民机刹车系统发展研究

张祥剑

【摘 要】飞机刹车系统是保证飞机安全起飞和着陆的关键，对飞机刹车系统的研究具有重要意义。通过分析研究波音系列飞机和空客系列飞机的刹车系统，研究当前民用飞机常用的刹车系统，得到了民用飞机刹车系统的发展历程及发展趋势。我国民用飞机现正处于起步阶段，对我国民用飞机刹车系统的研制具有一定指导意义。

【关键词】民用飞机；刹车系统；架构

0 引言

飞机是衡量一个国家科技、工业水平和综合国力的重要标志之一，被誉为工业领域的皇冠，它不仅关系到国民经济，而且对维护国家安全和国家利益具有重要的政治意义。飞机刹车系统作为飞机系统的重要组成部分之一，在飞机起飞、着陆、地面运动和停机等阶段均会使用，是保证飞机安全运行的重要保障。刹车系统一般由驾驶舱操纵部件、控制单元、液压作动附件及传感器组成。随着飞机技术的不断发展，刹车系统的组成、工作原理、控制功能等也随之发展和完善。目前很多设计优秀的刹车系统可在保证使用安全及乘客舒适的前提下，发挥刹车能力，提高刹车效率，最大限度地缩短了飞机着陆滑跑距离，同时减小轮胎制动磨损，延长机轮使用寿命，改善维护性，降低运营成本。波音公司和空客公司作为民机研制的典型代表和佼佼者，在飞机刹车方面积累了雄厚经验，可以说刹车系统在这两家公司不同系列产品上的逐步演化过程在很大程度上反应出刹车技术的发展历程，并可代表当前已证实的安全可靠的刹车系统的最前沿技术。因此，对波音系列飞机和空客系列飞机刹车系统的研究对我国民机刹车系统的研制具有重要指导意义。

1 空客系列飞机刹车系统

空客系列飞机刹车系在A320至A340上架构基本一致，如图1所示，采用正常刹车系统和备份刹车系统进行余度配置。因起落架上机轮数目不一致，大型飞机通常采用多轮系主起落架，刹车系统中元件数量、液压管路及电缆的复杂程度会有所变化。刹车系统一般分为以下几个子系统：

1）正常刹车系统

2）带防滑的备份刹车系统

3）不带防滑的备份刹车系统

4）停留刹车

5）刹车和转弯BIT

6）刹车温度指示系统

7）胎壓指示系统

图1 空客飞机刹车系统架构简图（单腔双液压系统）

（蓝色实线代表正常刹车系统附件；绿色实线代表备份刹车系统附件；蓝色虚线代表停留刹车系统附件）

空客飞机刹车系统设计有以下特点：

1）每个主轮有两组刹车作动活塞（即双通道汽缸座），一组与正常刹车系统相连，另一组与备用刹车系统相连。

2）每个机轮上都装配有刹车冷却风扇，可高速冷却刹车，缩短过站时间。

3）正常刹车系统和备份刹车系统通过液压源自动切换阀控制正常液压源和备份液压源之间的切换，蓄压器由备份液压源充压，在两套液压源失效的情况下，蓄压器完成不带防滑的应急刹车。

4）备份刹车系统分为带防滑的备份刹车和不带防滑的备份刹车，两者共用液压元器件液压通道，结构上属于同一套系统，在关闭防滑或者备份液压源失效两种情况下，不带防滑的备份刹车系统将工作。

5）正常刹车系统采用电传操纵的方式传递刹车指令，而备份刹车系统通过脚蹬和辅助低压液压系统以液压控制的形式传递指令。

6）停留刹车系统借用备用刹车系统，通过转换梭阀进行油路转换，停留刹车开关控制停留刹车控制阀打开，伺服阀处于打开状态（切断回油），由蓄压器提供刹车压力（不属于憋回油形式的停留刹车），停留刹车不仅可作为应急刹车来使用，而且还可用于飞机牵引过程中的刹车。

