張芳

摘 要：該文具體分析了民用飛機襟/縫翼手柄設計過程。襟/縫翼手柄是飛控高升力系統(tǒng)的一個典型機械操縱器件，它的設計過程是一個復雜的過程，需要綜合考慮功能接口、機械接口、電子接口、人機工效、適航性、安全性、可靠性和維修性等因素。文中系統(tǒng)的對襟/縫翼手柄的設計過程進行了分析研究，并通過對不同機型的手柄進行比較，使得其設計過程變得清晰明了，便于設計者進行借鑒。

關(guān)鍵詞：飛控 高升力系統(tǒng) 襟/縫翼手柄 卡槽

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0028-03

The Research of Flap/Slat Control Lever Design Process in Civil Aircraft

ZHANG Fang

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai，201210，China）

Abstract：This article analyzes the design process of Flap/Slat Control Lever in civil aircraft. Flap/Slat Control Lever is a representative mechanical control component of Flight Control High Lift System， whose design is a complex process， which is required to take into account functional interface， mechanical interface， electrical interface， human ergonomics， airworthiness， safety， reliability and maintainability synthetically. In the article， the author analyzes the design process of Flap/Slat Control Lever systemic， and compares different aircrafts Flap/Slat Control Lever， which makes the design of Flap/Slat Control Lever easy and clear and provides a good sample.

Key Words：Flight Control High Lift System Flap/Slat Control Lever Detent System

飛行控制系統(tǒng)，主要包括主飛控系統(tǒng)和高升力系統(tǒng)，主飛控系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)飛機在空中橫向、縱向和航向控制和配平，空中減速控制以及飛機接地后的破升控制；高升力系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)飛機在起飛、著陸時的升阻控制。

襟/縫翼手柄是高升力系統(tǒng)在駕駛艙內(nèi)的重要操縱器件之一，通過該手柄的指令將襟縫翼舵面按預定速度定位于指令位置。襟/縫翼手柄的設計包括機械和電子設計，需要滿足功能接口、機械接口、電子接口、人機工效、適航性、安全性、可靠性和維修性的要求。預定舵面位置決定了襟/縫翼手柄的卡位數(shù)，這一數(shù)據(jù)由總體氣動專業(yè)提供。在襟/縫翼手柄設計過程中，也需要考慮標牌速度要求，飛機空速不能超過襟/縫翼手柄規(guī)定的標牌速度或當時舵面位置的標牌速度。下文就民用飛機駕駛艙襟縫翼手柄設計過程進行分析研究。

1 襟/縫翼手柄功能分析

襟/縫翼手柄主要是用于控制襟翼舵面和縫翼舵面運動的。不同飛機具有不同的位置數(shù)，這在飛機概念設計階段已經(jīng)決定，飛控高升力系統(tǒng)只需根據(jù)這一要求進行詳細設計即可。襟/縫翼手柄位置和相應的舵面位置對應關(guān)系如表1所示（假設預定舵面有5個位置）。

襟/縫翼手柄主要由以下零件組成：一個帶制動裝置的手柄、一根裝有齒輪及力感裝置的軸、四個RVDT、兩個連接器和一個導光板等。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，從圖中可以看出，通過襟/縫翼手柄把駕駛員的機械指令轉(zhuǎn)換成電信號輸出，在駕駛員操縱過程中，提供清晰明確的卡槽和卡檔，并有力感覺。襟/縫翼手柄一般安裝在中央操縱臺上，并通過面搭接、標準件搭接或搭接端子搭接的方式進行接地。電信號通過電纜傳送到襟縫翼電子控制計算機，襟縫翼電子控制計算機將信號傳送到舵面，從而實現(xiàn)舵面（襟翼和縫翼）的運動。

