民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的考慮

鐘科林

摘 要：剎車系統(tǒng)作為飛機(jī)重要系統(tǒng)之一，為飛機(jī)在地面提供剎車及停機(jī)的功能。為了保證飛機(jī)的安全性，民用飛機(jī)一般設(shè)計為兩套獨(dú)立的剎車系統(tǒng)，防止出現(xiàn)災(zāi)難級的事件發(fā)生。通過對典型民機(jī)正常剎車系統(tǒng)和應(yīng)急剎車系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計分析，可以為民機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：剎車控制系統(tǒng) 剎車控制組件 剎車腳蹬 停留剎車手柄

中圖分類號：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（c）-0064-02

某型飛機(jī)采用左右座的駕駛剎車踏板不聯(lián)動設(shè)計，導(dǎo)致正副駕駛同時使用各自剎車踏板時，作用在剎車上的壓力不明確的問題，以及同時使用剎車踏板和停留應(yīng)急剎車手柄時，同樣存在剎車作動不明確的問題。

電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積重量小，易于安裝和維護(hù)，操縱靈敏度高，無滯后現(xiàn)象以及便于和機(jī)上其他系統(tǒng)交聯(lián)，大多數(shù)現(xiàn)役民用飛機(jī)都采用電傳操縱-液壓作動的剎車系統(tǒng)。該文分別闡述了正常剎車系統(tǒng)與停留/應(yīng)急剎車系統(tǒng)的設(shè)計方式，希望能為國內(nèi)民機(jī)剎車控制系統(tǒng)設(shè)計上提供技術(shù)支持。

1 系統(tǒng)原理分析

某型民機(jī)的正常剎車為數(shù)字式電傳剎車系統(tǒng)，具有人工剎車功能、自動剎車功能、止轉(zhuǎn)剎車功能、差動剎車功能、防滑保護(hù)、接地保護(hù)、輪間保護(hù)、BIT功能以及與其他系統(tǒng)通訊功能，正常剎車系統(tǒng)由腳蹬位移傳感器、自動剎車選擇開關(guān)、切斷閥、剎車控制閥、轉(zhuǎn)換閥、液壓保險、壓力傳感器、機(jī)輪速度傳感器、剎車控制組件BCU等組成。剎車系統(tǒng)原理如圖1所示。

由圖1可知，某型民用飛機(jī)腳蹬正常剎車由駕駛員操縱剎車腳蹬實(shí)現(xiàn)，在正/副駕駛的腳蹬下，均安裝有剎車腳蹬位移傳感器。剎車時，安裝在剎車腳蹬下的腳蹬位移傳感器輸出與腳蹬位移成正比的電信號給剎車控制組件BCU，BCU首先打開切斷閥，接通液壓油路，然后控制剎車控制閥輸出剎車壓力給剎車裝置，同時機(jī)輪速度傳感器將機(jī)輪的轉(zhuǎn)速信號送給BCU，BCU通過對比運(yùn)算，控制輸出到剎車控制閥的電流信號大小，從而調(diào)節(jié)剎車壓力。通過剎車控制組件的調(diào)節(jié)使作用于剎車裝置的剎車壓力與跑道摩擦系數(shù)水平相匹配，從而達(dá)到較高的剎車效率。

停機(jī)/應(yīng)急剎車系統(tǒng)是人工操縱推拉手柄、鋼索傳動、液壓作動的系統(tǒng)。飛行員操作手柄，手柄通過鋼索傳動打開停機(jī)/應(yīng)急剎車閥，接通液壓油路，轉(zhuǎn)向閥在液壓油壓力作用下接通停機(jī)/應(yīng)急剎車管路與剎車壓力輸出管路，最后將剎車壓力輸出給剎車裝置。

2 機(jī)型特點(diǎn)分析

采用左/右剎車腳蹬不聯(lián)動設(shè)計，優(yōu)勢在于防止剎車腳蹬卡阻帶來的影響，劣勢在于左右座駕駛員無法相互感知對方的剎車作動，當(dāng)駕駛員剎車動作錯誤時，另一名駕駛員無法及時糾正對方的動作。當(dāng)左右駕駛員同時操作剎車腳蹬時，同側(cè)（例如左座左腳蹬與右座左腳蹬）腳蹬信號送給BCU后進(jìn)行處理，取剎車腳蹬行程大者執(zhí)行剎車。由于左右駕駛員的操作力以及物理慣性力不一樣，可能存在一只腳踩深，一只腳踩淺的情況，導(dǎo)致飛機(jī)可能出現(xiàn)差動剎車的情況。當(dāng)腳蹬正常剎車和應(yīng)急剎車手柄同時使用時，正常剎車管路中的切斷閥、剎車控制閥將打開，應(yīng)急剎車管路中的停機(jī)/應(yīng)急剎車閥也將打開，轉(zhuǎn)向閥的閥芯在兩路液壓剎車油路的壓力作用下，最后選擇輸出腳蹬正常剎車壓力和手柄應(yīng)急剎車壓力中的大者。此時，飛行員無法直觀判斷正常剎車系統(tǒng)工作還是應(yīng)急剎車系統(tǒng)工作。在上述情況下，剎車控制盒BCU會自動抑制剎車壓力反饋功能，系統(tǒng)故障檢測能力將受影響。對于該類的剎車設(shè)計，可以通過飛行員飛行手冊中明確規(guī)范其相關(guān)操作，防止出現(xiàn)上述描述的現(xiàn)象發(fā)生。

