737NG水平安定面四种配平分析

【编者按】NG=Next Generation。下一代。是相对于第二代737所言。 737NG包括737-600/700/800/900。是第二代737(737-300/400/500)的改进型，很多系统都有所变化，更先进、更易于维护、故障率更低、更经济。

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水平安定面介绍：

737NG水平安定面位于机身后部由左右2段组成，是辅助升降舵控制飞机俯仰姿态重要部件。水平安定面的移动正常情况由一个电动马达(电动作动筒)驱动。

水平安定面及内部结构如图

水平安定面对俯仰进行配平，有四种配平方式：主电配平，自动驾驶配平，速度配平，人工配平。

一、主电配平

电动马达受控于驾驶盘上的安定面配平电门。配平电门是弹簧式电门，由2块组成，(如下图)

正常情况下两个电门同时向下按或同时向上按才能使安定面移动，开始有些困惑为什么一个电门按下不能使安定面移动，后来查了737NG飞机维护资料后才解开:

左边的电门(不管机长侧还是副驾驶侧)在按下的时候给安定面配平电源线路控制继电器通电，使得电动马达接上2#115vAV转换汇流条的电，(即主电配平时马达的工作电源是2#115vAC转换汇流条)一旦松开，马达的电源就会断开。

右边的电门才是给电动马达下达抬头低头配平指令的。也就是说当抬头配平时只要右边的电门向下按，左边的电门可以向上也可以向下按都可以，只是平时方便使用才两个电门同方向按下。

在自动驾驶接通期间如果使用驾驶盘配平电门(正常情况下2块一起按压)会导致自动驾驶断开，真正让自动驾驶断开的其实是左边的电门，就是说只要单独按压左边的电门就可以让自动驾驶断开，单独按压右边电门不会让自动驾驶断开，就是因为左边的电门控制继电器电源的原因。

在主电安定面配平时，会根据当前襟翼是放出还是收上情况决定安定面的配平速度和配平范围：

当襟翼收上时， 低速配平以每秒0.2个单位移动安定面。

当襟翼没收上时，高速配平以每秒0.4个单位移动安定面。

主电配平范围(737NG不同机型有不同的襟翼收上配平范围，本文只以737700和737800为例)

襟翼放出0.05 至14.5 单位，

襟翼收上4.30 至14.5 单位(737700飞机)，

襟翼收上3.95 至14.5 单位(737800飞机)。

当安定面位置超出了既定范围，主电配平的指令线路会被断开，安定面就无法继续移动。

正常情况安定面配合升降舵进行俯仰控制，虽然安定面面积比较大但对升降舵控制俯仰起辅助作用。

在向后拉杆时如果杆力较大都会向后打一点配平使得安定面产生抬头配平，在向前推杆时如果杆力较大都会向前打一点配平使得安定面产生低头配平，

这样起到“四两拨千斤”的作用。

驾驶杆切断电门：

驾驶杆切断电门在两个驾驶杆的下面，共有2个 如图：

驾驶杆切断电门的作用：

向后拉杆时向前打安定面配平电门，或向前推杆时向后打安定面配平电门，安定面不会移动，这是因为：

当向后拉杆时驾驶杆切断电门会切断低头配平指令，

当向前推杆时驾驶杆切断电门会切断抬头配平指令。

既然安定面是升降舵的辅助机构那么正常情况下安定面的移动要配合升降舵，所以就不会允许安定面与升降舵成反方向移动，这正是驾驶杆切断电门起的作用。

但NG飞机上还有一个安定面配平超控电门，

安定面配平超控电门如图：

一旦操控电门在超控位置，驾驶杆切断电门不起作用，那么主电配平安定面就可以与升降舵成反方向移动(也可以成同方向移动)。那么这个设计出于什么考虑

让我们看一个737NG快速检查单：

9.8飞行操纵卡阻或受限

第8步：

这里我们不考虑方向舵的问题，方向舵不控制俯仰。

我们可以设想假如升降舵舵面机构出现卡阻情况，就意味着驾驶杆不能再移动了，但我们不能不控制飞机的俯仰姿态，好在水平安定面在结构上和升降舵是独立的，我们可以通过安定面的移动来继续控制俯仰姿态，问题是前面提到的驾驶杆切断电门的作用，因为升降舵卡阻了驾驶杆不一定会在中立位置，所以这时切断电门会切断与升降舵反方向的安定面配平指令。

