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摘要：在航空领域当中，飞机的运行状态十分重要。作为一种重要的飞机机载设备，液压防滑刹车系统在飞机的起飞、着陆等过程中，具有十分重要的意义，对于飞机的安全有着直接的影响。随着科学技术的不断进步，飞机液压防滑刹车系统的复杂程度越来越高，而其在运行当中也难免会出现各种故障。对此，本文对飞机液压防滑刹车系统建模与故障诊断进行了分析，以期能够确保飞机液压防滑刹车系统良好的运行状态，确保飞机运行的安全。
关键词：飞机；液压防滑刹车系统；建模；故障诊断
前言：在飞机当中，液压防滑刹车系统是一个十分重要的机载设备。飞机在着陆的时候，大约只会持续20秒左右的时间，所以，对于液压防滑刹车系统的反应速度要求很高。因此，为了确保飞机起飞与着陆的安全，在装机试飞之前，应当利用相应的地面设备，对液压防滑刹车系统进行建模，并通过试验对各项数据进行获取，对系统性能指标进行验证。以此为基础，对飞机液压防滑刹车系统进行故障诊断分析，从而保证飞机良好的防滑刹车性能。
一、飞机液压防滑刹车系统结构原理
在飞机液压防滑刹车系统当中，主要包括了防滑控制系统、机轮刹车调节系统等部分。其中，防滑控制系统主要包含了电液伺服、防滑控制、机轮速度传感器等部分，机轮刹车调节系统则主要包括了定量器、轮胎、机轮、刹车装置、刹车阀等部分。在飞机液压防滑刹车系统的工作当中，在飞机着陆的时候，飞行员脚踩刹车到底，液压防滑刹车系统会相对最大刹车压力进行产生，利用伺服阀进行调节，通过连接管路，将刹车压力传递给刹车装置。刹车装置的刹车力矩作用在机轮上，使其发生减速，并在地面、轮胎之间，产生相对滑动，因而通过摩擦力带给飞机制动力[1]。这一结合力与几轮滚动半径形成结合力矩，在其与刹车力矩的共同作用下，就决定了机轮的运转状态。如果刹车力矩比结合力矩小，则机轮加速；如果刹车力矩比结合力矩大，则机轮减速；如果二者相等，则机轮转速恒定。在刹车力较轻的时候，产生的制动力较为有限，不断增加刹车压力，刹车效率逐渐提升。但是，在刹车效率达到100%之后，如果继续增加刹车压力，将很可能在成机轮抱死的情况。对于这一情况，需要利用控制盒进行调节，确保飞机良好的刹车制动状态。
二、飞机液压防滑刹车系统建模分析
在飞机液压防滑刹车系统的运行当中，为了对其运行状态加以了解，并对其中可能存在或即将发生的故障进行诊断，应当对具体的数学模型进行建立，利用精确的模型化语言，对物理系统进行描述。通过对模型的建立，能够对刹车阀、伺服器等部件的故障状态、正常状态等进行体现，从而为后续的故障诊断工作提供依据和基础[2]。在电液伺服阀当中，负载力矩、挡板力矩共同对力矩马达电磁力矩进行平衡。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，挡板力矩Md=Kaθ2，其中，Md、Ka、θ2分别代表了挡板力矩、挡板刚度、挡板转角。在力矩马达负载的时候，衔铁平衡方程为Md=Ma+Ml其中，Km、Kl分别代表力矩马达的电磁弹簧刚度和中位电磁力系数。在刹车阀当中，由于没有喷嘴和力矩马达，因而其数学模型为，阀芯平衡方程mvl=F+BT－Klx，其中，mvl、F、BT、Kl分别代表阀芯及流动液体质量、弹簧预紧力、瞬态液动力阻尼系数、稳态液动力刚度及弹簧弹性系数等效值。刹车装置在几轮轮毂当中，将液压刹车压力输入刹车装置、对刹车力矩进行输出。在卸出刹车压力的过程中，要完全脱开静盘和动盘，不能有刹车力矩残留。所以，应当将活塞回力弹簧安装在刹车装置气缸座当中，在没有刹车压力的情况下，回力弹簧对静盘进行推动，从而完全分离静盘和动盘。
三、飞机液压防滑刹车系统故障诊断
基于飞机液压防滑刹车系统模型的建立，能够对飞机刹车过程中的过程进行进行体现。利用这一模型，能够对飞机实际运行当中，机轮轮胎、刹车阀、伺服阀等发生的故障进行体现，并通过模型对其进行简化。通过对系统部分单元故障模型、状态观测期的建立，能够利用计算机对飞机液压防滑刹车系统中机轮轮胎、刹车阀、伺服阀的典型故障进行仿真，从而更加有效的进行故障诊断。作为飞机液压防滑刹车系统当中重要的执行和控制部件，刹车阀和伺服阀具有十分重要的作用[3]。在基于模型的故障诊断当中，应当对状态残差和输出残差进行对比，并对残差向量特征进行分析，从而对故障位置加以明确。
在实际工作当中，除了对状态向量可测性进行考虑以外，还应当重视状态信号表征信号的有效性，以及传感器的经济性。根据故障诊断结构得知，将状态残差反馈引入到刹车阀和伺服阀当中，将机轮角速度残差引入到机轮轮胎当中。另外，在应用基于模型的故障诊断时，还需要对诊断对象观测器进行设计。通过对系统模型的处理和简化，建模动力机构和执行机构[4]。同时，将残差反馈引入其中，以便降低故障因素造成的输出残差。在理论和实际计算机仿真研究当中，将适当强度的反馈进行引入，能够对非故障信息进行一致，只需对反馈深度进行有效控制，即可准确的进行故障诊断。
结论：航空运输是当前一个十分重要的交通运输领域，在航空交通当中，飞机是最为重要的交通工具，因此飞机的运行状态，将会对航空运输产生直接的影响。刹车系统是飞机当中的重要系统，对于飞机的起降有着很大的影响。因此，针对飞机液压防滑刹车系统进行建模，并以此为基础对飞机容易发生的故障进行诊断，从而更好的确保飞机的性能与安全。
参考文献：
[1]廖力清,段凌飞,熊翔,王颂. 飞机防滑刹车系统的智能故障诊断与重构[J]. 中南大学学报(自然科学版),2010,01:207-212.
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[3]刘东,安云哲,崔建国,谭峰. 模型故障诊断法在飞机液压能源系统中的应用[J]. 沈阳航空航天大学学报,2013,01:51-56.
[4]黄澄,焦宗夏,尚耀星. 考虑管路的飞机液压刹车系统压力振荡分析[J]. 北京航空航天大学学报,2014,02:210-215.
论文作者:任磊
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
标签：刹车论文; 飞机论文; 防滑论文; 力矩论文; 液压论文; 系统论文; 故障诊断论文; 《科技中国》2016年5期论文;