A320驾驶舱脚蹬位置不一致故障与飞机驾驶舱脚蹬位置研究.docx

A320驾驶舱脚蹬位置不一致故障浅析一、故障现象2019-10-18机组反馈滑跑时方向舵需要向左配平6度。二、处理经过1.10-18日航后对液压系统增压后，检查确认方向舵实际位置和显示位置均处于中立位，发现驾驶舱脚蹬处于左边高右边低的情况。2.10-19日飞机停场完成FORCETRANSDUCERUNIT的连杆接头调节后脚蹬位置平行。三、系统原理介绍A320s的方向舵上依然保留了传统的钢索，通过钢索，飞行员可以在任何时候用脚蹬人工控制方向舵偏转。但实际上，一般情况下，飞行员在把杆飞行的过程中，并不直接通过脚蹬控制方向舵，方向舵的偏转是由飞控计算机控制的。自动驾驶接通后，方向舵的控制又改由FAC完成。方向舵由3个独立的并联工作的液压伺服传动装置来作动。自动方式工作时（偏航阻尼,转弯协调）三个液压伺服传动装置由一绿液压系统伺服作动筒驱动。一个黄系统伺服作动筒保持同步,并在失效出现时接替。方向舵脚蹬上没有来自偏航阻尼和转弯协调功能的反馈。此外，在方向舵上还有一些限制和优化控制的功能。脚蹬一一人工控制方向舵偏转的部件，两对方向舵脚蹬连接在一起，左右两对脚蹬通过机械连杆连接以实现操作同步。同时.，两对脚蹬通过机械钢索回路连接在一起。每对脚蹬下都装有一个RVDT,也叫transducerunit,负责测量脚蹬上的偏转信号，并发送至ELAC,经由ELAC再送到BSCU和FAC。送到BSCU的一路信号，用于计算前轮转弯。至于送到FAC的那一路，情况比较复杂，后续有机会在详细解释。另外，飞机还选装了TFU,这个组件可以测量飞行员在蹬脚蹬时用了多大的力，用于DFDR的记录。钢索一一机械传动，连接脚蹬和方向舵，实现脚蹬对方向舵的直接控制。伺服控制方向舵的偏转由三个伺服控制作动筒控制。从上至下分别使用蓝、黄、绿系统的液压。偏航阻尼作动筒一一两个，每个各接收一个FAC的偏航阻尼指令，用于转弯协调和抑制荷兰滚功能。分别是黄系统和绿系统液压源。Transducerunit方向舵下部有一个，用来感受方向舵实际偏转角度，在仪表上指示。偏航阻尼有一个，提供偏航阻尼的反馈信号。另外，脚蹬下还有两个，作用已经在前面说过了。ArtificialFeelSpringRod使用-根弹簧杆提供力，通过钢索传递到脚蹬，让飞行员在蹬脚蹬时能够感受到。所以脚蹬上感受到的力并不是舵面上产生的实际的空气动力，而且即使鸵面上的力发生变化，脚蹬上也不会有体现。RUDDERTRIM作动器一一定位人工感觉组件的两个电动马达也可配平方向舵。在横向不一致时，实现方向舵配平，比如侧风、发动机推力不一致。在正常工作时,马达1（由FACl控制）驱动配平,而FAC2控制的马达2保持同步作为备份。通过调整配平丝杠，输出配平的角度。在人工飞行中,飞行员可转动位于操纵台上的RUDTRIM电门配平方向舵。飞行员可使用RUDTRIM面板上的一个按钮将方向舵配平重置回零。注意：自动驾驶接通时,FMGC计算方向舵配平指令。方向舵配平旋钮电门和方向舵配平重置按钮不工作。首先是确定故障现象：机组反馈的脚蹬不一致。我们首先增压黄/绿/蓝系统,校准惯导，通过MCDU里面的AIPhaCalI-UP功能，读取RUDD参数获取准确的方向舵数据，以及参考F/CTL页面显示的方向舵位置，确保在中立位。此时检查机长和副驾驶的脚蹬确实不在平行位置。然后找到相关参考手册27-21-00-820-003-A,仔细研读发现，调节脚蹬到中立位置是有先后顺序的，首先需要调节机长侧驾驶脚蹬的中立位置，通过调节图中RoD的位置，当机长侧脚蹬TRANSDUCERUNIT本体的销钉能顺利的按压并插入孔中时，来确保脚蹬已经调节在中立位置。N-MM_272100_5_CM0_01,00其次，当机长侧脚蹬调节好后，完成副驾驶的脚蹬调节。副驾驶的脚蹬调节通过调节机长和副驾驶的硬连接杆来实现。最后，在执行副驾驶脚蹬的调节时候，发现当副驾驶的调节中立位置后，机长侧的脚蹬确不能保持在中立位置，仔细分析两侧脚蹬连接机构，发现机长和副驾的机械传递都是通过公共的输出端一FoRCETRANSDUCERUNITROD。这个杆传递力矩给后面的软连接钢索。同时发现，调节脚蹬的过程中，总是有一个外力朝机尾方向拉着脚蹬。于是继续调节ROD.通过向机头方向伸长5-6牙的螺纹之后，两侧的驾驶舱脚蹬完全平行一致。五、相关部件信息及同类事件无六、厂家文件以及公司政策A320维修方案A320MAINTENANCESCHEDULE双目内容播述依据奥JM同BI/INTERVAL工作类0就番注MSITEMDESCRIPTIONBASeiIHECAT<ltTBtt/RTASKRllAPPNOTE七总结机长和副驾驶的脚蹬通过硬连杆完成同步的角度输出，当发现是两侧脚蹬角度都不一致时候，应该考虑是上游问题，不能分开单独调节脚蹬。