一种远距操纵的应急刹车系统及其设计方法与流程

本发明涉及飞机刹车系统领域，具体是一种远距操纵的应急刹车系统及其设计方法。

背景技术：

现有飞机刹车系统广泛采用数字电传防滑刹车系统，飞机刹车系统由正常刹车系统和应急刹车系统组成。正常刹车系统具有防滑功能；应急刹车系统由刹车减压活门1、油箱2、液压源3、脚踏板5组成，应急刹车由手刹车实现，无防滑功能。具体见图1现有技术应急刹车系统原理图。

刹车减压活门1与脚踏板5铰接连接，安装在主驾驶舱内；由于应急刹车系统采用了机械式刹车减压活门，刹车系统液压管路从飞机驾驶舱一直到刹车机轮4的刹车装置。现有技术应急刹车系统的液压油必须进入主驾驶舱，造成液压管路长、刹车系统重量大，直接造成应急刹车系统系统维护复杂等问题。本发明提出一种远距操纵的应急刹车系统及其设计方法，解决现有技术应急刹车系统存在的所有问题。

在公开号为cn106394525a的发明创造中公开了一种刹车指令直控式的飞机电传刹车系统，该发明创造包括刹车指令传感器、刹车控制阀、刹车控制盒和速度传感器；由刹车指令传感器发出的刹车指令信号不经过刹车控制盒，直达刹车控制阀，直接操纵刹车控制阀进行刹车的飞机电传刹车控制系统。刹车指令传感器输出的刹车指令信号直接送给刹车控制阀即电液伺服阀，电液伺服阀输出与刹车指令信号成正比的液压刹车压力进行刹车控制。在刹车机轮打滑或锁死时，由刹车控制盒向刹车控制阀发出与刹车指令电流方向相反的防滑控制电流信号，以减少刹车控制阀的控制电流，从而减少刹车压力，解除机轮打滑或锁死，避免刹爆轮胎。

但是，公开号为cn106394525a的发明创造提出的一种刹车指令直控的飞机电传刹车系统是一种飞机正常刹车系统，该刹车指令直控的飞机电传刹车系统具有刹车功能、防滑功能，其刹车功能由指令传感器、刹车控制阀实现；防滑功能由刹车控制盒、速度传感器和刹车控制阀共同实现。但是，该飞机电传刹车系统作为应急刹车系统时，存在应急刹车液压管路长、系统重量大，以及系统复杂带来的维护难度大的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的应急刹车液压管路长、系统重量大，以及系统复杂带来的维护难度大的问题，本发明提出了一种远距操纵的应急刹车系统及其设计方法。

本发明提出的远距操纵的应急刹车系统包括刹车指令传感器、电磁液压锁、电液压力伺服阀、熔断器、刹车指令传感器、电源、起落架位置开关。其中：所述电液压力伺服阀的工作油口与刹车机轮的刹车油入口连接，该电液压力伺服阀的出油口与油箱的回油管路连通；该电液压力伺服阀的进油口与电磁液压锁的出油口连通；所述电磁液压锁的进油口与液压源的出油口连通，回油口与油箱的回油管连接，所述的工作油口与电液压力伺服阀的进油口连接。

电液压力伺服阀的控制信号输入端与刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令输出端连通。所述电磁液压锁的控制信号输入端与刹车指令传感器的电磁液压锁控制信号输出端连通。所述直流电源经熔断器与起落架位置开关的一端相连，该起落架位置开关的另一端与刹车指令传感器的电源输入端连接。所述刹车指令传感器与刹车手柄连接。

本发明提出的所述远距操纵的应急刹车系统的设计过程是：

步骤1，确定刹车指令传感器的控制逻辑。

所述确定刹车指令传感器的控制逻辑的过程是：

ⅰ确定刹车指令传感器输出的电磁液压锁开锁控制信号的电压；

ⅱ确定刹车指令传感器的控制逻辑；

当刹车指令传感器的电磁液压锁控制信号为0v时，电磁液压锁关锁，切断应急刹车系统液压源；当刹车指令传感器的电磁液压锁控制信号为28v时，电磁液压锁开锁，应急刹车系统液压源供油。

