飛機(jī)起落架剎車系統(tǒng)工作原理與性能分析

1、飛機(jī)起落架剎車系統(tǒng)工作原理與性能分析作者：鄒德福來(lái)源：中國(guó)科技博覽2019年第03期摘 要作為飛機(jī)構(gòu)件中的重要部分之一，起落架是制成整架飛機(jī)的重要基礎(chǔ)，在飛機(jī)起飛或降落時(shí)均需要利用起落架為飛機(jī)的滑行 提供速度及動(dòng)力，確保飛機(jī)能夠平穩(wěn)起飛及降落，是保證飛機(jī)飛行安全的重要保障。而在飛機(jī)降落滑行過(guò)程中，為了能夠嚴(yán)格控制飛機(jī)滑行速度，確保飛機(jī)行駛安全，則需要對(duì)起落架的剎車系統(tǒng)加以控制，提升飛機(jī)整體安全性能。就目前來(lái)看，傳統(tǒng)脈沖式剎車系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)飛機(jī)生產(chǎn)需求，因此，本文對(duì)防滑剎車系統(tǒng)的剎車原理進(jìn)行分析，并對(duì)其主要性能展開(kāi)討論。關(guān)鍵詞飛機(jī)起落架；剎車系統(tǒng)；工作原理；性能中圖分類號(hào)：V227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

2、碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2019）03-0151-01一、飛機(jī)起落架防滑剎車系統(tǒng)的具體分類及其原理分析通常情況下，在對(duì)起落架防滑剎車系統(tǒng)進(jìn)行分類時(shí)主要以系統(tǒng)中的被控量為分類標(biāo)準(zhǔn)，按照該標(biāo)準(zhǔn)可將其系統(tǒng)分為四大系統(tǒng)：以控制速度變化率為主要方式的剎車系統(tǒng)、以控制滑移率為主要方式的剎車系統(tǒng)、以控制滑移速度為主要方式的剎車系統(tǒng)以及以慣性防滑為主要方式剎車系統(tǒng)。1.以控制速度變化率為主要方式的涉車系統(tǒng)改控制系統(tǒng)中的主要變量是飛機(jī)起落架機(jī)輪的主要轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)有效控制并改變機(jī)輪在剎車時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，達(dá)到剎車的目的。該剎車系統(tǒng)較為平穩(wěn)，在剎車時(shí)起落架的受力也較為平衡，這是由于該系統(tǒng)在剎車時(shí)可以對(duì)壓

3、力進(jìn)行偏調(diào)。例如MARK系統(tǒng)中，可通過(guò)利用微分電路對(duì)飛機(jī)機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)減速度數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并將此時(shí)的數(shù)據(jù)與門(mén)限值進(jìn)行對(duì)比預(yù)分析，當(dāng)該數(shù)據(jù)比門(mén)限值大時(shí)，則需要利用控制器向防滑發(fā)輸送相關(guān)指令信號(hào)，通過(guò)控制系統(tǒng)將機(jī)輪剎車系統(tǒng)壓力值調(diào)制最低，如果該數(shù)據(jù)比門(mén)限值小，則可保持該速度不變。2.以控制滑移率為主要方式的剎車系統(tǒng)該剎車系統(tǒng)在進(jìn)行剎機(jī)輪過(guò)程中，主要控制機(jī)輪在剎車過(guò)程中的滑移率，即在控制過(guò)程中對(duì)滑移率及飛機(jī)速度進(jìn)行對(duì)比與智能計(jì)算分析，通過(guò)將滑移率控制在合理范圍內(nèi)控制飛機(jī)滑行速度，達(dá)到平穩(wěn)剎車的目的。在飛機(jī)起落架剎車的所有外力影響因素中，滑移率對(duì)機(jī)輪的影響最大，因此，通過(guò)利用該涉車系統(tǒng)對(duì)滑移率進(jìn)行合理控制

4、，是提升剎車性能、提升飛機(jī)平穩(wěn)降落水平的重要保障之一。3.以控制滑移速度為主要方式的剎車系統(tǒng)顧名思義，該剎車系統(tǒng)主要控制機(jī)輪的滑移速度。當(dāng)飛機(jī)沿著跑道且起落架開(kāi)始滑行時(shí)，其滑行過(guò)程中產(chǎn)生的縱向速度與剎車機(jī)輪線速度之間存在一定數(shù)值差，而該系統(tǒng)則需要利用對(duì)數(shù)值差的掌握與把控，嚴(yán)格控制剎車過(guò)程。在利用該系統(tǒng)對(duì)剎車數(shù)值進(jìn)行獲取時(shí)，主要通過(guò)機(jī)輪速度、預(yù)設(shè)減速度以及該速度對(duì)飛機(jī)速度產(chǎn)生的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算后得出并獲得滑移速度，并通過(guò)分析后對(duì)該滑移速度進(jìn)行控制，確保滑移速度的平穩(wěn)性。但由于混合跑道在機(jī)輪滑行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到的外力不同，計(jì)算條件受限，導(dǎo)致該系統(tǒng)在混合跑道上的控制水平無(wú)法充分發(fā)揮。4.以慣性防滑為主要方式的

