CN110341944A - 具有变增益的电传防滑刹车系统及变增益方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有变增益的电传防滑刹车系统及变增益方法，根据飞机各种着陆状态或然率不同设置刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力，并且中值刹车压力必须满足正常着陆刹车、正常着陆不放伞刹车要求；额定刹车压力必须满足最大着陆、最大着陆不放伞刹车和中止起飞刹车要求。所采用的刹车指令传感器中有两个力感弹簧，具有两个不同的操纵力与行程增益，从而保证变增益数字电传防滑刹车系统能够同时满足正常着陆刹车、最大着陆刹车、正常着陆不放伞刹车、最大着陆不放伞刹车、中止起飞等多种条件下的刹车要求。本发明的防滑系统工作次数少，从而保证刹车效率，缩短飞机的刹车距离，降低了刹车机轮轮胎的磨损程度，提高了刹车机轮的使用寿命，轮胎磨损均匀。
Description
技术领域
本发明涉及飞机刹车系统领域，具体是一种变增益数字电传防滑刹车系统及变增益方法。
背景技术
现有技术飞机数字电传防滑刹车系统的正常刹车系统。普遍采用脚刹车、脚差动，输出的刹车压力与刹车脚凳力成正比，脚凳力越大变增益刹车指令传感器行程越长， 变增益刹车指令传感器输出刹车指令电压越高，现有技术变增益刹车指令传感器的结 构示意图见图1，现有技术操纵力与行程增益曲线27具体见图3。根据曲线27所示， 刹车脚凳操纵力与刹车指令行程成正比。飞行员用的操纵力最小为时，脚蹬空行 程L0为飞行员用的操纵力最大为时，最大脚蹬行程L1为所 述变增益刹车指令传感器的操纵力与变增益刹车指令传感器行程增益K1为9.4N/mm。
现有飞机着陆重量越来越大、刹车速度越来越高，飞机防滑刹车系统同时满足正常着陆刹车、最大着陆刹车、正常着陆不放伞刹车、最大着陆不放伞刹车、中止起飞 刹车要求，考虑刹车材料力矩衰减和刹车系统安全余量，满足刹车要求的刹车压力变 化范围很大，现有技术数字电传防滑刹车系统额定刹车压力是满足飞机最严酷条件的 刹车要求，所以数字电传防滑刹车系统设定的额定刹车压力较大，造成飞机正常着陆 过程中刹车压力偏大，当刹车过程中刹车力矩大于地面结合力矩时，防滑系统频繁工 作、泄放刹车系统压力，解除飞机刹车过程出现深打滑或抱死现象，避免刹车过程中 出现爆胎。造成飞机刹车效率降低、轮胎磨损加剧、严重时甚至会影响飞机着陆安全。
经检索，公开号为CN105151283A的发明创造提出一种最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法，该发明创造通过阻力伞信号控制碳陶机轮刹车系统的刹车 压力；当阻力伞信号为“1”时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常，碳陶机轮刹车系 统用额定刹车压力刹停飞机。当阻力伞信号为“0”时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数 变小，防滑控制盒输出碳陶机轮刹车系统最大刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统 按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，用提高碳陶机轮刹车系统 刹车压力的方法补偿碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小对刹车力矩和刹车效率造成的 影响，解决了飞机着陆速度较大或阻力伞信号为“0”时碳陶机轮刹车系统刹车效率低 下的问题，保证了飞机降落时的刹车效率和可靠性。但是该发明创造只适用于有阻力 伞信号的飞机，对其他飞机没有通用性。
经检索，公开号为CN105905283A的发明创造中提出一种能够选择飞机刹车模式的刹车系统，该刹车系统包括包括液压刹车阀、液控阀、电液伺服阀、控制盒、和机轮 速度传感器。其中，控制盒、电液伺服阀和机轮速度传感器构成刹车防滑部分，通过 液控阀选择小刹车装置实现飞机机轮的部分刹车或者选择所述小刹车装置与大刹车装 置同时运行实现飞机机轮的全部刹车。该发明将刹车系统输出给机轮刹车装置的一条 液压管路分为小刹车装置液压管路和大刹车装置液压管路，其中的小刹车装置液压管 路保持畅通，大刹车装置液压管路的通断由控制装置控制，以实现飞机刹车模式的选 择，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。但是该发明创造拥有两个刹车装置，直接增加了刹车系统的重 量。
