CN108099874A - 由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统 - Google Patents

由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统 Download PDF

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Abstract

一种由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统，刹车指令传感器、控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的刹车系统；控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的防滑控制系统；自动刹车开关K或第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2、速度传感器和控制盒组成自动刹车系统。各自动刹车开关向电液伺服阀提供接通或断开自动刹车的使能电信号，以实现自动刹车控制。本发明完善和扩充了正常刹车系统运行选择范围，有利于充分发挥刹车系统潜力，缩短着陆滑跑距离35％左右，保障了飞机起飞着陆安全，提高了机场跑道利用率和装备利用率，经济、社会和军事效益明显。

Description

由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统
技术领域
本发明涉及一种飞机机轮电传刹车系统，具体是涉及一种具有自动刹车能力的飞机电传刹车系统。
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。试验研究和使用表明，在一定条件下，采用自动刹车能有效缩短飞机着陆滑跑距离。自动刹车也是人们一直期待的，以减轻驾驶员在着陆安全关键时刻的负荷。目前，一般飞机不具备自动刹车能力，包括采用电传刹车的飞机，刹车时需要驾驶员一直踩踏刹车踏板或控制刹车手柄，以操纵刹车阀或刹车指令传感器，只有波音、空客等一些机型如B737-700、A320配有自动刹车系统，按不同的减速率水平自动刹车。国外这种自动刹车系统包括自动刹车选择开关、自动刹车控制盒、自动刹车伺服阀等附件。除了起飞前驾驶员要操纵自动刹车选择开关设定自动刹车档位外，起落架、扰流片、油门杆的位置等一系列状态逻辑必须完全满足规定的状态逻辑，自动刹车系统处于预位待命状态，飞机在着陆或中止起飞时自动刹车系统才能启动运行。这种自动刹车设计配置复杂，故障多发，排故定位难度大，使用可靠性低，多种逻辑关系甚至造成有安全隐患，因此，需要推出便捷可靠的自动刹车系统，满足使用技术安全要求和空勤、地勤人员的需求。
在申请号为201610902427.X的发明创造中，公开了一种防不当使用应急刹车的飞机电传刹车系统；在申请号为201610876509.1的发明创造中，公开了一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统；在申请号为201610436991.7的发明创造中，公开了一种能够选择刹车方式的飞机单轮双刹车的电传刹车系统；在申请号为201610436552.6的发明创造中，公开了一种能够选择刹车模式的电传操纵刹车系统；在申请号为201610436698.0的发明创造中，公开了一种飞机单轮双刹车可选的电传操纵刹车系统；在申请号为201610436553.0的发明创造中，公开了一种能够选择刹车方式的飞机机轮电传操纵刹车系统；在申请号为201310070226.4的发明创造中，公开了一种飞机电传刹车系统，这些已公开的飞机电传刹车系统都没有自动刹车功能。