通过公式(1)确定应急刹车系统刹车指令传感器电磁液压锁控制逻辑：

公式中：s是刹车指令传感器控制信号状态；1是电磁液压锁开锁控制信号，该控制信号为28v的直流电压；0是电磁液压锁关锁控制信号，该控制信号为0v的直流电压；ls是刹车指令传感器工作行程；ls0是刹车指令传感器空行程。

所述确定的刹车指令传感器输出的电磁液压锁开锁控制信号的电压是，当刹车指令传感器的机械行程在空行程范围内时，刹车指令传感器的电磁液压锁控制信号为0v；当刹车指令传感器机械行程在不小于刹车指令传感器的空行程且不大于该刹车指令传感器的总行程时，刹车指令传感器的电磁液压锁控制信号为28v的直流电压。

步骤2，确定刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流逻辑。

当刹车指令传感器的机械行程在空行程范围内时，刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流为静态控制电流if0，应急刹车系统电液压力伺服阀输出刹车压力为防滑刹车系统回油压力；当刹车指令传感器机械行程在不小于刹车指令传感器空行程且不大于该刹车指令传感器总行程时，刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流为if，刹车指令传感器输出控制电流if与刹车指令传感器机械行程成正比，应急刹车系统电液压力伺服阀输出刹车压力与控制电流成正比。通过公式(2)确定应急刹车系统刹车指令传感器电液压力伺服阀控制指令电流：

公式中：if是控制电流；if0是静态控制电流；k1是电流/行程增益；ls是刹车指令传感器工作行程；ls0是刹车指令传感器空行程。

在确定刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流逻辑时，设定应急刹车系统刹车指令传感器机械空行程为2^+0.5mm、总行程为电液压力伺服阀静态电流为最大控制电流为控制电流范围为刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流与行程增益k1＝0.4444ma/mm。

当刹车指令传感器机械行程在0mm～2^+0.5mm范围内，控制电流当刹车指令传感器机械行程在范围内，控制电流刹车指令传感器电流/行程增益k1＝0.4444ma/mm。刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流大小与刹车指令传感器工作行程成正比，刹车指令传感器行程越大输出电流越大，总行程时输出最大刹车电流。

步骤3，确定电磁液压锁的控制参数。

确定应急刹车系统额定供油压力为系统流量不小于15l/min，应急刹车系统的回油压力不大于1.2mpa，电磁液压锁额定工作电压28v.dc，最小工作电压不小于16v.dc，最高工作电压为30v.dc。

步骤4，确定电液压力伺服阀控制参数

该电液压力伺服阀输出的刹车压力由刹车指令传感器输出的电流决定；刹车指令传感器输出的电流由刹车指令传感器机械行程决定：当刹车指令传感器机械行程在空行程范围内时，电液压力伺服阀输出刹车压力为防滑刹车系统回油压力p0；当刹车指令传感器机械行程在不小于空行程且不大于总行程范围内时，电液压力伺服阀输出刹车压力与控制电流if成正比。通过公式(3)确定刹车压力p。

p＝k2(if-if0)+p0(3)

公式中：k2压力/电流增益；p0防滑刹车系统回油压力；p刹车压力。

所确定的电液压力伺服阀控制参数是，应急刹车系统额定供油压力21mpa，系统流量不小于15l/min，回油压力不大于1.2mpa，要求电液压力伺服阀在gjb420b8级油液环境下能长期工作，额定输出压力额定工作电流死区电流电液压力伺服阀输出刹车压力与控制电流if成正比，电液压力伺服阀压力/电流增益k2＝0.6167mpa/ma。

至此，完成了远距操纵的应急刹车系统的设计。

本发明由安装在驾驶舱内的刹车指令传感器直接控制安装在主起落架舱内的电磁液压锁和电液压力伺服阀，从而实现了应急刹车系统远距操纵。安装在主起落架舱内的电磁液压锁和电液压力伺服阀就近连接到液压源，刹车系统液压管路靠近刹车机轮布置在主起落架舱内，解决了液压管路必须进驾驶舱的问题，从而减少了液压管路的长度，使应急刹车系统维护简单。

