飞机非相似余度刹车系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种飞机非相似余度刹车系统及其控制方法，其中系统包括：主刹车系统，包括机载液压源和液压管路，机载液压源通过液压管路与机轮刹车作动器连接，用于为机轮刹车作动器提供刹车动力；自馈能备份刹车系统，包括传动机构和液压泵，传动机构用于将机轮运动的机械能传递给液压泵，液压泵用于将传动机构获取的机械能转换为液压能以为机轮刹车作动器提供刹车动力；控制器，用于在接收到飞机刹车指令时，检测主刹车系统是否处于异常状态，如果是，则控制由自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，否则，控制由主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力；备份刹车系统不依赖机载液压源，使得管路布局简单，有效提高可靠性和可维护性。
【专利说明】飞机非相似余度刹车系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机刹车控制领域，尤其涉及一种飞机非相似余度及其控制方法。
【背景技术】
[0002]飞机刹车系统是保障飞机安全的重要系统。由于液压刹车系统具有功率质量比大、技术成熟度高等优点，仍广泛应用于各种型号飞机，尤其是大型飞机。为了在出现故障情况下，保证飞机能正常刹车，通常飞机液压刹车系统会进行余度备份。传统的余度飞机液压刹车系统由机载的多套集中式液压源提供能量，所需的能源管路布局复杂、可靠性低、可维护性差。
【发明内容】
[0003]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]本发明提供一种飞机非相似余度刹车系统，包括:
[0005]主刹车系统，包括机载液压源和液压管路，所述机载液压源通过液压管路与机轮刹车作动器连接，用于为机轮刹车作动器提供刹车动力；
[0006]自馈能备份刹车系统，包括传动机构和液压泵，所述传动机构用于将机轮运动的机械能传递给所述液压泵，所述液压泵用于将所述传动机构获取的机械能转换为液压能以为机轮刹车作动器提供刹车动力；
[0007]控制器，用于在接收到飞机刹车指令时，检测所述主刹车系统是否处于异常状态，如果是，则控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，否则，控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0008]本发明还提供一种基于上述飞机非相似余度刹车系统的飞机刹车控制方法，包括:
[0009]控制器在接收到飞机刹车指令时，检测飞机的主刹车系统是否处于异常状态；
[0010]如果是，所述控制器控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力；否则，所述控制器控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0011]本发明提供的飞机非相似余度刹车系统及其控制方法，备份刹车系统通过液压泵从机轮获取能量为机轮刹车作动器提供刹车动力，不依赖机载液压源，使得管路布局简单，有效提高可靠性和可维护性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本发明提供的飞机非相似余度刹车系统一种实施例的结构示意图。
[0014]图2为本发明提供的飞机非相似余度刹车系统第二种实施例的结构示意图。
[0015]图3为本发明提供的飞机非相似余度刹车系统一种实施例的控制框图。
[0016]图4为本发明提供的飞机非相似余度刹车系统的控制方法一种实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]参考图1、图2和图3，本实施例提供一种飞机非相似余度刹车系统，包括:
[0020]主刹车系统100，包括机载液压源101和液压管路102，机载液压源101通过液压管路102与机轮刹车作动器103连接，用于为机轮刹车作动器103提供刹车动力；
[0021]备份刹车系统104,包括传动机构105和液压泵106,传动机构105用于将机轮运动的机械能传递给液压泵106，液压泵106用于将传动机构105获取的机械能转换为液压能以为机轮刹车作动器提供刹车动力；
[0022]控制器107，用于在接收到飞机刹车指令时，检测主刹车系统100是否处于异常状态，如果是，则控制由自馈能备份刹车系统104为机轮刹车作动器提供刹车动力，否则，控制由主刹车系统100为机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0023]主刹车系统100为传统的飞机液压刹车系统，在正常情况下，主刹车系统100为机轮刹车作动器提供刹车动力，当主刹车系统处于异常状态下，无法为机轮刹车作动器提供足够的刹车动力，则控制器切换至备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，备份刹车系统从旋转的机轮获取能量，不依赖飞机的机载液压源，使得管路布局简单，有效提高可靠性和可维护性。