在申请号为201610906014.9的发明创造中，公开了一种确保应急刹车的飞机惯性防滑刹车系统；在申请号为201610589061.5的发明创造中，公开了一种飞机刹车防滑控制方法及飞机刹车系统；在申请号为201610436904.8的发明创造中，公开了一种用于飞机单轮刹车的双刹车系统；在申请号为201610436272.5的发明创造中，公开了一种基于刹车压力选择滑行刹车的飞机机轮刹车系统；在申请号为201610436700.4的发明创造中，公开了一种能够选择飞机刹车模式刹车系统；在申请号为201510151374.8的发明创造中，公开了一种具有起飞线刹车能力的飞机正常刹车系统；在申请号为201510152621.6的发明创造中，公开了一种飞机液压刹车系统；在申请号为201510152590.4的发明创造中，公开了一种飞机正常刹车系统；在申请号为201310070307.4的发明创造中，公开了一种混合式飞机刹车系统及其控制方法；在申请号为201210053825.0的发明创造中，公开了一种飞机防滑刹车控制系统及控制方法，这些已公开的飞机刹车系统都没有自动刹车功能。
发明内容
为克服现有刹车系统存在的配置复杂，故障多发，排故定位难度大，使用可靠性低，多种逻辑关系甚至造成有安全隐患的不足，本发明提出了一种由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统。
本发明包括刹车指令传感器、电液伺服阀、速度传感器和控制盒；其中，刹车指令传感器、控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的刹车系统；控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的防滑控制系统；其特征在于：
Ⅰ还包括自动刹车开关K、节流器和单向阀；当所述的飞机电传刹车系统为一级自动刹车系统时，所述的自动刹车开关K为一个；当所述的飞机电传刹车系统为二级自动刹车系统时，所述的自动刹车开关K为两个，分别是第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2；
Ⅱ自动刹车开关K或第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2、电液伺服阀、节流器、单向阀、速度传感器和控制盒组成自动刹车系统；并且：自动刹车开关K或第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2均安装在驾驶舱内，由驾驶员手动操纵，向控制盒提供接通或断开自动刹车的使能电信号，经由控制盒控制发给或不发给电液伺服阀的自动刹车电流信号，电液伺服阀刹车口输出液压压力进行自动刹车，或电液伺服阀刹车口回油没有液压压力输出，断开自动刹车；
Ⅲ所述自动刹车系统为一级刹车或二级刹车。
所述一级自动刹车系统中，自动刹车开关K的负极端与电液伺服阀的电气输入端连通；电液伺服阀的电气输入端端与所述控制盒的电气输出端连通；电液伺服阀的刹车口与节流器的进油口连通；所述节流器的出油口与刹车机轮的刹车装置进油口管路连通。单向阀的一个液压接口连接在所述电液伺服阀与节流器之间的管路上，该单向阀的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器两端管路上；单向阀的开启方向与输往机轮刹车装置的液压油流动方向相反。
所述二级自动刹车系统中，在二级自动刹车系统中，第一自动刹车开关K1的负极端和第二自动刹车开关K2的负极端分别与电液伺服阀的各电气输入端连通；电液伺服阀的刹车口与节流器的进油口连通；所述节流器的出油口与刹车机轮的刹车装置进油口管路连通；单向阀的一个液压接口连接在所述电液伺服阀与节流器之间的管路上，该单向阀的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器两端管路上；单向阀的开启方向背向输往机轮刹车装置的液压油流动方向。
所述的节流器采用孔板节流器，由壳体和安装在壳体内的多个节流孔板组成；液压油液流经多个节流孔板产生流体阻力，从而限制接通自动刹车时刹车初始液压压力的过快速度上升，起到压力消峰平滑上升的作用，避免起落架因刹车力矩冲锋受损。所述电液伺服阀为正增益阀，液压输出压力与控制输入电流信号成正比。