刹车指令传感器接通起落架位置开关，当刹车指令传感器机械行程在空行程范围内时，刹车指令传感器的电磁液压锁关锁控制信号为0v，电磁液压锁关闭应急刹车系统液压源的供油；刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令为静态控制电流if0，电液压力伺服阀输出的刹车压力为防滑刹车系统回油压力。

接通起落架位置开关，当刹车指令传感器机械行程在不小于空行程且不大于总行范围内时，刹车指令传感器的电磁液压锁开锁控制信号为28v.dc，电磁液压锁打开应急刹车系统液压源的供油；刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令为控制电流if，电液压力伺服阀输出与刹车指令传感器的控制电流if成正比的刹车压力；刹车指令传感器行程越大，输出控制电流if越大，电液压力伺服阀输出刹车压力越高，刹车指令传感器机械行程达到总行程时电液压力伺服阀输出应急刹车系统最大刹车压力。

本发明的刹车指令传感器安装在驾驶舱内，电磁液压锁和电液压力伺服阀安装在主起落架舱内，电磁液压锁和电液压力伺服阀就近连接到液压源，刹车系统液压管路靠近刹车机轮布置在主起落架舱内，从而减少了应急刹车系统液压管路的长度，减少了刹车系统的重量，本发明由刹车指令传感器远距离直接控制电磁液压锁和电液压力伺服阀，从而实现了应急刹车系统远距操纵。降低了应急刹车系统的复杂度和维护难度。

附图说明

图1现有技术的结构示意图；

图2本发明的结构示意图。

1.刹车减压活门；2.油箱；3.液压源；4.刹车机轮；5.脚踏板；6.刹车手柄；7.刹车指令传感器；8.电液压力伺服阀；9.电磁液压锁；10.起落架位置开关；11.熔断器；12.28vdc电源。

具体实施方式

本实施例是一种远距操纵的应急刹车系统，包括刹车指令传感器7、电磁液压锁9、电液压力伺服阀8、熔断器11、刹车指令传感器7、电源12、起落架位置开关10。其中：所述电液压力伺服阀8的工作油口与刹车机轮4的刹车油入口连接，该电液压力伺服阀的出油口与油箱2的回油管路连通；该电液压力伺服阀8的进油口与电磁液压锁9的出油口连通；电液压力伺服阀8的控制信号输入端与刹车指令传感器7的电液压力伺服阀控制指令输出端连通。

所述电磁液压锁9有三个液压口，分别是进油口、回油口和工作油口，其中的进油口与液压源3的出油口连通，回油口与油箱2的回油管连接，所述的工作油口与电液压力伺服阀8的进油口连接。

所述电磁液压锁9的控制信号输入端与刹车指令传感器7的电磁液压锁控制信号输出端连通。

28v的直流电源12经熔断器11与起落架位置开关10的一端相连，该起落架位置开关10的另一端与刹车指令传感器7的电源输入端连接。所述刹车指令传感器7与刹车手柄6连接。

本实施例提出的远距操纵的应急刹车系统的设计过程是：

步骤一、确定刹车指令传感器的控制逻辑。

ⅰ确定刹车指令传感器输出的电磁液压锁开锁控制信号的电压：

当刹车指令传感器7的机械行程在空行程范围内时，刹车指令传感器7的电磁液压锁控制信号为0v；当刹车指令传感器机械行程在不小于刹车指令传感器的空行程且不大于该刹车指令传感器的总行程时，刹车指令传感器7的电磁液压锁控制信号为28v的直流电压。

ⅱ确定刹车指令传感器的控制逻辑

当刹车指令传感器7的电磁液压锁控制信号为0v时，电磁液压锁关锁，切断应急刹车系统液压源；当刹车指令传感器7的电磁液压锁控制信号为28v时，电磁液压锁开锁，应急刹车系统液压源供油。

