鄭鵬輝

【摘 要】民機(jī)機(jī)輪爆破會(huì)在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患，因此針對(duì)機(jī)輪破壞模型開(kāi)展研究工作具有十分重要的意義。本文從飛機(jī)適航的角度，分析了機(jī)輪破壞模型的重要性，并給出了機(jī)輪破壞的初步模型。并在此基礎(chǔ)上，建立了民機(jī)安全性分析工作的基本流程關(guān)系，分析了機(jī)輪破壞模型在民機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用場(chǎng)景。

【關(guān)鍵詞】民機(jī)；機(jī)輪破壞；安全性

1 機(jī)輪破壞模型概述

輪胎是民用飛機(jī)起落架裝置中不可或缺的部件之一，其是否正?？煽康墓ぷ?，對(duì)于保證飛機(jī)的安全起飛和降落具有至關(guān)重要的作用。

大型飛機(jī)近百噸的重量?jī)H由若干個(gè)輪胎組承受，輪胎組成為飛機(jī)和地面之間作用力的傳遞部件，其需要吸收飛機(jī)起降過(guò)程中產(chǎn)生的巨大能量和沖擊作用，承受飛機(jī)頻繁起降過(guò)程中的交變應(yīng)力和熱力作用。因此，嚴(yán)苛的使用條件使航空輪胎不可避免的受到損壞或出現(xiàn)失效，直接危及飛行安全。比較著名的由輪胎故障導(dǎo)致的航空事故案例是2000年協(xié)和超音速客機(jī)空難事故，[1]法國(guó)方面的技術(shù)調(diào)查報(bào)告當(dāng)時(shí)認(rèn)定，此次空難是由起落架輪胎爆裂引發(fā)一系列連鎖故障（如輪胎碎片擊破油箱起火）所致，而有統(tǒng)計(jì)表明，自1976年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)以來(lái)，協(xié)和式客機(jī)已經(jīng)先后發(fā)生十多次起落架輪胎爆裂的事故。

因此，掌握航空輪胎的相關(guān)理論知識(shí)，并結(jié)合“機(jī)輪破壞模型”開(kāi)展研究具有十分重要的意義。

2 航空輪胎適航標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)CCAR25及AC25-22，機(jī)輪破壞是突然的、有時(shí)是猛烈的，壓力來(lái)自輪胎內(nèi)部，通常與胎內(nèi)裂縫、外來(lái)物體損壞或輪胎過(guò)熱/過(guò)載有關(guān)。

FAA認(rèn)為，機(jī)輪破壞是在飛機(jī)輪胎處于惡劣運(yùn)行環(huán)境下偶然發(fā)生的，而實(shí)際上某些輪胎損傷可能在輪胎破壞前一直未被發(fā)現(xiàn)，有鑒于此，安裝在輪艙內(nèi)的設(shè)備在合格審定時(shí)應(yīng)評(píng)定其承受機(jī)輪破壞影響的能力。要通過(guò)分析和試驗(yàn)室試驗(yàn)來(lái)確定關(guān)鍵區(qū)域，而且經(jīng)常要進(jìn)行設(shè)計(jì)更改以保證單個(gè)機(jī)輪破壞不會(huì)使關(guān)鍵功能喪失。[2]

飛機(jī)在使用中由輪胎和機(jī)輪破壞引起的事故屢見(jiàn)不鮮，CCAR 25 R4第25.729條收放機(jī)構(gòu)中明確指出：位于輪艙內(nèi)且對(duì)于飛機(jī)安全運(yùn)行必不可少的設(shè)備必須加以保護(hù)，使之不會(huì)因下列情況而損傷：

（1）機(jī)輪破壞（除非表明輪胎不會(huì)因過(guò)熱而爆破）；

（2）輪胎胎面松弛（除非表明由此不會(huì)引起損傷）。

3 機(jī)輪破壞模型必要性分析

機(jī)輪破壞危害性大，影響范圍廣，涉及多個(gè)系統(tǒng)，對(duì)飛機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的功能都有重要影響。依據(jù)相關(guān)適航條款CCAR25.729（f）要求，對(duì)因機(jī)輪破壞影響導(dǎo)致的飛機(jī)I、II類功能危險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)鍵設(shè)備，飛機(jī)制造商需要做詳細(xì)的安全性分析。

