23部通用飛機起落架警告設計研究與應用

楊蕊姣， 吳金宇， 王偉

（1.中電科蕪湖鉆石飛機制造有限公司，安徽蕪湖 241000；2.中電科蕪湖通用航空產業技術研究院有限公司，安徽蕪湖 241000）

0 引言

起落架系統是飛機的重要承力并具有操縱特性的部件，在固定翼飛機起飛降落中承擔著極其重要的使命。起落架有固定式和可收放式兩類，固定式起落架結構簡單，但飛行過程對氣動特性有一定的影響，通常在低速小飛機中使用；高性能通用飛機及民航客機通常采用可收放式起落架，該類飛機在降落過程中，需確保起落架放下且到位，并給予飛行員明確指示后，飛行員才能執行降落動作，確保安全降落，因此起落架的位置指示及告警對具有可收放起落架的固定翼飛機至關重要。

國內研發的CCAR23部通用飛機起落架警告系統設計必須滿足中國民用航空局適航條款要求。中國民用航空總局適航規章CCAR23.729（f）條對起落架警告及消除系統的設計有明確的要求，規定了對于陸上飛機，必須提供下列音響或者是等效的起落架警告裝置：1）該裝置在1個或幾個油門收回超過正常著陸進場位置，而起落架未完全放下和鎖住時，將連續發聲。如果本條規定的警告裝置設有人工停響措施，則此警告系統必須設計成當1個或幾個油門收回后警告已被暫停時，隨后再減小任一油門到（或超過）正常著陸進場位置，將會啟動警告裝置。2）在使用正常著陸程序時，該裝置在襟翼放下到超過最大進場的襟翼位置，而起落架未完全放下和鎖住時，將連續發聲。該裝置不得設置人工停響措施[1]。

本文針對中國民航規章對23部通用飛機起落架警告系統的設計要求，結合某型通用飛機起落架的特點，進行該型飛機起落架警告系統設計，通過實際裝機及試驗驗證該系統的使用效果。

1 相關系統功能介紹

1.1 起落架指示及警告系統

起落架指示系統主要用于向飛行員提供指示信息，讓飛行員明確知曉當前起落架狀態，是收起并鎖住狀態，或放下并鎖住狀態，或運動中狀態，通常使用指示燈，或者在主飛行顯示器里指示。

警告系統主要用于提示飛行員當前需要放下起落架，或者提醒起落架發生故障；起落架指示及警告系統是飛行員在座艙中知曉起落架狀態的直接來源，如其失效，將直接影響降落安全，因此該系統的重要性很高。

1.2 油門

油門是動力系統的控制部件，飛行員通過推拉油門桿以增加或減小油門，來調節飛行速度。飛機起飛及正常飛行時，油門量都會超過一定值，從而保證動力系統的有效輸出，維持飛機正常飛行，一般只有在飛機降落過程，所有油門才會收至接近怠速位置，此時飛機應該放下起落架，以備降落。

1.3 襟翼系統

襟翼系統主要是為了增加飛機升力，在起飛及著陸過程中使用襟翼，在較小的飛行速度下維持飛機的升力，以減小起飛及降落過程中的滑跑距離[2]，因此襟翼位置一般設計有起飛位、正常飛行位、降落位，飛行員將襟翼設置在降落位，一般表明準備降落，此時飛機應該放下起落架。

2 起落架警告系統的設計

2.1 系統組成

2.1.1 相關部件介紹

以當前常用于通用飛機的液壓驅動可收放前三點式起落架為例，介紹該起落架警告系統的組成及工作原理。

1）起落架開關。起落架收放由飛行員操作儀表面板的搖臂開關來控制，具有收起及放下兩個位置，如圖2所示，前起落架及主起落架同時受該開關控制，開關動作后，通過液壓組件驅動起落架的收起及放下。

2）起落架位置傳感器。在起落架艙表征起落架完全收上及完全放下到位位置設置收上到位及放下到位開關，以給起落架狀態指示提供輸入信號。

3）起落架位置指示燈。儀表面板上設置起落架位置指示燈，用來給飛行員提供起落架當前狀態[3]，在3個起落架放下且到位時，綠燈亮起，如果某個起落架沒有按開關動作完成收上或放下，則紅色警告燈亮起，如圖2所示。

圖2 起落架收放開關及狀態指示燈

4）油門操作桿位置傳感器。油門操作桿位于駕駛艙主副駕駛中間，在油門達到需要放下起落架位置設置油門位置傳感器，如圖3所示。

圖3 油門位置傳感器

5）起落架警告及消除。在儀表板設置蜂鳴器，用以提示飛行員當前起落架沒有在正確位置，以及設置警告消除按扭，如圖4所示，用于飛行員明確知曉該警告，并可主動選擇忽略該警告。