举个例子:假如向后拉杆时升降舵舵面卡阻了，由于切断电门的作用，向前打配平不能使安定面移动，由于驾驶杆一直处于后拉状态会让飞机处于大的俯仰姿态，这是非常危险的，所以设计者又加了一条超控线路在必要的时候可以实现主电配平安定面与升降舵的反方向移动，也就是说超控电门在超控位置时安定面的移动只取决于驾驶盘配平电门的指令，不考虑驾驶杆的移动造成切断电门生效情况，也就是超控了驾驶杆的切断电门，安定面就可以移动产生低头配平了，此时安定面成为唯一可以控制俯仰的机构。这实在是一个巧妙的设计。

二、自动驾驶安定面配平

在自动驾驶接通情况下，FCC(飞行控制计算机)的自动驾驶功能模块控制升降舵改变俯仰姿态在需要用到安定面配合升降舵时或者为保持一个合适姿态时会给安定面发出配平指令让安定面移动。这和我们人工操纵飞机用主电配平让安定面辅助升降舵的原理是一样的。

自动驾驶接通时自动驾驶配平范围0.05至14.5 单位，FCC(飞行控制计算机)会根据当前襟翼情况指令安定面配平速度：

当襟翼收上时， 低速配平：每秒0.09个单位，

当襟翼没收上时，高速配平：每秒0.27个单位。

如果自动驾驶安定面配平不能工作或者未正确调定安定面配平，自动驾驶不会断开，会让左侧前面板的安定面失去配平灯长亮来提醒飞行员，该灯仅在自动驾驶接通期间才会亮，而且安定面配平需求有较大变化期间安定面失去配平灯瞬时亮是正常的。

安定面失去配平灯如图：

在这个灯组件里有4个灯泡，由28V DC BUS 1 和28V DC BUS 2并联供电，

2个灯泡为一组分别对应自动驾驶A和B系统。

不管接通自动驾驶A或B自动驾驶安定面配平工作用电都是1#115vAC转换汇流条，虽然驱动安定面的电动马达只有一个，但可以通过电源控制继电器实现电源转换。

模拟机上的一个现象可以很好的证明自动驾驶安定面配平用电情况。

在模拟机设置2种情况

第1种情况： 1#115vAC转换汇流条失效，接上自动驾驶B改变俯仰姿态。

现象：

安定面不会移动并且安定面失去配平灯亮

第2种情况： 2#115vAC转换汇流条失效，接上自动驾驶A改变俯仰姿态。

现象：

安定面会移动，安定面失去配平灯不会亮

两种情况设定的现象对比也可以证明自动驾驶安定面配平工作电源是1#115vAC转换汇流条。

另外在特殊情况下自动驾驶(A/P)脱开灯也反映自动驾驶安定面配平工作情况。

自动驾驶(A/P)脱开灯如图：

A/P脱开灯呈红色稳亮时的条件：

“1)双通道A/P 进近800 英尺无线电高度以下时，安定面失去配平

2)在A/P 复飞期间若单套A/P 操纵时安定面不配平，ALT ACQ方式受到抑制”。

(737NG飞行机组使用手册)

该灯使用28V 直流转换热电瓶汇流条电源，红色灯稳亮表明自动驾驶系统的安定面配平出现了一个故障。

在第一种情况下断开自动驾驶人工操纵就可以了。

第二种情况是双通道A/P复飞时出现。 手册有如下描述：

“俯仰方式接通TO/GA 方式时，接近选择的高度时ALT ACQ 方式接通;

并且，如果安定面位置适合单通道自动驾驶操作时，在到达选择的高度

时接通ALT HOLD。

如果安定面配平位置不适合单通道自动驾驶操作时：

ALT ACQ 方式被抑制

自动驾驶脱开灯红色稳亮

俯仰方式保持在起飞/复飞方式

注：为了使自动驾驶脱开灯灭，可脱开自动驾驶或在MCP 板上选择更高的高度。”

(737NG飞行机组使用手册)

从手册描述来看，双通道A/P复飞后在飞机将接近复飞高度时因为安定面配平位置不适合单通道自动驾驶操作，红色脱开灯稳亮，这给飞行员一个故障指示，

为了让单通道A/P 适合操作飞机所以要在MCP 板上选择更高的高度，有足够的高度空间让安定面进行配平移动。在A/P红色脱开灯稳亮时安定面失去配平灯也会亮。

“在适航认证和设计上，自动驾驶不能够修正严重失去配平的状况，或者将飞机从不正常的飞行条件和/或不正常姿态下改出” (737飞行机组训练手册)

所以A/P红色脱开灯稳亮短暂时间后可能会让自动驾驶自动断开。

三、速度配平

速度配平是FCC(飞行控制计算机)的一个功能模块，在FCC(飞行控制计算机)里面有5个功能模块：

1, 自动驾驶功能模块( Autopilot)

