葉自清

摘 要：研究了采用“2H/2E”（兩套液壓源/兩套電源）雙體系結(jié)構(gòu)作動系統(tǒng)的多電飛行控制系統(tǒng)可靠性分析。應(yīng)用可靠性框圖的方法對飛機的作動系統(tǒng)、飛控計算機、三軸控制系統(tǒng)進行了可靠性分析。在此基礎(chǔ)上繼而計算出飛控系統(tǒng)的可靠性，計算得出的可靠性符合安全性要求。

關(guān)鍵詞：2H/2E；可靠性框圖；作動系統(tǒng)；飛行控制系統(tǒng)

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672.3198.2018.32.103

1 緒論

從20世紀80年代以來，電傳操縱系統(tǒng)獲得了極大發(fā)展，空客A320飛機采用的是帶有機械備份的數(shù)字式電傳操縱系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用五套數(shù)字計算機，而每套計算機中又有兩個非相似的處理器。綜合飛控系統(tǒng)重量和可靠性等方面的考慮，在研究飛行控制系統(tǒng)可靠性時，擬采用四余度非相似數(shù)字電傳飛控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)可靠性分析

2.1 液壓伺服作動器（SHA）可靠性框圖模型

根據(jù)液壓伺服作動的系統(tǒng)原理圖，雙通道的液壓伺服作動器SHA屬于雙余度作動系統(tǒng)，可靠性框圖屬于并聯(lián)形式，兩個伺服控制器并聯(lián)，兩個電磁閥并聯(lián)，伺服控制器、電磁閥與液壓缸組成串聯(lián)模式。

2.2 電動靜液作動器（EHA）可靠性框圖模型

根據(jù)電動靜液作動器的系統(tǒng)原理圖，雙通道的電動靜液作動器EHA可靠性框圖屬于并聯(lián)形式，兩個電機泵并聯(lián)，兩個蓄能器并聯(lián)，兩個單向閥并聯(lián)，兩個旁通閥并聯(lián)，電機泵、蓄能器、單向閥、旁通閥與液壓缸組成串聯(lián)模式。

2.3 作動系統(tǒng)可靠性計算

作動系統(tǒng)元部件的故障率（表1）。

單通道SHA的故障率為λSHA=8.2×10-4/h。單通道EHA的可靠度為λEHA=3.7×10-5/h。

2.4 飛行控制計算機FCC可靠性分析

每個主飛行計算機從四余度的ARINC629總線上接收信息，并完成控制律及余度管理的計算。每套主飛行計算機又包含有4條非相似數(shù)字計算機處理器通道。正常情況下，其中一個通道輸出作為備份，其余三個由多數(shù)表決來決定輸出。一旦當(dāng)前三個通道檢測出一個故障通道后，該通道立即被斷開，由備用通道代替。

3 飛機三軸控制系統(tǒng)可靠性分析

3.1 滾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)可靠性分析

滾轉(zhuǎn)控制是由飛機機翼上的擾流板和副翼完成，所以滾轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的可靠性取決于擾流板以及副翼的可靠性。每塊擾流片都是作動筒電子控制裝置（ACE）和單通道的作動器控制，每個副翼都是由雙余度作動器控制。作動筒電子控制裝置ACE是一個信號變換器，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電傳操縱系統(tǒng)的直接操縱模式。左右兩機翼的擾流片功能完全對稱，屬于串聯(lián)模式。由此可得出飛行滾轉(zhuǎn)控制的可靠性框圖，見圖1。

3.2 航向結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)可靠性分析

飛機飛行航向軸控制由方向舵完成，航向控制的可靠性由方向舵的可靠性決定，見圖2。

3.3 俯仰結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)可靠性分析

飛機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決定。升降舵可靠性框圖如圖3所示。

4 飛行控制系統(tǒng)可靠性計算

根據(jù)第2、3節(jié)分析，可以計算飛行控制系統(tǒng)的可靠性如下：

（1）飛行控制計算機可靠性飛行控制計算機的可靠性為：

λFCC=2.43×10-11+5.2×10-11=7.63×10-11

（2）副翼系統(tǒng)的故障率，副翼可靠性框圖為串-并聯(lián)模型。則整個副翼的可靠性為：

λAilerons=6.985×10-12×2=1.397×10-11/h

（3）擾流片系統(tǒng)的可靠性計算整個擾流片系統(tǒng)的可靠性為：

λSpoilers=7.06×10-18×2=1.412×10-17/h

由此可得到飛行滾轉(zhuǎn)控制的可靠性為：λRoll=3.267×10-18

（4）方向舵系統(tǒng)可靠性計算則航向控制的可靠性為：

λYaw=7.43×10-11/h

（5）俯仰控制的可靠性為：λPitch=2.387×10-11/h

綜上可得整個飛行控制系統(tǒng)的故障率為：

λ飛控=λRoll+λYaw+λPitch

=3.267×10-18/h+7.43×10-11/h+2.387×10-11/h

=9.776×10-11/h

3 結(jié)論

目前世界各國對民用大型飛機飛控作動系統(tǒng)安全可靠性提出的指標一般是飛控系統(tǒng)的失效率低于1×10-9/h，通過以上分析，該飛行控制系統(tǒng)的失效率低于國際民用飛機的失效率，滿足安全飛行要求。

參考文獻

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