民用飞机刹车系统架构设计的考虑

钟科林

摘 要：刹车系统作为飞机重要系统之一，为飞机在地面提供刹车及停机的功能。为了保证飞机的安全性，民用飞机一般设计为两套独立的刹车系统，防止出现灾难级的事件发生。通过对典型民机正常刹车系统和应急刹车系统的架构设计分析，可以为民机刹车系统设计提供参考。

关键词：刹车控制系统 刹车控制组件 刹车脚蹬 停留刹车手柄

中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0064-02

某型飞机采用左右座的驾驶刹车踏板不联动设计，导致正副驾驶同时使用各自刹车踏板时，作用在刹车上的压力不明确的问题，以及同时使用刹车踏板和停留应急刹车手柄时，同样存在刹车作动不明确的问题。

电传操纵系统的优点是结构简单，体积重量小，易于安装和维护，操纵灵敏度高，无滞后现象以及便于和机上其他系统交联，大多数现役民用飞机都采用电传操纵-液压作动的刹车系统。该文分别阐述了正常刹车系统与停留/应急刹车系统的设计方式，希望能为国内民机刹车控制系统设计上提供技术支持。

1 系统原理分析

某型民机的正常刹车为数字式电传刹车系统，具有人工刹车功能、自动刹车功能、止转刹车功能、差动刹车功能、防滑保护、接地保护、轮间保护、BIT功能以及与其他系统通讯功能，正常刹车系统由脚蹬位移传感器、自动刹车选择开关、切断阀、刹车控制阀、转换阀、液压保险、压力传感器、机轮速度传感器、刹车控制组件BCU等组成。刹车系统原理如图1所示。

由图1可知，某型民用飞机脚蹬正常刹车由驾驶员操纵刹车脚蹬实现，在正/副驾驶的脚蹬下，均安装有刹车脚蹬位移传感器。刹车时，安装在刹车脚蹬下的脚蹬位移传感器输出与脚蹬位移成正比的电信号给刹车控制组件BCU，BCU首先打开切断阀，接通液压油路，然后控制刹车控制阀输出刹车压力给刹车装置，同时机轮速度传感器将机轮的转速信号送给BCU，BCU通过对比运算，控制输出到刹车控制阀的电流信号大小，从而调节刹车压力。通过刹车控制组件的调节使作用于刹车装置的刹车压力与跑道摩擦系数水平相匹配，从而达到较高的刹车效率。

停机/应急刹车系统是人工操纵推拉手柄、钢索传动、液压作动的系统。飞行员操作手柄，手柄通过钢索传动打开停机/应急刹车阀，接通液压油路，转向阀在液压油压力作用下接通停机/应急刹车管路与刹车压力输出管路，最后将刹车压力输出给刹车装置。

2 机型特点分析

采用左/右刹车脚蹬不联动设计，优势在于防止刹车脚蹬卡阻带来的影响，劣势在于左右座驾驶员无法相互感知对方的刹车作动，当驾驶员刹车动作错误时，另一名驾驶员无法及时纠正对方的动作。当左右驾驶员同时操作刹车脚蹬时，同侧（例如左座左脚蹬与右座左脚蹬）脚蹬信号送给BCU后进行处理，取刹车脚蹬行程大者执行刹车。由于左右驾驶员的操作力以及物理惯性力不一样，可能存在一只脚踩深，一只脚踩浅的情况，导致飞机可能出现差动刹车的情况。当脚蹬正常刹车和应急刹车手柄同时使用时，正常刹车管路中的切断阀、刹车控制阀将打开，应急刹车管路中的停机/应急刹车阀也将打开，转向阀的阀芯在两路液压刹车油路的压力作用下，最后选择输出脚蹬正常刹车压力和手柄应急刹车压力中的大者。此时，飞行员无法直观判断正常刹车系统工作还是应急刹车系统工作。在上述情况下，刹车控制盒BCU会自动抑制刹车压力反馈功能，系统故障检测能力将受影响。对于该类的刹车设计，可以通过飞行员飞行手册中明确规范其相关操作，防止出现上述描述的现象发生。

3 运营风险评估

为准确评估脚蹬正常刹车和应急刹车手柄同时使用的风险，下面分4种情况进行分析。

（1）地面停机：在地面停机情况下，无安全风险。

（2）地面低速滑行：地面低速滑行（空速35 kn及以下）时，无安全风险。

（3）地面高速滑行：地面高速滑行（空速35 kn以上）时，由于脚蹬正常刹车和应急刹车手柄同时使用，机轮刹车可能处于无防滞保护的状态，有刹车压力过高导致机轮爆胎的风险。

（4）着陆前：正常刹车有接地保护功能，即着陆前即使踩刹车脚蹬，正常刹车也不会输出刹车压力；而应急刹车没有该项功能，若在着陆前拉停留应急刹车手柄建立刹车压力，此时会出现warning级的着陆构型告警信息“CONFIG PARK BRAKE”，飞机将带无防滑的刹车着陆，机轮可能会抱死接地，容易发生爆胎情况。

4 现役主流机型相关设计情况

4.1 A320飞机

A320刹车控制系统采用正常-备份刹车架构，详见刹车原理图2。正常刹车系统由绿液压系统供压，备份刹车系统和停留刹车系统由黄液压系统或刹车蓄压器供压。使用停留刹车，需将停留刹车手柄放到“ON”位，停留刹车选择活门就会打开，压力输出到机轮，将飞机机轮刹死[2]。

4.2 B737系列飞机

B737飞机刹车控制系统采用正常-备份刹车架构。正常刹车系统由B液压系统或刹车蓄压器供压，备份刹车系统由A液压系统供压。当B液压系统压力低或失效时，A液压系统将自动向备份刹车系统供压。B737施加停留刹车时，需将脚蹬踩到满行程后，再拉起停留刹车手柄，通过系统内部的棘爪机构将脚蹬连杆保持在刹车位，并关闭停留刹车关断活门，堵住回油油路[3]。

4.3 ERJ190-100飞机

ERJ190-100刹车系统采用内-外系统架构，停留/应急刹车系统采用钢索传动的机械形式，当拉起停留应急刹车手柄后，刹车指示灯亮，见图3。

4.4 总结

现役主流机型刹车系统架构设计见表1。

由上述可知，现役主流干线民用飞机的刹车系统都采用正常刹车与备份刹车的架构，支线民用飞机的刹车系统大多采用内-外刹车与停留/应急刹车的架构。

5 结语

通过该文分析，目前现役支线民用飞机刹车系统的设计大多采用内-外刹车与停留/应急刹车的架构，这样的设计成本低、维修和架构简便等优势，符合支线客机设计的需求，但也存在人为因素考虑不周，在飞行体验上略差，需要在手册加限制来弥补人为差错，后续设计机型时可多考虑从设计初期明确相关需求，较多地考虑客户的使用需求以及驾驶舱人机工效的需求。

参考文献

[1] 刘永军，薛东青，姜逸民.某民用飞机应急刹车系统权衡研究[J].科技资讯，2010（32）：61-62.

[2] 杨宗卫.浅析A320系列飞机刹车系统工作原理[J].价值工程，2014（30）：87-88.

[3] 史红森.波音737-300型飞机停留刹车系统故障分析与排除[J].航空维修与工程，2001（5）：30-31.