CN105620455A - 一种飞机刹车系统及其接地保护的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种飞机刹车系统接地保护的控制方法，通过防滑控制盒低速探测单元逻辑运算确定飞机高/低速状态信号，防滑控制盒采集左右主起落架主机轮轮速信号,处理转换后作为模拟飞机速度的基准速度电压信号，防滑控制盒低速探测单元给出飞机高/低速状态，解决了着陆时、着陆后再次起飞时以及飞机在地面时的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及飞机刹车系统领域，具体是一种飞机刹车系统接地保护控制方法。
背景技术
国产现役三代飞机、四代飞机普遍采用了电磁防滑刹车系统、电子防滑刹车系统、数字电传防滑刹车系统，这些飞机的刹车系统有接地保护。飞行员在空中踩下刹车脚蹬着陆时，刹车系统不输出刹车压力，飞机着陆过程中主机轮始终保持自由滚转状态，飞机着陆后刹车系统输出刹车压力，缩短飞机滑跑刹车距离。避免飞机带压着陆造成拖胎、爆胎等事故。
现有飞机刹车系统工作流程是：飞机放下起落架，刹车系统上电，飞行员在空中踩下刹车脚蹬，刹车系统不输出刹车压力，现有技术接地保护接线图见图1。
第一种情况：飞机着陆时无论飞机主起落架上的落地开关或前轮起落架上的轮载开关状态，当主机轮转速大于一定值，刹车系统在规定的时间内输出刹车压力。
第二种情况：飞机落地开关断开，刹车系统在规定时间内输出刹车压力。
第三种情况：飞机着陆前轮载开关已断开，刹车系统在规定时间内输出刹车压力。
但是现有飞机接地保护有一个缺点，接地保护起作用一次，当飞机着陆后再次起飞而起落架没有收起或者刹车系统未断电时，飞行员空中踩刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力,造成飞机带压着陆造成拖胎、爆胎等事故发生。当飞机着陆后再次起飞时，只有人为通/断防滑开关，刹车系统断电再通电，或通过收、放起落架，刹车系统断后再通电，接地保护起再次起作用，飞行员空中踩下刹车脚蹬，刹车系统不输出刹车压力。
经检索，在公告号为CN202624192U的专利中公开了一种飞机刹车接地保护系统及方法。该专利提出的接地保护能够保证飞机在着陆过程中驾驶员误踩刹车时刹车系统不输出刹车压力，使刹车系统处于松刹状态；当飞机轮载信号出现故障时，能防止飞机在低速段出现接地保护状态，保证飞机在低速段能使用刹车，提高了飞机的着陆安全性。但是没能解决飞机着陆后复飞的情况下，飞机的接地保护不起作用问题。而且这个专利采集的是飞机主机轮速度传感器上的速度信号，主机轮速度传感器上的速度信号是不稳定的，如果发生主机轮刹死或主机轮在水面上滑行，主机轮速度传感器上的速度信号急剧降低，输入信号不稳定造成接地保护地面起作用，造成飞机刹不住车。
发明内容
为克服现有飞机刹车系统接地保护存在的不足，本发明提出了一种飞机刹车系统及其接地保护的控制方法。
本发明提出的飞机刹车系统包括两个指令传感器、防滑控制盒、电液压力伺服阀、刹车装置、刹车机轮、速度传感器、液压源、油箱、收起落架开关和电源，其特征在于还包括飞控系统；所述两个指令传感器的输出端与防滑控制盒工作插头中的指令输入端连接；收起落架开关的正接线柱与电源连接，收起落架开关的负接线柱与防滑控制盒工作插头中的电源输入端连接；飞控系统中的飞机空/地信号输出端与防滑控制盒工作插头中飞机空/地信号输入端连接；电液压力伺服阀的控制电流输入端与防滑控制盒工作插头中控制电流的输出端连接；电液压力伺服阀4的液压输入端与液压源连接，电液压力伺服阀的液压输出端与油箱连接，电液压力伺服阀的液压工作端与刹车装置的液压输入端连接；速度传感器的信号输出端与防滑控制盒工作插头中的信号输入端连接。
利用所述飞机刹车系统实现接地保护控制的具体过程是：
步骤一、确定飞机空/地信号L1
飞机飞控系统将飞机速度信号、落地开关信号、机轮速度信号、发动机状态信号、飞行高度信号进行逻辑运算，给出飞机空/地信号。
当飞机在地面，飞机空/地信号为“1”；飞机在空中，飞机空/地信号为“0”。
步骤二、确定高/低速状态L2
防滑控制盒采集主机轮的速度信号，得到模拟飞机速度的基准速度电压；低速探测单元通过基准速度电压，采用具有施密特滞回比较特性的控制电路解算，得到飞机的高/低速状态信号。
