最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞机碳陶机轮刹车系统，具体是一种用阻力伞信号控制并实现最大刹 车压力可调的碳陶机轮刹车系统控制方法。
【背景技术】
[0002] 碳陶复合材料是飞机刹车机轮使用的一种新材料，碳陶复合材料聚集了粉末冶金 材料和碳/碳复合材料的优点，具有抗氧化性能好、耐腐蚀性强、力学性能和热物理性能优 异及摩擦磨损性能良好等特点。
[0003] 但在实际使用中发现，飞机着陆速度不同，碳陶复合材料刹车片的摩擦系数也会 发生相应变化，当飞机着陆速度高于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩察系数变小，碳陶机 轮刹车系统刹车效率降低，刹车距离增长；当飞机着陆速度低于一定值时，碳陶复合材料刹 车片摩察系数正常，碳陶机轮刹车系统刹车效率不变。
[0004] 现有技术碳陶机轮刹车系统的刹车压力是恒定的，飞行员把刹车踏板踩到底，防 滑控制盒发出刹车控制指令使刹车系统输出额定刹车压力刹停飞机，具体见图1现有技的 控制逻辑框图。
[0005] 由于现有技术中碳陶机轮刹车系统输出的额定刹车压力是一定的，这个额定刹车 压力与飞机的速度没有关系。更没有用飞机的阻力伞信号进行控制。当飞机着陆速度小于 一定值时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数正常、飞机碳陶机轮刹车系统按正常的刹车效率 刹停飞机；当飞机着陆速度大于一定值时，碳陶复合材料刹车片摩擦系数变小、飞机碳陶机 轮刹车系统的平均刹车力矩降低、平均减速率变小、刹车距离增加、刹车效率降低等。这对 飞机的跑道长度和飞行员的技术水平提出了更高的要求。
[0006] 经检索，国内尚无公开的飞机碳陶机轮刹车系统控制技术，也没有采用飞机阻力 伞信号控制飞机碳陶机轮刹车系统技术报道。
【发明内容】
[0007] 为克服现有技术中存在的飞机着陆速度影响碳陶机轮刹车系统刹车效率的不足， 本发明提出了一种最大刹车压力可调的飞机碳陶机轮刹车系统控制方法。
[0008] 本发明的具体过程是：
[0009] 步骤1，防滑控制盒接受阻力伞控制指令：
[0010] 飞机降落时向防滑控制盒发出阻力伞信号。
[0011] 若飞机降落时不放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为 ;若飞机降落时放阻力伞，碳陶机轮刹车系统的防滑控制盒接收到控制指令为" 1"。
[0012] 飞机降落时发出的阻力伞信号通过公式（1)表示：
[0013] CN 105151283 A 说明书 2/9 页
[0014] 步骤2,确定飞机着陆时阻力伞的能量：
[0015] 首先确定飞机着陆时的能量。所述飞机着陆时的能量通过公式（2)确定：
[0017] 式⑵中：A&是飞机着陆时的能量；W&是飞机着陆时的重量；Vi是飞机着陆时的 接地速度。
[0018] 根据得到的飞机着陆时的能量，确定飞机着陆时放阻力伞时的能量，具体是：
[0019] 当飞机着陆阻力伞信号为"1"时，飞机动能的一部分被阻力伞吸收，飞机着陆时碳 陶机轮刹车片吸收的的能量和阻力伞吸收的的能量由公式（4)确定：
[0021] 公式（4)中，六,是阻力伞吸收的能量；A S1是飞机着陆放阻力伞时碳陶复合材料刹 车片吸收的能量。
[0022] 当飞机着陆阻力伞信号为"0"时，碳陶复合材料刹车片吸收了飞机着陆时的能量， 飞机着陆时碳陶机轮刹车片吸收的能量通过公式（3)确定：
[0024] 式中：AS-一飞机阻力伞信号为"0"时碳陶复合材料刹车片吸收的能量。
[0025] 步骤3、确定防滑控制盒阀门的控制电压VF:
[0026] 接通防滑开关，碳陶机轮刹车系统正常工作，碳陶机轮刹车系统刹车压力由阀门 控制电压Vf确定，阀门控制电压V F通过防滑电压V s与刹车电压V τ确定，根据公式（5)得到 阀门控制电压Vf。
[0027] Vf= V S+VT (5)
[0028] 公式（5)中：
[0029] Vs是防滑电压；V τ是刹车电压；
[0030] 所述刹车电压^的取值与阻力伞信号相关：当阻力伞信号为"0"时，刹车电压Vt取0.7V ;当阻力伞信号为"1"时，刹车电压￥7取2.8￥。
[0031] 步骤4、确定伺服阀输出刹车压力：
[0032] 当飞机着陆阻力伞信号为"1"时，伺服阀回油电磁活门通电，碳陶机轮刹车系统 额定刹车压力为9. 5MPa~10. 5MPa。当飞机着陆阻力伞信号为"0"时，伺服阀回油电磁活 门断电，碳陶机轮刹车系统最大刹车压力12. 5MPa~13. 5MPa。
[0033] 步骤5、确定伺服阀输出刹车压力控制方法：
[0034] 当飞机阻力伞控制指令为"1"时，防滑电压Vs= 0,由公式（5)得Vf= Vt;
[0035] 通过阀门控制电压Vf控制伺服阀输出刹车压力P，具体由公式（7)确定：
[0036] P = (VF/R) (7)
[0037] R :为伺服阀线圈电阻，R = 180~200 Ω。
[0038] 阻力伞打开时，阀门控制电压VF通过防滑电压Vs与刹车电压VT确定，防滑电压 Vs= 0,由公式（5)得V F= V τ，刹车电压2. 8V，阀门控制电压V「取2. 8V，碳陶机轮刹车 系统输出额定刹车压力为lOMPa。
[0039] 当飞机阻力伞控制指令为"0"时，防滑电压Vs= 0,由公式（5)得Vf= Vt;
[0040] 碳陶机轮刹车系统按预设的比例系数与额定刹车压力相乘，使刹车压力最大，根 据公式（8)计算最大刹车压力Pp
[0041] P1=K1(VfA) (8)
[0042] 公式⑶中：
[0043] K1:为伺服阀比例系数，是伺服阀输出电压与电流的比值。
[0044] 当阻力伞信号为"0"时，阀门控制电压VF通过防滑电压Vs与刹车电压VT确定， 由公式（5)得Vf= V τ，刹车电压0. 7V，阀门控制电压V淑0. 7V，碳陶机轮刹车系统输 出最大刹车压力为13MPa。
[0045] 步骤6、确定碳陶机轮刹车系统控制方法
[0046] 所述的碳陶机轮刹车系统控制方法是通过上述飞机碳陶机轮刹车系统的控制参 数实现的。
[0047] 通过飞机阻力伞信号确定飞机碳陶机轮刹车系统控制状态，从而控制飞机碳陶机 轮刹车系统的刹车压力，使飞机刹车效率最优化，按公式（9)确定刹车力矩。
[0048] Ms= μ dFn(P-AP)nTRm (9)
[0049] 公式⑶中：
[0050] μ d为碳陶刹车材料盘摩擦系数，当阻力伞信号为"1"时μ d= 0.25,当阻力伞信 号为"0"时 yd= 0. 2 ;
[0051] P为刹车压力，当阻力伞信号为"1"时P = lOMPa，当阻力伞信号为"0"时P = 13MPa ；
[0052] Fn为活塞面积；ΔΡ为压力损失；η τ为摩擦面数；Rni为摩擦面中径；MS为机轮刹车 力矩。
[0053] 本发明是在试验的基础上进行分析总结，在现有碳陶机轮刹车系统中增加一个飞 机阻力伞控制信号；当飞行员在飞机着陆时按下放阻力伞按钮，抛出阻力伞，同时飞机的飞 控系统采集阻力伞信号，通过通信总线传给防滑控制盒，当飞行员把刹车踏板踩到底，防滑 控制盒接收到飞行员的刹车指令，同时采集飞机的阻力伞信号，当采集到飞机的阻力伞信 号为"1"时，防滑控制盒对接收到的刹车指令和阻力伞信号进行与运算，防滑控制盒输出碳 陶机轮刹车系统额定刹车压力刹车指令，碳陶机轮刹车系统用额定刹车压力刹停飞机；当 防滑控制盒接收到飞行员的刹车指令，同时采集到飞机