本发明依托现有的飞机电传正常刹车系统，并行增加便捷可靠的自动刹车系统，以置于座舱的手动开关接通或断开自动刹车，以正常刹车系统的防滑控制部分进行防滑控制，以正常刹车系统最大刹车压力的75-125％进行刹车，以节流装置或由控制盒抑制自动刹车初始液压压力的过快速度上升。
本发明中的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。
当设置为二级自动刹车，第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2互斥接通，即一个开关闭合，另一个开关不能实现闭合接通电路，一个开关受控于另一个开关；自动刹车开一个对应一级刹车压力。
所述自动刹车开关直接与电液伺服阀电气联接，直接控制电液伺服阀输出液压压力进行自动刹车。
当机轮刹车中出现打滑或即将打滑时，控制盒按预定的控制律实施控制，给电液伺服阀的力矩马达线圈发出松刹车控制电流信号，减小或解除刹车压力，及时消除机轮打滑，防止刹爆轮胎。机轮没有出现打滑时，正常刹车电传操纵的电液伺服阀按刹车指令输出相应大小的液压刹车压力。
自动刹车手动开关断开后，自动刹车压力解除，驾驶员即可转入正常刹车；正常刹车时，驾驶员踩压刹车踏板操纵刹车指令传感器的套筒，使刹车指令传感器输出相应的刹车指令电压信号给控制盒，控制盒产生相应的刹车控制电流信号给电液伺服阀，由该电液伺服阀输出相应的刹车压力，输往刹车机轮进行刹车；驾驶员踩压刹车踏板越重行程越大，刹车指令传感器输出的刹车指令电压信号越大，控制盒产生的刹车控制电流信号越大，由该电液伺服阀输出的刹车压力越大，刹车强度越高，刹车机轮减速越快。
本发明完善和扩充了正常刹车系统运行选择范围，有利于充分发挥刹车系统潜力，缩短着陆滑跑距离，尽快刹停飞机，安全退出跑道；由于没有复杂逻辑关系和组成，具有结构合理可行、使用灵活便捷、可靠性高等特点，没有现有一些民机存在的故障高发、复杂逻辑关系隐含安全事故隐患和排故困难等问题，即使出现刹车故障，也便于查找排故，只要驾驶员伸手扳动一下开关，即可运行自动刹车，无需驾驶员双脚用力一直踩刹车踏板，大大减轻驾驶员在飞机着陆滑跑紧要关头的身体和精神负荷，从而集中精力操稳掌舵飞机航向；本发明提出的自动刹车级别和自动刹车压力设置，符合飞机实际使用情况，同时，自动刹车压力产生的刹车力矩不会对起落架强度造成损害，而又最大限度充分利于跑道可提供的结合力矩，因此在使用自动刹车的刹车方式下较常规刹车缩短着陆滑跑距离35％左右，保障了飞机起飞着陆安全，提高了机场跑道利用率和装备利用率，经济、社会和军事效益明显。
本发明能够解决现有飞机正常刹车系统没有自动刹车能力的不足，并克服了民机自动刹车存在的问题，满足长期以来人们对飞机自动刹车的期待。
附图说明
附图1是本发明具有一级自动刹车的飞机自动刹车系统的结构示意图；
附图2是本发明具有二级自动刹车的飞机自动刹车系统的结构示意图。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.单向阀；7.节流器；K.自动刹车开关；K1.第一自动刹车开关；K2.第二自动刹车开关。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种有具有一级自动刹车能力的飞机电传液压刹车系统。
现代飞机前起落架机轮一般不带刹车，在两个主起落架的机轮上配有刹车装置。两个飞机主起落架通常对称布置在飞机机身两侧。本实施例以其中一个主起落架且安装一个机轮为例，说明带有自动刹车能力的飞机电传液压刹车系统。
本实施例为一级自动刹车；自动刹车防滑阀采用共用的防滑阀，以电液伺服阀作防滑阀。
本实施例是一种带有自动刹车能力的飞机电传液压刹车系统，包括：刹车指令传感器1、控制盒3、电液伺服阀2、自动刹车开关K、节流器7、单向阀6和速度传感器4。其中：自动刹车开关K安装在驾驶舱内；自动刹车开关K通过电缆与控制盒3实施电气联接；自动刹车开关K由驾驶员手动操纵，向控制盒3提供接通或断开自动刹车的使能电信号，经由控制盒3控制发给或不发给电液伺服阀2的自动刹车电流信号，电液伺服阀2刹车口输出液压压力进行自动刹车，或电液伺服阀2刹车口回油没有液压压力输出，断开自动刹车。
