RU2709946C2 - Method for automatic control of aircraft braking - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to a method for automatic control of aircraft braking. To implement the method, a pressure control signal is generated depending on the value of movement of the brake pedal and the current angular deceleration of the brake wheel considering its slippage, as well as taking into account the aircraft deceleration, created by the braking parachute according to a certain law.

EFFECT: higher reliability and efficiency of braking.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам управления торможением самолетов и предназначено для использования в объектах авиационной техники.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to aircraft braking control systems and is intended for use in objects of aviation technology.

Известен способ управления торможением колес транспортного средства, заключающийся в формировании сигнала управления давлением в зависимости от величины перемещения тормозной педали с учетом текущего углового замедления тормозного колеса и его проскальзывания (например, патент №2108247, опубликовано 10.04.1998 г.).A known method of controlling the braking of the wheels of a vehicle, which consists in generating a pressure control signal depending on the amount of movement of the brake pedal, taking into account the current angular deceleration of the brake wheel and its slippage (for example, patent No. 2108247, published on 04/10/1998).

При использовании известного способа в процессе торможения самолета поддерживается заданное от тормозных педалей значение замедления самолета независимо от использования дополнительных средств торможения, что не обеспечивает в необходимых случаях возможность повысить эффективность торможения для значительного сокращения тормозной дистанции путем использования тормозного парашюта, поскольку в результате действия аэродинамических сил парашюта замедление самолета начинает превышать заданное от тормозных педалей значение, приводя к уменьшению тормозного давления (и момента), не позволяя превысить начально заданную от тормозных педалей эффективность торможения.When using the known method in the process of braking the aircraft, the airplane deceleration value set by the brake pedals is maintained regardless of the use of additional braking means, which does not provide the opportunity, if necessary, to increase the braking efficiency to significantly reduce the braking distance by using the braking parachute, because as a result of the aerodynamic forces of the parachute aircraft deceleration begins to exceed the value set by the brake pedals, drive I am to reduce the brake pressure (and torque), not allowing you to exceed the braking performance originally set from the brake pedals.

Указанный недостаток известного способа в конечном итоге снижает эксплуатационную надежность самолета.The specified disadvantage of the known method ultimately reduces the operational reliability of the aircraft.

Положительный результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого технического решения, выражается в обеспечении возможности значительного сокращения тормозной дистанции в необходимых случаях за счет поддержания в процессе торможения заданного значения замедления самолета с учетом использования тормозного парашюта, что повышает эксплуатационную надежность самолета.A positive result that can be achieved by using the proposed technical solution is expressed in providing the possibility of a significant reduction in the braking distance in necessary cases by maintaining the set deceleration value of the aircraft during braking, taking into account the use of a braking parachute, which increases the operational reliability of the aircraft.

Указанный результат достигается тем, что сигнал управления (U), которому соответствует тормозное давление, вычисляют как величину, пропорциональную интегралу от разности между заданным и текущим (с учетом относительного проскальзывания) угловыми замедлениями колеса, причем заданное угловое замедление колеса определяют в зависимости от величины перемещения тормозной педали с учетом замедления самолета, создаваемого тормозным парашютом (в случае его применения - за счет учета значения признака выпуска парашюта):This result is achieved in that the control signal (U), which corresponds to the brake pressure, is calculated as a value proportional to the integral of the difference between the set and current (taking into account relative slippage) angular decelerations of the wheel, and the specified angular deceleration of the wheel is determined depending on the amount of movement brake pedal, taking into account the deceleration of the aircraft created by the brake parachute (in case of its use, by taking into account the value of the sign of the release of the parachute):

где величина заданного углового замедления колеса:where the value of the specified angular deceleration of the wheel:

Es=Ео+ВП*Kp*Wo² Es = Eo + VP * Kp * Wo ²

Eo - величина заданного углового замедления колеса, пропорциональная перемещению тормозной педали;Eo is the value of the specified angular deceleration of the wheel, proportional to the movement of the brake pedal;

признак выпуска парашюта:Parachute release sign:

Kp - коэффициент, учитывающий аэродинамические характеристики парашюта;Kp - coefficient taking into account the aerodynamic characteristics of the parachute;

Ek - величина текущего углового замедления колеса;Ek is the value of the current angular deceleration of the wheel;

Wo - угловая скорость колеса, соответствующая скорости самолета;Wo is the angular speed of the wheel corresponding to the speed of the aircraft;

Wт - угловая скорость тормозящегося колеса;Wt is the angular velocity of the braking wheel;

t - текущее время торможения;t is the current braking time;

k1 - коэффициент пропорциональности.k1 is the coefficient of proportionality.