[0024]参考图3，主刹车系统100还包括与机载液压源101连接的供油管路108和回油管路109，供油管路108与回油管路109之间设置有计量阀110，液压管路102与计量阀110连接。液压管路102与机轮刹车作动器103连接。
[0025]主刹车系统100工作时，备份刹车系统处于泄压状态，控制器107打开计量阀110，控制机载液压源101向供油管路108供油，供油管路108中的液压油一部分输送至液压管路102为机轮刹车作动器提供刹车动力，另一部分通过回油管路109流回机载液压源110。
[0026]作为一种优选的实施方式，供油管路108上设置有关断阀111，关断阀111与控制器107连接。
[0027]当有特殊情况发生时，控制器107控制关断阀111关断，液压油停止输送至液压管路，保证安全。
[0028]作为一种可选的实施方式，供油管路108上还设有第一单向阀112，以防止液压油回流至机载液压源110。
[0029]液压管路102上还设有断路器113，当发生紧急情况时，关断断路器113，停止向机轮刹车作动器103供应液压油。
[0030]作为一种可选的实施方式，液压管路102内还设有第一压力传感器114,第一压力传感器114与控制器107连接。
[0031]第一压力传感器114用于采集液压管道内102的压力值，并将采集到的压力值发送给控制器107，控制器107根据该压力值判断主刹车系统是否处于正常状态。
[0032]作为一种优选的实施方式，自馈能备份刹车系统104还包括与机轮刹车作动器103配合设置的第二压力传感器126。
[0033]第二压力传感器126采集机轮刹车作动器103的刹车压力，并反馈给控制器107，此外，再通过机轮内集成的传感器反馈刹车力矩和机轮转速给控制器107，形成闭环控制，调节机载液压源的动力输出，进行防滑刹车，与此同时，控制备份刹车系统处于泄压状态，不建立有效地刹车压力，备份刹车系统104不工作。
[0034]当主刹车系统内处于异常状态下时，控制器107控制切换至自馈能备份刹车系统104为机轮刹车作动器103提供刹车动力，备份刹车系统104由泄压状态转换为建压状态，主刹车系统100不工作。
[0035]具体地，备份刹车系统104包括油箱115，液压泵106的吸油口与油箱115连接，液压泵106的出油口连接第一油路116，第一油路116连接第二油路117和第三油路118，第二油路117和第三油路118与油箱115连接；
[0036]第一油路116上设有第二单向阀119和高压油滤120 ；
[0037]第二油路117上设有蓄能器121和溢流阀122 ；
[0038]第三油路118上设有第一开关阀123和第二开关阀124，第一开关阀123和第二开关阀124连接机轮刹车作动器103。
[0039]第二油路117和第三油路118并联，第二油路117和第三油路118的一端与第一油路116连接，另一端与油箱115连接。
[0040]飞机着陆后，如果主刹车系统100处于异常状态，则启动自馈能备份刹车系统104，传动机构105从旋转的机轮127获取能量带动液压泵106工作，液压泵106的吸油口与油箱115连接，从油箱吸取油并转换为带高压的液压油，液压油从液压泵106的出油口流出并流入第一油路116，依次经过第二单向阀119和高压油滤120，之后分为两路，分别经过第二油路117和第三油路118，其中第三油路118上的第一开关阀123和第二开关阀114连接机轮刹车作动器103，最终第二油路117和第三油路118的液压油流回中邮箱115。
[0041]进一步地，通过速度传感器检测机轮的转速，当机轮127的转速过低时，即当机轮12的转速低于预设转速时，此时机轮提供的力不足以直接推动机轮刹车作动器103刹车，这时依靠蓄能器121存储的压力推动机轮刹车作动器刹车。
[0042]优选地，蓄能器121包括第三开关阀125，当主刹车系统100工作时，第三开关阀125打开，蓄能器121处于泄压状态，备份刹车系统104并不能建立有效的刹车压力，备份刹车系统104不工作。[0043]本实施例中所述泄压状态是指蓄能器121在充压完成的情况下因为第三开关阀125的打开而泄压，这样保证了机轮在转速过低时突然切换至备份刹车系统的可行性。
[0044]备份刹车系统104为机轮刹车作动器提供刹车压力的同时，通过第二压力传感器126采集刹车作动器的刹车压力并反馈给控制器107，在通过机轮内集成的传感器反馈刹车力矩和机轮转速给控制器107，形成闭环控制，调节液压泵的动力输出，进行防滑刹车。
[0045]本实施例提供的飞机非相似余度刹车系统，除了飞机原有的主刹车系统，还包括备份刹车系统，当主刹车系统处于异常状态时切换至备份刹车系统为机轮刹车作动器提供压力，备份刹车系统不依赖飞机的机载液压源，使得管路布局简单，有效提高可靠性和可维护性。
[0046]实施例二
[0047]本实施例提供一种飞机非相似余度刹车系统的控制方法，对实施例一所述的飞机非相似余度刹车系统进行控制，包括:
[0048]步骤S201，控制器在接收到飞机刹车指令时，检测飞机的主刹车系统是否处于异常状态；
[0049]步骤S202，如果是，所述控制器控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力；否则，所述控制器控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0050]刹车系统的结构和原理请参考实施例一，在此不在赘述。
[0051]具体地，所述检测飞机的主刹车系统是否处于异常状态包括:
[0052]通过液压管路内的第一压力传感器检测液压管路内的压力值，当所述压力值低于预设阈值时确定所述主刹车系统处于异常状态。
[0053]主刹车系统中的机载液压源通过液压管路为机轮刹车作动器提供刹车动力，当第一压力传感器检测到的压力值低于预设阈值，则说明此时主刹车系统并不能为机轮刹车作动器提供足够的刹车压力，确定此时主刹车系统处于异常状态。
[0054]进一步地，控制器控制由自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，包括:
[0055]控制器关闭所述主刹车系统中的供油管路的关断阀和计量阀，并将所述自馈能备份刹车系统的液压泵由泄压状态转换为建压状态，通过机轮内集成的传感器采集刹车力矩和机轮转速、以及通过第二压力传感器采集机轮刹车作动器刹车压力，根据所述刹车力矩、机轮转速和机轮刹车作动器刹车压力调节所述液压泵的动力输出；
[0056]或者，
[0057]所述控制器控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力，包括:所述控制器将所述自馈能备份刹车系统的液压泵置于泄压状态，开启所述主刹车系统中的供油管路的关断阀和计量阀，通过第二压力传感器采集作动器刹车压力，根据所述作动器刹车压力调节所述机载液压源的动力输出。
[0058]备份刹车系统工作时，传动机构从旋转的机轮获取能量带动液压泵工作，液压泵的吸油口与油箱连接，从油箱吸取油并转换为带高压的液压油，液压油从液压泵的出油口流出并流入第一油路，依次经过第二单向阀和高压油滤，之后分为两路，分别经过第二油路和第三油路，其中第三油路上的第一开关阀和第二开关阀连接机轮刹车作动器，最终第二油路和第三油路的液压油流回油箱。
[0059]主刹车系统工作时，备份刹车系统处于泄压状态，控制器打开计量阀，控制记载液压源向供油管路供油，供油管路中的液压油一部分输送至液压管路为机轮刹车作动器提供刹车动力，另一部分通过回油管路流回机载液压源。
[0060]第二压力传感器采集机轮刹车作动器的刹车压力，并反馈给控制器，此外，再通过机轮内集成的传感器反馈刹车力矩和机轮转速给控制器，形成闭环控制，调节机载液压源的动力输出，进行防滑刹车。
[0061]此外，所述控制器根据所述刹车力矩、机轮转速和/或机轮刹车作动器刹车压力调节所述液压泵的动力输出之前，还包括:
[0062]所述控制器将机轮转速与预设转速进行比较，当机轮转速低于预设转速时，控制由蓄能器为机轮刹车作动器提供刹车动力；当机轮转速高于预设转速时，控制由液压泵为机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0063]通过速度传感器检测机轮转速，当机轮转速低于预设转速时，通过备份刹车系统中的蓄能器为机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0064]当所述机轮转速高于预设转速时，通过液压泵为机轮刹车作动器提供刹车动力。
[0065]当机轮的转速过低时，即当机轮的转速低于预设转速时，此时机轮提供的力不足以直接推动机轮刹车作动器刹车，这时依靠蓄能器存储的压力推动机轮刹车作动器刹车。
[0066]本实施例提供的飞机非相似余度刹车系统的控制方法，除了飞机原有的主刹车系统，还包括备份刹车系统，当主刹车系统处于异常状态时切换至备份刹车系统为机轮刹车作动器提供压力，备份刹车系统不依赖飞机的机载液压源，使得管路布局简单，有效提高可靠性和可维护性。
[0067]在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0068]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:只读存储器(Read-Only Memory,简称 ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称 RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0069]在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0070]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0071]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，包括: 主刹车系统，包括机载液压源和液压管路，所述机载液压源通过液压管路与机轮刹车作动器连接，用于为机轮刹车作动器提供刹车动力； 自馈能备份刹车系统，包括传动机构和液压泵，所述传动机构用于将机轮运动的机械能传递给所述液压泵，所述液压泵用于将所述传动机构获取的机械能转换为液压能以为机轮刹车作动器提供刹车动力； 控制器，用于在接收到飞机刹车指令时，检测所述主刹车系统是否处于异常状态，如果是，则控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，否则，控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力。