飞机在停机状态或速度低于30Km/h时，主机轮速度对应的基准速度电压低于低速门槛，低速探测单元给出低速状态“0”；飞机主机轮速度高于90Km/h时，机轮速度对应基准速度电压高于高速门槛，低速探测单元给出高速状态“1”。
具体飞机高/低速状态L2由低速探测单元输出状态信号由公式(1)确定：
式中：L2是飞机高/低速状态，“1”高速状态，“0”低速状态；VωR是模拟飞机速度的基准速度电压；VωR门槛1是低速门槛；VωR门槛2是高速门槛。
步骤三、确定收起落架信号L3
飞机起飞并且主机轮离开地面后，飞机在空中发出收起落架指令；起落架收起信号起作用,开始收起落架；起落架收起到位，起落架收起到位信号起作用；所述起落架收起信号与起落架收起到位信号组合,形成收起落架信号L3。利用该收起落架信号进行起落架收起自动刹车控制。
步骤四、确定飞机接地保护的控制逻辑
防滑控制盒接收飞控系统确定的飞机空/地信号L1、防滑控制盒确定的飞机高/低速状态信号L2。防滑控制盒对所述飞机空/地信号L1和飞机高/低速状态信号L2进行“或”运算，共同确定飞机的接地保护状态L4。
飞行员把刹车脚蹬踩到底，当L4状态为“0”时接地保护起作用，刹车系统不输出的刹车压力；当L4状态为“1”时接地保护不起作用，刹车系统输出刹车压力。
飞机出机库地面滑行，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护功能不起作用，飞机可安全滑行、起飞；飞机升空后刹车机轮6高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护失效，收起落架信号L3起作用6秒钟，该信号控制刹车系统输出起落架收上自动刹车压力，在起落架收入起落架仓前刹停主机轮。
飞机起飞后处于空中状态，不收起落架，主机轮高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护不起作用，此时飞行员踩刹车脚蹬刹车系统输出刹车压力，刹停主机轮。飞机处于空中状态，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞机刹车系统不输出刹车压力；若飞行员此时不踩刹车脚蹬，主机轮在空中旋转一段时间自动停转，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞行员空中踩刹车脚蹬不输出刹车压力，飞机不会发生带压着陆。
本发明通过飞机刹车系统防滑控制盒接收飞控系统输出的飞机空/地信号并把这个空/地信号作为确定飞机的空/地状态的依据。
本发明通过防滑控制盒低速探测单元逻辑运算确定飞机高/低速状态信号，防滑控制盒采集左右主起落架主机轮轮速信号,处理转换后作为模拟飞机速度的基准速度电压信号，防滑控制盒低速探测单元给出飞机高/低速状态。
当飞机低速滑跑速度小于30km/h或飞机在停机状态时，防滑控制盒低速探测单元基准速度电压低于速度电压门槛1，低速探测单元输出低电平信号“0”。刹车系统不输出刹车压力。
当飞机主起落架主机轮轮速高于90km/h时，防滑控制盒低速探测单元基准速度电压高于速度电压门槛2，低速探测单元输出高电平信号“1”。当飞机处于空中状态时，飞机的空地状态为“0”；飞机主起落架主机轮轮速小于30km/h，低速探测单元输出低电平信号“0”，飞行员空中踩下刹车脚蹬，刹车系统不输出刹车压力。
本发明通过飞机刹车系统防滑控制盒把飞机的空/地信号与飞机高/低速信号进行逻辑运算，确定飞机的接地保护，确定飞机刹车系统是否输出刹车压力。当飞机处于空中状态时，飞行员踩下刹车脚蹬，飞机刹车系统不输出刹车压力。飞机在地面时，飞行员踩下刹车脚蹬，飞机刹车系统输出刹车压力，保证飞机着陆安全。
当飞机处于地面状态时，飞机的空/地状态为“1”；飞机主起落架主机轮轮速小于30km/h，低速探测单元输出低电平信号“0”，飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力。当飞机处于地面状态时，飞机的空/地状态为“1”；飞机主起落架主机轮轮速大于90km/h，低速探测单元输出高电平信号“1”，飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力。
