一种起落架综合控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种飞机起落架技术领域，具体涉及一种用于起飞线刹车的起落架综合控制系统。


背景技术：

[0002]
飞机机轮刹车系统是现代飞机起落装置的构成部分，是飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行操纵安全运行的基本保障设备，主要任务是保证飞机着陆后缩短滑跑距离，尽快使飞机停止下来，同时防止刹爆轮胎。飞机机轮刹车系统用于飞机机轮的刹车控制和防滑控制，当前飞机上广泛应用的是电子防滑刹车系统，而飞机电传刹车系统是飞机电子防滑刹车系统的进一步发展。飞机电传刹车系统主要包括刹车指令传感器、电液伺机阀、机轮速度传感器、防滑刹车控制盒，与常规的液压刹车系统相比，刹车指令传感器取代了液压刹车阀，飞机机轮刹车压力大小由刹车指令传感器操纵电液伺服阀直接输出，电液伺服阀既是刹车控制阀，又是防滑控制阀。这种电液伺服阀是压力正增益阀，在一定范围，刹车压力与控制电流成线性正比关系。飞机在起飞线线停机刹车时飞机正常刹车使用的一种形式或状态，只是起飞线刹车压力高于正常刹车压力。随着飞机推力增大，飞机在起飞线停机刹车所需刹车压力显著增大，尤其是碳刹车，较正常刹车压力翻了一番还强，这对飞机机轮刹车系统本身刹车压力就高的设计和使用尤其是高压电液伺服阀带来巨大挑战。由于力矩马达磁性材料的固有特性，电液伺服阀输出的刹车压力达到一定值后随控制电流不再是成线性正比关系增加，进入所谓饱和区，刹车压力增加缓慢，或者即使再增加控制电流，刹车压力不再增大。起飞线刹车时飞机蓄势待发，加力起飞，如离弦之箭迅即射出，腾空起飞，以缩短飞机起飞进程，这对军用飞机战斗力十分有利。使用实践发现，现有飞机电传刹车系统起飞线刹车有时可靠性低，原因是电液伺服阀在最大控制电流下输出的刹车压力，达不到起飞线刹车所需的刹车压力值，满足不了日益增长的飞机起飞线刹车要求。起飞线刹车压力低，将导致不能完全可靠地刹住机轮，在飞机推力加大时发生滚动或窜动，影响飞机作战训练使用和操作安全。


技术实现要素：

[0003]
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供起落架综合控制系统，其在起飞线刹车时启动，以增加起飞线时的刹车压力，提高起飞线刹车有时可靠性低。
[0004]
本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
[0005]
一种起落架综合控制系统，其包括底板、主控制板和备控制板；其中，所述底板上安装有底板控制器和输出切换电路，所述主控制板上安装有主控制器和第一驱动电路，所述备控制板安装有上安装有备控制器和第二驱动电路；
[0006]
所述主控制器和备控制器均接收外部压力传感器采集的压力信号，所述主控制器通过第一驱动电路连接至输出切换电路的第一输入端，所述备控制器通过第二驱动电路连接至输出切换电路的第二输入端，所述输出切换电路的输出端连接至外部的起飞线刹车机
构，所述底板控制器的输出端连接至输出切换电路的控制端，以控制第一输入端或第二输入端向所述起飞线刹车机构输出控制信号。
[0007]
作为本实用新型优选的实施例，所述主控制板和备控制板分别安装有第一数模转换器和第二数模转换器，所述压力传感器通过电压信号一分二电路输出第一压力信号和第二压力信号，所述主控制器通过第一数模转换器接收所述第一压力信号，所述备控制器通过第二数模转换器接收第二压力信号。
[0008]
作为本实用新型优选的实施例，所述电压信号一分二电路为soc-vv2-1。
[0009]
作为本实用新型优选的实施例，所述起飞线刹车机构包括液压箱、液压泵以及刹车阀，所述液压箱通过第一管路连接至刹车阀的进液口，所述刹车阀的出液口通过第二管路连接至起落架的刹车机轮，所述液压泵位于第一管路上，所述压力传感器位于第二管路上，所述输出切换电路的输出端连接至液压泵和刹车阀。
[0010]