3 運(yùn)營風(fēng)險評估

為準(zhǔn)確評估腳蹬正常剎車和應(yīng)急剎車手柄同時使用的風(fēng)險，下面分4種情況進(jìn)行分析。

（1）地面停機(jī)：在地面停機(jī)情況下，無安全風(fēng)險。

（2）地面低速滑行：地面低速滑行（空速35 kn及以下）時，無安全風(fēng)險。

（3）地面高速滑行：地面高速滑行（空速35 kn以上）時，由于腳蹬正常剎車和應(yīng)急剎車手柄同時使用，機(jī)輪剎車可能處于無防滯保護(hù)的狀態(tài)，有剎車壓力過高導(dǎo)致機(jī)輪爆胎的風(fēng)險。

（4）著陸前：正常剎車有接地保護(hù)功能，即著陸前即使踩剎車腳蹬，正常剎車也不會輸出剎車壓力；而應(yīng)急剎車沒有該項功能，若在著陸前拉停留應(yīng)急剎車手柄建立剎車壓力，此時會出現(xiàn)warning級的著陸構(gòu)型告警信息“CONFIG PARK BRAKE”，飛機(jī)將帶無防滑的剎車著陸，機(jī)輪可能會抱死接地，容易發(fā)生爆胎情況。

4 現(xiàn)役主流機(jī)型相關(guān)設(shè)計情況

4.1 A320飛機(jī)

A320剎車控制系統(tǒng)采用正常-備份剎車架構(gòu)，詳見剎車原理圖2。正常剎車系統(tǒng)由綠液壓系統(tǒng)供壓，備份剎車系統(tǒng)和停留剎車系統(tǒng)由黃液壓系統(tǒng)或剎車蓄壓器供壓。使用停留剎車，需將停留剎車手柄放到“ON”位，停留剎車選擇活門就會打開，壓力輸出到機(jī)輪，將飛機(jī)機(jī)輪剎死[2]。

4.2 B737系列飛機(jī)

B737飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)采用正常-備份剎車架構(gòu)。正常剎車系統(tǒng)由B液壓系統(tǒng)或剎車蓄壓器供壓，備份剎車系統(tǒng)由A液壓系統(tǒng)供壓。當(dāng)B液壓系統(tǒng)壓力低或失效時，A液壓系統(tǒng)將自動向備份剎車系統(tǒng)供壓。B737施加停留剎車時，需將腳蹬踩到滿行程后，再拉起停留剎車手柄，通過系統(tǒng)內(nèi)部的棘爪機(jī)構(gòu)將腳蹬連桿保持在剎車位，并關(guān)閉停留剎車關(guān)斷活門，堵住回油油路[3]。

4.3 ERJ190-100飛機(jī)

ERJ190-100剎車系統(tǒng)采用內(nèi)-外系統(tǒng)架構(gòu)，停留/應(yīng)急剎車系統(tǒng)采用鋼索傳動的機(jī)械形式，當(dāng)拉起停留應(yīng)急剎車手柄后，剎車指示燈亮，見圖3。

4.4 總結(jié)

現(xiàn)役主流機(jī)型剎車系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計見表1。

由上述可知，現(xiàn)役主流干線民用飛機(jī)的剎車系統(tǒng)都采用正常剎車與備份剎車的架構(gòu)，支線民用飛機(jī)的剎車系統(tǒng)大多采用內(nèi)-外剎車與停留/應(yīng)急剎車的架構(gòu)。

5 結(jié)語

通過該文分析，目前現(xiàn)役支線民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)的設(shè)計大多采用內(nèi)-外剎車與停留/應(yīng)急剎車的架構(gòu)，這樣的設(shè)計成本低、維修和架構(gòu)簡便等優(yōu)勢，符合支線客機(jī)設(shè)計的需求，但也存在人為因素考慮不周，在飛行體驗上略差，需要在手冊加限制來彌補(bǔ)人為差錯，后續(xù)設(shè)計機(jī)型時可多考慮從設(shè)計初期明確相關(guān)需求，較多地考慮客戶的使用需求以及駕駛艙人機(jī)工效的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉永軍，薛東青，姜逸民.某民用飛機(jī)應(yīng)急剎車系統(tǒng)權(quán)衡研究[J].科技資訊，2010（32）：61-62.

[2] 楊宗衛(wèi).淺析A320系列飛機(jī)剎車系統(tǒng)工作原理[J].價值工程，2014（30）：87-88.

[3] 史紅森.波音737-300型飛機(jī)停留剎車系統(tǒng)故障分析與排除[J].航空維修與工程，2001（5）：30-31.