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[摘要]：欧洲空中客车工业公司在A320系列飞机上采用了民用运输机中最为先进的飞行操纵系统，即电传操纵系统。电传操纵系统中最容易出现故障的是各类传感器，如过载传感器、转滚角速度传感器和横向通道传感器等，传感器出现故障会导致飞机产生各类飞行问题，加大飞行风险。本文分析了A320系列飞机电传操纵系统的结构和电传操纵系统的可靠性。分析了电传操纵系统常见故障及原因。
[关键词]：A320系列飞机 飞行操纵系统 故障 探究
中图分类号：TJ630.3+3 文献标识码：TJ 文章编号：1009-914X(2012)26- 0627-01
A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制的双发中短程客机，共有A318、A319、A320和A321几个型号。欧洲空中客车工业公司在A320系列飞机上采用了民用运输机中最为先进的飞行操纵系统，即电传操纵系统。电传操纵系统创立了新的标准，在技术上是一个较大的飞跃，甚至已经成为其他飞机操纵系统中的典范。电传操纵系统实现了预置控制，使飞机的安全性能和可靠性得到了很大程度的提高。在飞行过程中，通过应用计算机进行计算与监控，可实现优良的机动，预防各类飞行事故。然而，电传操纵系统并非完全可靠，飞行员在飞行过程中用电传操纵系统完成改变飞机飞行轨迹和飞行姿态的动作任务。因此，电传系统如果出现故障，往往会导致严重的飞行事故。电传操纵系统中最容易出现故障的是各类传感器，如过载传感器、转滚角速度传感器和横向通道传感器等，传感器出现故障会导致飞机产生各类飞行问题，加大飞行风险。本文重点讨论A320系列飞机飞行操纵系统经常出现的一些故障问题。
一、A320系列飞机电传操纵系统的结构
电传操纵系统是指在飞行过程中用来控制液压传动舵面的飞行主操作系统，在操纵时，飞行员的操纵输入转换为电信号，电信号传到助力器的液压伺服活门，控制液压动作筒传动舵面。而传感器的作用主要是用来检测飞机运动参数，然后将各种信号输入飞行控制计算机。飞行控制计算机对运动传感器和指令传感器进行数据处理、滤波、增益调解、动态补偿和信号放大，这些处理过程都是按照预先设计的控制率来进行的。信号经过处理后，向液压助力器发出操纵指令，从而传动舵面偏转, 而助力器的传动位移和飞机状态信号的相关信息又会反馈给计算机，以保证操纵指令、操纵信号与飞机的飞行状态相一致。飞行控制计算机中安装了内置检查系统，内置检查系统用来检测并识别故障部件，并将故障部件自动隔离，减小飞机的飞行风险。
二、A320系列飞機电传操纵系统的可靠性分析
电传操纵系统没有机械通道，而且结构简单、体积小、重量轻、不存在机械传动装置的摩擦、间隙、滞后等非线性不良影响，能在很大程度上提高飞行品质。但是，目前电子器件的可靠性水平无法满足相关的要求，经过大量的试验分析，可知单通道电传操纵系统的故障率为1.0×10-3/飞行小时，而相关规定要求操纵系统的故障概率不应大于62.5×10-7/飞行小时。为了解决这一问题，增加电传操纵系统的可靠性，在设计中通常遵循以下原则：(1)选择和控制元器件，元器件是电传操纵系统最基本的组成单位。为了提高电传操纵系统的可靠性，应尽量采用标准的元器件，标准元器件要比其他相应的非标准元器件可靠性更强，这是从大量的实践中得出的有效结论；(2)简化设计，系统越复杂，相应的函数就会更加复杂，而系统的可靠性是与复杂程度成反比的，设计越简单，出现故障的可能性就会越小。在设计过程中，应审查去掉不必要的系统项目和电器原件，只要能够达到执行预期的功能，应尽量减少可能发生故障的源头，只有这样才会提高系统的可靠性；(3)降额设计元器件，也就是说元器件在工作的过程中在原则上应不超过其额定应力。一般来说，都是通过应用强度较高的元器件来实现这一目的；(4)余度设计，当其他技术无法解决提高可靠性的问题时，余度设计是最常采用的方法。A320系列飞机广泛应用了余度技术，余度技术是需要两个或两个以上的独立故障，而不是一个单独故障才会导致飞机飞行出现既定的非愿望的工作状态的一种设计方法。当n个分系统并联运行时，飞行就会产生有余度的情况。余度技术可以提高系统的稳定性和安全可靠性，可用于不太稳定的元器件，通过增加余度组成，减小系统发生故障的可能性。当前，国际上一些飞机采用了四余度电传系统，然而余度增多势必会增加元器件的数量，飞机的重量提高，复杂性加大，故障源数目也会增加。所以为了简化系统，有些型号的飞机采用采用三余度加自监控组成电传操纵系统，也有一些飞机采用双余度电传系统加机械操纵系统，一旦双余度电传系统发生故障，飞行员可及时切除电传系统，由机械系统控制飞机，保证飞行安全。
