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飞行技术︱起落架和刹车

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校对 程征



起落架和刹车


收起落架晚事件分析


某航空公司在整理以往三年的飞行数据时,发现了不少的晚收起落架的事件,根据AIRFASE的参数设置,当机组在200英尺AGL以上收起落架时会触发一级事件,400英尺以上触发二级事件,800以上则会触发三级事件。然而根据FCOM ,机组在确认飞机获得正上升状态后就应该立刻收起起落架,也就是说在正常操作中是不会触发该类事件的。


不同人员的反应时间可能有所不同,操作习惯有所不同,但是当深入研究此类三级事件后发现,其发生率一直水平居高不下,也就是说每个月都有超过五个航班会在800英尺高度以上收起落架,如下图


为了了解事件背后的原因,安全管理部门同发生事件的机组进行了解和探讨,发现大部分机组这么做是由于长时间滑行导致刹车温度过高,而为了“冷却刹车温度”,机组选择延迟收起落架。许多机组认为这样做没有什么风险,因为“大部分航空公司都这么做”。

刹车温度高和初始爬升性能


刹车温度高的风险


起飞后刹车温度高最大的风险无疑就是机轮轮舱起火,当起落架或者刹车系统的液压油泄漏到高温刹车片上的时候。

大部分液压油是可燃的,所以当泄漏的液压油遇到火源时确实可能导致起火。

在过去十年中,为航空业专门设计的具有阻燃性的液压油已经开始使用。

这些磷酸酯类的液压油,不像由石油类炼制的液压油,在室温下是非常难以点燃的。但是,如果把液压油加热到180度以上的高温,就有可能燃烧,大部分液压油的自燃温度是475度。



由于以上原因,当起飞时刹车温度高的主要风险就是高温可能导致的轮舱火警,根据ICAO标准安全风险矩阵分析其风险评估结果为“高风险-严重/不太可能”。



起飞后保持起落架放下的风险


在起飞后初始爬升中不收起落架的风险也是显而易见的。

起飞后初始爬升的性能,特别是单发爬升性能,是基于起飞后立即将起落架收起而计算的。不收起落架则会对第二阶段的爬升性能造成影响,起落架带来的显著阻力可能使飞机面临CFIT的风险,同样,根据ICAO标准安全风险矩阵分析这在我们的风险评估系统中的风险级别为“高风险-坠机/不太可能”。

无论作为航班机长,航空公司安全主管或者是航空公司决策层,根绝以上量化分析不难得出结论:推迟收轮的风险矩阵值更大,不宜实施。


刹车风扇-风险缓解方案


很明显,以上任何一种风险在运行中都不可接受,所以空客飞机引入了刹车风扇。



刹车冷却风扇可以改善刹车的散热和冷却,减少了自然冷却时间,从而避免了短停过站时延迟起飞的可能,更重要的是,降低了风险。

事实上,空客公司认为刹车风扇是执行短过站飞机所需的装置,这不仅可以避免刹车装置过大,也可以为飞机减轻重量。另外,刹车风扇还可以更好的控制刹车温度从而延长刹车寿命。

碳刹车和刹车风扇都是最近十年引入航空业的新技术,在使用新技术的同时也带来了新的问题:刹车的磨损和性能与什么因素有关?碳刹车使用刹车风扇会不会导致任何职业健康问题?


A320的刹车系统


该公司跟目前世界上普遍使用的大部分A320飞机一样,采用的都是梅西耶布加迪公司的碳刹车系统,technofan 公司的刹车风扇。



这套刹车系统是在80年代中期引被空客公司引入采用,因为与钢刹车相比它具有明显的优势(高效,稳定,重量轻)。与传统的钢刹车相比,其中一个很大的不同是,刹车的磨损不是与能量直接相关,但钢刹车却是这样。碳刹车上施加更多的压力会引起温度的迅速增加,如上图

从以上分析得出,空客推荐刹车的使用如下


1、减少刹车使用次数

有几种可以减少刹车使用次数的方法:不要带刹车滑行;单发滑行;着陆时使用自动刹车。


2、优化刹车温度

可以通过刹车风扇的合理使用来管理刹车温度,但这不是一件容易的事情。

梅西耶布加迪公司公司提供了碳刹车磨损率和刹车片温度之间的关系图表,里面提到了参考温度,也提到了驾驶舱显示的刹车温度,但是,刹车片的实际温度和驾驶舱显示的刹车温度之间的关系并不是线性变化的。



