淺析民用飛機襟翼空中半速告警

■ 強煒 張宏志/中國飛行試驗研究院

1 故障現象

飛行過程中，襟縫翼手柄位于1 卡位，飛機出現“FLAP SLOW ”青色告警，將襟縫翼手柄放置0 卡位后，襟翼收回至0°，告警信息未消失。

2 系統原理

2.1 系統架構

高升力系統包括前緣縫翼系統和后緣襟翼系統。系統架構如圖1 所示。

圖1 高升力系統架構圖

襟縫翼系統的控制共用一個操縱手柄組件，駕駛員控制指令通過移動駕駛艙中的操縱手柄，操縱手柄組件輸出4 個電位計信號給襟縫翼電子控制裝置（FSECU）。電子控制裝置由兩臺相同的計算機組成，每臺計算機接收兩路手柄信號，在計算機內經過計算產生襟翼、縫翼控制指令，控制指令控制襟縫翼系統動力驅動組件（PDU） 中的一個液壓馬達和左右翼尖剎車中的一個通道。PDU 產生旋轉運動驅動扭矩管將力矩和轉動傳給作動器，每個翼面與兩個齒輪旋轉作動器連接，作動器轉動使襟縫翼翼面放下或收上。襟縫翼系統各有兩個雙余度位置傳感器，分別安裝在傳動系統兩端，位置傳感器將襟縫翼翼面位置信號反饋給襟縫翼計算機，當襟縫翼到達指令位置時，計算機發出鎖定指令給PDU 的失壓剎車，將翼面鎖定在指令位置。當系統到達0°位置時，計算機發出鎖定指令給PDU 和翼尖剎車的失壓剎車將翼面鎖定。襟翼系統與縫翼系統各有一個相同的PDU，每個包括兩個相同的液壓馬達以速度加的方式工作。兩個馬達主—主工作，一個馬達不工作時，PDU 以半速提供全部扭矩。兩個液壓馬達各自連接不同的液壓系統。傳動系統傳遞PDU 動力到旋轉作動器，襟縫翼運動機構將旋轉作動器的運動傳遞給操縱面運動。傳動軸系統連接所有旋轉作動器，保證所有縫翼、襟翼翼面對稱運動。PDU 馬達輸出端的剎車裝置和傳動系統末端的翼尖剎車能夠在PDU 與作動器斷開或驅動系統故障時鎖定系統保持在當前位置。PDU 和翼尖剎車（WTB）采用的是失壓剎車控制方式，即當失去液壓源時，剎車裝置會鎖定驅動線系，使襟翼、縫翼不會漂移。

2.2 襟/縫翼構型

襟/縫翼手柄有5 個卡位，分別是0、1、2、3、FULL。內縫翼和外縫翼都有3 個位置，內縫翼包括0 °、15°、19°，外縫翼包括0°、21°、26.5°。襟翼位置有5 個，分別是0 °、10°、19°、25°、34°。需要說明的是，在手柄位置1 時，襟翼可能有2 個位置，0°和10°。

詳細如下：襟縫翼在1+F 構型，襟/縫翼手柄在1 卡位，如果空速大于VFE1+F-20kn，襟翼則自動收回到1 構型，保護襟翼結構同時改善飛機爬升性能；襟縫翼在0 構型，襟/縫翼手柄從0 移至1 卡位，如果空速小于等于100kn，襟縫翼展開到1+F 構型；如果空速大于100kn，襟縫翼展開到1 構型。

3 故障定位及排除

3.1 故障定位與數據分析

查看高升力OMS 故障報告“FSECU1、FSECU2 FLAP SYSTEM MONITOR FAILED”如圖2 所示。

圖2 監控器故障報告信息

飛行過程中，襟縫翼手柄位于1 卡位，襟翼位置為10°，此時FSECU1與FSECU2 的命令卡位均為1+F 卡位，FSECU2 命令卡位變為1 卡位，FSECU1 的命令卡位仍為1+F 卡位，如圖3 所示。

圖3 FSECU1和FSECU2命令卡位曲線

通過查看此時的空速變化情況，發現此時刻空速在195kn 附近波動，而195kn 正是FSECU 控制襟翼伸出和收回指令的臨界點，由于飛控3.0.1 軟件FSECU 為主—主工作模式，FSECU1和FSECU2 分別對各自通道的指令進行判讀比對，從而得到最終的輸出指令，進而控制各自的PDU 運動，由于實際工作中FSECU 內部通道有通信延遲現象，此時空速在195kn 附近波動，可能導致FSECU1 和FSECU2 的命令卡位不一致，如圖4 所示。

圖4 空速變化曲線

襟翼停在了8.75°附近，如圖5所示，判斷為襟翼PDU 通道1（即FSECU1 控制）的馬達與通道2（即FSECU2 控制）的馬達轉動對襟翼運動作用相反，兩個馬達運動抵消，導致襟翼PDU 輸出運動接近為0。

圖5 襟翼位置曲線

FSECU2 FLAP SYSTEM WRONG DIRECTION 監控器出現與OMS 故障報告信息一致，通過查看該監控器的邏輯發現，當兩個馬達運動對翼面運動方向作用相反時，翼面會動態平衡在非命令位置，最終會導致該監控器觸發，同時該監控器觸發會引起FLAP SLOW 告警信息，如圖6 所示。

圖6 FSECU2 FLAP SYSTEM WRONG DIRECTION MONITOR和FLAP SLOW信號曲線

3.2 故障排除

加載高升力系統3.2 版本軟件，該軟件2 臺FSECU 工作模式為主—備。FSECU1 為主計算機，只要FSECU1 的CMD 和MON 通道判斷的命令卡位是一致的，系統實際執行的命令卡位就是FSECU1 的命令卡位；當FSECU1的CMD 和MON 通道因命令卡位判斷不一致導致故障時，FSECU2 為主計算機，產生系統實際執行的命令卡位；如果FSECU1 和FSECU2 之間通信出現故障，FSECU1 和FSECU2 分別使用各自判斷的命令卡位操縱系統；工作模式的修改有效解決了前期3.0.1 版本軟件中暴露的系統出現的半速告警的問題。在3.2 版本軟件完成該問題的回歸測試后，測試表明，3.2 版本軟件在襟翼1+F 構型下，有效避免了空速195kn 附近波動引起襟翼半速。FSECU 現已加載高升力系統3.2 版本軟件。

4 故障原因分析

襟縫翼在1 ＋F 構型下，襟縫翼手柄在1 卡位，如果空速大于195kn（VFE1 ＋F－20kn）， 襟 翼則自動收回到1 構型。在1 ＋F 命令判斷中FSECU1 和FSECU2 的CMD和MON 通道需要分別進行指令判斷，同時對指令結果進行通信綜合最終得到該通道的指令信號。在實際工作中，由于兩臺FSECU 的4 個通道存在通信延時，若此時空速在195kn 附近波動，最終可能會導致4個通道之間命令卡位出現不一致的情況。

5 解決措施

1）將高升力系統軟件升級為3.2版本。

2）若未進行軟件升級，當襟翼處于1+F 構型時，避免在195kn（±1kn）定速爬升或定速飛行。

3）在飛行手冊中增加此項限制要求。