浅析防滑刹车地面检测方法

郑德星

摘 要：自从飞机产生以来，其可靠性和安全性一直得到人们广泛关注和研究。飞机刹车系统作为飞机的一个重要组成部分在飞机的安全着陆方面起着至关重要作用。防滑刹车系统是飞机重要的机载设备，可以使飞机在安全、平稳的前提下以最短的距离停机。近年来，随着飞机的起降质量与速度越来越大，对防滑刹车系统也提出了更高的要求。该文根据防滑刹车系统的工作原理，对民用飞机防滑刹车系统的检测方法进行了分析和研究，为防滑刹车系统的地面检测提供参考。

关键词：防滑刹车；地面检测方法；飞机

中图分类号：TP27 文献标志码：A

0 引言

1982年一架波音757试飞时因防滑刹车系统及其监视系统同时失灵，导致在波音机场着陆时全部机轮轮毂钢圈触地，跑道上燃起一路火焰；2005年4月25日上午9时30分左右，一架川航空客A320客机在重庆江北机场降落停靠时刹车失灵，突然冲出停机黄线，撞上登机廊桥；2013年6月23日，一架由休斯敦飞往美国丹佛的波音787飞机因刹车系统故障，当日被迫返回休斯敦国际机场。

由此可见，防滑刹车系统性能的好坏及工作是否正常，不仅关系到飞机能否在安全、平稳的前提下，以最短的距离停机、减少轮胎磨损， 延长飞机轮胎的寿命，降低使用维护的费用，而且直接关系飞机及机载人员的安全。因此该文根据防滑刹车系统的工作原理，对某型国产民用飞机防滑刹车系统地面检测方法进行分析和研究，为防滑刹车系统地面检测提供参考。

1 防滑刹车系统工作原理

飞机电子防滑刹车系统一般由机轮刹车装置（刹车盘）、刹车指令传感器、刹车控制板、液压电磁阀（液压锁）、电液压力伺服阀、刹车压力传感器、机轮速度传感器等部分组成。

飞机防滑刹车系统分为2类：脉冲式刹车系统和打滑监控式刹车系统。脉冲式刹车系统工作时，不管机轮是否打滑，它都会按预先设定的时间间隔交替进行刹车、松刹，直到飞机刹停。此类系统的刹车效率次优，但性能稳定。打滑监控式刹车系统通过传感器监测飞机的运动，根据机轮是否打滑对其进行控制。这类系统的刹车性能可达到最优效果。脉冲式刹车系统由于刹车效率较低，未来将会慢慢被淘汰。

根据系统被控量的差别，打滑监控式刹车系统可分为4种：开关式防滑刹车系统、速度变化率加压力偏调控制的防滑刹车系统、滑移速度控制式和滑移率控制式防滑刹车系统。

1.1 开关式防滑刹车系统（惯性防滑刹车系统）

惯性防滑刹车系统的共同点在于用惯性传感器感受机轮的减速度，当减速度超过门限值时，惯性传感器会直接通过机械机构操纵液压阀，或惯性传感器通过机构接通微动电门控制电磁阀，最终使刹车装置与回油路接通。

1.2 机轮速度变化率式防滑刹车系统

机轮速度变化率加压力偏调控制式的防滑刹车系统，控制量是机轮速度的变化率，由于压力偏调，使系统工作平稳，起落架受力得到改善。

1.3 滑移速度控制式防滑刹车系统

滑移速度控制式防滑刹车系统具有压力偏调功能，控制量是准滑移速度。滑移速度是飞机沿跑道的纵向速度与受刹机轮线速度的差值。防滑刹车系统的控制器用预先设定的减速度和受刹机轮速度推算飞机速度，从而得到参考速度。当用参考速度代替飞机速度计算滑移速度时，得出的便是准滑移速度。压力偏调的核心是通过延长系统在结合系数—滑移率特性正斜率区的停留时间来提高刹车效率。

1.4 滑移率控制式防滑刹车系统

滑移率控制式防滑刹车系统控制受刹机轮的滑移率，即控制滑移速度与飞机速度的比率。在诸多影响因素中，滑移率对结合系数的影响最大。该系统将滑移率控制在与结合系数最大值对应的滑移率附近，以提高系统的刹车效率。

2 民用飞机使用的防滑系统原理

民用飞机所使用的防滑刹车系统采用的是综合控制方法，所有输入信号，象左右轮速信号、脚蹬行程、刹车压力信号等，在经过刹车控制阀信号处理器内处理后，输出电信号控制刹车控制阀开度，从而控制刹车压力。脚蹬行程信号为初始输入信号，它会引起刹车控制阀工作电流的变化，脚蹬行程越大，电流就越强。同时，根据输入处理器的其他信号，修正阀工作电流。当滑动监控器监控到机轮滑动动作时，滑动监控器将会产生电信号，修正刹车控制阀的工作电流。当与刹车脚蹬信号相对应的刹车压力过低时，刹车压力传感器会将压力信号反馈给阀信号处理器，处理器通过调整增大阀控制电流，使刹车压力变大。在当前的跑道条件下，当脚蹬信号控制的刹车压力超出了机轮滑动的极限时，减速率计算器和防滑级别控制器会将控制阀工作电流保持在机轮滑动极限之下某一值，保证刹车效率。

