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收稿日期：2011－06－08基金项目：博士学科点专项科研基金资助项目（20106102110032）作者简介：张谦（1968—），男，陕西韩城人，博士研究生，主要研究方向为飞机刹车技术、液压伺服技术等；李兵强（1982—），男，河北石家庄人，博士后，主要研究方向为智能自动化装置、交流电机调速等。
一种新型电静液作动飞机刹车系统张谦，李兵强（西北工业大学自动化学院，陕西西安710129）摘要：多电飞机已成为现代飞机的发展趋势，其刹车系统不再采用传统的液压刹车。
提出一种用于多电飞机刹车系统的泵控和阀控相结合的电静液刹车系统。
首先分析了电静液作动器的工作原理和数学模型，对电静液机构进行了单独的控制仿真；接着对飞机刹车系统进行数学建模，并将这种电静液作动飞机刹车系统进行控制仿真。
仿真结果表明，基于电静液作动器的刹车系统具有良好的刹车性能，适用于多电飞机刹车系统。
关键词：电静液作动器；飞机刹车系统；多电飞机中图分类号：TH137文献标识码：A 文章编号：1000－8829（2011）07－0079－04A Novel Electro-Hydrostatic Actuator for Aircraft Braking SystemZHANG Qian，LI Bing-qiang(School of Automation，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710129，China)Abstract:More-electric aircraft is a new technical trend for modern aircraft，which does not need hydraulic braking system as traditional．A novel electro-hydrostatic actuator(EHA)based on pump and valve cooperatingcontrolled for aircraft braking system is proposed．The principles and mathematic model are described．The sim-ulation results for EHA and aircraft braking system show that the EHA and braking system have higher dynam-ic performance and it can meet the requirements of the more-electric aircraft braking system．Key words:electro-hydrostatic actuator;aircraft braking system;more-electric aircraft 多电飞机技术已成为现代飞机的一个新兴发展方向。
飞机刹车系统的防滑刹车（Anti-skid）原理飞机刚着陆时，依然具有较⼤的速度，如何在有限的可⽤跑道上，使其安全有效地降低速度？民航飞机主要通过三种“减速神器”--地⾯扰流板（Ground Spoilers）、发动机反推装置（Thrust Reversers）、刹车装置(Braking System)来实现这⼀⽬的。
其中，地⾯扰流板主要功能是扰乱机翼上⽅⽓流，充分破坏卸载机翼的升⼒甚⾄施加向下的压⼒，使得机轮与跑道充分接触。
反推装置通过改变发动机外涵道的喷⽓⽅向，从⽽减少向后喷射的⽓体量来达到减速的效果（可参阅创课⽂章减速神器之反推）。
⽽我们今天的主⾓--机轮刹车，则是通过主轮装载的多个碳刹车⽚间的摩擦来控制主轮转动。
图1：飞机着陆滑跑在机轮刹车使⽤过程中，为了防⽌机轮打滑，提⾼刹车效率，飞机的机轮刹车上装载了类似汽车ABS系统的防滑系统（⼜称防滞系统，Anti-Skid）。
它有什么样的⼯作原理呢？让我们⼀起来学习⼀下（本⽂以空客A320系列飞机为例）。
图2：飞机主轮刹车⽰意图防滑控制刹车的实质是什么？所谓的防滑或防滞，是指防⽌在主轮刹车使⽤时，机轮被完全刹死，⽽与跑道之间产⽣打滑的控制机制。
⽽防滑控制刹车的实质，是充分利⽤跑道所能提供的最⼤摩擦因数µ，以最终使飞机刹车距离最短，刹车效率最⾼，图3所⽰。
图3飞机刹车防滑控制基本原理⽰意图在正常情况下，飞机刹车系统控制组件（BSCU）从⼤⽓数据惯性基准组件（ADIRU） 1或2或3提供的⽔平加速确定基准速度（如果3部ADIRU都失效，基准速度等于主起落架中的最⼤轮速值）。