5、剎車系統(tǒng)該剎車系統(tǒng)中主要運(yùn)用了具有先進(jìn)特帶你的機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)備，通過(guò)利用機(jī)電一體化防滑設(shè)備形成防滑系統(tǒng)，通過(guò)利用智能計(jì)算及控制方式，利用飛機(jī)自身慣性來(lái)改變其滑行速度，進(jìn)而剎車至停止。此外，該剎車系統(tǒng)還包括機(jī)械式防滑剎車系統(tǒng)。該系統(tǒng)與機(jī)電一體化防滑剎車系統(tǒng)相似，其原理主要利用慣性數(shù)據(jù)傳感器將機(jī)輪在滑行時(shí)的減速度進(jìn)行傳送并分析，若發(fā)現(xiàn)該減速度高于門(mén)限值，慣性傳感器經(jīng)由機(jī)械機(jī)構(gòu)對(duì)液壓閥進(jìn)行直接操作，接通回油路和剎車裝置。由于慣性傳感器接收的信號(hào)未經(jīng)數(shù)字或模擬電路處理，所以系統(tǒng)不能區(qū)分機(jī)輪打滑程度和路面情況，在跑道表面大范圍變化的情況下無(wú)法獲得理想的剎車性能。二、飛機(jī)起落架防剎車系統(tǒng)的防滑性能指標(biāo)內(nèi)

6、容1.剎車效率剎車效率包括壓力、力矩和效率，這三種均指在一定時(shí)間內(nèi)各自實(shí)際值在理想值中所占百分比。其中，效率反映的是跑道與輪胎間摩擦系數(shù)的整體水平，是對(duì)系統(tǒng)工作情況的最佳體現(xiàn)。但由于在整個(gè)剎車過(guò)程中，的實(shí)際值、最大值不易測(cè)量且不夠穩(wěn)定，因此較少采用。壓力效率的計(jì)算則會(huì)受到來(lái)自防滑控制系統(tǒng)靈敏度的影響，若機(jī)輪已經(jīng)處于打滑狀態(tài)，且防滑控制器沒(méi)有迅速驅(qū)動(dòng)伺服閥使剎車壓力接觸，那么在這段時(shí)間內(nèi)所得的壓力效率計(jì)算結(jié)果仍會(huì)表現(xiàn)為剎車系統(tǒng)具有較高的剎車效率。力矩效率在慣性臺(tái)上的計(jì)算結(jié)果最為科學(xué)，因此在慣性臺(tái)模擬試驗(yàn)中得到了非常廣泛的應(yīng)有，但是在仿真研究時(shí)則會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。2.剎車距離剎車距離指的是飛機(jī)由接

7、地點(diǎn)開(kāi)始至最終停止點(diǎn)的滑行距離，該值可由慣性臺(tái)試驗(yàn)所得的飛機(jī)速度曲線或仿真結(jié)果曲線求得，其數(shù)學(xué)計(jì)算公式如下：三、防滑剎車系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)為了對(duì)飛機(jī)防滑剎車系統(tǒng)在惡劣天氣下性能下降的原因進(jìn)行分析，NASA對(duì)基于不同原理的剎車系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，所得結(jié)果如表1所示。表1 各類防滑剎車系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)結(jié)果在不同天氣的情況下，跑道的干濕程度不同，剎車系統(tǒng)在兩種不同的跑道上的整體剎車效果也有所不同。通過(guò)表1可以看出，干跑道上使用剎車系統(tǒng)的效率高于濕跑道，而其主要原因分為以下兩點(diǎn)：第一，通常情況下，為了促使飛機(jī)在起飛終止并滑行時(shí)產(chǎn)生的剎車效率滿足飛機(jī)停止，多數(shù)會(huì)將飛機(jī)剎車系統(tǒng)的力矩設(shè)置得較大，當(dāng)在干跑道上滑行并剎

8、車時(shí)，利用跑道中存在的最大結(jié)合力矩對(duì)剎車中產(chǎn)生的最大力矩進(jìn)行平衡與控制，而剎車壓力則隨之被調(diào)整至最大狀態(tài)，其液壓元件的整體性能也處于平穩(wěn)狀態(tài)；而濕跑道能夠提供的最大結(jié)合力矩則小于干跑道，因此該力矩在與剎車最大力矩進(jìn)行結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的剎車壓力相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，其液壓元件也因此無(wú)法達(dá)到最佳狀態(tài)，導(dǎo)致整體剎車系統(tǒng)的性能隨之降低。其次，濕跑道能向輪胎提供的旋轉(zhuǎn)加速度遠(yuǎn)小于干跑道，機(jī)輪需要更多的時(shí)間從打滑狀態(tài)下恢復(fù)，系統(tǒng)性能因此進(jìn)一步惡化。如果能夠在打滑機(jī)輪轉(zhuǎn)速恢復(fù)以及液壓元件設(shè)計(jì)方面采取有效措施，則有望使防滑系統(tǒng)在小結(jié)合系數(shù)跑道上的性能得到提升。四、結(jié)語(yǔ)通過(guò)以上分析我們可知，現(xiàn)如今在飛機(jī)起落架剎車系統(tǒng)中，采用最為科學(xué)、合理的防滑剎車系統(tǒng)可有效提升起落架剎車速度，達(dá)到促使飛機(jī)平穩(wěn)滑行并停止的作用。而在對(duì)四種防滑剎車系統(tǒng)進(jìn)行分類及原理分析后發(fā)現(xiàn)，四種防滑剎車系統(tǒng)雖然在理論上能夠做到提升剎車水平，但在具體性能研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這四種防滑系統(tǒng)在使用過(guò)程中并無(wú)法達(dá)到理論狀態(tài)，而在干濕兩種跑道上產(chǎn)生的剎車性能水平也有所不同，因此，還需要進(jìn)一步對(duì)剎車系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整與完善，為提升起落架剎車水平、提高飛機(jī)整體安全性