机刹车开关为两位旋钮开关，均不涉及载荷，涉及载荷就只有刹车脚蹬。当采用人工刹车模式时，飞行员对刹车脚蹬施加力，脚蹬机构中的脚蹬位置传感器将飞行员施加的载荷转换成刹车系统可以识别的控制信号，从而控制刹车盘上的刹车力，达到控制飞机的目的。要满足25.405条款，就要求设计刹车脚蹬机构及传感时，考虑到驾驶员的限制作用力，刹车力度设置既不能太小，让飞行员很容易施加最大刹车力，也不能太大以至于飞行员难以施加足够刹车力。

CCAR25.735刹车是机轮刹系统的最主要条款，并且CCARR4将其进行了更新，使之与FAR25、CS-25的适航要求一致。这就给民用飞机的适航带来了新的挑战。条款规定有以下几点。

1）批准。每一包含机轮和刹车的组件都必须经批准。

2）刹车系统能力。刹车系统及其相关系统必须设计和构造成。

①如果任何电气、气动、液压或机械连接元件或传动元件损坏，或者任何单个液压源或其它刹车能源失效，能使飞机停下且滑行距离不超过第25.125条规定的滑行距离的两倍。

②无论在飞行中或在地面上，刹车或其附近元件失效后从刹车液压系统泄漏的液体都不足以引起或助长有危害的火情。

3）刹车控制。刹车控制必须设计和构造成：

①操作时，不需要额外的控制力。

②如果安装了自动刹车系统，必须有措施如下。

a预位和解除预位该系统。

b允许驾驶员使用手动刹车超控该系统。

4）停留刹车。飞机必须具有停留刹车装置，当一台发动机为最大推力，同时其它任何或全部发动机为直到最大慢车推力的最不利组合时，打开停留刹车装置后，无须进一步关注就可以防止飞机在干燥的带铺面的水平跑道上滚动。该装置必须放在适当的位置或充分保证避免误操作。当停留刹车没有完全释放时，驾驶舱中必须有提示。

5）防滑系统。如果安装了防滑系统会有以下情况。

①无须外部调整就可以在预期的任何跑道情况下进行满意地操作。

②在所有情况下必须优先于自动刹车系统（如果安装）。

6）动能容量。

①设计着陆停止。设计着陆停止是在最大着陆重量下可操作的着陆停止。必须确定每一个机轮、刹车和轮胎组件的设计着陆停止刹车动能吸收要求。必须通过测功器测试验证，在整个定义的刹车磨损范围之内机轮、刹车和轮胎组件能够吸收不少于该水平的动能。必须达到飞机制造商刹车要求的能量吸收率。平均减速率必须不小于10fps2。

②最大动能加速停止。最大动能加速停止是在最临界的飞机起飞重量和速度组合状态下的中止起飞状态。必须确定每一个机轮、刹车和轮胎组件的加速停止刹车动能吸收要求。必须通过测功器测试验证，在整个定义的刹车磨损范围之内机轮、刹车和轮胎组件能够吸收不少于该水平的动能。必须达到飞机制造商刹车要求的能量吸收率。平均减速率必须不小于6fps2。

③最严酷的着陆停止。最严酷的着陆停止是在最临界的飞机着陆重量和速度组合状态下的停止。必须确定每一个机轮、刹车和轮胎组件最严酷的停止刹车动能吸收要求。必须通过测功器测试验证，在刹车热库达到完全磨损极限情况下，机轮、刹车和轮胎组件能够吸收不少于该水平的动能。对于极不可能的失效情况或当最大动能加速停止能量更严酷时，不必考虑最严酷的着陆停止。

7）高动能测功器停止后的刹车状态。按照本条（f）要求的高动能刹车试验停留刹车迅速和完全地作用了至少3 min后，必须证明，从停留刹车作用起至少5 min不能发生状况（或者在停止期间不能发生），包括轮胎或机轮和刹车组件的火情，可能妨碍安全和完全撤离飞机。

