CN105151283B - 最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法 - Google Patents

Abstract

一种最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法，通过阻力伞信号控制碳陶机轮刹车系统的刹车压力：当阻力伞信号为“1”时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常，碳陶机轮刹车系统用额定刹车压力刹停飞机。当阻力伞信号为“0”时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统最大刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，用提高碳陶机轮刹车系统刹车压力的方法补偿碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小对刹车力矩和刹车效率造成的影响，解决了飞机着陆速度较大或阻力伞信号为“0”时碳陶机轮刹车系统刹车效率低下的问题。保证了飞机降落时的刹车效率和可靠性。

Description

最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法

技术领域

本发明涉及飞机碳陶机轮刹车系统，具体是一种用阻力伞信号控制并实现最大刹车压力可调的碳陶机轮刹车系统控制方法。

背景技术

碳陶复合材料是飞机刹车机轮使用的一种新材料，碳陶复合材料聚集了粉末冶金材料和碳/碳复合材料的优点，具有抗氧化性能好、耐腐蚀性强、力学性能和热物理性能优异及摩擦磨损性能良好等特点。

但在实际使用中发现，飞机着陆速度不同，碳陶复合材料刹车片的摩擦系数也会发生相应变化，当飞机着陆速度高于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩察系数变小，碳陶机轮刹车系统刹车效率降低，刹车距离增长；当飞机着陆速度低于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩察系数正常，碳陶机轮刹车系统刹车效率不变。

现有技术碳陶机轮刹车系统的刹车压力是恒定的，飞行员把刹车踏板踩到底，防滑控制盒发出刹车控制指令使刹车系统输出额定刹车压力刹停飞机，具体见图1现有技的控制逻辑框图。

由于现有技术中碳陶机轮刹车系统输出的额定刹车压力是一定的，这个额定刹车压力与飞机的速度没有关系。更没有用飞机的阻力伞信号进行控制。当飞机着陆速度小于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常、飞机碳陶机轮刹车系统按正常的刹车效率刹停飞机；当飞机着陆速度大于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小、飞机碳陶机轮刹车系统的平均刹车力矩降低、平均减速率变小、刹车距离增加、刹车效率降低等。这对飞机的跑道长度和飞行员的技术水平提出了更高的要求。

经检索，国内尚无公开的飞机碳陶机轮刹车系统控制技术，也没有采用飞机阻力伞信号控制飞机碳陶机轮刹车系统技术报道。

发明内容

为克服现有技术中存在的飞机着陆速度影响碳陶机轮刹车系统刹车效率的不足，本发明提出了一种最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，防滑控制盒接受阻力伞控制指令：

飞机降落时向防滑控制盒发出阻力伞信号。

若飞机降落时不放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“0”；若飞机降落时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“1”。

飞机降落时发出的阻力伞信号通过公式(1)表示：

步骤2，确定飞机着陆时阻力伞的能量：

首先确定飞机着陆时的能量。所述飞机着陆时的能量通过公式(2)确定：

式(2)中：A_ZL是飞机着陆时的能量；W_ZL是飞机着陆时的重量；V_ZL是飞机着陆时的接地速度。

根据得到的飞机着陆时的能量，确定飞机着陆时放阻力伞时的能量，具体是：

当飞机着陆阻力伞信号为“1”时，飞机动能的一部分被阻力伞吸收，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的的能量和阻力伞吸收的的能量由公式(4)确定：

公式(4)中，A_j是阻力伞吸收的能量；A_si是飞机着陆放阻力伞时碳陶复合材料刹车片吸收的能量。

当飞机着陆阻力伞信号为“0”时，碳陶复合材料刹车片吸收了飞机着陆时的能量，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的能量通过公式(3)确定：

式中：A_S——飞机阻力伞信号为“0”时碳陶复合材料刹车片吸收的能量。

步骤3、确定防滑控制盒阀门的控制电压V_F：

接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作，碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定，阀门控制电压V_F通过防滑电压V_s与刹车电压V_T确定，根据公式(5)得到阀门控制电压V_F。

