民用飞机在地面上滑行时,如何实现方向控制?

发布网友发布时间：2022-05-05 10:06

共1个回答

热心网友时间：2022-06-27 08:16

地面方向控制功能，是民用飞机的一项典型的飞机级功能。

就像我们使用方向盘控制汽车运动方向一样，飞机在地面滑行或滑跑过程中，也需要对飞机的前进方向，进行有效控制。

民用飞机要实现地面方向控制，一般可通过方向舵偏转、前轮转弯差动刹车不对称推力这几种方式来实现。

因此“地面方向控制”这项飞机级功能，需要飞控系统、起落架系统、刹车系统和动力系统等多个系统的共同支持。

这是一个典型的飞机和系统综合问题，任何一个系统都无法独立完成飞机的地面方向控制。

飞机级功能和安全性要求

地面方向控制，作为一项飞机级功能。需在飞机级开展相关功能失效的影响评估。

下图是空客 A350-1000通过进行进行地面方向控制。

飞机起飞和着陆过程是飞行员最紧张的时刻。根据统计数据，绝大多数的*都发生在飞机起飞（3分钟）和着陆阶段（7分钟），人们称之为“黑色十分钟”。

地面方向控制功能的丧失，其影响主要体现在着陆阶段。不管功能失效后是否有 CAS 告警，在恶劣天气、侧风着陆、单发失效或其他故障情况下，飞行员都有可能无法控制飞机，导致高速冲出跑道。

最终影响可能是飞机损毁、机组和乘客出现伤亡。

因此在开展飞机和系统的架构设计和安全性评估时，“丧失地面方向控制”往往被定义为“灾难级”失效状态，其可用性要求1E-9/FH

各系统功能分解和实现

根据“地面方向控制”的实现方式，可将此飞机功能分解到飞控系统（方向舵偏转）、起落架系统（前轮转弯）、刹车系统（差动刹车）、动力系统（不对称推力）。

01方向舵控制方向

飞控系统可通过，实现地面方向控制功能。在地面高速情况下，飞行员通过踩脚蹬，以控制方向舵的偏转。

方向舵的气动力作用下，对飞机产生额外偏航力矩，可用于调整飞机在地面滑行过程中的前进方向。

例如，如果飞行员左脚踩，方向舵会向左偏转，产生向左偏航力矩，飞机机头

02前轮转弯控制方向

在《民用飞机起落架系统初探与入门，控制篇！》一文中，我们对前轮转弯功能进行了详细描述，这里不多赘述。

下图是空客 A320主驾驶一侧的转弯手轮侧杆组件。

简单来说，高速时利用脚蹬控制前轮转弯，低速时利用手轮控制前轮转弯。

这样既保证了高速时良好的航向保持和纠偏能力，也顾及到了低速时优秀的地面机动能力

但有三点需要注意：

低速时，手轮的转弯权限最大为75，随着速度增加，其转弯权限逐渐减小。最后与脚蹬转弯权限（最大为6）实现平滑过渡。

高速时，脚蹬前轮转弯与方向舵方向控制，二者均使用到脚蹬位置信号，因此两个功能是联动的。

一旦脚蹬信号无效，则可能造成两个功能同时丧失。二者功能的不独立，在飞机和系统设计时应格外关注。

在着陆过程中，如需使用前轮转弯，侧杆或杆盘可以置于中立位的稍前方，保证前轮正压力，以提高前轮转弯的有效性。

03差动刹车控制方向

飞机一般提供脚蹬刹车功能（刹车位置传感器与脚蹬位置传感器，互相独立），当飞行员左右脚踩的刹车行程不一致时，即可实现差动刹车。

一般来说，飞机接地后，差动刹车就可使用。根据 A320飞行手册，在方向舵卡阻情况下，飞行员应优先选用差动刹车

对于一些小飞机，差动刹车是其地面控制方向的主要方式。

04不对称推力控制方向

着陆时，依靠两侧发动机推力的不对称，也可以实现地面方向控制。

下图是波音747着陆时，打开发动机反推的示意图。

飞行员在接地后，可以选择不对称反推（慢车反推，最大反推），以实现方向调整。但这种操作较多依赖于飞行员经验和技巧

根据波音的经验，为了保持或获得方向控制，飞行员不应该完全依赖于不对称反推。

因此，虽然不对称推力可以控制方向，但在飞机和系统设计时，一般不考虑不对称推力对于地面方向控制的贡献。