8）储备能量系统。如果使用储备能量系统满足本条（b）（1）的要求，必须向飞行机组提供可用储备能量指示。对于以下情况，可用的储备能量必须充足以下几点。

①当防滑系统没有工作时至少可完成六个完整的刹车。

②在飞机经审定的所有跑道表面条件下，当防滑系统运行时飞机完全停止。

8）刹车磨损指示器。对于每一个刹车组件，必须有措施保证在热库磨损达到许可的极限时有指示。该措施必须可靠并容易看到。

9）过热爆裂保护。对于每个带刹车的机轮，必须提供措施防止由于刹车温度升高导致的机轮失效和轮胎爆裂。并且，所有机轮必须满足第25.731条（d）的要求。

10）兼容性。机轮和刹车组件与飞机及其系统兼容性必须经过验证。

对25.735（a）条款，由于机轮和刹车都是由专门的制造商提供，有较为完善的设计制造标准，由制造商向局方表明其符合性，即可满足此条适航要求。

25.735（b）①条要求单一元件的损坏不能降低刹车系统的刹车能力，这一条可以从刹车系统的架构上来说明：由于飞机有两套独立的100%备份的刹车系统，还有蓄压器可以提供应急情况下的液压能源，其中一套刹车系统的元件损坏，即使是核心部件损坏，只要飞机可以及时切换到另一套刹车系统，飞机仍具有100%的刹车能力。

25.735（b）②关注的是从刹车泄漏出来的液压油的防火问题。这条可以通过2点来说明：①采用的液压油具有阻燃特性，不会助长火势：②刹车系统的管路中装有液压保险，当短时间内流过液压保险的液压油超过一定量，即液压油泄漏超过一定量时，液压保险会自动切断液压回路，阻止液压油的继续泄漏。

25.735（c）关心的是刹车控制，刹车系统具有自动刹车模式和人工刹车模式。飞行员通过自动刹车选择开关选定刹车档位后，飞机即进入自动刹车模式，无需其他操作；飞行员通过拨动防滑解除开关，将刹车系统切换到人工模式时，飞行员只需脚踩刹车脚蹬即可进行刹车，也无需其他操作。这样就满足了25.735（c）（1）的要求。至于25.735（c）（2），飞机具有自动刹车功能，通过防滑解除开关可以手动解除自动刹车，可以说明。

25.735（d）飞机具有停机刹车系统，符合“具有停机刹车装置”。至于停机刹车的能力的鉴定，可以通过计算分析和试验来证明其符合性。停留刹车装置即停机刹车开关，布置在中央操纵台后部，并且需要拉起才能够操纵，可以有效的防止误操作。停留刹车没有完全释放时，通过ECAS告警来提示飞行员，这一条可以通过设计说明和实验来证明符合性。

25.735（e）飞机具有防滑系统，此条适用。C（1）要求防滑系统可以自动的在“预期的任何跑道”上进行满意地操作。为了符合此条，需要选定设计跑道，采集跑道参数进行仿真计算，并最终通过试飞行试验来验证其符合性。C（2）要求自动刹车系统要包含防滑功能，这条可以通过设计说明来符合。

25.735（f）是对刹车装置的刹车能量进行了要求，设计着陆停止、中止起飞、临界着陆停止的情况下，刹车装置的能量吸收要达到设计的吸收，由于此条要求的是刹车装置的性能，而刹车装置一般从供应商处采购，供应商制造刹车装置时，根据TSO-C135a的标准足以满足适航的要求，应由设计单位和供应商共同向局方表明符合性。

25.735（g）首先要求高动能刹车后，停机刹车功能能正常使用并保持3分钟以上，还要求从停机刹车起作用后，至少5分钟没有机轮、轮胎、刹车组件的火情。此条同（f）条一样，可以通过供应商的鉴定试验来向局方表明符合性，必要的话还可能用飞行试验来验证。

25.735（h）储能系统的要求，刹车系统含有蓄压器，在EICAS上，设计了蓄压器的储能指示，可以通过设计说明和试验来表明符合。对25.735（h）（1）储备能量可以满足6次完整的刹车，可以通过先进行分析计算，再通过试验表明符合；对25.735（h）（2）可以通过仿真分析和试验来表明符合性。

25.735（i）刹车装置的附近装有磨损指示条，维护人员可以很容易的通过磨损指示条来了解刹车碳盘的磨损状态，以便及时更换，此条通过设计说明和机上检查即可表明符合性。

25.735（j）飞机机轮上装有热熔塞，当刹车温度达到一定值时，热熔塞融化带走部分热量，同时松开轮胎的阀门放走一部分气体，防止轮胎爆裂，此条主要可以通过设计说明和试验来表明符合性。

25.735（k）兼容性主要考虑的是刹车系统内部以及刹车系统与其他系同和结构的兼容性情况。由于包含内容较广，可以从一些元器件的鉴定试验，环境试验等来说明，并最终通过试飞试验来验证其符合性。

3 结语

刹车系统要满足适航取证要求，除了本文提及的适航条款外，还有25.1309安全性要求，25.1435液压系统等很多通用条款要符合。系统设计时，适航方面考虑得越多，系统就会越完善，飞机也就越安全。

参考文献

[1]中国民航总局.CCAR-25-R4（运输类飞机适航标准）[S].2011-11-7.