CN105905282B - 飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统 - Google Patents

Abstract

一种飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，以刹车指令传感器取代了液压刹车阀，并采用正增益的电液伺服阀。由机轮速度传感器、控制盒和电液伺服阀构成刹车防滑控制部分；由压力传感器、控制盒和电磁阀组成的控制装置采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现刹车系统的部分刹车或者全部刹车。部分刹车是指小刹车装置运行，全部刹车是指小刹车装置和大刹车装置同时运行，以对飞机机轮双刹车。本发明适用于使用碳刹车的单轮双刹车机轮，可满足单轮双刹车选择使用刹车的要求，调整了碳盘的使用状态，使碳‑碳复合摩擦材料耐磨损的优良特性得以充分发挥出来，有效解决了现有单轮单刹车碳刹车盘磨损大、使用寿命短的难题，提高了碳盘的使用寿命和经济效益。

Description

飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统

技术领域

本发明涉及一种飞机机轮刹车系统，特别地，涉及一种飞机单轮双刹车具有基于刹车压力选择滑行刹车的刹车控制系统。

背景技术

飞机碳刹车由于刹车盘完全采用碳-碳复合摩擦材料制造，较钢刹车来说，具有重量轻、耐磨损、比热高、高温不粘接等优点，显著提高了飞机使用技术性能以及可靠性安全性维修性经济性，因而在现代飞机上得到广泛应用。碳刹车特别适合于高能量制动情况，优良的摩擦磨损特性，赋予碳刹车盘经久耐用的品质。然而，碳刹车投入外场运行后发现，碳刹车盘使用寿命达不到设计给定的寿命值，有的仅为设计寿命值的60％左右。造成碳盘使用寿命短的主要原因，目前分析认为是碳-碳复合摩擦材料对滑行刹车适应性差，飞机在地面滑行刹车状态下磨损量大。如果将现有的刹车机轮的刹车装置采用“一分为二”的结构设计，即单轮配备一大一小的二个刹车装置或双刹车，小刹车单独使用时用于飞机地面滑行刹车，提高滑行刹车时碳盘的能载水平，从而减小滑行刹车中碳盘磨损，改善提高碳盘的使用寿命，其他情况二个刹车或双刹车作为一套装置同时使用。

飞机机轮刹车系统用于飞机机轮的刹车控制和防滑控制，当前飞机上广泛应用的是电子防滑刹车系统。飞机机轮刹车系统主要包括操纵附件、检测附件和控制附件，对于常规的液压刹车系统，主要包括液压刹车阀、电液压力伺服阀、机轮速度传感器、控制盒；对于电传刹车系统，主要包括刹车指令传感器、电液压力伺服阀、机轮速度传感器、控制盒，与常规的液压刹车系统相比，刹车指令传感器取代了液压刹车阀，此外，电液压力伺服阀是正增益阀。飞机机轮刹车系统控制一个机轮上带有一个刹车的单刹车机轮，或一个机轮上带有二个刹车的双刹车机轮，如软管式双刹车机轮，双刹车机轮的二个刹车的运行是同时进行的。按照单轮双刹车选择使用刹车的要求，现有飞机机轮刹车系统不具有这种能力。

发明内容

为克服现有技术中存在的不能选择飞机刹车方式的不足，本发明提出了一种飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统。

本发明包括刹车指令传感器、控制盒、电液伺服阀、电磁阀、压力传感器和机轮速度传感器。以刹车指令传感器取代了液压刹车阀，并采用正增益的电液伺服阀；其中的机轮速度传感器、控制盒和电液伺服阀构成刹车防滑控制部分；由压力传感器、控制盒和电磁阀组成的控制装置采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现刹车系统的部分刹车或者全部刹车。所述的部分刹车是指小刹车装置运行，所述的全部刹车是指小刹车装置和大刹车装置同时运行。