三、电传操纵系统常见故障及原因分析
电传操纵系统是由大量的电子线路和数字装置组成，如果电磁屏蔽能力不足，就会很容易受到电磁干扰，并且会降低雷击防护能力，这是电传操纵系统最大的缺陷。电传操纵系统最容易出现故障的是各类传感器，而电传操纵系统是依附各种电子元器件来实现稳定操纵的。因此必须要保证电子元件的可靠性，尤其是表决元件。当表决元件能够正常工作时，电传操纵系统的故障能够及时发现，飞机的飞行风险就会降低，但是，一旦表决元件出现故障，电传操纵系统的故障很难被飞行员发现，往往会导致飞行事故。比如说，电传操纵系统可能会出现纵向通道中的稳定回路发生故障的情况和纵向通道中的阻尼回路发生故障的情况，这些故障都是表决元件发生了问题，很难发现，必须采用有效的诊断方法，才能够进行故障原因分析，防止发生飞行事故。目前诊断电传操纵系统故障的方法主要有基于神经网络和专家系统的故障诊断方法，还可以应用电传操纵系统故障后人-机系统飞行安全可靠性的数学模型-马尔可夫链模型进行分析。A320系列飞机电传操纵系统的可靠性是非常强的，但并不是说不可能出现故障，一旦出现故障，飞行员要有过硬的素质果断处理，综合采用多种方法消除故障，保证飞行安全。
四、结论
A320系列飞机飞行操纵系统采用的是电传操纵系统，其稳定性相对较高，不仅减小了飞行员在操纵过程中的负担，而且在很大程度上减小了飞行风险。电传操纵系统由于采用了余度设计，其可靠性大大提高，然而电传操纵系统发生故障的可能性还是存在的，为了减小电传操纵系统发生故障后的飞行风险，就需要提高电传操纵系统各个环节的可靠性，尤其是重点部件的可靠性，另外还要注意改变个别限制部件的限制值。电传操纵系统中的关键部件如内置故障监视器，其故障率应小于其他部件故障率至少10以上，而过载传感器的限制值一般为[ -5, + 15]，而在实际飞行过程中，飞机纵向过载一般不会超过+ 15 g，因此可以将限制值设置为+ 12 g，这样就能达到既不影响飞机的操纵性又可以减小飞行风险的目的。
[关键词]：A320系列飞机 飞行操纵系统 故障 探究
中图分类号：TJ630.3+3 文献标识码：TJ 文章编号：1009-914X(2012)26- 0627-01
A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制的双发中短程客机，共有A318、A319、A320和A321几个型号。欧洲空中客车工业公司在A320系列飞机上采用了民用运输机中最为先进的飞行操纵系统，即电传操纵系统。电传操纵系统创立了新的标准，在技术上是一个较大的飞跃，甚至已经成为其他飞机操纵系统中的典范。电传操纵系统实现了预置控制，使飞机的安全性能和可靠性得到了很大程度的提高。在飞行过程中，通过应用计算机进行计算与监控，可实现优良的机动，预防各类飞行事故。然而，电传操纵系统并非完全可靠，飞行员在飞行过程中用电传操纵系统完成改变飞机飞行轨迹和飞行姿态的动作任务。因此，电传系统如果出现故障，往往会导致严重的飞行事故。电传操纵系统中最容易出现故障的是各类传感器，如过载传感器、转滚角速度传感器和横向通道传感器等，传感器出现故障会导致飞机产生各类飞行问题，加大飞行风险。本文重点讨论A320系列飞机飞行操纵系统经常出现的一些故障问题。
一、A320系列飞机电传操纵系统的结构
电传操纵系统是指在飞行过程中用来控制液压传动舵面的飞行主操作系统，在操纵时，飞行员的操纵输入转换为电信号，电信号传到助力器的液压伺服活门，控制液压动作筒传动舵面。而传感器的作用主要是用来检测飞机运动参数，然后将各种信号输入飞行控制计算机。飞行控制计算机对运动传感器和指令传感器进行数据处理、滤波、增益调解、动态补偿和信号放大，这些处理过程都是按照预先设计的控制率来进行的。信号经过处理后，向液压助力器发出操纵指令，从而传动舵面偏转, 而助力器的传动位移和飞机状态信号的相关信息又会反馈给计算机，以保证操纵指令、操纵信号与飞机的飞行状态相一致。飞行控制计算机中安装了内置检查系统，内置检查系统用来检测并识别故障部件，并将故障部件自动隔离，减小飞机的飞行风险。