V_F＝V_s+V_T (5)

公式(5)中：

V_s是防滑电压；V_T是刹车电压；

所述刹车电压V_T的取值与阻力伞信号相关：当阻力伞信号为“0”时，刹车电压V_T取0.7V；当阻力伞信号为“1”时，刹车电压V_T取2.8V。

步骤4、确定伺服阀输出刹车压力：

当飞机着陆阻力伞信号为“1”时，伺服阀回油电磁活门通电,碳陶机轮刹车系统额定刹车压力为9.5MPa～10.5MPa。当飞机着陆阻力伞信号为“0”时，伺服阀回油电磁活门断电,碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12.5MPa～13.5MPa。

步骤5、确定伺服阀输出刹车压力控制方法：

当飞机阻力伞控制指令为“1”时，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T；

通过阀门控制电压V_F控制伺服阀输出刹车压力P,具体由公式(7)确定：

P＝(V_F/R) (7)

R：为伺服阀线圈电阻，R＝180～200Ω。

阻力伞打开时，阀门控制电压VF通过防滑电压Vs与刹车电压VT确定，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T，刹车电压V_T取2.8V，阀门控制电压V_F取2.8V，碳陶机轮刹车系统输出额定刹车压力为10MPa。

当飞机阻力伞控制指令为“0”时，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T；

碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，根据公式(8)计算最大刹车压力P₁。

P₁＝K₁(V_F/R) (8)

公式(8)中：

K₁：为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值。

当阻力伞信号为“0”时，阀门控制电压VF通过防滑电压Vs与刹车电压VT确定，由公式(5)得V_F＝V_T，刹车电压V_T取0.7V，阀门控制电压V_F取0.7V,碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为13MPa。

步骤6、确定碳陶机轮刹车系统控制方法

所述的碳陶机轮刹车系统控制方法是通过上述飞机碳陶机轮刹车系统的控制参数实现的。

通过飞机阻力伞信号确定飞机碳陶机轮刹车系统控制状态，从而控制飞机碳陶机轮刹车系统的刹车压力，使飞机刹车效率最优化，按公式(9)确定刹车力矩。

M_s＝μ_dF_n(P-ΔP)n_TR_m (9)

公式(9)中：

μ_d为碳陶刹车材料盘摩擦系数，当阻力伞信号为“1”时μ_d＝0.25，当阻力伞信号为“0”时μ_d＝0.2；

P为刹车压力，当阻力伞信号为“1”时P＝10MPa，当阻力伞信号为“0”时P＝13MPa；

F_n为活塞面积；ΔP为压力损失；n_T为摩擦面数；R_m为摩擦面中径；M_s为机轮刹车力矩。

本发明是在试验的基础上进行分析总结，在现有碳陶机轮刹车系统中增加一个飞机阻力伞控制信号；当飞行员在飞机着陆时按下放阻力伞按钮，抛出阻力伞，同时飞机的飞控系统采集阻力伞信号，通过通信总线传给防滑控制盒，当飞行员把刹车踏板踩到底，防滑控制盒接收到飞行员的刹车指令，同时采集飞机的阻力伞信号，当采集到飞机的阻力伞信号为“1”时，防滑控制盒对接收到的刹车指令和阻力伞信号进行与运算，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统额定刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统用额定刹车压力刹停飞机；当防滑控制盒接收到飞行员的刹车指令，同时采集到飞机的阻力伞信号为“0”时，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统最大刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，用最大刹车压力刹停飞机，保证安全可靠的刹停飞机。

本发明是针对飞机碳陶机轮刹车系统使用中出现的飞机着陆速度较大时，碳陶复合材料摩擦系数变小、造成飞机刹车效率低，刹车距离长等问题。提出一种用飞机放阻力伞信号控制并实现碳陶机轮刹车系统刹车压力可调的控制方法，在碳陶复合材料摩擦系数变小时，提高碳陶机轮刹车系统刹车压力，使飞机碳陶机轮刹车系统刹车压力最大，采用这种方法可避免由于刹车盘摩擦系数变小，飞机刹车效率低，刹车距离长的问题，确保飞机可靠刹车和着陆安全。

