飞机起落架刹车系统工作原理与性能分析

龙源期刊网飞机起落架刹车系统工作原理与性能分析作者：邹德福来源：《中国科技博览》2019年第03期[摘要]作为飞机构件中的重要部分之一，起落架是制成整架飞机的重要基础，在飞机起飞或降落时均需要利用起落架为飞机的滑行提供速度及动力，确保飞机能够平稳起飞及降落，是保证飞机飞行安全的重要保障。而在飞机降落滑行过程中，为了能够严格控制飞机滑行速度，确保飞机行驶安全，则需要对起落架的刹车系统加以控制，提升飞机整体安全性能。就目前来看，传统脉冲式刹车系统已经无法满足现飞机生产需求，因此，本文对防滑刹车系统的刹车原理进行分析，并对其主要性能展开讨论。[关键词]飞机起落架；刹车系统；工作原理；性能中图分类号：V227文献标识码：A文章编号：1009-914X（2019）03-0151-01一、飞机起落架防滑刹车系统的具体分类及其原理分析通常情况下，在对起落架防滑刹车系统进行分类时主要以系统中的被控量为分类标准，按照该标准可将其系统分为四大系统：以控制速度变化率为主要方式的刹车系统、以控制滑移率为主要方式的刹车系统、以控制滑移速度为主要方式的刹车系统以及以惯性防滑为主要方式刹车系统。1.以控制速度变化率为主要方式的涉车系统改控制系统中的主要变量是飞机起落架机轮的主要转动速度，通过有效控制并改变机轮在刹车时的转动速率，达到刹车的目的。该刹车系统较为平稳，在刹车时起落架的受力也较为平衡，这是由于该系统在刹车时可以对压力进行偏调。例如MARKⅡ系统中，可通过利用微分电路对飞机机轮的转动减速度数据进行获取，并将此时的数据与门限值进行对比预分析，当该数据比门限值大时，则需要利用控制器向防滑发输送相关指令信号，通过控制系统将机轮刹车系统压力值调制最低，如果该数据比门限值小，则可保持该速度不变。2.以控制滑移率为主要方式的刹车系统该刹车系统在进行刹机轮过程中，主要控制机轮在刹车过程中的滑移率，即在控制过程中对滑移率及飞机速度进行对比与智能计算分析，通过将滑移率控制在合理范围内控制飞机滑行速度，达到平稳刹车的目的。在飞机起落架刹车的所有外力影响因素中，滑移率对机轮的影响最大，因此，通过利用该涉车系统对滑移率进行合理控制，是提升刹车性能、提升飞机平稳降落水平的重要保障之一。3.以控制滑移速度为主要方式的刹车系统龙源期刊网顾名思义，该刹车系统主要控制机轮的滑移速度。当飞机沿着跑道且起落架开始滑行时，其滑行过程中产生的纵向速度与刹车机轮线速度之间存在一定数值差，而该系统则需要利用对数值差的掌握与把控，严格控制刹车过程。在利用该系统对刹车数值进行获取时，主要通过机轮速度、预设减速度以及该速度对飞机速度产生的数值进行计算后得出并获得滑移速度，并通过分析后对该滑移速度进行控制，确保滑移速度的平稳性。但由于混合跑道在机轮滑行转动时受到的外力不同，计算条件受限，导致该系统在混合跑道上的控制水平无法充分发挥。4.以惯性防滑为主要方式的刹车系统该刹车系统中主要运用了具有先进特带你的机电一体化技术设备，通过利用机电一体化防滑设备形成防滑系统，通过利用智能计算及控制方式，利用飞机自身惯性来改变其滑行速度，进而刹车至停止。此外，该刹车系统还包括机械式防滑刹车系统。该系统与机电一体化防滑刹车系统相似，其原理主要利用惯性数据传感器将机轮在滑行时的减速度进行传送并分析，若发现该减速度高于门限值，惯性传感器经由机械机构对液压阀进行直接操作，接通回油路和刹车装置。由于惯性传感器接收的信号未经数字或模拟电路处理，所以系统不能区分机轮打滑程度和路面情况，在跑道表面大范围变化的情况下无法获得理想的刹车性能。二、飞机起落架防刹车系统的防滑性能指标内容1.刹车效率刹车效率包括压力、力矩和μ效率，这三种均指在一定时间内各自实际值在理想值中所占百分比。其中，μ效率反映的是跑道与轮胎间摩擦系数的整体水平，是对系统工作情况的最佳体现。但由于在整个刹车过程中，μ的实际值、最大值不易测量且不够稳定，因此较少采用。压力效率的计算则会受到来自防滑控制系统灵敏度的影响，若机轮已经处于打滑状态，且防滑控制器没有迅速驱动伺服阀使刹车压力接触，那么在这段时间内所得的压力效率计算结果仍会表现为刹车系统具有较高的刹车效率。力矩效率在惯性台上的计算结果最为科学，因此在惯性台模拟试验中得到了非常广泛的应有，但是在仿真研究时则会出现一定的误差。2.刹车距离刹车距离指的是飞机由接地点开始至最终停止点的滑行距离，该值可由惯性台试验所得的飞机速度曲线或仿真结果曲线求得，其数学计算公式如下：三、防滑刹车系统的性能评价为了对飞机防滑刹车系统在恶劣天气下性能下降的原因进行分析，NASA对基于不同原理的刹车系统进行了试验，所得结果如表1所示。龙源期刊网各类防滑刹车系统的性能评价结果在不同天气的情况下，跑道的干湿程度不同，刹车系统在两种不同的跑道上的整体刹车效果也有所不同。通过表1可以看出，干跑道上使用刹车系统的效率高于湿跑道，而其主要原因分为以下两点：第一，通常情况下，为了促使飞机在起飞终止并滑行时产生的刹车效率满足飞机停止，多数会将飞机刹车系统的力矩设置得较大，当在干跑道上滑行并刹车时，利用跑道中存在的最大结合力矩对刹车中产生的最大力矩进行平衡与控制，而刹车压力则随之被调整至最大状态，其液压元件的整体性能也处于平稳状态；而湿跑道能够提供的最大结合力矩则小于干跑道，因此该力矩在与刹车最大力矩进行结合时产生的刹车压力相对来说较小，其液压元件也因此无法达到最佳状态，导致整体刹车系统的性能随之降低。其次，湿跑道能向轮胎提供的旋转加速度远小于干跑道，机轮需要更多的时间从打滑状态下恢复，系统性能因此进一步恶化。如果能够在打滑机轮转速恢复以及液压元件设计方面采取有效措施，则有望使防滑系统在小结合系数跑道上的性能得到提升。四、结语通过以上分析我们可知，现如今在飞机起落架刹车系统中，采用最为科学、合理的防滑刹车系统可有效提升起落架刹车速度，达到促使飞机平稳滑行并停止的作用。而在对四种防滑刹车系统进行分类及原理分析后发现，四种防滑刹车系统虽然在理论上能够做到提升刹车水平，但在具体性能研究过程中发现这四种防滑系统在使用过程中并无法达到理论状态，而在干湿两种跑道上产生的刹车性能水平也有所不同，因此，还需要进一步对刹车系统进行调整与完善，为提升起落架刹车水平、提高飞机整体安全性及质量做出贡献。参考文献[1]牟丹.四点起落架飞机着陆及操纵特性分析[D].南京航空航天大学，2016.[2]陈洁.飞机防滑刹车系统控制器的设计及仿真研究[D].中南大学，2014.[3]张智慧，李玉忍，梁波.飞机刹车系统最佳滑移率性能研究[J].计算机仿真，2014，31（10）：48-51.