民用飞机蓄压器供压刹车浅析

严子林

【摘 要】本文介绍了ERJ190、A320、B737飞机液压能源系统失效情况下的刹车设计特点，比较分析了某民机蓄压器供压时应急刹车和正常刹车的工作特性，给出了飞行员操作建议，供其它民机刹车研制参考。

【关键词】民机；蓄压器；刹车；防滑

Study of Civil Aircraft Accumulator Brakes

YAN Zi-lin

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201203，China）

【Abstract】In this article，brakes in condition of hydraulic systems failure are discussed.First，the brake system designs of ERJ190，A320 and B737 are introduced.Then the brake characteristics of some civil aircrafts emergency brake and normal brake are compared and analyzed，and the suggestions for pilot brake operation are summarized，which could be used for reference in other aircraft design.

【Key words】Civil Aircraft；Accumulator；Brake；Anti-Skid

0 引言

民用航线飞机目前普遍采用传统液压刹车系统，其严峻的工作状态之一是：两套液压系统压力均丧失（失效概率约为10-7/飞行小时），飞机刹车仅能依靠刹车蓄压器中的储备能源进行。根据适航条款要求，储备能量系统应满足：1）当防滑系统没有工作时至少有六个完整的刹车应用；2）在所有飞机经认证过的跑道表面条件下，当防滑系统运行时飞机完全停止[1]。

在两套液压系统故障状态下，飞机一般处于何种状态，刹车工作有何特点，飞行员又应如何操作，都是民机系统设计时需考虑的重要问题。本文介绍了ERJ190、A320、B737在液压能源系统失效时飞机减速功能状态、刹车系统设计和飞行员操作要求，并以某民机为例，比较了在蓄压器供压条件下应急刹车和正常刹车的特性，给出了飞行员操作建议，供民机刹车系统研制时参考。

1 典型系统

1.1 ERJ190飞机

ERJ190机轮刹车系统为内-外刹车架构，1#液压系统及内侧刹车蓄压器为内侧机轮供压，2#液压系统及外侧刹车蓄压器为外侧机轮供压，整个系统中共2个蓄压器。

民机地面主动减速功能普遍通过刹车系统、发动机反推和地面扰流板实现，其中最重要的是刹车系统。当1#、2#液压系统失效时，飞机左右发动机反推均不可用，扰流板故障，仅刹车系统可依靠刹车蓄压器供压来工作。根据ERJ190手册要求，在该情况下，飞行员应操作停留/应急刹车手柄，使用应急刹车来停止飞机。由于ERJ190应急刹车系统中使用停留/应急刹车阀，本身为机械比例阀，无防滑功能，因此需要飞行员凭借经验谨慎刹车。刹车蓄压器能够提供至少6次不带防滑的完整刹车应用。

1.2 A320飞机

空客A320刹车系统采用主-备刹车架构，绿液压系统给正常刹车供压，黄液压系统及刹车蓄压器给备份刹车供压。

当绿液压系统和黄液压系统失效时，飞机发动机左右反推均不可用，扰流板1、2、4、5故障，刹车系统进入蓄压器供压的备份刹车模式。虽然A320飞机备份刹车能够实现防滑功能，但在双液压失效情况下，系统会在BCMU/ABCU中自动将防滑功能解除。刹车过程中，飞行员应参考驾驶舱里的刹车系统三针压力表，控制刹车脚蹬输出，避免刹车压力超过1000psi，以防机轮抱死。与ERJ190相同，A320刹车蓄压器也能够提供至少6次不带防滑的完整刹车应用。

1.3 B737飞机

波音B737剎车系统是主-备刹车架构，B液压系统和刹车蓄压器给正常刹车供压，A液压系统给备份刹车供压。

当B液压系统和A液压系统失效时，B737飞机发动机左右反推由于设计有备用压力，仍能工作，但接地后反推开始工作较正常情况会稍慢；地面扰流板、内外飞行扰流板故障；刹车系统进入蓄压器供压的正常刹车模式。与ERJ190、A320不同的是，此时B737与正常情况一样，仍具备防滑功能。B737刹车蓄压器设计为在防滑工作情况下，能够将飞机完全刹停。

2 蓄压器供压刹车特性

对于液压能源系统失效情况下的蓄压器供压刹车，ERJ190、A320和B737分别代表了三种典型情况：1）ERJ190使用应急刹车系统，无法实现防滑；2）A320虽能实现防滑，但主动解除；3）B737使用防滑功能。防滑系统工作虽能够防止飞机刹车过程中机轮的锁死和轮胎的过度磨损，但在液压系统压力丧失的情况下，会加剧刹车蓄压器中储备能源的消耗，降低刹车减速能力和持续时间。下面将通过对某民机应急刹车和正常刹车的比较，说明蓄压器供压刹车的特点。

