CN108284947A - 一种基于蓄压储能的飞机刹车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空机电领域,提供一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,包括:蓄压器1、液压刹车控制装置2、机轮的正常刹车装置3;蓄压器1的液端与液压刹车控制装置2连接,用于向液压刹车控制装置2提供液压油;液压刹车控制装置2与机轮的正常刹车装置3连接,用蓄压器1提供的液压油控制机轮的正常刹车装置3进行刹车。本发明满足现有飞机刹车系统正常刹车(液压)和应急刹车(气压)的能耗需求,并适用于所有现有的飞机主机轮刹车装置。

Description

一种基于蓄压储能的飞机刹车系统
技术领域
本发明属于航空机电领域。
背景技术
目前,飞机刹车系统一般包括:正常刹车系统和应急刹车系统。其工作原理如图1。其中正常刹车系统采用机上液压系统作为能源;应急刹车系统采用机上气压系统作为能源。随着飞机(特别是无人机)全电/多电技术的发展,飞机液压/气压系统有逐步被取代趋势。若刹车系统仍采取原能源方式,则必须自备液压能源和气源系统,势必增加刹车系统组成复杂度、增加系统重量。
发明内容
发明目的
本发明提供一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,满足现有飞机刹车系统正常刹车(液压)和应急刹车(气压)的能耗需求,并适用于所有现有的飞机主机轮刹车装置。
技术方案
一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,包括:
蓄压器1、液压刹车控制装置2、机轮的正常刹车装置3;
蓄压器1的液端与液压刹车控制装置2连接,用于向液压刹车控制装置2提供液压油;
液压刹车控制装置2与机轮的正常刹车装置3连接,用蓄压器1提供的液压油控制机轮的正常刹车装置3进行刹车。
使用前,通过地面气压能源先向蓄压器1气腔端预充一定压力气体,再通过地面液压能源向蓄压器1油液腔预充一定压力油液。
气压刹车控制装置4,气液转换装置5、机轮的应急刹车装置6;
气压刹车控制装置4前端与蓄压器1的气端连接,气压刹车控制装置4后端与气液转换装置5输入端连接,气液转换装置5输出端与机轮的应急刹车装置6连接,气压刹车控制装置4用蓄压器1提供的一定压力的气体通过气液转换装置5向机轮的应急刹车装置6施加刹车压力。
储油罐7,每次刹车使用过的刹车油存储在所述储油罐7中。
有益效果
随着飞机全电/多电技术发展,机载液压/气压系统有逐步被取代趋势,本发明充分利用飞机刹车系统能耗低的特点,采用现有的、技术成熟的很高的蓄压器作为能源,使得飞机刹车系统在适用于所有现有飞机主机轮刹车装置的基础上,取消了对机上液压/气压系统的依赖,简化系统组成,完全适应飞机全电/多电技术的发展环境;
相比全电刹车系统,在技术成熟度、系统组成、重量、成本、能耗等方面,有无以伦比的优势,特别是对于全电/多电无人机刹车系统,是一种经济效益非常高的技术手段与方法。
附图说明
图1为飞机刹车系统常用能源原理图。
图2为本发明飞机刹车系统蓄压器能源原理图。
具体实施方式
一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,如图2所示,包括:
蓄压器1、液压刹车控制装置2、机轮的正常刹车装置3;
蓄压器1的液端与液压刹车控制装置2连接,用于向液压刹车控制装置2提供液压油;
液压刹车控制装置2与机轮的正常刹车装置3连接,用蓄压器1提供的液压油控制机轮的正常刹车装置3进行刹车。
使用前,通过地面气压能源先向蓄压器1气腔端预充一定压力气体,再通过地面液压能源向蓄压器1油液腔预充一定压力油液。
气压刹车控制装置4,气液转换装置5、机轮的应急刹车装置6;
气压刹车控制装置4前端与蓄压器1的气端连接,气压刹车控制装置4后端与气液转换装置5输入端连接,气液转换装置5输出端与机轮的应急刹车装置6连接,气压刹车控制装置4用蓄压器1提供的一定压力的气体通过气液转换装置5向机轮的应急刹车装置6施加刹车压力。
储油罐7,每次刹车使用过的刹车油存储在所述储油罐7中。
本发明是飞机刹车系统采取、使用能源的一种方法,是根据刹车系统能耗低特点,采用技术成熟高的蓄压器压缩气体作为能源,充分利用蓄压器预充气能量,同时向刹车系统提供液压能和气压能,满足现有飞机刹车系统正常刹车(液压)和应急刹车(气压)的能耗需求,并适用于所有现有的飞机主机轮刹车装置。
蓄压器在飞机上一般用作液压能源系统瞬时流量的补充,压力脉动、压力冲击的吸收。其原理是:将蓄压器气腔预充一定压力的气体(氮气)用作气压弹簧,完成液压能源系统液压能量的吸收和释放。本发明就是通过蓄压器对刹车系统所需能量进行存储和释放,为刹车系统提供能源。同时,蓄压器气腔预充一定压力的气体也是一种气源能量,将其用作飞机应急刹车,是本发明重要保护点。
飞机主机轮刹车装置一般采用活塞作动形式,在“刹车/松刹”过程中消耗油液容量取决于机轮活塞的压缩量和刹车管路容积(液体可压缩)。一般来说属于mL级别,如果没有松刹过程,则几乎没有油液消耗,因此,蓄压器非常适用于刹车系统能源的应用。
本发明工作原理如图2(以某无人机为例)。刹车系统在使用前,先向蓄压器气腔端预充10MPa压力气体,再向油液腔预充30MPa压力油液。蓄压器容积设计为3L。
该状态下蓄压器油液容量为:
3L*(30MPa-10MPa)/30MPa=2.0L
在一次“刹车/松刹”过程中消耗油液容量约为:
2*15mL=30mL(2个主机轮,)
因此,蓄压器油液可提供:
2000mL/30mL=66次双机轮“刹车/松刹”过程
据统计,飞机一次起降过程中“刹车/松刹”过程次数不超过50次,完全满足刹车要求。
在蓄压器油液消耗完毕或者正常刹车失效的状态下,可使用蓄压器压缩气体,作为应急刹车的能源。考虑最严酷状态(即蓄压器油液消耗完毕),气体压力为10MPa(预充气压力),容量为设定为3L。
应急“刹车/松刹”一次过程消耗:
60mL*8MPa气体(采用气液转换装置,容积30mL,刹车压力8MPa)
蓄压器可提供应急“刹车/松刹”次数为:
10MPa*3000mL/(60mL*8MPa)=63(次)
据统计,飞机一次起降过程中应急“刹车/松刹”次数不超过30次,完全满足应急刹车要求。
通过以上案例分析,一个容积3L的蓄压器,可向飞机刹车系统提供66次正常“刹车/松刹”过程,同时提供63次应急“刹车/松刹”过程。完全满足飞机一次起降过程中刹车系统的能量需求。

