DA20-C1飞机失速警告出现延迟故障分析
摘要
关键词
DA20-C1;失速;
正文
Keywords:DA20-C1 aircraft;stall;alarm
引言:
当飞机的迎角超过临界迎角后,升力系数和升力会随迎角的增大而减少,从而引起的不正常飞行现象称为失速。大型民用客机主要存在三种失速情况:大迎角失速、最低速度失速、激波失速。而DA20-C1轻型飞机仅可能出现大迎角失速和最低速度失速。
在失速状态中,机翼附面层出现严重的气流分离,导致飞机升力骤然下降,阻力急剧增大,飞机失去控制,自动进入滚转或飘摆状态,如果无法及时完成改出操作,则可能造成机毁人亡的严重事故。
为了使飞行员能够在失速发生之前操纵飞机迅速恢复到正常状态,需要在飞机接近失速时向飞行员发出警告和控制信息,从而在失速警告和失速之间提供一个充裕的范围。
在飞机失速管理领域,大型民航客机已经从利用各种飞行参数采用多信息融合技术建立飞机失速与告警,再发展到通过失速管理计算系统的实时解算来实时给出告警速度提高操作空间,现已发展到将失速管理系统与自动操作系统结合来降低失速风险。[1]对于大型民航客机而言,至少存在音频、灯光、抖杆等多样式的警告信号,而DA20-C1飞机其警告方式仅有喇叭蜂鸣警告。由于该机型失速警告系统没有进行冗余设计,故对其功能的维护就显得尤为重要。
一.DA20-C1飞机简介
DA20-C1飞机采用控制杆、泡型舱罩、下单翼、单油箱及T型尾翼, 机体采用复合材料碳纤维强化塑料与玻璃钢。机身侧方的小窗口在地面滑跑及飞行期间可以打开起到通风作用,而座椅采用固定式以对飞行员提供更好的撞击保护。
二.故障描述
遂宁分院飞行大队对 DA20-C1飞机进行飞行训练时,机组反映某机号DA20-C1飞机失速警告有延迟,几乎是与失速同时发生,对比其他DA20-C1飞机晚8-10节。机务目视检查无异常,吹洗失速警告管路后,进行本场试飞验证,机组反映失速警告延迟故障现象依旧存在。
三.排故过程
机组首次反映该故障现象后,飞机落地滑回,机务目视检查失速警告孔状况良好,喇叭及其连接处的管路状态良好,连接可靠。从喇叭端口由内向外吹洗失速警告管路,吹出少部分灰尘,其他并无异常。经机组试飞验证,该故障现象依旧。
随后,机务用孔探仪检查失速警告孔内部,检查结果显示正常,无松脱、裂纹等异常现象。并再次吹洗失速警告管路,但并未吹出灰尘或其他异物,然后清洁失速警告喇叭的防尘布,清出少部分灰尘。在取出喇叭防尘布的过程中,机务发现该型号飞机为了止挡喇叭管路中的小球,会在喇叭管路上插上一根开口销,但开口销贯穿管路留下的两个孔其缝隙较大,判断可能是止挡小球开口销处或其他管路衔接处漏气导致的该故障现象,最后机务对止挡小球开口销处和其他管路衔接处进行胶带密封,并用捆扎带固定(图一),经机组试飞验证,该故障现象排除。
(图一)
四.故障分析
经查询手册和检查实物,机务了解到该机型飞机的失速警告孔内部是固定式的,无法调节失速前发出警告声的提前节数。该机型的失速警告单一且简单,原理是利用飞机迎角来判断飞机是否即将进入失速状态,该机型的失速警告喇叭位于PFD后部,与左翼前缘的失速警告孔相连。喇叭吸气口端头有一小球,管路负压越大,小球被吸入管道的行程越长,喇叭吸气量越大,警告音量越大。当飞机处于小迎角、大速度飞行时,失速警告孔为正压,即管路内压力高于座舱环境压力,小球堵住喇叭吸气口,不会触发失速警告;飞行中,当机翼迎角增大时,机翼前缘的气动驻点向下移动,驻点后的气压降低,管路出现负压,机翼迎角越大,管路内负压越大,当飞机接近失速速度时,小球被负压吸动,喇叭发出蜂鸣警告声,如管路内负压继续增大,小球被吸入管道的行程会持续变长直至小球被开口销挡住,发出最大音量。手册要求喇叭至少需在失速前5节发出警告声。[2]
在该机型的失速警告系统管路设计上,小球由一个贯穿管路的开口销止挡,经目视检查发现开口销处的两个孔有些许缝隙,可能会导致管路漏气。
开口销是一种金属五金件,俗名弹簧销,常用于螺纹连接防松。通常使用方法为螺母拧紧后,把开口销插入螺母槽与螺栓尾部孔内,并将开口销尾部扳开,防止螺母与螺栓的相对转动。而在该机型失速警告系统的管路中,开口销起着止挡小球的作用,如果生产厂家安装后密封没做到位,或者在飞行中因为振动而松动,就可能给管路带来漏气的影响。
因止挡小球开口销的贯穿孔缝隙而导致了管路漏气,小球与失速喇叭之间的管路压力变化存在迟滞效应,不能实时反映失速警告孔处的压力。当飞机处于起飞、爬升改平飞阶段时,管路内压力与座舱环境压力形成正压或平衡压,不会触发失速警告。但在飞机大迎角慢飞科目模拟失速的过程中,由于管路漏气,失速警告孔的负压不能及时传递给小球,漏气越严重,失速警告滞后越多,从而几乎与失速同时发生,未能起到提前警告的作用。
五.维护建议
1)针对DA20-C1飞机失速警告管路止挡小球开口销处或其他管路衔接处漏气导致的失速警告延迟故障现象,需及时对止挡小球开口销处和其他管路衔接处进行密封,并用捆扎带固定防止密封胶带松脱。
2)在飞机各级别定检工作单中增加失速警告功能检查内容。
六.结束语
失速警告系统会在飞机接近失速时向机组发出警告。警告信息的真实性直接关系到机组对飞机状态的掌握、操纵手段的选择、处置措施的决策及飞机上所有人的生命安危。[3] 为了使飞行员能够在失速发生之前操纵飞机迅速恢复到正常状态,需要在飞机接近失速时向飞行员发出警告信息,从而在失速警告和失速之间提供一个充裕的范围。对于失速警告管路里容易漏气的地方应加强防范,做好对此隐患的预防措施, 确保飞机的可靠性和安全性,这对其他同类型飞机的日常维护也具有指导意义。
参考文献
[1]李欢欢,金梦.飞机失速管理专利分析[J].中国发明与专利,2019,16(02):46-51.
[2]Diamond. Aircraft DA20-C1 Airplane Flight Manual[Z]
[3]秦逸.SR20G6型飞机空中失速误警告并触发ESP故障分析[J].航空维修与工程,2022,No.369(03):95-97.DOI:10.19302/j.cnki.1672-0989.2022.03.029.
作者简介:曾玉姝(1994-),女,中国民航飞行学院遂宁分院,助理工程师,主要研究方向:航空器维修与适航。
*中国民用航空飞行学院基金项目:DA20发动机工作特性研究及典型故障分析(J2023-066)
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