某型飞机电子防滑刹车正确测试方法及工作机理研究

夏朝霞　刘诗敏　曾祥

摘要：由于一些单位在接收大修完成的某型飞机时，对其防滑刹车功能测试及自检测试的认识和理解不同，进行的实际操作不同，有时表现出虚假故障。本文深入分析这一现象和机理，统一认识，以避免出现对合格产品的误判、延长机务准备时间、将技术参数调到下限值等情况。

关键词：电子防滑刹车;压力伺服阀;防滑控制盒;自检;拖胎

0 引言

某型飞机机轮刹车采用的是设计成熟、使用可靠的某型电子防滑刹车系统，该系统由液压供压，由电液伺服阀控制系统自动调节刹车压力，防止机轮拖胎，以取得高效率的刹车效果。该型飞机在进行大修后需按技术要求进行防滑刹车功能测试和自检测试。本文对近期一些单位就该型飞机防滑刹车系统增加的测试进行深入分析，认为有些操作不尽合理，而应严格按维护规程和技术条件进行操作。

1 电子防滑刹车系统原理

图1所示为该型飞机电子防滑刹车系统示意图。该型飞机只对主起落架机轮刹车，由驾驶员操纵飞机驾驶杆上的刹车手柄来完成。操纵刹车手柄时，由刹车钢索将运动传给刹车减压活门的顶杆，根据对刹车手柄的紧握程度，刹车减压活门将来自主系统的液压力21MPa减低到相应值。满握刹车手柄时，双针刹车表的指示应为8.5±0.5MPa，该压力通过刹车分配阀进入压力伺服阀，成为压力伺服阀的输入压力，压力伺服阀根据防滑控制盒输入的电信号调整刹车压力，输出至主机轮刹车动作筒进行刹车。

主机轮在跑道上转动时，带动速度传感器，通过速度传感器将与机轮转动速率一致的交流电压信号输入防滑控制盒，防滑控制盒经鉴频并与参考速度比较放大，再经过功率放大后，以电流推动伺服阀工作，闭环自动控制，实现防滑刹车，防止拖胎。

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2.1 机轮速度传感器

机轮速度传感器（见图2）实际上是一个小型变磁阻式发电机，当其由机轮带动旋转时，将产生一个与磁阻变化频率相同的近似正弦变化的感应电压，经整形后得到与机轮转速成正比的电压信号，此信号为刹车控制盒的输入信号。

2.2 压力伺服阀

这是一种压力反馈形式的压力伺服阀（见图3），由电极化式永磁力矩马达、喷嘴挡板、功率滑阀及压力反馈活塞等组成，主要功用是调节系统中的刹车压力。J始终通高压21MPa，H通回油，S通主机轮刹车盘，SJ通刹车减压阀。J通道的高压油进入压力伺服阀后，按箭头走向从油滤左右两边分别进入其上方的两个喷嘴，克服喷嘴挡板阻力，从喷嘴小孔中流入回油（所以压力伺服阀始终有内漏），喷嘴前油路与阀滑左右腔相通。

当机轮刹车无打滑拖胎现象时，防滑控制盒不输入电信号，喷嘴挡板处于中立位置时，左右油路压力相等，滑阀在弹簧作用下处于最右端（图3所示位置）。伺服阀只是刹车压力的油液通道，输出到机轮的刹车压力S与进入的压力SJ相等，刹车压力取决于手握刹车手柄的程度。

当机轮打滑时，伺服阀力矩马达线圈得到一个正控制电流，由于控制磁通和极化磁通的作用，在衔铁上产生一个控制力矩，使衔铁—挡板组件绕弹簧管支点逆时针偏转，从而挡板右偏移，阻挡右喷嘴的油液流动，使右边油路压力升高，左边降低，滑阀向左移动，造成剎车进油SJ节流口面积减少，回油H节流口增大，到机轮的刹车压力S下降，直至作用在反馈活塞两端面上的反馈压差力通过推杆阻止阀芯的运动到零为止，从而使阀输出的刹车压力和输入的电流值成反比对应。

