一种轮胎与地面最佳刹车滑移点的确定方法_2

文档序号:9590082阅读:来源:国知局
一个峰值,所以刹车阻力的峰值点也不一 定代表机轮达到了最佳刹车滑移点。因此按照目前力矩效率和阻力效率的计算方法所得的 结果与实际飞行员对飞机减速率的感受会有较大的出入。图6给出了某型飞机在典型条件 下着陆进行防滑刹车时的飞机速度与机轮速度变化过程仿真曲线,图中横坐标为时间,单 位为S,纵坐标为速度,单位为m/S,曲线13表示飞机速度,曲线14表示机轮速度,对图示的 飞机速度按时间进行积分可以得到飞机的刹车距离,由于可见,在刹车过程中,机轮速度总 是低于飞机速度,产生的滑移会使飞机得到制动阻力。
[0018] 综上所述,一方面现行标准对刹车系统工作效率的不同定义本身往往有较大的差 异,另一方面通常采用的压力效率、力矩效率,甚至于阻力效率也均不能真实反映刹车系统 的工作效率水平,而严格按照距离效率和结合系数利用率来考核又缺少准确的最佳滑移点 确定基准,故难以实现,因此厂内评价工作效率较高的刹车系统,客户往往并不认可,对此 很有抱怨。
[0019] 经检索,国外在汽车工程师协会,S卩SAE的刹车系统信息AIR1739A报告中关于对 刹车系统工作效率的评价上也有一些专门的描述,也相应地提到了压力效率、力矩效率、阻 力效率和结合系数效率,其对工作效率的定义,其总体思想与国家军用标准GJB2879A基本 相同,AIR1739报告要求首先采用结合系数效率和阻力效率,但是并没有提出可行的轮胎与 地面最佳滑移点确定方法。