2.根据权利要求1所述的飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，所述主刹车系统还包括与所述机载液压源连接的供油管路和回油管路，所述供油管路与所述回油管路之间设置有计量阀，所述液压管路与所述计量阀连接； 所述供油管路上设置有关断阀，所述关断阀与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，所述供油管路上还设有第一单向阀；和/或， 所述液压管路上还设有断路器；和/或， 所述液压管路内还设有第一压力传感器，所述第一压力传感器与所述控制器连接，用于检测所述液压管路 内的压力值；所述控制器还用于当所述压力值低于预设阈值时，确定所述主刹车系统处于异常状态。
4.根据权利要求1所述的飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，所述自馈能备份刹车系统还包括油箱，所述液压泵的吸油口与所述油箱连接，所述液压泵的出油口连接第一油路，所述第一油路连接第二油路和第三油路，所述第二油路和第三油路与所述油箱连接； 所述第一油路上设有第二单向阀和高压油滤； 所述第二油路上设有蓄能器和溢流阀； 所述第三油路上设有第一开关阀和第二开关阀，所述第一开关阀和第二开关阀连接机轮刹车作动器。
5.根据权利要求4所述的飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，所述自馈能备份刹车系统还包括与机轮刹车作动器配合设置的第二压力传感器，用于检测刹车压力并发送给控制器，所述控制器还用于根据所述刹车压力调节所述液压泵或机载液压源的动力输出。
6.根据权利要求4所述的飞机非相似余度刹车系统，其特征在于，所述飞机非相似余度刹车系统还包括速度传感器，用于检测机轮的转速并发送给控制器，所述控制器还用于将机轮转速与预设转速进行比较，当机轮转速低于预设转速时，控制由蓄能器为机轮刹车作动器提供刹车动力；当机轮转速高于预设转速时，控制由液压泵为机轮刹车作动器提供刹车动力。
7.一种基于权利要求1-6任一所述的飞机非相似余度刹车系统的飞机刹车控制方法，其特征在于，包括: 控制器在接收到飞机刹车指令时，检测飞机的主刹车系统是否处于异常状态； 如果是，所述控制器控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力；否则，所述控制器控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力。
8.根据权利要求7所述的飞机刹车控制方法，其特征在于，所述控制器检测飞机的主刹车系统是否处于异常状态包括: 通过液压管路内的第一压力传感器检测液压管路内的压力值，当所述压力值低于预设阈值时确定所述主刹车系统处于异常状态。
9.根据权利要求7所述的飞机刹车控制方法，其特征在于， 所述控制器控制由所述自馈能备份刹车系统为机轮刹车作动器提供刹车动力，包括:所述控制器关闭所述主刹车系统中的供油管路的关断阀和计量阀，并将所述自馈能备份刹车系统的液压泵由泄压状态转换为建压状态，通过机轮内集成的传感器采集刹车力矩和机轮转速、和/或通过第二压力传感器采集机轮刹车作动器刹车压力，根据所述刹车力矩、机轮转速和/或机轮刹车作动器刹车压力调节所述液压泵的动力输出； 或者， 所述控制器控制由所述主刹车系统为所述机轮刹车作动器提供刹车动力，包括:所述控制器将所述自馈能备份刹车系统的液压泵置于泄压状态，开启所述主刹车系统中的供油管路的关断阀和计量阀，通过第二压力传感器采集作动器刹车压力，根据所述作动器刹车压力调节所述机载液压源的动力输出。
10.根据权利要求9所述的飞机刹车控制方法，其特征在于，所述控制器根据所述刹车力矩、机轮转速和 /或机轮刹车作动器刹车压力调节所述液压泵的动力输出之前，还包括: 所述控制器将机轮转速与预设转速进行比较，当机轮转速低于预设转速时，控制由蓄能器为机轮刹车作动器提供刹车动力；当机轮转速高于预设转速时，控制由液压泵为机轮刹车作动器提供刹车动力。
【文档编号】B60T8/171GK103786704SQ201410038162
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】尚耀星, 刘晓超, 焦宗夏, 黄澄 申请人:北京航空航天大学