通过公式(1)确定应急刹车系统刹车指令传感器电磁液压锁控制逻辑：

公式中：s是刹车指令传感器控制信号状态；1是电磁液压锁开锁控制信号，该控制信号为28v的直流电压；0是电磁液压锁关锁控制信号，该控制信号为0v的直流电压；ls是刹车指令传感器工作行程；ls0是刹车指令传感器空行程。

本实施例中，设定应急刹车系统刹车指令传感器机械空行程为2^+0.5mm、总行程为工作电压为28v的直流电压。电磁液压锁关锁控制信号为0v的直流电压；电磁液压锁开锁控制信号为28v的直流电压。

步骤2，确定刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流逻辑。

当刹车指令传感器7的机械行程在空行程范围内时，刹车指令传感器7的电液压力伺服阀控制指令电流为静态控制电流if0，应急刹车系统电液压力伺服阀8输出刹车压力为防滑刹车系统回油压力；当刹车指令传感器7机械行程在不小于刹车指令传感器空行程且不大于该刹车指令传感器总行程时，刹车指令传感器7的电液压力伺服阀控制指令电流为if，刹车指令传感器7输出控制电流if与刹车指令传感器机械行程成正比，应急刹车系统电液压力伺服阀8输出刹车压力与控制电流成正比。通过公式(2)确定应急刹车系统刹车指令传感器电液压力伺服阀控制指令电流：

公式中：if是控制电流；if0是静态控制电流；k1是电流/行程增益；ls是刹车指令传感器工作行程；ls0是刹车指令传感器空行程。

本实施例中，设定应急刹车系统刹车指令传感器机械空行程为2^+0.5mm、总行程为电液压力伺服阀静态电流为最大控制电流为控制电流范围为刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流与行程增益k1＝0.4444ma/mm。当刹车指令传感器机械行程在0mm～2^+0.5mm范围内，控制电流当刹车指令传感器机械行程在范围内，控制电流刹车指令传感器电流/行程增益k1＝0.4444ma/mm。刹车指令传感器的电液压力伺服阀控制指令电流大小与刹车指令传感器工作行程成正比，刹车指令传感器行程越大输出电流越大，总行程时输出最大刹车电流。

步骤三、确定电磁液压锁的控制参数。

电磁液压锁是普通的两位三通电磁阀，与电液压力伺服阀集成在一个油路系统中。工作时，该电磁液压锁线圈断电关锁，应急刹车系统切断液压源13并释放压力；电磁液压锁线圈通电开锁，应急刹车系统与液压源13联通，刹车系统输出刹车压力。

电磁液压锁线圈断电关锁，应急刹车系统切断液压源供油，使电液压力伺服阀供油压力为0mpa或为回油压力。电磁液压锁线圈通电开锁，应急刹车系统液压源接通供油，使电液压力伺服阀供油压力为

本实施例设定应急刹车系统额定供油压力为系统流量不小于15l/min，应急刹车系统的回油压力不大于1.2mpa，电磁液压锁额定工作电压28v.dc，最小工作电压不小于16v.dc，最高工作电压为30v.dc。

步骤四、确定电液压力伺服阀控制参数

本实施例选用压力线性控制的电液压力伺服阀。该电液压力伺服阀输出的刹车压力由刹车指令传感器输出的电流决定；刹车指令传感器7输出的电流由刹车指令传感器7机械行程决定：当刹车指令传感器7机械行程在空行程范围内时，电液压力伺服阀8输出刹车压力为防滑刹车系统回油压力p0；当刹车指令传感器7机械行程在不小于空行程且不大于总行程范围内时，电液压力伺服阀输出刹车压力与控制电流if成正比。通过公式(3)确定刹车压力p。

p＝k2(if-if0)+p0(3)

公式中：k2压力/电流增益；p0防滑刹车系统回油压力；p刹车压力。

本实施例中，设定应急刹车系统额定供油压力21mpa，系统流量不小于15l/min，回油压力不大于1.2mpa，要求电液压力伺服阀在gjb420b8级油液环境下能长期工作，额定输出压力额定工作电流死区电流电液压力伺服阀输出刹车压力与控制电流if成正比，电液压力伺服阀压力/电流增益k2＝0.6167mpa/ma。

至此，完成了远距操纵的应急刹车系统的设计。