【发明内容】

[0020] 为克服现有技术中存在刹车系统工作效率评价标准与客观实际存在较大出入,对 最严谨的工作效率评价方法又难以实现准确计算和检测的问题,本发明提出了一种轮胎与 地面最佳刹车滑移点的确定方法。
[0021] 本发明的具体过程是:
[0022] 1. -种轮胎与地面最佳刹车滑移点的确定方法,其特征在于,具体过程是:
[0023] 步骤1,进行防滑刹车试验,记录试验数据:
[0024] 步骤2,确定机轮的转动惯量及转动加速度:
[0025] 确定随机轮转动的所有部件的转动惯量,并按传动比折合成关于轮轴的转动惯 量;所述的部件包括机轮组件、轮胎、刹车动盘和轮速传感器的转子;
[0026] 机轮的转动加速度通过对步骤1得到的机轮速度ω(t)进行微分运算求解得到;
[0027] 步骤3,确定机轮的结合系数及相对滑移率
[0028] I.通过公式(3)或者⑴公式确定每个t时刻轮胎与接触面的结合系数μ⑴:
[0029] 当通过公式(3)确定每个t时刻轮胎与接触面的结合系数μ(t)时,
[0031] 其中:Ms(t)为刹车过程中t时刻作用在机轮上产生的刹车力矩,单位为Nm;
[0032] J为机轮的转动惯量,单位为Kgm2;?(/)为t时刻机轮的角加速度,单位为F;r(t) 为t时刻机轮的滚动半径,单位为m;N(t)为t时刻作用在机轮上的径向载荷,单位为N;
[0033] 当通过公式(1)确定每个t时刻轮胎与接触面的结合系数μ(t)时,
[0035] 其中也⑴为刹车过程中t时刻作用在机轮上的滚动阻力,单位为N;N(t)为t时 刻作用在机轮上的径向载荷,单位为N;
[0036] II.通过公式(2)或(公式4)确定每个时刻机轮轮胎与地面的相对滑移率:
[0037] 当通过公式(2)确定每个时刻机轮轮胎与地面的相对滑移率时,
[0039] 其中:λ⑴为刹车过程中t时刻机轮的相对滑移率;Vd(t)为t时刻惯性台上的 鼓轮外表面的线速度,单位为m/S;r(t)为t时刻机轮的滚动半径,单位为m;ω(t)为t时 刻机轮的角速度,单位为rad/S;
[0040] 当通过公式(4)确定每个时刻机轮轮胎与地面的相对滑移率时,
[0042] 其中:Vp(t)为t时刻飞机速度,单位为m/S;
[0043] 步骤4,确定机轮最佳滑移点:
[0044] 检测记录刹车过程中的三个连续时刻t。、t和h的刹车力矩,若机轮的结合系数 μ⑴为最大值,且机轮在三个时刻分别对应的机轮相对滑移率出现了持续的上 升或者下降,则在t时刻附近存在一个轮胎与鼓轮表面之间或轮胎与地面之间的最佳刹车 滑移点;至此,完成了轮胎与地面最佳刹车滑移点的确定。
[0045] 所述的机轮的结合系数y(t)为最大值,是指t时刻的结合系数μα)= Max[μ(t0) ,μ(t),μ(tj) ] 〇
[0046] 利用本发明来确定刹车过程中轮胎与地面的最佳刹车滑移点,并求解得到所述最 佳滑移点处的结合系数,再根据刹车试验时检测到的试验数据,利用现有技术,按照标准规 范的要求,能够进行刹车系统的距离效率和结合系数利用率的计算,准确地评价出刹车系 统的工作效率。
[0047] 综上所述,飞机刹车系统在着陆刹车时,为了客观公正地评价刹车系统的工作效 率,必需掌握动态的刹车过程中轮胎与地面最佳刹车滑移点的变化情况,利用本发明所述 确定方法能够严格按照标准规范的要求进行刹车系统的距离效率和结合系数利用率的计 算,准确客观地评价出刹车系统的工作效率,并为客户所接受,解决目前标准执行过程中, 由承制厂评价出来的刹车效率与客户的要求往往相距甚远的问题,有很大的实用价值,通 过严格评价标准还能够反过来促进机轮刹车防滑控制技术的进步。
[0048] 本发明为了解决现有标准应用中出现的刹车系统工作效率评价标准与客观实际 存在较大出入,对最严谨的工作效率评价方法又难以实现准确计算和检测的问题,提出了 一种轮胎与地面最佳滑移点的确定方法,能够用以得到100%的工作效率情况下的刹车阻 力、结合力矩和结合系数的理想曲线,并据此计算出刹车系统的阻力效率、距离效率和结合 系数利用率,准确地评价出刹车系统的工作效率。
[0049] 本发明利用现有试验技术,连接机轮及刹车系统产品在惯性台上或者直接在飞机 上进行动力刹车防滑试验,记录刹车过程中各变量随时间的变化数据及曲线,所述变量包 括刹车力矩、惯性台上的鼓轮外表面线速度或者飞机速度、作用在机轮上的径向载荷、机轮 的滚动阻力、机轮角速度、机轮滚动半径和刹车距离。
[0050] 利用本发明所提出的轮胎与地面最佳刹车滑移点的确定方法,会将理想的刹车压 力、刹车力矩和刹车阻力曲线上移,得到一条准确的实时最佳滑移点曲线,如图7所示,曲 线15仍代表刹车过程中实际记录的刹车压力、刹车力矩或者刹车阻力变化曲线,曲线16则 为利用本发明得到的刹车压力、刹车力矩或者刹车阻力的最佳滑移点连线,与图4相比,由 于理想曲线上移,会使评价得到的刹车系统工作效率下降,从而使评价结果更真实了,更准 确地反映防滑系统的实际控制水平,并为客户所接受。
【附图说明】
[0051] 图1是防滑刹车系统结构原理图。
[0052] 图2是不同速度阶段相对滑移率与结合系数的曲线;图中:曲线1是高速阶段;曲 线2是中速阶段;曲线3是低速阶段。
[0053] 图3是干湿冰状态相对滑移率与结合系数的曲线;图中:曲线4是结冰状态;曲线 5是湿跑道状态;曲线6是干跑道状态。
[0054] 图4是GJB2879A中对工作效率计算方法的示意曲线;图中:曲线7是实际记录的 刹车压力,或者刹车力矩,或者刹车阻力;曲线8是刹车压力,或者刹车力矩,或者刹车阻力 的临界滑动点连线。
[0055] 图5是某型飞机防滑刹车系统在试验台上的刹车过程曲线;图中:曲线9是鼓轮 速度;曲线10是作用在机轮上的垂直载荷;曲线11是刹车力矩;曲线12是刹车压力。
[0056] 图6某型飞机在典型条件下的着陆刹车控制过程仿真曲线;图中:曲线13是飞机 速度;曲线14是机轮速度。
[0057] 图7改进后的刹车系统工作效率曲线;图中:曲线15是实际记录的刹车压力,或 者刹车力矩,或者刹车阻力;曲线16是刹车压力,或者刹车力矩,或者刹车阻力的最佳滑移 点连线。
[0058] 图8是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0059] 实施例一
[0060] 本实施例是在惯性台上进行刹车系统的动力刹车防滑试验时,确定轮胎与鼓轮表 面最佳刹车滑移点的方法,具体过程是:
[0061] 步骤1,进行防滑刹车试验,记录试验数据:
[0062] 通过现有技术的惯性试验台,连接飞机机轮及刹车控制系统产品进行联合动力刹 车防滑试验,记录刹车过程中各变量随时间的变化数据及曲线,所述变量包括刹车力矩、惯 性台上的鼓轮外表面线速度、机轮速度和机轮滚动半径。
[0063] 步骤2,确定机轮的转动惯量及转动加速度:
[0064] 通过常规的转动惯量计算公式。确定随机轮转动的所有部件的转动惯量,并按传 动比统一折合成关于轮轴的转动惯量;所述的部件包括机轮组件、轮胎、刹
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