多支柱多轮系高可靠性飞机刹车系统关键技术研究

发布时间：2020-04-24 10:01

【摘要】：作为多支柱多轮系大型飞机的重要机载设备,刹车系统是具有相对独立功能的子系统,大型飞机要在机场侧风、积水跑道、积冰跑道、积雪跑道及路况坑洼的复杂野战机场起飞和降落,对刹车控制系统的安全性、可靠性及刹车效率提出了更高的要求,保证能快速地吸收飞机巨大的着陆能量,使飞机安全停止。我国多支柱多轮系大型飞机研究刚刚起步,相关标准和规范还不够完善,从国外大型飞机发展趋势来看,高可靠性、安全性、适航性、测试性、长寿命、易维护等要求是大型飞机发展的必然趋势,研究其关键技术有着重大的现实意义和深远的历史意义。本文针对多轮系多支柱大型飞机对刹车系统的高可靠性要求,对大型飞机刹车系统架构设计方法、自适应刹车控制律、抑制刹车振动方法及可靠性分析和验证方法等关键技术进行了深入研究。论文的主要研究工作及贡献如下:(1)基于飞机及刹车系统安全性模型,提出了一种刹车系统架构设计方法,分析了多轮系正常刹车、停机/应急刹车架构设计方法,研究了刹车系统机电液动态特性设计方法,以刹车系统非指令刹车灾难性事件为例,提出了飞机系统安全性评估方法和刹车系统安全性分析方法,通过上述方法设计了一套多轮系内外轮控制架构的刹车系统,符合性分析结果表明该架构满足飞机安全性要求,该研究对设计多轮系飞机刹车系统架构具有重要的工程指导意义。(2)提出了先进的基于滑移率和机轮减速率全压力自适应防滑刹车系统控制策略,设计了跑道结合力估计算法,采用速度插值滤波模块及卡尔曼滤波模块得出飞机滑移率,建立了飞机刹车防滑系统动力学模型,通过仿真分析及惯性试验台验证了两种控制律对干、湿跑道的识别能力及刹车性能,结果表明具备快速准确识别跑道状况的能力,能够全压力范围内动态调节刹车压力,抗干扰能力强,提高了系统的鲁棒性,有效解决了现有控制律刹车效率低的问题。该刹车控制律的工程应用提升了飞机在复杂野外场所起降的刹车能力。(3)研究了多支柱多轮系飞机制动过程中的振动问题,从刹车材料摩擦特性、刹车压力、刹车壳体结构以及装配间隙等多个方面分析了刹车振动产生的机理,建立了刹车振动数学模型,对刹车振动特性进行了仿真分析,得出了有效抑制刹车振动的设计方法;针对飞机刹车液压管路系统谐振问题,通过建模仿真分析确定了振动机理,并将仿真结果与实测结果比对,得出抑制多支柱多轮系飞机刹车系统谐振的方法。刹车振动的有效抑制对提高刹车系统整体可靠性具有重要工程指导意义。(4)基于刹车系统及其附件产品的耗损故障服从威布尔分布的特点,从理论和工程上研究了大型飞机多轮系多支柱机轮刹车系统可靠性分析方法与综合验证技术,首次提出飞机刹车系统采用威布尔分布进行可靠性建模与分析,通过试验验证了威布尔分布作为刹车系统可靠性分析及验证数学模型的正确性,根据刹车系统工作的真实任务剖面,研究了能全面激发故障的寿命和可靠性综合验证方法,得出了提高系统可靠性的方法。此技术在大型飞机刹车系统可靠性设计中得到了成功应用,为提高刹车系统可靠性设计奠定了坚实的理论和工程基础。
【图文】：

[8-15]。图1-1 客机发生爆胎现象 图1-2 飞机冲出跑道(1) 开-关式刹车控制系统开-关式防滑控制系统是早期的一种典型系统。通常在每个刹车机轮上装有一个惯性传感器(或者是一个直接作用式传感器)。在飞机刹车过程中，机轮转动减慢，当达到

[8-15]。图1-1 客机发生爆胎现象 图1-2 飞机冲出跑道(1) 开-关式刹车控制系统开-关式防滑控制系统是早期的一种典型系统。通常在每个刹车机轮上装有一个惯性传感器(或者是一个直接作用式传感器)。在飞机刹车过程中，机轮转动减慢，，当达到
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V227

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本文编号：2638840