基于功能危险性评估的民用飞机驾驶舱门设计探讨

FAA分别于2002年和2008年颁布25-106及25-127修正案,增加驾驶舱门安保事项以提高驾驶舱的安全水平。修正案要求加固驾驶舱门,驾驶舱门必须设计成可以阻止未被授权人员进入驾驶舱并且阻碍危险物体射入以保证机组人员的安全。驾驶舱门必须能检测驾驶舱失压并可以释放门或者卸压板平衡压力差,还应有措施使飞机机组成员在该舱门卡住的情况下能直接从驾驶舱进入客舱。因此,在驾驶舱门上设有一个可以快速释放的紧急出口。根据飞机驾驶舱门结构及功能的主要特点,对驾驶舱门功能故障进行探讨,同时对功能故障引发的危险性等级进行划分,以确定安全指标,进而辅助驾驶舱门设计工作。     

民用飞机驾驶舱门抵御穿透要求适航符合性评估方法

民用飞机驾驶舱门系统安装在飞机舱内,用于阻隔驾驶舱和客舱,除供机组人员正常进出驾驶舱外,必须具备防弹及防侵入功能,防止非机组人员抢夺飞机控制权,为机组成员提供安全保护。从驾驶舱门系统抵御穿透适航条款解读入手,对适航审定要求进行研究解读,提出一种民用飞机驾驶舱门抵御穿透试验方法,给出子弹选择、危险弹道确认、枪击点筛选、试验件构型准备等试验实施细节和要求,并以某型民用飞机驾驶舱门系统研发以及抵御穿透适航审定为基础对其进行验证。结果表明：本文提出的驾驶舱门抵御穿透试验方法有效,满足条款符合性,能够为飞机驾驶舱门设计研发以及适航符合性分析验证和相关条款的适航审定工作提供参考。     

民用运输类飞机驾驶舱门适航要求及验证

介绍了增强型驾驶舱门的产生背景及主要组成部分,列出了增强型驾驶舱门关于泄压、防侵入与防穿透以及紧急进入驾驶舱的适航要求,归纳总结了针对上述要求的设计方法、适航验证思路和符合性方法(method of compliance,简称MOC),以及在设计和验证中要注意的问题。该研究对于飞机增强型驾驶舱门设备鉴定及装机验证具有参考价值。     

大型飞机座舱流场的数值计算

考虑了大型飞机驾驶舱和货舱连通的舱门处装有连通活门的情况,在贴体坐标系下建立网格计算在不同高度连通活门打开和关闭以后对座舱中气流组织的影响,为以后对座舱流场的进一步的研究提供了一些基本的理论依据。     

A380驾驶舱的变化与保留

A380的驾驶舱设计既保留了空客电传系列客机驾驶舱的一贯传统,使A340的驾驶员能在7～8天完成A380的改型培训课程,又在形式和概念上融入了新的内容     

有关自动化飞机驾驶舱的人机工效学问题

自动化飞机驾驶舱在飞行操作的准确性和可靠性、燃料的经济性以及飞行安全等方面带来了许多好处,但同时也给驾驶舱人机界面设计、飞行操作和飞行员培训等带来了人机工效学方面新的挑战     

民用飞机客舱舱门区域温度控制研究

对民用飞机客舱舱门区域温度控制进行了研究,建立了客舱舱门区域温度计算模型,并且提出了客舱舱门区域温度控制方法:即客舱舱门区域温度控制主要通过加热器来提高供入舱门区域的空气温度来实现;而舱门接触温度控制主要通过在舱门结构梁与内饰板之间布置绝热层或增加内饰板的热阻来实现。同时为避免在某些工况下舱门加热器出口空气温度太高舱门区域加热器需设置自动关断逻辑。     

冲压空气涡轮舱门开缝问题研究

针对某型机飞行过程中冲压空气涡轮舱门的开缝问题,分析了其舱门结构及操纵原理,通过建立有限元模型,研究了整流罩刚度、舱门外形、舱门悬挂接头铰链点的位置、舱门刚度等因素对舱门开缝的影响。依据这些因素对舱门开缝大小的影响程度,通过增加附加拉杆、改进舱门形状、调整铰链点位置等综合措施,解决了飞机空中飞行时RAT舱门的开缝问题。     