圖2為一些民用飛機使用的襟縫翼手柄外形圖。

2 襟/縫翼手柄機械設計過程分析

襟/縫翼手柄機械設計包括卡槽、卡檔、把手、機械接口、提起力和摩擦力設計等。

2.1 卡槽和卡檔設計

通過表1中手柄為例，可知襟/縫翼手柄具有5個卡位，而不是類似于減速板手柄一樣的連續(xù)信號。一般情況下，這5個卡位是均分的，即相鄰位置在行程上是等距的。導光板上刻有每個卡位的標記，提醒飛行員手柄所處的位置。導光板通過發(fā)光二極管（LED）不管在白天還是黑夜都能提供單色光，且可對亮度進行調(diào)節(jié)，以適應不同的光線要求。圖3為一個典型的均分5卡位卡槽設計。這一卡槽設計的襟/縫翼手柄，具有提起力和摩擦力。提起力使得手柄能夠鎖緊而處在相應卡槽內(nèi)，當需要運動手柄時，必須克服提起力，然后才能夠沿著導軌移動；當手柄沿著導軌運動時，會產(chǎn)生摩擦力，摩擦力提供給飛行員運動過程中的感覺力。提起力和摩擦力的設計都應該符合人機工效和功能的需求，如果過大，會造成飛行員的負擔；而如果提起力過小，手柄很難劃入卡槽內(nèi)，摩擦力過小，操縱過程中感覺不明顯，容易造成誤操作。根據(jù)適航條款要求卡檔設計是必須的（后述章節(jié)將進行詳細分析），避免飛機突然掉高度。在設有卡檔處，手柄不能直接通過，必須劃入相應卡槽，重新提起，才能通過。圖3所示為2種卡槽和卡檔設計示意圖，圖中的卡檔設計都為雙向卡檔，即襟/縫翼放下收起時，都必需劃入相應卡槽內(nèi)，才能繼續(xù)操縱。

卡槽和卡檔的設計都應清晰、明確和合理?？ú墼O計如果不合理，會造成位置不清晰，影響舵面操縱，根據(jù)經(jīng)驗：如果飛行員在卡位附近位置放下手柄，手柄應該不用借助外力，可以自動劃入相鄰的卡槽內(nèi)，而不是停留在2個卡位之間。而卡檔設計如果過小，起不到阻滯的作用，會很容易越過；而過大的話，會造成飛行員的負擔，不容易操縱。

2.2 把手設計

襟/縫翼手柄的手柄形式設計應符合人機工效，不同的飛機制造選用的手柄外形具有自己的特色。飛行員直接操縱手柄，外形設計顯得尤為重要；但是設計者也不能一味的聽從飛行員的意見，因為，不同的飛行員具有不同的意見，這跟他們的習慣和喜好都有關(guān)系，飛行員的意見也不是不變的，不同的時間和不同的身體狀況下，他們對手柄使用的體會都是不同的。因此，設計者應結(jié)合飛行員的意見和自己的經(jīng)驗綜合考慮，力爭設計出符合要求和經(jīng)得住時間考慮的手柄。下面就介紹幾種具有代表性的手柄把手設計。

圖4中所示的把手，不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起鎖緊片進行解鎖，才能進行相應的運動，松下鎖緊片后，手柄再次鎖緊在相應的卡槽內(nèi)。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在空客飛機上。

圖5中所示的把手，外形類似于舵面外形；大小適中，便于飛行員抓握。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。該手柄高度較類型1的把手長，操縱方式也不同，這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在波音飛機上。

圖6中所示的把手，類似于一個扇形，導光板起到防止誤操作的作用。該手柄需要使用手指進行操縱，而不能使用整個手掌進行操縱。在手柄頭部需要有凹槽設計，有的也會增加紋理設計，以便于手指操縱。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在支線飛機上。

關(guān)于選用何種類型的手柄把手，是一個復雜而又系統(tǒng)的過程。因為功能的實現(xiàn)簡單，而人的操縱舒適性卻不好判定。這是一個經(jīng)驗積累的過程，所以很多的飛機制造商使用自己熟悉的操縱器件，在此基礎上再進行優(yōu)化設計。

2.3 機械接口設計

襟/縫翼手柄是供正、副駕駛使用的，且經(jīng)常需要使用，因此，它一般占據(jù)了駕駛艙內(nèi)的中心位置，被安裝在中央操縱臺上。而具體的安裝位置，需要結(jié)合考慮適航條款的要求進行具體布置。在保證身高158～190 cm的最小機組成員就坐并系緊安全帶時，可無阻擋地全行程運動。同時，需要考慮CCAR25的25.777（e）條款的規(guī)定：襟翼和其它輔助升力裝置的操縱器件必須設在操縱臺的上部，油門桿之后，對準或右偏于操縱臺中心線并在起落架操縱器件之后至少254 mm（10英寸）。襟/縫翼手柄一般使用螺栓或螺釘安裝到中央操縱臺上，標準件牌號和數(shù)量選取好以后，需要強度進行校核是否滿足載荷要求。