刹车时，刹车系统将每⼀主轮的速度（由⼀转速表提供）与飞机基准速度相⽐较。
当轮速降到基准速度的0.87倍以下时（取决于条件），系统发出松开刹车指令，使刹车保持在此值滑⾏，以保持最佳刹车效应。
刹车系统就是通过这样不断地调节刹车压⼒，控制机轮轮速，始终使机轮滑动量保持在最佳滑动量附近。
航空航天科学技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald5当刹车压力施加于一个同地面正常接触着的飞机起落架轮子时，轮胎在摩擦力产生的热量以及施加于轮胎地面接触面上的力的共同影响下，轮胎的橡胶开始拉长。
这个现象使得轮胎的表面会非常明显地比没有刹车时增大许多[2]。
当刹车力施加时，被刹的轮子的角速度会下降几个百分点。
早期的研究者认为这个减速效应是由于轮胎相对于接触地面产生的打滑，因而他们创立了术语“滑移速度”一词来表达制动和未制动轮子的圆周速度之间的差异。
如果刹车的程度增大到摩擦系数，即，不能再支持施加在轮胎橡胶上的力的时候，这时真正的打滑就开始了，同时可以使飞机制动停下的力开始逐渐消失。
工作在摩擦系数－滑移率曲线的峰值附近提供了最高的刹车效率。
研究表明一个很小程度的真实打滑也会使摩擦系数增加，并且摩擦系数－滑移率曲线的峰值事实上要在真DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2017.19.005民用飞机防滑刹车系统简述蔡昀彤(上海飞机设计研究院民用飞机模拟飞行国家重点实验室 上海 201210)摘 要：民用飞机防滑刹车系统是保障飞机安全的一套关键系统。
该文通过对这套系统进行通用而抽象的描述，提供了一种对刹车系统防滑功能工作原理的理解。
关键词：飞机 防滑 刹车中图分类号：V57文献标识码：A文章编号：1674-098X(2017)07(a)-0005-02来源：(Stubbs,Tan ner,Sm ith,1979)图1 轮速、滑移速度、防滑信号、刹车压力以及摩擦系数与时间的关系图（下转8页). All Rights Reserved.科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald8航空航天科学技术航检查员或生产检验委任代表作制造符合性检查，在确认符合设计后，签发此表格。
此时的“符合性声明”(AAC-037表)可以由主制造商或其授权的供应商的人员签发。
双通道飞机刹车系统半实物仿真
宋海滨;郁建;方滨;王普
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2010(018)010
【摘要】飞机防滑刹车系统是一个重要的机载设备,当跑道有冰、雪时,飞机不但不易刹停,还难以保持两侧平衡;文中对飞机防滑刹车系统的工作原理进行了分析,针对飞机在非均匀结合系数跑道上容易侧滑这一现象,提出了双通道平衡调节控制方法;在计算机建立的飞机模型基础上,将刹车控制单元接入仿真回路,形成了飞机刹车半实物仿真系统,可以实现飞机在各类环境下的刹车模拟实验;仿真结果表明,提出的双通道平衡控制方法响应迅速,有效抑制了机体侧滑,保障了刹车系统的安全,为刹车系统的设计与改进提供了试验依据.
【总页数】4页(P2393-2396)
【作者】宋海滨;郁建;方滨;王普
【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.3
【相关文献】
1.基于飞机刹车半实物仿真系统的监控平台的设计 [J], 蔡达真;谢利理;徐关澄
2.飞机电传刹车半实物仿真技术的研究 [J], 苏田青;林辉
3.基于虚拟样机的多轮飞机刹车系统半实物仿真 [J], 郁建;宋海滨;方滨;王普
4.基于SWB的飞机刹车系统半实物仿真 [J], 王博
5.基于并行计算机的飞机刹车系统半实物仿真 [J], 齐洁;谢利理;王健
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基于Vega的飞机防滑刹车系统视景仿真
胡文辉;裘丽华
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006()z2
【摘要】在机载机电设备综合控制管理仿真平台的设计中,为了改变过去仿真时只是单一的数字或曲线显示仿真结果的状况,直观形象地显示仿真过程,加入了视景仿
真模块。
飞机防滑刹车系统作为该平台的一个子系统,建立了一个对该系统进行实
时视景仿真的分布式的体系结构,其中视景驱动程序的设计采用基于MFC的Vega。
【总页数】3页(P451-452)
