一種多輪系剎車系統及其控制方法與流程

2023-05-17 05:16:56 2

本發明涉及飛機剎車領域，具體是一種延長飛機碳剎車盤壽命的多輪系剎車系統及其設計方法。

背景技術：

c/c複合剎車材料具有摩擦特性好、吸熱能力強、使用壽命長等優點；但在飛機低速低能條件下，碳剎車盤磨損量大而導致其使用壽命短。

現有技術一種具有八個剎車主機輪的多輪系剎車系統。一種多輪系飛機防滑剎車系統原理圖見圖1。該系統由減壓活門1、電液壓力伺服閥2、轉換活門3、定量器4、速度傳感器5、防滑控制盒6、故障燈7、防滑燈8和防滑開關9組成。其中碳剎車機輪安裝在飛機起落架上，採用小車架式結構，機身左右各有一個安裝4個剎車主機輪小車架式起落架。4個剎車主機輪小車架式起落架分前、後兩排，每排2個剎車主機輪作為一個機輪組控制，同一機輪組的兩個剎車機輪剎車壓力完全相同。左起落架下的4個剎車機輪分為左前機輪組10和左後機輪組11，其中左前外、左前內兩個剎車機輪為左前機輪組10；左後外、左後內兩個剎車機輪為左後機輪組11。右起落架下的4個剎車機輪分為右前機輪組12和右後機輪組13，其中右起落架右前外、右前內兩個剎車機輪為右前機輪組12；右後外、右後內兩個剎車機輪為右後機輪組13。飛機剎車過程中減壓活門1輸出與腳蹬力成正比的剎車壓力給機輪組制動飛機。

2003年8月12日發明者g.h.devlieg的美國專利660478提出延長飛機碳剎車壽命的方法和系統，提出一種通過檢測飛機速度和剎車壓力，並將其分別與速度和剎車壓力預定值相比較，若兩者都低於預定值，一個或一組機輪的剎車將被禁止，該專利詳細講述了一種延長飛機碳剎車盤壽命的控制律，但是該專利沒有說明一種延長飛機碳剎車盤壽命的設計方法或實現方法。

經檢索，公開號為cn105905283a的發明創造中提出了一種能夠選擇飛機剎車模式的剎車系統，為了解決飛機在地面滑行時剎車盤磨損量大的問題，該剎車系統將現有剎車機輪的剎車裝置「一分為二」，即單機輪配備一大一小兩個剎車裝置，飛機在地面滑行時使用小剎車裝置，從而減小滑行剎車中碳盤的磨損，提高了剎車盤的使用壽命，但是一個剎車機輪用兩個剎車裝置，提高了剎車系統的複雜程度，同時增加了剎車機輪的重量。

技術實現要素：

為克服現有技術中存在的碳剎車盤磨損量大、使用壽命短的不足，本發明提出了一種多輪系剎車系統及其控制方法。

所述的多輪系剎車系統包括左起落架和右起落架，所述的左起落架和右起落架中，減壓活門的輸入端與液壓源連通，減壓活門的剎車壓力輸出埠與電液壓力伺服閥的輸入端連通；所述減壓活門的回油路與油箱連通，並同時與所述電液壓力伺服閥的回油管路連通。所述電液壓力伺服閥的輸出端通過兩個轉換活門分別與兩個定量器連通。兩個定量器中，一個定量器的輸出端與左前機輪組連通，另一個定量器的輸出端與左後機輪組連通。分別位於各機輪組中的剎車主機輪上的速度傳感器的輸出端分別與防滑控制盒的信號採集埠連通。所述防滑控制盒的剎車電流控制埠與所述電液壓力伺服閥的控制端連通。所述防滑開關的一端與28v的直流電源連通，另一端分別與故障燈和防滑燈連通。

其特徵在於，在所述減壓活門的剎車壓力輸出埠與電液壓力伺服閥之間的管路上，分別通過三通閥連接液壓壓力繼電器的液壓油接口。該壓力繼電器控制端的觸點a通過電連接器與防滑控制盒的地線連接，壓力繼電器控制端的常開觸點c和常閉觸點b通過電連接器分別與防滑控制盒的壓力採集電路連接。所述壓力繼電器與28v直流電源連接。

