一种飞机刹车系统及应急刹车与停机刹车的控制方法与流程

本发明涉及飞机机轮刹车领域，具体是一种同时具有应急刹车和停机刹车功能的飞机刹车系统，以及应急刹车与停机刹车的控制方法。

背景技术：

1、飞机机轮刹车系统的应急刹车和停机刹车一般采用机械传动形式，既手柄、钢索和停机应急刹车阀结合的形式进行停机刹车，飞行员通过操纵手柄的角度，拉动钢索对停机应急刹车阀进行操纵，使其在不同位置输出不同的刹车压力，该种形式的停机应急刹车系统使用机械传动，造成飞机重量大，而且钢索的布局需要贯穿整个机身，如果钢索布局转弯较多，转弯角度大，造成摩擦力较大，飞行员需要操纵手柄的力随之增大，应急刹车延迟，而且该种架构中应急和停机刹车使用同一操纵器件及液压阀余度较低，任一产品故障都会造成其丧失停机和应急刹车。

2、公开号cn202220541287.9的发明中公开了一种飞机电控式应急及停机刹车系统，该发明中通过应急刹车手柄和停机开关发出对应的指令控制集成阀实现应急刹车或者停机刹车。但是该方案中直接通过应急刹车手柄和停机开关控制集成阀，容易发生非指令刹车，导致灾难性事件，并且集成阀故障会造成同时丧失停机刹车和应急刹车。

3、公开号cn210526840u的发明中公开了一种飞机应急及停机刹车系统，该发明中通过手柄的角度位置控制刹车阀输出对应的刹车压力，实现应急刹车，当手柄转动到最大位置时，刹车阀输出最大刹车压力，实现停机刹车。但该发明中采用机械钢索的连接方式实现停机应急刹车功能，重量大，钢索的安装复杂造成布局难，并且摩擦力大导致的飞行员操纵困难等问题。

4、现有技术中，停机应急刹车系统采用机械传动方式，造成的重量大、操纵困难和布局难得问题，或者采用电传控制造成的非指令刹车概率高导致的灾难性事件，或者由于集成阀故障导致的完全丧失应急刹车和停机刹车。

技术实现思路

1、为克服现有技术中存在的采用电传控制中非指令刹车概率高导致的灾难性事件，或者由于集成阀故障导致的完全丧失时应急刹车和停机刹车的不足，本发明提出了一种飞机刹车系统及应急刹车与停机刹车的控制方法。

2、本发明提出的飞机刹车系统包括液压源、单向阀、蓄压器、停机开关、电源、停机阀、转换阀、机轮、轮速传感器、伺服阀、切断阀、刹车控制器和脚蹬传感器。其中：所述停机开关的第一输出端与刹车控制器的第一输入端电气联通，为刹车控制器提供停机指示信号；停机开关的第二输出端与停机阀的第一输入端电气联通，为所述停机阀提供停机指示信号；电源的第一输出端与所述停机开关的第一输入端电气联通；电源的第二输出端与停机阀的第二输入端电气联通；脚蹬传感器的输出端与刹车控制器的第二输入端电气联通，为该刹车控制器提供脚蹬指令信号；所述刹车控制器的第一输出端与停机开关的第二输入端电气联通，为停机开关提供电源；所述刹车控制器的第二输出端与停机阀的第三输入端电气联通，为停机阀提供刹车指令以及电源；该刹车控制器的第三输出端与切断阀的第一输入端电气联通，为切断阀提供打开或关闭指令；所述切断阀的输出端与伺服阀的输入端通过液压管路联通；液压源的输出端与单向阀的输入端通过液压管路联通；所述单向阀的输出端与蓄压器的输入端通过液压管路联通；所述蓄压器的输出端分别与切断阀的第二输入端和停机阀的第四输入端通过液压管路联通，分别为切断阀和停机阀提供液压能源；所述机轮的输入端和转换阀的输出端机械联通，通过机械接口安装于机轮上；所述转换阀的两个进油口分别与停机阀和伺服阀通过液压管路连接，输出停机阀和伺服阀刹车压力较大的一方到机轮实施刹车。

3、所述停机阀包含电机机构和减压机构，当该停机阀上电时，所述电机机构和减压机构均正常工作；通过刹车控制器控制所述减压机构输出1000psi的刹车压力作为备份应急刹车使用。