选择刹车方式通过由电磁阀、压力传感器和控制盒组成的控制装置，采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现：当压力传感器检测到的刹车压力小于设定值时，控制盒不给电磁阀输出控制电流，电磁阀没有供电而处于截止或关闭状态，电磁阀没有液压力输出；反之，控制盒向电磁阀发出控制信号或提供电能，电磁阀得到供电启动而处于开启状态，电磁阀控制的液压管路开通，电磁阀有液压力输出。

所述刹车压力设定值为40～65％正常刹车压力。

刹车指令传感器安装在驾驶舱底板下面；所述刹车指令传感器的电气接口通过电缆与控制盒电气联接。

所述电液伺服阀的电气插座通过电缆与控制盒实施电气联接，接收控制盒发来的刹车防滑控制电流信号；电液伺服阀的液压接口分别是电液伺服阀进油口、电液伺服阀刹车口和电液伺服阀回油口；其中的电液伺服阀进油口通过液压锁与刹车系统供压源来油管路联接；所述电液伺服阀刹车口分别与机轮的小刹车装置进油口和大刹车装置进油口通过管路联接，具体是将刹车口的联接管路分为小刹车装置液压管路和大刹车装置液压管路，并使其中的小刹车装置液压管路直接与机轮的小刹车装置进油口管路联接，使大刹车装置液压管路与机轮的大刹车装置进油口管路联接；所述电液伺服阀回油口与飞机回油管路联接。在所述大刹车装置液压管路上串联有电磁阀。

速度传感器安装在飞机轮轴上或机轮刹车壳体上，通过机械传动的方式与机轮联接，感受机轮旋转速度，并将机轮旋转速度转换为电信号输出。所述速度传感器的电气接口通过电缆与控制盒电气联接，将检测到的机轮旋转速度电压信号提供给控制盒，以监测机轮的滑动状态。

所述控制盒的电气接口的输入端分别与速度传感器、刹车指令传感器和压力传感器通过电缆联接，以接收速度传感器提供的机轮速度信号、接收刹车指令传感器发来的刹车指令电压信号和接收压力传感器发来的刹车压力信号。该控制盒的电气接口的输出端分别与电液伺服阀和电磁阀通过电缆联接，以向电液伺服阀发出控制信号，向电磁阀发出接通或断开控制信号。

压力传感器安装在电液伺服阀刹车口的液压管路上。压力传感器的电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒电气接口输入端电气联接，向控制盒输入刹车时电液伺服阀刹车口输出的液压刹车压力；该压力传感器的液压接口与电液伺服阀刹车口的液压管路联接。

所述电磁阀的电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒电气接口输出端电气联接，接收控制盒发来的控制电流信号。所述电磁阀的液压接口分别是电磁阀进油口、电磁阀出油口和电磁阀回油口，其中：电磁阀进油口与电液伺服阀的电液伺服阀刹车口通过管路联接；电磁阀出油口与刹车机轮的大刹车装置进油口通过管路联接；电磁阀回油口与飞机回油管路联接。

为适应主起落架单轮双刹车机轮结构选择刹车的需要，本发明采用“一分为二”的做法，即刹车系统输出给机轮刹车装置的一条液压管路分为二条，一条液压管路直通一个小刹车装置，该条液压管路保持畅通；另一条液压管路设置控制装置，再通向另一个大刹车装置，该液压管路的通断由控制装置控制。从而实现飞机地面滑行仅小刹车装置运行，其他情况全部刹车装置运行的功能，以达到减小滑行刹车中碳盘磨损，改善提高碳盘使用寿命的目的。

本发明中，由机轮速度传感器、控制盒和电液伺服阀构成刹车防滑控制部分；通过压力传感器、控制盒和电磁阀实现部分刹车或全部刹车的功能选择；所述的部分刹车即小刹车装置运行，所述的全部刹车是指小刹车装置与大刹车装置同时运行，实现对飞机机轮的双刹车。

与常规的液压刹车系统相比，本发明中，刹车指令传感器取代了液压刹车阀，此外，电液伺服阀是正增益阀，刹车指令传感器和控制盒、电液伺服阀构成刹车控制部分；电液伺服阀和控制盒既完成刹车控制任务，又完成防滑控制任务。