【关键词】防滑刹车;视景仿真;MFC;Vega
【作者】胡文辉;裘丽华
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于OpenGL的飞机刹车视景仿真系统研究 [J], 钱莉莉;谢利理
2.基于AMESim的飞机防滑刹车系统数字仿真研究 [J], 王红玲;逯九利;田广来
3.基于模糊PID的飞机防滑刹车系统动态仿真 [J], 王平军;侯波
4.飞机防滑刹车系统的视景仿真设计及实现 [J], 袁朝辉;张明辉;王卉;何长安
5.基于MATLAB、MFC和Vega的飞机刹车视景仿真 [J], 李玉忍;魏寒冰;薛晶
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飞机刹车装置受力的有限元分析及结构优化设计飞机刹车系统是飞机安全起降的重要组成部分，而刹车装置则是刹车系统的核心部件之一。
刹车系统的工作原理是通过刹车踏板或手柄控制液压系统，使刹车装置施加力量来减速飞机。
在飞机着陆和起飞的过程中，刹车装置需要承受来自飞机速度、重量和惯性等方面的巨大受力，因此刹车装置的结构设计和优化显得尤为重要。
有限元分析是一种现代工程分析方法，通过数学计算和计算机模拟技术，可以对复杂结构的受力情况进行精确分析。
在飞机刹车装置的设计和优化过程中，有限元分析可以帮助工程师们模拟刹车装置在不同受力情况下的应力分布和变形情况，从而为结构的优化提供科学依据。
一、飞机刹车装置受力分析1. 飞机着陆时的受力情况飞机着陆时，刹车装置需要承受来自飞机下降高度、速度和重量的巨大冲击力，这种冲击力会导致刹车装置受到很大的挤压和扭曲，因此需要有足够的强度和刚度来保证刹车装置的正常工作。
二、刹车装置的有限元分析1. 建立刹车装置的有限元模型通过计算机辅助设计软件，可以建立刹车装置的三维有限元模型，包括刹车片、刹车盘、刹车钳等各个部件，并进行网格划分和材料属性定义。
2. 模拟不同受力情况下的应力分布通过对刹车装置模型施加不同的载荷和边界条件，可以进行加载和应力分析，模拟刹车装置在飞机着陆和起飞时的受力情况，并得到不同部位的应力分布情况。
三、刹车装置的结构优化设计1. 优化刹车装置的结构强度根据有限元分析的结果，可以对刹车装置的结构进行优化设计，如增加材料厚度、改变结构的连接方式、优化部件的几何形状等，以提高刹车装置的强度和刚度。
2. 优化刹车装置的质量在结构强度满足要求的前提下，还可以对刹车装置的结构进行优化设计，减少材料的使用量，降低刹车装置的质量，提高飞机的整体性能。
飞机制动系统动力学特性模拟与优化引言：飞机的制动系统是保证飞机在着陆过程中能够安全停稳的关键部件之一。
飞机制动系统的动力学特性模拟与优化研究，对于优化飞机制动性能、提高飞机安全性具有重要意义。
本文将从飞机制动系统的动力学特性模拟入手，探讨其优化方法。
1. 飞机制动系统的动力学特性模拟飞机制动系统的动力学特性模拟是通过建立数学模型，模拟飞机在制动过程中的运动规律。
由于飞机制动系统复杂性，模拟需要考虑飞机的动力学方程、制动系统的力学特性和空气动力学特性等因素。
1.1 动力学方程飞机制动的动力学方程通常包括飞机的平动、旋转运动方程和制动系统的动力学关系。
飞机受到制动力的作用时，将发生平动和旋转的运动。
通常需要考虑飞机的质量、惯量、制动力矩等因素。
1.2 制动系统的力学特性制动系统的力学特性对于制动性能的优化具有重要影响。
主要包括制动器的摩擦系数、制动器磨损特性和制动系统的刚度等因素。
这些特性需要通过实验或者模拟得到，以建立准确的飞机制动系统模型。
1.3 空气动力学特性在飞行过程中，飞机制动时会受到空气动力学力的影响。
这些力包括风阻力、升力、气动力矩等。
为了准确模拟飞机的制动过程，需要考虑飞机的气动特性，并合理建立相应的模型。
2. 飞机制动系统动力学特性的优化方法针对飞机制动系统的动力学特性，可以通过优化方法来进一步提高制动性能。
下面介绍几种常用的优化方法。
2.1 制动力分配优化制动力分配是指在飞机停滞过程中，将制动力分配到各个主起落架的优化方案。
合理的分配可以使飞机均匀减速，减小横向倾斜和转向力矩，提高制动稳定性。
通过建立数学模型，可以考虑制动器的磨损特性、制动器的有效半径等因素，并采用优化算法得到最佳分配方案。
2.2 制动力控制优化制动力控制是指在飞机制动过程中，控制制动力的变化规律。
通过优化制动力的变化，可以实现飞机的均匀停稳和减小意外横向运动。
优化方法通常基于飞机和制动器的动力学特性模型，通过控制制动液压力、刹车片力和制动器的工作状态等来实现。
