关于空客A320系列飞机空中自动驾驶失效研究

关于空客A320系列飞机空中自动驾驶失效研究

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摘要:随着我国的经济在快速的发展,社会在不断的进步,通过对一起A320空客A320系列飞机空中出现自动驾驶失效故障的排除,找出故障原因为起落架空地感应机构内部磨损,为类似故障的排除提供参考。

关键词:自动飞行;前起空地感应机构;故障

空客A320系列飞机能够自动驾驶还有赖于人们发明了自动驾驶仪,早期人们发明的自动驾驶仪比较简单,主要是由陀螺仪、加速度计以及高度表等检测设备,加上简单的电路组成。空客A320系列飞机正常飞行状态下,陀螺仪就按照预定的参数进行工作,如果空客A320系列飞机偏离了正常轨道,陀螺仪的参数就会发生改变,这种情况下与之相连的电路就会发出电信号,促使操纵空客A320系列飞机的陀面发生偏转,纠正空客A320系列飞机的飞行方向。空客A320系列飞机的高度以及速度分别有加速度计以及高度表来控制。这是最早的自动驾驶仪,这时候的自动驾驶仪不需要计算机就可以工作,但是精度较差,需要飞行员对空客A320系列飞机的飞行状态进行校正。现代的空客A320系列飞机自动驾驶仪虽然也使用陀螺仪以及加速度计来感知空客A320系列飞机的飞行状态,但是由计算机进行控制,而且设计的更加精密复杂,空客A320系列飞机的飞行状态出现一点异常就可以被发现。自动驾驶仪之所以能够做到这一点还有赖于计算机所产生的精确信号。计算机控制自动驾驶仪可以使空客A320系列飞机的飞行状态变得更加稳定,空客A320系列飞机的飞行状态能够得到精确控制,空客A320系列飞机航线的校正由卫星定位系统(如GPS)来完成,无需飞行员人工干预。

1飞行控制研究发展趋势

1)通用化。随着民用无人机的蓬勃发展,出现了很多品牌的无人机飞控系统,飞控系统的标准化程度逐渐提高,无人机飞控系统中各种模块可以做成通用模块或者兼容模块,通用化可以降低无人机飞控系统的研制和使用维护成本。2)高性价比。随着民用无人机用户的增多,无人机和无人机飞控系统销售量增加,每件产品的平均研发成本逐渐降低,虽然民用无人机及其飞控设备性能不断提高,但价格逐渐降低,其性价比越来越高。3)智能化。随着无人机各种传感器、飞控处理芯片和飞控算法等技术或性能的提高,无人机变得越来越“聪明”。无人机不仅能够处理按照设定航迹飞行这样的简单任务,而且可以处理一些突发意外情况,例如可以设置地理围栏、自动跟随移动物体、图像识别、自动躲避障碍物等。无人机逐渐出现智能化趋势,未来无人机智能化有望出现突破性进展。4)网络化。任何一架无人机的力量是有限的,但无人机通过编队飞行,加入信息化网络中相互分享信息协同完成目标任务,可以更好的发挥团体优势。

2事件概述

2016年1月,一架A319空客A320系列飞机起飞后AIRMAN监控到故障信息L/GDOORSNOTCLOSED、L/GGEARNOTUPLOCKED;失效信息NL/GSHOCKABSORBER2526GM,NL/GEXTPROXSNSR25GATGTPOS,机组循环操作起落架手柄后,起落架正常收上。巡航阶段出现L/GSHOCKABSORBERFUALT信息警告,故障信息NL/GEXTPROXSNSR24GATGTPOS和CHECKLGCIU1DISCINPUTS,起落架以及舱门正常收上位置,由于故障影响到自动驾驶和自动推力系统,此航班备降桂林机场,落地时放起落架正常。空客A320系列飞机起飞后机组第一次收起落架未收上,UTC05:31:50,且AIRMAN监控有25GA信息,机组循环操作手柄后起落架正常收上,空客A320系列飞机正常飞行。巡航阶段UTC06:19:34,前起空地信号指示GND,AIRMAN监控有24GA信息,此时起落架在真实收上位置,初步判断是传感器信号有误。UTC06:38机组放起落架,起落架均能正常放下,前起空地信号也变为正常。

