飞机的电制动刹车浅析

作者简介：江其祥（1991―）男，福建，汉族，中国民航飞行学院航空工程学院飞行器制造工程专业本科在读，研究方向：毕业之后将进入航空行业，成为一名飞机机务，主要从事飞机结构与系统的维修，包括航线维修与定检。

摘 要：刹车系统作为飞机不可或缺的一部分对飞机的安全有着极其重要的影响。由于液压驱动刹车存在的缺陷，长期以来又无法有效改进，因此有必要研制一种新的控制方法来取代传统的液压驱动控制。目前国内外正积极研制新一代的刹车系统――电制动刹车系统，它用机电作动机构取代现有刹车系统的液压作动机构，不再需要管道、泵和阀等液压组件，各种信号都通过电缆传输，对刹车系统的监控更为简单和直观，从而实现节油、节约成本和避免人为差错。

关键词：刹车系统 缺陷 电作动

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

1 液压刹车与电作动刹车的比较

1.1 液压刹车概述

所有飞机刹车系统的工作机理都大致一样：飞机在降落滑跑过程中，充分利用飞机轮胎与地面之间产生的摩擦力，借助于动、静刹车组件之间的相互作用产生摩擦，将飞机的动能转化为其他形势的能量（主要是热能），尽快并安全的把飞机的速度降为零。

刹车工作时，在液压油的作用下，驱动活塞压紧刹车盘产生制动力矩起到刹停的作用，刹车松开时，在回复弹簧的作用下收回活塞，动、静盘间不存在力矩，从而使机轮正常转动。

1.2电作动刹车的优越性

以液压油为传动介质的液压刹车系统存在着下列难以克服的缺点：管道复杂；结构笨重；易损、维修量大；排故难度大；维护和修理时间长费用高等；另外由于目前对液压刹车状态的监控和反馈不直观，飞机滑行或着陆时，在使用刹车和发动机反推的时机及程度上完全依靠飞行员的经验，这样不仅效率不高造成刹车热包或燃油的浪费，还易引发人为差错。许多航空公司都发生过时防滞刹车未及时松开，热组件散热不良发生粘结，影响了后续航班的人为差错。

对于航空公司来说，采用电制动刹车系统不仅能够减低飞机重量，还能带来以下好处：

提高刹车系统的故障诊断能力。大大减少刹车系统的维护费用和时间。提高刹车系统的安全性。有利于实现飞机的智能化控制

2 电作动刹车系统的组成及其工作原理

2.1制动系统的组成

全电刹车系统由刹车机电计算机、刹车控制器、电机驱动器（EMA，Electro-Mechanical Actuator）、机轮速度传感器、机轮及电刹车装置等产品组成，其中电刹车装置上安装有两个电动机作动器。为提高系统的可靠性，我们设计了两套系统，系统一为计算机控制系统即所谓的自动控制系统，系统二为手动控制系统。现代通用电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。考虑到飞机制动过程中要求制动力矩大，制动准确，因此选用反接制动为主体，回馈制动为辅的制动方式.

2.2 制动的工作原理

整个刹车系统通过电传信号控制相应的刹车减速率、刹车的工作情况和刹车的性能指标并且直接在ECAS计算机显示。飞行员在控制刹车的计算机中输入跑道的各项情况（长度、湿度等），飞机的着陆重量及发动机的反推情况。通过这些条件飞机可以计算出飞机降落时所需的安全长度，从而设定相应的减速速率，并根据飞机降落时的实时情况对减速速率做出相应的调整。系统的防滑刹车控制律采用成熟的 “速度差 +PBM”控制率，当比较级的输出大于某一门限值时，输出应逐步增大，且误差小时增长率小，误差大时增长率大；在比较级输出小于该门限值时，输出按某一放电规律缓慢降低。PBM的工作情况直接决定了刹车的性能。

为提高飞机刹车系统的可靠性，飞机还配有一套手动制动系统，以便在计算机自动控制刹车系统失效时提供刹车。在计算机自动控制系统正常工作时，手动控制系统不外部供电，仅作为回馈制动使用，作为计算机自动控制刹车系统的辅助刹车装置。在飞机起飞滑跑时，手动制动系统的电机通过脱开装置脱开，减小机轮阻力。

直流无刷电机快速制动准确定位控制原理框图如图1所示。其基本工作过程为：需要刹车制动时，按下刹车制动开关K ，刹车预制动电路发出制动信号， 驱动电路使直流电机反接，反接产生的反向电流能在电机内产生制动力矩从而使直流电机快速制动达到制动目的。

如果要使电机在制动时，不论电机的转速高低，都能停在同一位置，则首先需要知道电机当前的转速，然后根据转速的高低去控制制动过程。制动过程的原理是：在电机拖动旋转物的某一位置上安装一个角位移传感器。当停制动信号发出后，使电动机进入制动程序。由于电动机传动轴与机轮相连，所以电动机的转速反映了机轮的速度。根据角位移机的所反映的电动机转速及根据降落的实际情况，设定相应的减速率。电动机转速较大，降落跑道相对较短，相应的减速速率就应设置的大即通入较大的制动电流，产生较大的减速力矩。反之，机轮速度小则设置较小的减速速率，从而使制动准确有效。

3结束语

飞机电制动刹车系统是航空刹车发展的方向，国外对此系统的研究已经进入了实用化阶段，同时依托电刹车良好的数据反馈，对飞机的自动控制系统进行升级，以达到更加安全和节约成本的目的。国内的厂商也应当尽早开展这方面的研究，在现有技术能力不足的情况下，可以引入第三方生产商进行合作，不仅可以暂时避过难点、提高国内刹车研制水平，还有利于提高国产支线飞机在国际市场的竞争力。

参考文献

[1] 朱善君等.可编程序控制系统原理应用维护.清华大学出版社，1993

[2] 王晓明.电动机的单片机控制.航空航天大学出版社，2002

[3] 张秋红，李玉忍，林辉. 飞机电刹车系统的发展与展望[J].国际航空，2002-09

[4] 保罗・西德曼，大卫・斯潘诺维奇. 飞机的电子刹车系统[J].航空维修与工程 ，2007-03

[5] 宋静波.飞机构造基础.航空工业出版社