2.4 提起力和摩擦力設計

提起力一般由彈簧產(chǎn)生，彈簧本身帶有一定的預緊力，當手柄提起一定的距離時，壓緊彈簧，產(chǎn)生力；由于在整個手柄運動過程中，彈簧一直處于壓緊狀態(tài)，因此該彈簧力一直存在。襟/縫翼手柄提起機構(gòu)如圖7所示。圖7中彈簧為壓縮彈簧，彈簧的設計過程需要首先明確設計要求（載荷要求、安裝高度、工作行程、剛度要求等），選用合適的材料（材料類型、切邊模量、彈性模量、抗拉強度和許用切應力等）和端部類型，并明確基本參數(shù)（鋼絲直徑、彈簧中徑、旋繞比、曲度系數(shù)、有效圈數(shù)、壓并圈數(shù)、彈簧總?cè)?shù)和實際剛度等），最終進行校核和分析。

摩擦力一般由摩擦器產(chǎn)生，當手柄不運動時，摩擦力使手柄保持在相應卡槽內(nèi)而不會發(fā)生偏移或抖動，當手柄運動時，摩擦力提供飛行員感覺力。摩擦力大小的選取非常重要，過大，會造成飛行員負擔，過小，起不到作用；且該值應在手柄全壽命周期內(nèi)保持不變。襟/縫翼手柄摩擦力機構(gòu)如圖8所示。

3 襟/縫翼手柄設計過程中條款分析

民用飛機的設計是需要滿足適航條款的要求的，如FAR25、JAR25或CCAR25部的要求。襟/縫翼手柄的設計過程需要滿足的條款有很多，如強度條款（25.305、25.405等）、功能和安裝條款如25.1301，閃電防護條款25.1316、25.1353等。整個過程需要系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、試驗和驗證。下面就襟/縫翼手柄的卡檔設計與相關(guān)適航條款的符合性進行分析。

卡擋是一種必須有一個明顯不同的獨立運動才能移動操縱手柄通過其設定位置的裝置，其目的是為了防止駕駛員誤動作而使增升裝置操縱手柄越過卡擋。卡擋設計要求通過25-23修正案引入25部，該修正案對25.145（c）進行了修訂，許可增升裝置在其兩卡擋位置之間分段收上來滿足不掉高度的要求。依據(jù)25-23修正案，25.145（c）規(guī)定飛機不掉高度的要求適用于兩卡擋位置之間和卡擋與全放下和全收上位置之間收放增升裝置的情況。此外，從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與用于制定從著陸形態(tài)進行復飛程序的位置相一致。

根據(jù)修正案25-98《修訂增升裝置操縱手柄的卡擋要求》：“FAA 建議為卡擋要求增加25.145（d）。FAA 建議更新要求并明確規(guī)定從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與從進近著陸到執(zhí)行復飛所用的形態(tài)相一致。FAA 建議明確規(guī)定，從任何經(jīng)批準的著陸形態(tài)開始執(zhí)行復飛機動時，無論操縱手柄處于哪個卡擋位置飛機都不應當?shù)舾叨取AA 建議增加一句說明，明確規(guī)定在移動增升裝置操縱手柄通過卡擋位置時，必須在那個卡擋位置做一個“明顯不同的獨立運動”。

按照此修正案中關(guān)于“對應于用以制定從著陸形態(tài)開始復飛程序的增升裝置形態(tài)”的要求的解釋是，“飛機只能有一種可用于著陸的形態(tài)，也只有一種可用于執(zhí)行復飛機動的形態(tài)，但是現(xiàn)代運輸類飛機一般都有許多種可用于進行著陸復飛的形態(tài)。飛機制造廠商為了按不同的飛行環(huán)境（例如機場標高和溫度）和非正常情況（例如發(fā)動機或系統(tǒng)不工作）來優(yōu)化飛機的性能，為飛機提供了多種著陸復飛的形態(tài)”。

4 結(jié)語

該文主要介紹了民用飛機襟/縫翼手柄的設計過程，主要包括襟/縫翼手柄功能介紹、機械設計過程分析和適航條款分析。民用飛機的襟/縫翼手柄的設計過程是一個系統(tǒng)的過程，需要系統(tǒng)的考慮功能需求、人機工效、適航等的要求。襟/縫翼手柄的設計相較于飛控駕駛艙內(nèi)的主操縱器件，如駕駛桿盤、腳蹬等，是一個簡單的操縱器件，但是它的設計步驟卻不能簡化，和主操作器件的設計過程大同小異。望設計者結(jié)合本文，在襟/縫翼手柄的設計過程中起到好的借鑒作用，設計出經(jīng)得住時間考驗的經(jīng)典產(chǎn)品。

參考文獻

[1] 張明廉.飛行控制系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1984.