发明内容
为克服现有技术中存在的增加刹车系统结构重量、飞机刹车效率低、轮胎磨损加剧、存在安全隐患的不足，本发明提出了一种具有变增益的电传防滑刹车系统及变增 益方法。
所述具有变增益的电传防滑刹车系统包括变增益刹车指令传感器、防滑刹车控制盒、机轮速度传感器、电液压力伺服阀、电磁液压锁、液压源、油箱和脚蹬组成。其 中：所述电磁液压锁的进油口与液压源联通，回油口与所述油箱联通；所述电磁液压 锁的出油口与所述电液压力伺服阀的进油口联通；该电磁液压锁的控制信号接收端与 所述防滑刹车控制盒的开锁信号输出端联通。所述电液压力伺服阀的出油口与机轮刹 车装置的进油口联通，回油口与油箱联通；该电液压力伺服阀的控制信号接收端与所 述防滑刹车控制盒的伺服阀控制信号输出端联通。所述机轮速度传感器安放在机轮轴 上，用于检测机轮速度。该机轮速度传感器的信号输出端通过导线与所述防滑刹车控 制盒的速度信号采集端口联通。所述防滑刹车控制盒的刹车指令信号接收端与变增益 刹车指令传感器的刹车指令信号输出端联通。刹车脚蹬与所述变增益刹车指令传感器 的活动支架组件固连。
其特征在于，所述变增益刹车指令传感器包括活动支架组件、固定支架组件、壳体、定位套、复位弹簧、复位活塞、力感活塞、外力感弹簧、内力感弹簧和止动套。
固定支架组件固定在壳体电子腔的端口；止动套固定在壳体机械腔外端端口。力感活塞位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于 该止动套端面之外；该力感活塞的活塞端套装在复位活塞的外圆周表面。所述复位活 塞位于该机械腔内并靠近所述电子腔一端。两根线位移传感器位于所述壳体内，并使 各线位移传感器的一端位于所述定位套的中心孔内，另一端装入所述复位活塞端面的 通孔中。位于所述力感活塞活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞外端面中心的施 压杆凹槽相配合。在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧。在所述力感活塞 的传力杆的外圆周上套装有内力感弹簧，并使该内力感弹簧外端端面与位于所述止动 套内端面处的调隙垫片内端面之间有L0的间距，该内力感弹簧内端端面与所述力感活 塞端面之间有L2的间距。在所述内力感弹簧的外圆周上套装有外力感弹簧，并使该外 力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间的间距为L0，并 使该外力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面贴合。
所述内力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间的间距和所述外力感弹簧外端端 面与调隙垫片内端面之间的间距均为L0，工作时，该间距为变增益刹车指令传感器空行程Ls0。
所述具有变增益的电传防滑刹车系统实施变增益的具体过程是：
步骤一、确定机轮最小平均刹车力矩：
根据标准规定，机轮最小平均刹车力矩由公式(1)确定，机轮刹车装置在不同刹车速度、刹车能量、轮胎滚动半径下，满足飞机最小减速率的机轮最小平均刹车力矩。
式中：As是机轮刹车能量，Rgd是轮胎滚动半径，a是最小减速率，V是刹车速度， Ms是机轮最小平均刹车力矩。
步骤二、确定最小平均刹车力矩对应的刹车压力：
根据刹车装置液压活塞有效总面积、刹车机轮摩擦面对数、刹车盘所用刹车材料摩擦系数、刹车盘摩擦半径确定机轮最小平均刹车力矩的刹车压力。根据公式(2)确 定不同着陆条件下,满足机轮最小平均刹车力矩的刹车压力。
式中：Sn1是液压活塞有效总面积；nT是摩擦面对数；μd是刹车材料摩擦系数；Rm是摩擦半径，P是刹车压力；ΔP是压力损失。
所述最小平均刹车力矩对应的刹车压力包括飞机分别在干态和湿态下的正常着陆 放伞、最大着陆放伞、正常着陆不放伞、最大着陆不放伞和中止起飞放伞不同情况。
步骤三、确定刹车系统中值刹车压力和刹车系统额定刹车压力：
