一种飞机机轮刹车系统的故障检测方法与流程

1.本发明涉及飞机刹车技术领域，具体是以用于检测机轮刹车系统中各液压设备故障的一种飞机机轮刹车系统的故障检测方法。


背景技术：

2.飞机机轮刹车系统是飞机的最重要的系统之一，在飞机的起飞和着陆过程中起着重要的作用。机轮刹车系统主要通过控制切断阀的开关以及伺服阀输出相应刹车压力，实现飞机的刹车。
3.公开号为cn111220814a发明中公开了一种飞机机轮速度采集系统及故障检测方法，该发明中通过增加输入切换单元，对速度传感器的故障进行检测及隔离，但是该发明中只是采集机轮速度及故障检测，并没有对伺服阀、切断阀的故障检测。当机轮刹车系统发生故障时维护人员进行维护时无法准确定位到发生故障的设备。
4.公开号为cn108557058a发明公开了一种飞机防滑机轮刹车系统上电自检方法，该发明中通过飞机防滑控制装置的辅控板和主控板分别向电液压力伺服阀输出三个检测电流，进行伺服阀状态的检测，但是该发明中，只是对伺服阀的故障检测，对与飞机机轮刹车系统中包含其他的液压阀，无飞机机轮刹车系统多种液压阀的相关故障隔离判断。
5.现有技术中并没有机轮刹车系统的液压通道的故障检测功能，也不能精确定位到某一液压产品，当飞机机轮刹车系统失效时，可能会出现切断阀，伺服阀无法关闭或关闭后无法打开的情况，给飞机的中止起飞和正常着陆造成不良后果，因此，有必要提供一种机轮刹车系统的故障检测方法，以实现对机轮刹车系统的故障检测的目的。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中没有机轮刹车系统的液压通道的故障检测功能，也不能精确定位到某一液压产品问题的问题，本发明提供了一种机轮刹车系统的故障检测方法。
7.本发明的具体过程是：
8.步骤一、判断是否开始机轮刹车系统故障检测：
9.通过刹车控制器获取飞机的状态信息，并根据获取的飞机的状态信息判断是否开始机轮刹车系统进行故障检测。
10.所述飞机状态信息分为两类，其中第一类飞机状态信息包括轮载信息、液压源压力信息和速度传感器获取的机轮速度信息；第二类飞机状态信息包括起落架手柄信息、起落架下位锁信息、轮载信息、液压源压力信息和刹车脚蹬位移信息。
11.i当根据所述第一类信息判断是否开始机轮刹车系统故障检测时：
12.在刹车控制器上电后，以获取的轮载信号、液压源压力信息和机轮速度信息作为是否进行机轮刹车系统故障检测。
13.当满足以下条件时，获取的轮载信息指示为地面、液压源压力信息大于正常刹车所需压力2000psi、机轮速度信息指示为0时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测。
14.所述机轮速度信息指示为0表明飞机在停止状态。
15.ii当根据所述第二类信息判断是否开始机轮刹车系统故障检测时：
16.当满足以下所有条件时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测：
17.起落架手柄由收起转为放下、起落架下位锁信息为0、轮载信息指示飞机在空中、液压源压力信息指示其压力大于正常刹车的压力；刹车脚蹬位移信息小于脚蹬位移的门限值。当上述判断条件均满足时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测。其中的起落架下位锁信息为0即为起落架处于非锁位状态。
18.所述正常刹车的压力为2000psi，所述脚蹬位移门限值为12％。
19.步骤二、判断液压通道是否故障：
20.所述液压通道是指所述切断阀至各机轮之间的通道。
21.在判断液压通道是否故障时：
22.通过刹车控制器第一切断阀开关和第二切断阀开关同时关闭所控制的切断阀；同时通过该刹车控制器分别使左伺服阀和右伺服阀的输出压力均为0。切断阀关闭的持续时间与所述左伺服阀和右伺服阀的输出压力为0的持续时间同步，均为δt1。
23.当所述切断阀关闭的持续时间与该左伺服阀和右伺服阀的输出压力为0的持续时间结束时，该刹车控制器通过左机轮压力传感器检测到该左机轮的实际刹车压力p
dl
，通过右机轮压力传感器检测到该右机轮的实际刹车压力p
dr
。通过公式(1)和(2)判断液压通道压力是否满足刹车条件：
24.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
