鄭鵬輝

（上海飛機(jī)設(shè)計研究院，中國 上海 201210）

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)近百噸的重量僅由若干個輪胎組承受，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]法國方面的技術(shù)調(diào)查報告當(dāng)時認(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)計表明，自1976年投入商業(yè)運營以來，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，并結(jié)合“機(jī)輪破壞模型”開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、有時是猛烈的，壓力來自輪胎內(nèi)部，通常與胎內(nèi)裂縫、外來物體損壞或輪胎過熱/過載有關(guān)。

FAA認(rèn)為，機(jī)輪破壞是在飛機(jī)輪胎處于惡劣運行環(huán)境下偶然發(fā)生的，而實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)備在合格審定時應(yīng)評定其承受機(jī)輪破壞影響的能力。要通過分析和試驗室試驗來確定關(guān)鍵區(qū)域，而且經(jīng)常要進(jìn)行設(shè)計更改以保證單個機(jī)輪破壞不會使關(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)且對于飛機(jī)安全運行必不可少的設(shè)備必須加以保護(hù)，使之不會因下列情況而損傷：

（1）機(jī)輪破壞(除非表明輪胎不會因過熱而爆破)；

（2）輪胎胎面松弛(除非表明由此不會引起損傷)。

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，涉及多個系統(tǒng)，對飛機(jī)級和系統(tǒng)級的功能都有重要影響。依據(jù)相關(guān)適航條款CCAR25.729(f)要求，對因機(jī)輪破壞影響導(dǎo)致的飛機(jī)I、II類功能危險等級的關(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證工作的基礎(chǔ)之一。在特定風(fēng)險分析中，輪胎、機(jī)輪破壞模型是重要的一項。

由于機(jī)輪破壞涉及范圍廣，要保證單個機(jī)輪破壞不會使關(guān)鍵功能喪失。[3]符合性驗證的過程中,可以利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)說明某些情況不會發(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，而不必考慮起落架放下的情況。這項符合性驗證需要經(jīng)驗數(shù)據(jù)來證明此種情況不會發(fā)生，不需要更為復(fù)雜繁瑣的符合性驗證過程。

所以建立機(jī)輪破壞數(shù)據(jù)庫能夠為后續(xù)的試航取證工作節(jié)省時間和人力成本。

4 機(jī)輪破壞模型

根據(jù)實際事故情況分析，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，見下表 1：[4]

表1 六種機(jī)輪破壞模式

5 機(jī)輪破壞模型的應(yīng)用

因為機(jī)輪破壞涉及范圍廣，影響大，是適航取證的過程中很重要的環(huán)節(jié)。本項目的主要目標(biāo)是建立一個新的機(jī)輪破壞模型，對試航取證工作和飛機(jī)的研制過程提供依據(jù)和指導(dǎo)。

在安全性分析過程中，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，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：

圖1 機(jī)輪破壞模型在民機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用

該模型的建立以實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，須保證數(shù)據(jù)來源的多樣性和數(shù)據(jù)量的充分性,包括試飛過程和實際運營過程中發(fā)生的事故數(shù)據(jù)，以及試驗所獲得的數(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)計研發(fā)過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)驗教訓(xùn)，反饋指導(dǎo)設(shè)計過程，以防止此類事件在以后重復(fù)發(fā)生。對于民機(jī)的設(shè)計研發(fā)工作具有重要意義。

[1]謝京.“協(xié)和”墜毀一二三[J].航空知識,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].