双通道飞机刹车系统半实物仿真宋海滨;郁建;方滨;王普【摘要】飞机防滑刹车系统是一个重要的机载设备,当跑道有冰、雪时,飞机不但不易刹停,还难以保持两侧平衡;文中对飞机防滑刹车系统的工作原理进行了分析,针对飞机在非均匀结合系数跑道上容易侧滑这一现象,提出了双通道平衡调节控制方法;在计算机建立的飞机模型基础上,将刹车控制单元接入仿真回路,形成了飞机刹车半实物仿真系统,可以实现飞机在各类环境下的刹车模拟实验;仿真结果表明,提出的双通道平衡控制方法响应迅速,有效抑制了机体侧滑,保障了刹车系统的安全,为刹车系统的设计与改进提供了试验依据.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2010(018)010【总页数】4页(P2393-2396)【关键词】防滑刹车;滑移率;双通道;半实物仿真【作者】宋海滨;郁建;方滨;王普【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】TP273.30 引言作为机载设备的飞机防滑刹车系统对飞机的着陆起着非常关键的作用,它关系到飞机的安全返航、持续作战能力和适应机场的能力。
飞机刹车系统是一个复杂的非线性系统,其刹车过程受到跑道状况、轮胎压力、刹车盘温度等诸多因素的影响,很难建立精准的动力学模型。
目前,国内常用(PD+PBM(pressure-bias-modulated))速度差加压力偏调控制来设计防滑刹车系统的控制律,该控制律很适合应用于飞机刹车系统中[1]。
但是,当跑道状况复杂,结合系数不均匀时,飞机的两侧机轮会产生一定轮速差,当轮速差过大时甚至导致机体侧滑[2]。
实际飞机着陆时,跑道表面的状况很少一致,尤其当单侧机轮遭遇一段结合系数极低的区域时,如果不采取措施,机轮速度受刹车压力影响,马上就会下降,危险很大。
飞机滑行动力学建模优化研究一、引言作为现代人日常生活中的重要交通工具，飞机在起飞和降落过程中需要进行滑行。
飞机滑行是指飞机在地面上行驶的过程，其过程中受到风阻、重力和摩擦力等多种力的作用，需要进行动力学建模和优化研究。
本文就飞机滑行动力学建模优化研究进行探讨，以期深入了解飞机滑行的技术细节，提高飞机滑行的效率与安全水平。
二、飞机滑行动力学建模飞机滑行时所受到的力主要包括风阻、重力和摩擦力。
其中风阻和重力都是向负方向作用的力，而摩擦力则是向正方向作用的力。
飞机在滑行过程中受到这些力的影响，所以需要进行动力学建模以描述其运动状态。
在建立飞机滑行动力学模型时，需要确定飞机受到的主要力和阻力系数。
阻力系数包括风阻系数和滑阻系数。
在实际滑行中，风阻系数的大小与空气密度、飞机速度、迎角等因素有关；而滑阻系数则与飞机重量、路面状况和飞机型号有关。
同时，飞机受到的摩擦力还受到轮胎与地面之间的滑移和刹车的影响。
建立了合适的飞行动力学模型之后，可以对飞机的滑行过程进行模拟，以了解飞机在不同条件下的滑行状态和加速度。
这将有助于飞机运营人员制定更为科学的滑行方案，提高滑行效率并降低运营成本。
三、优化方案优化在飞机的滑行过程中，需要根据不同的情况选取不同的滑行方式，以提高滑行效率或保证安全。
其中，常用的滑行方式有“低能耗高效率”、“高能耗低效率”和“紧急制动”等。
“低能耗高效率”滑行模式适用于需要节约燃油、提高效率的情况，比如在地面滑行时，航班刚开始启动。
这种滑行模式要求飞机速度尽可能平稳地增长，以减少燃油的消耗。
在这种情况下，往往需要运营人员根据当前的飞机负载、路面及环境情况，决定加油量、刹车力度、起飞推力等参数。
“高能耗低效率”滑行模式适用于需要快速滑行或者迫降的情况。
在这种模式下，飞机的刹车力度和发动机输出功率都将大幅增加，从而迅速滑行。
需要注意的是，这种滑行模式对飞机的制动系统和轮胎造成的磨损非常大，运营人员需要在使用此种方式时特别注意飞机的状况。
第２５卷第９期 计算机仿真 ２００８年９月 文章编号：１００６—９３４８（２００８）０９—００５４—０４
基于六自由度模型的飞机刹车仿真研究
冯楠，林辉 （西北工业大学自动化学院，陕西西安７１００７２） 摘要：针对飞机着陆刹车三自由度仿真模型存在的不足，研究了六自由度飞机对象建模的基本方法和原理，并给出了飞机机 体的空间运动方程。考虑了飞机纵横向之间的耦合作用和决定飞机刹车性能的因素，没有对刚体运动模型做简化处理，直 接根据牛顿第二定律推导出机体全量非线性方程，结合飞机起落架的纵横向刚度模型和传统液压刹车系统模型，建立了六 自由度飞机刹车系统整体模型，并且基于ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ对其数学模型进行了转化，建立了可在计算机上实现的数学仿真 模型，给出了湿跑道下仿真结果。结果表明，所建立的六自由度飞机刹车系统模型能够充分表征飞机着陆刹车的实际运行 特性，为飞机刹车性能的改善和视景系统更多参数的体现提供了基础和前提。 关键词：六自由度数学模型；刹车仿真；力学模型；飞机 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｐｌａｎｅ Ｂｒａｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ Ｓｉｘ—Ｄｅｇｒｅｅ一０ｆ—Ｆｒｅｅｄｏｍ Ｍｏｄｅｌ