通过以上逻辑运算，本发明在确定飞机着陆后，当飞机处于地面状态时，飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力刹停飞机。当飞机处于空中状态时，飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统不输出刹车压力。保证飞机着陆安全，当飞机着陆后再次起飞时，飞机处于空中状态，飞行员踩下刹车脚蹬，只要飞机刹车机轮转速大于90km/h，刹车系统输出刹车压力刹停主机轮，等到主机轮转速小于30km/h后，刹车系统不输出刹车压力，飞机在空中发出收起落架指令，开始收起落架,等6s后起落架收上到位，起落架收上到位信号起作用,两信号组合,形成收起落架信号。收起落架信号为持续时间6s的单稳信号，利用该信号进行起落架收起自动刹车，刹停主机轮。当飞机着陆后，飞机处于地面状态，飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力刹停飞机。
本发明飞机在空中放下起落架时，接地保护信号为“0”，刹车系统不输出刹车压力，解决了现有技术中飞行员在空中踩刹车脚蹬时由于刹车系统输出刹车压力造成飞机爆胎等安全事故。等飞机着陆后，飞机接地保护信号为“1”，刹车系统输出刹车压力刹停飞机。当飞机着陆后再次起飞时，飞机处于空中状态，飞机的空/地状态为“0”；飞行员空中踩下刹车脚蹬，刹车系统不输出刹车压力，本发明保证飞机着陆后再次起飞时飞机处于空中状态，解决了飞机的接地保护起作用一次的问题。飞机在地面时飞机处于地面状态，飞机的空/地状态为“1”；飞行员踩下刹车脚蹬，刹车系统输出刹车压力刹停飞机；解决了飞机着陆后在低速段接地保护起作用造成飞机刹车失灵问题。
附图说明
图1是现有技术接地保护接线图；
图2是本发明接地保护的控制框图；
图3是刹车系统控制盒低速探测级的示意图；
图4是收起落架信号的L3示意图。
1.指令传感器；2.防滑控制盒；3.飞控系统；4.电液压力伺服阀；5.刹车装置；6.刹车机轮；7.速度传感器；8.液压源；9.油箱；10.收起落架开关；11.电源。
具体实施方式
本实施例接地保护控制方法由防滑控制盒采集经“飞控系统”落地开关或轮载开关信号，输出飞机的空/地状态信号；防滑控制盒中“低速探测单元”通过模拟飞机基准速度确定飞机高/低速状态。
本实施例通过飞机的空/地状态和飞机高/低速状态进行逻辑运算一起控制飞机接地保护。本实施例彻底解决飞机着陆过程中接地保护在空中不起作用和飞机在低速状态下刹车系统刹不住车的问题。
所述的飞机刹车系统是对现有技术改进后得到的，包括两个指令传感器1、防滑控制盒2、飞控系统3、电液压力伺服阀4、刹车装置5、刹车机轮6、速度传感器7、液压源8、油箱9、收起落架开关10和电源11。其中：刹车系统中的两个指令传感器1的输出端与防滑控制盒2工作插头中的指令输入端连接；收起落架开关10的正接线柱与28V的电源11连接，收起落架开关10的负接线柱与防滑控制盒2工作插头中的28V电源输入端连接；飞控系统3中的飞机空/地信号输出端与防滑控制盒2工作插头中飞机空/地信号输入端连接；电液压力伺服阀4的控制电流输入端与防滑控制盒2工作插头中控制电流的输出端连接；电液压力伺服阀4的液压输入端与液压源8连接，电液压力伺服阀4的液压输出端与油箱9连接，电液压力伺服阀4的液压工作端与刹车装置5的液压输入端连接；速度传感器7的信号输出端与防滑控制盒2工作插头中的信号输入端连接。
利用所述飞机刹车系统实现接地保护控制的具体过程是：
步骤一、确定飞机空/地信号L1
飞机飞控系统将飞机速度信号、落地开关信号、机轮速度信号、发动机状态信号、飞行高度信号进行逻辑运算，给出飞机空/地信号。该信号是飞控系统多信号运算后的可靠控制信号。
当飞机在地面，飞机空/地信号为“1”；飞机在空中，飞机空/地信号为“0”。
本实施例中，飞机“空/地信号”为“1”，飞机“空/地信号”输出28VDC电压信号；飞机“空/地信号”为“0”，飞机空/地信号输出0VDC电压。
步骤二、确定高/低速状态L2
飞机放下主起落架，刹车系统通电。防滑控制盒采集主机轮的速度信号，防滑控制盒把对主机轮的速度信号进行运算得到模拟飞机速度的基准速度电压，低速探测单元采用基准速度电压，采用具有施密特滞回比较特性的控制电路解算，给出飞机的高/低速状态信号。
