飛機(jī)剎車系統(tǒng)的輔助安全措施

吳華偉 閆如剛 許 炳 彭志茂

（1. 湖北文理學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053；2. 中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽(yáng) 4410033；3. 空軍駐長(zhǎng)沙地區(qū)軍事代表室，湖南 長(zhǎng)沙 410205；4. 長(zhǎng)沙鑫航機(jī)輪剎車有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

飛機(jī)剎車系統(tǒng)的輔助安全措施

吳華偉1閆如剛2許 炳3彭志茂4

（1. 湖北文理學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053；2. 中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽(yáng) 4410033；3. 空軍駐長(zhǎng)沙地區(qū)軍事代表室，湖南 長(zhǎng)沙 410205；4. 長(zhǎng)沙鑫航機(jī)輪剎車有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

從胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，輔助控制（自動(dòng)剎車、跑道適應(yīng)、故障預(yù)測(cè)及健康管理）等方面較詳細(xì)地介紹了當(dāng)今飛機(jī)剎車系統(tǒng)的輔助安全措施科研和應(yīng)用情況。

剎車系統(tǒng)；輔助安全；故障預(yù)測(cè)及健康管理；自主保障

剎車系統(tǒng)是飛機(jī)上相對(duì)獨(dú)立的重要安全保障系統(tǒng)，對(duì)飛機(jī)起飛、著陸的安全性有重要影響。飛機(jī)剎車系統(tǒng)涉及機(jī)械、液壓、電氣、電子、控制、材料等多學(xué)科多領(lǐng)域。工作環(huán)境相對(duì)惡劣，安裝位置涉及飛機(jī)起落架、起落架艙、電子艙、駕駛艙等部分[1-3]。圖1為常見(jiàn)機(jī)輪剎車系統(tǒng)組成和分布圖。

圖1 機(jī)輪剎車系統(tǒng)布局圖

傳統(tǒng)單純“減速-制動(dòng)”的剎車模式很難滿足現(xiàn)代飛機(jī)的高安全、高可靠、高機(jī)動(dòng)性、全天候及舒適性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保節(jié)能等方面的需求。本文從胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS （Tire Pressure Monitoring System）、剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BTMS（Brake Temperature Monitoring System）、熱熔塞、風(fēng)扇冷卻、自動(dòng)調(diào)隙、磨損補(bǔ)指示、自動(dòng)剎車、跑道適應(yīng)狀態(tài)識(shí)別、故障預(yù)測(cè)及健康管理PHM（Prognostic and Health Management）等方面介紹了飛機(jī)剎車系統(tǒng)輔助安全保障措施。

1 胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

輪胎工作壓力對(duì)機(jī)輪的承載和系統(tǒng)的制動(dòng)性能及使用安全有著重要影響，不同的跑道有其規(guī)定的輪胎額定工作壓力，胎壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響飛機(jī)正常制動(dòng)性能，影響輪胎的使用壽命[4、5]。維持正常輪胎壓力，可以避免因著陸瞬間沖擊引起的爆胎；可以減輕輪胎的磨損；避免輪胎壓力的不平衡，致使剎車效率的下降；增強(qiáng)飛機(jī)對(duì)不同類型跑道（混凝土、土、高原等）的適應(yīng)性。

當(dāng)胎壓超過(guò)規(guī)定極限值時(shí)，為保證飛機(jī)使用安全和輪胎壽命，常采用分體的薄片或彈簧式過(guò)壓保護(hù)閥[4]，將多余壓力放掉。隨著計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在胎壓顯示和放氣保護(hù)逐漸實(shí)現(xiàn)了集成和數(shù)字化，胎壓監(jiān)控系統(tǒng)TPMS[6]逐漸在A320、A340、A380、B787等[7-11]飛機(jī)上使用，如圖2所示。

圖2 TPMS原理框圖

TPMS由測(cè)量模塊和監(jiān)控顯示模塊組成。測(cè)量模塊由安裝輪胎處的胎壓傳感器和放氣裝置、微控制器、發(fā)射和接受電路、放氣裝置等組成，完成輪胎壓力參數(shù)測(cè)試，并發(fā)送給接收模塊，接收模塊負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的控制指令，控制器發(fā)出放氣指令由放氣裝置調(diào)節(jié)輪胎的壓力。監(jiān)控顯示模塊負(fù)責(zé)接收測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，根據(jù)人機(jī)交互模塊的參數(shù)，發(fā)送著陸跑道所需的輪胎壓力參數(shù)命令。

