李 婧

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，中國(guó) 上海 201210）

0 引言

CCAR25-R4運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)中25.901(c)條款中規(guī)定：對(duì)于動(dòng)力裝置和輔助動(dòng)力裝置的安裝，必須確認(rèn)任何單個(gè)失效或故障或可能的失效組合都不會(huì)危及飛機(jī)的安全運(yùn)行。一般情況下，飛機(jī)的主制造商都認(rèn)為存在某種單個(gè)失效和可能的失效組合會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法通過(guò)正常的方法來(lái)減少過(guò)大的發(fā)動(dòng)機(jī)推力（功率），例如油門桿卡阻、燃油計(jì)量閥故障或者發(fā)動(dòng)機(jī)控制在“固定故障”模式下等。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)不可控高推力的故障描述

工程模擬器試驗(yàn)和飛機(jī)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析，包括在1997年沙特阿拉伯航空公司B737-200空難事故，都表明在喪失發(fā)動(dòng)機(jī)推力（功率）正?？刂频那闆r下，即使通過(guò)獨(dú)立的燃油切斷開關(guān)關(guān)閉故障發(fā)動(dòng)機(jī)，飛行機(jī)組不能總是有能力安全地處理這樣的故障。

傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部的多數(shù)單個(gè)失效和預(yù)期的故障組合會(huì)導(dǎo)致喪失正常的方法控制過(guò)大的發(fā)動(dòng)機(jī)推力（功率）或者發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向。當(dāng)油門桿指令在低推力（功率）時(shí)，可能會(huì)存在任一發(fā)動(dòng)機(jī)推力（功率）增加到顯著高于油門桿指令的情況，或者是保持在高推力狀態(tài)。例如，當(dāng)燃油計(jì)量裝置卡在某位置時(shí)，飛行機(jī)組喪失用油門桿或者自動(dòng)油門控制推力的能力。當(dāng)燃油計(jì)量裝置卡在最大燃油流量位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力持續(xù)增加，直至達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)限制或采取某些干預(yù)措施為止?！鞍l(fā)動(dòng)機(jī)限制”可能是獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)控制限制，如發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)；也可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的固有物理限制，如發(fā)動(dòng)機(jī)失速。同時(shí)，干預(yù)措施也包括一些恢復(fù)正?？刂频牟僮鳎蛘呃锚?dú)立的燃油切斷閥關(guān)閉故障發(fā)動(dòng)機(jī)等。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)不可控高推力的失效狀態(tài)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)不可控高推力的故障及其危害，長(zhǎng)期存在于運(yùn)輸類飛機(jī)設(shè)計(jì)之中。實(shí)際上，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用“失效—安全”方式進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)高推力的保護(hù)，并且允許飛行機(jī)組在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)或者飛行階段關(guān)閉故障發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)聯(lián)邦航空局表明：絕大多數(shù)的飛機(jī)都存在可預(yù)知的故障狀態(tài)，機(jī)組無(wú)法在其演變?yōu)橹卮笪：驗(yàn)?zāi)難性故障前意識(shí)到并且采取措施減輕此類故障。此類故障的失效狀態(tài)需要強(qiáng)調(diào)在以下九種情況重點(diǎn)分析：

2.1 起飛異常中斷情景1#

不可控高推力故障在起飛滑跑期間，處于功率設(shè)置和決斷起飛速度之間時(shí)發(fā)生。由于不正常的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致起飛異常中斷（如無(wú)法達(dá)到推力等級(jí)、超過(guò)推力等級(jí)或紅線，油門桿不響應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)之間的參數(shù)不匹配等）；工作正常的發(fā)動(dòng)機(jī)推力正常下降，但是故障發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于高推力狀態(tài)，由此導(dǎo)致的推力不對(duì)稱致使飛機(jī)偏出跑道，如果跑道沒(méi)有足夠的有效安全區(qū)域，則容易發(fā)生災(zāi)難性事故。

2.2 起飛異常中斷情景2#

不可控高推力故障在起飛滑跑期間，處于功率設(shè)置和決斷起飛速度之間時(shí)發(fā)生。由于不正常的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致起飛異常中斷（如無(wú)法達(dá)到推力等級(jí)、超過(guò)推力等級(jí)或紅線，油門桿不響應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)之間的參數(shù)不匹配等）；工作正常的發(fā)動(dòng)機(jī)推力正常下降，但是故障發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于高推力狀態(tài)，由此導(dǎo)致的過(guò)高凈推力致使飛機(jī)沖出跑道，如果跑道沒(méi)有足夠的有效安全區(qū)域，則容易發(fā)生災(zāi)難性事故。

2.3 復(fù)飛情景 1#

不可控高推力故障狀態(tài)在進(jìn)近/拉平時(shí)出現(xiàn)，飛行員無(wú)法對(duì)準(zhǔn)跑道中心線而開始復(fù)飛，但是如果不能及時(shí)克服飛機(jī)的下降率，有可能在跑道側(cè)面降落（災(zāi)難性故障狀態(tài)）。

