淺析防滑剎車地面檢測方法

鄭德星

摘 要：自從飛機產(chǎn)生以來，其可靠性和安全性一直得到人們廣泛關注和研究。飛機剎車系統(tǒng)作為飛機的一個重要組成部分在飛機的安全著陸方面起著至關重要作用。防滑剎車系統(tǒng)是飛機重要的機載設備，可以使飛機在安全、平穩(wěn)的前提下以最短的距離停機。近年來，隨著飛機的起降質(zhì)量與速度越來越大，對防滑剎車系統(tǒng)也提出了更高的要求。該文根據(jù)防滑剎車系統(tǒng)的工作原理，對民用飛機防滑剎車系統(tǒng)的檢測方法進行了分析和研究，為防滑剎車系統(tǒng)的地面檢測提供參考。

關鍵詞：防滑剎車；地面檢測方法；飛機

中圖分類號：TP27 文獻標志碼：A

0 引言

1982年一架波音757試飛時因防滑剎車系統(tǒng)及其監(jiān)視系統(tǒng)同時失靈，導致在波音機場著陸時全部機輪輪轂鋼圈觸地，跑道上燃起一路火焰；2005年4月25日上午9時30分左右，一架川航空客A320客機在重慶江北機場降落停靠時剎車失靈，突然沖出停機黃線，撞上登機廊橋；2013年6月23日，一架由休斯敦飛往美國丹佛的波音787飛機因剎車系統(tǒng)故障，當日被迫返回休斯敦國際機場。

由此可見，防滑剎車系統(tǒng)性能的好壞及工作是否正常，不僅關系到飛機能否在安全、平穩(wěn)的前提下，以最短的距離停機、減少輪胎磨損， 延長飛機輪胎的壽命，降低使用維護的費用，而且直接關系飛機及機載人員的安全。因此該文根據(jù)防滑剎車系統(tǒng)的工作原理，對某型國產(chǎn)民用飛機防滑剎車系統(tǒng)地面檢測方法進行分析和研究，為防滑剎車系統(tǒng)地面檢測提供參考。

1 防滑剎車系統(tǒng)工作原理

飛機電子防滑剎車系統(tǒng)一般由機輪剎車裝置（剎車盤）、剎車指令傳感器、剎車控制板、液壓電磁閥（液壓鎖）、電液壓力伺服閥、剎車壓力傳感器、機輪速度傳感器等部分組成。

飛機防滑剎車系統(tǒng)分為2類：脈沖式剎車系統(tǒng)和打滑監(jiān)控式剎車系統(tǒng)。脈沖式剎車系統(tǒng)工作時，不管機輪是否打滑，它都會按預先設定的時間間隔交替進行剎車、松剎，直到飛機剎停。此類系統(tǒng)的剎車效率次優(yōu)，但性能穩(wěn)定。打滑監(jiān)控式剎車系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測飛機的運動，根據(jù)機輪是否打滑對其進行控制。這類系統(tǒng)的剎車性能可達到最優(yōu)效果。脈沖式剎車系統(tǒng)由于剎車效率較低，未來將會慢慢被淘汰。

根據(jù)系統(tǒng)被控量的差別，打滑監(jiān)控式剎車系統(tǒng)可分為4種：開關式防滑剎車系統(tǒng)、速度變化率加壓力偏調(diào)控制的防滑剎車系統(tǒng)、滑移速度控制式和滑移率控制式防滑剎車系統(tǒng)。

1.1 開關式防滑剎車系統(tǒng)（慣性防滑剎車系統(tǒng)）

慣性防滑剎車系統(tǒng)的共同點在于用慣性傳感器感受機輪的減速度，當減速度超過門限值時，慣性傳感器會直接通過機械機構操縱液壓閥，或慣性傳感器通過機構接通微動電門控制電磁閥，最終使剎車裝置與回油路接通。

1.2 機輪速度變化率式防滑剎車系統(tǒng)

機輪速度變化率加壓力偏調(diào)控制式的防滑剎車系統(tǒng)，控制量是機輪速度的變化率，由于壓力偏調(diào)，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)，起落架受力得到改善。

1.3 滑移速度控制式防滑剎車系統(tǒng)