正常着陆刹车或然率为95％，最大着陆刹车或然率为5％。根据或然率确定刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力。
所述刹车系统中值刹车压力须满足正常着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下的刹 车要求；额定刹车压力须满足最大着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下的刹车要求，以及中止起飞的刹车要求。
步骤四、确定刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电流值：
飞机数字电传防滑刹车系统采用电液压力伺服阀控制刹车机轮的刹车压力。电液压力伺服阀输出的刹车压力与控制电流IF成正比，具体按公式(3)确定。
P＝K5(IF-IF0)+P0 (3)
式中：K5是压力/电流增益；P0是防滑刹车系统回油压力；P是刹车压力；IF是控 制电流；IF0是静态控制电流。
步骤五、确定变增益刹车指令传感器工作行程：
根据步骤四中确定的刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电 流，通过公式(4)确定该刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力分别对应的变增益刹车指令传感器工作行程：
式中：IF—控制电流、IF0—静态控制电流；K6—电流/行程增益；Ls—变增益刹车 指令传感器工作行程、Ls0—变增益刹车指令传感器空行程、L1—变增益刹车指令传感 器总行程
步骤六、确定刹车系统中值刹车压力对应的操纵力与额定刹车压力对应的操纵力：
根据得到的变增益刹车指令传感器工作行程，通过公式(5)确定刹车系统中值刹车压力所对应的操纵力与额定刹车压力所对应的操纵力：
式中：F—操纵力、F0—最小操纵力、FM—中值操纵力、K2—中值操纵力/行程增益、K3—额定操纵力/行程增益、Ls—变增益刹车指令传感器工作行程、Ls0—变增益刹车指 令传感器空行程、LM—变增益刹车指令传感器中值行程、L1—变增益刹车指令传感器总 行程。
刹车操纵力时，变增益刹车指令传感器行程为刹车系统中值刹车 压力为9MPa；当刹车操纵力时，变增益刹车指令传感器行程为额定刹车压力为12MPa。
所述刹车操纵力与变增益刹车指令传感器各行程的关系是：
当所述刹车操纵力在变化时，变增益刹车指令传感器空行程为
当刹车操纵力在内变化时，所述变增益刹车指令传感器中值行程为
当刹车操纵力在内变化时，变增益刹车指令传感器的工作行程在
本发明在现有技术飞机数字电传防滑刹车系统的基础上，根据飞机各种着陆状态或然率不同设置刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力。飞机各种着陆状态或然率不 同，正常着陆刹车或然率为95％，最大着陆刹车或然率为5％。本发明刹车系统中值刹 车压力必须满足正常着陆刹车、正常着陆不放伞刹车要求；额定刹车压力必须满足最 大着陆、最大着陆不放伞刹车和中止起飞刹车要求。
本发明根据额定刹车压力与之配套的刹车机轮力矩情况，在不改变现有刹车系统接口的基础上，提出一种具有中值刹车压力和额定刹车压力的变增益数字电传防滑刹 车系统，刹车系统选用喷嘴挡板式正增益电液压力伺服阀控制刹车机轮刹车压力，根 据变增益数字电传防滑刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力确定变增益刹车指令 传感器的中值操纵力和最大操纵力。
驾驶员踩脚蹬使变增益刹车指令传感器输出与刹车脚凳力成正比的刹车指令电压 给防滑刹车控制盒，防滑刹车控制盒根据刹车指令电压大小输出锁控信号控制电磁液压锁；同时输出与刹车指令电压成正比的阀门电流，控制电液压力伺服阀输出与阀门 电流成正比的刹车压力。
变增益数字电传防滑刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力由变增益刹车指令 传感器的中值操纵力和最大操纵力确定。