根据试验证明，飞机碳陶机轮刹车过程中，碳陶刹车材料摩擦系数与飞机着陆速度有关，当飞机着陆速度小于240Km/h时，飞机碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常值为0.25；当飞机着陆速度大于240Km/h时，飞机碳陶刹车材料摩擦系数就会降低到0.20。

本发明通过在现有碳陶机轮刹车系统中增加一个飞机阻力伞信号；当飞机降落时阻力伞信号为“1”，飞机部分动能被阻力伞吸收，飞机着陆速度低，碳陶复合材料摩察系数为0.25；碳陶机轮刹车系统接收到飞机阻力伞信号为“1”，碳陶机轮刹车系统输出10MPa额定刹车压力刹停飞机。当飞机着陆时阻力伞信号为“0”，飞机着陆速度大，飞机处于大动能车状态；碳陶复合材料刹车片的摩察系数为0.20。碳陶机轮刹车系统接收到飞机阻力伞信号为“0”，刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力增加到最大，这时刹车系统输出13MPa的刹车压力刹停飞机，保证飞机的碳陶机轮刹车系统刹车效率不降低。

本发明通过飞机飞控系统采集阻力伞信号，通过通信总线传给防滑控制盒，当飞行员把刹车踏板踩到底，当防滑控制盒接收到飞行员的刹车指令和飞机的阻力伞信号“1”，对两个信号进行与运算后，输出额定刹车压力刹车指令，飞机碳陶机轮刹车系统用10MPa额定刹车压力刹停飞机；当防滑控制盒接收到飞行员的刹车指令和飞机的阻力伞信号“0”，对两个信号进行与运算，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，碳陶机轮刹车系统用13MPa最大刹车压力刹停飞机。

采用本发明，当飞机降落时阻力伞信号为“1”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常，碳陶机轮刹车系统用额定刹车压力刹停飞机，具体见图3某飞机正常着陆放阻力伞刹车试验曲线，这时飞机碳陶机轮刹车系统用10MPa额定刹车压力刹停飞机，飞机刹车系统刹车效率正常；当飞机降落时阻力伞信号为“0”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小，飞机动能大，如果飞机碳陶机轮刹车系统用10MPa额定刹车压力刹停飞机，具体见图4某飞机正常着陆不放阻力伞刹车试验曲线，这时飞机的刹车距离由497米增加到819米，碳陶机轮刹车系统的刹车效率大为降低，为了保证飞机的刹车效率，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统最大刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，本实施例用13MPa，用最大刹车压力刹停飞机，保证碳陶机轮刹车系统的刹车效率，并且安全可靠的刹停飞机。

本发明在防滑控制盒中设置了比例控制逻辑，并采集放阻力伞信号，用阻力伞信号控制碳陶机轮刹车系统的刹车压力控制逻辑，当飞机降落时阻力伞信号为“1”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常，碳陶机轮刹车系统用额定刹车压力刹停飞机。当飞机降落时阻力伞信号为“0”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统最大刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，用提高碳陶机轮刹车系统刹车压力的方法补偿碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小对刹车力矩和刹车效率造成的影响，解决了飞机着陆速度较大或阻力伞信号为“0”时碳陶机轮刹车系统刹车效率低下的问题。保证了飞机降落时的刹车效率和可靠性。

附图说明

图1是现有技术的控制逻辑框图；

图2是本发明的控制逻辑框图；

图3是某飞机正常着陆放阻力伞刹车试验曲线；

图4是某飞机正常着陆不放阻力伞刹车试验曲线。

具体实施方式

实施例1

本实施例是通过阻力伞对某型碳陶机轮刹进行刹车系统控制的方法，具体过程是：

步骤一，防滑控制盒接收阻力伞控制指令

飞机降落时向防滑控制盒发出阻力伞信号。

飞机降落时有两种减速方式，一种是放阻力伞，另一种是不放阻力伞。

若飞机降落时不放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“0”；若飞机降落时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“1”。