2，飞行指引功能模块(Flight director)

3， 速度配平功能模块(Speed trim)

4， 马赫配平功能模块 (Mach trim )

5， 高度警戒功能模块(Altitude alert)，

所以速度配平是FCC(飞行控制计算机)功能之一。

737NG飞行机组使用手册对速度配平有如下描述：

“速度配平是一种速度稳定增强系统，在自动驾驶未接通时，在小全重、重心靠后和大推力情况下改进飞机性能，通过指令配平面与速度改变相反的方向移动，使飞机返回到配平速度。”

一般情况下，俯仰姿态大，空速就小，俯仰姿态小，空速就大。根据手册给出的定义来理解,如果出现俯仰姿态大的情况下，那么空速就会小，飞机就不会太稳定，FCC(飞行控制计算机)监控安定面位置、推力手柄位置、空速和垂直速度的输入信号，就会启动速度配平：让安定面自动向减小俯仰姿态的方向移动，从而增加飞机空速，让飞机处于一个合理的稳定状态。一旦飞机返回到配平速度，速度配平系统指令安定面的移动就解除了。也就是说速度配平是FCC(飞行控制计算机)对飞机状态的监控与自我保护。

速度配平级别比主电配平级别低，在松开主电配平电门随后的5 秒钟，FCC(飞行控制计算机)感应到需要配平时才生效，在起飞10秒后、爬升和复飞阶段经常会有速度配平工作情况，即安定面配平轮自动向前转降低姿态达到配平速度。

在某些情况下安定面配平轮也会自动向后转产生抬头配平减小速度达到计算机计算的配平速度，只是产生低头的速度配平比产生抬头的常见些。

一句话可以这么理解：速度配平就是改变姿态换速度。

另外速度配平生效时安定面电动马达工作电源也是1#115vAC转换汇流条,

这个也可以通过模拟机设置证明

第1种情况： 1#115vAC转换汇流条失效，人工操纵飞机缓慢增大俯仰。

现象：

安定面不会自动移动

第2种情况： 2#115vAC转换汇流条失效 ，人工操纵飞机缓慢增大俯仰，

现象：

安定面会自动移动

特别是第二种情况，在2#115vAC转换汇流条失效情况下，无法通过驾驶盘上配平电门进行主电配平，但人工操纵飞机缓慢增大俯仰时，安定面会自动移动，

从以上现象也可以证明速度配平生效时安定面使用1#115vAC转换汇流条，

这样也可以理解机组使用手册里提到的速度配平“使用自动驾驶安定面配平来配平安定面”这句话。

2部FCC(飞行控制计算机)对应2套速度配平系统，同一时刻，仅一个FCC(飞行控制计算机)给安定面配平电动作动筒提供速度配平信号。当FCC(飞行控制计算机)首次通电时，FCC A提供速度配平信号，每次空地逻辑转换后，另外一个FCC(飞行控制计算机)给安定面配平电动作动筒提供速度配平信号。

若一个FCC(飞行控制计算机)故障(本侧的速度配平功能模块也会失效)，另一FCC(飞行控制计算机)自动转换提供速度配平信号。

如果一侧惯导(IRU)失效、关闭或一侧的空速失效后本侧的速度配平功能也会失效，这是因为同侧FCC(飞行控制计算机)不能获得同侧惯导的姿态或同侧空速信息就无法进行速度配平的计算。速度配平失效在后头顶板通过“SPEED TRIM FAIL”灯来显示。

SPEED TRIM FAIL灯 如图：

该灯由28V DC BUS 1 和28V DC BUS 2并联供电。

一套速度配平失效不会使该灯亮，但可以通过按压遮光板上的 系统信号牌面板再现使其亮，2套速度配平都失效该灯会自动稳亮。

在没有接通自动驾驶且1#115vAC转换汇流条失效情况下，即使FCC(飞行控制计算机)感应到需要进行速度配平但由于1#115vAC转换汇流条无电导致了安定面不会自动移动，此时SPEED TRIM FAIL 灯也不会亮，因为该灯仅仅指示FCC(飞行控制计算机)内的速度配平功能模块的状态，也就是说只反映指令机构的工作状态，并不反映作动机构(电动马达)情况。

四、人工配平

在电动马达失效或一些特殊情况下可以使用人工机械配平。

首先看看安定面内部机械结构简图：

人工配平机械原理：

人工通过转动手轮移动前后钢索鼓轮，后钢索鼓轮移动齿轮箱和丝杠。当丝杠移动时，水平安定面移动。

人工配平超控任何其他配平，人工配平的范围-0.20 至16.9 单位，安定面前缘向上最大移动4.2 度，向下最大移动12.9 度，中立位置是0度或者是4个配平单位。在安定面前缘有标示线，如图：

