[發(fā)明專利]一種直升機(jī)旋翼電動(dòng)剎車系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410424780.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104290905B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂文兵;陳鵬;吳文敏;夏富春;廖文冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): B64C27/12
• 分類號(hào): B64C27/12;F16D55/224;F16D65/14;F16D121/24
• 代理公司: 北京航信高科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11526
• 代理人: 劉麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)動(dòng)部件制動(dòng)的操縱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直升機(jī)旋翼剎車系統(tǒng)。

背景技術(shù)

直升機(jī)旋翼剎車裝置是在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)車后使旋翼快速停轉(zhuǎn)并能保持旋翼處于靜止?fàn)顟B(tài)的一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)目前廣泛采用液壓剎車系統(tǒng)和機(jī)械剎車系統(tǒng)。

液壓剎車系統(tǒng)存在重量大、響應(yīng)慢及難以維護(hù)等缺點(diǎn)，且液壓部件的故障不易監(jiān)測(cè)并存在液壓油泄露燃燒等風(fēng)險(xiǎn)，影響了飛機(jī)的安全性。而機(jī)械剎車系統(tǒng)剎車力矩小，操作笨重，只適用于小噸位直升機(jī)。且上述系統(tǒng)對(duì)剎車力矩?zé)o反饋，剎車效率低，易造成直升機(jī)動(dòng)部件沖擊，剎車塊和剎車盤壽命偏低，很難實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，不具備實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，維護(hù)性差。

隨著直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是民用直升機(jī)市場(chǎng)對(duì)直升機(jī)旋翼剎車系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，既需要其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱靈活、重量輕、人機(jī)功效好，還需要具備高經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、易維護(hù)性以及自動(dòng)操控性等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：

設(shè)計(jì)一種直升機(jī)旋翼電動(dòng)剎車系統(tǒng)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱靈活、重量輕、剎車性能好、人機(jī)功效好，并且經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、維護(hù)性以及自動(dòng)操控性得到大幅提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種直升機(jī)旋翼電動(dòng)剎車系統(tǒng)，包括剎車控制器、剎車作動(dòng)裝置、扭矩傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和直升機(jī)旋翼等。

扭矩傳感器采集剎車時(shí)的扭矩信號(hào)，轉(zhuǎn)速傳感器采集旋翼的轉(zhuǎn)速信號(hào)，溫度傳感器采集剎車盤的溫度值。

剎車控制器包括：剎車力矩調(diào)理單元、旋翼轉(zhuǎn)速調(diào)理單元、DSP控制單元、CPLD邏輯陳列單元、隔離電路單元、功率驅(qū)動(dòng)單元及電流采集單元和過(guò)流保護(hù)單元等。

剎車力矩調(diào)整單元：對(duì)傳感器采集的剎車力矩信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，然后送入A/D采集單元，A/D轉(zhuǎn)換后將信號(hào)輸出至DSP控制單元；

旋翼轉(zhuǎn)速調(diào)理單元：對(duì)傳感器采集的旋翼轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，然后送入A/D采集單元，A/D轉(zhuǎn)換后將信號(hào)輸出至DSP控制單元；

DSP控制單元接收剎車指令，根據(jù)旋翼轉(zhuǎn)速、剎車扭矩、剎車溫度的變化和預(yù)先設(shè)定的剎車時(shí)間進(jìn)行分析綜合，通過(guò)PI經(jīng)典控制算法計(jì)算相應(yīng)的剎車力，輸出用于控制無(wú)刷直流電機(jī)的一路PWM信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)向信號(hào)并輸入CPLD；

CPLD邏輯陳列單元將DSP發(fā)送過(guò)來(lái)的一路PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯變換成使用于無(wú)刷直流電機(jī)六路PWM信號(hào)，避免了由DSP直接發(fā)送六路PWM信號(hào)問(wèn)題，為DSP節(jié)約了寶貴的軟硬件資源。此外，CPLD邏輯陳列單元還具有電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制保護(hù)功能。

功率驅(qū)動(dòng)單元：CPLD邏輯器輸出的邏輯電平一般不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，因此需對(duì)其進(jìn)行功率放大才能使電機(jī)正常工作。

剎車作動(dòng)裝置包括：剎車盤、剎車塊、無(wú)刷直流電機(jī)和作動(dòng)機(jī)構(gòu)。無(wú)刷直流電機(jī)接收到電信號(hào)后，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)與其連接的作動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)剎車塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剎車盤的夾緊和松開(kāi)操作。

為防止功率驅(qū)動(dòng)單元對(duì)數(shù)字電路部分產(chǎn)生干擾，采用了隔離電路對(duì)數(shù)字電路部分和功率驅(qū)動(dòng)電路部分進(jìn)行了隔離。

三種傳感器將溫度、旋翼轉(zhuǎn)速和力矩信號(hào)反饋給DSP中央控制單元綜合分析計(jì)算出得出相應(yīng)的剎車力輸出給電作動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)不同的使用情況對(duì)剎車力矩作出動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保旋翼剎車處于最佳工作狀態(tài)，剎車性能得到大幅度提高，該系統(tǒng)重量輕、操縱靈活、人機(jī)功效好，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操控。

本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)：

1.采用電作動(dòng)機(jī)構(gòu)取代了液壓剎車機(jī)構(gòu)，取消液壓管道、泵等液壓組件，系統(tǒng)的重量和體積大幅度降低，穩(wěn)定性、安全性和維護(hù)性也大大提高；

2.采用先進(jìn)的多元反饋剎車控制器改善剎車性能，可根據(jù)不同的使用情況對(duì)剎車力矩作出動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保旋翼剎車處于最佳工作狀態(tài)，剎車性能得到大幅度提高，該系統(tǒng)重量輕、操縱靈活、人機(jī)功效好，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操控。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用電作動(dòng)機(jī)構(gòu)取代了液壓剎車機(jī)構(gòu)，不需要任何液壓管道、泵和閥等液壓組件，避免了液壓油泄露和燃燒的危險(xiǎn)，提高了安全性，減輕了直升機(jī)的重量；剎車力矩、剎車溫度反饋控制系統(tǒng)顯著改善了剎車性能，減少剎車過(guò)程對(duì)機(jī)上部件沖擊，提高旋翼剎車剎車塊和剎車盤使用次數(shù)，減少維護(hù)費(fèi)用；系統(tǒng)的模塊化和實(shí)時(shí)檢測(cè)功能大大提高了直升機(jī)的維護(hù)性；電動(dòng)剎車系統(tǒng)的剎車作動(dòng)頻率和剎車效率高于液壓剎車系統(tǒng)，且易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操控。

附圖說(shuō)明

圖1是直升機(jī)旋翼電動(dòng)剎車系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

圖2是直升機(jī)旋翼電動(dòng)剎車系統(tǒng)控制框圖

圖3是直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)速、剎車力矩調(diào)理單元電路圖