飞机降落时发出的阻力伞信号通过公式(1)表示：

本实施例中，飞机着陆时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“1”。

步骤二，确定飞机着陆时放阻力伞的能量

确定飞机着陆时的能量。所述飞机着陆时的能量通过公式(2)确定：

式中：A_ZL——飞机着陆时的能量；

W_ZL——飞机着陆时的重量；

V_ZL——飞机着陆时的接地速度。

根据得到的飞机着陆时的能量，确定飞机着陆时放阻力伞时的能量，具体是：

飞机着陆时放阻力伞，飞机动能的一部分被阻力伞吸收，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的的能量和阻力伞吸收的的能量由公式(4)确定：

A_j——阻力伞吸收的能量；

A_S1——飞机着陆放阻力伞时碳陶复合材料刹车片吸收的能量。

步骤三、确定防滑控制盒阀门的控制电压V_F

接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作，碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定,阀门控制电压V_F通过防滑电压Vs与刹车电压V_T确定。

V_F＝Vs+V_T (5)

公式(5)中：

Vs：防滑电压

V_T：刹车电压

V_F：阀门控制电压

公式(5)得到阀门控制电压V_F；

本实施例中，飞机着陆时放阻力伞，刹车电压V_T取2.8V。

步骤四、确定伺服阀输出刹车压力

伺服阀回油电磁活门通电，伺服阀输出额定刹车压力为10MPa；伺服阀回油电磁活门断电，伺服阀最大输出压力为13MPa。

伺服阀回油电磁活门通电,碳陶机轮刹车系统额定刹车压力为9.5MPa～10.5MPa；伺服阀回油电磁活门断电,碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12.5MPa～13.5MPa。

本实施例中，飞机着陆时放阻力伞，伺服阀回油电磁活门通电,碳陶机轮刹车系统额定刹车压力为9.5MPa～10.5MPa。

步骤五、确定伺服阀输出刹车压力控制方法

通过采集飞机阻力伞信号状态，控制碳陶机轮刹车系统的刹车压力。防滑控制盒接收到飞机阻力伞控制指令“1”时，伺服阀回油电磁活门通电，碳陶机轮刹车系统按9.5MPa～10.5MPa的额定刹车压力刹停飞机。本实施例中，所述额定刹车压力为10MPa。

碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定,阀门控制电压V_F通过防滑电压Vs与刹车电压V_T确定。此时防滑电压V_s＝0V。

由公式(5)知：

V_F＝V_T；

通过阀门控制电压V_F控制伺服阀输出刹车压力P,具体由公式(7)确定：

P＝(V_F/R) (7)

R：为伺服阀线圈电阻，一般取值为180～200Ω，本实施例中R＝200Ω；

V_F：为阀门控制电压。

当阻力伞信号为“1”时，刹车电压V_T取2.8V，阀门控制电压V_F取2.8V，碳陶机轮刹车系统输出额定刹车压力为10MPa。

本实施例中，防滑控制盒接收到的阻力伞信号为1，刹车电压V_T取2.8V时，阀门控制电压V_F取2.8V，碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为10MPa。

步骤六、确定碳陶机轮刹车系统控制方法

所述的碳陶机轮刹车系统控制方法是通过上述飞机碳陶机轮刹车系统的控制参数实现的。

本实施例，通过飞机阻力伞信号确定飞机碳陶机轮刹车系统控制状态，从而控制飞机碳陶机轮刹车系统的刹车压力，使飞机刹车效率最优化，按公式(9)来计算刹车力矩。

M_s＝μ_dF_n(P-ΔP)n_TR_m (9)