本发明在变增益刹车指令传感器中共设置了两个力感弹簧，即为外力感弹簧和内力感弹簧；使指令传感器具有两个不同的操纵力与行程增益；固定支架组件与壳体通 过螺纹连接，螺母和垫圈对固定支架组件起紧固作用；指令传感器的壳体内有两个定 位套，定位套在指令传感器的壳体内起定位的作用，复位弹簧的一端与复位活塞连接， 复位活塞通过螺杆和螺母与力感活塞连接，力感活塞和外力感弹簧的一端连接，外力 感弹簧另一端与止动套联通，同时内力感弹簧装在外力感弹簧内部，内力感弹簧的一 端与止动套联通，内力感弹簧的另一端悬空，螺母连接止动套，活动支架组件通过锁 紧螺母和垫圈来固定，当活动支架组件铰接固定，固定支架组件在力的作用下运动时， 固定支架组件推动复位弹簧和复位活塞运动，外力感弹簧随着复位活塞运动；
本发明一种变增益刹车指令传感器具有两个不同的操纵力与行程增益，本发明操纵力与行程增益曲线28具体见图4；在一种变增益刹车指令传感器中设置了两种不同 的操纵力与行程增益，飞行员用的操纵力最大为时，指令传感器空行程L0为
飞行员的操纵力最大为时，指令传感器行程L2为当飞行员的 操纵力从到线性增加时，指令传感器行程L2从到之间 线性增加；变增益刹车指令传感器的操纵力与行程增益K2为4.516N/mm。飞行员用的 操纵力最大为指令传感器最大行程L1为当操纵力为到线性增加时，指令传感器行程从到之间线性增加；变增益刹车指令 传感器的操纵力与行程增益K3为22.169N/mm。
图5中，曲线29是本发明刹车指令电压与行程增益曲线。变增益刹车指令传感器工作行程在范围内，变增益刹车指令传感器行程在范围内，输出刹车指令电压为变增益刹车指令传感器行程为时，输出刹车指 令电压为刹车指令电压与行程增益为0.1267V/mm。指令传感器行程的长度 与指令传感器输出电压成正比。
当飞行员的操纵力不大于中值操纵力时，指令传感器行程大、操纵力小，一种变增益刹车指令传感器中外力感弹簧被压紧，飞行员踩脚蹬的操纵力与一种变增益刹车 指令传感器输出的刹车指令电压成正比；当飞行员踩脚蹬的操纵力大于中值操纵力并 不大于最大操纵力时，外力感弹簧和内力感弹簧两个力感弹簧同时被压缩，飞行员的 操纵力增大、变增益刹车指令传感器行程达到最大。变增益刹车指令传感器输出与变 增益刹车指令传感器行程相对应的刹车指令电压。
本发明通过在变增益刹车指令传感器中设置不同的两种操纵力与行程增益，达到在变增益的电传防滑刹车系统中设置额定刹车压力和中值刹车压力的目的，在飞机正 常着陆刹车过程中，刹车压力不大于中值刹车压力，变增益刹车指令传感器的操纵力/ 行程增益K2为4.516N/mm，飞行员用的操纵力最大为指令传感器中值行程为刹车压力为9MPa，刹车效率高、轮胎磨损均匀。当飞机中止起飞刹车和大 载荷着陆刹车时，踩脚蹬变增益刹车指令传感器输出的刹车压力大于中值刹车压力不 大于额定刹车压力，变增益刹车指令传感器的操纵力/行程增益K3为22.169N/mm，飞 行员用的操纵力最大为指令传感器行程为刹车压力为12MPa，飞机 刹车过程中不出现刹车机轮抱死、卡滞现象，防滑系统不工作。同时确保飞机的刹车 效率，缩短飞机的刹车距离。从而保证变增益数字电传防滑刹车系统能够同时满足正 常着陆刹车、最大着陆刹车、正常着陆不放伞刹车、最大着陆不放伞刹车、中止起飞 等多种条件下的刹车要求；防滑系统工作次数少，从而保证刹车效率，降低了刹车机 轮轮胎的磨损程度，提高了刹车机轮的使用寿命，轮胎磨损均匀。保证了刹车效率。
附图说明
图1是本发明数字电传防滑刹车系统示意图；
图2是变增益刹车指令传感器的结构示意图；
图3现有技术操纵力与行程增益曲线；
图4是本发明技术操纵力与行程增益曲线；
图5本发明的行程与刹车电压曲线。
图中：
1.变增益刹车指令传感器；2.防滑刹车控制盒；3.机轮速度传感器；4.电液压力伺服阀；
5.电磁液压锁；6.液压源；7.油箱；8.脚蹬；9.活动支架组件；10.锁紧螺母；12.密封圈；13.螺母；14.复位活塞固定螺母；15.顶套；16.线位移传感器；17调隙垫片； 18.固定支架组件；19.壳体；20.定位套；21.复位弹簧；22.复位活塞；23.力感活塞； 24.外力感弹簧；25.内力感弹簧；26.止动套；27.现有技术操纵力与行程增益曲线； 28.本发明技术操纵力与行程增益曲线；29.本发明指令传感器行程与刹车电流曲线。
具体实施方式
本实施例是一种具有变增益的电传防滑刹车系统，包括变增益刹车指令传感器1、防滑刹车控制盒2、机轮速度传感器3、电液压力伺服阀4、电磁液压锁5、液压源6、 油箱7和脚蹬8组成。