民用飞机设计参考机种之一 空客A300B双发涡扇短/中程运输机

空客A300B为双发涡扇短／中程客机,由法、英、德、荷兰和西班牙等国的飞机制造商共同研制。其具体分工是英国的豪克·西德利公司负责研究设计机翼并生产机翼抗扭盒,法国国营航空空间工业公司负责机头部分（包括驾驶舱）、中机身和发动机吊挂生产及总装,德国负责制造机身其余部分和垂尾,荷兰福克一VFW公司负责生产机翼前缘、后缘与翼尖,西班牙CASA公司负责制造起落架舱门和平尾。     

基于气密载荷作用的飞机舱门可靠性分析

在阐明飞机舱门系统启动工作原理的基础上,重点考虑舱门所需克服气密载荷产生的密封带摩擦力的大小及其分散性的影响,构建了舱门意外打开及启动的可靠性分析模型,提出了相应的基于气密载荷作用的飞机舱门可靠性分析方法。以某型飞机舱门机构为例,作了具体的算例阐明,分析方法与结果可为舱门设计提供参考。     

舱门类结构的约束载荷求解方法研究

计算舱门类结构强度时,通常不考虑与其连接的锁、锁接头及周边结构、拉杆、拉杆支座的刚度,直接在舱门的细节有限元模型上将与锁接头、拉杆支座连接的位置约束位移。当舱门结构为静定结构时,采用这种方法计算出的锁载荷、拉杆载荷是准确的,但通常舱门类结构为高度静不定结构,高度静不定结构的约束载荷与其支持结构的刚度有直接关系,所以,在计算高度静不定的舱门类结构强度时,必须考虑舱门支持结构的刚度。文中重点讨论舱门类结构的锁、拉杆结构的约束载荷计算方法,在舱门的细节有限元模型中采用弹簧元、梁元简化模拟舱门支持结构刚度的方法,计算舱门的约束载荷。利用这种方法计算某型飞机舱门的锁载荷和拉杆载荷,并通过试验验证,证明该种方法有效,为计算舱门类结构的约束载荷提供一种更为简洁准确的方法。     

内埋弹舱舱门气动特性研究

在高速风洞中对内埋弹舱舱门气动特性进行了试验研究,给出了马赫数等于0.6时的静/动态试验结果。静态试验结果表明:舱门表面存在较强的气动噪声,其前缘附近的声压级与舱底最大声压级量值相当;舱门气动载荷随舱门开启角度变化剧烈,δ≈30°时舱门气动载荷最大。动态试验结果表明:舱门开启/关闭过程中的气动载荷随St数变化明显;舱门开启与关闭过程中的气动载荷存在显著差异。     

飞机复合材料起落架舱门优化设计

蜂窝夹芯复合材料逐渐取代铝合金成为舱门的首选材料,其刚度设计及结构减重在飞机的结构设计中十分重要。通过参数化建模建立了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的有限元模型,并进行起落架舱门的模拟计算。在打开和关闭两种工况下以刚度和强度为约束,优化舱门的几何结构和复合材料参数。建立代理模型后采用多岛遗传算法和序列二次规划相结合进行优化,实现了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的优化设计。通过优化设计,所得到的舱门比原铝合金舱门具有更高的强度和刚度。优化后复合材料舱门重量比优化前下降了11.5%,比铝合金舱门减少了39.6%,起落架舱门总重量明显降低。同时,建立代理模型后再优化的方法优化效率高,解决了多优化变量下找不到最优解的问题。     

民用飞机舱门试验研究综述

舱门是飞机结构的重要部件,舱门试验是验证舱门设计满足可靠性、安全性、适航要求的重要手段。民用飞机舱门试验包括设计验证试验和适航验证试验,结合民用飞机舱门研制的经验和教训,本文研究总结了舱门研制过程中,应当开展的试验项目和内容,指出了试验的试验目的、试验意义和开展试验的必要性,给出了试验台架设计建议。本文研究对于舱门满足功能、性能等设计要求、使用要求、持续适航要求以及在设计阶段制定合理的试验规划,具有一定的参考价值。     

商用飞机驾驶舱造型设计特征研究

介绍了国内外商用飞机驾驶舱设计的历史及现状,在分析多类飞机驾驶舱造型设计图片资料的基础上,探讨主要飞机制造商驾驶舱造型设计的特征。依据驾驶舱造型的相似性,对国际上12家商用飞机制造商的66款机型的驾驶舱进行聚类分析和多维尺度分析,挑选出10款有代表性的驾驶舱。在提取代表性驾驶舱造型特征线后,分析主要飞机制造商的驾驶舱造型设计特点及差异,为新型飞机驾驶舱造型设计提供参考。     

