[发明专利]多余度电刹车机电驱动架构及刹车力控制方法

说明书

一种多余度电刹车机电驱动架构及刹车力控制方法，以有四个主刹车机轮的飞机为目标机，构建了一个典型的电刹车与监测系统，让每个主刹车机轮上的多个机电作动器由不同的机电驱动器进行控制，当遇到某些通道发生故障时，通过增大正常的机电作动器输出的刹车压紧力，最大限度地维持飞机的刹车能力，增强飞机着陆刹车过程中的任务可靠性，同时避免飞机两侧刹车力矩出现严重的不平衡，防止飞机偏离跑道，减小起落架在非对称刹车载荷下的变形，改善刹车系统的工作环境，同时缩短刹车距离，进一步提高飞机在电刹车系统故障状态下的安全性，降低在复杂组合的各种故障状态下飞机发生刹车失效的概率，最大限度地提高飞机的刹车能力。

技术领域

本发明属于飞机刹车系统工程中的机电作动器控制领域，具体涉及飞机电刹车机电驱动架构的改进。

背景技术

飞机电刹车系统是根据飞行员施加的刹车指令，用电能作为动力源来控制作用在飞机机轮上的刹车力。

波音公司的B787飞机应用的是目前最先进的电刹车系统，采用机电作动与驱动控制技术。图1为B787飞机的刹车控制与监测系统的结构原理图，主要包括机长左刹车指令传感器1和机长右刹车指令传感器2各一个，前轮远程数据集中器3和前机轮4各两个，首席飞行员左刹车指令传感器5和首席飞行员右刹车指令传感器6各一个，第一刹车控制与监测单元7和第二刹车控制与监测单元8各一个，四个电刹车功率单元9，第一机电驱动器10、第二机电驱动器11、第三机电驱动器12和第四机电驱动器13各一个，飞机有两个小车式主起落架，各装有4个主刹车机轮14，每个主刹车机轮14上均有一个刹车装置16，每个刹车装置16上有4个相同的机电作动器，用于刹车的这种机电作动器比较特殊，它主要由电机、减速机构、滚珠丝杠和力传感器等零部件组成；每个主刹车机轮14的轮轴上还装有一个主轮远程数据集中器(RDC)15，可感知机轮的转速、刹车温度和轮胎压力，并按照防滑控制算法计算出该机轮所需的防滑信号，再统一将所有这些信号通过CAN总线分别上传给第一刹车控制与监测单元或者第二刹车控制与监测单元。

正常刹车时，机长通过脚踩左刹车指令传感器1和右刹车指令传感器2产生刹车指令，而首席飞行员通过脚踩左刹车指令传感器5和右刹车指令传感器6产生刹车指令；所有的左刹车指令进入第一刹车控制与监测单元7进行故障识别和逻辑判断，对左路刹车信号进行确认，再与来自左侧每个RDC上的防滑信号进行综合后，输出针对每个左侧主刹车机轮的刹车综合指令；所有的右刹车指令进入第二刹车控制与监测单元8进行故障识别和逻辑判断，对右路刹车信号进行确认，再与来自右侧每个RDC上的防滑信号进行综合后，输出针对每个右侧主刹车机轮的刹车综合指令；各路刹车综合指令分别通过第一机电驱动器10、第二机电驱动器11、第三机电驱动器12和第四机电驱动器13，为安装在机轮刹车装置16上的机电作动器中的电机提供功率驱动控制；四个机电驱动器均可根据第一刹车控制与监测单元7或者第二刹车控制与监测单元8产生的刹车综合指令驱动机电作动器工作；机电作动器中的电机旋转运动，经减速机轮和滚珠丝杠转化为直线运动，产生放大的作用力来压紧刹车盘，实现对机轮的制动，机电作动器中的力传感器能感受作用在刹车盘上的压紧力，并将其转换为电信号后送回给机电驱动器，从而形成刹车综合指令对每个机电作动器输出压紧力的闭环控制，B787飞机的电刹车控制与监测系统正是通过这个原理来控制机轮上的机电作动器，调节施加在刹车盘上的压紧力，从而让飞行员实现了对刹车的控制。前机轮4的轴上也各装有一个RDC，向刹车控制与监测单元传递前轮的轮速和轮胎压力信号，刹车系统还有4个电刹车功率提供单元9，分别给飞机的左外、左内、右内和右外四个机电驱动器提供所需的电源功率。