民用飞机刹车能量适航要求研究

袁烨

摘 要：该文分析了中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准（以下简称CCAR25）关于刹车能量的适航要求，为新型号的设计和适航验证提供参考。

关键词：民用航空 刹车能量 设计和适航

中图分类号：F273.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

刹车能量是飞机刹车系统的重要设计输入，也是保证飞机着陆安全的重要参数。飞机的着陆速度和重量越大，其动能越大，需要通过刹车装置吸收的能量也越多。按照适航规章的要求，确定飞机刹车能量时，除需考虑正常着陆情况外，还应考虑发生某些故障的特殊情况，该文对规章要求进行了研究和解析。

1 规章要求

CCAR25部中关于刹车能量的要求通过25.735（f）体现，规章具体内容如下：

“25.735（f）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10fts2。

（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6fts2。

（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、刹车和轮胎能够吸收不少于该水平的动能。”

2 规章解析

关于刹车吸能的要求，首先要确定各刹车在典型停止情况应吸收的动能。根据25.735（f）这些典型停止情况是：25.735（f）（1）设计着陆停止，25.735（f）（2）最大动能加速停止，25.735（f）（3）最严重的着陆停止。设计着陆停止与最大动能加速停止有着较明确的定义。前者指以设计最大着陆重量和设计最大着陆速度着陆时的能量，后者指按照最大起飞重量和起飞决断速度终止起飞的能量。

对设计着陆停止情况，规章要求确定每一机轮刹车组件应吸收的动能，并在测功器上用在整个定义的磨损范围的刹车进行验证，需要验证至完全磨损刹车装置仍能够吸收最大的动能，且能达到设计要求的能量吸收率，平均减速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飞机采用内、外侧刹车分别控制和提供液压能源。若侧刹车控制失效的概率大于10-9，则在满足最严酷的着陆停止状态要求时，须考虑失效状态带来的单侧刹车情况，计算时使用的吸收刹车能量的机轮刹车装置数量将减少。（见图1）

此外，民用飞机研制是高度综合的复杂系统工程，考虑最严重的着陆停止时还需从全机的角度来判断各种失效状态对所需吸收的刹车能量的影响，着陆时飞机的任何构型变化将对飞机着陆的能量产生重大的影响。

3 计算方法

3.1 计算公式

根据AC25.735-1在设计着陆停止、最大动能加速-停止和最严重着陆停止情况下，每个机轮和刹车装置的刹车动能吸收要求可以按以下方法中的一种来确定：（1）对使用刹车过程中预期会出现的事件序列进行保守的合理分析；（2）根据开始使用刹车时的飞机动能直接进行计算。

如果用直接计算方法确定轮胎、机轮和刹车装置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE为每个机轮刹车装置所需要吸收的动能，N为装有刹车装置的机轮个数，W为飞机重量，V为飞机速度，或用国际标准（SI）单位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）适用于每个机轮刹车装置能量平均分配的设计，若刹车设计方案为机轮之间的刹车能量分配不相等，则需要根据具体分配情况对公式进行修正。

3.2 参数解析

对所有情况，V是地面速度并考虑主要的使用情况。确定设计着陆停止能量时，应该考虑所有申请适航批准的着陆时的襟翼情况。

考虑刹车分配设计不等的情况指的是飞机设计直接引起机轮之间的刹车载荷不相等，例如，主轮和前轮都使用刹车，或位于飞机中线上的起落架（其每个刹车机轮的垂直载荷低于主起落架刹车机轮的垂直载荷）使用刹车。计算时应该计及跑道隆起的影响，而不必考虑侧风的影响。

4 结语

刹车装置是保证飞机安全着陆的重要机载设备，需要通过其摩擦吸收飞机的动能，实现飞机的减速和停止。在确定刹车能量时需从全机的角度权衡个系统的设计考虑，保证飞机满足规章和安全性要求。

参考文献

[1] 中国民用航空局.中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航规章[Z].2011.