公式(9)中：

μ_d：为碳陶刹车材料盘摩擦系数，本实施例中取0.25；

F_n：为活塞面积；本实施例中取F_n＝0.907×10³mm²

P：为刹车压力，本实施例中取10MPa；

ΔP：为压力损失，本实施例中为ΔP＝1MPa；

n_T：为摩擦面数，本实施例中取n_T＝6；

R_m：为摩擦面中径，本实施例中取R_m＝0.131×10³mm；

M_s：为机轮刹车力矩，本实施例中取M_s＝6.7kNm。

本实施例，通过确定碳陶机轮刹车系统逻辑控制关系、确定飞机着陆时放阻力伞时的能量状态、确定防滑控制盒阀门控制电压V_F控制参数、确定伺服阀输出刹车压力、确定伺服阀输出刹车压力控制方法、确定飞机碳陶机轮刹车系统，确定了碳陶机轮刹车系统的控制方法。

实施例2

本实施例是在不放阻力伞时，即放阻力伞信号为“0”条件下对某型碳陶机轮刹进行刹车系统控制的方法，具体过程是：

步骤一，碳陶机轮刹车系统控制逻辑

飞机降落时，接通防滑开关,碳陶机轮刹车系统工作,飞机降落时发出的阻力伞信号和碳陶机轮刹车系统接收的控制指令控制逻辑由公式(1)确定：

飞机降落时不放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的刹车控制盒接收到控制指令为“0”；飞机降落时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的刹车控制盒接收到控制指令为“1”。

本实施例中，飞机着陆时不放阻力伞，飞机降落时阻力伞信号为“0”，碳陶机轮刹车系统的刹车控制盒接收到控制指令为“0”。

步骤二，确定飞机着陆时的能量

所述飞机着陆时的能量通过公式(2)确定：

式中：A_ZL——飞机着陆时的能量；

W_ZL——飞机着陆时的重量；

V_ZL——飞机着陆时的接地速度。

根据得到的飞机着陆时的能量，确定飞机着陆时阻力伞时信号为“0”时的能量，具体是：

当飞机着陆时阻力伞信号为“0”时，碳陶复合材料刹车片吸收了飞机着陆时的能量，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的能量通过公式(3)确定：

式中：A_S——飞机阻力伞信号为“0”时碳陶复合材料刹车片吸收的能量。

步骤三、确定防滑控制盒阀门控制电压V_F控制参数

接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作，碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定,阀门控制电压V_F通过防滑电压V_s与刹车电压V_T确定。

V_F＝V_s+V_T (5)

公式(5)、(6)中：

V_s：防滑电压

V_T：刹车电压

V_F：阀门控制电压

公式(5)得到阀门控制电压V_F；

本实施例中，飞机着陆时阻力伞信号为“0”，刹车电压V_T取0.7V，阀门控制电压V_F取0.7V，碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为13MPa。

步骤四、确定伺服阀输出刹车压力

伺服阀回油电磁活门通电，伺服阀输出额定刹车压力为10MPa；伺服阀回油电磁活门断电，伺服阀最大输出压力为13MPa。

伺服阀回油电磁活门通电,碳陶机轮刹车系统额定刹车压力为9.5MPa～10.5MPa；伺服阀回油电磁活门断电,碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12.5MPa～13.5MPa。

本实施例中，防滑控制盒接收到的阻力伞信号为“0”，伺服阀回油电磁活门断电,碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12.5MPa～13.5MPa。

步骤五、确定伺服阀输出刹车压力控制方法

通过采集飞机阻力伞信号状态，控制碳陶机轮刹车系统的刹车压力。防滑控制盒接收到飞机阻力伞控制指令“0”时，伺服阀回油电磁活门断电，碳陶机轮刹车系统按12.5MPa～13.5MPa最大刹车压力刹停飞机。本实施例中，所述最大刹车压力为13MPa。

碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定,阀门控制电压V_F通过防滑电压Vs与刹车电压V_T确定。此时防滑电压V_s＝0V。

由公式(5)知：

V_F＝V_T；

接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作,防滑控制盒接收到的控制指令“0”时；伺服阀回油电磁活门断电，碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，根据公式(8)计算最大刹车压力P₁。

P₁＝K₁(V_F/R) (8)