將所述左起落架中的液壓壓力繼電器與位於右起落架中的液壓壓力繼電器連通。

本發明提出的多輪系剎車系統的控制過程是：

步驟1、確定剎車壓力狀態：

通過液壓壓力繼電器設置剎車壓力預定值p1和p2，所述p1為3mpa，p2為4.5mpa。

當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都小於p1時，位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c分別與防滑控制盒的壓力採集電路斷開；位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b分別與防滑控制盒的壓力採集電路連接，同時所述各常閉觸點b與28v的直流電源接通，並將該左起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源信號作為壓力狀態信號yl1傳輸至防滑控制盒，將該右起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源信號作為壓力狀態信號yl2傳輸至防滑控制盒。當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都小於p1時，所述的左起落架壓力狀態信號yl1和右起落架壓力狀態信號yl2用邏輯「1」表示。

當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都大於p2時，位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b分別與防滑控制盒的壓力採集電路斷開；位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c分別與防滑控制盒的壓力採集電路連接，同時所述各常開觸點c與28v的直流電源的地線接通，並將該左起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源的地線信號作為壓力狀態信號yl1傳輸至防滑控制盒，將該右起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源的地線信號作為壓力狀態信號yl2傳輸至防滑控制盒。當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都大於p2時，所述的左起落架壓力狀態信號yl1和右起落架壓力狀態信號yl2用邏輯「0」表示。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1與右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯均為1時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1為1時，右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯為0時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1為0時，右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯為1時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1與右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯均為0時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

步驟2、確定飛機速度狀態：

防滑控制盒在線檢測飛機碳剎車主機輪速度，確定對應的基準速度電壓vωr，用基準速度電壓vωr模擬飛機速度。採用具有滯迴比較特性的速度狀態識別電路，設置飛機速度預定值vsd並確定飛機速度狀態信號sd。當剎車主機輪組基準速度電壓小於vsd1時，飛機速度狀態信號sd為低；當剎車主機輪組基準速度電壓大於vsd2時，飛機速度狀態信號sd為高。

步驟3、多輪系剎車系統剎車機輪組剎車狀態的控制

防滑控制盒根據得到的剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯，以及得到的飛機速度狀態信號sd判斷飛機主機輪的速度狀態，當剎車壓力小、飛機速度低時，左前機輪組和右前機輪組剎車被禁止剎車，其他條件下全部機輪組車進行剎車。

所述多輪系剎車系統剎車機輪組剎車狀態的控制的具體過程是：

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0，且飛機速度狀態信號sd為高時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0，且飛機速度狀態信號sd為低時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1，且飛機速度狀態信號sd為高時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1，且飛機速度狀態信號sd為低時，左後機輪組和右後機輪組剎車。

本發明以多輪系飛機防滑剎車系統為基礎，在多輪系飛機防滑剎車系統兩個減壓活門的剎車壓力輸出口與電液壓力伺服閥之間的管路上，分別通過三通閥接液壓壓力繼電器的液壓油接口，壓力繼電器控制端的觸點a通過電連接器與防滑控制盒的地線連接，壓力繼電器控制端的常開觸點c和常閉觸點b通過電連接器分別與防滑控制盒的壓力採集電路連接。組成一種延長飛機碳剎車盤壽命的多輪系剎車系統。多輪系飛機防滑剎車系統通過壓力繼電器設置兩個壓力預定值p1和p2。當剎車壓力p大於p2時，飛機剎車系統處於正常剎車狀態，防滑控制盒採集電路通過常開觸點c和觸點a採集剎車壓力p，常閉觸點b斷開；剎車壓力的狀態信號為0v.dc，用邏輯「0」表示；當剎車壓力p小於p1時，飛機剎車系統處於小剎車壓力剎車狀態，防滑控制盒採集電路通過常閉觸點b和觸點a採集剎車壓力p，常開觸點c斷開；剎車壓力p的狀態信號為28v.dc，用邏輯「1」表示。所述p1取3mpa，p2取4.5mpa。

防滑控制盒在線檢測機輪組速度，形成模擬飛機速度的機輪基準速度，在防滑控制盒內部設置飛機速度預定值vsd1和vsd2，模擬飛機速度的機輪基準速度與飛機速度預定值進行比較，確定飛機的高速度狀態信號和低速度狀態信號；當剎車主機輪組基準速度小於vsd1時，飛機速度狀態信號sd為低，飛機處於低速狀態；當剎車主機輪組基準速度大於vsd2時，飛機速度狀態信號sd為高，飛機處於高速狀態；所述vsd1為80km/h，vsd2為100km/h。

