CN104760693A - 一种惯性防滑刹车系统及控制条件的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种惯性防滑刹车系统及控制条件的确定方法。所述惯性防滑刹车系统在现有技术的惯性防滑刹车系统上增加落地开关，并且该落地开关的电器触点的正极与惯性传感器电器触点的正极连接，落地开关的电器触点的负极与惯性传感器电器触点的负极连接，将飞机起落架上的落地开关与刹车系统附件逻辑综合，在空中锁闭刹车压力。实现飞机接地前或虽已接地而刹车机轮尚未充分转动起来时，惯性防滑刹车系统不能给刹车机轮施加刹车压力。接地保护失效后，防滑刹车系统对飞机刹车机轮进行正常刹车。

Description

一种惯性防滑刹车系统及控制条件的确定方法

技术领域

本发明涉及飞机刹车系统领域，具体是一种有接地保护功能的惯性防滑刹车系统及控制参数的确定方法。

背景技术

国产现役二代、三代飞机惯性防滑刹车系统无接地保护功能。为了确保飞机着陆安全，现役二代、三代飞机飞行手册中要求：“飞行员空中严禁踩刹车脚蹬”。通过限制飞行员操作保证飞机着陆安全。但是脚蹬附带其它操纵功能，常常引起飞行员空中误踩刹车，造成飞机带压着陆。

无接地保护功能的惯性防滑刹车系统结构图见图1。

液压源11与减压活门10的液压油输入接口连接，减压活门10的工作液压油输出接口通过一个三通阀与液压开关2连接，三通阀的另一个端口与液压电磁阀9的进油口连接，液压电磁阀9的工作油口与转换活门8的进油口连接，转换活门8的出油口与定量器7的进油口连接，定量器7的工作接口与刹车机轮6上的气缸座的进油口连接，这些附件共同组成了液压系统回路。

液压开关2电器触点的正极与28V直流电源1连接，液压开关2电器触点的负极分别与信号灯3和液压电磁阀9电器触点的正极连接，信号灯3电器触点的负极和液压电磁阀9电器触点的负极连接后与惯性传感器4电器触点的正极连接，惯性传感器4电器触点的负极与电源地5连接，组成电路系统回路。

液压开关2、信号灯3和惯性传感器4电路有固定的接通条件。当压力大于0.7MPa时，液压开关2的电器触点接通；当刹车机轮6产生的负角加速度大于150rad/s²时，惯性传感器4的电器触点接通，当液压开关2和惯性传感器4的电器触点都接通时，信号灯3亮，表明惯性防滑刹车系统工作正常。

若飞行员在空中把减压活门10踩到底，输出10MPa刹车压力，此时液压管路中的压力大于0.7MPa，液压开关2的电器触点接通；惯性传感器4的电器触点断开；液压电磁阀9的电器触点断开，液压电磁阀9的进油口与刹车口接通，减压活门8输出的刹车压力作用在机轮上，在飞机着陆时，由于刹车机轮上施加了10MPa的的刹车压力，飞机着陆后，刹车机轮6不能起转，当刹车机轮6产生的负角加速度小于150rad/s²时，飞机着陆瞬间就会发生爆胎事故。

目前，本领域普遍认为惯性防滑刹车系统无接地保护功能。西北工业大学出版的“飞机刹车系统设计”在关于典型的惯性防滑刹车系统的描述中列举了“苏-27”和“伊尔-76”两种飞机的惯性防滑刹车系统，这两种飞机的惯性防滑刹车系统是在原有惯性防滑刹车系统防滑控制率上进行改良，采用双信号工作方式、拖胎自动器、液压限幅器等改进措施，系统安全、刹车平稳、刹车效率高，但是“苏-27”和“伊尔-76”两种飞机的惯性防滑刹车系统无接地保护功能。

