CN106394525B - 一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统 - Google Patents
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Abstract
一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统，刹车指令传感器的电气输出接口与刹车控制盒的电气输入接口联通；刹车控制盒的电气输出接口与刹车控制阀联接；刹车控制阀的电气接口分别与刹车指令传感器和刹车控制盒联接；刹车指令传感器的电气输出接口通过电缆与电液伺服阀电气输入联通。本发明中刹车指令传感器发出的刹车指令电信号不经刹车控制盒，直达刹车控制阀，直接操纵控制刹车控制阀进行刹车的飞机电传刹车控制系统，取消了中间环节，避免虚假信号窜入和干扰，而且刹车指令电流信号传输抗干扰性强，从而显著提高飞机在起飞、着陆滑跑中电传刹车系统运行的可靠性安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机机轮刹车控制系统，具体是一种刹车指令传感器发出的刹车指令电信号不经刹车控制盒。
背景技术
飞机机轮刹车系统是现代飞机起落装置的构成部分，是飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行操纵安全运行的基本保障设备，用以保证飞机着陆后缩短滑跑距离，尽快使飞机停止下来，同时防止刹爆轮胎。现代先进飞机广泛应用电子防滑刹车控制系统，并将传统的机械液压传动控制刹车，发展到通过电线控制刹车，即电传刹车。电传刹车是一种先进的刹车操纵控制技术，已在许多飞机上应用。在电传操纵方式下，驾驶员操纵的液压刹车阀被刹车指令传感器取代了。液压刹车阀提供液压能和减小来油压力至所需压力值的职能，由刹车指令传感器和刹车控制阀来完成，但需经过刹车控制盒协同运作。刹车指令传感器是一个可变的机械-电气变换器，由驾驶员操纵，输入量是刹车踏板的行程(位移)，输出是电信号(交流或直流电压、电流)，作为驾驶员的刹车指令，用以操纵飞机的刹车。刹车指令传感器发出刹车指令电压信号(交流或直流)，经刹车控制盒一系列处理后转换成刹车控制电流信号，发给刹车控制阀控制输出所需的刹车压力，通往机轮刹车装置，实现对机轮的刹车控制。刹车控制阀实际应用的是一种电液伺服阀，输入量是电信号(电流)，输出是液压油压力，输出压力大小与控制电流成正比。在刹车机轮未出现打滑、锁死情况下，刹车控制盒不发出松刹车的防滑控制电流信号，电液伺服阀的控制电流就是刹车控制盒发送来的刹车控制电流信号；在刹车机轮出现打滑、锁死情况下，刹车控制盒及时发出相应的松刹车的防滑控制电流信号，防止刹爆轮胎，此时，电液伺服阀的控制电流实际就是刹车控制盒将刹车控制电流和防滑控制电流二者综合(相减)后的有效控制电流信号，即刹车控制电流减去防滑控制电流的差值电流。对于电传刹车，刹车和防滑控制都由电液伺服阀来执行。
现有的飞机电传刹车系统的刹车指令传感器形成和输出的刹车指令信号不是直接送给刹车控制阀即电液伺服阀，而是先送给刹车控制盒，经刹车控制盒的接收处理后再送给电液伺服阀。这种设计布局增加了信号传递环节，降低了刹车系统可靠性，刹车指令电压信号传输抗干扰性差，带来了安全风险，同时，增加了刹车控制盒设计要求，也带来可靠性和安全性问题。万一刹车控制盒发生失效，驾驶员操纵刹车指令传感器就根本不能刹车，将导致飞机冲出跑道的严重事故。这种情况使用中已有发生。因此，改进提高飞机电传刹车系统可靠性和安全性是现实迫切需要的。
发明内容
为克服现有技术中存在的安全性、可靠性不足的缺陷，本发明提出了一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统。
本发明包括刹车指令传感器、刹车控制阀、刹车控制盒和速度传感器，其中：