ＦＥＮＧ Ｎａｎ．ＬＩＮ Ｈｕｉ （Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ Ｓｈａｎｘｉ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｄｅｇｒｅｅ—ｏｆ—ｆｒｅｅｄｏｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒｐｌａｎｅ，ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｉｘ—ｄｅｇｒｅｅ一０ｆ—ｆｒｅｅｄｏｍ ａｉｒｐｌａｎｅ ａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔａｋｅｓ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ａｉｒｐｌａｎｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ．Ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅ— ｒｉｖｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ Ｎｅｗｔｏｎ ｌａｗ ｗｉｔｈｏｕｔ ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒｉｇｉｄ ｂｏｄｙ．Ｔｈｅｎ ｉｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｒｉｇｉｄ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｌａｎｄｉｎｇ ｇｅａｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｉｘ—ｄｅｇｒｅｅ—ｏｆ—ｆｒｅｅｄｏｍ ａｉｒｐｌａｎｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ．ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｉｔ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅ— ｓｕｉｔｓ Ｏｎ ｗｅｔｗａｙ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃｏｕｌｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ— ｔｉｃｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓｉｘ—ｄｅｇｒｅｅ～ｏｆ—ｆｒｅｅｄｏｍ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ；Ｂｒａｋｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ；Ａｉｒｐｌａｎｅ
飞机防滑刹车系统的视景仿真设计及实现
袁朝辉;张明辉;王卉;何长安
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2007(024)002
【摘要】针对飞机防滑刹车系统的特点,在Labwindows/CVI环境中利用OpenGL开发工具设计实现了飞机刹车过程的视景仿真.采用OpenCL和
3DSMAX相结合的方法逼真、准确地完成了飞机模型设计;通过二次曲面模型、二维贴图、光照以及粒子系统等技术形象地虚拟出了飞机刹车的仿真环境;结合Labwindows/CVI中的图形控件和OpenGL函数实现了多窗口视景;采用RS-485总线技术解决仿真数据的实时通信.通过雨天刹车系统的仿真实例可看出,该系统较
好的满足了飞机防滑刹车系统仿真的可视化要求,为飞机防滑刹车系统提供了逼真、实时的视景仿真环境.