发明内容

为克服现有技术中存在的无接地保护功能的不足，本发明提出了一种惯性防滑刹车系统及控制条件的确定方法。

所述惯性防滑刹车系统包括直流电源、液压开关、信号灯、惯性传感器、电源地、刹车机轮、定量器、转换活门、液压电磁阀、减压活门和液压源，液压源与减压活门的液压油输入接口连接，减压活门的工作液压油输出接口通过一个三通阀与液压开关连接，三通阀的另一个端口与液压电磁阀的进油口连接，液压电磁阀的工作油口与转换活门的进油口连接，转换活门的出油口与定量器的进油口连接，定量器的工作接口与刹车机轮上的气缸座的进油口连接，这些附件共同组成了液压系统回路；液压开关上电器触点的正极与直流电源连接，液压开关电器触点的负极分别与信号灯与液压电磁阀电器触点的正极连接，信号灯的电器触点的负极与液压电磁阀电器触点的负极连接后与惯性传感器电器触点的正极连接。本发明的特征在于，还包括落地开关，并且该落地开关的电器触点的正极与惯性传感器电器触点的正极连接，落地开关的电器触点的负极与惯性传感器电器触点的负极连接；惯性传感器电器触点的负极与电源地连接。

确定所述惯性防滑刹车系统控制条件的具体过程是：

步骤一，确定落地开关机械触点的通/断条件：

所述落地开关机械触点的通/断条件包括该落地开关机械触点接通与断开的载荷门槛和该载荷门槛的系数：

Ⅰ确定落地开关的机械触点接通与断开的载荷门槛：

作用在刹车机轮上的载荷大于载荷门槛时刹车系统能够正常施加刹车压力；

通过调整落地开关的通/断门槛值能保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作；根据刹车机轮承受的载荷控制落地开关机械触点的通/断；所述落地开关机械触点的通/断条件与刹车机轮承受的载荷间关系由公式(1)确定；

式中：L₁——落地开关机械触点状态，其中1代表接通，0代表断开；N_载荷——作用在刹车机轮上的载荷；N_门槛1——落地开关断开时的门槛值；N_门槛2——落地开关接通时的门槛值。

所述门槛值是指作用在刹车机轮上的载荷能够使落地开关的机械触点接通、断开的压力的零界点。

Ⅱ确定落地开关机械触点通/断载荷门槛系数：

所述的载荷门槛系数是正常状态下，不同型号飞机设定的落地开关机械触点通/断门槛值与刹车机轮上的最大载荷之间的比值；

作用在刹车机轮上的载荷门槛系数由公式(2)确定；

N_门槛1＝k₁×N_max

N_门槛2＝k₂×N_max    (2)

式中：N_max——飞机着陆时作用在刹车机轮上的最大载荷；

k₁——落地开关机械触点断开时作用在刹车机轮上载荷门槛系数；

k₂——落地开关机械触点接通时作用在刹车机轮上载荷门槛系数；

步骤二，确定落地开关电器触点通/断条件：

根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关电器触点的通/断”。

通过确定落地开关的电器触点通/断门槛，保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作；根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关电器触点的通/断；所述落地开关电器触点的通/断条件与起落架机构施于传动元件上的力之间关系由公式(3)确定。

落地开关电器触点通/断和起落架机构传动元件施加于落地开关上的力之间的关系，由公式(3)确定：

式中：L₂——落地开关电器触点状态，1代表接通，0代表断开；F——起落架机构传动元件施加于落地开关上的力；F_门槛1——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点断开的力的零界值；F_门槛2——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点接通的力的零界值。

步骤三，确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能工作条件

通过公式(4)确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能的正常工作条件：

式中：L是接地保护功能状态；1：代表接地保护功能正常；0：代表接地保护功能失效。

本发明是为了解决飞机刹车系统带压着陆而造成机着陆时发生爆胎事故而提出的具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统。本发明既能防止飞机的刹车机轮带压着陆，保证飞机着陆安全；又能使飞行员在空中踩下刹车脚蹬时，飞机着陆后自动施加刹车压力，保证飞机着陆安全，有效缩短着陆刹车距离。

本发明参考飞机电子防滑刹车系统接地保护功能设计思想，提出将飞机起落架上的落地开关与刹车系统附件逻辑综合，在空中锁闭刹车压力。实现飞机接地前或虽已接地而刹车机轮尚未充分转动起来时，惯性防滑刹车系统不能给刹车机轮施加刹车压力。接地保护失效后，防滑刹车系统对飞机刹车机轮进行正常刹车。

本发明首先防止飞机的刹车机轮带压着陆，保证飞机着陆安全；其次飞行员在空中踩下刹车脚蹬，飞机着陆后自动施加刹车压力，有效缩短着陆刹车距离，保证飞机着陆安全。本发明是在现有飞机惯性防滑刹车系统的基础上增加落地开关，该落地开关既能够防止飞机刹车机轮带压着陆，防止爆胎事故发生；又能实现在飞机着陆后最短的时间内刹车，缩短了飞机的刹车距离，实现了接地保护，使现有技术中的飞机惯性防滑刹车系统具有接地保护功能。

