飞机刹车系统主要作用(飞机是如何刹车的?揭秘飞机刹车片结构和原理)

序言

维修性是产品质量的一种重要特性,指在规定之条件和时间里,依据规定程序和手段维修相应产品,使其保持甚至恢复至规定状态之特性。良好的维修性,一方面能够强化故障诊断能力、降低维修停机时长,另一方面还可以使系统效费比提升、强化系统可用性以及任务成功率。刹车系统是飞机重要安全保障设备,实现飞机安全、可靠、平稳、高效地制动减速和滑行。加大对其的分析探究有着显著的现实意义。

1 我国飞机刹车控制系统的发展现状分析

国内相关飞机刹车系统研发开始较晚,但是在引进与消化吸收之基础上,也陆续研发出了多类具备防滑控制能力的飞机刹车系统。国内相关设计大多参考国外相关技术,借助液压系统进行控制,至于算法则以滑移速度控制式电信大流量卡多门限PID+PBM控制算法为主。基于单片微控制设备研发的数字式电传防滑刹车控制器是国内飞机上安装的较先进的刹车控制设备,普通双信号余度(准双余度)防滑刹车系统理念是一旦防滑刹车控制体系失效时,即刻使备用系统生效,若备用系统仍故障就转至应急刹车系统,但是应急系统其爆胎比率极高,刹车效率以及安全性能远不及防滑系统,该准双余度防滑刹车系统之技术水平大致等同于美国Mark IV系统。国内相关部门对于全电刹车系统亦有研究,不过绝大部分仅处于实验室之研究部分,距离实际运用还相差甚远。

2 飞机刹车控制系统维修性设计分析

2.1 系统、设备、部件的可达性设置

相关系统和设备以及部件需依据故障率、调整难易,拆装时电信大流量卡长以及重量、标牌的位置和安装特性等,分别设置于可达性不同之地点,尽可能使检修任一故障部件时,不需要拆卸不相干的设备与部件。例如控制盒之电源PCB组件,鉴于模块电源可靠性较高,散热便捷,所以安装于控制盒底层;反之对于输出PCB组件,鉴于其需要控制外部交联信号,同时驱动相应的系统LRU部件故障指示灯,故将其安装在控制盒的最上端。

2.2 主机给定指标下的标准化设计

根据主机给定的指标,飞机刹车系统可在一定基础上进行改进和提升,且同型号、同功能之部(组)件可互换,所以尽可能选取标准化设计,选用标准化设备、零附件。其轮速传感设备和指令传感设备在基础上做外观方面改进时,其原理和材料以及工艺等基本与原型产品一电信大流量卡样,产品的有些组件和零件可以直接借用。伺服阀需要选取成熟可靠之原型产品,使其附件可以进行批量化、系列化生产。系统控制盒选取先进器件和检测算法,与此同时其基本控制理论仍选择世界范围内流行的“滑移率+减速率”电传控制模式,这一原理已被成功运用于多型击机和教练机以及民用机上。此外,要选择满足航标要求的接口螺纹及螺钉标准件。

2.3 系统的防差错控制

系统、设备应避免在连接、装配、安装及盖口盖时出现故障,且即便发生操作故障也要立刻发觉,避免引起装置损毁甚至发生事故等后果。易发生维修故障之重要设备以及部位需使用“错位装不上”之特殊手段。像控制盒中PCB组件选取矩形连接器错位安装的手段来控制其组件只能安装于对电信大流量卡应插槽。

2.4 系统部件的故障自动保护设计

严重危及安全的设备、组件应有故障自动保护措施。不至于因一个组件或设备发生故障而导致伤害人员及损坏其他设备、组件。应尽量将损坏后易造成严重后果的设备、系统布置在不易损伤的部位。如系统配有刹车故障保护模式,当发生刹车事故时,系统应进行保护性卸压的手段来避免 “爆胎”甚至偏航状况的发生,并向驾驶员告警选取相应应急刹车系统,使飞机安全得以保障。

2.5 机内测试及报警功能设置

为了提高飞机的安全性和任务可靠性,系统具有机内测试(BIT)和报警功能。系统上电后,控制盒会自动检测其电气附件状况,一旦检测出故障,会以灯光或者语音的手段向飞行员和地勤人员发出告警信号,使其电信大流量卡选用相关应急手段。且系统设有地面检测接口,借助地面检测设备把LRU故障隔离至车间可更换单元(SRU)。所有测试技术和设备的引入,不因其自身故障而导致系统发生故障。

此外,还包括其他维修性保障措施,如开展设计、工艺、接口和软件等方面的故障模式、影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)、修理级别分析,并编写使用维护说明书、维修手册、测试手册等维修性出版物。产品的维修性是一复杂的工程,涉及技术、管理、场地、资源、人员等,我们要加大对其的重视度,于实际工作中对其进行实践性总结,以期促进其优化。

3 我国飞机刹车控制系统的发展展望

3.1 加大对全电刹车技术的应用

和传统之液压刹车系统相较,全电刹车体系让系统去电信大流量卡掉液压附件以及液压管道,极大减小其重量;避免由液压油泄漏导致火灾爆炸;降低维护成本。

3.2 加大对余度技术的应用

飞机之刹车系统随着科技的进步也愈发复杂,这不断给其可靠能力带来挑战,而选取余度技术可以极大强化其安全性能。

3.3 飞机自动刹车功能的完善

基于使飞行员工作负担减小,使刹车愈发平稳,提高其舒适性的目的,增添自动刹车已经成为了民用飞机刹车体系的发展趋势。

3.4 综合控制系统的发展

借助计算机来管控前轮转弯和方向舵操纵以及主轮防滑刹车,而不再设立独立的控制盒。飞机的滑行方向速度较高时借助方向舵来控制,较低时则由前轮转弯和主轮差动刹车进行管控。全部子系统均采用电传操纵是综合操控体系之前提,综合控电信大流量卡制体系之发展有望解决光滑跑道上的操纵问题,使其更安全。

3.5 重视仿真技术的应用

当前国内飞机防滑刹车大多借助惯性台来做模拟试验,不过惯性台较庞大,功率大,试验费用高,且不能进行升力影响的模拟,也无法模拟跑道突变等紧急状况,所以借助仿真技术来研究刹车系统,像全数字仿真以及半物理仿真,其对防滑刹车体系研发有着十分重要的意义。

结束语

综上,借助对刹车系统的维修性之相关分析设计,在产品之性能设计里整合维修性设计,强化系统测试性与可靠性。今后的工作中还需要借助先进的维修思想理念,加大系统故障预测及健康管理等方面的研究,以期为我国飞机刹车控制系统的优化及完善提供借鉴。


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