其中胎壓傳感器是TPMS的核心，由支撐曲柄、屏蔽裝置、壓力傳感器、連接器等組成，輪胎壓力傳感器及其安裝示意圖如圖3所示。

圖3 胎壓傳感器及其安裝示意圖

TPMS已成為現(xiàn)代飛機(jī)標(biāo)配產(chǎn)品，如A310、A320、A340，B737、B757等，正向著智能化，小型化、集成綜合化方向發(fā)展，如Messier-Bugatti公司為A380開(kāi)發(fā)的 WABSIC[10]（Wheel and Brake System Integrated Components）將胎壓和機(jī)輪速度測(cè)量裝置集成在一個(gè)零件上。Hydro-Aire利用無(wú)線傳感技術(shù)為B787開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程綜合剎車服務(wù)系統(tǒng)RIBS（Remote Integrated Braking Services）[11]，實(shí)現(xiàn)了剎車溫度、胎壓、輪速的綜合。

2 剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及保護(hù)措施

飛機(jī)剎車制動(dòng)主要是靠剎車裝置將飛機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成摩擦材料的熱能而消耗掉。剎車裝置和機(jī)輪的設(shè)計(jì)是依據(jù)飛機(jī)著陸能量，不同剎車材料及機(jī)輪對(duì)溫度的敏感性不同，具有一定的使用溫度限制。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致“爆胎”和削弱機(jī)輪的機(jī)械性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起火災(zāi)?，F(xiàn)代飛機(jī)中常需進(jìn)行剎車溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，同時(shí)設(shè)有熱熔塞和風(fēng)扇冷卻裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車過(guò)熱保護(hù)。

2.1 剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BTMS通常采用鎧裝熱電偶監(jiān)測(cè)各主機(jī)輪的剎車裝置溫度[12]（溫度測(cè)試范圍-55℃～1 200℃，精度±1%），與預(yù)設(shè)的門(mén)限相比，發(fā)出溫度正常、過(guò)高、告警等信號(hào)。將故障消滅在萌芽狀態(tài)，防止機(jī)輪過(guò)熱，確定再次出動(dòng)的時(shí)間，BTMS已成現(xiàn)代飛機(jī)重要機(jī)載電子系統(tǒng)設(shè)備。如A320[7]、A340[8]、B737[13]、B757[14]及C919等飛機(jī)也將裝備剎車溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

BTMS主要由溫度傳感器、溫度轉(zhuǎn)換模塊、監(jiān)測(cè)單元（常集成在防滑剎車控制單元中）、顯示告警等組成，如圖4所示。

圖4 BTMS組成圖

圖5 溫度傳感器及其安裝位置

溫度傳感器將測(cè)量的剎車裝置溫度數(shù)值經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換模塊傳入監(jiān)測(cè)單元，經(jīng)處理后上報(bào)溫度數(shù)據(jù)或告警顯示；溫度轉(zhuǎn)換模塊將毫伏級(jí)信號(hào)放大和線性化處理，再對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償；監(jiān)控單元不斷的讀取溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定的安全值比較，超出某一給定值，以不同顏色的燈光形式進(jìn)行溫度告警。并同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)上傳至中央維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行顯示和記錄，為飛行員提供可靠而又準(zhǔn)確的溫度信息。

2.2 熱熔塞

飛機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中，由于剎車裝置（剎車盤(pán)）的制動(dòng)摩擦生熱和輪胎的彎曲變形發(fā)熱，引起機(jī)輪和輪胎結(jié)合處溫度升高，當(dāng)胎腳處的溫度超過(guò)一定門(mén)限時(shí)，輪胎會(huì)發(fā)生爆胎，危及飛機(jī)安全。剎車裝置的摩擦生熱是造成輪胎過(guò)熱的主要原因，而且會(huì)削弱機(jī)輪強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使輪胎爆破、機(jī)輪損壞。國(guó)內(nèi)外均采用熱熔塞來(lái)進(jìn)行保護(hù)性放氣。熱熔塞主要是利用共晶體低熔合金材料的由固相轉(zhuǎn)變到液相的劇變特性，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)，突然由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，熱熔塞放氣噴出，泄掉輪胎壓力，防止爆破[15-19]。

