基于監(jiān)控數(shù)據(jù)的波音787飛機剎車壽命分析

張俊 陳林烽

摘要：介紹了對波音787飛機剎車壽命進行預(yù)測的方法。說明了波音787飛機剎車系統(tǒng)的工作原理，通過分析飛機剎車過程中剎車熱包的磨損趨勢，采用兩種方式對其使用壽命進行預(yù)估。根據(jù)剎車預(yù)估壽命，航空公司可以優(yōu)化對剎車熱包備件的采購方案以降低庫存，同時保證飛機運行對航材的需求。

關(guān)鍵詞：波音787飛機；剎車壽命；碳剎車

Keywords：B787 aircraft；brake life；carbon brake

新機型引進后，隨著飛機使用循環(huán)數(shù)的增加，剎車熱包會不斷磨損直至磨平更換，因此，何時開始準(zhǔn)備熱包備件是每個航空公司必須面臨的問題。本文提供了兩種預(yù)估剎車熱包使用壽命的方法，推算出熱包的預(yù)計拆換日期，從而幫助航空公司優(yōu)化對剎車熱包備件的采購方案，降低庫存。

1 波音787飛機剎車系統(tǒng)的工作原理

飛機的剎車是飛機進行減速的重要部件，波音787飛機有8個主輪，每個主輪上安裝有1個剎車組件，每架飛機共安裝有8個剎車組件。波音787飛機采用的是碳剎車（見圖1），剎車組件安裝在輪軸上，剎車熱包由多組動盤和靜盤間隔交替排列組成，靜盤安裝在剎車組件的扭力管上，不隨機輪轉(zhuǎn)動，但是可以沿軸向運動。動盤可以隨機輪轉(zhuǎn)動也可以沿軸向運動。與傳統(tǒng)飛機使用液壓壓力作動剎車組件不同，波音787飛機采用的是電剎車作動器，當(dāng)操縱剎車時，電剎車作動器推動壓力盤，由于動盤和靜盤都可以沿軸向運動，動盤和靜盤被壓緊，產(chǎn)生巨大的摩擦力，從而達到令飛機減速的目的。

剎車系統(tǒng)控制組件（BSCU）是對剎車系統(tǒng)的腳蹬剎車、自動剎車、停留剎車、防滯剎車、起落架收起剎車等功能進行控制的核心部件。BSCU接收駕駛艙的剎車指令，如腳蹬傳感器、自動剎車選擇電門、停留剎車、起落架手柄位置等信號，處理后向電剎車作動控制器（EBAC）發(fā)出控制指令。EBAC驅(qū)動電剎車作動器（EBA），EBA的電馬達帶動機械裝置壓緊或松開剎車片，實現(xiàn)剎車或松剎車；EBAC將EBA的剎車力和位置數(shù)據(jù)反饋給BSCU。每個主輪的輪轂蓋上還安裝有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器（RDC），用于監(jiān)控輪速、胎壓和剎車溫度，將輪速信號提供給BSCU，由BSCU向EBAC發(fā)出松剎車的指令，防止輪胎脫胎打滑。BSCU還將這些數(shù)據(jù)通過公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸至駕駛艙，在駕駛艙多功能顯示器上顯示。維護人員可以在駕駛艙顯示器的剎車系統(tǒng)維護頁面上查詢每個輪胎的輪胎壓力、主輪的剎車溫度、剎車的剩余壽命、剎車力以及與剎車有關(guān)的故障信息（見圖2）。

2 787飛機剎車組件的磨損趨勢分析

飛機剎車過程中，剎車組件的碳盤（熱包）被不斷磨損，當(dāng)剎車指示銷被磨平時，需要更換剎車組件。剎車碳盤的壽命受多種因素影響，如剎車的使用方法、使用條件、使用環(huán)境以及著陸機場布局等[1]。

如果能夠掌握飛機剎車過程中剎車熱包的磨損趨勢，對其使用壽命進行預(yù)測，航空公司就可以優(yōu)化對剎車熱包備件的采購，降低庫存，同時保證飛機運行對航材的需求。

ACARS系統(tǒng)報文<610>中記錄了飛機每個剎車組件剩余壽命的百分比（見圖3），為此，采集自飛機交付起的飛行循環(huán)數(shù)和飛機上各位置剎車組件剩余壽命百分比數(shù)據(jù)，建立剎車組件的累積磨損量與飛機使用循環(huán)數(shù)的擬合模型。從圖4～圖11的擬合曲線可以看出，剎車組件的累積磨損量與飛機使用循環(huán)數(shù)線性相關(guān)。

3波音787飛機剎車組件的壽命預(yù)估

由于一架飛機剎車組件的預(yù)計拆換日期與該機的每日平均使用循環(huán)數(shù)相關(guān)，因此可以進行多次采樣，以提高預(yù)計拆換日期的推算準(zhǔn)確度。

參考表1，還可以推算出該型剎車熱包磨平的平均裝機使用壽命。在航空公司與剎車供應(yīng)商的采購協(xié)議中，通常有對該參數(shù)的最低保證值，如果剎車熱包的實際裝機使用壽命低于這個保證值，剎車供應(yīng)商會對航空公司進行相應(yīng)的補償。

4 由擬合曲線預(yù)估剎車壽命

根據(jù)上述擬合曲線，當(dāng)剎車磨損累積量為100%時，可將其視為剎車的預(yù)估壽命，在此稱之為由擬合曲線預(yù)測出的剎車壽命，簡稱擬合剎車壽命。

表2對比了上文得到的預(yù)計剎車壽命與擬合剎車壽命，二者的誤差在10%以內(nèi)，這個誤差對于估算航材備件的采購時間來說是可以接受的。因此，可以根據(jù)上文方法使用擬合剎車壽命來推算剎車的預(yù)計拆換日期。

5 結(jié)論

本文根據(jù)飛機的實際運行數(shù)據(jù)，通過利用剎車剩余壽命的百分比數(shù)據(jù)進行計算和擬合模型兩種方式得出剎車的預(yù)估壽命，繼而推算出剎車組件的預(yù)計拆換日期，航材部門可以根據(jù)此信息制定更精細(xì)的熱包采購計劃，在控制庫存的同時保證飛機運行的要求。

此外，通過航空公司的飛機健康監(jiān)控系統(tǒng)，還可以設(shè)定一個提前量讓系統(tǒng)自動發(fā)出剎車組件即將磨平需要更換的通知，提醒有關(guān)人員做好準(zhǔn)備。

參考文獻

[1]楊尊社.飛機剎車盤使用壽命評估試驗方法研究[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2018（6）：51-54+56.

[2]Boeing.B787 Aircraft Maintenance Manual[Z].2020.

作者簡介

張俊，工程師，主要從事飛機工程技術(shù)管理工作。

陳林烽，工程師，主要從事飛機工程技術(shù)管理工作。