民機(jī)剎車系統(tǒng)發(fā)展研究

張祥劍

【摘 要】飛機(jī)剎車系統(tǒng)是保證飛機(jī)安全起飛和著陸的關(guān)鍵，對飛機(jī)剎車系統(tǒng)的研究具有重要意義。通過分析研究波音系列飛機(jī)和空客系列飛機(jī)的剎車系統(tǒng)，研究當(dāng)前民用飛機(jī)常用的剎車系統(tǒng)，得到了民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢。我國民用飛機(jī)現(xiàn)正處于起步階段，對我國民用飛機(jī)剎車系統(tǒng)的研制具有一定指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；剎車系統(tǒng)；架構(gòu)

0 引言

飛機(jī)是衡量一個國家科技、工業(yè)水平和綜合國力的重要標(biāo)志之一，被譽(yù)為工業(yè)領(lǐng)域的皇冠，它不僅關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)，而且對維護(hù)國家安全和國家利益具有重要的政治意義。飛機(jī)剎車系統(tǒng)作為飛機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分之一，在飛機(jī)起飛、著陸、地面運(yùn)動和停機(jī)等階段均會使用，是保證飛機(jī)安全運(yùn)行的重要保障。剎車系統(tǒng)一般由駕駛艙操縱部件、控制單元、液壓作動附件及傳感器組成。隨著飛機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，剎車系統(tǒng)的組成、工作原理、控制功能等也隨之發(fā)展和完善。目前很多設(shè)計優(yōu)秀的剎車系統(tǒng)可在保證使用安全及乘客舒適的前提下，發(fā)揮剎車能力，提高剎車效率，最大限度地縮短了飛機(jī)著陸滑跑距離，同時減小輪胎制動磨損，延長機(jī)輪使用壽命，改善維護(hù)性，降低運(yùn)營成本。波音公司和空客公司作為民機(jī)研制的典型代表和佼佼者，在飛機(jī)剎車方面積累了雄厚經(jīng)驗，可以說剎車系統(tǒng)在這兩家公司不同系列產(chǎn)品上的逐步演化過程在很大程度上反應(yīng)出剎車技術(shù)的發(fā)展歷程，并可代表當(dāng)前已證實的安全可靠的剎車系統(tǒng)的最前沿技術(shù)。因此，對波音系列飛機(jī)和空客系列飛機(jī)剎車系統(tǒng)的研究對我國民機(jī)剎車系統(tǒng)的研制具有重要指導(dǎo)意義。

1 空客系列飛機(jī)剎車系統(tǒng)

空客系列飛機(jī)剎車系在A320至A340上架構(gòu)基本一致，如圖1所示，采用正常剎車系統(tǒng)和備份剎車系統(tǒng)進(jìn)行余度配置。因起落架上機(jī)輪數(shù)目不一致，大型飛機(jī)通常采用多輪系主起落架，剎車系統(tǒng)中元件數(shù)量、液壓管路及電纜的復(fù)雜程度會有所變化。剎車系統(tǒng)一般分為以下幾個子系統(tǒng)：

1）正常剎車系統(tǒng)

2）帶防滑的備份剎車系統(tǒng)

3）不帶防滑的備份剎車系統(tǒng)

4）停留剎車

5）剎車和轉(zhuǎn)彎BIT

6）剎車溫度指示系統(tǒng)

7）胎壓指示系統(tǒng)

圖1 空客飛機(jī)剎車系統(tǒng)架構(gòu)簡圖（單腔雙液壓系統(tǒng)）

（藍(lán)色實線代表正常剎車系統(tǒng)附件；綠色實線代表備份剎車系統(tǒng)附件；藍(lán)色虛線代表停留剎車系統(tǒng)附件）

空客飛機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計有以下特點(diǎn)：

1）每個主輪有兩組剎車作動活塞（即雙通道汽缸座），一組與正常剎車系統(tǒng)相連，另一組與備用剎車系統(tǒng)相連。

2）每個機(jī)輪上都裝配有剎車?yán)鋮s風(fēng)扇，可高速冷卻剎車，縮短過站時間。

3）正常剎車系統(tǒng)和備份剎車系統(tǒng)通過液壓源自動切換閥控制正常液壓源和備份液壓源之間的切換，蓄壓器由備份液壓源充壓，在兩套液壓源失效的情況下，蓄壓器完成不帶防滑的應(yīng)急剎車。

4）備份剎車系統(tǒng)分為帶防滑的備份剎車和不帶防滑的備份剎車，兩者共用液壓元器件液壓通道，結(jié)構(gòu)上屬于同一套系統(tǒng)，在關(guān)閉防滑或者備份液壓源失效兩種情況下，不帶防滑的備份剎車系統(tǒng)將工作。

5）正常剎車系統(tǒng)采用電傳操縱的方式傳遞剎車指令，而備份剎車系統(tǒng)通過腳蹬和輔助低壓液壓系統(tǒng)以液壓控制的形式傳遞指令。

6）停留剎車系統(tǒng)借用備用剎車系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)換梭閥進(jìn)行油路轉(zhuǎn)換，停留剎車開關(guān)控制停留剎車控制閥打開，伺服閥處于打開狀態(tài)（切斷回油），由蓄壓器提供剎車壓力（不屬于憋回油形式的停留剎車），停留剎車不僅可作為應(yīng)急剎車來使用，而且還可用于飛機(jī)牽引過程中的剎車。