圖4 起落架警告消除按鈕

6）襟翼位置傳感器。襟翼由襟翼開關驅動，在襟翼放下到位位置，設置襟翼位置傳感器，與油門位置傳感器類似。

2.1.2 系統組成框圖

起落架警告系統組成如圖5所示，系統由起落架到位開關、左/右油門位置開關、襟翼放下到位開關、警告消除按鈕、警告蜂鳴器、警告及消除相關控制繼電器組成，其中：1）左/右油門位置開關，用于向告警電路提供飛機狀態信息；2）襟翼放下到位開關用于向警告電路提供襟翼位置信息；3）警告消除按鍵用于消除警告；4）警告蜂鳴器用于起落架警告音調生成；5）警告及消除控制繼電器包含由用于控制由油門位置引起的起落架警告的接通及消除的繼電器，以及由襟翼位置引起的起落架警告的觸發控制。

圖1 前三點式可收放起落架

圖5 起落架警告系統組成圖

2.2 工作原理

2.2.1 針對油門位置引起警告及消除的原理

針對CCAR23.729（f）條款第一條的要求，即油門位置觸發的起落架警告的要求，通過使用雙線圈電磁繼電器以及搭建邏輯電路來實現，圖6是起落架警告及消除系統原理圖，下邊詳細解釋電路工作原理。

1）當左油門收至著陸位置，觸發左油門位置開關S5閉合的位置時，如此時前起落架放下到位開關S1、S2，或左起落架到位開關S3，或右起落架到位開關S4未閉合，即C與NC接通，則警告峰鳴器的“-”極通過警告控制繼電器R2的11腳、13腳、左油門位置開關S5的NO、C腳，以及某一放下到位開關的NC及C腳與地接通，由于蜂鳴器B1的“+”極一直與28 V電源接通，則此時蜂鳴器B1發出連續警告音。

2）按壓警告消除按鈕K1，此時警告控制繼電器R2的SET線圈得電，13腳與9腳接通，8腳與4腳接通，蜂鳴器B1的“-”極無通路到地，則蜂鳴器停響。

3）此時，收右油門至觸發右油門位置開關S6閉合位置，由警告峰鳴器的“-”極通過警告控制繼電器R3的11腳、13腳，右油門位置開關S6的NO、C腳，以及放下到位開關的NC及C腳再次與地接通，蜂鳴器B1再次連續發出警告音。

4）此時，按壓警告消除按鍵K1，警告控制繼電器R2及R3的SET線圈得電，各自13腳與9腳接通，8腳與4腳接通，蜂鳴器B1的“-”極通過警告控制繼電器R2的8腳、4腳，警告控制繼電器R3的8腳、4腳，以及放下到位開關的NC及C腳與地接通，蜂鳴器B1警告音無法消除。

先收右油門、再收左油門與上述原理類似，不再重復敘述。

2.2.2 針對襟翼位置引起警告的工作原理

針對CCAR23.729（f）條款第二條的要求，即襟翼位置觸發的起落架警告的要求，通過使用普通電磁繼電器及搭建邏輯電路來實現。

如圖6所示，當襟翼放到至著陸狀態，即襟翼到位開關S7閉合，則襟翼警告邏輯控制繼電器R1吸合，如此時前起落架放下到位開關S1、S2，或左起落架到位開關S3，或右起落架到位開關S4未閉合，即C與NC接通，則警告峰鳴器的“-”極通過襟翼警告邏輯控制繼電器R1的87、30腳，以及某一放下到位開關的NC及C腳與地接通，蜂鳴器B1發出連續警告音，無法通過警告消除按鈕使停響。

圖6 起落架警告及消除系統原理圖

3 試驗驗證情況

針對某型CCAR23部通用飛機改裝了該起落架警告及消除系統的設計，在完成裝機后開展了相關功能的測試，測試記錄如表1所示。

表1 起落架警告及消除功能測試記錄

測試結果表明，該起落架警告及消除設計可按CCAR23.729（f）條款要求實現規定狀態下的起落架警告，系統組成簡單，易于實現。截至目前，該型飛機已飛行多個架次，起落架警告及消除系統均穩定可靠運行，無故障發生。

4 結語

本文針對可收放起落架的特點，提供了滿足適航要求完整的起落架警告及消除功能的解決方法，在實際飛機上得到了驗證，系統電路采用通用元器件搭建邏輯電路實現，具有結構簡單、可靠性高、成本低、易于實現、通用性強等特點，對同類型飛機起落架警告系統設計具有一定的參考意義。