[2] 薛瀛，張沖，等.民航客機駕駛盤設計中的人機工效研究[J].航空學報，2011（32）：1-7.

[3] 童時中.人機工程設計與應用[M].北京：中國標準出版社，2007.

[4] GB/T 14775-1993操縱器一般人類工效學要求[S].北京：中國標準出版社，1993.

[5] 運輸類飛機適航標準-25R4.中國民用航空規(guī)章（第25部）[S].中國民用航空局，2011，11.

卡槽和卡檔的設計都應清晰、明確和合理。卡槽設計如果不合理，會造成位置不清晰，影響舵面操縱，根據(jù)經(jīng)驗：如果飛行員在卡位附近位置放下手柄，手柄應該不用借助外力，可以自動劃入相鄰的卡槽內(nèi)，而不是停留在2個卡位之間。而卡檔設計如果過小，起不到阻滯的作用，會很容易越過；而過大的話，會造成飛行員的負擔，不容易操縱。

2.2 把手設計

襟/縫翼手柄的手柄形式設計應符合人機工效，不同的飛機制造選用的手柄外形具有自己的特色。飛行員直接操縱手柄，外形設計顯得尤為重要；但是設計者也不能一味的聽從飛行員的意見，因為，不同的飛行員具有不同的意見，這跟他們的習慣和喜好都有關(guān)系，飛行員的意見也不是不變的，不同的時間和不同的身體狀況下，他們對手柄使用的體會都是不同的。因此，設計者應結(jié)合飛行員的意見和自己的經(jīng)驗綜合考慮，力爭設計出符合要求和經(jīng)得住時間考慮的手柄。下面就介紹幾種具有代表性的手柄把手設計。

圖4中所示的把手，不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起鎖緊片進行解鎖，才能進行相應的運動，松下鎖緊片后，手柄再次鎖緊在相應的卡槽內(nèi)。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在空客飛機上。

圖5中所示的把手，外形類似于舵面外形；大小適中，便于飛行員抓握。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。該手柄高度較類型1的把手長，操縱方式也不同，這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在波音飛機上。

圖6中所示的把手，類似于一個扇形，導光板起到防止誤操作的作用。該手柄需要使用手指進行操縱，而不能使用整個手掌進行操縱。在手柄頭部需要有凹槽設計，有的也會增加紋理設計，以便于手指操縱。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在支線飛機上。

關(guān)于選用何種類型的手柄把手，是一個復雜而又系統(tǒng)的過程。因為功能的實現(xiàn)簡單，而人的操縱舒適性卻不好判定。這是一個經(jīng)驗積累的過程，所以很多的飛機制造商使用自己熟悉的操縱器件，在此基礎上再進行優(yōu)化設計。

2.3 機械接口設計

襟/縫翼手柄是供正、副駕駛使用的，且經(jīng)常需要使用，因此，它一般占據(jù)了駕駛艙內(nèi)的中心位置，被安裝在中央操縱臺上。而具體的安裝位置，需要結(jié)合考慮適航條款的要求進行具體布置。在保證身高158～190 cm的最小機組成員就坐并系緊安全帶時，可無阻擋地全行程運動。同時，需要考慮CCAR25的25.777（e）條款的規(guī)定：襟翼和其它輔助升力裝置的操縱器件必須設在操縱臺的上部，油門桿之后，對準或右偏于操縱臺中心線并在起落架操縱器件之后至少254 mm（10英寸）。襟/縫翼手柄一般使用螺栓或螺釘安裝到中央操縱臺上，標準件牌號和數(shù)量選取好以后，需要強度進行校核是否滿足載荷要求。