飞机驾驶舱脚蹬位置研究脚蹬操纵系统是飞机驾驶舱中的主要操纵部件，是驾驶舱设计中的重要参考。脚蹬的功能是进行空中的航向操纵和地面的转向及刹车。脚蹬的前后、上下极限位置的范围是在飞行员的眼位参考点和座椅参考点等驾驶舱设计基准的中立位置明确后，再综合确定的。这时可利用不同百分位飞行员的足底运动范围来确定脚蹬踏板的初始位置和行程。本文根据人机工程学原理，参考飞行员坐在座椅上，下肢操作脚蹬踏板的舒适性角度范围，结合中国男性飞行员人体尺寸(GJB4856-2003)中的人体数据进行计算，得出适合中国飞行员的脚蹬踏板的行程范围和初始位置，为驾驶舱中脚蹬踏板位置确定提供定量的数据支持。1脚蹬人机工程的设计原理针对人体下肢位置关系推荐的一些参考角度值见表1所示。8最小值11O94最大值245134表1人体舒适角度范围(单位。)名称最小最大脚跑踏板尺寸K度753宽度2590脚IW踏板行程般操作1365疗靴操作2565踝关节当曲2565整体运动25180裨跑踏板间距中脚任意操作I(X)150单脚酬序操作5()l表2脚蹬设计参数推荐值(单位mm)脚蹬踏板的外形尺寸，主要取决于脚蹬运动扫掠的空间和踏板间距，但必须保证脚与脚蹬踏板之间有足够的接触面积，满足脚蹬踏板的可靠操控，脚蹬踏板的操纵运动范围不应该超过舒适操控的范围。脚蹬踏板运动的前后距离不足，方向操纵会过于灵敏，造成飞机姿态变化过快；脚蹬踏板运动的前后距离过大，方向操纵会过于迟钝。表2为推荐的踏板设计参数。2基于人机工程学的脚蹬区域计算飞行员执行飞行任务时，双脚置于脚蹬踏板上，手还需要操作驾驶盘或驾驶杆和油门杆等操作器件，同时还要观察机外情况和驾驶舱内数据显示，这样的人机关系决定了飞行员的驾驶姿势。考虑飞行员操作脚蹬踏板的方便舒适，且不能影响其它操纵器件的操作和飞行员视野及对仪表的认读，同时要兼顾身材高大者和身材矮小者，用作图的方法来表示人体的各种驾驶姿势和计算脚蹬的位置工作量非常大。为方便确定脚蹬踏板位置，美国汽车工程协会(SAE)推荐使用二维人体模型来确定位置。在初步研究飞行员的姿势后，可以将飞行员人体数模简化成由多个连杆和关节连接成简化人体模型，运动关节用相应连杆之间的连接点表示，该模型默认关节的转动中心不会偏移。为了飞行员能在驾驶时保持一定的舒适工作状态，缓解工作的疲劳，基于人机工程原理，研究人员统计出驾驶时用到的姿势的舒适角度范围，如表1所表示。根据中国男性飞行员人体尺寸可整理出本文计算时使用的第5百分位、第50百分位和第95百分位男性飞行员的身体数据，如表3所示。将CATIA人体模型进行处理，如图1所示。本文研究的内容是在飞行员舒适姿态下的足底转轴与足底交点位置（A点）的运动区域。首先假定飞行员左右鼠关节之间中点作为坐标原点（0,0,0）。计算公式如下：项目名称PiP”>PW大H长458500539小腿长337367404内踩高7187108他宽149158167表3中国男性飞行员人体尺寸（单位mm）图1人体模型示意图x=L2cos+Ltsin(+a-90o)cos(1)y=L2÷L2c0sa÷Ljsin(+a-90o)sin(2)Z=L2Sina-L3cos(+a-90°)(3)从公式中可知，足底转轴与足底交点位置运动区域的确定取决于a角、角和3角，这三个角度的变化以及不同百分位飞行员人体尺寸数据。通过人体关节角度的随机组合计算，即可确定舒适姿势下的脚蹬运动扫掠包络范围。结合座椅参考点的中立位置和前后极限位置，使用中国男性飞行员人体尺寸中第5百分位和第95百分位的人体数据，就可以分别确定出脚蹬踏板的中立位置和运动、调节范围。3舒适姿势下的A点包络区域求解使用matlab软件来辅助计算求解，流程如图2所示，可得到A点位置可能的变化范围，通过二次开发，并将三维点坐标数据导入CATIA中，通过逆向工程转换形成脚部舒适域包络图。结果如图3所示。由图3可以看出，身材高大的飞行员的脚蹬踏板初始位置更加靠前才能保证飞行员驾驶时的感觉舒适，这和实际驾驶时的情况是相符的。结合先前确定的座椅的中立位置和可调范围，即可确定脚蹬初始位置和前后运动行程。计Srl冷但陵I)Jr贬之媒坨It<、N>100O:>M1.1F丁制舒龙蝇包格用I图2A点位置计算流程图图33个百分位飞行员舒适A点区域示意图4结论本文基于飞行员下肢在舒适角度范围内的操纵脚蹬踏板的算法，通过计算飞行员操作脚蹬踏板时，下肢的3个关节不同的运动姿态，利用CATlA软件中的二次开发功能，以三维图形化的方式求解出足底A点的舒适域包络图，实现了符合中国飞行员舒适状态下足底A点区域可视化的计算。证明作者提出的下肢各关节在舒适角度范围内时，脚蹬踏板位置计算方法的可行性。