作为本实用新型优选的实施例，所述液压泵采用无刷电机，所述第一驱动电路和第二驱动电路分别包括第一电机驱动电路和第二电机驱动电路，所述输出切换电路包括spdt继电器，所述spdt继电器的两个静触点分别连接至第一电机驱动电路和第二电机驱动电路的输出端，所述spdt继电器的动触点连接至无刷电机；所述spdt继电器的线圈端的一端通过电阻r6连接至第四辅助电源，所述spdt继电器的线圈端的另一端通过第三光耦连接至底板控制器的第一输出端；所述第一电机驱动电路和第二电机驱动电路的输入端分别连接至主控制器的第一输出端和备控制器的第一输出端。
[0011]
作为本实用新型优选的实施例，所述第一电机驱动电路和第二电机驱动电路均为drv3205-q1型电机控制器。
[0012]
作为本实用新型优选的实施例，所述第一驱动电路和第二驱动电路分别包括第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路，所述输出切换电路包括第一辅助电源、第二辅助电源、第三辅助电源、第一光耦、第二光耦、pmos管q1、 pmos管q2、pmos管q3、pmos管q5、pmos管q6、nmos管q4，其中，所述第一光耦的二极管的正极通过电阻r1连接至所述底板控制器的第二输出端，所述pmos管q3和nmos管q4的栅极均连接至所述底板控制器的第二输出端；所述pmos管q3和nmos管q4的漏极均通过电阻r3连接至第二光耦的二极管的正极，所述pmos管q3的源极连接至第二辅助电源，所述nmos 管q4的源极接地，所述第一光耦的二极管的负极、第二光耦的二极管的负极、第一光耦的三极管的发射极以及第二光耦的三极管的发射极均接地；所述第一辅助电源通过电阻r2连接至第一光耦的三极管的集电极，所述第三辅助电源通过电阻r4连接至第二光耦的三极管的集电极；所述pmos管q1和pmos管 q2栅极均连接至第一光耦的三极管的集电极，所述pmos管q5和pmos管 q6栅极均连接至第二光耦的三极管的集电极；所述pmos管q1的漏极连接至 pmos管q2的漏极，所述pmos管q5的漏极连接至pmos管q6漏极；所述 pmos管q2和pmos管q6的源极均连接至刹车阀；所述pmos管q1和pmos 管q5的源极分别连接至第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路的输出端；所述第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路的输入端分别连接至主控制器的第二输出端和备控制器的第二输出端。
[0013]
作为本实用新型优选的实施例，第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路均为开关电路，所述主控制器的第二输出端和备控制器的第二输出端均输出 pwm信号。
[0014]
作为本实用新型优选的实施例，所述主控制器和备控制器均为 tms320f28335型
数字信号处理器，所述底板控制器为epm1270t144i5n型可编辑逻辑控制器。
[0015]
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型在现有的起落架刹车控制系统的基础上增加起飞线刹车控制方式，其通过第一驱动电路和第二驱动电路经由输出切换电路对起飞线刹车机构进行控制，从而实现增加起飞线上的刹车压力，缩短飞机起飞进程，提高起飞线刹车的可靠性。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型起落架综合控制系统的结构框图；
[0017]
图2为本实用新型刹车阀控制电路的电路原理图；
[0018]
图3为本实用新型液压泵控制电路的电路原理图；
[0019]
图4为本实用新型起飞线刹车机构的管路图。
[0020]
图中：100、起落架综合控制系统；10、底板；11、cpld；20、主控制板； 21、第一刹车阀驱动电路；22、第一电机驱动电路；30、备控制板；31、第二刹车阀驱动电路；32、第二电机驱动电路；40、电源板；200、刹车阀；300、液压泵；400、压力传感器；500、28v电压源；600、起落架收放装置；700、液压箱；800、油滤；900、刹车机轮。