本实施例中，刹车指令传感器1、控制盒3、电液伺服阀2和速度传感器4组成常规的刹车系统。控制盒3、电液伺服阀2和速度传感器4组成常规的防滑控制系统。自动刹车开关K、电液伺服阀2、节流器7、单向阀6、速度传感器4和控制盒3组成自动刹车系统。电液伺服阀、速度传感器4和控制盒3是共用附件，用于防滑控制。
所述的自动刹车系统中，节流器7有二个液压接口，分别是进油口和出油口。自动刹车开关K的负极端与电液伺服阀2的电气输入端连通；电液伺服阀2的电气输入端端与所述控制盒3的电气输出端连通；电液伺服阀2的刹车口与节流器7的进油口连通；所述节流器7的出油口与刹车机轮5的刹车装置进油口管路连通。单向阀6的一个液压接口连接在所述电液伺服阀2与节流器7之间的管路上，该单向阀6的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮5的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器7两端管路上；单向阀6的开启方向与输往机轮刹车装置的液压油流动方向相反。
本实施例中，节流器7采用孔板节流器，由壳体和安装在壳体内的多个节流孔板组成。液压油液流经多个节流孔板产生流体阻力，从而限制接通自动刹车时刹车初始液压压力的过快速度上升，起到压力消峰平滑上升的作用，避免起落架因刹车力矩冲锋受损。
本实施例中，单向阀6采用球阀。单向阀6的作用是在自动刹车时单向阀6关闭，阻挡从上游来的液压油液通过，液压油液只能流经节流器7通往刹车机轮5的刹车装置；在自动刹车防滑控制松刹车时单向阀6打开，为刹车机轮5的刹车装置液压油回油提供一条旁路，使从下游来的液压油可不经过节流器7而由单向阀6回油，以加快回油速度，提高自动刹车系统防滑控制的响应。
自动刹车开关K安装在驾驶舱内；自动刹车开关K通过电缆与电液伺服阀2实施电气联接；自动刹车开关K由驾驶员手动操纵，控制向控电液伺服阀2提供接通或断开自动刹车的使能电信号，使电液伺服阀2刹车口输出液压压力进行自动刹车，或使电液伺服阀2刹车口回油没有液压压力输出，断开自动刹车。
所述的自动刹车开关K为拨柄开关。自动刹车开关K置于通往电液伺服阀2的控制电路中，接通或断开供电电路；操纵自动刹车开关K闭合，给电液伺服阀2通电，电液伺服阀2输出液压压力；操纵自动刹车开关K断开，切断电液伺服阀2的供电，电液伺服阀2没有液压压力输出。
自动刹车过程中的防滑控制，刹车控制电流信号是直接来自自动刹车开关，因此控制盒3产生的防滑控制电流信号是在电液伺服阀2那里与来自自动刹车开关的刹车控制电流信号进行综合，以减小或抵消自动刹车开关闭合发来的刹车电流信号，从而减小或解除电液伺服阀2刹车口的液压压力输出。
实施例2
本实施例是一种有自动刹车能力的飞机电传液压刹车系统，与实施例1的技术方案的不同之处在于，本实施例的飞机电传液压刹车系统为二级自动刹车。
本实施例包括：刹车指令传感器1、控制盒3、电液伺服阀2、第一自动刹车开关K1、第二自动刹车开关K2、节流器7、单向阀6和速度传感器4。其中：第一自动刹车开关K1、第二自动刹车开关K2安装在驾驶舱内；第一自动刹车开关K1、第二自动刹车开关K2通过电缆与电液伺服阀2实施电气联接；第一自动刹车开关K1、第二自动刹车开关K2由驾驶员手动操纵，第一自动刹车开关K1和第二自动刹车开关K2向电液伺服阀2的自动刹车电流信号。电液伺服阀2根据第一自动刹车开关K1和第二自动刹车开关K2的指令信号向刹车装置的刹车口输出液压压力进行自动刹车，或电液伺服阀2刹车口回油没有液压压力输出，断开自动刹车。
所述的自动刹车系统中，节流器7有二个液压接口，分别是进油口和出油口。第一自动刹车开关K1的负极端和第二自动刹车开关K2的负极端分别与电液伺服阀2的各电气输入端连通。
电液伺服阀2的电气输入端与所述控制盒的电气输出端连通；电液伺服阀2的刹车口与节流器7的进油口连通；所述节流器7的出油口与刹车机轮5的刹车装置进油口管路连通。单向阀6的一个液压接口连接在所述电液伺服阀2与节流器7之间的管路上，该单向阀6的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮5的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器7两端管路上；单向阀6的开启方向与输往机轮刹车装置的液压油流动方向相反。