2.4 提起力和摩擦力設計

提起力一般由彈簧產(chǎn)生，彈簧本身帶有一定的預緊力，當手柄提起一定的距離時，壓緊彈簧，產(chǎn)生力；由于在整個手柄運動過程中，彈簧一直處于壓緊狀態(tài)，因此該彈簧力一直存在。襟/縫翼手柄提起機構(gòu)如圖7所示。圖7中彈簧為壓縮彈簧，彈簧的設計過程需要首先明確設計要求（載荷要求、安裝高度、工作行程、剛度要求等），選用合適的材料（材料類型、切邊模量、彈性模量、抗拉強度和許用切應力等）和端部類型，并明確基本參數(shù)（鋼絲直徑、彈簧中徑、旋繞比、曲度系數(shù)、有效圈數(shù)、壓并圈數(shù)、彈簧總?cè)?shù)和實際剛度等），最終進行校核和分析。

摩擦力一般由摩擦器產(chǎn)生，當手柄不運動時，摩擦力使手柄保持在相應卡槽內(nèi)而不會發(fā)生偏移或抖動，當手柄運動時，摩擦力提供飛行員感覺力。摩擦力大小的選取非常重要，過大，會造成飛行員負擔，過小，起不到作用；且該值應在手柄全壽命周期內(nèi)保持不變。襟/縫翼手柄摩擦力機構(gòu)如圖8所示。

3 襟/縫翼手柄設計過程中條款分析

民用飛機的設計是需要滿足適航條款的要求的，如FAR25、JAR25或CCAR25部的要求。襟/縫翼手柄的設計過程需要滿足的條款有很多，如強度條款（25.305、25.405等）、功能和安裝條款如25.1301，閃電防護條款25.1316、25.1353等。整個過程需要系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、試驗和驗證。下面就襟/縫翼手柄的卡檔設計與相關(guān)適航條款的符合性進行分析。

卡擋是一種必須有一個明顯不同的獨立運動才能移動操縱手柄通過其設定位置的裝置，其目的是為了防止駕駛員誤動作而使增升裝置操縱手柄越過卡擋?？〒踉O計要求通過25-23修正案引入25部，該修正案對25.145（c）進行了修訂，許可增升裝置在其兩卡擋位置之間分段收上來滿足不掉高度的要求。依據(jù)25-23修正案，25.145（c）規(guī)定飛機不掉高度的要求適用于兩卡擋位置之間和卡擋與全放下和全收上位置之間收放增升裝置的情況。此外，從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與用于制定從著陸形態(tài)進行復飛程序的位置相一致。

根據(jù)修正案25-98《修訂增升裝置操縱手柄的卡擋要求》：“FAA 建議為卡擋要求增加25.145（d）。FAA 建議更新要求并明確規(guī)定從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與從進近著陸到執(zhí)行復飛所用的形態(tài)相一致。FAA 建議明確規(guī)定，從任何經(jīng)批準的著陸形態(tài)開始執(zhí)行復飛機動時，無論操縱手柄處于哪個卡擋位置飛機都不應當?shù)舾叨?。FAA 建議增加一句說明，明確規(guī)定在移動增升裝置操縱手柄通過卡擋位置時，必須在那個卡擋位置做一個“明顯不同的獨立運動”。

按照此修正案中關(guān)于“對應于用以制定從著陸形態(tài)開始復飛程序的增升裝置形態(tài)”的要求的解釋是，“飛機只能有一種可用于著陸的形態(tài)，也只有一種可用于執(zhí)行復飛機動的形態(tài)，但是現(xiàn)代運輸類飛機一般都有許多種可用于進行著陸復飛的形態(tài)。飛機制造廠商為了按不同的飛行環(huán)境（例如機場標高和溫度）和非正常情況（例如發(fā)動機或系統(tǒng)不工作）來優(yōu)化飛機的性能，為飛機提供了多種著陸復飛的形態(tài)”。

4 結(jié)語

該文主要介紹了民用飛機襟/縫翼手柄的設計過程，主要包括襟/縫翼手柄功能介紹、機械設計過程分析和適航條款分析。民用飛機的襟/縫翼手柄的設計過程是一個系統(tǒng)的過程，需要系統(tǒng)的考慮功能需求、人機工效、適航等的要求。襟/縫翼手柄的設計相較于飛控駕駛艙內(nèi)的主操縱器件，如駕駛桿盤、腳蹬等，是一個簡單的操縱器件，但是它的設計步驟卻不能簡化，和主操作器件的設計過程大同小異。望設計者結(jié)合本文，在襟/縫翼手柄的設計過程中起到好的借鑒作用，設計出經(jīng)得住時間考驗的經(jīng)典產(chǎn)品。

參考文獻

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[2] 薛瀛，張沖，等.民航客機駕駛盤設計中的人機工效研究[J].航空學報，2011（32）：1-7.

