CN102582602B - 一种飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法，根据碳刹车盘在大能载湿态条件下满足刹车减速率的最低要求值设定最大刹车压力；根据最大力矩限制值确定控制目标减速率；根据飞机刹车过程中机轮速度信号计算机轮刹车实时减速率，并与目标减速率比较，当机轮实际减速率大于目标减速率时，压力调节装置开始降压，保证刹车减速率不超过目标减速率。本发明提出的飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法充分利用地面摩擦特性，扩大刹车压力的调节范围，保证飞机在各种环境条件和刹车能量条件下的刹车减速率和平稳的刹车力矩要求，能够有效解决飞机刹车系统碳/碳刹车材料湿态条件下刹车效率低问题，使刹车系统适应范围更宽。

Description

一种飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法

技术领域

本发明涉及飞机控制系统领域，具体是一种飞机碳刹车盘的控制方法。

背景技术

飞机采用碳/碳刹车材料后，由于碳/碳刹车在使用中随着环境及刹车条件的变化，摩擦系数变化范围较大，特别是动、静摩擦系数相差1.5倍以上。湿态条件下碳盘摩擦系数衰退超过50％以上；低速低能条件下摩擦系数是正常能量条件下的1.5倍以上。为适应碳刹车材料的摩擦特性，目前国内在刹车系统方面多采用动、静刹车系统分立设计，静刹车系统刹车压力一般采用21MPa压力体制，而动刹车系统一般采用8～12MPa的压力体制。虽然分立设计解决了碳刹车静力矩的问题，但动态刹车力矩控制很难适应各种环境和实际使用条件下的要求。若满足正常干态条件下的刹车要求，就必须降低湿态条件下的减速度要求。若要满足湿态条件下的减速度要求，势必会造成干态条件下刹车力矩过大，甚至会超过起落架限制力矩要求。

通过检索，未发现针对碳刹车材料湿态条件下刹车效率低的问题进行方法研究的同类专利及文献。

发明内容

为克服现有技术中存在的动态刹车力矩控制很难适应各种环境和实际使用条件要求的不足，本发明提出了一种飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法。

本发明的具体过程是：

第一步：设定碳刹车盘的最大刹车压力；通过公式(1)设定该碳刹车盘的最大刹车压力；

p＝ΔP+2aA_sR_g/(μAnrV²)                        (1)

其中：p是单个机轮刹车压力；ΔP是刹车压力损失；a是减速率；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径；A是活塞面积；n是摩擦面面数；r是摩擦面中径；μ是摩擦系数；V是机轮刹车速度；

第二步：确定控制目标减速率；根据最大力矩限制值，通过公式(2)确定控制目标减速率；

a＝M_sV²/(2A_sR_g)                                (2)

式中，M_s是起落架最大刹车力矩；a是减速率；V是机轮刹车速度；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径；

第三步：调整机轮刹车减速率。通过调整刹车压力实现调整机轮刹车减速率。根据飞机刹车过程中由机轮速度传感器输出的机轮速度信号，通过公式(3)确定机轮刹车减速率，

a_i＝(V_i+1-V_i)/(t_i+1-t_i)                        (3)

其中，a_i是从t_i时刻到t_i+1时刻的机轮平均减速率；V_i+1是t_i+1时刻的机轮速度；V_i是t_i时刻的机轮速度；

将确定的机轮刹车减速率与目标减速率比较；根据比较结果调整刹车压力；当确定的机轮刹车减速率小于或等于目标减速率时，维持施加的刹车压力不变；当确定的机轮刹车减速率大于目标减速率时，减少压力调节装置输出的刹车压力。

本发明提出的飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法能够有效解决飞机刹车系统碳/碳刹车材料湿态条件下刹车效率低问题，使刹车系统适应范围更宽，同时满足飞机在各种环境和刹车条件下的减速率及限制力矩要求。

本发明基于根据机轮刹车减速率计算出的刹车力矩值，并通过调节刹车压力实现对最大力矩的控制。本发明中，根据碳刹车盘在大能载湿态条件下满足刹车减速率的最低要求值设定最大刹车压力；根据最大力矩限制值确定控制目标减速率；根据飞机刹车过程中机轮速度信号计算机轮刹车减速率，并与目标减速率比较，当机轮实际减速率大于目标减速率时，压力调节装置开始降压，保证刹车减速率不超过目标减速率。

本发明针对已使用碳/碳刹车材料的飞机刹车控制系统，通过最严酷使用条件下的刹车压力及目标减速率值的确定，最终进行刹车系统控制律的设计。本发明通过大能载湿态条件下最大刹车压力值的确定及目标减速率的跟随控制，有效解决了干湿态下的刹车矛盾，有效提高湿态刹车效率，能够充分利用地面摩擦特性，扩大刹车压力的调节范围，保证飞机在各种环境条件和刹车能量条件下的刹车减速率和平稳的刹车力矩要求，适应性广。