其中：所述电磁液压锁5的进油口与液压源6联通，回油口与所述油箱7联通； 所述电磁液压锁的出油口与所述电液压力伺服阀4的进油口联通；该电磁液压锁的控 制信号接收端与所述防滑刹车控制盒2的开锁信号输出端联通。所述电液压力伺服阀 的出油口与机轮刹车装置的进油口联通，回油口与油箱联通；该电液压力伺服阀的控 制信号接收端与所述防滑刹车控制盒2的伺服阀控制信号输出端联通。所述机轮速度 传感器3安放在机轮轴上，用于检测机轮速度。该机轮速度传感器的信号输出端通过 导线与所述防滑刹车控制盒2的速度信号采集端口联通。所述防滑刹车控制盒的刹车 指令信号接收端与变增益刹车指令传感器1的刹车指令信号输出端联通。刹车脚蹬8 与所述变增益刹车指令传感器的活动支架组件9固连。
所述变增益刹车指令传感器1采用申请号为201910551564.7中公开的变增益刹车指令传感器。
该变增益刹车指令传感器包括活动支架组件9、锁紧螺母10、顶套15、固定支架 组件18、壳体19、定位套20、复位弹簧21、复位活塞22、力感活塞23、外力感弹簧 24、内力感弹簧25和止动套26。本实施例对现有技术的改进之处在于，在该变增益 刹车指令传感器中增加了一个内力感弹簧25。所述变增益刹车指令传感器的零件均为 现有技术。
所述壳体19的一端用于安置电器元件，称为电子腔；该壳体的另一端用于安装机械组件，称为机械腔。
在所述电子腔的端口通过螺母固定固定支架组件18。该电子腔内通过顶套15将该电子腔分隔为两个腔室，并使两个腔室之间通过位于所述顶套中心的通孔贯通。所 述两个腔室中的内侧腔室内的两端分别安放定位套20，并使该定位套的外圆周表面与 所述内侧腔室的内表面贴合。
在所述机械腔外端端口通过螺母13安装有止动套26。力感活塞23位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于该止动套端面之外； 该力感活塞的活塞端套装在复位活塞22的外圆周表面。所述复位活塞位于该机械腔内 并靠近所述电子腔一端。两根线位移传感器16位于所述壳体内，一端位于所述定位套 20的中心孔内，另一端装入所述复位活塞22端面的通孔中，并分别通过复位活塞固 定螺母14固定。位于所述力感活塞23活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞22 外端面中心的施压杆凹槽相配合。在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧 21。在所述力感活塞的传力杆的外圆周上套装有内力感弹簧25，并使该内力感弹簧外 端端面与位于所述止动套26内端面处的调隙垫片17内端面之间有的间距， 该内力感弹簧内端端面与所述力感活塞23端面之间有L2的间距。在工作时，所述内 力感弹簧外端端面与调隙垫片17内端面之间间距L'0为该变增益刹车指令传感器空行 程LS0；所述内力感弹簧内端端面力感活塞23端面之间的间距L2为该变增益刹车指令 传感器的中值行程，
在所述内力感弹簧25的外圆周上套装有外力感弹簧24，并使该外力感弹簧24外端端面与位于所述止动套26内端面处的调隙垫片17内端面之间的间距为L”0，该L”0＝2+0.5，并使该外力感弹簧内端端面与所述力感活塞23端面贴合。
所述活动支架组件9的连接端位于所述力感活塞的传力杆外端的中心孔内，并通过锁紧螺母10固紧；在该活动支架组件的轴承安装端的轴承孔内装有万向球轴承。
所述变增益刹车指令传感器中共设置了两个力感弹簧，即为外力感弹簧24和内力感弹簧25；使指令传感器具有两个不同的操纵力与行程增益。
本实施例根据变增益数字电传防滑刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力确定 变增益刹车指令传感器的中值操纵力和最大操纵力。
本实施例实施变增益的具体过程是：
步骤一、确定机轮最小平均刹车力矩：
根据标准规定，机轮最小平均刹车力矩由公式(1)确定，机轮刹车装置在不同刹车速度、刹车能量、轮胎滚动半径下，满足飞机最小减速率的机轮最小平均刹车力矩。
式中：As是机轮刹车能量，Rgd是轮胎滚动半径，a是最小减速率，V是刹车速度， Ms是机轮最小平均刹车力矩。
本实施例是根据机轮刹车装置技术要求，利用公式(1)计算不同条件下的机轮最小平均刹车力矩，不同条件下得到的最小平均刹车力矩具体数据见表1所示，表1所 述是飞机在正常着陆放伞、最大着陆放伞、正常着陆不放伞、最大着陆不放伞和中止 起飞放伞五种情况下得出的最小平均刹车力矩。
