专利名称：一种飞机防滑刹车控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于飞机防滑刹车控制领域，涉及一种飞机防滑刹车控制系统。
背景技术：
目前，炭/炭(C/C)复合材料具有材质轻、密度高等特点，已广泛的应用飞机刹车系统中，由于C/C摩擦材料的动摩擦力矩具有随速度不同而变化的特性，这些特性决定了其在飞机着陆过程开始刹车时，力矩冲峰显现比较明显，造成滑移率超调，引起防滑频繁， 刹车抖动，飞机制动的平稳性不好。目前解决方法是1.改变C/C材料的工艺水平，提高C/C材料的性能，研制出高性能、峰谷比比较低的材料。但是由于C/C制造过程复杂，周期比较长，成本比较高，而且由于材料更改引起其他匹配性工作量比较大。2.通过飞行员的刹车经验，开始缓慢施加刹车压力，然后在慢慢满刹车，避开炭盘冲峰出现点，这样会增加飞行员负荷，对飞机的操控带来一定影响。因此研制一种能适应C/C刹车盘，在不增加飞行员负荷和改变原有系统特性情况下，自动调整刹车制动压力，最大效率利用地面结合力矩，提高刹车效率、缩短刹车距离，增加制动过程的平稳性的经济有效防滑刹车控制系统，是非常必要的。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提出一种飞机防滑刹车控制系统，该飞机防滑刹车控制系统能够有效解决炭盘力矩冲峰，自动调节刹车压力，有力保障刹车过程平稳安全。本实用新型的技术方案如下一种飞机防滑刹车控制系统，左刹车指令传感器、右刹车指令传感器、左轮速传感器、右轮速传感器、座舱操作信息端口均与防滑刹车控制器连接，防滑刹车控制器分别通过左电液压力伺服阀和右电液压力伺服阀控制左主机论和右主机轮；在防滑刹车控制器内设置有C/C信息存储单元，用于存储用于预设的炭盘特性信息，所述的炭盘特性信息包括峰谷比、冲峰时间和平均力矩。防滑刹车控制器包括中央微处理器作为主控逻辑及运算单元；C/C信号调理单元将来自C/C信息存储单元的炭盘特性信息转换为中央微处理器识别的电信号；炭盘特性信息包括峰谷比、冲峰时间、平均力矩；刹车指令调理单元将来自左刹车指令传感器、右刹车指令传感器所传递的飞行员脚蹬刹车信号调理成中央微处理器所能识别的电压信号；轮速信号调理单元将来自左轮速传感器、右轮速传感器的轮速信号调理成中央微处理器所能识别的频率或电压信号；[0016]座舱操作调理单元将座舱相关信号调理成中央微处理器所能识别的电压信号； 所述的座舱相关信号为刹车类型信号起落架收上止转刹车、无防滑刹车、停留刹车、中止起飞刹车信号；D/A输出单元将中央微处理的刹车制动数字量信号Io转换成刹车执行机构即左电液压力伺服阀和右电液压力伺服阀所能识别的模拟量电信号。中央微处理器还包括用于根据实际刹车信号L和防滑信号If计算出飞机刹车制动信号Itj的综合输出单元；Itj为十六进制数值型参数I0 = Ib-If-Q,其中Ib = I1-Ip,其中，I1 为刹车指令信号，当 S/&1 彡 10%，I1 = USMSAahilO^ < S/Sa ^ 100%时，I1 = 264*(S/Sa)-14 ；其中S/Sa为飞行员刹车脚蹬位移与脚蹬最大有效行程的比值；加压信号Ip为数值量，范围0 FAH，且Ip彡I1,