一般在輪轂上均布3～5個(gè)熱熔塞。根據(jù)不同的輪胎橡膠特性、剎車使用特性、熱熔塞合金材料和安裝位置，選擇合理的合金熔點(diǎn)，常見(jiàn)熱熔塞有160±5℃、180±5℃、200±5℃、220±5℃等幾種。

2.3 冷卻系統(tǒng)

一次正常著陸，剎車盤(pán)溫度可達(dá)600℃左右，RTO（Reject Take Off）狀態(tài)下可達(dá)1000℃，為保證飛機(jī)制動(dòng)的安全性，需停放一定時(shí)間，溫度降至100℃以下，才允許再次出動(dòng)剎車，否則，會(huì)引起制動(dòng)性能的衰減或“爆胎”。

傳統(tǒng)方法是自然冷卻，需要等待1h左右。為縮短飛機(jī)再次出動(dòng)時(shí)間，可采用外接風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，但這一方法受到一定限制。機(jī)輪的自身散熱越來(lái)越受重視，如在輪軸內(nèi)安裝風(fēng)扇電機(jī)，風(fēng)葉在機(jī)輪外側(cè)無(wú)剎車邊。飛機(jī)落地后電機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，將剎車熱量帶走，達(dá)到冷卻機(jī)輪作用，如VC-10、TY-154、CY-27等飛機(jī)。

2.4 降低剎車溫度使用技巧

對(duì)于有發(fā)動(dòng)機(jī)反推和減速板裝置的飛機(jī)，制動(dòng)中優(yōu)先選用反推和減速板等減速裝置，以減少由剎車制動(dòng)而吸收的能量，從而降低剎車盤(pán)溫度；

在足夠長(zhǎng)跑道上降落時(shí)，可選較小減速率制動(dòng)，以充分利用空氣阻力進(jìn)行制動(dòng)；

對(duì)于裝備自動(dòng)剎車系統(tǒng)的飛機(jī)著落過(guò)程優(yōu)先采用自動(dòng)剎車系統(tǒng)；

在安全滑行速度（50km/h）以下時(shí)，可采用小壓力剎車，不但增加制動(dòng)柔和性，還能降低一定的剎車溫度。

其他一些隔熱保護(hù)方法，如輪轂隔熱屏、軸隔熱屏、轂部隔熱屏、汽缸座與熱庫(kù)之間的隔熱墊、活塞端部隔熱墊等[19]。

3 自動(dòng)調(diào)隙及磨損指示

隨著著陸剎車次數(shù)的增加，由于摩擦材料的磨損，剎車裝置上的活塞與壓緊盤(pán)間的距離加大，為保證剎車的靈敏度和整體制動(dòng)性能及安全性，需要實(shí)時(shí)對(duì)剎車盤(pán)磨損狀態(tài)進(jìn)行了解，并對(duì)壓緊盤(pán)和剎車活塞間的間隙進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

3.1 自動(dòng)調(diào)隙

常見(jiàn)自動(dòng)調(diào)隙機(jī)構(gòu)有卡箍式、彈性?shī)A頭式、彈簧套式和脹管式等幾種[4、18]。脹管式（也稱脹管脹芯式）自動(dòng)調(diào)隙機(jī)構(gòu)，是一種近年出現(xiàn)的新型調(diào)隙機(jī)構(gòu)，由回力彈簧、套筒、膨脹管、拉桿等組成，如圖6所示。在剎車壓力作用下，活塞壓向壓緊盤(pán)，當(dāng)超過(guò)規(guī)定行程時(shí)，膨脹管被拉桿上的球頭拔出，以補(bǔ)償剎車盤(pán)的磨損；松剎后，回力機(jī)構(gòu)及活塞將位于磨損后的起始位置．從而保證在剎車盤(pán)壽命期內(nèi)活塞行程基本不變。