本发明在飞机接地前或虽已接地而刹车机轮未充分转动起来时，能够防止惯性防滑刹车系统对刹车机轮施加刹车压力，确保飞机安全着陆，具有简单可行、安全可靠的特点。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图。图中：

1.直流电源；2.液压开关；3.信号灯；4惯性传感器；5.电源地；6.刹车机轮；7.定量器；8.转换活门；9.液压电磁阀；10.减压活门；11.液压源；12.落地开关。

具体实施方式

本实施例参考飞机电子防滑刹车系统接地保护功能设计思想，提出一种将飞机起落架上的落地开关与刹车系统附件逻辑综合，形成具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统，在空中锁闭刹车压力；实现飞机接地前或虽已接地而刹车机轮尚未充分转动起来时，惯性防滑刹车系统不给刹车机轮施加刹车压力。接地保护失效后，防滑刹车系统对飞机刹车机轮进行正常刹车。

具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统原理图见图2，由28V的直流电源1、液压开关2、信号灯3、惯性传感器4、电源地5、刹车机轮6、定量器7、转换活门8、液压电磁阀9、减压活门10、液压源11和落地开关12组成。

液压源11与减压活门10的液压油输入接口连接，减压活门10的工作液压油输出接口通过一个三通阀与液压开关2连接，三通阀的另一个端口与液压电磁阀9的进油口连接，液压电磁阀9的工作油口与转换活门8的进油口连接，转换活门8的出油口与定量器7的进油口连接，定量器7的工作接口与刹车机轮6上的气缸座的进油口连接，这些附件共同组成了液压系统回路。

液压开关2上电器触点的正极与直流电源1连接，液压开关2电器触点的负极分别与信号灯3与液压电磁阀9电器触点的正极连接，信号灯3的电器触点的负极与液压电磁阀9电器触点的负极连接后与惯性传感器4电器触点的正极连接，惯性传感器4电器触点的正极与落地开关12电器触点的正极连接，惯性传感器4电器触点的负极和落地开关12电器触点的负极连接后与电源地5连接，组成电路系统回路。

所述的落地开关采用现有技术中的机械式落地开关。

本实施例还提出了一种确定所述有落地开关的惯性防滑刹车系统控制参数的方法。所述有落地开关的惯性防滑刹车系统控制参数包括落地开关12机械触点的通/断条件、落地开关电器触点通/断条件和具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能工作条件。

所述确定有落地开关的惯性防滑刹车系统控制条件的过程是：

步骤一，确定落地开关12机械触点的通/断条件

某飞机着陆后，落地开关12机械触点断开时，刹车系统能够正常工作。

Ⅰ确定落地开关12的机械触点接通与断开载荷门槛

所述落地开关机械触点的通/断条件包括该落地开关机械触点接通与断开的载荷门槛和该载荷门槛的系数

作用在刹车机轮上的载荷大于载荷门槛时刹车系统能够正常施加刹车压力。

通过调整落地开关12的通/断门槛值能保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作。根据刹车机轮承受的载荷控制落地开关12机械触点的通/断。所述落地开关12机械触点的通/断条件与刹车机轮承受的载荷间关系由公式(1)确定。

式中：L₁——落地开关机械触点状态，其中1代表接通，0代表断开；

N_载荷——作用在刹车机轮上的载荷；

N_门槛1——落地开关断开时的门槛值；

N_门槛2——落地开关接通时的门槛值。

所述门槛值是指作用在刹车机轮上的载荷能够使落地开关12的机械触点接通、断开的压力的零界点。

本实施例中，某飞机着陆后作用在刹车机轮6上的载荷能使落地开关12机械触点的接通、断开的载荷的门槛值：落地开关12机械触点断开时的门槛值N_门槛1＝60.34kN；落地开关12机械触点接通的门槛值N_门槛2＝22.62kN。

Ⅱ确定落地开关12机械触点通/断载荷门槛系数

所述的载荷门槛系数是正常状态下，不同型号飞机设定的落地开关机械触点通/断门槛值与刹车机轮6上的最大载荷之间的比值。

确定作用在刹车机轮6上的载荷系数，解决了设置不同型号飞机落地开关机械触点通/断门槛值的问题，把本专利的设计理念推广到使用有落地开关的惯性防滑刹车系统的所有型号的飞机。避免飞行员踩刹车着陆或飞机着陆中接地保护功能失效，发生爆胎事故。作用在刹车机轮6上的载荷门槛系数由公式(2)确定。

