15-冷气系统3-飞机结构与系统

第五章 冷气系统,三 刹车压力自动调节装置,刹车时的问题,着陆滑跑过程中，为了使飞机尽快减速，即获得高的刹车效率，飞行员一般都采取尽可能重一些刹车的办法。如果刹车过重，机轮就会被飞机拖着在地面滑动。出现“拖胎”现象。这不但会使刹车效率降低，而且还会造成轮胎过度磨损甚至爆胎。为了防止出现这种现象，飞机上装有刹车压力自动调节装置。,（一）刹车效率分析,1. 刹车后，飞机为什么会很快减速飞机着陆接地后，（如果发动机没有推力）即使不刹车，飞机速度也会缓慢地减小下来，这除了空气阻力的影响外，主要是地面摩擦力对飞机起了减速作用的缘故。,（1）地面摩擦力的产生,飞机停放时，地面对机轮的垂直反作用力P通过机轮中心。机轮滚动时，由于轮胎变形、地面变形等原因，垂直反作用力P会向前偏移一端距离e （图5-18），因而在机轮上作用有阻止机轮滚动的力矩Pe（阻滚力矩）。阻滚力矩要阻止机轮滚动而飞机却要带着机轮在跑道上向前运动，这时地面必然会对机轮产生一个向后的摩擦力T（静摩擦力）。（T小于最大静摩擦力）,（2）地面摩擦力的作用,如上所述，要使机轮滚动，必须克服阻滚力矩Pe、地面摩擦力T，对机轮来说，正是产生一个与机轮滚动方向相同的力矩Tr（r为机轮的滚动半径），以克服阻滚力矩Pe，维持机轮转动，故Tr称为滚动力矩，这是地面摩擦力一个方面的作用。但是，对飞机来说，地面摩擦力的方向同飞机的前进方向相反，起着使飞机减速的作用，地面摩擦力越大，减速作用就越大。,（3）如何增大地面摩擦力使飞机尽快减速,地面摩擦力的大小，随机轮阻滚力矩的大小而改变，机轮阻滚力矩增大时，维持机轮滚动所需要的滚动力矩Tr也要增大，因此，地面摩擦力必然增大。飞机着陆滑跑时，由于轮胎变形，地面变形而产生的阻滚力矩通常是不大的。所以，地面摩擦力较小，不足以使飞机尽快减速，只有使用刹车，人为地增大机轮的阻滚力矩，使地面摩擦力增加，才能达到使飞机尽快减速，缩短飞机着陆滑跑距离的目的。,飞行员操纵刹车时，冷气进入刹车盘，向外顶压刹车片,由于刹车片与刹车套之间的摩擦作用，产生了较大的阻滚力矩-刹车力矩M刹。所以地面摩擦力T相应增大，飞机滑跑速度随之减小。飞行员刹车越重，刹车压力越大，刹车片与刹车套压得越紧，刹车力矩M刹越大。于是，阻滚力矩越大，地面摩擦力越大，飞机减速得越快。使用机轮刹车装置后，约可使飞机的着陆滑跑距离缩短一半。这时飞机向前运动的动能，主要是通过刹车装置摩擦面的摩擦作用，转变为热能而逐渐消耗的。,2. 刹车效率的分析,（1）最高刹车效率的概念飞行员使用刹车时，阻滚力矩增大，同时，地面摩擦力T随之增大，维持机轮滚动的力矩Tr也相应增大。这说明，刹车后机轮滚动的角速度与飞机的前进速度V还是相适应的。（r=V）即机轮相对于地面并不产生滑动，这种情况下，机轮滚动的角速度只随飞机前进速度V的减小而减小。,增大刹车压力，使地面摩擦力增大，可使飞机很快的减速。地面摩擦力的增大是有一定限度的。随着刹车压力增大，地面摩擦力增大到某一极限值-最大静摩擦力T最大时，如果继续增加刹车压力，由于地面摩擦力不再增大（实际上还有所减小），维持机轮滚动的力矩Tr就会小于阻滚力矩，机轮滚动角速度会很快降低。而这时飞机的前进速度V并未相应减小，因此，机轮滚动角速度就会与飞机前进速度不相适应，飞机就会拖着机轮在地面滑动，即出现“拖胎”现象，,机轮拖胎后，一方面，由于滑动时的摩擦力比最大静摩擦力小，对飞机的减速作用反而减弱；另一方面，飞机向前运动的动能有很大一部分要有轮胎与地面之间的摩擦作用来消耗，这样，轮胎就会急剧磨损甚至爆破，影响着陆安全。