从图中可以看出来,在典型的刹车磨损和刹车温度关系表中,从低温到高温,有个低磨损区和高磨损区的变化。所以,为了延长刹车寿命,运行建议应注重把刹车温度维持在低磨损区。简单来说,为了延长刹车寿命,应该在低温区或者高温区多使用刹车,中温区减少使用。

由此,给飞行员尽量简单的运行提示,既能在最佳温度区间使用刹车又遵守其他运行限制。


运行建议:


在对梅西耶布加迪公司的刹车研究之后可以看出,飞行员应该在滑行时应控制温度在80度以下或者250度以上,考虑起飞时出现刹车温度高警告的运行风险,我们给出以下建议:


1、滑出过程中:保持刹车温度不超过80度


如果ECAM机轮页面上出现绿色弧,指示刹车温度超高100度,接通刹车风扇,这可以确保:

⑴ 可以确保在中断起飞过程中的最大刹车能量

⑵ 在滑行中的刹车温度会处于一个能减少刹车磨损的合适范围


2、起飞前


如果刹车风扇接通,检查刹车温度低于150度,如果高于150度,延迟起飞直到150以下,关闭刹车风扇起飞。否则,起飞后可能会面对轮舱中漏油起火的风险。


3、起飞后


如果起飞后出现刹车热的警告信息,不要因此而延迟收起落架,如果认为需要,可以在确认没有地形威胁后且性能允许的情况下,根据ECAM要求重新放下起落架来降温。


4、着陆后滑入过程,保持刹车高温状态。


在维护中我们发现有些刹车由于高温加速氧化导致迅速老化。如果刹车吸收了过多热量,碳的氧化会加剧,在强力刹车之后,如果刹车片温度不均匀,使用刹车风扇会加速刹车片表面热点区域的氧化,所以,应该在着陆后至少5分钟或者进停机位时(先到为准)再接通刹车风扇,这样可以使刹车温度分布均匀稳定从而避免刹车表面热点的氧化。但是,如果过站时间很短,或者刹车温度可能超过500度,则应该忽略氧化问题而使用刹车风扇。


5、停机


如果刹车温度长时间维持在高温状态,那么刹车系统周边的结构比如刹车包围,机轮,轴的温度也会随之升高到不可接受的水平。为了避免这种情况发生,应该在刹车温度高时避免使用停留刹车,在刹车温度低于100度时关闭刹车风扇,如果过站时间短,保持刹车风扇接通直到温度接近外界温度。

根据FCTM,刹车风扇不仅冷却刹车,也会冷却刹车上的温度感应装置,所以,当刹车风扇工作的时候,刹车的实际温度会远远低于显示的温度,所以,刹车风扇一打开,可以看到刹车温度几乎同时就开始迅速降低,当刹车风扇关断后,实际温度与显示温度的的匹配也需要几分钟时间。当刹车风扇在运行时,显示温度和实际温度的差异可能从50度(实际温度100度时)到150度(实际温度300度时)。所以,起飞前当刹车风扇运行时,机组参考显示温度,如果温度超过150度,必须延迟起飞。

许多机组认为在机坪区域使用刹车风扇会产生“刹车粉尘”,而这有可能影响在其附近工作的人员的健康。

根据从空客公司和梅西耶布加迪公司收集到的信息,就此问题已经在世界范围内许多独立的人员上展开深入研究,研究表明:以现有掌握的信息,没有足够的证据证明碳粉是危险的致病因素。

事实上,按照SOP的建议,刹车风扇应该在进入停机位之前接通,此举也可以大大减小以上风险。所以,在机坪中使用刹车风扇不是问题。



解决方案和后期评估


在详细调研之后,安全管理小组针对此风险向高级管理部门提交了一份报告。根据他们的决定,为了解决以上风险,公司签署了安全运行提示。由于机组在此过程中的配合,最新的飞行数据表明,晚收起落架的事件发生率已经明显减少。



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