所述刹车指令传感器安装在驾驶舱底板下面，与脚蹬机构机械联接；该刹车指令传感器的电气输出接口通过电缆与刹车控制盒的电气输入接口联通，向该刹车控制盒传输机轮速度电信号。刹车控制盒位于主起落架设备舱内的电气输出接口与刹车控制阀通过电缆联接，向刹车控制阀发出防滑控制电流信号。刹车控制阀安装在靠近主轮的主起落架舱内。刹车控制阀的电气接口通过电缆与刹车指令传感器联接，接收刹车指令传感器发来的刹车指令电流信号；该电气接口还通过电缆与刹车控制盒实施电气联接，接收刹车控制盒发来的防滑控制电流信号；刹车控制阀的三个液压接口分别为进油口、刹车口和回油口；所述的进油口与飞机供压源管路联接；液压接口的刹车口与刹车机轮的刹车装置的进油口管路联接；液压接口的回油口与飞机刹车系统回油管路联接，通至回油箱。刹车指令传感器的电气输出接口通过电缆与电液伺服阀电气输入联通。
所述刹车控制阀为正增益的电液伺服阀，输出的液压刹车压力与输入的控制电流成正比；刹车控制阀同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号；在刹车机轮出现或即将发生打滑状况下，控制或流过刹车控制阀的有效输入电流是刹车指令电流与防滑控制电流的差值。
所述刹车控制阀同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号，刹车指令电流为正向控制电流，防滑控制电流为反向控制电流，防滑控制电流方向与刹车指令电流方向相反。
本发明是一种刹车指令传感器发出的刹车指令电信号不经刹车控制盒，直达刹车控制阀，直接操纵控制刹车控制阀进行刹车的飞机电传刹车控制系统。刹车指令传感器的输出刹车指令电信号直接送给刹车控制阀即电液伺服阀，电液伺服阀输出与刹车指令电信号大小成正比的液压刹车压力进行刹车控制；在刹车机轮打滑或锁死时，由刹车控制盒向刹车控制阀发出与刹车指令电流方向相反的防滑控制电流信号，以减小刹车控制阀的控制电流，从而减小刹车压力，解除机轮打滑或锁死，避免刹爆轮胎；
本发明中，刹车指令传感器是一个可变的直流输出型的机械-电气变换器，由驾驶员操纵，输入量是刹车踏板的行程(位移)，输出量为直流电流信号，作为驾驶员的刹车指令，用以操纵飞机的刹车。刹车指令传感器安装在驾驶舱底板下面，与脚蹬机构机械联接，由驾驶员用脚掌向下踩压刹车踏板对其操纵，输出的电流信号大小与刹车踏板位移成比例。刹车指令传感器有一个电气接口，通过电缆与刹车控制阀电气联接，将驾驶员操纵刹车指令传感器发出的刹车指令电流信号发送给刹车控制阀。刹车指令传感器工作所需的电源由飞机上的电源系统提供。
刹车控制阀是一种电液伺服阀，是输出和调节液压刹车压力的附件，安装在主起落架机轮舱内。刹车控制阀电流压力特性为正增益，刹车控制阀输出的液压刹车压力大小与输入的控制电流成正比；刹车控制阀同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号，而防滑控制电流方向与刹车指令电流方向相反；在刹车机轮出现或即将发生打滑状况下，控制或流过刹车控制阀的有效输入电流是刹车指令电流与防滑控制电流的差值。
刹车控制盒具有刹车防滑控制、接地保护、故障检测等功能。它的电气接口与速度传感器、刹车控制阀分别用电缆联接，接收速度传感器输入的机轮速度电信号，向刹车控制阀发出防滑控制电流信号，防滑控制电流方向与刹车指令电流方向相反；刹车控制盒所需电源由机上电源供电。
速度传感器检测机轮速度，为防滑控制提供判断信息依据。速度传感器安装联接在刹车机轮上，由机轮带动随机轮转动，感受机轮旋转速度，将机轮旋转速度转换为与机轮转速成正比的电信号输出。速度传感器有一个电气接口，通过电缆与刹车控制盒电气联接，将检测到的机轮旋转速度信号提供给刹车控制盒。
工作中，驾驶员按照需要踩下刹车踏板，操纵刹车指令传感器产生刹车指令电流信号发送给刹车控制阀即电液伺服阀，输出相应大小的液压刹车压力给机轮刹车装置进行刹车；在刹车机轮运转正常没有卡滞情况下，刹车控制盒不需要进行防滑控制，没有发出防滑控制电流，即防滑控制电流为零，刹车控制阀即电液伺服阀完全按刹车指令电流大小输出对应的液压刹车压力；如果跑道湿滑，施加给机轮的刹车压力过大引起机轮打滑或锁死，机轮速度传感器将剧烈减速的速度信号发给刹车控制盒，刹车控制盒对机轮速度传感器输入的速度信号进行处理运算后，判断出机轮的滑动状态，并依据打滑程度，产生相应大小的防滑控制电流发给刹车控制阀即电液伺服阀；防滑控制电流的方向与刹车指令电流的方向相反，以减小或抵消刹车指令电流，因而，随着最终控制电流的减小，刹车控制阀即电液伺服阀输出的液压刹车压力随之减小，或全部泄放掉，解除刹车机轮的打滑或锁死。机轮恢复转动后，防滑控制电流消失，刹车控制阀即电液伺服阀又按刹车指令电流输出对应的液压刹车压力。在飞机着陆滑跑中这个过程往往反复进行，直到刹停飞机。