Claims (4)

1.一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,其特征在于,包括:
蓄压器(1)、液压刹车控制装置(2)、机轮的正常刹车装置(3);
蓄压器(1)的液端与液压刹车控制装置(2)连接,用于向液压刹车控制装置(2)提供液压油;
液压刹车控制装置(2)与机轮的正常刹车装置(3)连接,用蓄压器(1)提供的液压油控制机轮的正常刹车装置(3)进行刹车。
2.如权利要求1所述的一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,其特征在于,
使用前,通过地面气压能源先向蓄压器(1)气腔端预充一定压力气体,再通过地面液压能源向蓄压器(1)油液腔预充一定压力油液。
3.如权利要求1所述的一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,其特征在于,还包括:
气压刹车控制装置(4),气液转换装置(5)、机轮的应急刹车装置(6);
气压刹车控制装置(4)前端与蓄压器(1)的气端连接,气压刹车控制装置(4)后端与气液转换装置(5)输入端连接,气液转换装置(5)输出端与机轮的应急刹车装置(6)连接,气压刹车控制装置(4)用蓄压器(1)提供的一定压力的气体通过气液转换装置(5)向机轮的应急刹车装置(6)施加刹车压力。
4.如权利要求1所述的一种基于蓄压储能的飞机刹车系统,其特征在于,还包括:储油罐(7),每次刹车使用过的刹车油存储在所述储油罐(7)中。
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