專利名稱：一種飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法
技術領域：
本發明涉及飛機控制系統領域，具體是一種飛機碳剎車盤的控制方法。
背景技術：
飛機采用碳/碳剎車材料后，由于碳/碳剎車在使用中隨著環境及剎車條件的變化，摩擦系數變化范圍較大，特別是動、靜摩擦系數相差I. 5倍以上。濕態條件下碳盤摩擦系數衰退超過50%以上；低速低能條件下摩擦系數是正常能量條件下的I. 5倍以上。為適應碳剎車材料的摩擦特性，目前國內在剎車系統方面多采用動、靜剎車系統分立設計，靜剎車系統剎車壓力一般采用21MPa壓力體制，而動剎車系統一般采用8 12MPa的壓力體制。 雖然分立設計解決了碳剎車靜力矩的問題，但動態剎車力矩控制很難適應各種環境和實際使用條件下的要求。若滿足正常干態條件下的剎車要求，就必須降低濕態條件下的減速度要求。若要滿足濕態條件下的減速度要求，勢必會造成干態條件下剎車力矩過大，甚至會超過起落架限制力矩要求。通過檢索，未發現針對碳剎車材料濕態條件下剎車效率低的問題進行方法研究的同類專利及文獻。

發明內容
為克服現有技術中存在的動態剎車力矩控制很難適應各種環境和實際使用條件要求的不足，本發明提出了一種飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法。本發明的具體過程是第一步設定碳剎車盤的最大剎車壓力；通過公式(I)設定該碳剎車盤的最大剎車壓力；P= Δ P+2aAsRg/ (μ AnrV2)(I)其中ρ是單個機輪剎車壓力；Λ P是剎車壓力損失；&是減速率;AS是剎車能量；Rg 是機輪滾動半徑;A是活塞面積；n是摩擦面面數；r是摩擦面中徑；μ是摩擦系數'N是機輪剎車速度；第二步確定控制目標減速率；根據最大力矩限制值，通過公式(2)確定控制目標減速率；a = MsV2/ (2AsRg)(2)式中，Ms是起落架最大剎車力矩；a是減速率；V是機輪剎車速度；AS是剎車能量； Rg是機輪滾動半徑；第三步調整機輪剎車減速率。通過調整剎車壓力實現調整機輪剎車減速率。根據飛機剎車過程中由機輪速度傳感器輸出的機輪速度信號，通過公式(3)確定機輪剎車減速率，Bi = (V^1-Vi)/ (ti+1-ti)(3)其中，是從\時刻到ti+1時刻的機輪平均減速率；Vi+1是ti+1時刻的機輪速度；Vi是\時刻的機輪速度；將確定的機輪剎車減速率與目標減速率比較；根據比較結果調整剎車壓力；當確定的機輪剎車減速率小于或等于目標減速率時，維持施加的剎車壓力不變；當確定的機輪剎車減速率大于目標減速率時，減少壓力調節裝置輸出的剎車壓力。本發明提出的飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法能夠有效解決飛機剎車系統碳/碳剎車材料濕態條件下剎車效率低問題，使剎車系統適應范圍更寬，同時滿足飛機在各種環境和剎車條件下的減速率及限制力矩要求。本發明基于根據機輪剎車減速率計算出的剎車力矩值，并通過調節剎車壓力實現對最大力矩的控制。本發明中，根據碳剎車盤在大能載濕態條件下滿足剎車減速率的最低要求值設定最大剎車壓力；根據最大力矩限制值確定控制目標減速率；根據飛機剎車過程中機輪速度信號計算機輪剎車減速率，并與目標減速率比較，當機輪實際減速率大于目標減速率時，壓力調節裝置開始降壓，保證剎車減速率不超過目標減速率。本發明針對已使用碳/碳剎車材料的飛機剎車控制系統，通過最嚴酷使用條件下的剎車壓力及目標減速率值的確定，最終進行剎車系統控制律的設計。本發明通過大能載濕態條件下最大剎車壓力值的確定及目標減速率的跟隨控制，有效解決了干濕態下的剎車矛盾，有效提高濕態剎車效率，能夠充分利用地面摩擦特性，擴大剎車壓力的調節范圍，保證飛機在各種環境條件和剎車能量條件下的剎車減速率和平穩的剎車力矩要求，適應性廣。


圖I是控制方法的原理框圖。圖2是控制方法的控制流程。