由此可见，飞机着陆滑跑过程中，只有准确地控制刹车压力，使地面摩擦力始终等于最大静摩擦力，刹车装置才能最有效地消耗飞机向前运动的动能，着陆滑跑距离才能缩短到最低限度。而轮胎也不会过度磨损，这种情况叫做获得了最高刹车效率。,（2）怎样才能获得最高刹车效率,在研究刹车效率问题时，通常把地面摩擦力增大到最大静摩擦力时所使用的刹车压力叫做临界刹车压力P临界。由前上述可知，临界刹车压力P临界也就是在保持机轮正常滚动不产生拖胎的条件下刹车压力的最大值。因此，要想获得最高刹车效率，必须使刹车压力始终等于临界刹车压力。在着陆滑跑过程中，最大静摩擦力随着客观条件的变化而变化，所以临界刹车压力也不断变化。,最大静摩擦力T最大取决于作用在机轮上的垂直载荷P（即作用在机轮上的垂直反作用力P）和轮胎与地面之间的摩擦系数，即T最大= P,从飞机着陆滑跑的过程来看，在滑跑初期，由于滑跑速度大，飞机升力Y比较大，作用在机轮上的垂直载荷P就比较小，所以接地之初最大静摩擦力T最大比较小，临界刹车压力P临界也比较小。随着滑跑时间增长，滑跑速度减小，飞机升力减小，作用在机轮上的垂直载荷增大，最大静摩擦力逐渐增大，临界刹车压力也随之增大。临界刹车压力随着陆滑跑时间t的变化情况如图曲线oa所示。,从临界刹车上压力的变化规律可知，为了获得较高的刹车效率，飞机着陆时，在前轮接地之后，应随着滑跑速度的减小而逐渐增大刹车压力(图中的曲线bc)。如果跑道上有积水或结冰，摩擦系数减小，临界刹车压力要相应降低，在这种情况下使用刹车，应该更加柔和。,(3)刹车压力自动调节装置怎样保证获得最高的刹车效率,着陆滑跑过程中，由飞行员控制刹车压力使它始终等于临界刹车压力，实际上是相当困难的。因此，飞机装设了刹车压力自动调节装置，主要附件是惯性传感器和放气活门。惯性传感器由机轮带动，用来控制放气活门工作。,刹车压力自动调节装置示意图,着陆滑跑过程中使用刹车时，刹车部分来的冷气，经放气活门进入刹车盘。当刹车压力超过临界刹车压力而使机轮拖胎时，机轮转速骤然减小，即具有较大的负角加速度，惯性传感器感受到机轮这个负角加速度后，随即接通放气活门的工作电路，使它打开防气，减小刹车。,待拖胎解除、机轮恢复正常滚动后，惯性传感嚣又立即断开电路，放气活门停止放气，刹车压力又重新增大。当机轮再次拖胎时，惯性传感器又重复上述工作。如此往复，使刹车压力始终围绕着临界刹车压力作高频率、小振幅的变化(图的曲线bd)而获得高的刹车效率。,(二) 附件 1惯性传感器,惯性传感器用来感受机轮的负角加速度，以控制放气活门的进气或放气，保证刹车压力和临界刹车压力大体一致。,（1）基本组成惯性传感器如图。传动轴一端有齿轮，它由轮毂上的齿轮带动，顶杆片在传动轴另一端的缺口内，并和斜面筒相接触；套筒用销钉固定在斜面筒上；弹簧圈绕在套筒上，其中间突出卡在飞轮缺槽内。,从以上组成可知，惯性传感器的六个转动零件，按其转速的情况可分为三组：传动轴、顶杆片为第1组，斜面筒、套筒为第2组，弹簧圈、飞轮为第3组。工作中，这三组零件的转速可以相等，也可以不相等，正是由于这三组零件转速上的差异，控制着微动电门的通断，从而达到解除机轮拖动，提高刹车效率的目的。