飛機的電制動剎車淺析

作者簡介：江其祥（1991—）男，福建，漢族，中國民航飛行學院航空工程學院飛行器制造工程專業本科在讀，研究方向：畢業之后將進入航空行業，成為一名飛機機務，主要從事飛機結構與系統的維修，包括航線維修與定檢。

摘 要：剎車系統作為飛機不可或缺的一部分對飛機的安全有著極其重要的影響。由于液壓驅動剎車存在的缺陷，長期以來又無法有效改進，因此有必要研制一種新的控制方法來取代傳統的液壓驅動控制。目前國內外正積極研制新一代的剎車系統——電制動剎車系統，它用機電作動機構取代現有剎車系統的液壓作動機構，不再需要管道、泵和閥等液壓組件，各種信號都通過電纜傳輸，對剎車系統的監控更為簡單和直觀，從而實現節油、節約成本和避免人為差錯。

關鍵詞：剎車系統 缺陷 電作動

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

1 液壓剎車與電作動剎車的比較

1.1 液壓剎車概述

所有飛機剎車系統的工作機理都大致一樣：飛機在降落滑跑過程中，充分利用飛機輪胎與地面之間產生的摩擦力，借助于動、靜剎車組件之間的相互作用產生摩擦，將飛機的動能轉化為其他形勢的能量（主要是熱能），盡快并安全的把飛機的速度降為零。

剎車工作時，在液壓油的作用下，驅動活塞壓緊剎車盤產生制動力矩起到剎停的作用，剎車松開時，在回復彈簧的作用下收回活塞，動、靜盤間不存在力矩，從而使機輪正常轉動。

1.2電作動剎車的優越性

以液壓油為傳動介質的液壓剎車系統存在著下列難以克服的缺點：管道復雜；結構笨重；易損、維修量大；排故難度大；維護和修理時間長費用高等；另外由于目前對液壓剎車狀態的監控和反饋不直觀，飛機滑行或著陸時，在使用剎車和發動機反推的時機及程度上完全依靠飛行員的經驗，這樣不僅效率不高造成剎車熱包或燃油的浪費，還易引發人為差錯。許多航空公司都發生過時防滯剎車未及時松開，熱組件散熱不良發生粘結，影響了后續航班的人為差錯。

對于航空公司來說，采用電制動剎車系統不僅能夠減低飛機重量，還能帶來以下好處：

提高剎車系統的故障診斷能力。大大減少剎車系統的維護費用和時間。提高剎車系統的安全性。有利于實現飛機的智能化控制

2 電作動剎車系統的組成及其工作原理

2.1制動系統的組成

全電剎車系統由剎車機電計算機、剎車控制器、電機驅動器（EMA，Electro-Mechanical Actuator）、機輪速度傳感器、機輪及電剎車裝置等產品組成，其中電剎車裝置上安裝有兩個電動機作動器。為提高系統的可靠性，我們設計了兩套系統，系統一為計算機控制系統即所謂的自動控制系統，系統二為手動控制系統。現代通用電機的電磁制動類型有能耗制動、反接制動和回饋制動。考慮到飛機制動過程中要求制動力矩大，制動準確，因此選用反接制動為主體，回饋制動為輔的制動方式.

2.2 制動的工作原理

整個剎車系統通過電傳信號控制相應的剎車減速率、剎車的工作情況和剎車的性能指標并且直接在ECAS計算機顯示。飛行員在控制剎車的計算機中輸入跑道的各項情況（長度、濕度等），飛機的著陸重量及發動機的反推情況。通過這些條件飛機可以計算出飛機降落時所需的安全長度，從而設定相應的減速速率，并根據飛機降落時的實時情況對減速速率做出相應的調整。系統的防滑剎車控制律采用成熟的 “速度差 +PBM”控制率，當比較級的輸出大于某一門限值時，輸出應逐步增大，且誤差小時增長率小，誤差大時增長率大；在比較級輸出小于該門限值時，輸出按某一放電規律緩慢降低。PBM的工作情況直接決定了剎車的性能。

為提高飛機剎車系統的可靠性，飛機還配有一套手動制動系統，以便在計算機自動控制剎車系統失效時提供剎車。在計算機自動控制系統正常工作時，手動控制系統不外部供電，僅作為回饋制動使用，作為計算機自動控制剎車系統的輔助剎車裝置。在飛機起飛滑跑時，手動制動系統的電機通過脫開裝置脫開，減小機輪阻力。

直流無刷電機快速制動準確定位控制原理框圖如圖1所示。其基本工作過程為：需要剎車制動時，按下剎車制動開關K ，剎車預制動電路發出制動信號， 驅動電路使直流電機反接，反接產生的反向電流能在電機內產生制動力矩從而使直流電機快速制動達到制動目的。

如果要使電機在制動時，不論電機的轉速高低，都能停在同一位置，則首先需要知道電機當前的轉速，然后根據轉速的高低去控制制動過程。制動過程的原理是：在電機拖動旋轉物的某一位置上安裝一個角位移傳感器。當停制動信號發出后，使電動機進入制動程序。由于電動機傳動軸與機輪相連，所以電動機的轉速反映了機輪的速度。根據角位移機的所反映的電動機轉速及根據降落的實際情況，設定相應的減速率。電動機轉速較大，降落跑道相對較短，相應的減速速率就應設置的大即通入較大的制動電流，產生較大的減速力矩。反之，機輪速度小則設置較小的減速速率，從而使制動準確有效。

3結束語

飛機電制動剎車系統是航空剎車發展的方向，國外對此系統的研究已經進入了實用化階段，同時依托電剎車良好的數據反饋，對飛機的自動控制系統進行升級，以達到更加安全和節約成本的目的。國內的廠商也應當盡早開展這方面的研究，在現有技術能力不足的情況下，可以引入第三方生產商進行合作，不僅可以暫時避過難點、提高國內剎車研制水平，還有利于提高國產支線飛機在國際市場的競爭力。

參考文獻

[1] 朱善君等.可編程序控制系統原理應用維護.清華大學出版社，1993

[2] 王曉明.電動機的單片機控制.航空航天大學出版社，2002

[3] 張秋紅，李玉忍，林輝. 飛機電剎車系統的發展與展望[J].國際航空，2002-09

[4] 保羅·西德曼，大衛·斯潘諾維奇. 飛機的電子剎車系統[J].航空維修與工程 ，2007-03

[5] 宋靜波.飛機構造基礎.航空工業出版社