一種飛機防滑剎車控制系統的製作方法
2023-04-24 02:13:26 1
專利名稱：一種飛機防滑剎車控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於飛機防滑剎車控制領域，涉及一種飛機防滑剎車控制系統。
背景技術：
目前，炭/炭(C/C)複合材料具有材質輕、密度高等特點，已廣泛的應用飛機剎車系統中，由於C/C摩擦材料的動摩擦力矩具有隨速度不同而變化的特性，這些特性決定了其在飛機著陸過程開始剎車時，力矩衝峰顯現比較明顯，造成滑移率超調，引起防滑頻繁， 剎車抖動，飛機制動的平穩性不好。目前解決方法是1.改變C/C材料的工藝水平，提高C/C材料的性能，研製出高性能、峰谷比比較低的材料。但是由於C/C製造過程複雜，周期比較長，成本比較高，而且由於材料更改引起其他匹配性工作量比較大。2.通過飛行員的剎車經驗，開始緩慢施加剎車壓力，然後在慢慢滿剎車，避開炭盤衝峰出現點，這樣會增加飛行員負荷，對飛機的操控帶來一定影響。因此研製一種能適應C/C剎車盤，在不增加飛行員負荷和改變原有系統特性情況下，自動調整剎車制動壓力，最大效率利用地面結合力矩，提高剎車效率、縮短剎車距離，增加制動過程的平穩性的經濟有效防滑剎車控制系統，是非常必要的。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提出一種飛機防滑剎車控制系統，該飛機防滑剎車控制系統能夠有效解決炭盤力矩衝峰，自動調節剎車壓力，有力保障剎車過程平穩安全。本實用新型的技術方案如下一種飛機防滑剎車控制系統，左剎車指令傳感器、右剎車指令傳感器、左輪速傳感器、右輪速傳感器、座艙操作信息埠均與防滑剎車控制器連接，防滑剎車控制器分別通過左電液壓力伺服閥和右電液壓力伺服閥控制左主機論和右主機輪；在防滑剎車控制器內設置有C/C信息存儲單元，用於存儲用於預設的炭盤特性信息，所述的炭盤特性信息包括峰谷比、衝峰時間和平均力矩。防滑剎車控制器包括中央微處理器作為主控邏輯及運算單元；C/C信號調理單元將來自C/C信息存儲單元的炭盤特性信息轉換為中央微處理器識別的電信號；炭盤特性信息包括峰谷比、衝峰時間、平均力矩；剎車指令調理單元將來自左剎車指令傳感器、右剎車指令傳感器所傳遞的飛行員腳蹬剎車信號調理成中央微處理器所能識別的電壓信號；輪速信號調理單元將來自左輪速傳感器、右輪速傳感器的輪速信號調理成中央微處理器所能識別的頻率或電壓信號；[0016]座艙操作調理單元將座艙相關信號調理成中央微處理器所能識別的電壓信號； 所述的座艙相關信號為剎車類型信號起落架收上止轉剎車、無防滑剎車、停留剎車、中止起飛剎車信號；D/A輸出單元將中央微處理的剎車制動數字量信號Io轉換成剎車執行機構即左電液壓力伺服閥和右電液壓力伺服閥所能識別的模擬量電信號。中央微處理器還包括用於根據實際剎車信號L和防滑信號If計算出飛機剎車制動信號Itj的綜合輸出單元；Itj為十六進位數值型參數I0 = Ib-If-Q,其中Ib = I1-Ip,其中，I1 為剎車指令信號，當 S/&1 彡 10%，I1 = USMSAahilO^ < S/Sa ^ 100%時，I1 = 264*(S/Sa)-14 ；其中S/Sa為飛行員剎車腳蹬位移與腳蹬最大有效行程的比值；加壓信號Ip為數值量，範圍0 FAH，且Ip彡I1,