iL-k *n*t3+k*rc*t2-k3*MA*t te(0，1.5*7p,丄_I,= ； 12λΑC，其中 kl、k2、k3 为内控防滑信号If = min{IB, k4* (Vk-Vk) }，其中k4为内控参数本实用新型中k4取值为 3，V』k时刻机轮实时速度，飞机参考速度Ve = max{VK，max{VK_「at，VK/(l-Xp)}}，其中， a为预期减速率，取值为2. 5 3. 5m/s2 ；t为控制周期，取值为IOms ；Vih为k时刻的前一时刻的机轮实时速度；λ ρ为最佳滑移率最佳滑移率为0. 13。有益效果本实用新型的飞机防滑刹车控制系统能够有效解决炭盘力矩冲峰，自动调节刹车压力的新型防滑刹车控制系统，可有效缩短刹车距离，提高飞机制动的安全性，增加乘客的舒适性。从而克服飞机刹车系统使用C/C复合材料在力矩冲峰上的不足。本实用新型通过系统的加压模块，根据C/C特性，自动调整刹车压力，避免刹车力矩冲峰，减少飞机防滑工作频次，提高刹车效率，缩短刹车距离，保证飞机着陆或滑行的安全性，同时也增加乘客的舒适性。而且操作方便，适应性强。以前刹车系统没有具有加压模块，飞行员来上就一脚踩到底，输出最大刹车压力， 从而造成系统的超调，防滑次数增加，效率就会降低；本实用新型有了加压模块，从而可以避免这种情况发生。
图1是本实用新型的系统结构图。图2是防滑刹车控制器结构图。 图3是控制逻辑示意图。 图4是刹车压力逻辑效果示意图。[0033]标号说明101-左刹车踏板，111-右刹车踏板。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明实施例1 为使本实用新型实施例的目的、技术方案、优点等更加清晰明白，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细介绍。本实用新型示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不作为本实用新型的限定。如图1所示，其为本实用新型的系统结构图，该系统包括刹车指令传感器与刹车踏板相连，安装在飞机座舱内，用于将飞行员脚蹬刹车位移信号转换成电信号；座舱操作信息，主要用于飞行员的座舱开关量刹车选择操作，以实现起落架收上止转刹车、无防滑刹车、停留刹车、中止起飞刹车等不同类型的刹车操作；轮速传感器安装在左右主机轮的轮轴内，用于将机轮的转速信号变换成频率信号；受刹左右主机轮(含刹车装置、轮胎)，用于支撑飞机，并实现将飞机动能转化成热能消耗；电液压力伺服阀安装在起落架舱内，是刹车制动的执行部件，用于实现刹车制动电流信号转换为刹车压力信号；C/C信息单元，一种外部数据存储接口，安装在防滑刹车控制器内，用于将炭/炭刹车盘的峰谷比、冲峰时间、平均力矩等特性信息传递给滑刹车控制单元的微处理器；防滑刹车控制器根据飞行员的脚蹬刹车信号和炭盘特性信号，计算出飞机刹车加压方式，并由此得出飞机实际刹车信号；同时根据轮速信号和预期的减速率和最佳滑移率，计算出飞机参考速度信号，并根据机轮的打滑深度，得出机轮的防滑信号；最后由飞机实际刹车信号和防滑信号，综合出实时刹车制动输出信号，使机轮处于最佳滑移率λ ρ附近，实现飞机在跑道上的安全平稳制动，同时保证旅客及驾驶人员舒适性。具体见后文的防滑刹车控制逻辑。滑移率的定义为―=^^ (1"°
V R其中Vk——机轮实时速度，单位m/s，Ve——飞机参考速度，单位m/s，具体推导见后文(3-1)最佳滑移率λ ρ定义为机轮与地面所能提供的结合力矩最大时所相对应的滑移率。本实用新型专利所采用的最佳滑移率为0. 13。在图2所示实施例中。防滑刹车控制器由C/C信息处理单元，刹车指令处理单元， 轮速信号调理单元，座舱刹车操作调理单元，电源处理单元，中央微处理器，D/A输出单元等组成。所述防滑刹车控制器是刹车系统的核心控制部分，负责系统及自身的数据采集、运算、输出、状态监控等，根据炭盘特性及机轮打滑状态，自动调整刹车制动压力，实现飞机着陆过程安全平稳制动。