圖6 脹管脹芯式調(diào)隙機(jī)構(gòu)示意圖

3.2 磨損指示

為提高維修效率、節(jié)省維修成本，現(xiàn)代飛機(jī)一般采用“磨損指示桿”來(lái)確定剎車盤(pán)（碳剎車盤(pán)稱為熱庫(kù)）換裝壽命。根據(jù)剎車盤(pán)的壽命確定指示桿的長(zhǎng)度，當(dāng)剎車盤(pán)磨損到極限時(shí)，指示桿頭部與汽缸座孔底齊平。地勤人員只要檢查指示桿伸出長(zhǎng)度就可以知道剎車盤(pán)的磨損大小，及時(shí)更換使用到壽命的剎車盤(pán)。磨損指示桿通常成對(duì)固定在壓緊盤(pán)上，如圖7所示。

圖7 磨損指示桿示意圖

文獻(xiàn)[20]、[21]提出一種利用位移傳感器和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)感知?jiǎng)x車盤(pán)的磨損狀態(tài)和使用情況的磨損顯示系統(tǒng)，直接將剎車盤(pán)使用和磨損狀態(tài)顯示給機(jī)務(wù)人員，從而采取相應(yīng)的維修和使用策略。

4 控制輔助系統(tǒng)

4.1 自動(dòng)剎車

自動(dòng)剎車就是根據(jù)選定的減速率（表1、2為B737和A340飛機(jī)自動(dòng)剎車檔位及減速率），自動(dòng)的輸出剎車壓力實(shí)現(xiàn)飛機(jī)剎車減速制動(dòng)，剎車過(guò)程保持一致的減速率，無(wú)需人為干預(yù)；同時(shí)可在中止起飛RTO狀態(tài)下及時(shí)施加最大壓力剎車，避免了因人工反應(yīng)的延時(shí)，減少飛機(jī)沖出跑道等事故。自動(dòng)剎車在減輕飛行員工作量、提高乘客舒適性、增加飛機(jī)地面滑行的安全性、減少剎車盤(pán)的磨損量、降低飛行的維修成本等方面具有突出優(yōu)點(diǎn)[3、25]，已逐漸成為現(xiàn)代飛機(jī)，特別是大飛機(jī)剎車系統(tǒng)的組成部分，如A320、A340、A380、B737、B747、B787等飛機(jī)。

表1 B737飛機(jī)自動(dòng)剎車減速率

表2 A340飛機(jī)自動(dòng)剎車減速率

自動(dòng)剎車減速率的選擇要根據(jù)目的機(jī)場(chǎng)的跑道狀態(tài)和天氣情況來(lái)決定，當(dāng)跑道比較長(zhǎng)和天氣較好時(shí)，可選擇較低的減速率；高速時(shí)飛機(jī)的總體減速率由發(fā)動(dòng)機(jī)反力和擾流板的作用決定，自動(dòng)剎車控制組件則相應(yīng)減小或緩慢增加相應(yīng)剎車力；低速時(shí)，飛機(jī)的總體減速率由剎車制動(dòng)力決定，此時(shí)，自動(dòng)剎車控制組件相應(yīng)增加剎車力，來(lái)維持飛機(jī)總體減速率（總體受力均衡）；當(dāng)飛機(jī)減速到安全速度以下（一般50km/h）或跑道長(zhǎng)度不夠時(shí)，應(yīng)采用人工剎車實(shí)現(xiàn)飛機(jī)最后的制動(dòng)或轉(zhuǎn)彎。圖8為典型飛機(jī)著陸阻力分布圖[3、26]。

圖8 飛機(jī)著陸阻力分布圖

為提高跑道利用率及制動(dòng)效率，特別在視線不佳情況下的制動(dòng)安全性，國(guó)外逐漸研究了沖出跑道告警和保護(hù)系統(tǒng)ROW/ROP（Runway Overrun Warning and Protection System，其中BTV（Braketo-Vacate）[27、28]技術(shù)最具代表性。BTV系統(tǒng)是一種根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道的實(shí)際情況及機(jī)組人員選定的跑道出口，實(shí)時(shí)調(diào)整相應(yīng)的減速率，安全平穩(wěn)舒適地實(shí)現(xiàn)在跑道上定點(diǎn)制動(dòng)的智能剎車技術(shù)。BTV除具有一般自動(dòng)剎車功能外，最大優(yōu)點(diǎn)是預(yù)測(cè)飛機(jī)是否能在指定跑道上安全停住，自動(dòng)調(diào)整剎車減速率使飛機(jī)安全停在相應(yīng)的跑道上，減少飛機(jī)跑道占用時(shí)間，提高跑道利用率。BTV系統(tǒng)涉及飛控、起落架系統(tǒng)、飛行告警系統(tǒng)、導(dǎo)航、飛行管理和飛行測(cè)試等。BTV 已成為A380和A350XWB飛機(jī)的“標(biāo)配”設(shè)備，新產(chǎn)A320的選配設(shè)備。