【总页数】4页(P286-288,294)
【作者】袁朝辉;张明辉;王卉;何长安
【作者单位】西北工业大学自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学自动化学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.4
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1.半物理仿真飞机防滑刹车系统试验台设计 [J], 赵孟文
2.飞机防滑刹车系统结构谐振一体化设计的仿真研究 [J], 李锋;刘刚
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4.飞机防滑刹车系统控制器的设计及仿真 [J], 刘文胜;陈洁;马运柱;陈梦樵;罗鑫
5.基于Vega的飞机防滑刹车系统视景仿真 [J], 胡文辉;裘丽华
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刹车系统的建模与仿真
肖劲松;姜桐
【期刊名称】《风力发电》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】本文以某一大型风力发电机组为例，建立了刹车系统的数学模型并进行
了仿真。
这种数学模型是用来预测当甩去电负荷以后，机组转速随时间的响应情况。
此项工作能加深人们对刹车系统的了解，对刹车系统的设计与制造有指导作用。
【总页数】5页(P44-48)
【作者】肖劲松;姜桐
【作者单位】清华大学热能工程系;汕头大学能源与环境科学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TM315.03
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1.基于EHA的多轮系飞机刹车系统的建模与仿真 [J], 李玉忍;魏庆
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3.飞翼无人机主轮差动刹车系统的建模与仿真 [J], 陈磊;陆宇平;吴在桂
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因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于T-S模糊神经网络的飞机防滑刹车系统研究刘文胜;陈梦樵;马运柱;陈洁【摘要】航空业的发展对飞机防滑刹车系统提出了更高的要求,而传统PID+PBM 控制器存在着低速打滑、刹车效率较低等问题;针对刹车过程中的不确定性和非线性问题,提出采用T-S模糊神经网络来进行防滑刹车控制器设计;在MATLAB/SIMULINK平台建立飞机刹车总体仿真模型,将设计的控制器与传统控制器进行对比仿真试验;仿真结果表明,基于T-S模糊神经网络的控制器解决了传统PID+ PBM系统存在的问题,具有良好的控制效果,系统具有鲁棒性,能够适应变化的跑道情况,为飞机防滑刹车控制提供了一种新的方法.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2014(022)011【总页数】5页(P3576-3580)【关键词】飞机防滑刹车系统;T-S模糊神经网络;系统仿真【作者】刘文胜;陈梦樵;马运柱;陈洁【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;V2270 引言随着现代航空工业发展，对飞机的安全性和可靠性要求也越来越高。
飞机防滑刹车系统在飞机中止起飞和着陆刹车阶段保障飞机能够安全刹停，对于飞机整体的运行安全有着至关重要的作用。
传统防滑刹车控制系统中采用的PID＋PBM 控制方式对于能够确定精确模型的系统控制效果很好，但是对于刹车过程中的不确定和非线性其控制效果并不理想，鲁棒性较差，防滑刹车效率难以进一步提高，而且在低速阶段存在机轮打滑现象。
近年来涌现出的智能控制理论在非线性系统控制中取得了一定的成效，因此智能控制理论也成为了防滑刹车控制系统的一个热门研究方向。
针对防滑刹车控制的工作特点，本文提出了一种基于T－S模糊神经网络的防滑刹车控制律。
《测控技术》2004年第23卷第11期·66·文章编号：1000–8829（2004）11–0066–03飞机防滑刹车系统的建模与仿真研究Research on Modeling and Simulation of Aircraft Anti-Skid Braking System（西北工业大学自动化学院，陕西西安 710072）徐冬苓，李玉忍，谢利理 摘要：以某型飞机为对象，在综合考虑了飞机的机体、起落架、轮胎等特性的基础上，建立了防滑刹车系统的数学模型。