所述C/C信号调理单元，负责将飞机所用刹车盘特性信号调理成所能识别的电压信号，以数据总线的形式传递给中央微处理器，并通过外接参数接口 C/C信息单元进行数据更新；所述刹车指令调理单元，将刹车指令传感器传递的飞行员刹车信号调理成中央微处理器所能识别的电压信号，0 4V ；所述轮速信号调理单元，将轮速传感器的机轮速度频率信号调理成中央微处理器所能识别和采集的电压信号，0 3V ；所述座舱操作调理单元，将座舱操作信息如起落架收上止转刹车、无防滑刹车、停留刹车、中止起飞刹车等0或28V的开关量信号调理成中央微处理器所能识别的0或5V电平信号；所述电源处理单元，将系统的供电电压28V调理成控制单元内部所需的5、15V电源；所述D/A输出单元，实现数字量到模拟量的转换，将中央微处理器输出刹车综合制动信号Itj数字量调理成可驱动电液压力伺服阀模拟量电流信号(0 40mA)；所述中央微处理器，负责上述单元的数据采集、运算、输出、监控等，主要实现飞机防滑刹车制动逻辑，本实用新型采用16位单片机 80C196KB。如图3所示防滑刹车控制逻辑示意图，防滑刹车控制器根据加压模块，由刹车综合单元自动调整刹车信号，防滑综合单元根据轮速及参考速度，计算出机轮的打滑深度，得出防滑信号，最后由综合输出单元根据刹车信号及防滑信号综合出制动信号，驱动电液伺服阀，实现飞机的刹车制动。所述加压模块，根据刹车指令信号I1和炭盘信息C。(峰谷比η、冲峰时间T。、平均力矩Ma)计算出刹车加压信号IP，数值量，范围0 FAH，且Ip彡1工。
权利要求1.一种飞机防滑刹车控制系统，其特征在于，左刹车指令传感器、右刹车指令传感器、 左轮速传感器、右轮速传感器、座舱操作信息端口均与防滑刹车控制器连接，防滑刹车控制器分别通过左电液压力伺服阀和右电液压力伺服阀控制左主机轮和右主机轮；在防滑刹车控制器内设置有C/C信息存储单元，用于存储用于预设的炭盘特性信息， 所述的炭盘特性信息包括峰谷比、冲峰时间和平均力矩。
2.根据权利要求1所述的飞机防滑刹车控制系统，其特征在于，防滑刹车控制器包括 中央微处理器作为主控逻辑及运算单元；C/C信号调理单元将来自C/C信息存储单元的炭盘特性信息转换为中央微处理器识别的电信号；炭盘特性信息包括峰谷比、冲峰时间、平均力矩；刹车指令调理单元将来自左刹车指令传感器、右刹车指令传感器所传递的飞行员脚蹬刹车信号调理成中央微处理器所能识别的电压信号；轮速信号调理单元将来自左轮速传感器、右轮速传感器的轮速信号调理成中央微处理器所能识别的频率或电压信号；座舱操作调理单元将座舱相关信号调理成中央微处理器所能识别的电压信号；所述的座舱相关信号为刹车类型信号起落架收上止转刹车、无防滑刹车、停留刹车、中止起飞刹车信号；D/A输出单元将中央微处理的刹车制动数字量信号Io转换成刹车执行机构即左电液压力伺服阀和右电液压力伺服阀所能识别的模拟量电信号。
专利摘要本实用新型公开了一种飞机防滑刹车控制系统，左刹车指令传感器、右刹车指令传感器、左轮速传感器、右轮速传感器、座舱操作信息端口、C/C信息存储单元均与防滑刹车控制器连接，防滑刹车控制器分别通过左电液压力伺服阀和右电液压力伺服阀控制左主机论和右主机轮。该飞机防滑刹车控制系统能够有效解决炭盘力矩冲峰，自动调节刹车压力，有力保障刹车过程平稳安全。
文档编号B60T8/172GK202106959SQ20112011430
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者刘启生, 刘文胜, 吴华伟, 黄伟明 申请人:中南大学, 长沙鑫航机轮刹车有限公司