民用飛機剎車系統架構設計的考慮

鐘科林

摘 要：剎車系統作為飛機重要系統之一，為飛機在地面提供剎車及停機的功能。為了保證飛機的安全性，民用飛機一般設計為兩套獨立的剎車系統，防止出現災難級的事件發生。通過對典型民機正常剎車系統和應急剎車系統的架構設計分析，可以為民機剎車系統設計提供參考。

關鍵詞：剎車控制系統 剎車控制組件 剎車腳蹬 停留剎車手柄

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（c）-0064-02

某型飛機采用左右座的駕駛剎車踏板不聯動設計，導致正副駕駛同時使用各自剎車踏板時，作用在剎車上的壓力不明確的問題，以及同時使用剎車踏板和停留應急剎車手柄時，同樣存在剎車作動不明確的問題。

電傳操縱系統的優點是結構簡單，體積重量小，易于安裝和維護，操縱靈敏度高，無滯后現象以及便于和機上其他系統交聯，大多數現役民用飛機都采用電傳操縱-液壓作動的剎車系統。該文分別闡述了正常剎車系統與停留/應急剎車系統的設計方式，希望能為國內民機剎車控制系統設計上提供技術支持。

1 系統原理分析

某型民機的正常剎車為數字式電傳剎車系統，具有人工剎車功能、自動剎車功能、止轉剎車功能、差動剎車功能、防滑保護、接地保護、輪間保護、BIT功能以及與其他系統通訊功能，正常剎車系統由腳蹬位移傳感器、自動剎車選擇開關、切斷閥、剎車控制閥、轉換閥、液壓保險、壓力傳感器、機輪速度傳感器、剎車控制組件BCU等組成。剎車系統原理如圖1所示。

由圖1可知，某型民用飛機腳蹬正常剎車由駕駛員操縱剎車腳蹬實現，在正/副駕駛的腳蹬下，均安裝有剎車腳蹬位移傳感器。剎車時，安裝在剎車腳蹬下的腳蹬位移傳感器輸出與腳蹬位移成正比的電信號給剎車控制組件BCU，BCU首先打開切斷閥，接通液壓油路，然后控制剎車控制閥輸出剎車壓力給剎車裝置，同時機輪速度傳感器將機輪的轉速信號送給BCU，BCU通過對比運算，控制輸出到剎車控制閥的電流信號大小，從而調節剎車壓力。通過剎車控制組件的調節使作用于剎車裝置的剎車壓力與跑道摩擦系數水平相匹配，從而達到較高的剎車效率。

停機/應急剎車系統是人工操縱推拉手柄、鋼索傳動、液壓作動的系統。飛行員操作手柄，手柄通過鋼索傳動打開停機/應急剎車閥，接通液壓油路，轉向閥在液壓油壓力作用下接通停機/應急剎車管路與剎車壓力輸出管路，最后將剎車壓力輸出給剎車裝置。

2 機型特點分析

采用左/右剎車腳蹬不聯動設計，優勢在于防止剎車腳蹬卡阻帶來的影響，劣勢在于左右座駕駛員無法相互感知對方的剎車作動，當駕駛員剎車動作錯誤時，另一名駕駛員無法及時糾正對方的動作。當左右駕駛員同時操作剎車腳蹬時，同側（例如左座左腳蹬與右座左腳蹬）腳蹬信號送給BCU后進行處理，取剎車腳蹬行程大者執行剎車。由于左右駕駛員的操作力以及物理慣性力不一樣，可能存在一只腳踩深，一只腳踩淺的情況，導致飛機可能出現差動剎車的情況。當腳蹬正常剎車和應急剎車手柄同時使用時，正常剎車管路中的切斷閥、剎車控制閥將打開，應急剎車管路中的停機/應急剎車閥也將打開，轉向閥的閥芯在兩路液壓剎車油路的壓力作用下，最后選擇輸出腳蹬正常剎車壓力和手柄應急剎車壓力中的大者。此時，飛行員無法直觀判斷正常剎車系統工作還是應急剎車系統工作。在上述情況下，剎車控制盒BCU會自動抑制剎車壓力反饋功能，系統故障檢測能力將受影響。對于該類的剎車設計，可以通過飛行員飛行手冊中明確規范其相關操作，防止出現上述描述的現象發生。

3 運營風險評估

為準確評估腳蹬正常剎車和應急剎車手柄同時使用的風險，下面分4種情況進行分析。

（1）地面停機：在地面停機情況下，無安全風險。

（2）地面低速滑行：地面低速滑行（空速35 kn及以下）時，無安全風險。

（3）地面高速滑行：地面高速滑行（空速35 kn以上）時，由于腳蹬正常剎車和應急剎車手柄同時使用，機輪剎車可能處于無防滯保護的狀態，有剎車壓力過高導致機輪爆胎的風險。

（4）著陸前：正常剎車有接地保護功能，即著陸前即使踩剎車腳蹬，正常剎車也不會輸出剎車壓力；而應急剎車沒有該項功能，若在著陸前拉停留應急剎車手柄建立剎車壓力，此時會出現warning級的著陸構型告警信息“CONFIG PARK BRAKE”，飛機將帶無防滑的剎車著陸，機輪可能會抱死接地，容易發生爆胎情況。

4 現役主流機型相關設計情況

4.1 A320飛機

A320剎車控制系統采用正常-備份剎車架構，詳見剎車原理圖2。正常剎車系統由綠液壓系統供壓，備份剎車系統和停留剎車系統由黃液壓系統或剎車蓄壓器供壓。使用停留剎車，需將停留剎車手柄放到“ON”位，停留剎車選擇活門就會打開，壓力輸出到機輪，將飛機機輪剎死[2]。

4.2 B737系列飛機

B737飛機剎車控制系統采用正常-備份剎車架構。正常剎車系統由B液壓系統或剎車蓄壓器供壓，備份剎車系統由A液壓系統供壓。當B液壓系統壓力低或失效時，A液壓系統將自動向備份剎車系統供壓。B737施加停留剎車時，需將腳蹬踩到滿行程后，再拉起停留剎車手柄，通過系統內部的棘爪機構將腳蹬連桿保持在剎車位，并關閉停留剎車關斷活門，堵住回油油路[3]。

4.3 ERJ190-100飛機

ERJ190-100剎車系統采用內-外系統架構，停留/應急剎車系統采用鋼索傳動的機械形式，當拉起停留應急剎車手柄后，剎車指示燈亮，見圖3。

4.4 總結

現役主流機型剎車系統架構設計見表1。

由上述可知，現役主流干線民用飛機的剎車系統都采用正常剎車與備份剎車的架構，支線民用飛機的剎車系統大多采用內-外剎車與停留/應急剎車的架構。

5 結語

通過該文分析，目前現役支線民用飛機剎車系統的設計大多采用內-外剎車與停留/應急剎車的架構，這樣的設計成本低、維修和架構簡便等優勢，符合支線客機設計的需求，但也存在人為因素考慮不周，在飛行體驗上略差，需要在手冊加限制來彌補人為差錯，后續設計機型時可多考慮從設計初期明確相關需求，較多地考慮客戶的使用需求以及駕駛艙人機工效的需求。

參考文獻

[1] 劉永軍，薛東青，姜逸民.某民用飛機應急剎車系統權衡研究[J].科技資訊，2010（32）：61-62.

[2] 楊宗衛.淺析A320系列飛機剎車系統工作原理[J].價值工程，2014（30）：87-88.

[3] 史紅森.波音737-300型飛機停留剎車系統故障分析與排除[J].航空維修與工程，2001（5）：30-31.