,弹簧圈的固定情形,（2）工作原理,a 机轮怎样带动飞轮转动，使其获得旋转动能飞机着陆接地后，机轮加速滚动时，通过轮毂中央的齿轮带动传动轴，顶杆片转动，顶杆片推动斜面筒缺口的直边，带着套筒转动；套筒则通过它与弹簧圈之间摩擦力产生的力矩带着飞轮一起转动，使飞轮获得转动动能。在这一阶段中，三组零件的转速相等。即n3=n2=n1由于顶杆片位于斜面筒缺口的直边处，顶杆片在缩进位置，所以微动电门断开，刹车时，从刹车调压器及刹车放大器来的冷气可以经放气活门进入刹车盘，使刹车压力迅速增大。,b机轮拖胎时，顶杆片怎样伸出接通微动电门当刹车压力增大到大于临界刹车压力时，机轮拖胎，产生较大的负角加速度，转速急剧下降，传动轴和顶杆片的转速也随之急剧下降。但飞轮由于惯性作用，转速仍然较大，于是，飞轮就会带着弹簧圈，并通过弹簧圈与套筒之间摩擦力产生的力矩，带着套筒和斜面筒相对于传动轴作超前旋转。斜面筒的斜面即迫使顶杆片伸出，克服弹簧张力，顶动杠杆，使微动电门接通放气活门的电路。这时刹车盘放气，刹车压力减小。顶杆片伸出过程中，三组零件的转速关系是： n3=n2n1,c怎样保证顶杆片在伸出位置延续一段时间斜面筒相对于传动轴转过一定角度将顶杆片推出到极限位置后，斜面筒绕传动轴的超前旋转便受到顶杆片的阻挡。这时，斜面筒、套筒的转速即与顶杆片、传动轴的转速一致。飞轮则靠本身的惯性，继续带着弹簧圈绕套筒超前旋转，依靠弹簧圈和套筒之间滑动摩擦力产生的力矩，将顶杆片保持在伸出位置，以便延续一段通电放气时间，来解除拖胎。顶杆片伸出到极限位置后，三组零件的转速关系是：n3n2=n1,d拖胎解除后，顶杆片怎样缩回，断开微动电门解除拖胎的过程中，一方面飞轮由于弹簧圈在套筒上滑转摩擦不断消耗其动能，转速逐渐减小，另一方面刹车盘放气使刹车压力减小到小于临界刹车压力，机轮转速迅速增大，传动轴、顶杆片转速随之增加。当传动轴、顶杆片转速跟上飞轮、弹簧圈的转速时，滑动摩擦力矩消失，在恢复弹簧张力的作用下，杠杆迫使顶杆片沿斜面筒缩回。微动电门断开放气活门电路，使之停止放气并恢复进气，刹车压力重新增大。,如果刹车压力再次上升到超过临界刹车压力，又重复上述调节过程。从惯性传感器的工作情况可知，飞轮与套筒之间靠摩擦传动，当机轮加速滚动时，套筒应能迅速带动飞轮作同速转动，使之很快地获得动能，以便一旦机轮拖胎时，惯性传感器能够及时参与工作，从这方面说，套筒与飞轮之间的摩擦力以大一些为好。但是另一方面，当机轮拖胎，飞轮绕套筒作超前旋转时，为了延缓飞轮动能的消耗，以保证有一定的通电时间来解除拖胎，又要求套筒与飞轮之间的摩擦力要小一些。为了解决这个矛盾，构造上在套筒与飞轮之间设置了一个由中间向两端绕向相同的弹簧圈，弹簧圈中间突出端卡在飞轮缺槽内。这样当套筒带着飞轮旋转时，弹簧圈被扭紧，摩擦力增大，反之，当飞轮绕套筒作超前转动时，弹簧圈被扭松，摩擦力减小，从而基本上满足了机轮带动飞轮和飞轮超前旋转两种工作情形下的需要。,（3）构造惯性传感器共有三个。分别安装在两个主轮外侧刹车盘和前轮左侧刹车盘上。惯性传感器壳体上有指示飞轮转动方向的箭头和牌号（右主轮上的为FS-1AY，左主轮上的为FS-1AZ，前轮上的为FS-2BY）。三个惯性传感器的工作原理相同，但构造稍有差别。前轮惯性传感器的传动轴较短，主轮惯性传感器的传动轴较长，前轮左侧刹车盘内装有中间传动齿轮，所以前轮惯性传感器的飞轮转向与机轮转向相同，主轮外侧刹车盘内没有中间传动齿轮，主轮惯性传感器的飞轮转向与机轮转向相反。