基于监控数据的波音787飞机刹车寿命分析

张俊 陈林烽

摘要：介绍了对波音787飞机刹车寿命进行预测的方法。说明了波音787飞机刹车系统的工作原理，通过分析飞机刹车过程中刹车热包的磨损趋势，采用两种方式对其使用寿命进行预估。根据刹车预估寿命，航空公司可以优化对刹车热包备件的采购方案以降低库存，同时保证飞机运行对航材的需求。

关键词：波音787飞机；刹车寿命；碳刹车

Keywords：B787 aircraft；brake life；carbon brake

新机型引进后，随着飞机使用循环数的增加，刹车热包会不斷磨损直至磨平更换，因此，何时开始准备热包备件是每个航空公司必须面临的问题。本文提供了两种预估刹车热包使用寿命的方法，推算出热包的预计拆换日期，从而帮助航空公司优化对刹车热包备件的采购方案，降低库存。

1 波音787飞机刹车系统的工作原理

飞机的刹车是飞机进行减速的重要部件，波音787飞机有8个主轮，每个主轮上安装有1个刹车组件，每架飞机共安装有8个刹车组件。波音787飞机采用的是碳刹车（见图1），刹车组件安装在轮轴上，刹车热包由多组动盘和静盘间隔交替排列组成，静盘安装在刹车组件的扭力管上，不随机轮转动，但是可以沿轴向运动。动盘可以随机轮转动也可以沿轴向运动。与传统飞机使用液压压力作动刹车组件不同，波音787飞机采用的是电刹车作动器，当操纵刹车时，电刹车作动器推动压力盘，由于动盘和静盘都可以沿轴向运动，动盘和静盘被压紧，产生巨大的摩擦力，从而达到令飞机减速的目的。

刹车系统控制组件（BSCU）是对刹车系统的脚蹬刹车、自动刹车、停留刹车、防滞刹车、起落架收起刹车等功能进行控制的核心部件。BSCU接收驾驶舱的刹车指令，如脚蹬传感器、自动刹车选择电门、停留刹车、起落架手柄位置等信号，处理后向电刹车作动控制器（EBAC）发出控制指令。EBAC驱动电刹车作动器（EBA），EBA的电马达带动机械装置压紧或松开刹车片，实现刹车或松刹车；EBAC将EBA的刹车力和位置数据反馈给BSCU。每个主轮的轮毂盖上还安装有远程数据采集器（RDC），用于监控轮速、胎压和刹车温度，将轮速信号提供给BSCU，由BSCU向EBAC发出松刹车的指令，防止轮胎脱胎打滑。BSCU还将这些数据通过公共数据网络传输至驾驶舱，在驾驶舱多功能显示器上显示。维护人员可以在驾驶舱显示器的刹车系统维护页面上查询每个轮胎的轮胎压力、主轮的刹车温度、刹车的剩余寿命、刹车力以及与刹车有关的故障信息（见图2）。

2 787飞机刹车组件的磨损趋势分析

飞机刹车过程中，刹车组件的碳盘（热包）被不断磨损，当刹车指示销被磨平时，需要更换刹车组件。刹车碳盘的寿命受多种因素影响，如刹车的使用方法、使用条件、使用环境以及着陆机场布局等[1]。

如果能够掌握飞机刹车过程中刹车热包的磨损趋势，对其使用寿命进行预测，航空公司就可以优化对刹车热包备件的采购，降低库存，同时保证飞机运行对航材的需求。

ACARS系统报文<610>中记录了飞机每个刹车组件剩余寿命的百分比（见图3），为此，采集自飞机交付起的飞行循环数和飞机上各位置刹车组件剩余寿命百分比数据，建立刹车组件的累积磨损量与飞机使用循环数的拟合模型。从图4～图11的拟合曲线可以看出，刹车组件的累积磨损量与飞机使用循环数线性相关。

3波音787飞机刹车组件的寿命预估

由于一架飞机刹车组件的预计拆换日期与该机的每日平均使用循环数相关，因此可以进行多次采样，以提高预计拆换日期的推算准确度。

参考表1，还可以推算出该型刹车热包磨平的平均装机使用寿命。在航空公司与刹车供应商的采购协议中，通常有对该参数的最低保证值，如果刹车热包的实际装机使用寿命低于这个保证值，刹车供应商会对航空公司进行相应的补偿。

4 由拟合曲线预估刹车寿命

根据上述拟合曲线，当刹车磨损累积量为100%时，可将其视为刹车的预估寿命，在此称之为由拟合曲线预测出的刹车寿命，简称拟合刹车寿命。

表2对比了上文得到的预计刹车寿命与拟合刹车寿命，二者的误差在10%以内，这个误差对于估算航材备件的采购时间来说是可以接受的。因此，可以根据上文方法使用拟合刹车寿命来推算刹车的预计拆换日期。

5 结论

本文根据飞机的实际运行数据，通过利用刹车剩余寿命的百分比数据进行计算和拟合模型两种方式得出刹车的预估寿命，继而推算出刹车组件的预计拆换日期，航材部门可以根据此信息制定更精细的热包采购计划，在控制库存的同时保证飞机运行的要求。

此外，通过航空公司的飞机健康监控系统，还可以设定一个提前量让系统自动发出刹车组件即将磨平需要更换的通知，提醒有关人员做好准备。

参考文献

[1]杨尊社.飞机刹车盘使用寿命评估试验方法研究[J].航空标准化与质量，2018（6）：51-54+56.

[2]Boeing.B787 Aircraft Maintenance Manual[Z].2020.

作者简介

张俊，工程师，主要从事飞机工程技术管理工作。

陈林烽，工程师，主要从事飞机工程技术管理工作。