滑移速度控制式防滑剎車系統(tǒng)具有壓力偏調(diào)功能，控制量是準滑移速度?；扑俣仁秋w機沿跑道的縱向速度與受剎機輪線速度的差值。防滑剎車系統(tǒng)的控制器用預先設定的減速度和受剎機輪速度推算飛機速度，從而得到參考速度。當用參考速度代替飛機速度計算滑移速度時，得出的便是準滑移速度。壓力偏調(diào)的核心是通過延長系統(tǒng)在結合系數(shù)—滑移率特性正斜率區(qū)的停留時間來提高剎車效率。

1.4 滑移率控制式防滑剎車系統(tǒng)

滑移率控制式防滑剎車系統(tǒng)控制受剎機輪的滑移率，即控制滑移速度與飛機速度的比率。在諸多影響因素中，滑移率對結合系數(shù)的影響最大。該系統(tǒng)將滑移率控制在與結合系數(shù)最大值對應的滑移率附近，以提高系統(tǒng)的剎車效率。

2 民用飛機使用的防滑系統(tǒng)原理

民用飛機所使用的防滑剎車系統(tǒng)采用的是綜合控制方法，所有輸入信號，象左右輪速信號、腳蹬行程、剎車壓力信號等，在經(jīng)過剎車控制閥信號處理器內(nèi)處理后，輸出電信號控制剎車控制閥開度，從而控制剎車壓力。腳蹬行程信號為初始輸入信號，它會引起剎車控制閥工作電流的變化，腳蹬行程越大，電流就越強。同時，根據(jù)輸入處理器的其他信號，修正閥工作電流。當滑動監(jiān)控器監(jiān)控到機輪滑動動作時，滑動監(jiān)控器將會產(chǎn)生電信號，修正剎車控制閥的工作電流。當與剎車腳蹬信號相對應的剎車壓力過低時，剎車壓力傳感器會將壓力信號反饋給閥信號處理器，處理器通過調(diào)整增大閥控制電流，使剎車壓力變大。在當前的跑道條件下，當腳蹬信號控制的剎車壓力超出了機輪滑動的極限時，減速率計算器和防滑級別控制器會將控制閥工作電流保持在機輪滑動極限之下某一值，保證剎車效率。

民用飛機進行了濕跑道調(diào)參試飛試驗，通過試飛數(shù)據(jù)分析，內(nèi)外機輪剎車壓力、輪速與時間的關系符合防滑剎車系統(tǒng)的工作過程軌跡，很好地驗證了防滑系統(tǒng)的原理，為以后發(fā)展地面檢測方法定量測試提供了直觀的數(shù)據(jù)圖。

3 防滑剎車地面檢測方法

如何保持防滑剎車系統(tǒng)的良好功能和性能，是剎車系統(tǒng)檢測和維護的重點。

自防滑剎車功能在飛機上使用至今，針對防滑剎車的不同工作原理，地面檢測防滑剎車功能經(jīng)歷了3個階段的迅猛發(fā)展，從最原始的“人力”驅(qū)動地面檢測法，發(fā)展到機械驅(qū)動地面檢測法，到目前民航界流行使用的自動電子地面檢測法。

早期國內(nèi)某型軍用飛機采用“人力”驅(qū)動地面檢測法。在飛機機輪頂起的狀態(tài)下，無須拆卸飛機上的任何零件。首先飛機上電，打開自動電子防滑剎車電門，機務人員僅靠臂力使機輪開始旋轉(zhuǎn)。與此同時，在駕駛艙的操作人員需將剎車腳蹬踩到底，使機輪輪速急劇下降。當減速度超過門限值時，防滑剎車系統(tǒng)內(nèi)的慣性傳感器直接通過機構接通微動電門控制冷氣閥電磁開關，使剎車裝置的冷氣與周圍的大氣接通，通過放氣聲音來識別防滑測試是否通過?！叭肆Α彬?qū)動地面檢測方法可定性檢測防滑剎車功能是否完好，可以應用于機輪直徑較小，機輪滾轉(zhuǎn)驅(qū)動力較小的機型，經(jīng)常見于早期的軍機。

機械驅(qū)動地面檢測法與“人力”驅(qū)動地面檢測法的檢測原理一致，只是改變了驅(qū)動源。機械驅(qū)動地面檢測法使用電動馬達驅(qū)動機輪旋轉(zhuǎn)，其他操作程序與“人力”驅(qū)動地面檢測方法一致。機械驅(qū)動地面檢測法可應用于機輪直徑較大，機輪滾轉(zhuǎn)驅(qū)動力較大的機型。