本發明在工作時，防滑控制盒在線檢測剎車機輪組的剎車狀態。在正常條件下，左前機輪組、右前機輪組、左後機輪組和右後機輪組四個機輪組都剎車保證能夠安全可靠的剎停飛機。在飛機滿足低速、低能條件時，即當剎車主機輪組基準速度小於80km/h，剎車壓力p小於3mpa時，左前機輪組和右前機輪組禁止剎車，通過減少左前機輪組和右前機輪組的使用次數，延長左前機輪組和右前機輪組對應的四個剎車主機輪的使用壽命。

本發明通過防滑控制盒採集液壓壓力繼電器輸出的剎車壓力狀態信號；防滑控制盒通過機輪組確定飛機的速度狀態信號；防滑控制盒對這兩個信號進行邏輯運算，確定飛機是否處於低速低能狀態或其他狀態。當飛機處於低速低能狀態時，防滑控制盒控制電液壓力伺服閥不給左前機輪組和右前機輪組輸出剎車壓力，左前機輪組和右前機輪組共4個剎車主機輪禁止剎車；其他條件下，左前機輪組、右前機輪組、左後機輪組和右後機輪組四個機輪組都剎車。

本發明充分利用碳剎車盤剎車主機輪在飛機低速低能階段剎車力矩大的特點，在滿足飛機對剎車系統使用要求的前提下，通過減少機輪組數量來減少剎車機輪組的剎車次數，解決碳剎車盤低速磨損嚴重的問題，從而延長了剎車主機輪的使用壽命。

附圖說明

圖1現有技術多輪系飛機防滑剎車系統原理圖；

圖2一種延長飛機碳剎車盤壽命的多輪系剎車系統；

圖中：

1.減壓活門；2.電液壓力伺服閥；3.轉換活門；4.定量器；5.速度傳感器；6.防滑控制盒；7.故障燈；8.防滑燈；9.防滑開關；10.左前機輪組；11.左後機輪組；12.右前機輪組；13.右後機輪組；14.防滑開關；15.液壓壓力繼電器、16.三通閥。

具體實施方式

本實施例以一種多輪系飛機防滑剎車系統為基礎，利用飛機低速低能階段剎車力矩大的特點，提出一種延長飛機碳剎車盤壽命的多輪系剎車系統及其設計方法。使飛機低速低能階段左前機輪組10和右前機輪組12共2個機輪組4個剎車主機輪禁止剎車，通過減少工作次數延長4個剎車主機輪的使用壽命。

本實施例包括左起落架和右起落架。本實施例以左起落架為例加以說明。

所述的左起落架包括減壓活門1、電液壓力伺服閥2、轉換活門3、定量器4、速度傳感器5、防滑控制盒6、防滑開關9、左前機輪組10、左後機輪組11、右前機輪組12、右後機輪組13、液壓壓力繼電器15和三通閥16。其中：

減壓活門1的輸入端與液壓源連通，減壓活門1的剎車壓力輸出埠與電液壓力伺服閥2的輸入端連通；所述減壓活門的回油路與油箱連通，並同時與所述電液壓力伺服閥的回油管路連通。所述電液壓力伺服閥2的輸出端通過兩個轉換活門3分別與兩個定量器4連通。所述兩個定量器4中，一個定量器的輸出端與左前機輪組10連通，另一個定量器的輸出端與左後機輪組11連通。分別位於各機輪組中的剎車主機輪上的速度傳感器5的輸出端分別與防滑控制盒6的信號採集埠連通。所述防滑控制盒6的剎車電流控制埠與所述電液壓力伺服閥2的控制端連通。所述防滑開關9的一端與28v的直流電源連通，另一端分別與故障燈7和防滑燈8連通。

其特徵在於，在所述減壓活門1的剎車壓力輸出埠與電液壓力伺服閥2之間的管路上，分別通過三通閥16連接液壓壓力繼電器15的液壓油接口。該壓力繼電器15控制端的觸點a通過電連接器與防滑控制盒6的地線連接，壓力繼電器15控制端的常開觸點c和常閉觸點b通過電連接器分別與防滑控制盒6的壓力採集電路連接。所述壓力繼電器15與28v直流電源連接。

本發明中的右起落架與所述左起落架的結構相同。

將所述左起落架中的液壓壓力繼電器與位於右起落架中的液壓壓力繼電器連通。

本發明中的多輪系飛機防滑剎車系統通過壓力繼電器15設置兩個壓力預定值p1和p2。當剎車壓力p大於p2時，飛機剎車系統處於正常剎車狀態，防滑控制盒6採集電路通過常開觸點c和觸點a採集剎車壓力p，常閉觸點b斷開；剎車壓力的狀態信號為0v.dc，用邏輯「0」表示；當剎車壓力p小於p1時，飛機剎車系統處於小剎車壓力剎車狀態，防滑控制盒6採集電路通過常閉觸點b和觸點a採集剎車壓力p，常開觸點c斷開；剎車壓力p的狀態信號為28v.dc，用邏輯「1」表示。所述p1取3mpa，p2取4.5mpa。