N_门槛1＝k₁×N_max

N_门槛2＝k₂×N_max    (2)

式中：N_max——飞机着陆时作用在刹车机轮6上的最大载荷；

k₁——落地开关机械触点断开时作用在刹车机轮6上载荷门槛系数；

k₂——落地开关机械触点接通时作用在刹车机轮6上载荷门槛系数。

本实施例中飞机着陆时作用在刹车机轮6上的最大载荷N_max＝75.42kN；落地开关12断开时k₁＝80％；落地开关接通时k₁＝25％。

步骤二，确定落地开关电器触点通/断条件

刹车系统对落地开关12的主要技术要求见表2：

表2落地开关12主要技术性能

根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关电器触点的通/断。

通过调整落地开关12的电器触点通/断门槛保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作。根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关12电器触点的通/断。所述落地开关12电器触点的通/断条件与起落架机构施于传动元件上的力之间关系由公式(3)确定。

落地开关12电器触点通/断和起落架机构传动元件施加于落地开关12上的力之间的关系，由公式(3)确定。

F——起落架机构传动元件施加于落地开关12上的力；

F_门槛1——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点断开的力的零界值；

F_门槛2——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点接通的力的零界值。

本实施例中选用原起落架上装配的落地开关12产品能够满足上述技术性能要求。选取F_门槛1≦30N时，F_门槛2≧80N，可保证落地开关电器触点安全工作。

步骤三，确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能工作条件

通过确定落地开关12电器触点的通/断和落地开关12上的机械触点通/断后，就可以确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能的正常工作条件，由公式(4)确定。

式中：L是接地保护功能状态；

1：代表接地保护功能正常；

0：代表接地保护功能失效。

通过公式(4)可知，只有落地开关电器触点接通，落地开关机械触点断开时，具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统的接地保护功能才能失效，刹车系统才能给刹车机轮施加刹车压力。

其他状态，即落地开关电器触点接通，落地开关机械触点接通；落地开关电器触点断开，落地开关机械触点接通；落地开关电器触点断开和落地开关机械触点断开三种状态，具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统的接地保护功能正常，飞机着陆后，飞机刹车系统不输出刹车压力，确保飞机着陆安全，防止刹爆轮胎事故发生。

以上三步，通过确定落地开关机械触点的通/断条件和确定落地开关电器触点通/断条件，确定了具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能工作条件，完成了具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统控制参数的确定和具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统设计。

本实施例中，液压源11与减压活门10的液压油输入接口连接，减压活门10的工作液压油输出接口通过一个三通阀与液压开关2连接，三通阀的另一个端口与液压电磁阀9的进油口连接，液压电磁阀9的工作油口与转换活门8的进油口连接，转换活门8的出油口与定量器7的进油口连接，定量器7的工作接口与刹车机轮6上的气缸座的进油口连接，这些附件共同组成了液压系统回路。

液压开关2上电器触点的正极与28V直流电源1连接，液压开关2电器触点的负极分别与信号灯3和液压电磁阀9电器触点的正极连接，信号灯3电器触点的负极和液压电磁阀9电器触点的负极连接后与惯性传感器4电器触点的正极连接，惯性传感器4电器触点的正极与落地开关12电器触点的正极连接，惯性传感器4电器触点的负极和落地开关12电器触点的负极连接后与电源地5连接，组成电路系统回路。

若飞行员在空中，把减压活门10踩到底，输出10MPa刹车压力，液压开关2电器触点接通；此时刹车机轮6未起转，刹车机轮6产生的负角加速度为零，惯性传感器4电器触点断开；起落架机构传动元件产生的力大于等于80N时，落地开关12电器触点接通，液压电磁阀9电器触点接通，液压电磁阀9的刹车口与回油口接通，减压活门10输出的刹车压力为零或刹车系统刹车压力小于等于0.6MP回油压力，在空中刹车机轮可自由滚转，刹车系统具有接地保护功能，刹车机轮不会带压着陆。