飞机在停机状态或速度低于30Km/h时，主机轮速度对应的基准速度电压低于低速门槛，低速探测单元给出低速状态“0”；飞机主机轮速度高于90Km/h时，机轮速度对应基准速度电压高于高速门槛，低速探测单元给出高速状态“1”。
具体飞机高/低速状态L2由低速探测单元输出状态信号由公式(1)确定，刹车系统防滑控制盒低速探测单元工作原理见图3。
式中：L2——飞机高/低速状态，“1”高速状态，“0”低速状态；
VωR——模拟飞机速度的基准速度电压；
VωR门槛1——低速门槛；
VωR门槛2——高速门槛。
本实施例中飞机着陆时的速度为240Km/h，Vi为飞机机轮速度信号，VωR为模拟飞机速度的基准速度电压信号；Vo为低速探测级输出信号。当主机轮速度大于90km/h，飞机高/低速状态为“1”，低速探测级输出28VDC；主机轮速度小于30km/h，低速探测级输出低电平“0”，低速探测级输出0VDC。
步骤三、确定收起落架信号L3
飞机起飞并且主机轮离开地面后，飞机在空中发出收起落架指令；起落架收起信号起作用,开始收起落架；起落架收起到位，起落架收起到位信号起作用；所述起落架收起信号与起落架收起到位信号组合,形成收起落架信号L3。所述收起落架信号L3具体形成过程见图4。该信号为持续时间6s的单稳信号，利用该信号进行起落架收起自动刹车控制。
本实施例中，飞机空中发出收起落架指令，收起落架信号置“1”，收起落架信号值为28VDC；起落架收上到，收起落架信号置“1”，收起落架信号值为0VDC。该信号持续时间6s。
步骤四、确定飞机接地保护的控制逻辑
防滑控制盒接收飞控系统确定的飞机空/地信号L1、防滑控制盒确定的飞机高/低速状态信号L2。防滑控制盒对这两个信号进行“或”运算，共同确定飞机的接地保护状态L4。
飞行员把刹车脚蹬踩到底，当L4状态为“0”时接地保护起作用，刹车系统不输出的刹车压力；当L4状态为“1”时接地保护不起作用，刹车系统输出刹车压力。
具体接地保护控制率由表2飞机接地保护状态真值图确定。
表2飞机接地保护状态真值图
说明：飞机起飞后收起落架信号L3信号起作用6秒钟，6秒钟后L3信号失效。
L1——飞机空/地信号，0飞机在空中，1飞机在地面；
L2——飞机高/低速状态信号，1飞机高速状态，0飞机低速状态；
L3——收起落架信号，1收起落架信号起作用(6s)，0收起落架信号不起作用；
L4——接地保护状态，0接地保护起作用，1接地保护不起作用。
表2中接地保护状态信号L4置“1”，接地保护不起作用，飞行员踩刹车脚蹬输出刹车压力；接地保护状态信号L4置“0”，接地保护起作用，飞行员踩刹车脚蹬刹车系统不输出刹车压力。表2中在飞机起飞发出收起落架信号6秒内，接地保护不起作用，刹车系统可进行正常的收起落架自动刹车，完成收起落架自动刹车功能。
本实施例中，飞机在空中放下起落架，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞行员空中踩刹车脚蹬刹车系统不输出刹车压力，飞机可安全着陆；飞行员空中踩刹车直到飞机着陆后，等接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护不起作用，刹车系统输出刹车压力，安全刹停飞机。
飞机出机库地面滑行，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护功能不起作用，飞机可安全滑行、起飞；飞机升空后刹车机轮6高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护失效，收起落架信号L3起作用6秒钟，该信号控制刹车系统输出起落架收上自动刹车压力，在起落架收入起落架仓前刹停主机轮。
飞机起飞后处于空中状态，不收起落架，主机轮高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护不起作用，此时飞行员踩刹车脚蹬刹车系统输出刹车压力，刹停主机轮。飞机处于空中状态，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞机刹车系统不输出刹车压力；若飞行员此时不踩刹车脚蹬，主机轮在空中旋转一段时间自动停转，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞行员空中踩刹车脚蹬不输出刹车压力，飞机不会发生带压着陆。