在选择刹车方式时，由电磁阀、压力传感器和控制盒组成控制装置通过刹车压力控制法进行油路启闭控制实现：当压力传感器检测到的刹车压力小于设定值时，控制盒不给电磁阀输出控制电流，电磁阀没有供电而处于截止或关闭状态，电磁阀没有液压力输出；反之，控制盒向电磁阀发出控制信号或提供电能，电磁阀得到供电启动而处于开启状态，电磁阀控制的液压管路开通，电磁阀有液压力输出。

本发明中，电液伺服阀在没有控制电流时，进油口关闭，回油口和刹车口油路联接畅通；电液伺服阀在有控制电流时，回油口关闭，进油口打开，与刹车口油路联通，刹车口输出对应控制电流的液压刹车压力；控制盒输入电液伺服阀的控制电流越大，电液伺服阀输出的刹车压力越大，实现了正增益的压力控制。

所述电磁阀通过压力传感器提供给控制盒的液压压力信号，由控制盒控制电磁阀的接通和断开，从而控制电磁阀所在液压管路是否输出和断开刹车压力。控制盒是否发来控制电流信号给电磁阀，受控于压力传感器检测到的刹车压力；当刹车压力小于设定值时，控制盒不给电磁阀发来控制电流信号，电磁阀没有通电而处于断开状态，电磁阀出油口没有输出，出油口和回油口沟通；当刹车压力大于等于设定值时，控制盒给电磁阀发来控制电流信号，电磁阀通电开启，电磁阀回油口关闭，进油口和出油口沟通，电磁阀控制的液压管路开通；

本发明中，第一条刹车通道即液压管路畅通无阻，保证随时可用于刹车，第二条刹车通道即液压管路有条件的开通。这样，所述刹车系统可保证飞机地面滑行刹车时只用小刹车装置或一个刹车装置，其他情况下两个刹车装置即双刹车同时使用。

在刹车过程中如果出现机轮打滑，由控制盒，电液伺服阀和机轮速度传感器构成的刹车防滑控制部分实施控制。

本发明适用于使用碳刹车的单轮双刹车机轮，可满足单轮双刹车选择使用刹车的要求。由于本系统具有选择滑行刹车的能力，这样，在飞机地面滑行刹车时，只用小刹车装置或一个刹车装置运行，而不是所有刹车装置同时都在运行，提高了滑行刹车时碳盘的能载水平，从而避开了碳-碳复合摩擦材料刹车盘低速低能刹车磨损量过大的短板，使滑行刹车时的碳盘磨损量减小，达到改善或提高碳盘使用寿命的目的。通过这种机轮和系统设计，调整了碳盘的使用状态，使碳-碳复合摩擦材料耐磨损的优良特性得以充分发挥出来，有效解决了现有单轮单刹车碳刹车盘磨损大、使用寿命短的难题，提高了碳盘的使用寿命和经济效益。

附图说明

附图1是本发明一种飞机单轮双刹车可选刹车系统原理图。图中：

1.刹车指令传感器；2.电液伺服阀；3.控制盒；4.速度传感器；5.刹车机轮；6.电磁阀；7.压力传感器；8.小刹车装置液压管路；9.大刹车装置液压管路；10.小刹车装置进油接口；11.大刹车装置进油接口。

具体实施方式

参见附图1。飞机的主起落架装有一个刹车机轮，带有两个刹车装置，为单轮双刹车机轮。刹车装置的刹车盘完全采用碳-碳复合摩擦材料制造。

所述两个刹车装置分别是小刹车装置和大刹车装置。所述小刹车装置的刹车盘数较少，使热库轴向尺寸小，故称为小刹车装置；所述大刹车装置的刹车盘数较多，使热库轴向尺寸大，故称为大刹车装置。所述的小刹车装置和大刹车装置均被公开在申请号为201610281025.2的发明创造中：