2 波音系列飞机刹车系统研究

波音系列飞机除B717外，液压刹车架构基本相似，直到近期开始采用电刹车的方式。B717刹车系统架构如图2所示，刹车系统由两套液压系统同时供压，刹车作动装置采用半-双腔的形式，该刹车系统在后来的液压刹车系统中没有得到广泛使用。其他波音系列飞机上，液压刹车系统普遍由正常刹车系统和备份刹车系统组成，分别对应于正常刹车通道与备用刹车通道，正常刹车系统可实现脚蹬刹车、自动刹车、停留刹车和无防滑的应急刹车等功能，备份刹车系统可实现脚蹬刹车和收上止转刹车功能。两套刹车系统共用一套多盘式液压作动刹车装置，并通过梭阀选择，两套刹车系统均有防滑保护功能，正常刹车系统采用单轮防滑，备份刹车系统采用双轮防滑，两套液压系统都失效，蓄压器可进行带防滑的刹车。随着飞机型不同，所装备的机轮数量也不同，因而刹车系统所包含的成件数量不同，对于大型客机每套刹车系统可能有两套液压源供压，如B747正常刹车系统可由4号液压液压系统供压，在4号液压系统故障的情况下，1号液压系统供压；B777备份刹车系统可由中央或者储备液压系统供压。

波音系列飞机刹车系统设计还具有如下特点：

1）正常刹车系统和备份刹车系统通过备份刹车选择阀进行主动液压源之间的自动切换，蓄压器位于正常刹车系统中。

2）备份刹车选择阀为主机轮收上止转提供压力通道，主起落架收上压力通过此阀和备份刹车调节阀来进行收上止转刹车。

3）自动刹车借用正常刹车系统，并通过自动刹车阀模块和梭阀进行压力隔离。

4）进行停留刹车需要踩下刹车踏板，并同时拉起停留刹车控制杆，刹车踏板被机械式锁在压缩位置。解除停留刹车需踩刹车踏板，直到停留刹车杆复位后松开。

5）停留刹车采用憋回油的形式，这一点与空客系列停留刹车存在较大差异。

3 总结

空客系列飞机在刹车系统上具有良好的继承性，在保持系统架构和原理基本不变的情况下，系统又不断演化，如自动刹车始终保持MAX，MED和LO三个档位（MAX模式用于起飞过程中，MED或LO用于降落过程中）。A320系列飞机上需要备份刹车控制单元（ABCU）控制备份刹车，而在以后的飞机系列中正常刹车和备份刹车的控制全部集成在刹车系统控制单元（BSCU）中，附件集成度越来越高。刹车压力由低压逐渐向高压发展，刹车效率得到显著提高。

波音系列飞机刹车控制系统架构同样也保持了良好的继承性，但也随着技术的进步系统不断演化和完善，系统控制方式由起初机械式控制逐步向电传控制的方式发展，由液压刹车向全电刹车方向发展。B787飞机的刹车系统以电作为动力，与液压刹车系统相比，刹车系统得到大大简化，系统可靠性得到提高。没有液压管路，不会发生泄漏，降低了车间和航线的维修成本，缩短了更换刹车系统的时间。系统的不断完善可更好地抑制或消除了不穩定因素，如在正常防滑伺服阀回油通道内加入了防滑振荡蓄压器及其辅件以吸收压力波动，使刹车压力更加稳定。系统的集成度也逐步提高，具有特定功能的模块化单元逐步增多，如防滑阀集成度越来越高，使之具有结构紧凑、泄漏少和维护方便等优点。

研究表明，目前电传控制的液压刹车仍是民机刹车系统主流形式，液压作动刹车向集成化和模块化发展。全电刹车也随技术的进步开始逐步得到应用。因此，我国民机刹车系统研制需要形成自身的特色，并根据刹车系统的发展趋势不断优化，突破技术难点，形成核心竞争力，争取建立安全可靠高效的民机刹车系统。

【参考文献】

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[责任编辑：田吉捷]