多电飞机飞行控制系统可靠性分析

2018-12-07叶自清

现代商贸工业 2018年32期

叶自清

摘要：研究了采用“2H/2E”（两套液压源/两套电源）双体系结构作动系统的多电飞行控制系统可靠性分析。应用可靠性框图的方法对飞机的作动系统、飞控计算机、三轴控制系统进行了可靠性分析。在此基础上继而计算出飞控系统的可靠性，计算得出的可靠性符合安全性要求。

关键词：2H/2E；可靠性框图；作动系统；飞行控制系统

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672.3198.2018.32.103

1 绪论

从20世纪80年代以来，电传操纵系统获得了极大发展，空客A320飞机采用的是带有机械备份的数字式电传操纵系统。该系统采用五套数字计算机，而每套计算机中又有两个非相似的处理器。综合飞控系统重量和可靠性等方面的考虑，在研究飞行控制系统可靠性时，拟采用四余度非相似数字电传飞控系统。

2 系统可靠性分析

2.1 液压伺服作动器（SHA）可靠性框图模型

根据液压伺服作动的系统原理图，双通道的液压伺服作动器SHA属于双余度作动系统，可靠性框图属于并联形式，两个伺服控制器并联，两个电磁阀并联，伺服控制器、电磁阀与液压缸组成串联模式。

2.2 电动静液作动器（EHA）可靠性框图模型

根据电动静液作动器的系统原理图，双通道的电动静液作动器EHA可靠性框图属于并联形式，两个电机泵并联，两个蓄能器并联，两个单向阀并联，两个旁通阀并联，电机泵、蓄能器、单向阀、旁通阀与液压缸组成串联模式。

2.3 作动系统可靠性计算

作动系统元部件的故障率（表1）。

单通道SHA的故障率为λSHA=8.2×10-4/h。单通道EHA的可靠度为λEHA=3.7×10-5/h。

2.4 飞行控制计算机FCC可靠性分析

每个主飞行计算机从四余度的ARINC629总线上接收信息，并完成控制律及余度管理的计算。每套主飞行计算机又包含有4条非相似数字计算机处理器通道。正常情况下，其中一个通道输出作为备份，其余三个由多数表决来决定输出。一旦当前三个通道检测出一个故障通道后，该通道立即被断开，由备用通道代替。

3 飞机三轴控制系统可靠性分析

3.1 滚转结构控制系统可靠性分析

滚转控制是由飞机机翼上的扰流板和副翼完成，所以滚转控制系统的可靠性取决于扰流板以及副翼的可靠性。每块扰流片都是作动筒电子控制装置（ACE）和单通道的作动器控制，每个副翼都是由双余度作动器控制。作动筒电子控制装置ACE是一个信号变换器，而且能够实现电传操纵系统的直接操纵模式。左右两机翼的扰流片功能完全对称，属于串联模式。由此可得出飞行滚转控制的可靠性框图，见图1。

3.2 航向结构控制系统可靠性分析

飞机飞行航向轴控制由方向舵完成，航向控制的可靠性由方向舵的可靠性决定，见图2。

3.3 俯仰结构控制系统可靠性分析

飞机俯仰控制由升降舵完成，俯仰控制的可靠性由升降舵的可靠性决定。升降舵可靠性框图如图3所示。

4 飞行控制系统可靠性计算

根据第2、3节分析，可以计算飞行控制系统的可靠性如下：

（1）飞行控制计算机可靠性飞行控制计算机的可靠性为：

λFCC=2.43×10-11+5.2×10-11=7.63×10-11

（2）副翼系统的故障率，副翼可靠性框图为串-并联模型。则整个副翼的可靠性为：

λAilerons=6.985×10-12×2=1.397×10-11/h

（3）扰流片系统的可靠性计算整个扰流片系统的可靠性為：

λSpoilers=7.06×10-18×2=1.412×10-17/h