25.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
26.式中，p
dl
为左机轮实际刹车压力；p
dr
为右机轮的实际刹车压力；p
r
为机轮刹车系统的回油压力；δp
l
为左机轮刹车压力容差，δp
r
为右机轮刹车压力容差。
27.如果p
dl
满足公式(1)，则认为左伺服阀通道正常；如果不满足公式(1)，则确定该左伺服阀通道故障。如果p
dr
满足公式(2)，则认为右伺服阀通道正常；如果不满足公式(2)，则确定该右伺服阀通道故障。
28.步骤三、判断切断阀是否卡滞：
29.在判断切断阀是否卡滞时，刹车控制器控制左伺服阀输出指令刹车压力为p
l
，刹车控制器控制右伺服阀输出指令刹车压力p
r
。所述左伺服阀的指令刹车压力p
l
输出持续时间与右伺服阀的指令刹车压力p
r
的输出持续时间均为δt2。
30.所述左伺服阀输出指令刹车压力p
l
为1000psi，右伺服阀输出指令刹车压力p
r
为1500psi，持续时间δt2为500ms。
31.当所述左伺服阀输出指令刹车压力p
l
和右伺服阀输出指令刹车压力p
r
的持续时间结束时，刹车控制器分别接收检测到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断切断阀是否卡滞。
32.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
33.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
34.如果p
dl
和p
dr
均满足公式(1)和(2)，则确定切断阀正常；反之，则确定切断阀存在卡滞故障。
35.步骤四、判断第一切断阀开关是否故障：
36.当判断第一切断阀开关是否故障时，刹车控制器控制第二切断阀开关关闭。所述第二切断阀开关关闭的持续时间δt3。所述持续时间δt3为500ms。
37.当所述第二切断阀开关关闭的持续时间结束时，刹车控制器分别接收检测到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断第一切断阀开关是否故障。
38.如果p
dl
和p
dr
均满足公式(1)和(2)，则确定第一切断阀开关正常；反之，则确定第一切断阀开关故障。
39.步骤五、判断左伺服阀与右伺服阀是否存在压力故障：
40.根据所述左伺服阀与右伺服阀输出的压力，通过公式(3)和公式(4)判断该左伺服阀与或右伺服阀存在压力故障。
41.保持所述第二切断阀关闭。通过刹车控制器控制第一切断阀开关关闭，打开切断阀。所述第一切断阀开关关闭持续时间为δt4；所述持续时间δt4为1000ms。当所述第一切断阀开关关闭的持续时间结束时，刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(3)和(4)分别判断左伺服阀和右伺服阀是否故障。
42.p
l
‑
δp
l1
≤p
dl
≤p
l
δp
l1
ꢀꢀꢀ
(3)
43.p
r
‑
δp
r1
≤p
dr
≤p
r
δp
r1
ꢀꢀꢀ
(4)
44.式中，δp
l1
为左机轮刹车压力容差，δp
r1
为右机轮刹车压力容差。
45.如果p
dl
满足公式(3)，则认为左伺服阀正常；如果不满足公式(3)，则确定该左伺服阀压力故障。如果p
dr
满足公式(4)，则认为右伺服阀正常；如果不满足公式(4)，则确定该右伺服阀压力故障。
46.所述左机轮刹车压力容差δp
l
为150psi，所述右机轮刹车压力容差δp
r
为150psi。
47.步骤六、判断左伺服阀和右伺服阀是否存在打卡位置卡滞故障：
48.在判断左伺服阀和右伺服阀是否均存在打开位卡滞故障时，通过刹车控制器同时控制左伺服阀输出指令刹车压力和右伺服阀输出指令刹车压力均为0。该左伺服阀的指令刹车压力0与右伺服阀的指令刹车压力0的输出持续时间δt5；所述持续时间δt5为1000ms。
49.当所述左伺服阀输出指令刹车压力0和右伺服阀输出指令刹车压力0的持续时间结束时，刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断左伺服阀和右伺服阀是否故障。
