民機剎車系統發展研究

張祥劍

【摘 要】飛機剎車系統是保證飛機安全起飛和著陸的關鍵，對飛機剎車系統的研究具有重要意義。通過分析研究波音系列飛機和空客系列飛機的剎車系統，研究當前民用飛機常用的剎車系統，得到了民用飛機剎車系統的發展歷程及發展趨勢。我國民用飛機現正處于起步階段，對我國民用飛機剎車系統的研制具有一定指導意義。

【關鍵詞】民用飛機；剎車系統；架構

0 引言

飛機是衡量一個國家科技、工業水平和綜合國力的重要標志之一，被譽為工業領域的皇冠，它不僅關系到國民經濟，而且對維護國家安全和國家利益具有重要的政治意義。飛機剎車系統作為飛機系統的重要組成部分之一，在飛機起飛、著陸、地面運動和停機等階段均會使用，是保證飛機安全運行的重要保障。剎車系統一般由駕駛艙操縱部件、控制單元、液壓作動附件及傳感器組成。隨著飛機技術的不斷發展，剎車系統的組成、工作原理、控制功能等也隨之發展和完善。目前很多設計優秀的剎車系統可在保證使用安全及乘客舒適的前提下，發揮剎車能力，提高剎車效率，最大限度地縮短了飛機著陸滑跑距離，同時減小輪胎制動磨損，延長機輪使用壽命，改善維護性，降低運營成本。波音公司和空客公司作為民機研制的典型代表和佼佼者，在飛機剎車方面積累了雄厚經驗，可以說剎車系統在這兩家公司不同系列產品上的逐步演化過程在很大程度上反應出剎車技術的發展歷程，并可代表當前已證實的安全可靠的剎車系統的最前沿技術。因此，對波音系列飛機和空客系列飛機剎車系統的研究對我國民機剎車系統的研制具有重要指導意義。

1 空客系列飛機剎車系統

空客系列飛機剎車系在A320至A340上架構基本一致，如圖1所示，采用正常剎車系統和備份剎車系統進行余度配置。因起落架上機輪數目不一致，大型飛機通常采用多輪系主起落架，剎車系統中元件數量、液壓管路及電纜的復雜程度會有所變化。剎車系統一般分為以下幾個子系統：

1）正常剎車系統

2）帶防滑的備份剎車系統

3）不帶防滑的備份剎車系統

4）停留剎車

5）剎車和轉彎BIT

6）剎車溫度指示系統

7）胎壓指示系統

圖1 空客飛機剎車系統架構簡圖（單腔雙液壓系統）

（藍色實線代表正常剎車系統附件；綠色實線代表備份剎車系統附件；藍色虛線代表停留剎車系統附件）

空客飛機剎車系統設計有以下特點：

1）每個主輪有兩組剎車作動活塞（即雙通道汽缸座），一組與正常剎車系統相連，另一組與備用剎車系統相連。

2）每個機輪上都裝配有剎車冷卻風扇，可高速冷卻剎車，縮短過站時間。

3）正常剎車系統和備份剎車系統通過液壓源自動切換閥控制正常液壓源和備份液壓源之間的切換，蓄壓器由備份液壓源充壓，在兩套液壓源失效的情況下，蓄壓器完成不帶防滑的應急剎車。

4）備份剎車系統分為帶防滑的備份剎車和不帶防滑的備份剎車，兩者共用液壓元器件液壓通道，結構上屬于同一套系統，在關閉防滑或者備份液壓源失效兩種情況下，不帶防滑的備份剎車系統將工作。

5）正常剎車系統采用電傳操縱的方式傳遞剎車指令，而備份剎車系統通過腳蹬和輔助低壓液壓系統以液壓控制的形式傳遞指令。

6）停留剎車系統借用備用剎車系統，通過轉換梭閥進行油路轉換，停留剎車開關控制停留剎車控制閥打開，伺服閥處于打開狀態（切斷回油），由蓄壓器提供剎車壓力（不屬于憋回油形式的停留剎車），停留剎車不僅可作為應急剎車來使用，而且還可用于飛機牽引過程中的剎車。