本发明简便易行，由于刹车指令信号一站式直达刹车控制阀，取消了中间环节，避免虚假信号窜入和干扰，而且刹车指令电流信号传输抗干扰性强，从而显著提高飞机在起飞、着陆滑跑中电传刹车系统运行的可靠性安全性。此外，这种布局简化优化了刹车控制盒设计，提高了刹车控制盒可靠性安全性，进而又改善提高了飞机电传刹车系统的可靠性安全性，确保了飞机使用安全。
附图说明
附图1，本发明的飞机电传刹车系统原理图。图中：
1.刹车指令传感器；2.刹车控制阀；3.刹车控制盒；4.速度传感器；5.刹车机轮。
具体实施方式
参见附图。现代飞机前起落架机轮一般不带刹车，主起落架机轮配有刹车装置。飞机主起落架通常对称布置在飞机机身两侧。作为示例性说明，这里所述的飞机电传刹车防滑控制系统仅对一个主起落架刹车机轮控制。
本实施例所述的飞机电传刹车防滑控制系统包括：刹车指令传感器1、刹车控制阀2、刹车控制盒3和速度传感器4。
所述刹车指令传感器1安装在驾驶舱底板下面，与脚蹬机构机械联接，由驾驶员向下踩压刹车踏板对其操纵，输出与刹车踏板位移成比例的刹车指令电流信号。刹车指令传感器1的电气输出接口通过电缆与刹车控制盒3的电气输入接口联通，向该刹车控制盒传输机轮速度电信号。位于主起落架设备舱内的刹车控制盒3的电气输出接口与刹车控制阀2通过电缆联接，向刹车控制阀2发出防滑控制电流信号。
刹车控制阀2安装在靠近主轮的主起落架舱内。刹车控制阀2的电气接口通过电缆与刹车指令传感器1实施电气联接，接收刹车指令传感器1发来的刹车指令电流信号；该电气接口还通过电缆与刹车控制盒3实施电气联接，接收刹车控制盒3发来的防滑控制电流信号；刹车控制阀2的三个液压接口分别为进油口、刹车口和回油口；所述的进油口与飞机供压源管路联接；液压接口的刹车口与刹车机轮5的刹车装置的进油口管路联接；液压接口的回油口与飞机刹车系统回油管路联接，通至回油箱。
刹车指令传感器1的电气输出接口通过电缆与刹车控制阀2电气输入联通，将驾驶员操纵刹车指令传感器1发出的刹车指令电流信号发送给刹车控制阀2。刹车指令传感器1工作所需的电源由飞机上的电源系统提供。
本实施例中，刹车指令传感器1包括推杆、活塞、弹簧、壳体、位移传感器，是一个直流输出型的可变的机械-电气变换器，输入量是刹车踏板的机械位移，输出量是直流电信号，作为驾驶员的刹车指令，直接发给刹车控制阀2，用以操纵飞机的刹车。刹车指令传感器1安装在驾驶舱底板下面，与脚蹬机构机械联接，由驾驶员向下踩压刹车踏板对其操纵，输出与刹车踏板位移成比例的刹车指令电流信号。刹车指令传感器1有一个电气接口，通过电缆与刹车控制阀2电气联接，将驾驶员操纵刹车指令传感器1发出的刹车指令电流信号发送给刹车控制阀2。刹车指令传感器1工作所需的电源由飞机上的电源系统提供。
刹车控制盒3位于主起落架设备舱内，具有防滑刹车控制主要功能和接地保护、故障检测功能。所述刹车控制盒的电气接口分别与速度传感器4和刹车控制阀2通过电缆联接，接收速度传感器4输入的机轮速度电信号，并向刹车控制阀2发出防滑控制电流信号。防滑控制电流的方向与刹车指令电流方向相反。对刹车控制阀2而言，刹车指令电流为正向控制电流，防滑控制电流为反向控制电流。刹车控制盒3所需电源由机上电源供电。
刹车控制阀2是一种电液伺服阀，包括力矩马达和液压滑阀，是控制输出和调节液压刹车压力的刹车控制阀附件，安装在靠近主轮的主起落架舱内。刹车控制阀2有一个电气接口，该电气接口通过电缆与刹车指令传感器1实施电气联接，接收刹车指令传感器1发来的刹车指令电流信号；该电气接口同时还通过电缆与刹车控制盒3实施电气联接，接收刹车控制盒3发来的防滑控制电流信号；刹车控制阀2有三个液压接口，分别为进油口、刹车口和回油口；所述的进油口与飞机供压源管路联接；液压接口的刹车口与刹车机轮5的刹车装置的进油口管路联接；液压接口的回油口与飞机刹车系统回油管路联接，通至回油箱。刹车控制阀2是正增益的电液伺服阀，只要力矩马达线圈有正向控制电流输入，刹车控制阀2刹车口就有液压刹车压力输出，输出的液压刹车压力大小与正向控制电流大小成比例；没有正向控制电流输入，或输入反向控制电流，刹车控制阀2就没有液压刹车压力输出。刹车控制阀2电流压力特性为正增益，在正向控制电流作用下刹车控制阀2刹车口有液压力输出，刹车控制阀2输出的液压刹车压力大小与输入的控制电流成正比；刹车控制阀2同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号，刹车指令电流为正向控制电流，防滑控制电流为反向控制电流，防滑控制电流方向与刹车指令电流方向相反。在刹车过程中，控制或流过刹车控制阀的有效输入电流是刹车指令电流与防滑控制电流的差值，刹车控制阀2输出的液压刹车压力由该有效电流控制。