摘 要：该文分析了中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准（以下简称CCAR25）关于刹车能量的适航要求，为新型号的设计和适航验证提供参考。

关键词：民用航空 刹车能量 设计和适航

中图分类号：F273.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

刹车能量是飞机刹车系统的重要设计输入，也是保证飞机着陆安全的重要参数。飞机的着陆速度和重量越大，其动能越大，需要通过刹车装置吸收的能量也越多。按照适航规章的要求，确定飞机刹车能量时，除需考虑正常着陆情况外，还应考虑发生某些故障的特殊情况，该文对规章要求进行了研究和解析。

1 规章要求

CCAR25部中关于刹车能量的要求通过25.735（f）体现，规章具体内容如下：

“25.735（f）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10fts2。

（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6fts2。

（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、刹车和轮胎能够吸收不少于该水平的动能。”

2 规章解析

关于刹车吸能的要求，首先要确定各刹车在典型停止情况应吸收的动能。根据25.735（f）这些典型停止情况是：25.735（f）（1）设计着陆停止，25.735（f）（2）最大动能加速停止，25.735（f）（3）最严重的着陆停止。设计着陆停止与最大动能加速停止有着较明确的定义。前者指以设计最大着陆重量和设计最大着陆速度着陆时的能量，后者指按照最大起飞重量和起飞决断速度终止起飞的能量。

对设计着陆停止情况，规章要求确定每一机轮刹车组件应吸收的动能，并在测功器上用在整个定义的磨损范围的刹车进行验证，需要验证至完全磨损刹车装置仍能够吸收最大的动能，且能达到设计要求的能量吸收率，平均减速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飞机采用内、外侧刹车分别控制和提供液压能源。若侧刹车控制失效的概率大于10-9，则在满足最严酷的着陆停止状态要求时，须考虑失效状态带来的单侧刹车情况，计算时使用的吸收刹车能量的机轮刹车装置数量将减少。（见图1）

此外，民用飞机研制是高度综合的复杂系统工程，考虑最严重的着陆停止时还需从全机的角度来判断各种失效状态对所需吸收的刹车能量的影响，着陆时飞机的任何构型变化将对飞机着陆的能量产生重大的影响。

3 计算方法

3.1 计算公式

根据AC25.735-1在设计着陆停止、最大动能加速-停止和最严重着陆停止情况下，每个机轮和刹车装置的刹车动能吸收要求可以按以下方法中的一种来确定：（1）对使用刹车过程中预期会出现的事件序列进行保守的合理分析；（2）根据开始使用刹车时的飞机动能直接进行计算。

如果用直接计算方法确定轮胎、机轮和刹车装置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE为每个机轮刹车装置所需要吸收的动能，N为装有刹车装置的机轮个数，W为飞机重量，V为飞机速度，或用国际标准（SI）单位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）适用于每个机轮刹车装置能量平均分配的设计，若刹车设计方案为机轮之间的刹车能量分配不相等，则需要根据具体分配情况对公式进行修正。

3.2 参数解析

对所有情况，V是地面速度并考虑主要的使用情况。确定设计着陆停止能量时，应该考虑所有申请适航批准的着陆时的襟翼情况。

考虑刹车分配设计不等的情况指的是飞机设计直接引起机轮之间的刹车载荷不相等，例如，主轮和前轮都使用刹车，或位于飞机中线上的起落架（其每个刹车机轮的垂直载荷低于主起落架刹车机轮的垂直载荷）使用刹车。计算时应该计及跑道隆起的影响，而不必考虑侧风的影响。

4 结语

刹车装置是保证飞机安全着陆的重要机载设备，需要通过其摩擦吸收飞机的动能，实现飞机的减速和停止。在确定刹车能量时需从全机的角度权衡个系统的设计考虑，保证飞机满足规章和安全性要求。

参考文献

[1] 中国民用航空局.中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航规章[Z].2011.