公式(7、8)中：

R：为伺服阀线圈电阻，一般取值为180～200Ω，本实施例中R＝200Ω；

K₁：为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值，本实施例所选伺服阀比例系数为K₁＝260。

刹车电压V_T的取值与阻力伞信号相关。当阻力伞信号为“0”时，刹车电压V_T取0.7V时，阀门控制电压V_F取0.7V，碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为13MPa。

本实施例中，防滑控制盒接收到的阻力伞信号为0，刹车电压V_T取0.7V时，阀门控制电压V_F取0.7V，碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为13MPa。

步骤六、确定碳陶机轮刹车系统控制方法

所述的碳陶机轮刹车系统控制方法是通过上述飞机碳陶机轮刹车系统的控制参数实现的。

本实施例，通过飞机阻力伞信号确定飞机碳陶机轮刹车系统控制状态，从而控制飞机碳陶机轮刹车系统的刹车压力，使飞机刹车效率最优化，按公式(9)来计算刹车力矩。

M_s＝μ_dF_n(P-ΔP)n_TR_m (9)

公式(9)中：

μ_d：为碳陶刹车材料盘摩擦系数，本实施例中取0.2；

F_n：为活塞面积；本实施例中取F_n＝0.907×10³mm²；

P：为刹车压力，本实施例中取13MPa；

ΔP：为压力损失，本实施例中为ΔP＝1MPa；

n_T：为摩擦面数，本实施例中取n_T＝6；

R_m：为摩擦面中径，本实施例中取R_m＝0.131×10³mm；

M_s：为机轮刹车力矩，本实施例中取M_s＝6.7kNm。

本实施例，通过确定碳陶机轮刹车系统逻辑控制关系、确定飞机着陆时放阻力伞时的能量状态、确定防滑控制盒阀门控制电压V_F控制参数、确定伺服阀输出刹车压力、确定伺服阀输出刹车压力控制方法、确定飞机碳陶机轮刹车系统，确定了碳陶机轮刹车系统的控制方法。

当飞机降落时放阻力伞，阻力伞信号为“1”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数是正常值，碳陶机轮刹车系统按额定刹车压力刹停飞机；当飞机降落时不放阻力伞，阻力伞信号为“0”，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小，为保证刹车系统刹车效率，碳陶机轮刹车系统按系统预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力，安全可靠的刹停飞机。

本发明，通过确定碳陶机轮刹车系统逻辑控制关系、确定飞机着陆时放阻力伞时和不放阻力伞时的能量状态、确定防滑控制盒阀门控制电压V_F控制参数、确定伺服阀输出刹车压力、确定伺服阀输出刹车压力控制方法、确定飞机碳陶机轮刹车系统，确定了碳陶机轮刹车系统的控制方法，得到飞机用放阻力伞信号控制的最大刹车压力可调的碳陶机轮刹车系统的控制方法，该控制方法可以使碳陶机轮刹车系统最大刹车压力可调，相当于的使碳陶机轮刹车系统具有两档刹车压力。这种控制方法能够避免由于碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小，造成飞机碳陶机轮刹车系统效率低，刹车距离长的问题，确保飞机安全着陆和刹车，该方法已在某型飞机上经过试飞、使用验证。

Claims (2)

1.一种最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，防滑控制盒接受阻力伞控制指令：

飞机降落时向防滑控制盒发出阻力伞信号；

若飞机降落时不放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“0”；

若飞机降落时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为“1”；

飞机降落时发出的阻力伞信号通过公式(1)表示：

步骤2，确定飞机着陆时阻力伞的能量：

首先确定飞机着陆时的能量；

根据得到的飞机着陆时的能量，确定飞机着陆时放阻力伞时的能量，具体是：

当飞机着陆阻力伞信号为“1”时，飞机动能的一部分被阻力伞吸收，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的的能量和阻力伞吸收的的能量由公式(4)确定：

$\left\{\begin{array}{c}1.25A_{si}=A_{ZL}\\ A_{si}+A_j=A_{ZL}\end{array}\right.---\left(4\right)$