50.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
51.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
52.如果p
dl
满足公式(1)，则认为左伺服阀正常；如果不满足公式(1)，则确定该左伺服阀在打开位置存在卡滞故障。如果p
dr
满足公式(2)，则认为右伺服阀正常；如果不满足公式(2)，则确定该右伺服阀在打开位置存在卡滞故障。
53.步骤七、判断第二切断阀开关是否故障：
54.在判断第二切断阀开关是否故障时，刹车控制器控制第二切断阀开关打开，关闭切断阀，刹车控制器控制左伺服阀输出指令刹车压力p
l
，刹车控制器控制右伺服阀输出指
令刹车压力p
r
。切断阀关闭的持续时间与左伺服阀输出指令刹车压力p
l
和右伺服阀输出指令刹车压力p
r
的同步且持续时间相同，均为δt6；所述持续时间δt6为1500ms。
55.刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断第二切断阀开关是否故障。
56.刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断第二切断阀开关3是否故障。
57.如果满足公式(1)和(2)，则确定第二切断阀开关3正常；反之，则确定第二切断阀开关故障。
58.步骤八、判断告警故障：
59.完成上述是否故障判断后，对所有判断结果进行存储，并对故障信息进行综合发出故障告警。
60.本发明在飞机的状态信息满足故障检测条件时，分别通过检测的刹车压力判断是否满足故障条件，以确定所述机轮刹车系统是否失效，从而实现了对机轮刹车系统的故障检测的目的，并且精确定位到故障设备，减轻了维护人员的工作负担，将飞机刹车系统的故障隔离率由63％提高到78％，能够将故障精确定位到刹车控制单元、切断阀、伺服阀。
61.所述飞机机轮刹车系统的故障检测方法基于机轮刹车系统现有的刹车控制器、切断阀、伺服阀、传感器即能够实现信息的获取和逻辑的判断，无需对机轮刹车系统硬件进行设计，使得所述机轮刹车系统的故障检测方法的实施难度和成本都比较低。
附图说明
62.图1为飞机机轮刹车系统的结构示意图；
63.图2为本发明的流程图。
64.图3为根据第一类飞机状态信息进行飞机机轮刹车系统的故障检测方法的流程示意图。
65.图4为根据第二类飞机状态信息进行飞机机轮刹车系统的故障检测方法的流程示意图。
66.图中：1.刹车控制器；2.第一切断阀控制开关；3.第二切断阀控制开关；4.液压源；5.切断阀；6.左伺服阀；7.右压力传感器；8.左机轮；9.右机轮；10.左压力传感器；11.右伺服阀。
具体实施方式
67.本发明是用于检测某型飞机机轮刹车系统故障的方法。
68.所述飞机机轮刹车系统包括刹车控制器1、切断阀5、伺服阀和压力传感器；所述伺服阀包括左伺服阀6和右伺服阀11；所述压力传感器包括右压力传感器7和左压力传感器10。
69.在实施刹车的过程中：所述刹车控制器1通过第一切断阀控制开关2和第二切断阀控制开关3控制所述切断阀的开/关；刹车控制器控制所述左伺服阀6和右伺服阀11输出对
应的刹车压力；压力传感器采集对应通道的刹车压力反馈到刹车控制器。在实时测试中，通过时序控制切断阀、左伺服阀、右伺服阀输出不同的压力，通过左机轮8的实际刹车压力p
dl
和右机轮9的实际刹车压力p
dr
判断机轮刹车系统故障的检测方法。
70.本实施例的具体过程是：
71.步骤一、判断是否开始机轮刹车系统故障检测：
72.通过刹车控制器1获取飞机的状态信息，并根据获取的飞机的状态信息判断是否开始机轮刹车系统进行故障检测。
73.所述飞机状态信息分为两类，其中第一类飞机状态信息包括轮载信息、液压源压力信息和速度传感器获取的机轮速度信息；第二类飞机状态信息包括起落架手柄信息、起落架下位锁信息、轮载信息、液压源压力信息和刹车脚蹬位移信息。本发明在所述第二类飞机状态信息中增加刹车脚蹬位移信息，以提高故障检测的鲁棒性，飞行员能够通过踩脚蹬阻止或者退出故障检测。
74.i当根据所述第一类信息判断是否开始机轮刹车系统故障检测时：
75.在刹车控制器上电后，以获取的轮载信号、液压源压力信息和机轮速度信息作为是否进行机轮刹车系统故障检测。