民机舱门安全机构监控逻辑分析

为满足舱门的功能要求和适航条例对舱门的安全性要求,民用飞机舱门设计有多种类型的机构,机构设计的优劣直接关系到舱门性能的优劣和适航取证的成功与否。介绍了民用飞机舱门机构的组成,基于最新适航条例要求,分析了民机舱门闩、锁、增压预防安全机构的设计要求和设计要点,提炼出舱门闩、锁、增压预防安全机构的监控逻辑要求。针对舱门安全机构监控逻辑要求,以成熟机型为例,给出了一种舱门闩、锁、增压预防机构的监控逻辑分析方法,分析了在传动机构单一失效情况下,舱门闩、锁、增压预防机构的状态及安全监控逻辑的符合性,并在舱门安全机构布局、机构传动关系、机构运动时序等方面给出了设计建议,为其他机型舱门安全机构设计提供参考。     

民机驾驶舱扬声器啸叫成因研究与抑制方法

民用飞机驾驶舱扬声器是一个电声换能器件,安装在飞机驾驶舱中,可将电信号转为声信号输出,并将声学功率辐射到驾驶舱。驾驶舱扬声器不仅能够为驾驶舱内的机组人员提供与客舱乘务人员以及塔台管制人员的通话语音,还能够提供飞行导航音、选呼音和告警音的发声。因此,驾驶舱扬声器是飞机上不可或缺的机载设备,为飞机的飞行安全提供了保障。驾驶舱扬声器产生的尖锐刺耳啸叫让人难以忍受,导致飞行机组无法听到其他声音,甚至无法使用语音通信系统,严重时会影响到飞行安全。指出驾驶舱扬声器"啸叫"的危害,分析啸叫的成因,并在此基础上探讨驾驶舱扬声器"啸叫"的抑制方法,为民机驾驶舱音频系统的防啸叫设计提供一定的参考依据。     

民用飞机驾驶舱设计变革

民用飞机驾驶舱设计历经了数代的发展,从原始简单衍变至复杂集成,继而往简约智能化方向发展。同时驾驶舱设计理念也在不断进步,从"以功能为中心"的设计理念衍变为"以人为中心"的设计理念,但不同制造商对此理念的理解存在差异,体现在对使用者"驾驶员"角色的定位差异明显。从该设计理念出发,提出了基于驾驶舱运行场景的正向设计方法,通过充分识别运行场景并提取和转化设计需求,设计出人机匹配度高的驾驶舱。随着各种新技术的成熟应用,"以人为中心"设计理念为牵引,利用基于驾驶舱运行场景的驾驶舱正向设计方法,将引领新一代民用飞机驾驶舱设计的变革,并展望了民机驾驶舱在人机交互方式、驾驶舱布置和布局、驾驶舱视景和驾驶舱综合环境等方面的发展趋势。     

某型机舱门驱动系统故障问题分析

某型飞机在校正舱门开合度过程中发现舱门打开/闭合检测传感器电压输出值偏大,反复进行试验出现相同故障。对舱门驱动系统工作原理进行分析,最终确定了舱门检测传感器电压值偏大的原因,并提出了相应的解决办法。     

基于人因工程视角的民机驾驶舱告警系统研究综述

为研究现代民机驾驶舱告警系统的发展历程及应用现状,通过文献综述,以人因工程学为视角,结合事故调查分析、国内外民机驾驶舱告警系统应用进展,了解民机驾驶舱告警系统功能、告警方式和告警类别,总结国内外驾驶舱告警系统概况,分析民机驾驶舱告警系统现存问题。基于驾驶舱告警的适航管理规章要求和机组在飞行任务中的认知需求,探究驾驶舱告警系统的设计需求。结合人因工程领域的研究进展,提出驾驶舱告警系统的改进方向和发展趋势,即民机告警系统设计的及时性和可靠性还存在一定改进空间,驾驶舱告警系统整体结构的设计必须要突出重点,注重自主化及个性化设计,必要时考虑驾驶舱触觉感知的融合,旨在为后续告警系统的总体设计及优化提供参考。