公式(4)中，A_j是阻力伞吸收的能量；A_si是飞机着陆放阻力伞时碳陶复合材料刹车片吸收的能量；

当飞机着陆阻力伞信号为“0”时，碳陶复合材料刹车片吸收了飞机着陆时的能量，飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的能量通过公式(3)确定：

$A_S=A_{ZL}=\frac{1}{2}{W}_{ZL}\·{v_{ZL}}^2---\left(3\right)$

式中：A_S是飞机阻力伞信号为“0”时碳陶复合材料刹车片吸收的能量；

步骤3、确定防滑控制盒阀门的控制电压V_F：

接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作，碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门控制电压V_F确定，阀门控制电压V_F通过防滑电压V_s与刹车电压V_T确定，根据公式(5)得到阀门控制电压V_F；

V_F＝V_s+V_T (5)

公式(5)中：

V_s是防滑电压；V_T是刹车电压；

所述刹车电压V_T的取值与阻力伞信号相关：当阻力伞信号为“0”时，刹车电压V_T取0.7V；当阻力伞信号为“1”时，刹车电压V_T取2.8V；

步骤4、确定伺服阀输出刹车压力：

当飞机着陆阻力伞信号为“1”时，伺服阀回油电磁活门通电,碳陶机轮刹车系统额定刹车压力为9.5MPa～10.5MPa；当飞机着陆阻力伞信号为“0”时，伺服阀回油电磁活门断电,碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12.5MPa～13.5MPa；

步骤5、确定伺服阀输出刹车压力控制方法：

当飞机阻力伞控制指令为“1”时，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T；

通过阀门控制电压V_F控制伺服阀输出刹车压力P,具体由公式(7)确定：

P＝(V_F/R) (7)

公式(7)中，R为伺服阀线圈电阻，R＝180～200Ω；

阻力伞打开时，阀门控制电压V_F通过防滑电压Vs与刹车电压V_T确定，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T，刹车电压V_T取2.8V，阀门控制电压V_F取2.8V，碳陶机轮刹车系统输出额定刹车压力为10MPa；

当飞机阻力伞控制指令为“0”时，防滑电压V_s＝0，由公式(5)得V_F＝V_T；

碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，根据公式(8)计算最大刹车压力P₁；

P₁＝K₁(V_F/R) (8)

公式(8)中，K₁为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值；

当阻力伞信号为“0”时，阀门控制电压V_F通过防滑电压Vs与刹车电压V_T确定，由公式(5)得V_F＝V_T，刹车电压V_T取0.7V，阀门控制电压V_F取0.7V，碳陶机轮刹车系统输出最大刹车压力为13MPa；

步骤6、确定碳陶机轮刹车系统控制方法

所述的碳陶机轮刹车系统控制方法是通过上述飞机碳陶机轮刹车系统的控制参数实现的；

通过飞机阻力伞信号确定飞机碳陶机轮刹车系统控制状态，从而控制飞机碳陶机轮刹车系统的刹车压力，使飞机刹车效率最优化，按公式(9)确定刹车力矩；

M_s＝μ_dF_n(P-ΔP)n_TR_m (9)

公式(9)中：

μ_d为碳陶刹车材料盘摩擦系数，当阻力伞信号为“1”时μ_d＝0.25，当阻力伞信号为“0”时μ_d＝0.2；

P为刹车压力，当阻力伞信号为“1”时P＝10MPa，当阻力伞信号为“0”时P＝13MPa；

F_n为活塞面积；ΔP为压力损失；n_T为摩擦面数；R_m为摩擦面中径；M_s为机轮刹车力矩；

所述飞机着陆时的能量通过公式(2)确定：

$A_{ZL}=\frac{1}{2}{W}_{ZL}\·{v_{ZL}}^2---\left(2\right)$

式(2)中：A_ZL是飞机着陆时的能量；W_ZL是飞机着陆时的重量；V_ZL是飞机着陆时的接地速度。

2.如权利要求1所述最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法，其特征在于，所述刹车电压V_T的取值与阻力伞信号相关：当阻力伞信号为“0”时，刹车电压V_T取0.7V；当阻力伞信号为“1”时，刹车电压V_T取2.8V。