具體實施例方式本實施例以某型機的碳/碳剎車盤為例，詳細描述該剎車盤在大能載濕態條件下的控制方法。本實施例中所述的大能載為超過正常剎車能量的25%以上且低于中止起飛能量的狀態。所述的濕態是碳剎車盤在潮濕環境中被吸濕后，引起剎車盤性能衰減的狀態。其具體過程是第一步設定碳剎車盤的最大剎車壓力。根據碳剎車盤在大能載濕態條件下需滿足使用規定的最小剎車減速率要求，通過公式(I)設定該碳剎車盤的最大剎車壓力；P= Δ P+2aAsRg/ (μ AnrV2)(I)其中ρ是單個機輪剎車壓力；Λ P是剎車壓力損失；&是減速率;AS是剎車能量；Rg 是機輪滾動半徑;A是活塞面積；n是摩擦面面數；r是摩擦面中徑；μ是摩擦系數'N是機輪剎車速度。本實例中最低減速率a為2. 5m/s2 ;碳剎車盤在最大能載、濕態條件下的摩擦系數 μ為O. I O. 12 ;單個機輪剎車能量As為12. 2MJ，機輪滾動半徑Rg為322mm，活塞面積A 為4021mm2，摩擦面面數η為6，摩擦面中徑r為131. 25mm，機輪剎車速度V為240km/h，剎車壓力損失ΛΡ*1· 2MPa，根據上述參數可確定最大剎車壓力p為12. 8 15. IMPa0
第二步確定控制目標減速率。根據起落架的最大力矩限制值，通過公式(2)確定控制目標減速率；a = MsV2/ (2AsRg)(2)式中，Ms是起落架最大剎車力矩；a是減速率；V是機輪剎車速度；AS是剎車能量； Rg是機輪滾動半徑。已知起落架限制力矩Ms = 13000N.m，As = 12. 2MJ, Rg = O. 322m，得到減速率a =7.35m/s2。根據地面所能提供的結合力矩能力及防滑調節能力最終確定目標減速率為 3. 80 4. OOm/S2。第三步調整機輪剎車減速率。通過調整剎車壓力實現調整機輪剎車減速率。根據飛機剎車過程中由機輪速度傳感器輸出的機輪速度信號，通過公式(3)確定機輪剎車減速率，Bi = (Vitl-Vi) / (ti+1-ti)(3)其中，是從\時刻到ti+1時刻的機輪平均減速率；Vi+1是ti+1時刻的機輪速度； Vi是\時刻的機輪速度。將確定的機輪剎車減速率與目標減速率比較，根據比較結果調整剎車壓力。當確定的機輪剎車減速率小于或等于目標減速率時，維持施加的剎車壓力不變，當確定的機輪剎車減速率大于目標減速率時，減少壓力調節裝置輸出的剎車壓力。本實施例中，利用采集到的機輪速度信號計算減速率，當％ > 3. 80m/s2時，壓力調節裝置開始降壓，使剎車減速率始終保持不大于3. 80m/s2。
權利要求
1.一種飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法，其特征在于，具體過程是第一步設定碳剎車盤的最大剎車壓力；通過公式(I)設定該碳剎車盤的最大剎車壓力；P = Δ P+2aAsRg/ ( μ AnrV2)(I)其中Ρ是單個機輪剎車壓力；ΛΡ是剎車壓力損失；a是減速率;AS是剎車能量；Rg是機輪滾動半徑;A是活塞面積；n是摩擦面面數；r是摩擦面中徑；μ是摩擦系數; V是機輪剎車速度；第二步確定控制目標減速率；根據最大力矩限制值，通過公式⑵確定控制目標減速率;a = MsV2/ (2AsRg)(2)式中，Ms是起落架最大剎車力矩；a是減速率'N是機輪剎車速度'As是剎車能量；Rg是機輪滾動半徑；第三步調整機輪剎車減速率通過調整剎車壓力實現調整機輪剎車減速率；根據飛機剎車過程中由機輪速度傳感器輸出的機輪速度信號，通過公式(3)確定機輪剎車減速率，aI = (Vi+l_Vi)/ (ti+l_ti)(3)其中，Bi是從ti時刻到ti+1時刻的機輪平均減速率；Vi+1是ti+1時刻的機輪速度；Vi是 ti時刻的機輪速度；將確定的機輪剎車減速率與目標減速率比較；根據比較結果調整剎車壓力；當確定的機輪剎車減速率小于或等于目標減速率時，維持施加的剎車壓力不變；當確定的機輪剎車減速率大于目標減速率時，減少壓力調節裝置輸出的剎車壓力。
全文摘要
一種飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法，根據碳剎車盤在大能載濕態條件下滿足剎車減速率的最低要求值設定最大剎車壓力；根據最大力矩限制值確定控制目標減速率；根據飛機剎車過程中機輪速度信號計算機輪剎車實時減速率，并與目標減速率比較，當機輪實際減速率大于目標減速率時，壓力調節裝置開始降壓，保證剎車減速率不超過目標減速率。本發明提出的飛機碳剎車盤濕態下剎車效率的控制方法充分利用地面摩擦特性，擴大剎車壓力的調節范圍，保證飛機在各種環境條件和剎車能量條件下的剎車減速率和平穩的剎車力矩要求，能夠有效解決飛機剎車系統碳/碳剎車材料濕態條件下剎車效率低問題，使剎車系統適應范圍更寬。
文檔編號B60T8/74GK102582602SQ20121005526
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者田廣來, 逯九利 申請人:西安航空制動科技有限公司