本發明還提出了一種多輪系剎車系統的控制方法，具體過程是：

步驟1、確定剎車壓力狀態：

通過液壓壓力繼電器15設置剎車壓力預定值p1和p2，所述p1為3mpa，p2為4.5mpa。分別位於左起落架和右起落架中的減壓活門分別是左減壓活門和右減壓活門。

當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都小於p1時，位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c分別與防滑控制盒6的壓力採集電路斷開；位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b分別與防滑控制盒6的壓力採集電路連接，同時所述各常閉觸點b與28v的直流電源接通，並將該左起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源信號作為壓力狀態信號yl1傳輸至防滑控制盒，將該右起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源信號作為壓力狀態信號yl2傳輸至防滑控制盒。當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都小於p1時，所述的左起落架壓力狀態信號yl1和右起落架壓力狀態信號yl2用邏輯「1」表示。

當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都大於p2時，位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常閉觸點b分別與防滑控制盒6的壓力採集電路斷開；位於左起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c與位於右起落架中的液壓壓力繼電器的常開觸點c分別與防滑控制盒6的壓力採集電路連接，同時所述各常開觸點c與28v的直流電源的地線接通，並將該左起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源的地線信號作為壓力狀態信號yl1傳輸至防滑控制盒，將該右起落架中的液壓壓力繼電器採集到的28v的直流電源的地線信號作為壓力狀態信號yl2傳輸至防滑控制盒。當左減壓活門和右減壓活門輸出的剎車壓力都大於p2時，所述的左起落架壓力狀態信號yl1和右起落架壓力狀態信號yl2用邏輯「0」表示。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1與右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯均為1時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1為1時，右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯為0時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1為0時，右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯為1時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

當所述左剎車壓力狀態信號yl1與右剎車壓力狀態信號yl2的邏輯均為0時，剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0。

當所述剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1時，剎車系統輸出的剎車壓力小於3mpa；當所述剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0時，剎車系統輸出的剎車壓力大於4.5mpa。

本實施例中液壓壓力繼電器15主要性能指標如下：額定工作壓力21mpa；工作環境溫度-60℃～70℃；工作電壓28v.dc，觸點電流10a；剎車壓力預定值p1為3mpa，p2為4.5mpa。左剎車腳蹬和右剎車腳蹬控制減壓活門輸出剎車壓力，其中，左剎車腳蹬控制左減壓活門，右剎車腳蹬控制右減壓活門。

步驟2、確定飛機速度狀態：

防滑控制盒6在線檢測飛機碳剎車主機輪速度，確定對應的基準速度電壓vωr，用基準速度電壓vωr模擬飛機速度。採用具有滯迴比較特性的速度狀態識別電路，設置飛機速度預定值vsd並確定飛機速度狀態信號sd。當剎車主機輪組基準速度電壓小於vsd1時，飛機速度狀態信號sd為低；當剎車主機輪組基準速度電壓大於vsd2時，飛機速度狀態信號sd為高。

本實施例中機輪組基準速度小於80km/h時，飛機速度狀態信號為低；機輪組基準速度大於100km/h時，飛機速度狀態信號為高。

步驟3、多輪系剎車系統剎車機輪組剎車狀態的控制

防滑控制盒6根據得到的剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯，以及得到的飛機速度狀態信號sd判斷飛機主機輪的速度狀態，當剎車壓力小、飛機速度低時，部分機輪組被禁止剎車，解決碳剎車盤低速磨損嚴重問題，延長飛機碳剎車盤壽命，其他條件下全部機輪組車進行剎車。具體是：

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0，且飛機速度狀態信號sd為高時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為0，且飛機速度狀態信號sd為低時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1，且飛機速度狀態信號sd為高時，全部機輪組剎車。

當剎車系統剎車壓力狀態信號zyl邏輯為1，且飛機速度狀態信號sd為低時，左後機輪組12和右後機輪組13剎車。

本實施例中，當飛機機輪組基準速度小於80km/h，當左剎車壓力和右剎車壓力全部小於p1＝3mpa時，兩個機輪組禁止剎車，部分機輪組剎車；其它條件下，全部機輪組參與剎車。

通過以上三步，確定剎車壓力狀態和飛機速度狀態，實現了多輪系剎車系統剎車機輪組剎車狀態的控制。