表1不同条件下机轮刹车系统的技术要求和机轮最小平均刹车力矩
步骤二、确定最小平均刹车力矩对应的刹车压力：
根据刹车装置液压活塞有效总面积、刹车机轮摩擦面对数、刹车盘所用刹车材料摩擦系数、刹车盘摩擦半径确定机轮最小平均刹车力矩的刹车压力。根据公式(2)确 定不同着陆条件下,满足机轮最小平均刹车力矩的刹车压力。
式中：Sn1是液压活塞有效总面积；nT是摩擦面对数；μd是刹车材料摩擦系数；Rm是摩擦半径，P是刹车压力；ΔP是压力损失。
本实施例中，根据机轮刹车系统性能的具体要求，利用公式(2)确定五种飞机着陆状态分别在干态和湿态时的机轮最小平均刹车力矩对应的刹车压力数值，具体数据 见表2所示。
表2机轮刹车装置技术要求和机轮最小平均刹车力矩的刹车压力
步骤三、确定刹车系统中值刹车压力和刹车系统额定刹车压力：
根据飞机各种着陆状态或然率不同，飞机各种着陆状态或然率不同，正常着陆刹车或然率为95％，最大着陆刹车或然率为5％。根据或然率确定刹车系统中值刹车压力 和额定刹车压力。
所述或然率是所要测定的偶然事件的数目与全部可能发生的偶然事件总数之间的 比率。
本实施例中，刹车系统中值刹车压力必须满足正常着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下的刹车要求；额定刹车压力必须满足最大着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下 的刹车要求，以及中止起飞的刹车要求。
本实施例确定刹车系统中值刹车压力为9MPa，刹车系统额定刹车压力为12MPa。
步骤四、确定刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电流值：
飞机数字电传防滑刹车系统采用电液压力伺服阀控制刹车机轮的刹车压力。电液压力伺服阀输出的刹车压力与控制电流IF成正比，具体按公式(3)确定。
P＝K5(IF-IF0)+P0 (3)
式中：K5是压力/电流增益；P0是防滑刹车系统回油压力；P是刹车压力；IF是控 制电流；IF0是静态控制电流，即：死区电流。
本实施例规定刹车系统额定供油压力21MPa，系统流量不小于15L/min，回油压力不大于1.2MPa，所述回油压力为松刹状态时的油液压力。要求电液压力伺服阀在GJB 420B要求的8级油液环境下能长期工作，额定刹车压力为12±0.5MPa；额定工作电流 死区电流压力/电流增益K5＝0.6MPa/mA。
根据选定的电液压力伺服阀控制参数，确定当刹车系统中值刹车压力为9MPa时，对应的变增益刹车指令传感器中值电流为当额定刹车压力为12MPa时，对应 的指令传感器额定工作电流为
步骤五、确定变增益刹车指令传感器工作行程：
飞机数字电传防滑刹车系统变增益刹车指令传感器与刹车脚蹬铰接连接，驾驶员踩脚蹬使变增益刹车指令传感器1输出与刹车脚凳力成正比的刹车指令电压给防滑刹 车控制盒2，防滑刹车控制盒2根据刹车指令电压，输出阀门控制电流给电液压力伺 服阀4，使电液压力伺服阀4输出与变增益刹车指令传感器的行程成正比的刹车压力。
在变增益刹车指令传感器空行程Ls0范围内时，电液压力伺服阀控制电流为静态控制电流IF0；变增益刹车指令传感器工作行程不小于空行程Ls0且不大于总行程L1时， 电液压力伺服阀控制电流为IF。
根据步骤四中确定的刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电 流，通过公式(4)确定该刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力分别对应的变增益刹车指令传感器工作行程：
式中：IF—控制电流、IF0—静态控制电流；K6—电流/行程增益；Ls—变增益刹车 指令传感器工作行程、Ls0—变增益刹车指令传感器空行程、L1—变增益刹车指令传感 器总行程
本实施例中变增益刹车指令传感器供电电压为15V.DC，变增益刹车指令传感器空行程Ls0为总行程L1为电液压力伺服阀静态控制电流IF0为额定工作电流为工程实际中的控制电流范围为电液压力 伺服阀控制电流与行程增益K6为0.6mA/mm。变增益刹车指令传感器工作行程为 静态控制电流IF0为(4±1)mA；变增益刹车指令传感器工作行程为 控制电流IF为变增益刹车指令传感器总行程时输出额 定工作电流为电液压力伺服阀控制电流与变增益刹车指令传感器工作行程 成正比，变增益刹车指令传感器行程越大输出电流越大。