在Matlab6.1/ Simulink仿真环境下进行仿真，给出湿跑道条件下的仿真结果，结果表明系统模型合理、正确。
关键词：起落架；轮胎；缓冲器；刹车装置；飞机防滑系统；建模与仿真中图分类号：V226文献标识符：AAbstract：With background of a certain model fighter, the mathematic modeling of the aircraft anti-skid braking system based on the dynamic response of aircraft body,landing gears, friction characteristics of the tires and so on is set up. It is simulated in the Matlab/Simulink and the result of runway of simulation is also presented. The result shows that system model established is rational and correct.Key words: landing gears；tires；damper；braking instrument；aircraft anti-skid system；modeling and simulation防滑刹车系统是飞机重要的机载设备，对飞机的起飞、安全着陆起着重要的作用，刹车系统性能的好坏直接影响到飞机及机载人员的安全。
但由于飞机着陆过程持续的时间比较短，工作环境恶劣，会受到各种外部因素和内部不稳定因素的影响，所以要求防滑刹车系统必须安全、可靠、迅速，确保安全刹停飞机。
对此，国内外的研究机构已投入了大量的人力、物力，并取得了一定的进展，但研究重点都放在刹车系统的防滑控制率上，仿真时常常采用简单的模型，对仿真结果产生很大影响。
本研究以某型飞机为对象，在借鉴了一些飞机着陆滑跑的动力学模型的基础上，建立了机体、起落架、轮胎、刹车装置、伺服阀等数学模型，通过速度控制－偏压调节的控制规律，在Matlab/Simulink中进行仿真，取得了理想的效果，表明系统模收稿日期：2004–05–08作者简介：徐冬苓（1979—），女，吉林长春人，硕士研究生；研究方向为计算机测控术；李玉忍（1962—），男，陕西人，教授，研究方向为电力系统自动化，电力电子技术，飞机电源系统，计算机测控技术；谢利理（1963—），男，陕西人，教授，研究方向为电力系统自动化，电力电子技术，计算机测控技术。
型基本合理、正确。
1 系统模型的建立由于各种原因，飞机地面受力情况是非常复杂的，要建立完全准确的数学模型是很困难的，也是没有必要，因此需要对其模型进行必要的简化处理。
先作如下假设：第一，将飞机视为理想刚体，不考虑弹性变形，机体简化为一集中质量；第二，由于飞机在地面着陆过程中，发动机呈慢车推力状态，所以不考虑发动机转子产生的陀螺力矩；第三，飞机在地面滑跑有6个方向的运动，假设飞机滑跑时没有侧风或侧风很小，飞机两边跑道状态完全对称，飞机可简化为三自由度的运动体，即纵向、垂直方向和俯仰运动；第四，主起落架等效为一变长度的悬臂梁，轮胎只考虑垂直变形，无侧向变形；最后，假定所有受刹机轮的刹车机构性能一致，且同步控制。
1.1 飞机动力学模型飞机着陆滑跑时受力如图1所示。
图１ 飞机滑跑受力分析 其中：G为重力；Y为升力；T为发动机剩余推力；Q为空气阻力；Q S为伞阻力；F H、F H1为主、前起落架缓冲支撑力；作用在主、前轮上的摩擦力为f z、f z1；飞机触地瞬间地面对机体的地面效应力为F g。
考虑到飞机纵横向的耦合作用，由牛顿第二定律可导出(在机体坐标下)SzzYXXQQGffTWVaMF−−−++=+=∑θsin)(1式中，V X，V Y分别为机体航向速度、垂直于机体航向的速度；W为飞机俯仰角速度；M为飞机质量；a X为飞机X方向的加速度；a Y为飞机Y方向的加速度。
将V X，V Y转换为相对于地面沿水平与竖直方向θcos)(1GFFFYWVaMFgHHXYY−+++=−=∑(1)飞机防滑刹车系统的建模与仿真研究·67·1.2 起落架模型起落架主要的功能就是起支撑和缓冲作用，用来改善飞机的垂直方向和纵向的受力情况。
常用的起落架系统主要由支柱、缓冲器、扭力臂、机轮组件及刹车装置等组成，本研究假定扭力臂的刚度足够大，忽略机轮相对于支柱和缓冲器的扭转自由度，故不考虑扭力臂。
1.2.1 机轮飞机在滑跑刹车时，机轮受到刹车力矩和地面摩擦力矩的共同作用，根据转动惯量定律RV M M ini J wzxs f +−=•)(_1(3) 式中，摩擦力矩M f =f zx ×R ,，f zx 为跑道对机轮摩擦力；•w 为机轮角加速度；J _ini 为单个机轮转动惯量；R 为机轮滚动半径；M s 为刹车力矩；V zx 为沿机体纵向轮轴速度。