2.4 復(fù)飛情景 2#

不可控高推力故障狀態(tài)在進(jìn)近/拉平時(shí)出現(xiàn)，飛行員試圖對(duì)準(zhǔn)跑道中心線而開始復(fù)飛，但是如果不能及時(shí)克服飛機(jī)的下降率，則發(fā)生飛機(jī)翼尖觸地的災(zāi)難性失效狀態(tài)。

2.5 復(fù)飛情景 3#

不可控高推力故障狀態(tài)通常發(fā)生在最后進(jìn)近階段，飛行員試圖通過(guò)方向舵輸入進(jìn)行補(bǔ)償，但是無(wú)法對(duì)準(zhǔn)跑道便開始復(fù)飛；當(dāng)正常工作的發(fā)動(dòng)機(jī)加速到復(fù)飛推力時(shí)，故障發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到其超速限制，突然被發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)切斷燃油流量，此時(shí)需要飛行機(jī)組額外的技巧才能完成方向舵反向以保持安全狀態(tài)。如果飛行機(jī)組失去對(duì)飛機(jī)的控制，則沒(méi)有足夠的高度可以恢復(fù)（災(zāi)難性失效狀態(tài)）。

2.6 著陸情景 1#

不可控高推力故障狀態(tài)發(fā)生在最后進(jìn)近階段，飛行機(jī)組試圖對(duì)準(zhǔn)跑道并繼續(xù)著陸，結(jié)果發(fā)生飛機(jī)翼尖在跑道內(nèi)或者跑道外觸地（災(zāi)難性故障狀態(tài)）。

2.7 著陸情景 2#

不可控高推力故障狀態(tài)通常發(fā)生在進(jìn)近的最后階段，飛行機(jī)組無(wú)法對(duì)準(zhǔn)跑道并繼續(xù)著陸，工作正常的發(fā)動(dòng)機(jī)推力正常下降，但是故障發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于高推力狀態(tài)；由此導(dǎo)致的推力不對(duì)稱致使飛機(jī)高速偏離跑道（災(zāi)難性故障狀態(tài)）。

2.8 著陸情景 3#

不可控高推力故障狀態(tài)發(fā)生在最后進(jìn)近階段，工作正常的發(fā)動(dòng)機(jī)推力正常下降，但是故障發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于高推力狀態(tài)，飛行機(jī)組對(duì)不對(duì)稱推力進(jìn)行補(bǔ)償操作，延長(zhǎng)著陸距離，并最終關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。然而延長(zhǎng)著陸對(duì)著陸性能的影響和額外時(shí)間的高推力導(dǎo)致飛機(jī)高速偏離跑道（災(zāi)難性故障狀態(tài)）。

2.9 著陸情景 4#

不可控高推力故障發(fā)生在著陸時(shí)反推力裝置應(yīng)用的初始階段，故障發(fā)動(dòng)機(jī)的反推力增加。飛行機(jī)組認(rèn)為橫向控制問(wèn)題是由于反推力的展開，收回反推力；正常發(fā)動(dòng)機(jī)的推力減小，反推力按命令收回，而故障發(fā)動(dòng)機(jī)處于高推力狀態(tài)時(shí)，反推力裝置由于過(guò)高的氣動(dòng)壓力無(wú)法收回，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的不對(duì)稱導(dǎo)致飛機(jī)高速偏離出跑道（災(zāi)難性故障狀態(tài)）。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)不可控高推力的故障風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃

如果要向美國(guó)聯(lián)邦航空局表明CCAR25-R4運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)中25.901(c)條款的符合性，那么基于以上九種失效狀態(tài)需要提供以下風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃：

1）確定并描述可能導(dǎo)致不可控高推力故障的部件故障，通過(guò)系統(tǒng)的故障分析完成每個(gè)部件和部件組合的故障概率分析。

2）確定所有定義的不可控高推力故障符合所有適航條款的工作和環(huán)境條件，通過(guò)飛行試驗(yàn)、工程模擬器試驗(yàn)的方法驗(yàn)證。

3）確定并描述定義的不可控高推力故障狀態(tài)不符合現(xiàn)有的25.901(c)的環(huán)境條件。

4）確定并描述定義的不可控高推力相關(guān)的不符合性，應(yīng)該包括最嚴(yán)重的預(yù)期結(jié)果。

5）通過(guò)系統(tǒng)的故障分析進(jìn)行數(shù)值分析不可控高推力故障狀態(tài)會(huì)危及飛機(jī)“不能持續(xù)安全飛行”的概率。

6）制定對(duì)策方案，如設(shè)計(jì)補(bǔ)償特征、改進(jìn)程序、部件壽命、故障檢查和在役監(jiān)控程序，使在機(jī)隊(duì)運(yùn)營(yíng)的整個(gè)壽命期間，不可控高推力故障導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)減到最小。

7）評(píng)估采取何種措施可以使改進(jìn)方案完全符合25.901(c)的要求。

［1］Federal Aviation Administration.Memorandum-Policy statement on Thrust control malfunction airworthiness program[Z].2003.

［2］中國(guó)民用航空總局.CCAR25-R4運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)民用航空局，2011.