所述小刹车装置的热库由压紧盘、承压盘和动盘组成，动盘数量为1～2盘，为单盘式或双盘式刹车；其中的压紧盘与所述气缸座相邻，承压盘的一个盘面与位于刹车壳体上的壳体承压盘的一个端表面贴合，动盘位于所述压紧盘与承压盘之间。所述小刹车单独操纵时供地面滑行刹车使用。

所述大刹车装置的热库由压紧盘、承压盘、多个动盘和多个静盘组成；所述动盘的数量为3～5盘，为多盘式刹车装置；所述压紧盘与气缸座相邻，承压盘的一个盘面与位于刹车壳体上的壳体承压盘的一个端表面贴合；多个动盘和多个静盘以动盘－静盘－动盘－静盘的交叉方式排布在所述压紧盘与承压盘之间。

本实施例是一种电传操纵的飞机单轮双刹车可选择地刹车系统，包括刹车指令传感器1、控制盒3、电液伺服阀2、电磁阀6、压力传感器7和机轮速度传感器4。其中的机轮速度传感器4、控制盒3和电液伺服阀2构成刹车防滑控制部分；压力传感器7、控制盒3和电磁阀6用于实现刹车系统的部分刹车或者全部刹车。所述的部分刹车是指小刹车装置运行，所述的全部刹车是指小刹车装置和大刹车装置同时运行。与常规的液压刹车系统相比，本实施例以刹车指令传感器1取代了液压刹车阀，并采用正增益的电液伺服阀2；刹车指令传感器1和控制盒3、电液伺服阀2构成刹车控制部分；电液伺服阀2和控制盒3既完成刹车控制任务，又完成防滑控制任务。

选择刹车方式通过由电磁阀6、压力传感器7和控制盒3组成的控制装置，采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现：当压力传感器7检测到的刹车压力小于设定值时，控制盒3不给电磁阀6输出控制电流，电磁阀6没有供电而处于截止或关闭状态，电磁阀6没有液压力输出；反之，控制盒3向电磁阀6发出控制信号或提供电能，电磁阀6得到供电启动而处于开启状态，电磁阀6控制的液压管路开通，电磁阀6有液压力输出。

所述刹车压力设定值为40～65％正常刹车压力。

机轮速度检测由机轮速度传感器4完成，监测机轮的滑动状态。防滑控制由控制盒3完成；电液伺服阀2响应控制盒3的控制电流信号，输出和调节输往刹车机轮5的刹车压力；选择刹车由电磁阀6、压力传感器7和控制盒3组成的控制装置进行。

刹车指令传感器1安装在驾驶舱底板下面，由驾驶员对其操纵，控制输出所需的刹车指令电压信号，再由控制盒3控制电液伺服阀2输出所需的液压刹车压力。所述刹车指令传感器1有一个电气接口，通过电缆与控制盒3电气联接，将驾驶员的刹车指令电压信号提供给控制盒3，用于机轮的刹车。

电液伺服阀2有一个电气插座和三个液压接口。所述电气插座通过带插头的电缆与控制盒3实施电气联接，接收控制盒3发来的刹车防滑控制电流信号。所述三个液压接口分别是电液伺服阀进油口、电液伺服阀刹车口和电液伺服阀回油口；其中的电液伺服阀进油口与刹车系统供压源来油管路联接，具体是将所述电液伺服阀进油口与液压锁的出油口联接，通过液压锁与刹车系统供压源来油管路联接。所述电液伺服阀刹车口分别与机轮的小刹车装置进油口和大刹车装置进油口通过管路联接，具体是将刹车口的联接管路经三通接头分为小刹车装置液压管路8和大刹车装置液压管路9，并使其中的小刹车装置液压管路8直接与机轮的小刹车装置进油口10管路联接，使大刹车装置液压管路9与机轮的大刹车装置进油口11管路联接；在所述大刹车装置液压管路9上串联有电磁阀6，使该电磁阀的电磁阀进油口通过管路与电液伺服阀2刹车口连通，使该电磁阀的电磁阀出油口通过该大刹车装置液压管路9与机轮的大刹车装置进油口11联接。所述电液伺服阀回油口与飞机回油管路联接。