1.2.2 轮胎作用于轮胎上的力(地面坐标系)首先传递到轮轴(轮轴坐标系与机体坐标系平行)上, 然后通过缓冲器传递到起落架与机体的连接处。
在气体等温压缩的理想条件下，轮胎可用弹簧 + 阻尼系统描述[1]。
由于气体的压缩性，其弹簧刚度和阻尼系数均具有非线性。
刚度和阻尼系数由轮胎试验确定。
轮胎所受的力由下式计算δδσδ&∆+∆=C K N (4) 式中，N 为轮胎在纵向、径向和侧向所受的载荷；K δ、Ｃσ分别为等效刚度系数和等效阻尼系数；∆δ为轮胎压缩量。
由于轮胎本身的固有特性——具有粘性阻尼作用而吸收能量，故与下述参量有关：能承受的最大吸收功量、最大压缩力、最大压缩量，根据经验公式elt eltD P D A K max 2max 26−=δ2max 3max 36elt elt D P D A C −=σ 式中, D elt 为轮胎最大允许压缩量；A max 为轮胎允许吸收的最大功量；P max 为轮胎最大允许压缩力。
1.2.3 缓冲器由于飞机着陆地面以及在不平跑道上高速滑跑时，会产生较大的撞击载荷，缓冲器将吸收功量减小载荷。
以常用的单腔油液式缓冲器为例，在轴向力方向上只考虑空气弹簧力、油液阻尼力。
气腔受压缩是一个瞬时过程，与外界没有热交换，是一个绝热过程，由热力学理论可以推导出空气弹簧力)1(00]1[mk seg k ka V s sP F ±×−=δ& (6) 正行程时k m 前取正号，反行程时k m 前取负号。
根据流体力学经典的局部压力损失理论，可得出油液阻尼力。
2230223022zLzL esaL z z esa n A S K r A S K r F δδ&&+= (0>δ&) 正行程2230223022rLrLesaL r r esa n A S K r A S K r F δδ&&−−= (δ&<0) 负行程 上两式中，S k 为气腔活塞面积；S z 、S r 分别为油腔正、反行程活塞面积；r 0为油液密度；A z 、A r 分别为正、反行程主油孔(阻尼孔)面积；seg 为压缩空气指数；K esa 、K esaL 分别为正、反行程油液阻尼系数；k m 为摩擦系数；S zL 、S rL 分别为正、反行程回油腔有效压油面积；P 0为气腔初始压力；A zL 、A rL 分别为正、反行程回油孔有效过流面积；V 0为气腔初始容积；δ为缓冲器行程。
1.2.4 起落架横向刚度模型因为起落架和飞机非刚性连接，在刹车力作用下产生水平位移和角位移。
但因支柱为悬臂梁，角位移非常小，可以忽略不计。
所以起落架横向刚度模型可看作一个质量－弹簧－阻尼系统，采用一个等效的二阶方程来表示。
azx n sn n o d f s W K s W K −=×+××+×1/2/1/122)(d da v d td −=式中，d a 为轮轴处起落架变形引起的航向振动位移量；K sn 为阻尼比；d v 为轮轴处起落架变形引起的航向振动速度；K o 为动态刚度；W n 为固有频率；f zx 为地面作用在飞机轮上的摩擦力。
1.2.5 刹车装置刹车装置位于机轮轮毂内，当对机轮彻底卸除刹车压力时，要求动盘和静盘可靠脱开，不产生任何残余刹车力矩，因此刹车装置气缸座内有活塞回力弹簧。
回力弹簧可以在没有刹车压力的情况下推动静盘，使动盘和静盘完全脱离，并保持一定的间隙，所以在加刹车压力时，气缸内的活塞必需先克服这个回力弹簧的预紧力，走完这段空行程才能使动盘和静盘接触。
由于活塞空行程和回力弹簧预紧力的存在，致使刹车装置的静力矩特性产生了一个死区，加之由于诸如活塞摩擦力等因素的影响又使得刹车静力矩特性曲线形成了一个比较特殊的滞环，。
如图2所示。
图2 三相滞环刹车装置数学模型的建立就是确定飞机刹车压力和刹导力矩之间的函数关系。
根据科学实验研究的现状及结合某机型制动装置实验数据，可以确定飞机刹车压力与刹车力矩间的关系[3]。
1.3 电液伺服阀系统电液伺服阀结构较复杂，可将伺服阀的输出压力与输入电流之间的动态模型，通过实测数据特性可辨识为二阶系统，其(2)(7)(8)刹车力矩/N 0 2 4 6 8 10t /s120001000080006000400020000θθθθsin cos sin cos X Y Ye YXXeV V V VV V −=+=(5)《测控技术》2004年第23卷第11期·68· 传递函数[4]为2222nn ns s s K ωξωω++ (9)式中，ξ为阻尼比；ωn 为自然角频率；K s 为增差。
2 仿真结果分析本研究结合某型飞机，在Matlab6.1/Simulink 软件平台下进行系统建模与仿真，设飞机着陆时的起始速度为72 m/s ，机轮的初始速度为181 rad/s ，刹车装置在1.5 s 开始作用，其余参数较多，就不再列举。