具体实施方式
[0021]
下面，结合附图以及具体实施例方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解对本申请的限制。
[0022]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
[0023]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0024]
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例
[0025]
本实用新型在现有起落架综合控制系统的基础上增加电液伺服阀的旁路结构，即将起飞线刹车机构与电液伺服阀并联，在起飞线刹车时通过手动切换装置实现起飞线刹车机构为刹车机轮提供动力，从而摒弃了现有电液伺服阀因力矩马达磁性材料的固有特性，电液伺服阀输出的刹车压力达到一定值后随控制电流不再是成线性正比关系增加，进入所谓饱和区，刹车压力增加缓慢，或者即使再增加控制电流，刹车压力不再增大的问题。
[0026]
具体地，请参照图1所示，一种起落架综合控制系统100，其包括底板10、主控制板20、备控制板30和电源板40；其中，底板上安装有底板控制器和输出切换电路，主控制板上安装有主控制器和第一驱动电路，备控制板安装有上安装有备控制器和第二驱动电路。主控制器和备控制器均接收外部压力传感器 400采集的压力信号，主控制器通过第一驱动电路连接至输出切换电路的第一输入端，备控制器通过第二驱动电路连接至输出切换电路的第二输入端，输出切换电路的输出端连接至外部的起飞线刹车机构，底板控制器的输出端连接至输出切换电路的控制端，以控制第一输入端或第二输入端向起飞线刹车机构输出控制信号。
[0027]
与现有技术相似的是，输出切换电路还可以起落架收发装置600的动作，包括起落架的收放、通过电液伺服阀对刹车机轮的控制以及舱门的开和关等。对此部分的内容不再赘述，本实用新型主要改进在于针对起飞线刹车机构增加的驱动电路和输出切换电路部分的具体电路。
[0028]
请参照图4所示，起飞线刹车机构主要包括液压箱700、液压泵300、油滤 800、刹车阀200以及刹车机轮900，其中，液压箱700和电液伺服阀的液压箱为同一个，液压箱通过第一管路连接到刹车阀的进液口，刹车阀的出液口通过第二管路连接到刹车机轮，液压泵和油滤安装在第一管路上，压力传感器安装于第二管路上，液压驱动刹车机轮的方式为现有技术。有此可以看出，本实用新型将液压泵、油滤以及刹车阀旁路到电液伺服阀上即可，起飞线刹车时，只要启动该起飞线刹车机构即可。
[0029]
本实用新型采用28v电压源500为起落架综合控制系统供电，其通过一个或多个电源模组wki2805s-5h转换成
±
15v直流电压以及
±
5v直流电压，然后在通过降压电路将
±
5v直流电压转换成
±
3.3v直流电压，满足辅助电源、各控制器供电电源的需求。电源板40上设置有电压检测电路，其通过分压电路构建的采样电路对
±
15v直流电压以及
±
5v直流电压进行检测，以控制电源模组wki2805s-5h的稳压输出。
[0030]
与现有技术类似，其采用主控制板和备控制板的双余度控制方式，以提高起落架综合控制系统的可靠性。压力传感器采集的第二管路的压力信号通过电压信号一分二电路分别输出给主控制板和备控制板，具体地，主控制板和备控制板分别安装有第一数模转换器和第二数模转换器，压力传感器通过电压信号一分二电路输出第一压力信号和第二压力信号，主控制器通过第一数模转换器接收第一压力信号，备控制器通过第二数模转换器接收第二压力信号。第一压力信号和第二压力信号优选相等，电压信号一分二电路例如可以采用 soc-vv2-1的电压分配器。
[0031]
主控制器和备控制器可以采用tms320f28335型数字信号处理器(dsp)，底板控制器为epm1270t144i5n型可编辑逻辑控制器(cpld)。
[0032]
作为一种优选的实现方式，液压泵采用无刷电机，可以实现电机的高精度控制及