该电液伺服阀2在没有控制电流时，所述电液伺服阀进油口关闭，电液伺服阀回油口和电液伺服阀刹车口油路联接畅通；该电液伺服阀2在有控制电流时，电液伺服阀回油口关闭，电液伺服阀进油口打开，与电液伺服阀刹车口油路联通，通过电液伺服阀刹车口输出对应控制电流的液压刹车压力。控制盒3输入电液伺服阀2的控制电流越大，电液伺服阀2输出的刹车压力越大，实现了正增益的压力控制。

速度传感器4安装在飞机轮轴上，或机轮刹车壳体上，通过机械传动的方式与机轮联接，感受机轮旋转速度，并将机轮旋转速度转换为电信号输出。本实施例的速度传感器4安装在飞机轮轴上，由刹车机轮5轮毂传动销带动旋转。所述速度传感器4有一个电气接口，通过电缆与控制盒3电气联接，将检测到的机轮旋转速度电压信号提供给控制盒3，以监测机轮的滑动状态。

控制盒3具有刹车防滑控制、故障检测等功能。控制盒3的电气接口的输入端分别与速度传感器4、刹车指令传感器1和压力传感器7通过电缆联接，以接收速度传感器4提供的机轮速度信号、接收刹车指令传感器1发来的刹车指令电压信号和接收压力传感器7发来的刹车压力信号。该控制盒3的电气接口的输出端分别与电液伺服阀2和电磁阀6通过电缆联接，以向电液伺服阀2发出控制信号，向电磁阀6发出接通或断开控制信号。控制盒3由飞机电源系统供电。

压力传感器7安装在电液伺服阀2刹车口的液压管路上，以感受刹车压力，将刹车压力转变为电信号提供给控制盒3，控制电磁阀6的开启或断开。压力传感器7有一个电气接口和一个液压接口：该电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒3电气接口输入端电气联接，向控制盒3输入刹车时电液伺服阀2刹车口输出的液压刹车压力；压力传感器7的液压接口与电液伺服阀2刹车口的液压管路联接。

电磁阀6串联在大刹车装置液压管路9上，通过压力传感器7提供给控制盒3的液压压力信号，由控制盒3控制电磁阀6的接通和断开，从而控制电磁阀6所在液压管路是否输出和断开刹车压力。所述电磁阀6有一个电气接口和三个液压接口。所述三个液压接口分别是电磁阀进油口、电磁阀出油口和电磁阀回油口。其中电磁阀进油口与电液伺服阀2的电液伺服阀刹车口通过管路联接；电磁阀出油口与刹车机轮5的大刹车装置进油口11通过管路联接；电磁阀回油口与飞机回油管路联接。

电磁阀6的电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒3电气接口输出端电气联接，接收控制盒3发来的控制电流信号。控制盒3是否发来控制电流信号给电磁阀6，受控于压力传感器7检测到的刹车压力：当刹车压力小于设定值时，控制盒3不给电磁阀6发来控制电流信号，电磁阀6没有通电而处于断开状态，电磁阀6出油口没有输出，出油口和回油口沟通；当刹车压力大于等于设定值时，控制盒3给电磁阀6发来控制电流信号，电磁阀6通电开启，电磁阀6回油口关闭，进油口和出油口沟通，电磁阀6控制的液压管路开通。

所述刹车压力设定值为40～65％正常刹车压力；本实施例刹车压力设定值为55％正常刹车压力。

本实施例中，小刹车装置液压管路8畅通无阻，保证随时能够用于刹车；大刹车装置液压管路9有条件的开通，这样，所述刹车系统能够保证飞机地面滑行刹车时只用小刹车装置，其他情况下小刹车装置与大刹车装置同时使用，实现飞机的双刹车。

在刹车过程中如果出现机轮打滑，由控制盒3，电液伺服阀2和机轮速度传感器4构成的刹车防滑控制部分实施控制。防滑控制按现有技术实现。

Claims (7)