如果人工配平使安定面位置超过电动配平限制，可使用驾驶盘安定面配平电门将安定面返回电动配平的极限范围内。自动驾驶接通期间如果少量的人工配平安定面自动驾驶不会断开。

我们就一个安定面失控检查单来分析人工配平。

分析： 在安定面电动马达内有一个微型控制器，它接收驾驶盘上主电电动配平指令或FCC(飞行控制计算机)的速度配平或自动驾驶配平指令然后再控制着电动马达本体的运动，使得齿轮箱和丝杆移动最终带动安定面上下移动。而安定面非指令移动有可能的一种情况是该控制器错误导致。

安定面失控表现就是配平轮飞转不会停下来，如果没有人工对驾驶杆进行反操纵会让飞机处于一个危险的俯仰姿态。所以检查单要求 “驾驶杆用力保持”

这样一方面避免飞机进入危险俯仰姿态，另外驾驶杆进行反向移动时驾驶杆底部的切断电门就会生效：切断到安定面马达的指令线路，中止主电配平(有可能主电配平电门内部失效在位导致失控)和自动驾驶配平。

如果驾驶杆反向操纵也不能使安定面停下来，那么有可能是多重失效导致的，所以检查单又要求把两个安定面配平切断电门都设置在切断位。

第5步：

安定面主电配平与自动驾驶配平切断电门 如图：

在这里分析这两个切断电门的作用，

在正常情况下两个电门都在NORMAL位，

MAIN ELECT电门在NORMAL位：1.可以使得主电配平的指令线路与电动马达接通, 2.控制马达工作电源的继电器线路接通。在CUT OFF位让两个线路断开。

AUTO PILOT 电门在NORMAL位：1.可以使得FCC(飞行控制计算机)的配平指令线路与电动马达接通,2.控制马达工作电源的继电器线路接通。在CUT OFF位让两个线路断开。另外，AUTO PILOT 电门在CUT OFF位时速度配平不工作也就是这个原因。

检查单考虑到多重失效的最坏的情况就是控制马达工作电源的继电器失效导致了安定面的电动马达一直会被加上电源，这样即使两个电门都在CUT OFF位，但电动马达的电源会因为电源控制继电器失效不能断开，再加上马达内部控制器错误导致安定面不会停转，能让它停下只有2个办法，要么拔出安定面的2个工作电源跳开关，要么人工抓住，但在那种特殊情况下不太可能有时间和精力去找跳开关，所以要求飞行员抓紧配平轮并保持。此时配平轮也许转的非常快为了让配平轮立即停下最好一次性止住，减少对手掌的摩擦，然后进行人工配平。

以上是安定面失控时需要用到人工配平，还有一种情况也要用到人工配平，

在737飞行机组训练手册里有描述：

“安定面马达绊住或卡阻。这种失效方式导致失去自动驾驶和驾驶盘电门控制的电动配平。用配平轮操控卡阻，人工配平仍然可用。这种情况下人工转动配平轮需要的力比正常大”。(737飞行机组训练手册)

我们来看一个737NG快速检查单，9.24

9.24安定面配平不工作

分析这种情况：

在齿轮箱有两个内部制动(刹车)和一个机械离合器，正常情况下马达连接离合器驱动齿轮箱，即使马达绊住或卡阻仍然还连在离合器上面，所以检查单要求用力转动配平轮使分离离合器断开，需要转动1/2的配平轮。

还有一种就是安定面传动装置卡阻导致安定面最终不能进行人工配平。

如果“安定面传动装置绊住或卡阻。这种失效导致无法通过自动驾驶或驾驶盘电门进行电动配平，同时人工配平失效，结果是安定面不能配平”。

(737飞行机组训练手册)

分析：请看安定面内部机械结构图，假如是齿轮箱或钢索卡阻那么即使人工也无法配平安定面了。

所以检查单作了一个判断：

那么，可以人工配平的话就是安定面马达绊住或卡阻，不能人工配平的话就是安定面传动装置绊住或卡阻。

附电动马达工作电源的两个跳开关位置及名称：

p6-2跳开关面板D10FLIGHTCONTROLSTAB TRIMACTUATOR

p18-1跳开关面板C2 AFCSSTAB TRIM

翻阅了不少手册资料结合自己思考最终写了这篇文章，希望这篇文章能给大家在学习水平安定面时提供参考，同时也希望同行指出不足之处并给一些技术上意见和建议。

参阅手册：

737NG飞行机组使用手册

737NG快速检查单

737飞行机组训练手册

737NG飞机维护手册等

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