現(xiàn)民航客機防滑剎車地面檢測比較流行的是使用電子地面檢測法，電子地面檢測法主要是通過一套電子防滑檢測設備實現(xiàn)的。電子防滑檢測設備主要是由電子防滑檢測模擬器、輪速模擬驅(qū)動器和剎車壓力傳感器3個部分組成。

機輪輪速傳感器安裝在飛機主輪中心軸內(nèi)，輪速模擬驅(qū)動器與機輪的輪速傳感器相連，驅(qū)動器轉(zhuǎn)動并帶動輪速傳感器，模擬輪速信號。剎車壓力傳感器與輪轂剎車壓力腔相連，感應剎車壓力，然后將剎車壓力轉(zhuǎn)化為電信號并傳輸給電子防滑檢測模擬器。電子防滑檢測模擬器將向輪速模擬驅(qū)動器提供初始輪速信號，模擬出初始輪速（大于防滑剎車啟動輪速，且小于最大工作輪速）。在一定的剎車腳蹬位移的作用下，剎車壓力升高、電子防滑檢測模擬器感應剎車壓力的變化，合理調(diào)節(jié)輪速模擬驅(qū)動器轉(zhuǎn)速，使輪速傳感器的輪速信號發(fā)生相應的變化。當減速率超過參考數(shù)值時，則會引起剎車控制組件（BCU）調(diào)節(jié)剎車壓力，形成防滑剎車的閉環(huán)反饋控制，從而達到在飛機靜態(tài)下定性地檢測防滑剎車性能好壞的目的。

在定性檢測防滑剎車系統(tǒng)功能的基礎上，結合相關機型飛行試驗的防滑剎車數(shù)據(jù)，對防滑剎車功能的模擬點數(shù)據(jù)進行修正，然后再經(jīng)過一系列的防滑剎車地面試驗，可以模擬出不同輪速變化率下防滑剎車啟動工作的不同情況，從而在一定程度上達到定量檢測防滑剎車系統(tǒng)的目的。

4 民用飛機防滑剎車地面檢測方法的現(xiàn)狀

現(xiàn)在民用飛機防滑剎車系統(tǒng)功能是否完好，單純依賴于剎車控制組件（BCU）的自檢測（Built-In-test，簡稱BIT），自檢測分為開機自檢測（Start-up Test）、連續(xù)自檢測（Continuous self Test）和飛行中檢測（In-flight test）。開機自檢測是在飛機上電后為了測試剎車系統(tǒng)部件是否喪失功能，連續(xù)自檢測是在剎車控制組件（BCU）上電時進行，用于在BCU使用過程中后臺監(jiān)控剎車系統(tǒng)BCU和其他LRU的工作狀態(tài)，飛行自檢測是飛機在空中放下起落架過程中，剎車系統(tǒng)將完成一次飛行自檢，模擬一次防滑剎車過程，目的是在著陸前檢測剎車系統(tǒng)是否存在危險故障，象切斷閥和剎車控制閥的工作失效。

總之，自檢測僅作用于監(jiān)控剎車控制組件（BCU）自身內(nèi)部的邏輯控制和相關部件信號反饋，是系統(tǒng)的靜態(tài)檢測，而缺乏對防滑剎車系統(tǒng)所有的關系部件及油液管路，在動態(tài)實際工作情況下進行直接有效的試驗監(jiān)控。而在飛機滑行時直接檢驗防滑剎車性能的方法，會對飛機飛行的安全性及機輪的磨損產(chǎn)生一定的影響。更重要的是，這不是飛機起降滑跑的正常操作程序。

5 結論

民航飛機的防滑剎車性能定性檢測程序使用檢測設備對其功能進行動態(tài)模擬定期檢測，避免發(fā)生檢測手段比較單一情況，對提高系統(tǒng)的使用維護水平和飛機的起降安全可靠性有很大幫助。該文提供的地面檢測方法及檢測設備是現(xiàn)今民航飛機電子防滑剎車系統(tǒng)最有效和最直接的檢測方法之一，可為以后民用飛機防滑剎車系統(tǒng)地面檢測方法提供參考。

參考文獻

[1]智維列夫，科可寧.航空機輪和剎車系統(tǒng)設計[M].北京：國防工業(yè)出版社，1990.