76.当满足以下条件时，获取的轮载信息指示为地面、液压源压力信息大于正常刹车所需压力2000psi、机轮速度信息指示为0时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测。
77.所述机轮速度信息指示为0表明飞机在停止状态。
78.ii当根据所述第二类信息判断是否开始机轮刹车系统故障检测时：
79.当满足以下所有条件时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测：
80.起落架手柄由收起转为放下、起落架下位锁信息为0、轮载信息指示飞机在空中、液压源压力信息指示其压力大于正常刹车的压力；刹车脚蹬位移信息小于脚蹬位移的门限值。当上述判断条件均满足时，刹车控制器开始机轮刹车系统故障检测。其中的起落架下位锁信息为0即为起落架处于非锁位状态。
81.所述正常刹车的压力为2000psi，所述脚蹬位移门限值为12％。
82.步骤二、判断液压通道是否故障：
83.所述液压通道是指所述切断阀至各机轮之间的通道。
84.在判断液压通道是否故障时：
85.通过刹车控制器第一切断阀开关2和第二切断阀开关3同时关闭所控制的切断阀；同时通过该刹车控制器分别使左伺服阀6和右伺服阀11的输出压力均为0。切断阀关闭的持续时间与所述左伺服阀和右伺服阀的输出压力为0的持续时间同步，均为δt1。
86.当所述切断阀关闭的持续时间与该左伺服阀和右伺服阀的输出压力为0的持续时间结束时，该刹车控制器通过左机轮的右压力传感器7检测到该左机轮的实际刹车压力p
dl
，通过右机轮的左压力传感器10检测到该右机轮的实际刹车压力p
dr
。通过公式(1)和(2)判断液压通道压力是否满足刹车条件：
87.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
88.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
89.式中，p
dl
为左机轮实际刹车压力；p
dr
为右机轮的实际刹车压力；p
r
为机轮刹车系统的回油压力；δp
l
为左机轮刹车压力容差，δp
r
为右机轮刹车压力容差。
90.如果p
dl
满足公式(1)，则认为左伺服阀通道正常；如果不满足公式(1)，则确定该左伺服阀通道故障。如果p
dr
满足公式(2)，则认为右伺服阀通道正常；如果不满足公式(2)，则确定该右伺服阀通道故障。
91.本实施例中，所述机轮刹车系统的回油压力p
r
为110psi，所述左机轮8的刹车压力容差δp
l
为70psi，所述右机轮9的刹车压力容差δp
r
为70psi，所述切断阀的关闭时间与左伺服阀和右伺服阀的输出压力为0的持续时间δt1为500ms。
92.步骤三、判断切断阀是否卡滞：
93.在判断切断阀是否卡滞时，刹车控制器控制左伺服阀输出指令刹车压力为p
l
，刹车控制器控制右伺服阀输出指令刹车压力pr。所述左伺服阀的指令刹车压力pl输出持续时间与右伺服阀的指令刹车压力pr的输出持续时间均为δt2。
94.所述左伺服阀输出指令刹车压力p
l
为1000psi，右伺服阀输出指令刹车压力p
r
为1500psi，持续时间δt2为500ms。
95.当所述左伺服阀输出指令刹车压力p
l
和右伺服阀输出指令刹车压力p
r
的持续时间结束时，刹车控制器分别接收检测到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断切断阀是否卡滞。
96.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
97.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
98.如果p
dl
和p
dr
均满足公式(1)和(2)，则确定切断阀正常；反之，则确定切断阀存在卡滞故障。
99.步骤四、判断第一切断阀开关是否故障：
100.当判断第一切断阀开关2是否故障时，刹车控制器控制第二切断阀开关3关闭。所述第二切断阀开关3关闭的持续时间δt3。所述持续时间δt3为500ms。