输入的电流越大，输出的刹车压力越小，实现了负增益的压力控制。压力特性曲线图见图4，分别绘出了输入刹车压力SJ为10MPa、9MPa、8MPa、4MPa时压力伺服阀输出到主刹车机轮的刹车压力S与控制电流的对应曲线。

2.3 刹车装置

刹车装置（见图5）用于缩短飞机的着陆滑跑距离，并使飞机在地面运动时具有良好的机动性，由气缸装置、壳体、动盘、静盘、压紧盘以及自动回隙机构组成。

当输入刹车压力时，活塞压入，使摩擦片产生摩擦力矩，消耗机轮动能，同时带动调隙机构的拉杆向右一起运动。解除刹车时，在弹簧力的作用下，拉杆向左运动，活塞也向左回位。

2.4 防滑刹车控制盒

防滑刹车控制盒接受速度传感器提供的机轮速度信号，与参考速度进行比较，并输出电信号给压力伺服阀，自动控制主机轮刹车压力的大小，防止机轮打滑，由防滑控制和故障检测两部分组成。

1） 防滑控制部分

防滑刹车控制盒防滑控制部分实现飞机刹车过程的自动控制，其工作原理为速度差控制辅以偏压调节，图6为防滑控制框图。在接受机轮速度传感器信号，即机轮瞬时速度的同时与拟定的参考速度进行比较，产生防止机轮打滑的控制电流，控制压力伺服阀，降低过高的刹车压力，防止机轮打滑。

波形变换器将来自机轮速度传感器的正比于机轮速度的交流正弦信号与经波形变换器转换为稳幅的对称方波进行比较。

鉴频器将频率信号变换成电压信号，该电压信号与方波频率成正比。带阻滤波器用于消除因起落架抖动而产生的谐振松刹过程。

参考电路产生一个与飞机相似的减速，飞机着陆后，产生一个与飞机速度相对应的电压，当施加刹车压力后进行恒流放电，放电速度模拟飞机的减速率。

当机轮速度小于参考速度时，比较器输出高电平，经阀驱动器产生一个阀控制电流，送入压力伺服阀线圈，将刹车压力降低，使机轮松刹。当机轮速度大于参考速度时，比较器输出为0，系统恢复对机轮的刹车压力。

2） 故障检测部分

防滑刹车控制盒故障检测框图见图7，包含对传感器、伺服阀、控制板及交叉保护速度差的系统故障检测，用于判断防滑刹车整个系统是否正常，以保证刹车安全可靠。如检测到故障还可以指示故障部位，控制盒内左右各有4个灯进行显示，座舱内只有两个灯分别指示左右系统的正常与否。

机轮速度传感器、伺服阀、交叉保护故障检测电路和控制板自检电路的故障检测原理如下。

· 窗口检测电路检测机轮速度传感器的故障

速度传感器在-55℃～80℃之间是一个阻值在一定范围内变化的电阻。进行故障检测时，速度传感器上有一个在一定范围内的电位值，正常情况下电位值不会超过给定范围，传感器开路时该电位值为+15V，在传感器短路时该电位值为0V，故障指示发光二极管亮表示传感器故障，使故障指示灯燃亮以显示有故障。

· 伺服阀和交叉保护故障检测电路也采用窗口电路，原理与前述传感器的故障检测电路原理相同。

· 控制板自检电路

当接通故障自检开关时，方波发生器输出约4kHz的信号，并将其送至速度传感器，控制板接收到相当于46km/h的速度信号。由于输入信号频率恒定，相当于没有刹车动作，比较器输出端和伺服阀线圈电压全为低电平。当断开故障检测开关时，方波信号与速度传感器断開，相当于机轮没有速度，即突然刹死的状态，如果控制板正常的话，此时比较器和伺服阀线圈电压均为高电平，输出高电平，此时电流为7+0.6 mA，控制盒内指示灯亮，并在维持2～3s后熄灭。如果控制板有故障，指示灯不亮或一直都亮，这样就达到了检测控制板故障的目的。