目前我國(guó)僅有的ARJ21飛機(jī)配有自動(dòng)剎車系統(tǒng)，但該系統(tǒng)為國(guó)外MEGGITT公司提供。隨著我國(guó)民用航空市場(chǎng)的發(fā)展與壯大，特別是“大飛機(jī)”重大科技專項(xiàng)的啟動(dòng)，為我們研制自動(dòng)剎車系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)和市場(chǎng)前景。

4.2 跑道狀態(tài)識(shí)別

根據(jù)飛機(jī)跑道表面實(shí)際狀態(tài)及國(guó)際民航組織ICAO的分類，將跑道表面狀態(tài)分為干、濕（潮濕、積水等）和污染（雪、冰、油液、橡膠等）等10種類型。不同的跑道狀態(tài)所能提供的摩擦系數(shù)大不相同，產(chǎn)生的制動(dòng)效果也不相同[29-32]，如圖9所示。

圖9 滑移率及摩擦系數(shù)曲線

飛機(jī)剎車主要依靠剎車時(shí)輪胎和地面間能提供摩擦力，由前面飛機(jī)滑跑受力分析可知，在飛機(jī)載荷一定的情況下，影響摩擦力大小的主要取決于地面摩擦系數(shù)。其中滑移率和跑道狀態(tài)對(duì)摩擦系數(shù)的影響最大且最為復(fù)雜，研究輪胎與地面摩擦系數(shù)在不同跑道狀態(tài)下隨滑移率變化關(guān)系是研究飛機(jī)制動(dòng)狀態(tài)的熱點(diǎn)。

目前應(yīng)用最廣的輪胎與地面摩擦模型為基于Pacejak魔術(shù)公式的MF模型。魔術(shù)公式是由荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)H. B. Pacejak教授1987年提出的，用三角函數(shù)的組合公式表達(dá)輪胎的縱向力 、側(cè)向力、回正力矩 、翻轉(zhuǎn)力矩 、阻力矩等，由于其公式形式相同，故稱為“魔術(shù)公式”[33]。

根據(jù)大量的地面動(dòng)力試驗(yàn)和對(duì)實(shí)際跑道摩擦系數(shù)測(cè)定情況，建立跑道狀態(tài)識(shí)別：根據(jù)飛機(jī)減速率和滑移率的變化情況，與預(yù)先存儲(chǔ)的跑道狀態(tài)進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)判斷跑道所處的狀態(tài)（干、濕、冰），根據(jù)跑道狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整當(dāng)前跑道下的預(yù)期最佳減速率，使模糊控制器輸出相應(yīng)的剎車壓力。

4.3 故障預(yù)測(cè)及健康管理PHM

4.3.1 PHM概念

實(shí)時(shí)對(duì)裝備各部件的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并預(yù)測(cè)部件的剩余壽命，形成相應(yīng)的維修決策，以降低維修成本，提高裝備的可用率。這種自主保障功能AL（Autonomic Logistics）是現(xiàn)在機(jī)載設(shè)備研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。美國(guó)從上個(gè)世紀(jì)80年代在JSF飛機(jī)開(kāi)展自動(dòng)保障研究[34]。故障預(yù)測(cè)與健康管理PHM是AL關(guān)鍵核心技術(shù)。PHM利用先進(jìn)傳感器，借助各種智能模型和算法來(lái)監(jiān)控、預(yù)測(cè)和管理產(chǎn)品的各種狀態(tài)。PHM是一種全面故障檢測(cè)、隔離、預(yù)測(cè)及健康管理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)“定時(shí)或事后維修”向“視情維修”轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)自主式保障，降低使用和保障費(fèi)用的目標(biāo)[35]。PHM實(shí)現(xiàn)方法主要有基于特征參數(shù)、基于保險(xiǎn)和預(yù)警裝置、基于失效機(jī)理等幾類[36-37]。