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[5] 運輸類飛機適航標準-25R4.中國民用航空規(guī)章（第25部）[S].中國民用航空局，2011，11.

卡槽和卡檔的設計都應清晰、明確和合理?？ú墼O計如果不合理，會造成位置不清晰，影響舵面操縱，根據(jù)經(jīng)驗：如果飛行員在卡位附近位置放下手柄，手柄應該不用借助外力，可以自動劃入相鄰的卡槽內(nèi)，而不是停留在2個卡位之間。而卡檔設計如果過小，起不到阻滯的作用，會很容易越過；而過大的話，會造成飛行員的負擔，不容易操縱。

2.2 把手設計

襟/縫翼手柄的手柄形式設計應符合人機工效，不同的飛機制造選用的手柄外形具有自己的特色。飛行員直接操縱手柄，外形設計顯得尤為重要；但是設計者也不能一味的聽從飛行員的意見，因為，不同的飛行員具有不同的意見，這跟他們的習慣和喜好都有關(guān)系，飛行員的意見也不是不變的，不同的時間和不同的身體狀況下，他們對手柄使用的體會都是不同的。因此，設計者應結(jié)合飛行員的意見和自己的經(jīng)驗綜合考慮，力爭設計出符合要求和經(jīng)得住時間考慮的手柄。下面就介紹幾種具有代表性的手柄把手設計。

圖4中所示的把手，不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起鎖緊片進行解鎖，才能進行相應的運動，松下鎖緊片后，手柄再次鎖緊在相應的卡槽內(nèi)。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在空客飛機上。

圖5中所示的把手，外形類似于舵面外形；大小適中，便于飛行員抓握。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。該手柄高度較類型1的把手長，操縱方式也不同，這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在波音飛機上。

圖6中所示的把手，類似于一個扇形，導光板起到防止誤操作的作用。該手柄需要使用手指進行操縱，而不能使用整個手掌進行操縱。在手柄頭部需要有凹槽設計，有的也會增加紋理設計，以便于手指操縱。不操縱時，手柄鎖緊在相應的卡槽內(nèi)，如果需要操縱手柄，需要向上提起手柄進行解鎖，才能進行相應的運動，放下手柄后，手柄再次落入相應的卡槽內(nèi)并鎖緊。這種類型的襟/縫翼手柄把手多使用在支線飛機上。

關(guān)于選用何種類型的手柄把手，是一個復雜而又系統(tǒng)的過程。因為功能的實現(xiàn)簡單，而人的操縱舒適性卻不好判定。這是一個經(jīng)驗積累的過程，所以很多的飛機制造商使用自己熟悉的操縱器件，在此基礎上再進行優(yōu)化設計。

2.3 機械接口設計

襟/縫翼手柄是供正、副駕駛使用的，且經(jīng)常需要使用，因此，它一般占據(jù)了駕駛艙內(nèi)的中心位置，被安裝在中央操縱臺上。而具體的安裝位置，需要結(jié)合考慮適航條款的要求進行具體布置。在保證身高158～190 cm的最小機組成員就坐并系緊安全帶時，可無阻擋地全行程運動。同時，需要考慮CCAR25的25.777（e）條款的規(guī)定：襟翼和其它輔助升力裝置的操縱器件必須設在操縱臺的上部，油門桿之后，對準或右偏于操縱臺中心線并在起落架操縱器件之后至少254 mm（10英寸）。襟/縫翼手柄一般使用螺栓或螺釘安裝到中央操縱臺上，標準件牌號和數(shù)量選取好以后，需要強度進行校核是否滿足載荷要求。