101.当所述第二切断阀开关3关闭的持续时间结束时，刹车控制器分别接收检测到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断第一切断阀开关2是否故障。
102.如果p
dl
和p
dr
均满足公式(1)和(2)，则确定第一切断阀开关2正常；反之，则确定第一切断阀开关2故障。
103.步骤五、判断左伺服阀与右伺服阀是否压力故障：
104.所述伺服阀压力故障指伺服阀输出的错误压力。
105.保持所述第二切断阀关闭。通过刹车控制器控制第一切断阀开关2关闭，打开切断阀。所述第一切断阀开关2关闭持续时间为δt4；所述持续时间δt4为1000ms。当所述第一切断阀开关2关闭的持续时间结束时，刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(3)和(4)分别判断左伺服阀和右伺服阀是否故障。
106.p
l
‑
δp
l1
≤p
dl
≤p
l
δp
l1
ꢀꢀꢀ
(3)
107.p
r
‑
δp
r1
≤p
dr
≤p
r
δp
r1
ꢀꢀꢀ
(4)
108.式中，δp
l1
为左机轮刹车压力容差，δp
r1
为右机轮刹车压力容差。
109.如果p
dl
满足公式(3)，则认为左伺服阀正常；如果不满足公式(3)，则确定该左伺服
阀压力故障。如果p
dr
满足公式(4)，则认为右伺服阀正常；如果不满足公式(4)，则确定该右伺服阀压力故障。
110.所述左机轮刹车压力容差δp
l
为150psi，所述右机轮刹车压力容差δp
r
为150psi。
111.步骤六、判断左伺服阀和右伺服阀是否存在打卡位置卡滞故障：
112.在判断左伺服阀和右伺服阀是否均存在打开位卡滞故障时，通过刹车控制器同时控制左伺服阀输出指令刹车压力和右伺服阀输出指令刹车压力均为0。该左伺服阀的指令刹车压力0与右伺服阀的指令刹车压力0的输出持续时间δt5；所述持续时间δt5为1000ms。
113.当所述左伺服阀输出指令刹车压力0和右伺服阀输出指令刹车压力0的持续时间结束时，刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断左伺服阀和右伺服阀是否故障。
114.p
r
‑
δp
l
≤p
dl
≤p
r
δp
l
ꢀꢀꢀ
(1)
115.p
r
‑
δp
r
≤p
dr
≤p
r
δp
r
ꢀꢀꢀ
(2)
116.如果p
dl
满足公式(1)，则认为左伺服阀正常；如果不满足公式(1)，则确定该左伺服阀在打开位置存在卡滞故障。如果p
dr
满足公式(2)，则认为右伺服阀正常；如果不满足公式(2)，则确定该右伺服阀在打开位置存在卡滞故障。
117.步骤七、判断第二切断阀开关是否故障：
118.在判断第二切断阀开关3是否故障时，刹车控制器控制第二切断阀开关3打开，关闭切断阀，刹车控制器控制左伺服阀输出指令刹车压力p
l
，刹车控制器控制右伺服阀输出指令刹车压力p
r
。切断阀关闭的持续时间与左伺服阀输出指令刹车压力p
l
和右伺服阀输出指令刹车压力p
r
的同步且持续时间相同，均为δt6；所述持续时间δt6为1500ms。
119.刹车控制器分别接收左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，并依据得到的左机轮实际刹车压力p
dl
和右机轮实际刹车压力p
dr
，通过公式(1)和(2)分别判断第二切断阀开关3是否故障。
120.如果满足公式(1)和(2)，则确定第二切断阀开关3正常；反之，则确定第二切断阀开关3故障。
121.步骤八、判断告警故障：
122.完成上述是否故障判断后，对所有判断结果进行存储，根据表1逻辑对故障信息进行综合发出故障告警。
123.表1
[0124][0125]
注：
×
代表任意状态
[0126]
本发明在飞机满足故障检测条件时，分别在不同时间段，对两个切断阀开关以及
两个伺服阀的刹车压力进行独立控制，通过检测对应通道的压力，判断是否满足不同故障条件，来确定所述飞机机轮刹车系统是否失效，从而实现了对机轮刹车系统的故障检测的目的。
[0127]
并且所述飞机机轮刹车系统的故障检测方法基于机轮刹车系统现有的刹车控制器、切断阀、伺服阀、压力传感器即可实现信息的交互和逻辑的判断，不需要对机轮刹车系统进行硬件升级，使得所述飞机机轮刹车系统的故障检测方法的实施难度以及成本均较低。