二、A320系列飞機电传操纵系统的可靠性分析
电传操纵系统没有机械通道，而且结构简单、体积小、重量轻、不存在机械传动装置的摩擦、间隙、滞后等非线性不良影响，能在很大程度上提高飞行品质。但是，目前电子器件的可靠性水平无法满足相关的要求，经过大量的试验分析，可知单通道电传操纵系统的故障率为1.0×10-3/飞行小时，而相关规定要求操纵系统的故障概率不应大于62.5×10-7/飞行小时。为了解决这一问题，增加电传操纵系统的可靠性，在设计中通常遵循以下原则：(1)选择和控制元器件，元器件是电传操纵系统最基本的组成单位。为了提高电传操纵系统的可靠性，应尽量采用标准的元器件，标准元器件要比其他相应的非标准元器件可靠性更强，这是从大量的实践中得出的有效结论；(2)简化设计，系统越复杂，相应的函数就会更加复杂，而系统的可靠性是与复杂程度成反比的，设计越简单，出现故障的可能性就会越小。在设计过程中，应审查去掉不必要的系统项目和电器原件，只要能够达到执行预期的功能，应尽量减少可能发生故障的源头，只有这样才会提高系统的可靠性；(3)降额设计元器件，也就是说元器件在工作的过程中在原则上应不超过其额定应力。一般来说，都是通过应用强度较高的元器件来实现这一目的；(4)余度设计，当其他技术无法解决提高可靠性的问题时，余度设计是最常采用的方法。A320系列飞机广泛应用了余度技术，余度技术是需要两个或两个以上的独立故障，而不是一个单独故障才会导致飞机飞行出现既定的非愿望的工作状态的一种设计方法。当n个分系统并联运行时，飞行就会产生有余度的情况。余度技术可以提高系统的稳定性和安全可靠性，可用于不太稳定的元器件，通过增加余度组成，减小系统发生故障的可能性。当前，国际上一些飞机采用了四余度电传系统，然而余度增多势必会增加元器件的数量，飞机的重量提高，复杂性加大，故障源数目也会增加。所以为了简化系统，有些型号的飞机采用采用三余度加自监控组成电传操纵系统，也有一些飞机采用双余度电传系统加机械操纵系统，一旦双余度电传系统发生故障，飞行员可及时切除电传系统，由机械系统控制飞机，保证飞行安全。
三、电传操纵系统常见故障及原因分析
电传操纵系统是由大量的电子线路和数字装置组成，如果电磁屏蔽能力不足，就会很容易受到电磁干扰，并且会降低雷击防护能力，这是电传操纵系统最大的缺陷。电传操纵系统最容易出现故障的是各类传感器，而电传操纵系统是依附各种电子元器件来实现稳定操纵的。因此必须要保证电子元件的可靠性，尤其是表决元件。当表决元件能够正常工作时，电传操纵系统的故障能够及时发现，飞机的飞行风险就会降低，但是，一旦表决元件出现故障，电传操纵系统的故障很难被飞行员发现，往往会导致飞行事故。比如说，电传操纵系统可能会出现纵向通道中的稳定回路发生故障的情况和纵向通道中的阻尼回路发生故障的情况，这些故障都是表决元件发生了问题，很难发现，必须采用有效的诊断方法，才能够进行故障原因分析，防止发生飞行事故。目前诊断电传操纵系统故障的方法主要有基于神经网络和专家系统的故障诊断方法，还可以应用电传操纵系统故障后人-机系统飞行安全可靠性的数学模型-马尔可夫链模型进行分析。A320系列飞机电传操纵系统的可靠性是非常强的，但并不是说不可能出现故障，一旦出现故障，飞行员要有过硬的素质果断处理，综合采用多种方法消除故障，保证飞行安全。
四、结论
A320系列飞机飞行操纵系统采用的是电传操纵系统，其稳定性相对较高，不仅减小了飞行员在操纵过程中的负担，而且在很大程度上减小了飞行风险。电传操纵系统由于采用了余度设计，其可靠性大大提高，然而电传操纵系统发生故障的可能性还是存在的，为了减小电传操纵系统发生故障后的飞行风险，就需要提高电传操纵系统各个环节的可靠性，尤其是重点部件的可靠性，另外还要注意改变个别限制部件的限制值。电传操纵系统中的关键部件如内置故障监视器，其故障率应小于其他部件故障率至少10以上，而过载传感器的限制值一般为[ -5, + 15]，而在实际飞行过程中，飞机纵向过载一般不会超过+ 15 g，因此可以将限制值设置为+ 12 g，这样就能达到既不影响飞机的操纵性又可以减小飞行风险的目的。