4.3.2 飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)PHM構(gòu)架

隨著微電子和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，剎車系統(tǒng)已經(jīng)從機(jī)械式、電子式發(fā)展到數(shù)字式和綜合式全電式。集成度和復(fù)雜性越來(lái)越高，加之剎車系統(tǒng)涉及起落架艙、電子艙、座艙等多個(gè)地方，且工作環(huán)境惡劣，給測(cè)試和維護(hù)工作帶來(lái)了一定的問(wèn)題和負(fù)擔(dān)，傳統(tǒng)的機(jī)內(nèi)測(cè)試（BIT）由于在算法、功能、診斷能力、驗(yàn)證手段等方面難于很好地滿足現(xiàn)在飛機(jī)剎車系統(tǒng)“六性”要求[5]。剎車系統(tǒng)已成為當(dāng)前影響戰(zhàn)備完好性、使用和保障費(fèi)用的因素之一。開(kāi)展飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)的PHM的研究，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)剩余工作能力，降低虛警率和全壽命費(fèi)用，提高飛機(jī)剎車系統(tǒng)的安全性、可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性和環(huán)境適應(yīng)性，具有重要意義。

根據(jù)美國(guó)馬里蘭大學(xué)CALCE中心[36]和Boeing公司[38]針對(duì)PHM的概念，將剎車系統(tǒng)PHM分成3個(gè)部分：最外層的傳感器部分（剎車指令傳感器、速度傳感器、胎壓和液壓壓力傳感器、溫度傳感器、磨損傳感器），中間層為采集處理和監(jiān)測(cè)層（包括正常剎車系統(tǒng)、備份剎車系統(tǒng)、應(yīng)急/停留剎車系統(tǒng)、胎壓和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等），第3層為故障監(jiān)測(cè)、壽命預(yù)測(cè)及評(píng)估層。如圖10所示。其中傳感器采集、處理和故障監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估，隨剎車系統(tǒng)自帶，用于實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)，并存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；而壽命預(yù)測(cè)和評(píng)估輸出，則有地面保障系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線，根據(jù)預(yù)測(cè)模型及歷史數(shù)據(jù)而獲得系統(tǒng)的剩余壽命，獲得下次任務(wù)周期內(nèi)的任務(wù)可靠度。

圖10 飛機(jī)剎車系統(tǒng)PHM結(jié)構(gòu)圖

中間數(shù)據(jù)采集處理和檢測(cè)層：根據(jù)傳感器和其他狀態(tài)的數(shù)據(jù)，完成系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)特征的計(jì)算，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)與預(yù)定的判據(jù)進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)各自參數(shù)閾值來(lái)進(jìn)行故障報(bào)警。

健康評(píng)估層接收來(lái)自不同狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊以及其他健康評(píng)估模塊的數(shù)據(jù)，根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)層的輸出和歷史的狀態(tài)評(píng)估值，評(píng)估被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、分系統(tǒng)或部件的健康狀態(tài)，確定這些系統(tǒng)是否降級(jí)，預(yù)計(jì)失效時(shí)間，并制定相應(yīng)維修策略。

4.4 其他

在控制算法中增加接地保護(hù)、交叉（側(cè)間）保護(hù)、鎖死機(jī)輪保護(hù)、靜剎車保護(hù)、滑水保護(hù)、剎車壓力監(jiān)測(cè)等技術(shù)[3、5、39]對(duì)于提高系統(tǒng)制動(dòng)性能及安全性有明顯作用。

5 結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)剎車、胎壓和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)正在加緊工程化研制中，預(yù)計(jì)不久將應(yīng)用國(guó)產(chǎn)飛機(jī)中，而基于跑道利用率的BTV技術(shù)、剎車性能監(jiān)測(cè)、跑道狀態(tài)識(shí)別、磨損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等功能還未進(jìn)行深入研究。

安全性和可靠性是航空產(chǎn)品的生命，為適應(yīng)新形勢(shì)下保障性、維修性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等方面的要求，本文從機(jī)輪、控制系統(tǒng)、磨損補(bǔ)償、胎壓監(jiān)測(cè)、剎車溫度監(jiān)測(cè)等方面介紹飛機(jī)剎車剎車系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)有效的安全輔助措施，希望對(duì)提高飛機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的“六性”，并為系統(tǒng)的自主保障奠定一定基礎(chǔ)。

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（編輯：雨晴）

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[收修訂稿日期] 2013-11-05