2 波音系列飛機(jī)剎車系統(tǒng)研究

波音系列飛機(jī)除B717外，液壓剎車架構(gòu)基本相似，直到近期開始采用電剎車的方式。B717剎車系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，剎車系統(tǒng)由兩套液壓系統(tǒng)同時供壓，剎車作動裝置采用半-雙腔的形式，該剎車系統(tǒng)在后來的液壓剎車系統(tǒng)中沒有得到廣泛使用。其他波音系列飛機(jī)上，液壓剎車系統(tǒng)普遍由正常剎車系統(tǒng)和備份剎車系統(tǒng)組成，分別對應(yīng)于正常剎車通道與備用剎車通道，正常剎車系統(tǒng)可實現(xiàn)腳蹬剎車、自動剎車、停留剎車和無防滑的應(yīng)急剎車等功能，備份剎車系統(tǒng)可實現(xiàn)腳蹬剎車和收上止轉(zhuǎn)剎車功能。兩套剎車系統(tǒng)共用一套多盤式液壓作動剎車裝置，并通過梭閥選擇，兩套剎車系統(tǒng)均有防滑保護(hù)功能，正常剎車系統(tǒng)采用單輪防滑，備份剎車系統(tǒng)采用雙輪防滑，兩套液壓系統(tǒng)都失效，蓄壓器可進(jìn)行帶防滑的剎車。隨著飛機(jī)型不同，所裝備的機(jī)輪數(shù)量也不同，因而剎車系統(tǒng)所包含的成件數(shù)量不同，對于大型客機(jī)每套剎車系統(tǒng)可能有兩套液壓源供壓，如B747正常剎車系統(tǒng)可由4號液壓液壓系統(tǒng)供壓，在4號液壓系統(tǒng)故障的情況下，1號液壓系統(tǒng)供壓；B777備份剎車系統(tǒng)可由中央或者儲備液壓系統(tǒng)供壓。

波音系列飛機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計還具有如下特點(diǎn)：

1）正常剎車系統(tǒng)和備份剎車系統(tǒng)通過備份剎車選擇閥進(jìn)行主動液壓源之間的自動切換，蓄壓器位于正常剎車系統(tǒng)中。

2）備份剎車選擇閥為主機(jī)輪收上止轉(zhuǎn)提供壓力通道，主起落架收上壓力通過此閥和備份剎車調(diào)節(jié)閥來進(jìn)行收上止轉(zhuǎn)剎車。

3）自動剎車借用正常剎車系統(tǒng)，并通過自動剎車閥模塊和梭閥進(jìn)行壓力隔離。

4）進(jìn)行停留剎車需要踩下剎車踏板，并同時拉起停留剎車控制桿，剎車踏板被機(jī)械式鎖在壓縮位置。解除停留剎車需踩剎車踏板，直到停留剎車桿復(fù)位后松開。

5）停留剎車采用憋回油的形式，這一點(diǎn)與空客系列停留剎車存在較大差異。

3 總結(jié)

空客系列飛機(jī)在剎車系統(tǒng)上具有良好的繼承性，在保持系統(tǒng)架構(gòu)和原理基本不變的情況下，系統(tǒng)又不斷演化，如自動剎車始終保持MAX，MED和LO三個檔位（MAX模式用于起飛過程中，MED或LO用于降落過程中）。A320系列飛機(jī)上需要備份剎車控制單元（ABCU）控制備份剎車，而在以后的飛機(jī)系列中正常剎車和備份剎車的控制全部集成在剎車系統(tǒng)控制單元（BSCU）中，附件集成度越來越高。剎車壓力由低壓逐漸向高壓發(fā)展，剎車效率得到顯著提高。

波音系列飛機(jī)剎車控制系統(tǒng)架構(gòu)同樣也保持了良好的繼承性，但也隨著技術(shù)的進(jìn)步系統(tǒng)不斷演化和完善，系統(tǒng)控制方式由起初機(jī)械式控制逐步向電傳控制的方式發(fā)展，由液壓剎車向全電剎車方向發(fā)展。B787飛機(jī)的剎車系統(tǒng)以電作為動力，與液壓剎車系統(tǒng)相比，剎車系統(tǒng)得到大大簡化，系統(tǒng)可靠性得到提高。沒有液壓管路，不會發(fā)生泄漏，降低了車間和航線的維修成本，縮短了更換剎車系統(tǒng)的時間。系統(tǒng)的不斷完善可更好地抑制或消除了不穩(wěn)定因素，如在正常防滑伺服閥回油通道內(nèi)加入了防滑振蕩蓄壓器及其輔件以吸收壓力波動，使剎車壓力更加穩(wěn)定。系統(tǒng)的集成度也逐步提高，具有特定功能的模塊化單元逐步增多，如防滑閥集成度越來越高，使之具有結(jié)構(gòu)緊湊、泄漏少和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

研究表明，目前電傳控制的液壓剎車仍是民機(jī)剎車系統(tǒng)主流形式，液壓作動剎車向集成化和模塊化發(fā)展。全電剎車也隨技術(shù)的進(jìn)步開始逐步得到應(yīng)用。因此，我國民機(jī)剎車系統(tǒng)研制需要形成自身的特色，并根據(jù)剎車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢不斷優(yōu)化，突破技術(shù)難點(diǎn)，形成核心競爭力，爭取建立安全可靠高效的民機(jī)剎車系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]A319/A320/A321 aircraft maintenance manual：chapter 32.

[2]A330 aircraft maintenance manual：chapter 32.

[3]A340 aircraft maintenance manual：chapter 32.

[4]B717 aircraft maintenance manual part I system description section Hawaiian Airlines，inc：chapter 32.

[5]737-36E/-382/-3K2/-3Q8/-3S3 Flight Crew Operations Manual International Lease Finance Corporation：chapter 32.

[6]B747 aircraft maintenance manual：revision no.47 Jan 01/09，chapter 32.

[7]757-200 flight crew operations manual.

[8]767-2J6/-3J6 flight crew operations manual.

[9]777 aircraft maintenance manual：chapter 32.

[責(zé)任編輯：田吉捷]