Благодаря изменению сигнала управления указанным образом в процессе торможения замедление самолета поддерживается на уровне, заданном оператором, а в случае применения тормозного парашюта, замедление самолета в процессе торможения увеличивается на величину (зависящую от скорости самолета), создаваемую аэродинамическими силами сопротивления парашюта, обеспечивая дополнительное сокращение тормозной дистанции, что, в конечном итоге, повышает эксплуатационную надежность самолета.Due to a change in the control signal in this way during braking, the deceleration of the aircraft is maintained at the level set by the operator, and in the case of a braking parachute, the deceleration of the aircraft during braking increases by an amount (depending on the speed of the aircraft) created by the aerodynamic drag forces of the parachute, providing an additional reduction in braking distance, which ultimately increases the operational reliability of the aircraft.

На рисунке 1 представлены графики изменения сигнала управления (U), величин заданного (Es) и текущего (Ek) углового замедления колеса и других параметров, иллюстрирующих предлагаемый способ управления торможением самолета.Figure 1 shows graphs of changes in the control signal (U), the values of the given (Es) and current (Ek) angular deceleration of the wheel and other parameters illustrating the proposed method of controlling aircraft braking.

Нажатием тормозной педали оператор задает необходимую эффективность торможения самолета (величину углового замедления колеса Еo). В случае торможения без применения тормозного парашюта (признак ВП=0) заданное замедление Es=Еo, т.е. зависит только от величины перемещения тормозной педали. При этом сигнал (U) и соответствующее ему тормозное давление нарастают пропорционально интегралу от разности между заданным и текущим угловым замедлением колеса в соответствии с формулой (1) до тех пор, пока не станет равной нулю разность между заданным (Es) и текущим (Ek) замедлением колеса (с учетом его проскальзывания) (участок I на рисунке). По окончании переходного процесса автоматически поддерживается величина сигнала (U) и соответствующее ей тормозное давление, при котором обеспечивается заданная величина (Es) углового замедления колеса (участок II).By pressing the brake pedal, the operator sets the necessary braking performance of the aircraft (the value of the angular deceleration of the wheel Еo). In the case of braking without the use of a braking parachute (flag VP = 0), the specified deceleration Es = Еo, i.e. depends only on the amount of movement of the brake pedal. In this case, the signal (U) and the corresponding brake pressure increase proportionally to the integral of the difference between the given and current angular deceleration of the wheel in accordance with formula (1) until the difference between the given (Es) and current (Ek) becomes zero wheel deceleration (taking into account its slippage) (section I in the figure). At the end of the transition process, the signal value (U) and the corresponding braking pressure are automatically maintained at which the set value (Es) of the wheel angular deceleration is provided (section II).

В случае необходимости более эффективного торможения оператор выпускает тормозной парашют. В этот момент значение признака выпуска парашюта становится равным: ВП=1. При этом значение заданного замедления колеса становится равным: Es=Еo+Kp*Wo², т.е. в зависимости от текущей скорости самолета в момент выпуска парашюта значение (Kp*Wo²) резко увеличивается, а затем уменьшается по квадратичной зависимости. При этом после окончания непродолжительного переходного процесса (участок III) значение сигнала (U) возвращается к величине, определяемой перемещением тормозной педали, а текущее угловое замедление колеса (следовательно, и самолета) соответствует суммарному заданному угловому замедлению колеса (Es) (участок IV).If more effective braking is necessary, the operator releases a brake parachute. At this moment, the value of the parachute release sign becomes equal to: VP = 1. In this case, the value of the set wheel deceleration becomes equal: Es = Еo + Kp * Wo ² , i.e. depending on the current speed of the aircraft at the time of release of the parachute, the value (Kp * Wo ² ) sharply increases, and then decreases in a quadratic dependence. In this case, after the end of the short transient process (section III), the signal value (U) returns to the value determined by the displacement of the brake pedal, and the current angular deceleration of the wheel (hence, of the aircraft) corresponds to the total specified angular deceleration of the wheel (Es) (section IV).