iL-k *n*t3+k*rc*t2-k3*MA*t te(0，1.5*7p,丄_I,= ； 12λΑC，其中 kl、k2、k3 為內控防滑信號If = min{IB, k4* (Vk-Vk) }，其中k4為內控參數本實用新型中k4取值為 3，V』k時刻機輪實時速度，飛機參考速度Ve = max{VK，max{VK_「at，VK/(l-Xp)}}，其中， a為預期減速率，取值為2. 5 3. 5m/s2 ；t為控制周期，取值為IOms ；Vih為k時刻的前一時刻的機輪實時速度；λ ρ為最佳滑移率最佳滑移率為0. 13。有益效果本實用新型的飛機防滑剎車控制系統能夠有效解決炭盤力矩衝峰，自動調節剎車壓力的新型防滑剎車控制系統，可有效縮短剎車距離，提高飛機制動的安全性，增加乘客的舒適性。從而克服飛機剎車系統使用C/C複合材料在力矩衝峰上的不足。本實用新型通過系統的加壓模塊，根據C/C特性，自動調整剎車壓力，避免剎車力矩衝峰，減少飛機防滑工作頻次，提高剎車效率，縮短剎車距離，保證飛機著陸或滑行的安全性，同時也增加乘客的舒適性。而且操作方便，適應性強。以前剎車系統沒有具有加壓模塊，飛行員來上就一腳踩到底，輸出最大剎車壓力， 從而造成系統的超調，防滑次數增加，效率就會降低；本實用新型有了加壓模塊，從而可以避免這種情況發生。
圖1是本實用新型的系統結構圖。圖2是防滑剎車控制器結構圖。 圖3是控制邏輯示意圖。 圖4是剎車壓力邏輯效果示意圖。[0033]標號說明101-左剎車踏板，111-右剎車踏板。
具體實施方式
以下將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明實施例1 為使本實用新型實施例的目的、技術方案、優點等更加清晰明白，下面將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細介紹。本實用新型示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不作為本實用新型的限定。如圖1所示，其為本實用新型的系統結構圖，該系統包括剎車指令傳感器與剎車踏板相連，安裝在飛機座艙內，用於將飛行員腳蹬剎車位移信號轉換成電信號；座艙操作信息，主要用於飛行員的座艙開關量剎車選擇操作，以實現起落架收上止轉剎車、無防滑剎車、停留剎車、中止起飛剎車等不同類型的剎車操作；輪速傳感器安裝在左右主機輪的輪軸內，用於將機輪的轉速信號變換成頻率信號；受剎左右主機輪(含剎車裝置、輪胎)，用於支撐飛機，並實現將飛機動能轉化成熱能消耗；電液壓力伺服閥安裝在起落架艙內，是剎車制動的執行部件，用於實現剎車制動電流信號轉換為剎車壓力信號；C/C信息單元，一種外部數據存儲接口，安裝在防滑剎車控制器內，用於將炭/炭剎車盤的峰谷比、衝峰時間、平均力矩等特性信息傳遞給滑剎車控制單元的微處理器；防滑剎車控制器根據飛行員的腳蹬剎車信號和炭盤特性信號，計算出飛機剎車加壓方式，並由此得出飛機實際剎車信號；同時根據輪速信號和預期的減速率和最佳滑移率，計算出飛機參考速度信號，並根據機輪的打滑深度，得出機輪的防滑信號；最後由飛機實際剎車信號和防滑信號，綜合出實時剎車制動輸出信號，使機輪處於最佳滑移率λ ρ附近，實現飛機在跑道上的安全平穩制動，同時保證旅客及駕駛人員舒適性。具體見後文的防滑剎車控制邏輯。滑移率的定義為―=^^ (1"°
V R其中Vk——機輪實時速度，單位m/s，Ve——飛機參考速度，單位m/s，具體推導見後文(3-1)最佳滑移率λ ρ定義為機輪與地面所能提供的結合力矩最大時所相對應的滑移率。本實用新型專利所採用的最佳滑移率為0. 13。在圖2所示實施例中。防滑剎車控制器由C/C信息處理單元，剎車指令處理單元， 輪速信號調理單元，座艙剎車操作調理單元，電源處理單元，中央微處理器，D/A輸出單元等組成。所述防滑剎車控制器是剎車系統的核心控制部分，負責系統及自身的數據採集、運算、輸出、狀態監控等，根據炭盤特性及機輪打滑狀態，自動調整剎車制動壓力，實現飛機著陸過程安全平穩制動。