3飞行轨迹控制

空客A320系列飞机的稳定性指在改变飞行姿态时空客A320系列飞机“自动复原”的能力。比如,上反角的机翼结构,空客A320系列飞机向左偏斜后所产生的力会让空客A320系列飞机自动回复,这样的空客A320系列飞机稳定性就好。而下反角的机翼结构一旦开始向左偏斜,产生的力就会让空客A320系列飞机越来越向左偏,这样的空客A320系列飞机稳定性就差。现代空客A320系列飞机往往都装有自动驾驶系统,以便在情况允许时由机载计算机控制空客A320系列飞机自动飞行,使飞行员不会过于疲劳。高度稳定与控制,是在纵向自动驾驶仪稳定和控制空客A320系列飞机俯仰角运动的基础上,加上高度传感器形成的。图中表示的是利用控制升降舵面的方法,来稳定和控制飞机的飞行高度。高度传感器包括高度差传感器(给定飞行高度和实际飞行高度之差的传感器)和高度差变化率传感器(飞机上升、下降速度传感器),它们是灵敏感应高度和高度变化的传感器。在现代飞行控制系统中,飞行高度和相应的变化率信号由大气数据计算机提供或无线电高度表提供;在低空或近地飞行时,需要的高度信号可用无线电小高度表。高度给定装置是设定预选飞行高度的输入装置,通过它可以预先设置飞行高度。飞行高度控制系统,具有高度保持的稳定状态和飞行高度预选的控制状态。高度的稳定状态,是要求高度控制系统自动保持在给定的高度上飞行。当空客A320系列飞机受到外界干扰时,例如上升气流的干扰,使空客A320系列飞机上升到高于预定的高度,这时高度和高度差传感器就会感测到这种改变,输送给综合装置一个相应的电信号,经自动驾驶仪操纵升降舵面后缘向下偏转,形成低头力矩,使空客A320系列飞机下降,返同到预定的高度。反之,空客A320系列飞机受到向下气流作用降低高度时,则操纵空客A320系列飞机爬升,返回到预定的高度。高度的控制状态,是要求高度控制系统能自动地改变飞行高度,当达到预定高度后,再保持定高飞行。

4故障分析

结合现场反馈情况和译码结果可以判断,造成空客A320系列飞机空中自动驾驶和自动推力失效的直接原因是前起落架空地感应机构上的空地传感器24GA/25GA传递信号不正确。也就是说,空客A320系列飞机在空中时,前起空地传感器本应提供“空中AIR”信号,但是因前起空地传感器靶标超出传感器感应范围,因此向计算机发出了错误的“地面GROUND”信号。可见,造成空地传感器24GA/25GA传递信号错误的原因为前起落架感应机构部件磨损。

5结语

经过普查,发现该故障为空客A320系列机队的常见故障。该故障于2016年1月首次发生时花费了较多时间寻找故障源,确认故障原因后,此故障再次出现时,基本上空客A320系列飞机未降落就可以通过AIRMAN反馈的故障信息确认故障源。经过上述故障的排除,获得如下经验:1)排故时,必须与机组沟通,认真分析译码数据,通过故障现象的再现找出故障原因。2)起落架收放功能出现故障,对排故当地的资源要求较高,必须配备相应机型的千斤顶才能验证故障并排除。3)现有维护大纲MPD内没有前起落架空地感应机构检查项目,在OEM厂家增加检查要求前,航空公司需要建立经验检查项目。

参考文献

[1]张跃,储海荣.增益调度自动驾驶仪结构特点与变轨迹飞行控制[J].光学精密工程,2012,7:1595-1602.

[2]李宁,孙秀霞,田松,陈金科,侯颖.一种大型空客A320系列飞机飞行自动控制系统设计[J].航空制造技术,2008,16:56-58.

[3]李哲.民机自动驾驶仪系统的设计支撑标准研究[J].航空标准化与质量,2010,4:22-25.

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