附图说明

图1是控制方法的原理框图。

图2是控制方法的控制流程。

具体实施方式

本实施例以某型机的碳/碳刹车盘为例，详细描述该刹车盘在大能载湿态条件下的控制方法。

本实施例中所述的大能载为超过正常刹车能量的25％以上且低于中止起飞能量的状态。所述的湿态是碳刹车盘在潮湿环境中被吸湿后，引起刹车盘性能衰减的状态。

其具体过程是：

第一步：设定碳刹车盘的最大刹车压力。根据碳刹车盘在大能载湿态条件下需满足使用规定的最小刹车减速率要求，通过公式(1)设定该碳刹车盘的最大刹车压力；

p＝ΔP+2aA_sR_g/(μAnrV²)                                (1)

其中：p是单个机轮刹车压力；ΔP是刹车压力损失；a是减速率；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径；A是活塞面积；n是摩擦面面数；r是摩擦面中径；μ是摩擦系数；V是机轮刹车速度。

本实例中最低减速率a为2.5m/s²；碳刹车盘在最大能载、湿态条件下的摩擦系数μ为0.1～0.12；单个机轮刹车能量A_s为12.2MJ，机轮滚动半径R_g为322mm，活塞面积A为4021mm²，摩擦面面数n为6，摩擦面中径r为131.25mm，机轮刹车速度V为240km/h，刹车压力损失ΔP为1.2MPa，根据上述参数可确定最大刹车压力p为12.8～15.1MPa。

第二步：确定控制目标减速率。根据起落架的最大力矩限制值，通过公式(2)确定控制目标减速率；

a＝M_sV²/(2A_sR_g)                                        (2)

式中，M_s是起落架最大刹车力矩；a是减速率；V是机轮刹车速度；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径。

已知起落架限制力矩M_s＝13000N.m，A_s＝12.2MJ，R_g＝0.322m，得到减速率a＝7.35m/s²。根据地面所能提供的结合力矩能力及防滑调节能力最终确定目标减速率为3.80～4.00m/s²。

第三步：调整机轮刹车减速率。通过调整刹车压力实现调整机轮刹车减速率。根据飞机刹车过程中由机轮速度传感器输出的机轮速度信号，通过公式(3)确定机轮刹车减速率，

a_i＝(V_i+1-V_i)/(t_i+1-t_i)                            (3)

其中，a_i是从t_i时刻到t_i+1时刻的机轮平均减速率；V_i+1是t_i+1时刻的机轮速度；V_i是t_i时刻的机轮速度。

将确定的机轮刹车减速率与目标减速率比较，根据比较结果调整刹车压力。当确定的机轮刹车减速率小于或等于目标减速率时，维持施加的刹车压力不变，当确定的机轮刹车减速率大于目标减速率时，减少压力调节装置输出的刹车压力。

本实施例中，利用采集到的机轮速度信号计算减速率，当a_i≥3.80m/s²时，压力调节装置开始降压，使刹车减速率始终保持不大于3.80m/s²。

Claims (1)

1.一种飞机碳刹车盘湿态下刹车效率的控制方法，其特征在于，具体过程是：

第一步：设定碳刹车盘的最大刹车压力；通过公式(1)设定该碳刹车盘的最大刹车压力；

p_max＝ΔP+2a_mA_sR_g/(μAnrV²)    (1)

其中：p_max是单个机轮的最大刹车压力；ΔP是刹车压力损失；a_m是最小刹车减速率；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径；A是活塞面积；n是摩擦面面数；r是摩擦面中径；μ是摩擦系数；V是机轮刹车速度；第二步：确定控制目标减速率；根据最大力矩限制值，通过公式(2)确定控制目标减速率；

a＝M_sV²/(2A_sR_g)    (2)

式中，M_s是起落架最大刹车力矩；a是目标减速率；V是机轮刹车速度；A_s是刹车能量；R_g是机轮滚动半径；

第三步：调整机轮刹车减速率：通过调整刹车压力实现调整机轮刹车减速率；根据飞机刹车过程中由机轮速度传感器输出的机轮速度信号，通过公式(3)确定机轮刹车减速率，

a_i＝(V_i+1-V_i)/(t_i+1-t_i)    (3)

其中，a_i是从t_i时刻到t_i+1时刻的机轮平均减速率；V_i+1是t_i+1时刻的机轮速度；V_i是t_i时刻的机轮速度；

将确定的机轮刹车减速率与目标减速率比较；根据比较结果调整刹车压力；当确定的机轮刹车减速率小于或等于目标减速率时，维持施加的刹车压力不变；当确定的机轮刹车减速率大于目标减速率时，减少压力调节装置输出的刹车压力。