无级速度调节驱动控制ip核技术。第一驱动电路和第二驱动电路分别包括第一电机驱动电路22和第二电机驱动电路32，输出切换电路可以采用spdt 继电器，例如可以采用rz03-1c4-d024-r继电器。当然输出切换电路也可以采用模拟开关，例如二选一选择器。
[0033]
在本实用新型较佳的实施例中，以spdt继电器u4为例，请参照图3所示， spdt继电器的两个静触点分别连接至第一电机驱动电路和第二电机驱动电路的输出端，spdt继电器的动触点连接至液压泵(即无刷电机)；spdt继电器的线圈端的一端通过电阻r6连接至第四辅助电源vcc4，spdt继电器的线圈端的另一端通过第三光耦u3连接至底板控制器(cpld 11)的第一输出端；第一电机驱动电路和第二电机驱动电路的输入端分别连接至主控制器的第一输出端和备控制器的第一输出端。
[0034]
当底板控制器的第一输出端输出高电平时，spdt继电器失磁，第一电机驱动电路驱动液压泵，当底板控制器的第一输出端输出低电平时，spdt继电器励磁，第二电机驱动电路驱动液压泵。
[0035]
第一电机驱动电路和第二电机驱动电路均为drv3205-q1型电机控制器。
[0036]
在本实用新型较佳的实施例中，通过pwm信号控制刹车阀的开度，具体地，请参照图2所示，第一驱动电路和第二驱动电路分别包括第一刹车阀驱动电路 21和第二刹车阀驱动电路31，输出切换电路包括第一辅助电源vcc1、第二辅助电源vcc2、第三辅助电源vcc3、第一光耦u1、第二光耦u2、pmos管 q1、pmos管q2、pmos管q3、pmos管q5、pmos管q6、nmos管q4。
[0037]
第一光耦的二极管的正极通过电阻r1连接至底板控制器的第二输出端， pmos管q3和nmos管q4的栅极均连接至底板控制器的第二输出端；pmos 管q3和nmos管q4的漏极均通过电阻r3连接至第二光耦的二极管的正极， pmos管q3的源极连接至第二辅助电源，nmos管q4的源极接地，第一光耦的二极管的负极、第二光耦的二极管的负极、第一光耦的三极管的发射极以及第二光耦的三极管的发射极均接地；第一辅助电源通过电阻r2连接至第一光耦的三极管的集电极，第三辅助电源通过电阻r4连接至第二光耦的三极管的集电极；pmos管q1和pmos管q2栅极均连接至第一光耦的三极管的集电极， pmos管q5和pmos管q6栅极均连接至第二光耦的三极管的集电极；pmos 管q1的漏极连接至pmos管q2的漏极，pmos管q5的漏极连接至pmos管 q6漏极；pmos管q2和pmos管q6的源极均连接至刹车阀；pmos管q1 和pmos管q5的源极分别连接至第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路的输出端；第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路的输入端分别连接至主控制器的第二输出端和备控制器的第二输出端。
[0038]
底板控制器的第二输出端输出高电平时，pmos管q1和pmos管q2导通，第一刹车阀驱动电路控制刹车阀的开度，底板控制器的第二输出端输出低电平时，pmos管q5和pmos管q6导通，第二刹车阀驱动电路控制刹车阀的开度。第一刹车阀驱动电路和第二刹车阀驱动电路均为开关电路，主控制器的第二输出端和备控制器的第二输出端均输出pwm信号，pwm信号通过相应开关电路调制占空比，实现对刹车阀开度的控制。
[0039]
当然，底板控制器的第一输出端和第二输出端也可以采用同一端口实现，即底板控制器的该同一端口输出高电平，主控制器控制起飞线刹车机构，底板控制器的该同一端口输出低电平，备控制器控制起飞线刹车机构。
[0040]
最后应说明的是：上述实施方式仅为本实用新型的优选实施例方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质
性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

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