Claims (4)
1.一种飞机刹车系统，包括两个指令传感器、防滑控制盒、电液压力伺服阀、刹车装置、刹车机轮、速度传感器、液压源、油箱、收起落架开关和电源，其特征在于还包括飞控系统；所述两个指令传感器的输出端与防滑控制盒工作插头中的指令输入端连接；收起落架开关的正接线柱与电源连接，收起落架开关的负接线柱与防滑控制盒工作插头中的电源输入端连接；飞控系统中的飞机空/地信号输出端与防滑控制盒工作插头中飞机空/地信号输入端连接；电液压力伺服阀的控制电流输入端与防滑控制盒工作插头中控制电流的输出端连接；电液压力伺服阀4的液压输入端与液压源连接，电液压力伺服阀的液压输出端与油箱连接，电液压力伺服阀的液压工作端与刹车装置的液压输入端连接；速度传感器的信号输出端与防滑控制盒工作插头中的信号输入端连接。
2.一种权利要求1所述飞机刹车系统接地保护的控制方法，其特征在于，具体过程是：
步骤一、确定飞机空/地信号L1：
飞机飞控系统将飞机速度信号、落地开关信号、机轮速度信号、发动机状态信号、飞行高度信号进行逻辑运算，给出飞机空/地信号；
当飞机在地面，飞机空/地信号为“1”；飞机在空中，飞机空/地信号为“0”；
步骤二、确定高/低速状态L2：
防滑控制盒采集主机轮的速度信号，得到模拟飞机速度的基准速度电压；低速探测单元通过基准速度电压，采用具有施密特滞回比较特性的控制电路解算，得到飞机的高/低速状态信号；
飞机在停机状态或速度低于30Km/h时，主机轮速度对应的基准速度电压低于低速门槛，低速探测单元给出低速状态“0”；飞机主机轮速度高于90Km/h时，机轮速度对应基准速度电压高于高速门槛，低速探测单元给出高速状态“1”；
具体飞机高/低速状态L2由低速探测单元输出状态信号由公式(1)确定：
式中：L2是飞机高/低速状态，“1”高速状态，“0”低速状态；VωR是模拟飞机速度的基准速度电压；VωR门槛1是低速门槛；VωR门槛2是高速门槛；
步骤三、确定收起落架信号L3：
飞机起飞并且主机轮离开地面后，飞机在空中发出收起落架指令；起落架收起信号起作用,开始收起落架；起落架收起到位，起落架收起到位信号起作用；所述起落架收起信号与起落架收起到位信号组合,形成收起落架信号L3；利用该收起落架信号进行起落架收起自动刹车控制；
步骤四、确定飞机接地保护的控制逻辑：
防滑控制盒接收飞控系统确定的飞机空/地信号L1、防滑控制盒确定的飞机高/低速状态信号L2；防滑控制盒对所述飞机空/地信号L1和飞机高/低速状态信号L2进行“或”运算，共同确定飞机的接地保护状态L4；
飞行员把刹车脚蹬踩到底，当L4状态为“0”时接地保护起作用，刹车系统不输出的刹车压力；当L4状态为“1”时接地保护不起作用，刹车系统输出刹车压力。
3.如权利要求2所述飞机刹车系统接地保护的控制方法，其特征在于，飞机出机库地面滑行，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护功能不起作用，飞机可安全滑行、起飞；飞机升空后刹车机轮高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护失效，收起落架信号L3起作用6秒钟，该信号控制刹车系统输出起落架收上自动刹车压力，在起落架收入起落架仓前刹停主机轮。
4.如权利要求2所述飞机刹车系统接地保护的控制方法，其特征在于，飞机起飞后处于空中状态，不收起落架，主机轮高速旋转，接地保护状态L4置“1”，刹车系统接地保护不起作用，此时飞行员踩刹车脚蹬刹车系统输出刹车压力，刹停主机轮；飞机处于空中状态，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞机刹车系统不输出刹车压力；若飞行员此时不踩刹车脚蹬，主机轮在空中旋转一段时间自动停转，主机轮速度为零，接地保护状态L4置“0”，刹车系统接地保护起作用，飞行员空中踩刹车脚蹬不输出刹车压力，飞机不会发生带压着陆。
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