3 刹车过程分析

3.1 防滑刹车控制部分分析

按《某型机技术条件》防滑刹车功能测试方法要求：用机轮驱动车使主轮转动，机轮转速≥320r/min（40km/h），握刹车手柄，刹车压力为3～4MPa，机轮停转后，防滑系统发出信号，解除刹车，机轮应能立即转动，在2～3s内恢复刹车。也可以观察机轮刹车装置上自动调隙机构中的拉杆运动状态（压入为刹车—退出为松刹—再压入）;观察座舱内双针压力表，可看到刹车压力“升—降—升”;观察座舱内防滑故障灯，灯闪亮时表示松刹。上述情况均表示防滑系统工作正常。

从以上现象分析其工作机理：拖胎时，防滑系统发出信号，即防滑控制盒输出控制电流，相当于给控制盒输入≥3.47kHz正弦电压信号，电流值为7+0.6mA，持续时间1.8±0.3s，压力伺服阀在输入电流的作用下，将刹车压力降低，从图4的压力特性曲线图可查对应输入4MPa的压力曲线，此时刹车压力为0MPa，解除刹车，1.8±0.3s后电流为0mA，恢复刹车压力。

有些单位在进行上述防滑刹车功能测试时，模拟飞行员的操作，将刹车手柄握到底，在最大压力8.5±0.5MPa时进行拖胎试验，机轮停转后，防滑系统发出信号，输入电流7+0.6 mA，调节供给主机轮的刹车压力。从图4的压力特性曲线图，可查输入刹车压力为最大9MPa和最小8MPa时，在不同控制盒可能输入的控制电流作用下供给主机轮的刹车压力值，如表1所示。

因此，有的飞机在解除刹车时还存在较小刹车压力，使刹车片上有一定的摩擦力，如在地面利用人力使驱动车带动机轮就可能无法实现，表现为拖胎时刹车不能解除的假象;有的系统如果将供给主机轮的刹车压力调节为0MPa时，防滑刹车解除试验又能成功实现。

《某型机飞行手册》中确实规定：在飞机机轮接地后，在一定的速度下，飞行员柔和地将刹车手柄握到底，使刹车减压阀产生最大刹车压力，当机轮刹车压力过大、瞬间速度过低时需解除刹车。此时，即使还存在较小刹车压力，飞机的动能完全可以克服摩擦力而自由转动，从而解除刹车，达到防拖胎的目的。

由此可知，技术条件规定在地面进行防滑刹车功能测试时，刹车压力应为3～4MPa，而不是最大压力8.5±0.5MPa，这一规定是经过考量的。在地面防滑系统测试合格的情况下，实际使用中完全可以保证防滑刹车系统工作正常。

3.2 故障检测部分分析

按《某型机技术条件》的要求，防滑系统自检功能测试方法：按下座舱内防滑检查按钮，座舱内两个指示灯应不亮，松防滑检查按钮，指示灯应燃亮2～3s后熄灭（灯亮表示松刹，控制盒输出了7+0.6 mA电流，灯熄灭表示刹车，控制盒输出为0mA），符合上述情况则表示防滑系统工作正常，否则表示防滑刹车系统有故障。

有些单位进行防滑系统自检时增加了步骤：输入刹车压力为8.5±0.5MPa（不驱动机轮），同时按自检按扭，座舱内两个指示灯不亮，松开时灯亮，还要检查刹车盘应松刹。增加这样的内容不够合理，从表1可查得，松刹时仍有可能存在较小的液压力，表现出未松刹的伪故障，实际上系统是正常的。

4 结束语

1） 该型飞机进行电子防滑刹车功能测试时，刹车压力应按技术要求3～4MPa的规定进行，并应按维护规程和技术条件要求的正确操作方法实施。

2） 防滑刹车故障自检测试时，某些单位增加的在最大压力时拖胎和自检试验不够合理，可能将合格品误判为不合格，或者导致出现不必要的技术参数调低状况。

作者简介

夏朝霞，高级工程师，主要从事飞机机械部件维修。

刘诗敏，工程师，主要从事飞机特设部件维修。

曾祥，助理工程师，主要从事飞机着陆系统技术管理。