故飛機(jī)機(jī)輪破壞審定是符合性驗(yàn)證工作的基礎(chǔ)之一。在特定風(fēng)險(xiǎn)分析中，輪胎、機(jī)輪破壞模型是重要的一項(xiàng)。

由于機(jī)輪破壞涉及范圍廣，要保證單個(gè)機(jī)輪破壞不會(huì)使關(guān)鍵功能喪失。[3]符合性驗(yàn)證的過(guò)程中，可以利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明某些情況不會(huì)發(fā)生。例如，第二種機(jī)輪破壞模式：氣流噴射。根據(jù)已知事故調(diào)查表明，此種情況只發(fā)生于有剎車的起落架收起時(shí)，而不必考慮起落架放下的情況。這項(xiàng)符合性驗(yàn)證需要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)證明此種情況不會(huì)發(fā)生，不需要更為復(fù)雜繁瑣的符合性驗(yàn)證過(guò)程。

所以建立機(jī)輪破壞數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?yàn)楹罄m(xù)的試航取證工作節(jié)省時(shí)間和人力成本。

4 機(jī)輪破壞模型

根據(jù)實(shí)際事故情況分析，以及模擬仿真，機(jī)輪破壞共有六種模式會(huì)影響飛機(jī)安全。

根據(jù) JAA TGM/25/8 指導(dǎo)材料，飛機(jī)機(jī)輪破壞和輪胎胎面脫落的模式按起落架收放狀態(tài)和機(jī)輪破壞或胎面脫落形式為以下六種情況，見(jiàn)下表1：[4]

5 機(jī)輪破壞模型的應(yīng)用

因?yàn)闄C(jī)輪破壞涉及范圍廣，影響大，是適航取證的過(guò)程中很重要的環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目的主要目標(biāo)是建立一個(gè)新的機(jī)輪破壞模型，對(duì)試航取證工作和飛機(jī)的研制過(guò)程提供依據(jù)和指導(dǎo)。

在安全性分析過(guò)程中，為了得到可靠的論證結(jié)果，必須建立機(jī)輪破壞模型數(shù)據(jù)庫(kù)，支撐適航取證工作，以及為安全分析和結(jié)構(gòu)損傷分析提供依據(jù)。

機(jī)輪破壞模型的工作任務(wù)以及數(shù)據(jù)需求關(guān)系如下圖所示：

該模型的建立以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，須保證數(shù)據(jù)來(lái)源的多樣性和數(shù)據(jù)量的充分性，包括試飛過(guò)程和實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生的事故數(shù)據(jù)，以及試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)信息。

6 結(jié)論

機(jī)輪破壞是影響民機(jī)安全性的重要因素之一，在民機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中必須引起足夠重視，為了更好地保障民機(jī)安全性，有必要建立統(tǒng)一完善的民機(jī)輪胎-機(jī)輪破壞模型。

建立統(tǒng)一的輪胎-機(jī)輪破壞模型，收集相似機(jī)型的機(jī)輪破壞相關(guān)事故，可以綜合以往事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程，以防止此類事件在以后重復(fù)發(fā)生。對(duì)于民機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝京.“協(xié)和”墜毀一二三[J].航空知識(shí)，2000（09）：34-38.

[2]Notice No 25-137 Harmonization of Airworthiness Standards-Miscellaneous Structures Requirements[Z].2013.

[3]Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes. FAR-25. 2012[Z].

[4]D.H.Guan，L.H.Yam，M.P.Mignolet，Y.Y.Liy.TECHNIQUES：EXPERIMENTAL MODAL ANALYSIS OF TIRES[J].Experimental Techniques[Z].

[5]Joint Aviation Authorities.wheel and tire failure model.JAA temporary guidance material，TGM/25/08（issue 2）.2002[Z].

[責(zé)任編輯：湯靜]