2.4 提起力和摩擦力設計

提起力一般由彈簧產(chǎn)生，彈簧本身帶有一定的預緊力，當手柄提起一定的距離時，壓緊彈簧，產(chǎn)生力；由于在整個手柄運動過程中，彈簧一直處于壓緊狀態(tài)，因此該彈簧力一直存在。襟/縫翼手柄提起機構(gòu)如圖7所示。圖7中彈簧為壓縮彈簧，彈簧的設計過程需要首先明確設計要求（載荷要求、安裝高度、工作行程、剛度要求等），選用合適的材料（材料類型、切邊模量、彈性模量、抗拉強度和許用切應力等）和端部類型，并明確基本參數(shù)（鋼絲直徑、彈簧中徑、旋繞比、曲度系數(shù)、有效圈數(shù)、壓并圈數(shù)、彈簧總?cè)?shù)和實際剛度等），最終進行校核和分析。

摩擦力一般由摩擦器產(chǎn)生，當手柄不運動時，摩擦力使手柄保持在相應卡槽內(nèi)而不會發(fā)生偏移或抖動，當手柄運動時，摩擦力提供飛行員感覺力。摩擦力大小的選取非常重要，過大，會造成飛行員負擔，過小，起不到作用；且該值應在手柄全壽命周期內(nèi)保持不變。襟/縫翼手柄摩擦力機構(gòu)如圖8所示。

3 襟/縫翼手柄設計過程中條款分析

民用飛機的設計是需要滿足適航條款的要求的，如FAR25、JAR25或CCAR25部的要求。襟/縫翼手柄的設計過程需要滿足的條款有很多，如強度條款（25.305、25.405等）、功能和安裝條款如25.1301，閃電防護條款25.1316、25.1353等。整個過程需要系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、試驗和驗證。下面就襟/縫翼手柄的卡檔設計與相關(guān)適航條款的符合性進行分析。

卡擋是一種必須有一個明顯不同的獨立運動才能移動操縱手柄通過其設定位置的裝置，其目的是為了防止駕駛員誤動作而使增升裝置操縱手柄越過卡擋?？〒踉O計要求通過25-23修正案引入25部，該修正案對25.145（c）進行了修訂，許可增升裝置在其兩卡擋位置之間分段收上來滿足不掉高度的要求。依據(jù)25-23修正案，25.145（c）規(guī)定飛機不掉高度的要求適用于兩卡擋位置之間和卡擋與全放下和全收上位置之間收放增升裝置的情況。此外，從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與用于制定從著陸形態(tài)進行復飛程序的位置相一致。

根據(jù)修正案25-98《修訂增升裝置操縱手柄的卡擋要求》：“FAA 建議為卡擋要求增加25.145（d）。FAA 建議更新要求并明確規(guī)定從著陸位置起算的第一個卡擋所設定的操縱手柄位置，必須與從進近著陸到執(zhí)行復飛所用的形態(tài)相一致。FAA 建議明確規(guī)定，從任何經(jīng)批準的著陸形態(tài)開始執(zhí)行復飛機動時，無論操縱手柄處于哪個卡擋位置飛機都不應當?shù)舾叨?。FAA 建議增加一句說明，明確規(guī)定在移動增升裝置操縱手柄通過卡擋位置時，必須在那個卡擋位置做一個“明顯不同的獨立運動”。

按照此修正案中關(guān)于“對應于用以制定從著陸形態(tài)開始復飛程序的增升裝置形態(tài)”的要求的解釋是，“飛機只能有一種可用于著陸的形態(tài)，也只有一種可用于執(zhí)行復飛機動的形態(tài)，但是現(xiàn)代運輸類飛機一般都有許多種可用于進行著陸復飛的形態(tài)。飛機制造廠商為了按不同的飛行環(huán)境（例如機場標高和溫度）和非正常情況（例如發(fā)動機或系統(tǒng)不工作）來優(yōu)化飛機的性能，為飛機提供了多種著陸復飛的形態(tài)”。

4 結(jié)語

該文主要介紹了民用飛機襟/縫翼手柄的設計過程，主要包括襟/縫翼手柄功能介紹、機械設計過程分析和適航條款分析。民用飛機的襟/縫翼手柄的設計過程是一個系統(tǒng)的過程，需要系統(tǒng)的考慮功能需求、人機工效、適航等的要求。襟/縫翼手柄的設計相較于飛控駕駛艙內(nèi)的主操縱器件，如駕駛桿盤、腳蹬等，是一個簡單的操縱器件，但是它的設計步驟卻不能簡化，和主操作器件的設計過程大同小異。望設計者結(jié)合本文，在襟/縫翼手柄的設計過程中起到好的借鑒作用，設計出經(jīng)得住時間考驗的經(jīng)典產(chǎn)品。

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