所述的第一自动刹车开关K1、第二自动刹车开关K2均为拨柄开关。
本实施例自动刹车级别为二级，有两个自动刹车开关：第一自动刹车开关K1和第二自动刹车开关K2。第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2互斥接通，即一个开关闭合，另一个开关不能实现闭合接通电路，一个开关受控于另一个开关；这样的目的是防止误操作二个自动刹车开关带来转换阀转换异常而刹车失效问题；
所述第一自动刹车开关K1对应的刹车的压力为10MPa，第二自动刹车开关K2对应的刹车的压力为12.5MPa。

Claims (5)

1.一种由自动刹车开关直接控制的飞机自动刹车系统，包括刹车指令传感器、电液伺服阀、速度传感器和控制盒；其中，刹车指令传感器、控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的刹车系统；控制盒、电液伺服阀和速度传感器组成常规的防滑控制系统；其特征在于：
Ⅰ还包括自动刹车开关K、节流器和单向阀；当所述的飞机电传刹车系统为一级自动刹车系统时，所述的自动刹车开关K为一个；当所述的飞机电传刹车系统为二级自动刹车系统时，所述的自动刹车开关K为两个，分别是第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2；
Ⅱ自动刹车开关K或第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2、电液伺服阀、节流器、单向阀、速度传感器和控制盒组成自动刹车系统；并且：自动刹车开关K或第一自动刹车开关K1与第二自动刹车开关K2均安装在驾驶舱内，由驾驶员手动操纵，向控制盒提供接通或断开自动刹车的使能电信号，经由控制盒控制发给或不发给电液伺服阀的自动刹车电流信号，电液伺服阀刹车口输出液压压力进行自动刹车，或电液伺服阀刹车口回油没有液压压力输出，断开自动刹车；
Ⅲ所述自动刹车系统为一级刹车或二级刹车。
2.如权利要求1所述使用自动刹车开关的飞机电传刹车系统，其特征在于，一级自动刹车系统中，自动刹车开关K的负极端与电液伺服阀的电气输入端连通；电液伺服阀的电气输入端端与所述控制盒的电气输出端连通；电液伺服阀的刹车口与节流器的进油口连通；所述节流器的出油口与刹车机轮的刹车装置进油口管路连通。单向阀的一个液压接口连接在所述电液伺服阀与节流器之间的管路上，该单向阀的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器两端管路上；单向阀的开启方向与输往机轮刹车装置的液压油流动方向相反。
3.如权利要求1所述使用自动刹车开关的飞机电传刹车系统，其特征在于，在二级自动刹车系统中，第一自动刹车开关K1的负极端和第二自动刹车开关K2的负极端分别与电液伺服阀的各电气输入端连通；电液伺服阀的刹车口与节流器的进油口连通；所述节流器的出油口与刹车机轮的刹车装置进油口管路连通；单向阀的一个液压接口连接在所述电液伺服阀与节流器之间的管路上，该单向阀的另一个液压接口连接在所述节流器与刹车机轮的刹车装置进油口之间的管路上，从而将该单向阀并联在节流器两端管路上；单向阀的开启方向背向输往机轮刹车装置的液压油流动方向。
4.如权利要求1所述使用自动刹车开关的飞机电传刹车系统，其特征在于，所述的节流器采用孔板节流器，由壳体和安装在壳体内的多个节流孔板组成；液压油液流经多个节流孔板产生流体阻力，从而限制接通自动刹车时刹车初始液压压力的过快速度上升，起到压力消峰平滑上升的作用，避免起落架因刹车力矩冲锋受损。
5.如权利要求1所述使用自动刹车开关的飞机电传刹车系统，其特征在于，所述电液伺服阀为正增益阀，液压输出压力与控制输入电流信号成正比。
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