速度传感器4用于检测机轮速度，为防滑控制提供判断信息。速度传感器4安装联接在刹车机轮上，由机轮带动随机轮转动，感受机轮旋转速度，将机轮旋转速度转换为与机轮转速成正比的电信号输出。速度传感器有一个电气接口，通过电缆与刹车控制盒3电气联接，将检测到的机轮旋转速度信号提供给刹车控制盒3。
本实施例的运行过程是：驾驶员按照需要踩下刹车踏板，操纵刹车指令传感器1产生刹车指令电流信号发送给刹车控制阀2，刹车控制阀2输出相应大小的液压刹车压力给刹车机轮5的刹车装置进行刹车；在刹车机轮5运转正常没有卡滞情况下，刹车控制盒3没有进行防滑控制，即防滑控制电流为零，刹车控制阀完全按刹车指令电流大小输出对应的液压刹车压力；如果跑道湿滑，施加给机轮的刹车压力过大引起机轮打滑或锁死，机轮速度传感器4将剧烈减速的速度信号发给刹车控制盒3，刹车控制盒3对机轮速度传感器4输入的速度信号进行处理运算后，判断出机轮的滑动状态，并依据打滑程度，产生相应大小的防滑控制电流发给刹车控制阀2；防滑控制电流的方向与刹车指令电流的方向相反，以减小或抵消刹车指令电流，因而，操纵刹车控制阀2减小液压刹车压力，或全部泄放掉刹车压力，解除刹车机轮5的打滑或锁死。机轮恢复转动后，防滑控制电流消失，刹车控制阀2按刹车指令电流输出对应的液压刹车压力。在飞机着陆滑跑中这个过程往往反复进行，直到刹停飞机。
可以看出，流过刹车控制阀2力矩马达线圈的电流，是刹车指令电流与防滑控制电流二者在刹车控制阀进行叠加综合后的有效电流，即，在有防滑的情况下，最终控制或流过刹车控制阀的实际有效电流是刹车指令电流与防滑控制电流的差值，刹车控制阀2按此差值电流输出对应的液压刹车压力。
Claims (2)
1.一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统，其特征在于，包括刹车指令传感器、刹车控制阀、刹车控制盒和速度传感器，其中：
所述刹车指令传感器安装在驾驶舱底板下面，与脚蹬机构机械联接；该刹车指令传感器的电气输出接口通过电缆与刹车控制盒的电气输入接口联通，向该刹车控制盒传输机轮速度电信号；
所述刹车控制盒的电气接口分别与速度传感器和刹车控制阀通过电缆联接，接收速度传感器输入的机轮速度电信号；该刹车控制盒位于主起落架设备舱内的电气输出接口与刹车控制阀通过电缆联接，向刹车控制阀发出防滑控制电流信号；防滑控制电流的方向与刹车指令电流方向相反；对刹车控制阀，刹车指令电流为正向控制电流，防滑控制电流为反向控制电流；
刹车控制阀安装在靠近主轮的主起落架舱内；刹车控制阀的电气接口通过电缆与刹车指令传感器联接，接收刹车指令传感器发来的刹车指令电流信号；该电气接口还通过电缆与刹车控制盒实施电气联接，接收刹车控制盒发来的防滑控制电流信号；刹车控制阀的三个液压接口分别为进油口、刹车口和回油口；所述的进油口与飞机供压源管路联接；液压接口的刹车口与刹车机轮的刹车装置的进油口管路联接；液压接口的回油口与飞机刹车系统回油管路联接，通至回油箱；刹车指令传感器的电气输出接口通过电缆与电液伺服阀电气输入联通；
所述刹车控制阀为正增益的电液伺服阀，输出的液压刹车压力与输入的控制电流成正比；刹车控制阀同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号；在刹车机轮出现或即将发生打滑状况下，控制或流过刹车控制阀的有效输入电流是刹车指令电流与防滑控制电流的差值。
2.如权利要求1所述刹车指令直控式的飞机电传刹车系统，其特征在于，刹车控制阀同时接收刹车指令电流和防滑控制电流信号，刹车指令电流为正向控制电流，防滑控制电流为反向控制电流，防滑控制电流方向与刹车指令电流方向相反。
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