1.一种飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，飞机的主起落架装有一个刹车机轮，该刹车机轮有两个刹车装置，其特征在于，包括刹车指令传感器、控制盒、电液伺服阀、电磁阀、压力传感器和机轮速度传感器；以刹车指令传感器取代了液压刹车阀，并采用正增益的电液伺服阀；其中的机轮速度传感器、控制盒和电液伺服阀构成刹车防滑控制部分；由压力传感器、控制盒和电磁阀组成的控制装置采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现刹车系统的部分刹车或者全部刹车；所述的部分刹车是指小刹车装置运行，所述的全部刹车是指小刹车装置和大刹车装置同时运行；选择刹车方式通过由电磁阀、压力传感器和控制盒组成的控制装置，采用刹车压力控制法进行油路启闭控制实现：当压力传感器检测到的刹车压力小于设定值时，控制盒不给电磁阀输出控制电流，电磁阀没有供电而处于截止或关闭状态，电磁阀没有液压力输出；反之，控制盒向电磁阀发出控制信号或提供电能，电磁阀得到供电启动而处于开启状态，电磁阀控制的液压管路开通，电磁阀有液压力输出；所述刹车压力设定值为40％～65％正常刹车压力。

2.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，刹车指令传感器安装在驾驶舱底板下面；所述刹车指令传感器的电气接口通过电缆与控制盒电气联接。

3.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，所述电液伺服阀的电气插座通过电缆与控制盒实施电气联接，接收控制盒发来的刹车防滑控制电流信号；电液伺服阀的液压接口分别是电液伺服阀进油口、电液伺服阀刹车口和电液伺服阀回油口；其中的电液伺服阀进油口通过液压锁与刹车系统供压源来油管路联接；所述电液伺服阀刹车口分别与机轮的小刹车装置进油口和大刹车装置进油口通过管路联接，具体是将刹车口的联接管路分为小刹车装置液压管路和大刹车装置液压管路，并使其中的小刹车装置液压管路直接与机轮的小刹车装置进油口管路联接，使大刹车装置液压管路与机轮的大刹车装置进油口管路联接；所述电液伺服阀回油口与飞机回油管路联接；在所述大刹车装置液压管路上串联有电磁阀。

4.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，机轮速度传感器安装在飞机轮轴上或机轮刹车壳体上，通过机械传动的方式与机轮联接，感受机轮旋转速度，并将机轮旋转速度转换为电信号输出；所述机轮速度传感器的电气接口通过电缆与控制盒电气联接，将检测到的机轮旋转速度电压信号提供给控制盒，以监测机轮的滑动状态。

5.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，所述控制盒的电气接口的输入端分别与机轮速度传感器、刹车指令传感器和压力传感器通过电缆联接，以接收机轮速度传感器提供的机轮速度信号、接收刹车指令传感器发来的刹车指令电压信号和接收压力传感器发来的刹车压力信号；该控制盒的电气接口的输出端分别与电液伺服阀和电磁阀通过电缆联接，以向电液伺服阀发出控制信号，向电磁阀发出接通或断开控制信号。

6.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，压力传感器安装在电液伺服阀刹车口的液压管路上；压力传感器的电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒电气接口输入端电气联接，向控制盒输入刹车时电液伺服阀刹车口输出的液压刹车压力；该压力传感器的液压接口与电液伺服阀刹车口的液压管路联接。

7.如权利要求1所述飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统，其特征在于，所述电磁阀的电气接口通过屏蔽绝缘导线与控制盒电气接口输出端电气联接，接收控制盒发来的控制电流信号；所述电磁阀的液压接口分别是电磁阀进油口、电磁阀出油口和电磁阀回油口，其中：电磁阀进油口与电液伺服阀的电液伺服阀刹车口通过管路联接；电磁阀出油口与刹车机轮的大刹车装置进油口通过管路联接；电磁阀回油口与飞机回油管路联接。