2 波音系列飛機剎車系統研究

波音系列飛機除B717外，液壓剎車架構基本相似，直到近期開始采用電剎車的方式。B717剎車系統架構如圖2所示，剎車系統由兩套液壓系統同時供壓，剎車作動裝置采用半-雙腔的形式，該剎車系統在后來的液壓剎車系統中沒有得到廣泛使用。其他波音系列飛機上，液壓剎車系統普遍由正常剎車系統和備份剎車系統組成，分別對應于正常剎車通道與備用剎車通道，正常剎車系統可實現腳蹬剎車、自動剎車、停留剎車和無防滑的應急剎車等功能，備份剎車系統可實現腳蹬剎車和收上止轉剎車功能。兩套剎車系統共用一套多盤式液壓作動剎車裝置，并通過梭閥選擇，兩套剎車系統均有防滑保護功能，正常剎車系統采用單輪防滑，備份剎車系統采用雙輪防滑，兩套液壓系統都失效，蓄壓器可進行帶防滑的剎車。隨著飛機型不同，所裝備的機輪數量也不同，因而剎車系統所包含的成件數量不同，對于大型客機每套剎車系統可能有兩套液壓源供壓，如B747正常剎車系統可由4號液壓液壓系統供壓，在4號液壓系統故障的情況下，1號液壓系統供壓；B777備份剎車系統可由中央或者儲備液壓系統供壓。

波音系列飛機剎車系統設計還具有如下特點：

1）正常剎車系統和備份剎車系統通過備份剎車選擇閥進行主動液壓源之間的自動切換，蓄壓器位于正常剎車系統中。

2）備份剎車選擇閥為主機輪收上止轉提供壓力通道，主起落架收上壓力通過此閥和備份剎車調節閥來進行收上止轉剎車。

3）自動剎車借用正常剎車系統，并通過自動剎車閥模塊和梭閥進行壓力隔離。

4）進行停留剎車需要踩下剎車踏板，并同時拉起停留剎車控制桿，剎車踏板被機械式鎖在壓縮位置。解除停留剎車需踩剎車踏板，直到停留剎車桿復位后松開。

5）停留剎車采用憋回油的形式，這一點與空客系列停留剎車存在較大差異。

3 總結

空客系列飛機在剎車系統上具有良好的繼承性，在保持系統架構和原理基本不變的情況下，系統又不斷演化，如自動剎車始終保持MAX，MED和LO三個檔位（MAX模式用于起飛過程中，MED或LO用于降落過程中）。A320系列飛機上需要備份剎車控制單元（ABCU）控制備份剎車，而在以后的飛機系列中正常剎車和備份剎車的控制全部集成在剎車系統控制單元（BSCU）中，附件集成度越來越高。剎車壓力由低壓逐漸向高壓發展，剎車效率得到顯著提高。

波音系列飛機剎車控制系統架構同樣也保持了良好的繼承性，但也隨著技術的進步系統不斷演化和完善，系統控制方式由起初機械式控制逐步向電傳控制的方式發展，由液壓剎車向全電剎車方向發展。B787飛機的剎車系統以電作為動力，與液壓剎車系統相比，剎車系統得到大大簡化，系統可靠性得到提高。沒有液壓管路，不會發生泄漏，降低了車間和航線的維修成本，縮短了更換剎車系統的時間。系統的不斷完善可更好地抑制或消除了不穩定因素，如在正常防滑伺服閥回油通道內加入了防滑振蕩蓄壓器及其輔件以吸收壓力波動，使剎車壓力更加穩定。系統的集成度也逐步提高，具有特定功能的模塊化單元逐步增多，如防滑閥集成度越來越高，使之具有結構緊湊、泄漏少和維護方便等優點。

研究表明，目前電傳控制的液壓剎車仍是民機剎車系統主流形式，液壓作動剎車向集成化和模塊化發展。全電剎車也隨技術的進步開始逐步得到應用。因此，我國民機剎車系統研制需要形成自身的特色，并根據剎車系統的發展趨勢不斷優化，突破技術難點，形成核心競爭力，爭取建立安全可靠高效的民機剎車系統。

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[責任編輯：田吉捷]