4、当所述停机开关上电时，停机开关正常工作；停机开关打开时，停机阀输出停机刹车压力，并使该压力作用在飞机机轮上实现停机刹车；当停机开关关闭时，控制停机阀解除停机刹车压力。

5、刹车控制器包含防滑刹车板卡和应急刹车板卡。防滑刹车板卡根据脚蹬传感器的脚蹬刹车指令以及轮速传感器采集的轮速信号输出刹车电流控制伺服阀实施刹车，应急刹车板卡根据脚蹬传感器的脚蹬刹车指令输出刹车电流控制伺服阀实施刹车。刹车控制器根据飞机静止或非静止状态控制停机阀输出不同刹车压力到机轮。

6、当液压源正常工作时，由液压源为切断阀和停机阀提供液压源；当液压源故障或者关闭时，由蓄压器为切断阀和停机阀提供液压源，保障飞机的应急刹车和停机刹车功能。

7、本发明提出的所述飞机刹车系统的应急刹车和停机刹车的控制过程是：

8、步骤1、判断刹车控制器是否为停机阀供电：

9、如果刹车控制器未上电，该刹车控制器处于非工作状态，则停机开关和停机阀均通过电源供电；如果刹车控制器上电，该刹车控制器处于工作状态，为停机阀和停机开关供电。

10、步骤2、判断飞机是否处于静止状态：

11、通过刹车控制器判断飞机是否处于静止状态，具体过程是：

12、判断飞机是否处于静止状态的具体过程是：

13、ⅰ计算飞机平均速度v0：刹车控制器接收来源于飞机惯导系统的第一地面速度信号v1和有效性，第二地面速度信号v2和有效性。刹车控制器根据第一地面速度信号v1和第二地面速度信号v2，通过公式(1)计算飞机平均速度v0：

14、

15、ⅱ通过公式(2)判断飞机是否处于静止状态：

16、v0≤vs (2)

17、式中，vs为飞机低速阈值。

18、当第一地面速度信号v1和第二地面速度信号v2均有效，并且飞机平均速度满足公式(2)时，刹车控制器判断该飞机处于静止状态；如果飞机平均速度不满足公式(2)时，刹车控制器判断飞机处于非静止状态。

19、当第一地面速度信号v1和第二地面速度信号v2中任何一个信号无效时，则以机轮速度信号作为判断依据。具体是：刹车控制器接收轮速传感器检测到的机轮速度；当刹车控制器判断有50％以上机轮的速度小于等于飞机低速阈值并且持续时间＞1s时，刹车控制器判断飞机处于静止；反之，刹车控制器判断飞机处于非静止。

20、所述的50％以上机轮的速度是指飞机主机轮总数一半以上机轮的速度。

21、步骤3、刹车控制器判断是否实施停机刹车：

22、刹车控制器根据停机开关的状态和步骤2中判断的飞机是否处于静止状态判断是否实施停机刹车。

23、刹车控制器接收停机开关的档位信号，所述的停机开关包含两个档位，分别为on和off档位。如果刹车控制器接收到停机开关处于on位，并且步骤2中判断飞机处于静止状态，刹车控制器判断实施停机刹车，同时将停机开关锁定在on位；如果刹车控制器接收到停机开关处于on位，并且步骤2中判断飞机处于非静止状态，刹车控制判断不实施停机刹车，并且将停机开关返回到off位；如果刹车控制器接收到停机开关处于off位，无论飞机处于静止状态或者非静止状态，刹车控制器判断不实施停机刹车。

24、如果刹车控制器判断实施停机刹车，执行步骤4；如果刹车控制器判断不实施停机刹车，执行步骤6。

25、步骤4、刹车控制器实施停机刹车：

26、通过刹车控制器控制停机阀中的减压机构不工作，停机阀输出刹车压力为3000psi。刹车控制器控制停机阀在停机刹车锁定。

27、步骤5、停机开关控制停机阀解除停机状态：

28、当刹车系统处于停机刹车且刹车控制器未上电时，维护人员通过将停机开关置于off位解除停机刹车，停机阀输出刹车压力为0。或者当刹车控制器上电时，飞行员通过将停机开关置于off位解除停机刹车，停机阀输出刹车压力为0.