Коэффициент (k1) в формуле (1) выбирается в зависимости от конкретных значений массы самолета, момента инерции тормозного колеса, обеспечиваемого быстродействия исполнительного устройства и требуемой точности обеспечения заданной эффективности торможения. Коэффициент (Kp) вычисляется в зависимости от параметров применяемого тормозного парашюта (его площади, коэффициента лобового сопротивления и др.)The coefficient (k1) in the formula (1) is selected depending on the specific values of the mass of the aircraft, the moment of inertia of the brake wheel, the speed of the actuator and the required accuracy to ensure the given braking performance. The coefficient (Kp) is calculated depending on the parameters of the applied brake parachute (its area, drag coefficient, etc.)

Таким образом, при использовании предлагаемого способа происходит автоматическая настройка уровня тормозного давления и момента колеса, обеспечивая заданную эффективность торможения с учетом ее повышения при выпуске тормозного парашюта, что позволяет значительно сократить тормозную дистанцию.Thus, when using the proposed method, the level of brake pressure and the moment of the wheel are automatically adjusted, providing the specified braking efficiency, taking into account its increase when releasing the brake parachute, which can significantly reduce the braking distance.

Предлагаемый способ управления торможением самолета может быть реализован, например, с использованием вычислителя на базе микропроцессора типа МК51 (см. Справочник "Однокристальные микро ЭВМ", Москва, "Бином", 1994, стр. 107) или аналоговой техники, формирующего сигнал управления гидроусилителем типа "сопло-заслонка" по сигналам от датчиков хода тормозной педали (Еo) и угловой скорости колес самолета (Wt). Величина (Wo) может определяться по измеренной угловой скорости нетормозящегося носового колеса или по измеренной линейной скорости самолета с учетом радиуса колеса.The proposed method of aircraft braking control can be implemented, for example, using a calculator based on a microprocessor type MK51 (see the reference book "Single-chip microcomputers", Moscow, "Binom", 1994, p. 107) or analog equipment that generates a control signal of the type of hydraulic booster "nozzle-damper" according to signals from the sensors of the brake pedal stroke (Еo) and the angular velocity of the wheels of the aircraft (Wt). The value (Wo) can be determined by the measured angular velocity of the non-braking nose wheel or by the measured linear speed of the aircraft, taking into account the radius of the wheel.

Claims (13)

Способ автоматического управления торможением самолета, заключающийся в формировании сигнала управления давлением в зависимости от величины перемещения тормозной педали и текущего углового замедления тормозного колеса с учетом его проскальзывания, отличающийся тем, что сигнал управления давлением формируют с учетом замедления самолета, создаваемого тормозным парашютом, по следующему закону:A method for automatically controlling aircraft braking, which consists in generating a pressure control signal depending on the amount of movement of the brake pedal and the current angular deceleration of the brake wheel, taking into account its slippage, characterized in that the pressure control signal is generated taking into account the deceleration of the aircraft created by the brake parachute, according to the following law :

, где

where величина заданного углового замедления колеса:value of the specified angular deceleration of the wheel: Es=Ео+ВП*Kp*Wo² Es = Eo + VP * Kp * Wo ² Ео - величина заданного углового замедления колеса, пропорциональная перемещению тормозной педали;Eo - the value of the specified angular deceleration of the wheel, proportional to the movement of the brake pedal; признак выпуска парашюта:Parachute release sign:

Kp - коэффициент, учитывающий аэродинамические характеристики парашюта;Kp - coefficient taking into account the aerodynamic characteristics of the parachute; Ek - величина текущего углового замедления колеса;Ek is the value of the current angular deceleration of the wheel; Wo - угловая скорость колеса, соответствующая скорости самолета;Wo is the angular speed of the wheel corresponding to the speed of the aircraft; Wт - угловая скорость тормозящегося колеса;Wt is the angular velocity of the braking wheel; t - текущее время торможения;t is the current braking time; k1 - коэффициент пропорциональности.k1 is the coefficient of proportionality.

Images