,惯性传感器的壳体是铝合金的，上有两个安装孔（前轮的为三个孔），用螺钉固定在刹车盘上的专用安装座上，壳体与盖子之间有胶垫，壳体上导线引出处有橡皮塞，以防水分及尘土进入内部。壳体上还有一个用来调整径向弹簧张力的孔，平时此孔用螺塞堵死。传动轴插在斜面筒内，并有两个轴承支承，在两个轴承之间有毡圈，传动轴的一端固定有齿轮，与安装在轮毂上的齿轮相衔接（前轮惯性传感器的传动轴齿轮与前轮刹车盘内的中间传动齿轮相衔接）；顶杆片插在传动轴另一端的缺口内，并和斜面筒相接触。,斜面筒和套筒用销钉固定在一起，斜面筒和传动轴之间有两排钢球，用来减小相对运动时的摩擦力。套筒一端装有卡圈，防止飞轮脱出。套筒外有弹簧圈，弹簧圈中间的突出端通过固定块，卡在飞轮的缺槽内。飞轮上有三个径向弹簧，它们通过胶木垫压在弹簧圈上。拧动径向弹簧外的螺塞，可以改变径向弹簧的张力，从而调整弹簧圈和套筒之闻的摩擦力的大小。杠杆、微动电门等都装在一个支座上，杠杆上的接触钉和限动螺钉都可调整。恢复弹簧装在支座的孔内，孔底有垫片改变垫片的片数，可以改变恢复弹簧的张力(垫片最多不超过6个，总厚度不大于3mm)，从而改变微动电门接通时的机轮负角加速度的大小。,2放气活门(QS11),(1) 构造与工作放气活门共三个，分别装在左右主起落架支柱上和前轮舱机身第6隔框下部，其构造如图所示。,机轮未拖胎时，惯性传感器内的微动电门未接通，放气活内的线圈不通电，活动铁心在弹簧的作用下处于右端位置，进气活门打开，大、小放气活门在弹簧作用下保持在关闭位置。这时冷气经小放气活门上的凹槽进入放气室，将放气活门压紧，另一方面经出气接头输往刹车盘(图5-25a)。机轮拖胎附，惯性传感器内的微动电门将线圈的电路接通，在电磁吸引力的作用下活动铁心向左移动(其右端离开衬筒)，关闭进气活门，打开小放气活门。,小放气活门打开后，放气活门室内的冷气压力迅速降低，大放气活门在压力差作用下打开，刹车盘内的冷气一经大放气活门从放气孔迅速排出。机轮拖胎解除后，惯性传感器将线圈的电路断开，电磁吸引力消失，活动铁心及大、小放气活门在弹簧力作用下恢复原位。这时，放气活门停止放气，冷气又经过出气接头输往刹车盘。,不通电时，小放气活门与大放气活门上的调整螺帽之间有一定的间隙S（0.81mm）。用以保证通电后电磁吸引力先打开小放气活门然后借助大放气活门两边压力差再打开大放气活门。这个间隙，装配时通过拧动调整螺帽来调整，调好后用止动圈保险。活动铁心的行程S为（3.20.1）mm，S的大小会影响进气活门和放气活门的开度，从而影响进气和放气速度。装配时，活动铁心的行程可以通过拧动衬筒来调整，调好后用弹簧保险片保险。出气接头装配是按一定要求安装的。维护中不要随意拧动。出气接头拧进过少会影响放气活门的密封性，拧进过多则会影响放气活门的开度，从而影响放气速度。,3. 气压电门（QS-6）,气压电门装在座舱前部底板上脚蹬右前方，构造如图5-26所示。 气压电门的活塞平时在弹簧作用下，使电门处在断开位置。刹车过程中，刹车压力大于0.7 9.81104Pa时，活塞移动，将电门接通。解除刹车时，活塞在弹簧作用下恢复到原来位置，电门自动断开。气压电门用来防止飞机起飞收起落架后，由于惯性传感器顶杆片不能从伸出位置恢复到缩进位置，或微动电门弹簧片疲乏不能断开，以致放气活门线圈长时间通电而烧坏。当刹车压力小于0.79.81104Pa时，由于活塞未移至接通电门的位置，允许气压电门放气孔漏气。,四 应急刹车部分,（一)工作概况,应急刹车部分用来当正常刹车部分失效时，控制主轮刹车。它由应急刹车调压