15-冷气系统3-飞机结构与系统分析

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。
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。
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。
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。
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μ，即
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μ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
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ω与飞机 的前进速度V还是相适应的。（ωr=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ω只随飞机前进速度V的减 小而减小。
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。
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。
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。
（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）。
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
T最大= μP
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。
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。