2.1 刹车过程

该飞机刹车系统与ERJ190类似，同样是内-外刹车架构，共2个蓄压器。当液压能源系统失效时，若操作手柄使用应急刹车，则无防滑功能，具体过程为：飞行员拉起应急刹车手柄，打开停留/应急刹车阀，蓄压器内高压液压油通过停留/应急刹车阀、转换阀、液压保险作用到刹车装置的作动筒。

若使用脚蹬刹车，则具备防滑功能，具体过程为：飞行员踩下刹车脚蹬，刹车控制单元根据脚蹬信号打开切断阀和刹车控制阀，接通油路，蓄压器内高压液压油通过切断阀、刹车控制阀、转换阀、液压保险作用到刹车装置的作动筒，机轮速度传感器将轮速信号反馈到刹车控制盒，控制盒经过防滑运算后调节刹车控制阀的压力输出实现防滑控制。

2.2 蓄压器能源消耗分析

蓄压器内高压油液的消耗主要有以下几个方面：1）刹车作动筒作动使刹车动盘、静盘贴合需要的油液体积；2）刹车系统软管膨胀增加的油液体积；3）各液压元件的油液内泄露；4）防滑工作时，在机轮转速降低过快时系统会主动释放压力，造成额外的油液消耗。

对比应急刹车和正常刹车的刹车过程，第1点和第2点消耗的蓄压器油液基本一致，主要差别集中在第3点和第4点。在相关液压元件中，一般元件的内泄露基本可以忽略，应急刹车系统中停留/应急刹车阀泄漏率最显著，正常刹车系统中刹车控制阀最显著，但后者较前者泄露率高出两个数量级[2]。第4点防滑工作造成的额外消耗较难预料，与跑道条件、飞行员操作有关，一般干跑道上蓄压器供压刹车不容易触发防滑保护。

2.3 工作特性

对于应急刹车，在一次刹车过程中，当刹车作动筒完成作动后，由于内泄露较小，在短时间1min内蓄压器内压力能保持无明显降低；且如果此时实施满刹车，输出的刹车压力与蓄压器内压力基本一致。

而对于正常刹车，由于内泄露大大增加，在一次刹车过程中，蓄压器压力将持续下降，如下图1。该曲线为典型干跑道路面上正常刹车蓄压器压力下降情况，刹车25s时蓄压器压力降低至约1000psi。当刹车作动筒完成作动后，与应急刹车不同的是，即使实施满刹车、未触发防滑时，刹车压力也无法达到与蓄压器内压力相当的（下转第299页）（上接第316页）程度，存在一定差值。该压力差值与内泄露流量成正比，泄露越快，差值越大。根据试验数据，当蓄压器内压力为1500psi时，该差值约为200psi；当蓄压器内压力为1000psi时，该差值约为90psi。

2.4 飞行员操作建议

液压能源系统失效情况下飞行员操作刹车时，需要根据不同刹车模式的特点，选择对应的方法。

应急刹车情况下，蓄压器储备能源消耗缓慢，无需担心刹车持续时间的问题；但容易建立高刹车压力，又没有防滑功能保护，需要参考驾驶舱刹车压力指示谨慎刹车：开始施加压力时，飞机速度较大，应先施加较小的压力，随着飞机速度降低，逐步增大输出，当达到明显可接受的减速率后，保持输出稳定，以防机轮抱死。

而正常刹车情况下，防滑功能使得飛行员无需担心机轮抱死脱胎的风险。但内泄露较大，加上防滑功能的额外消耗，蓄压器储备能源只能提供有限时间的有效刹车。飞行员应平稳的施加刹车，之后过程中要避免调节脚蹬行程，以防干扰防滑系统工作造成额外消耗；此外，飞机停止前不应释放刹车。

3 结语

液压能源失效时的蓄压器供压刹车问题，是民机刹车系统设计中的重要细节，需要在飞机的安全性、经济性、操控性等方面进行权衡取舍。本文对常见民机蓄压器供压刹车进行介绍，并以某民机为例分析总结了该情况不同模式刹车的响应特性和操作建议，希望抛砖引玉，供其它民机刹车研制参考。

【参考文献】

[1]《中国民用航空规章·第25 部·运输类飞机适航标准》（CCAR25-R4）.中国民用航空总局，2011.

[2]郑占君.某民用飞机应急刹车系统蓄压器性能仿真计算分析[J].科技资讯，20011，27：62-63.

[责任编辑：田吉捷]