若飞行员在空中，把减压活门10踩到底，输出10MPa刹车压力，飞机着陆后升力迅速减小，作用在起落架上的载荷迅速增加，起落架机构传动元件产生的力小于等于30N时，落地开关12电器触点断开；此时刹车机轮6已起转，刹车机轮6产生的负角加速度小于150rad/s²，惯性传感器4电器触点断开；由图2可知液压电磁阀4的电器触点断开，液压电磁阀4的进油口与刹车口接通，减压活门10输出10MPa刹车压力作用在刹车机轮6上，产生刹车力矩，刹停飞机。

落地开关既能够防止飞机刹车机轮带压着陆，防止爆胎事故发生；又能实现在飞机着陆后最短的时间内刹车，缩短了飞机的刹车距离，实现了接地保护。

Claims (2)

1.一种惯性防滑刹车系统，包括直流电源、液压开关、信号灯、惯性传感器、电源地、刹车机轮、定量器、转换活门、液压电磁阀、减压活门和液压源，液压源与减压活门的液压油输入接口连接，减压活门的工作液压油输出接口通过一个三通阀与液压开关连接，三通阀的另一个端口与液压电磁阀的进油口连接，液压电磁阀的工作油口与转换活门的进油口连接，转换活门的出油口与定量器的进油口连接，定量器的工作接口与刹车机轮上的气缸座的进油口连接，这些附件共同组成了液压系统回路；液压开关上电器触点的正极与直流电源连接，液压开关电器触点的负极分别与信号灯与液压电磁阀电器触点的正极连接，信号灯的电器触点的负极与液压电磁阀电器触点的负极连接后与惯性传感器电器触点的正极连接；其特征在于，还包括落地开关，并且该落地开关的电器触点的正极与惯性传感器电器触点的正极连接，落地开关的电器触点的负极与惯性传感器电器触点的负极连接；惯性传感器电器触点的负极与电源地连接。

2.一种确定权利要求1所述惯性防滑刹车系统控制条件的方法，具体过程是：

步骤一，确定落地开关机械触点的通/断条件

所述落地开关机械触点的通/断条件包括该落地开关机械触点接通与断开的载荷门槛和该载荷门槛的系数：

Ⅰ确定落地开关的机械触点接通与断开的载荷门槛

作用在刹车机轮上的载荷大于载荷门槛时刹车系统能够正常施加刹车压力；

通过调整落地开关的通/断门槛值能保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作；

根据刹车机轮承受的载荷控制落地开关机械触点的通/断；所述落地开关机械触点的通/断条件与刹车机轮承受的载荷间关系由公式(1)确定；

式中：L₁——落地开关机械触点状态，其中1代表接通，0代表断开；

N_载荷——作用在刹车机轮上的载荷；

N_门槛1——落地开关断开时的门槛值；

N_门槛2——落地开关接通时的门槛值；

所述门槛值是指作用在刹车机轮上的载荷能够使落地开关的机械触点接通、断开的压力的零界点；

Ⅱ确定落地开关机械触点通/断载荷门槛系数

所述的载荷门槛系数是正常状态下，不同型号飞机设定的落地开关机械触点通/断门槛值与刹车机轮上的最大载荷之间的比值；

作用在刹车机轮上的载荷门槛系数由公式(2)确定；

N_门槛1＝k₁×N_max

N_门槛2＝k₂×N_max                       (2)

式中：N_max——飞机着陆时作用在刹车机轮上的最大载荷；

k₁——落地开关机械触点断开时作用在刹车机轮上载荷门槛系数；

k₂——落地开关机械触点接通时作用在刹车机轮上载荷门槛系数；

步骤二，确定落地开关电器触点通/断条件

根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关电器触点的通/断”；

通过确定落地开关的电器触点通/断门槛，保证接地保护功能失效，刹车系统正常工作；根据起落架机构施于传动元件上的力控制落地开关电器触点的通/断；所述落地开关电器触点的通/断条件与起落架机构施于传动元件上的力之间关系由公式(3)确定；

落地开关电器触点通/断和起落架机构传动元件施加于落地开关上的力之间的关系，由公式(3)确定；

式中：L₂——落地开关电器触点状态，1代表接通，0代表断开；

F——起落架机构传动元件施加于落地开关上的力；

F_门槛1——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点断开的力的零界值；

F_门槛2——起落架机构施于传动元件上使落地开关电器触点接通的力的零界值；

步骤三，确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能工作条件

通过公式(4)确定具有接地保护功能的惯性防滑刹车系统接地保护功能的正常工作条件；

式中：L是接地保护功能状态；1：代表接地保护功能正常；0：代表接地保护功能失效。