步骤六、确定刹车系统中值刹车压力对应的操纵力与额定刹车压力对应的操纵力：
飞机数字电传防滑刹车系统变增益刹车指令传感器与刹车脚蹬铰接连接,使刹车系统输出刹车压力与刹车脚凳力成正比。
变增益刹车指令传感器操纵力小于等于最小操纵力时，变增益刹车指令传感器在空行程范围内；变增益刹车指令传感器操纵力大于最小操纵力，小于等于最大操纵力 时，变增益刹车指令传感器在空行程到总行程范围内。
根据中值刹车压力和额定刹车压力确定变增益刹车指令传感器中值操纵力。飞机刹车系统刹车压力在中值刹车压力内，变增益刹车指令传感器操纵力大于最小操纵力 小于中值操纵力；飞机刹车系统刹车压力大于中值刹车压力小于额定刹车压力，变增 益刹车指令传感器操纵力大于中值操纵力小于最大操纵力。
变增益刹车指令传感器的操纵力在最小操纵力到中值操纵力变化时，该变增益刹车指令传感器的中值操纵力/行程增益K2为4.516N/mm；变增益刹车指令传感器操纵力 在中值操纵力到最大操纵力变化时，该变增益刹车指令传感器的额定操纵力/行程增益 K3为22.169N/mm。
根据得到的变增益刹车指令传感器工作行程，通过公式(5)确定刹车系统中值刹车压力所对应的操纵力与额定刹车压力所对应的操纵力：
式中：F—操纵力、F0—最小操纵力、FM—中值操纵力、K2—中值操纵力/行程增益、K3—额定操纵力/行程增益、Ls—变增益刹车指令传感器工作行程、Ls0—变增益刹车指 令传感器空行程、LM—变增益刹车指令传感器中值行程、L1—变增益刹车指令传感器总 行程。
本实施例中规定变增益刹车指令传感器空行程为变增益刹车指令传感器中值行程为总行程为变增益刹车指令传感器最小操纵力为变增益刹车指令传感器中值操纵力为最大操纵力为操纵力与行程增 益K2＝4.516N/mm、K3＝22.169N/mm。
当所述刹车操纵力在变化时，变增益刹车指令传感器空行程为
当刹车操纵力在内变化时，所述变增益刹车指令传感器中值行程为当刹车操纵力在内变化时，变增益刹车指令 传感器的工作行程在
通过以上步骤，完成了一种变增益数字电传防滑刹车系统的设计。
刹车操纵力时，变增益刹车指令传感器行程刹车系统中值刹车压力为9MPa；当刹车操纵力时，变增益刹车指令传感器行程额定 刹车压力12MPa。
Claims (5)
1.一种具有变增益的电传防滑刹车系统，包括变增益刹车指令传奇、防滑刹车控制盒、机轮速度传感器、电液压力伺服阀、电磁液压锁、液压源、油箱和脚蹬组成；其中：所述电磁液压锁的进油口与液压源联通，回油口与所述油箱联通；所述电磁液压锁的出油口与所述电液压力伺服阀的进油口联通；该电磁液压锁的控制信号接收端与所述防滑刹车控制盒的开锁信号输出端联通；所述电液压力伺服阀的出油口与机轮刹车装置的进油口联通，回油口与油箱联通；该电液压力伺服阀的控制信号接收端与所述防滑刹车控制盒的伺服阀控制信号输出端联通；所述机轮速度传感器安放在机轮轴上；该机轮速度传感器的信号输出端通过导线与所述防滑刹车控制盒的速度信号采集端口联通；
其特征在于，所述变增益刹车指令传奇为变增益刹车指令传奇；所述防滑刹车控制盒的刹车指令信号接收端与该变增益刹车指令传奇的刹车指令信号输出端联通；刹车脚蹬与该变增益刹车指令传奇的活动支架组件固连；
所述变增益刹车指令传奇包括活动支架组件、固定支架组件、壳体、定位套、复位弹簧、复位活塞、力感活塞、外力感弹簧、内力感弹簧和止动套；固定支架组件固定在壳体电子腔的端口；止动套固定在壳体机械腔外端端口；力感活塞位于所述机械腔内，并使该力感活塞的传力杆穿过所述止动套的中心孔，位于该止动套端面之外；该力感活塞的活塞端套装在复位活塞的外圆周表面；所述复位活塞位于该机械腔内并靠近所述电子腔一端；两根线位移传感器位于所述壳体内，并使各线位移传感器的一端位于所述定位套的中心孔内，另一端装入所述复位活塞端面的通孔中；位于所述力感活塞活塞端内的施压杆的端面与所述复位活塞外端面中心的施压杆凹槽相配合；在所述两根线位移传感器上分别套装有复位弹簧；在所述力感活塞的传力杆的外圆周上套装有内力感弹簧，并使该内力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间间距该内力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面之间的间距在所述内力感弹簧的外圆周上套装有外力感弹簧，并使该外力感弹簧外端端面与位于所述止动套内端面处的调隙垫片内端面之间的间距为L0，并使该外力感弹簧内端端面与所述力感活塞端面贴合；