所述C/C信號調理單元，負責將飛機所用剎車盤特性信號調理成所能識別的電壓信號，以數據總線的形式傳遞給中央微處理器，並通過外接參數接口 C/C信息單元進行數據更新；所述剎車指令調理單元，將剎車指令傳感器傳遞的飛行員剎車信號調理成中央微處理器所能識別的電壓信號，0 4V ；所述輪速信號調理單元，將輪速傳感器的機輪速度頻率信號調理成中央微處理器所能識別和採集的電壓信號，0 3V ；所述座艙操作調理單元，將座艙操作信息如起落架收上止轉剎車、無防滑剎車、停留剎車、中止起飛剎車等0或28V的開關量信號調理成中央微處理器所能識別的0或5V電平信號；所述電源處理單元，將系統的供電電壓28V調理成控制單元內部所需的5、15V電源；所述D/A輸出單元，實現數字量到模擬量的轉換，將中央微處理器輸出剎車綜合制動信號Itj數字量調理成可驅動電液壓力伺服閥模擬量電流信號(0 40mA)；所述中央微處理器，負責上述單元的數據採集、運算、輸出、監控等，主要實現飛機防滑剎車制動邏輯，本實用新型採用16位單片機 80C196KB。如圖3所示防滑剎車控制邏輯示意圖，防滑剎車控制器根據加壓模塊，由剎車綜合單元自動調整剎車信號，防滑綜合單元根據輪速及參考速度，計算出機輪的打滑深度，得出防滑信號，最後由綜合輸出單元根據剎車信號及防滑信號綜合出制動信號，驅動電液伺服閥，實現飛機的剎車制動。所述加壓模塊，根據剎車指令信號I1和炭盤信息C。(峰谷比η、衝峰時間T。、平均力矩Ma)計算出剎車加壓信號IP，數值量，範圍0 FAH，且Ip彡1工。
權利要求1.一種飛機防滑剎車控制系統，其特徵在於，左剎車指令傳感器、右剎車指令傳感器、 左輪速傳感器、右輪速傳感器、座艙操作信息埠均與防滑剎車控制器連接，防滑剎車控制器分別通過左電液壓力伺服閥和右電液壓力伺服閥控制左主機輪和右主機輪；在防滑剎車控制器內設置有C/C信息存儲單元，用於存儲用於預設的炭盤特性信息， 所述的炭盤特性信息包括峰谷比、衝峰時間和平均力矩。
2.根據權利要求1所述的飛機防滑剎車控制系統，其特徵在於，防滑剎車控制器包括 中央微處理器作為主控邏輯及運算單元；C/C信號調理單元將來自C/C信息存儲單元的炭盤特性信息轉換為中央微處理器識別的電信號；炭盤特性信息包括峰谷比、衝峰時間、平均力矩；剎車指令調理單元將來自左剎車指令傳感器、右剎車指令傳感器所傳遞的飛行員腳蹬剎車信號調理成中央微處理器所能識別的電壓信號；輪速信號調理單元將來自左輪速傳感器、右輪速傳感器的輪速信號調理成中央微處理器所能識別的頻率或電壓信號；座艙操作調理單元將座艙相關信號調理成中央微處理器所能識別的電壓信號；所述的座艙相關信號為剎車類型信號起落架收上止轉剎車、無防滑剎車、停留剎車、中止起飛剎車信號；D/A輸出單元將中央微處理的剎車制動數字量信號Io轉換成剎車執行機構即左電液壓力伺服閥和右電液壓力伺服閥所能識別的模擬量電信號。
專利摘要本實用新型公開了一種飛機防滑剎車控制系統，左剎車指令傳感器、右剎車指令傳感器、左輪速傳感器、右輪速傳感器、座艙操作信息埠、C/C信息存儲單元均與防滑剎車控制器連接，防滑剎車控制器分別通過左電液壓力伺服閥和右電液壓力伺服閥控制左主機論和右主機輪。該飛機防滑剎車控制系統能夠有效解決炭盤力矩衝峰，自動調節剎車壓力，有力保障剎車過程平穩安全。
文檔編號B60T8/172GK202106959SQ20112011430
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者劉啟生, 劉文勝, 吳華偉, 黃偉明 申請人:中南大學, 長沙鑫航機輪剎車有限公司