29、步骤6、刹车控制器判断切断阀和伺服阀的状态：

30、所述的切断阀和伺服阀的状态包含正常和故障。

31、所述的故障包含开路故障和短路故障。当刹车控制器检测到切断阀开路故障或者短路故障时，刹车控制器判断切断阀故障；当刹车控制未检测到切断阀开路故障，并且未检测到切断阀短路故障时，刹车控制器判断切断阀正常。

32、当刹车控制器检测到伺服阀开路故障或者短路故障时，刹车控制器判断伺服阀故障；当刹车控制未检测到伺服阀开路故障，并且未检测到伺服阀短路故障时，刹车控制器判断伺服阀正常。

33、步骤7、刹车控制器判断是否实施应急刹车：

34、刹车控制器根据切断阀和伺服阀状态判断是否实施应急刹车，如果切断阀或者伺服阀故障，并且飞机处于非静止状态时，并且刹车控制器接收的脚蹬传感器指令大于等于指令门限值时，刹车控制器实施应急刹车；如果切断阀和伺服阀均正常，或者飞机处于静止状态时，或者刹车控制器接收的脚蹬传感器指令小于指令门限值时，刹车控制器不实施应急刹车。

35、如果刹车控制器判断实施应急刹车，执行步骤8；如果刹车控制器判断不实施应急刹车，根据脚蹬传感器的指令控制切断阀和伺服阀输出脚蹬传感器对应的刹车压力。

36、步骤8、刹车控制器实施应急刹车：

37、刹车控制器判断实施应急刹车时，刹车控制器控制停机阀中的减压机构工作，停机阀输出刹车压力为1000psi，作为飞机的最后的刹车保险使用，并且提示飞行员机轮刹车系统实施了应急刹车。

38、步骤9、刹车控制器确定是否超控应急刹车：

39、如果步骤8中，刹车控制器实施应急刹车，停机阀输出刹车压力1000psi。刹车控制器接收脚蹬传感器发送脚蹬指令，刹车控制器根据脚蹬传感器发送的脚蹬指令控制切断阀打开，控制伺服阀输出脚蹬指令对应的刹车压力，当伺服阀输出的刹车压力大于1000psi和转换阀的转换压差之和时，转换阀输出伺服输出的刹车压力。

40、当刹车控制器判断飞机处于静止状态时，刹车控制器解除应急刹车，控制停机阀输出刹车压力为0psi。

41、至此，完成飞机刹车系统的应急刹车与停机刹车的控制过程。

42、本发明为飞机的刹车系统提供了额外的刹车余度，提高了刹车系统的可用性，停机开关直接控制停机阀的方式减轻了飞行员和维修人员的工作负担，在刹车系统断电情况下，也可打开或解除停机刹车。在防滑失效情况下飞机刹车的安全性，降低飞机爆胎概率的目的。

43、与现有技术相比，本发明的优点是：

44、1、停机刹车系统在刹车控制器不工作情况下，停机开关和停机阀由电源直接供电，能够在刹车系统不上电时飞行员或者维修人员直接操纵解除停机刹车或者打开停机刹车，现有技术中只有当刹车控制系统上电会后才能解除停机刹车，相较与现有技术减轻飞行员及维修人员负担；

45、2、刹车控制器通过判断飞机处于非静止状态时，输出1000psi的刹车压力，为应急刹车使用，为刹车系统提供了额外的余度，提高了刹车系统的可用性，现有技术中停机阀只能输出最大刹车压力不能作为应急刹车的备份；

46、3、停机阀输出刹车压力为1000psi时，通过脚蹬刹车对停机刹车进行超控，输出脚蹬刹车压力，保障飞机能够停止，现有技术中停机阀只能输出最大刹车压力不能进行脚蹬刹车超控，而且只能通过手动解除停机刹车。

47、本发明提供了电控的停机应急刹车功能，通过停机开关以及飞机的状态判断是否实施停机刹车，飞机停机刹车的安全性提高了12％，减轻了停机刹车系统的重量4.5kg。刹车控制器通过判断切断阀和伺服阀的状态，通过停机阀实施应急刹车，增加了刹车系统的余度，刹车系统的可用性提升了30％。同时，为维护人员提供了解除停机刹车功能，减轻了飞行员的工作负担。