在工作时，所述内力感弹簧外端端面与调隙垫片内端面之间间距L0为该变增益刹车指令传奇空行程Ls0；所述内力感弹簧内端端面力感活塞端面之间的间距L2为该变增益刹车指令传奇中值行程LM。
2.如权利要求1所述具有变增益的电传防滑刹车系统，其特征在于，实施变增益的具体过程是：
步骤一、确定机轮最小平均刹车力矩：
根据标准规定，机轮最小平均刹车力矩由公式(1)确定，机轮刹车装置在不同刹车速度、刹车能量、轮胎滚动半径下，满足飞机最小减速率的机轮最小平均刹车力矩；
式中：As是机轮刹车能量，Rgd是轮胎滚动半径，a是最小减速率，V是刹车速度，Ms是机轮最小平均刹车力矩；
步骤二、确定最小平均刹车力矩对应的刹车压力：
根据刹车装置液压活塞有效总面积、刹车机轮摩擦面对数、刹车盘所用刹车材料摩擦系数、刹车盘摩擦半径确定机轮最小平均刹车力矩的刹车压力；根据公式(2)确定不同着陆条件下,满足机轮最小平均刹车力矩的刹车压力；
式中：Sn1是液压活塞有效总面积；nT是摩擦面对数；μd是刹车材料摩擦系数；Rm是摩擦半径，P是刹车压力；ΔP是压力损失：
步骤三、确定刹车系统中值刹车压力和刹车系统额定刹车压力：
正常着陆刹车或然率为95％，最大着陆刹车或然率为5％；根据或然率确定刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力；
步骤四、确定刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电流值：
飞机数字电传防滑刹车系统采用电液压力伺服阀控制刹车机轮的刹车压力；电液压力伺服阀输出的刹车压力与控制电流IF成正比，具体按公式(3)确定；
P＝K5(IF-IF0)+P0 (3)
式中：K5是压力/电流增益；P0是防滑刹车系统回油压力；P是刹车压力；IF是控制电流；IF0是静态控制电流；
步骤五、确定变增益刹车指令传奇工作行程：
根据步骤四中确定的刹车系统中值刹车压力和额定刹车压力时分别对应的控制电流，通过公式(4)确定该刹车系统的中值刹车压力和额定刹车压力分别对应的变增益刹车指令传奇工作行程：
式中：IF—控制电流、IF0—静态控制电流；K6—电流/行程增益；Ls—变增益刹车指令传奇工作行程、Ls0—变增益刹车指令传奇空行程、L1—变增益刹车指令传奇总行程
步骤六、确定刹车系统中值刹车压力对应的操纵力与额定刹车压力对应的操纵力：根据得到的变增益刹车指令传奇工作行程，通过公式(5)确定刹车系统中值刹车压力所对应的操纵力与额定刹车压力所对应的操纵力：
式中：F—操纵力、F0—最小操纵力、FM—中值操纵力、K2—中值操纵力/行程增益、K3—额定操纵力/行程增益、Ls—变增益刹车指令传奇工作行程、Ls0—变增益刹车指令传奇空行程、LM—变增益刹车指令传奇中值行程、L1—变增益刹车指令传奇总行程；
刹车操纵力时，变增益刹车指令传奇行程为刹车系统中值刹车压力为9MPa；当刹车操纵力时，变增益刹车指令传奇行程为额定刹车压力为12MPa。
3.如权利要求1所述具有变增益的电传防滑刹车系统，其特征在于，所述最小平均刹车力矩对应的刹车压力包括飞机分别在干态和湿态下的正常着陆放伞、最大着陆放伞、正常着陆不放伞、最大着陆不放伞和中止起飞放伞不同情况。
4.如权利要求1所述具有变增益的电传防滑刹车系统，其特征在于，所述刹车系统中值刹车压力须满足正常着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下的刹车要求；额定刹车压力须满足最大着陆刹车时放伞与不放伞两种状态下的刹车要求，以及中止起飞的刹车要求。
5.如权利要求1所述具有变增益的电传防滑刹车系统，其特征在于，所述步骤六中，刹车操纵力与变增益刹车指令传奇各行程的关系是：
当所述刹车操纵力在变化时，变增益刹车指令传奇空行程为
当刹车操纵力在内变化时，变增益刹车指令传奇中值行程为
当刹车操纵力在内变化时，变增益刹车指令传奇的工作行程在
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