飛機起落架剎車系統(tǒng)工作原理與性能分析

1、飛機起落架剎車系統(tǒng)工作原理與性能分析作者：鄒德福來源：中國科技博覽2019年第03期摘 要作為飛機構件中的重要部分之一，起落架是制成整架飛機的重要基礎，在飛機起飛或降落時均需要利用起落架為飛機的滑行 提供速度及動力，確保飛機能夠平穩(wěn)起飛及降落，是保證飛機飛行安全的重要保障。而在飛機降落滑行過程中，為了能夠嚴格控制飛機滑行速度，確保飛機行駛安全，則需要對起落架的剎車系統(tǒng)加以控制，提升飛機整體安全性能。就目前來看，傳統(tǒng)脈沖式剎車系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)飛機生產(chǎn)需求，因此，本文對防滑剎車系統(tǒng)的剎車原理進行分析，并對其主要性能展開討論。關鍵詞飛機起落架；剎車系統(tǒng)；工作原理；性能中圖分類號：V227 文獻標識

2、碼：A 文章編號：1009-914X（2019）03-0151-01一、飛機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，在對起落架防滑剎車系統(tǒng)進行分類時主要以系統(tǒng)中的被控量為分類標準，按照該標準可將其系統(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起落架機輪的主要轉(zhuǎn)動速度，通過有效控制并改變機輪在剎車時的轉(zhuǎn)動速率，達到剎車的目的。該剎車系統(tǒng)較為平穩(wěn)，在剎車時起落架的受力也較為平衡，這是由于該系統(tǒng)在剎車時可以對壓

3、力進行偏調(diào)。例如MARK系統(tǒng)中，可通過利用微分電路對飛機機輪的轉(zhuǎn)動減速度數(shù)據(jù)進行獲取，并將此時的數(shù)據(jù)與門限值進行對比預分析，當該數(shù)據(jù)比門限值大時，則需要利用控制器向防滑發(fā)輸送相關指令信號，通過控制系統(tǒng)將機輪剎車系統(tǒng)壓力值調(diào)制最低，如果該數(shù)據(jù)比門限值小，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)在進行剎機輪過程中，主要控制機輪在剎車過程中的滑移率，即在控制過程中對滑移率及飛機速度進行對比與智能計算分析，通過將滑移率控制在合理范圍內(nèi)控制飛機滑行速度，達到平穩(wěn)剎車的目的。在飛機起落架剎車的所有外力影響因素中，滑移率對機輪的影響最大，因此，通過利用該涉車系統(tǒng)對滑移率進行合理控制

4、，是提升剎車性能、提升飛機平穩(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)主要控制機輪的滑移速度。當飛機沿著跑道且起落架開始滑行時，其滑行過程中產(chǎn)生的縱向速度與剎車機輪線速度之間存在一定數(shù)值差，而該系統(tǒng)則需要利用對數(shù)值差的掌握與把控，嚴格控制剎車過程。在利用該系統(tǒng)對剎車數(shù)值進行獲取時，主要通過機輪速度、預設減速度以及該速度對飛機速度產(chǎn)生的數(shù)值進行計算后得出并獲得滑移速度，并通過分析后對該滑移速度進行控制，確?；扑俣鹊钠椒€(wěn)性。但由于混合跑道在機輪滑行轉(zhuǎn)動時受到的外力不同，計算條件受限，導致該系統(tǒng)在混合跑道上的控制水平無法充分發(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)中主要運用了具有先進特帶你的機電一體化技術設備，通過利用機電一體化防滑設備形成防滑系統(tǒng)，通過利用智能計算及控制方式，利用飛機自身慣性來改變其滑行速度，進而剎車至停止。此外，該剎車系統(tǒng)還包括機械式防滑剎車系統(tǒng)。該系統(tǒng)與機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)傳感器將機輪在滑行時的減速度進行傳送并分析，若發(fā)現(xiàn)該減速度高于門限值，慣性傳感器經(jīng)由機械機構對液壓閥進行直接操作，接通回油路和剎車裝置。由于慣性傳感器接收的信號未經(jīng)數(shù)字或模擬電路處理，所以系統(tǒng)不能區(qū)分機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法獲得理想的剎車性能。二、飛機起落架防剎車系統(tǒng)的防滑性能指標內(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間內(nèi)各自實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，是對系統(tǒng)工作情況的最佳體現(xiàn)。但由于在整個剎車過程中，的實際值、最大值不易測量且不夠穩(wěn)定，因此較少采用。壓力效率的計算則會受到來自防滑控制系統(tǒng)靈敏度的影響，若機輪已經(jīng)處于打滑狀態(tài)，且防滑控制器沒有迅速驅(qū)動伺服閥使剎車壓力接觸，那么在這段時間內(nèi)所得的壓力效率計算結(jié)果仍會表現(xiàn)為剎車系統(tǒng)具有較高的剎車效率。力矩效率在慣性臺上的計算結(jié)果最為科學，因此在慣性臺模擬試驗中得到了非常廣泛的應有，但是在仿真研究時則會出現(xiàn)一定的誤差。2.剎車距離剎車距離指的是飛機由接

7、地點開始至最終停止點的滑行距離，該值可由慣性臺試驗所得的飛機速度曲線或仿真結(jié)果曲線求得，其數(shù)學計算公式如下：三、防滑剎車系統(tǒng)的性能評價為了對飛機防滑剎車系統(tǒng)在惡劣天氣下性能下降的原因進行分析，NASA對基于不同原理的剎車系統(tǒng)進行了試驗，所得結(jié)果如表1所示。表1 各類防滑剎車系統(tǒng)的性能評價結(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：第一，通常情況下，為了促使飛機在起飛終止并滑行時產(chǎn)生的剎車效率滿足飛機停止，多數(shù)會將飛機剎車系統(tǒng)的力矩設置得較大，當在干跑道上滑行并剎

8、車時，利用跑道中存在的最大結(jié)合力矩對剎車中產(chǎn)生的最大力矩進行平衡與控制，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行結(jié)合時產(chǎn)生的剎車壓力相對來說較小，其液壓元件也因此無法達到最佳狀態(tài)，導致整體剎車系統(tǒng)的性能隨之降低。其次，濕跑道能向輪胎提供的旋轉(zhuǎn)加速度遠小于干跑道，機輪需要更多的時間從打滑狀態(tài)下恢復，系統(tǒng)性能因此進一步惡化。如果能夠在打滑機輪轉(zhuǎn)速恢復以及液壓元件設計方面采取有效措施，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)語通過以上分析我們可知，現(xiàn)如今在飛機起落架剎車系統(tǒng)中，采用最為科學、合理的防滑剎車系統(tǒng)可有效提升起落架剎車速度，達到促使飛機平穩(wěn)滑行并停止的作用。而在對四種防滑剎車系統(tǒng)進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程中發(fā)現(xiàn)這四種防滑系統(tǒng)在使用過程中并無法達到理論狀態(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，還需要進一步對剎車系統(tǒng)進行調(diào)整與完善，為提升起落架剎車水平、提高飛機整體安全性