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A320飞机两部FAC失效对安全的影响

来源:民航资源网 作者:赵欢欢 2015-02-14 09:03:53 我来说两句(2)

专业分类机务维修 文章编号】4-2015-0065

  

  亚航QZ8501航班12月28日坠毁,目前的调查怀疑是飞机两部FAC计算机失效,对于该次事件我们不便做过多评价,这次仅谈谈关于FAC故障的那点事。

  FAC全称飞行增稳计算机,是自动飞行系统中非常重要而又复杂的部件,机上一共安装两部同样的设备,在两部FAC都有效的情况下,FAC1#具有优先权,FAC2#备用。

  一、FAC的作用

  偏航方面的功能

  A320飞机的偏航主操作是脚蹬通过连接钢索控制方向舵的偏转,是机械操作,但是方向舵的所有电操作(可以称之为补偿操作)均是由FAC开控制和实现的,包含以下几个方面:

  1、偏航阻尼和协调转弯

  偏航阻尼和协调转弯是ELAC根据滚转角度和方向舵偏转摆动来计算偏航指令输入到FAC,由FAC发送信号到偏航阻尼作动器控制方向舵的偏转,偏航阻尼和协调转弯是自动完成的,它在发动机失效后辅助方向舵的使用(短期偏航补偿)。

  2、方向舵配平

  在人工飞行时,执行飞行员使用人工配平旋钮输入的配平指令;当AP 接通时,执行来自FMGS 的配平指令,对单台发动机失效的改出提供帮助(长期偏航补偿)。

  3、方向舵行程限制

  在飞机高速飞行时,为了防止方向舵偏转过大,造成较高的结构负载,因而需要限制方向舵的偏转角度,最大偏转角度与飞机当前空速相关,空速越大,最大偏转角越小。如果两部FAC失效,最大偏转角度被限制在第二部FAC故障时的值。

  飞行包线功能

  飞行包线以速度作为横坐标,以高度作为纵坐标,把各个高度下的速度上限和下限画出来,综合保证横向平衡和结构稳定,这样就构成了一条边界线,成为飞行包线,飞机需要在这个线确定的范围内飞行。FAC通过总重来计算飞机的特性速度(具体计算方法见我之前写的《A320型飞机有关总重和特性速度的介绍》),显示在PFD的速度带上,飞行员监视飞机空速不能超过特性速度的限制,这样可以确保飞机始终在包线内飞行。

  飞行包线功能的另一个方面是ALPHAFLOOR保护,当飞机的迎角超过一定临界值(未达到失速迎角),FAC发送一个信号到FMGC,使得自动油门到TOGO位(无论油门杆在何位置)防止迎角继续增大。

  低能量警告

  低能量警告在形态2,3和全形态,FAC依据飞机形态结合水平减速率、飞行轨迹角计算能量水平,当机能量水平低于临界值,触发SPEED SPEED SPEED”音响警告,提醒飞行员必须增加推力并通过俯仰控制恢复正的飞行轨迹角。

  风切变探测警告

  此风切变探测警告与气象雷达风切变探测有所不同,鉴于气象雷达的工作原理,其探测的风切变目标必须含有降水,而FAC探测风切变是根据ADIRS的垂直速度,空速和地速,坡度、纵向风梯度和垂直风况等衍生参数来计算飞机的能量水平,FAC用迎角表示能量水平,并将它与迎角临界值比较,大于临界值则很可能存在风切变状况,触发风切变警告,同时,飞行制导根据从速度基准系统(SRS)接收到的专门适应于风切变的FD俯仰指令,飞行员需设定复飞推力,并跟着俯仰指令作最佳改出机动飞行。

  二、FAC失效对飞行控制的影响

  单一FAC失效除降低系统安全裕度,对系统的正常工作无任何影响,即便在两部FAC开关切断的情况下,只要有一部FAC未发生故障,FAC飞行包线计算和监控也不受影响。但是双FAC故障对飞行控制的影响还是很大的。首先来认识有关飞行操作几个名词:

  1.正常法则

  正常法则可以对飞机提供俯仰、横滚操作的保护。

  俯仰保护方面包含:

  --载荷因素的限制。在正常法则下光洁形态载荷因素为+2.5g至-1g ,其它形态时+2g至0。

  --俯仰姿态的限制。正常法则下机头俯仰角被限制在+30至-15度,且随着襟缝翼位置和空速大小门限值随之变化。

  --大迎角限制。在正常法则下,当迎角大于α保护时,侧杆直接控制迎角,但是无论怎样拉动侧杆,飞机迎角不会达到一个临界迎角值

  --高速限制。在正常法则下,当飞机超过VMO时,高速保护作用,此时侧杆的机头向下权限渐渐地减小,同时飞机采用一个机头向上的恒久指令以协助飞机恢复至正常飞行状态

  横滚保护方面主要是坡度限制,在正常飞行时,坡度不能超过33度,人工可以保持侧杆达到最大坡度67度,但是只要一松杆坡度会回到33度以内。

  简单的说,在正常法则下,无论飞行员输入任何信息,计算机都将防止多大的机动动作以及在俯仰横、滚轴上超过安全飞行包线的飞行(偏航的保护通过方向舵形成限制)。

  2.备用法则

  备用法则是正常法则的降级模式,发生于飞控系统内部或者外部系统发生故障时,备用法则同时分为无保护和有保护的降级模式。有保护备用法则在俯仰保护方面与正常法则相似,仅缺少俯仰姿态保护,无保护的降级模式仅有载荷因素限制。两种状态下的备用法则,均无坡度保护功能,可以理解为仅剩偏航阻尼功能的横滚直接法则。

  3.直接法则

  直接法则简单理解为舵随杆动,无任何保护。在俯仰方面,升降舵偏转与操作杆偏转成正比,a-floor功能丧失;横滚方面,副翼偏转与侧杆成比例,偏转率根据襟缝翼构型有所变化;偏航方面,方向舵与脚蹬角度成比例,偏航阻尼和协调转弯失效,直接法则

  多是起落架放下后转化,是着落的常规方式。

  当两部FAC故障时,飞机除了丢失FAC上面所提到的偏航、包线、低速、风切变预测等

  所有功能外,飞行操作的法则也会降级,具体表现在俯仰由正常法则变为备用有保护法则,横滚和偏航均降级至直接法则。虽然俯仰降级为有保护的备用法则,但是因为低速和高速保护都是基于特性速度的作为启动保护的条件,而特性速度如VSW、VMO/MMO是由FAC计算的,所以这两个保护也会丢失,a-floor保护丢失,飞行控制也就是有俯仰载荷因素限制的直接法则,在此情况下因为缺少俯仰保护和飞行包线的监控,飞行控制会得“敏感”起来

  飞行员一不留神就会超出正常限制,同时飞机失速的可能性也会大大增加。

  三、FAC失效后的操作

  对于FAC双失效,FCOM3中有明确的应急操作程序,如下:

  在160kt以上小心使用方向舵

  取决于故障发生的时间,方向舵行程限制系统可能不处于与速度对应的正确位置。因此,速度在160kt以上时,小心使用方向舵,以免损坏飞机结构。

  在缝翼伸出时,全方向舵行程权限恢复。

  —FAC(飞行增稳计算机)1+2 ..........................................................OFF 然后 ON

  如果不成功:

  —FAC 1+2...................................................................................................OFF

  当 FAC 1+2不工作时,方向舵行程限制系统,方向舵配平控制,偏航阻尼器和 PFD 上的特性速度都失效。

  飞行操纵 ------------备用法则

  飞行操纵正常法则失效。除机动保护以外的所有保护都失效。

  最大速度................................................................................................... 320kt

  由于失去高速保护,速度受到限制。

  最大速度............................................................. 320KT

  160kt以上小心使用方向舵 REAC W/S DET

  —对于着陆..............................................使用襟翼 3

  —GPWS着陆襟翼3 ............................................ON

  当襟翼处于形态3 时显示。

  进近速度.............................................VREF + 10KT

  着陆距离程序.....................................................执行

  参见QRH第2 部,或FCOM3.02.80。

  当起落架放下时:直接法则

  在放起落架时,俯仰及横滚上的操纵法则都恢复到直接法则(参见直接法则程序 3.02.27)。

  总结

  FAC控制着飞机的偏航、包线、以及危险情况的预警,是飞行操作系统中非常重要的组成部分。一般来说,安装两部FAC,FAC中有关方向舵的控制通道是相互独立的,其系统的可靠性非常高,同时发生故障的概率很低,即便发生故障,也有明确的操作程序予以指导,因而仅仅两部FAC失效,只要机组处置得当,飞机也是相对安全的。但是事件的产生的影响往往是多方面的,可能会影响到飞机操作,也有可能影响机组心理层面,再结合当时的环境或产生其他不可预知的影响。因而在平时维护过程中机务人员需要加强重要系统维护工作,对于可能对飞行安全造成重要影响的故障需要彻底排查,找出故障源,让飞机安全上天;对于机组,需要加强飞行技术的训练,特别是紧急状态下的飞行操作,孰能生巧,才能把好飞行安全的最后一道防线。


  作者简介:

  赵欢欢,目前供职于东航工程技术公司浦东维修基地,担任空客电子技术支援工程师一职,主要负责空客320、330机型电子技术支援与培训工作,曾牵头排除多起电子系统疑难故障,对空客系列飞机的航电系统以及航电新技术应用较为熟悉。

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