民用飞机进行了湿跑道调参试飞试验，通过试飞数据分析，内外机轮刹车压力、轮速与时间的关系符合防滑刹车系统的工作过程轨迹，很好地验证了防滑系统的原理，为以后发展地面检测方法定量测试提供了直观的数据图。

3 防滑刹车地面检测方法

如何保持防滑刹车系统的良好功能和性能，是刹车系统检测和维护的重点。

自防滑刹车功能在飞机上使用至今，针对防滑刹车的不同工作原理，地面检测防滑刹车功能经历了3个阶段的迅猛发展，从最原始的“人力”驱动地面检测法，发展到机械驱动地面检测法，到目前民航界流行使用的自动电子地面检测法。

早期国内某型军用飞机采用“人力”驱动地面检測法。在飞机机轮顶起的状态下，无须拆卸飞机上的任何零件。首先飞机上电，打开自动电子防滑刹车电门，机务人员仅靠臂力使机轮开始旋转。与此同时，在驾驶舱的操作人员需将刹车脚蹬踩到底，使机轮轮速急剧下降。当减速度超过门限值时，防滑刹车系统内的惯性传感器直接通过机构接通微动电门控制冷气阀电磁开关，使刹车装置的冷气与周围的大气接通，通过放气声音来识别防滑测试是否通过。“人力”驱动地面检测方法可定性检测防滑刹车功能是否完好，可以应用于机轮直径较小，机轮滚转驱动力较小的机型，经常见于早期的军机。

机械驱动地面检测法与“人力”驱动地面检测法的检测原理一致，只是改变了驱动源。机械驱动地面检测法使用电动马达驱动机轮旋转，其他操作程序与“人力”驱动地面检测方法一致。机械驱动地面检测法可应用于机轮直径较大，机轮滚转驱动力较大的机型。

现民航客机防滑刹车地面检测比较流行的是使用电子地面检测法，电子地面检测法主要是通过一套电子防滑检测设备实现的。电子防滑检测设备主要是由电子防滑检测模拟器、轮速模拟驱动器和刹车压力传感器3个部分组成。

机轮轮速传感器安装在飞机主轮中心轴内，轮速模拟驱动器与机轮的轮速传感器相连，驱动器转动并带动轮速传感器，模拟轮速信号。刹车压力传感器与轮毂刹车压力腔相连，感应刹车压力，然后将刹车压力转化为电信号并传输给电子防滑检测模拟器。电子防滑检测模拟器将向轮速模拟驱动器提供初始轮速信号，模拟出初始轮速（大于防滑刹车启动轮速，且小于最大工作轮速）。在一定的刹车脚蹬位移的作用下，刹车压力升高、电子防滑检测模拟器感应刹车压力的变化，合理调节轮速模拟驱动器转速，使轮速传感器的轮速信号发生相应的变化。当减速率超过参考数值时，则会引起刹车控制组件（BCU）调节刹车压力，形成防滑刹车的闭环反馈控制，从而达到在飞机静态下定性地检测防滑刹车性能好坏的目的。

在定性检测防滑刹车系统功能的基础上，结合相关机型飞行试验的防滑刹车数据，对防滑刹车功能的模拟点数据进行修正，然后再经过一系列的防滑刹车地面试验，可以模拟出不同轮速变化率下防滑刹车启动工作的不同情况，从而在一定程度上达到定量检测防滑刹车系统的目的。

4 民用飞机防滑刹车地面检测方法的现状

现在民用飞机防滑刹车系统功能是否完好，单纯依赖于刹车控制组件（BCU）的自检测（Built-In-test，简称BIT），自检测分为开机自检测（Start-up Test）、连续自检测（Continuous self Test）和飞行中检测（In-flight test）。开机自检测是在飞机上电后为了测试刹车系统部件是否丧失功能，连续自检测是在刹车控制组件（BCU）上电时进行，用于在BCU使用过程中后台监控刹车系统BCU和其他LRU的工作状态，飞行自检测是飞机在空中放下起落架过程中，刹车系统将完成一次飞行自检，模拟一次防滑刹车过程，目的是在着陆前检测刹车系统是否存在危险故障，象切断阀和刹车控制阀的工作失效。

总之，自检测仅作用于监控刹车控制组件（BCU）自身内部的逻辑控制和相關部件信号反馈，是系统的静态检测，而缺乏对防滑刹车系统所有的关系部件及油液管路，在动态实际工作情况下进行直接有效的试验监控。而在飞机滑行时直接检验防滑刹车性能的方法，会对飞机飞行的安全性及机轮的磨损产生一定的影响。更重要的是，这不是飞机起降滑跑的正常操作程序。

5 结论

民航飞机的防滑刹车性能定性检测程序使用检测设备对其功能进行动态模拟定期检测，避免发生检测手段比较单一情况，对提高系统的使用维护水平和飞机的起降安全可靠性有很大帮助。该文提供的地面检测方法及检测设备是现今民航飞机电子防滑刹车系统最有效和最直接的检测方法之一，可为以后民用飞机防滑刹车系统地面检测方法提供参考。

参考文献

[1]智维列夫，科可宁.航空机轮和刹车系统设计[M].北京：国防工业出版社，1990.