摘 要：该文分析了中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准（以下简称CCAR25）关于刹车能量的适航要求，为新型号的设计和适航验证提供参考。

关键词：民用航空 刹车能量 设计和适航

中图分类号：F273.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0027-01

刹车能量是飞机刹车系统的重要设计输入，也是保证飞机着陆安全的重要参数。飞机的着陆速度和重量越大，其动能越大，需要通过刹车装置吸收的能量也越多。按照适航规章的要求，确定飞机刹车能量时，除需考虑正常着陆情况外，还应考虑发生某些故障的特殊情况，该文对规章要求进行了研究和解析。

1 规章要求

CCAR25部中关于刹车能量的要求通过25.735（f）体现，规章具体内容如下：

“25.735（f）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10fts2。

（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6fts2。

（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、刹车和轮胎能够吸收不少于该水平的动能。”

2 规章解析

关于刹车吸能的要求，首先要确定各刹车在典型停止情况应吸收的动能。根据25.735（f）这些典型停止情况是：25.735（f）（1）设计着陆停止，25.735（f）（2）最大动能加速停止，25.735（f）（3）最严重的着陆停止。设计着陆停止与最大动能加速停止有着较明确的定义。前者指以设计最大着陆重量和设计最大着陆速度着陆时的能量，后者指按照最大起飞重量和起飞决断速度终止起飞的能量。

对设计着陆停止情况，规章要求确定每一机轮刹车组件应吸收的动能，并在测功器上用在整个定义的磨损范围的刹车进行验证，需要验证至完全磨损刹车装置仍能够吸收最大的动能，且能达到设计要求的能量吸收率，平均减速率不小于10fts2（3.1m/S2）。

例如，某民用飞机采用内、外侧刹车分别控制和提供液压能源。若侧刹车控制失效的概率大于10-9，则在满足最严酷的着陆停止状态要求时，须考虑失效状态带来的单侧刹车情况，计算时使用的吸收刹车能量的机轮刹车装置数量将减少。（见图1）

此外，民用飞机研制是高度综合的复杂系统工程，考虑最严重的着陆停止时还需从全机的角度来判断各种失效状态对所需吸收的刹车能量的影响，着陆时飞机的任何构型变化将对飞机着陆的能量产生重大的影响。

3 计算方法

3.1 计算公式

根据AC25.735-1在设计着陆停止、最大动能加速-停止和最严重着陆停止情况下，每个机轮和刹车装置的刹车动能吸收要求可以按以下方法中的一种来确定：（1）对使用刹车过程中预期会出现的事件序列进行保守的合理分析；（2）根据开始使用刹车时的飞机动能直接进行计算。

如果用直接计算方法确定轮胎、机轮和刹车装置的能量吸收要求，KE=0.0443WV2/N（英尺-磅） （1）

式中KE为每个机轮刹车装置所需要吸收的动能，N为装有刹车装置的机轮个数，W为飞机重量，V为飞机速度，或用国际标准（SI）单位：KE=1/2mV2/N（焦耳）

公式（1）适用于每个机轮刹车装置能量平均分配的设计，若刹车设计方案为机轮之间的刹车能量分配不相等，则需要根据具体分配情况对公式进行修正。

3.2 参数解析

对所有情况，V是地面速度并考虑主要的使用情况。确定设计着陆停止能量时，应该考虑所有申请适航批准的着陆时的襟翼情况。

考虑刹车分配设计不等的情况指的是飞机设计直接引起机轮之间的刹车载荷不相等，例如，主轮和前轮都使用刹车，或位于飞机中线上的起落架（其每个刹车机轮的垂直载荷低于主起落架刹车机轮的垂直载荷）使用刹车。计算时应该计及跑道隆起的影响，而不必考虑侧风的影响。

4 结语

刹车装置是保证飞机安全着陆的重要机载设备，需要通过其摩擦吸收飞机的动能，实现飞机的减速和停止。在确定刹车能量时需从全机的角度权衡个系统的设计考虑，保证飞机满足规章和安全性要求。

参考文献

[1] 中国民用航空局.中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航规章[Z].2011.