讓高速滑行中的飛機(jī)，剎得又快又穩(wěn)有多難？
日前，在2020年度科技獎(jiǎng)的評(píng)選中，航空工業(yè)一飛院起落架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所主持開展的《飛機(jī)自動(dòng)剎車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)》研究成果成功獲得航空工業(yè)科技進(jìn)步“一等獎(jiǎng)”、國(guó)防科技進(jìn)步“二等獎(jiǎng)”。
那么飛機(jī)自動(dòng)剎車系統(tǒng)的核心需求是什么？難點(diǎn)在哪里？該怎么突破？（噓，這個(gè)不能說(shuō)太細(xì)）這就展開來(lái)說(shuō)說(shuō)——
01
飛機(jī)自動(dòng)剎車的核心需求：
快！易！穩(wěn)！
著陸，是飛機(jī)運(yùn)行中的重要階段，在這一階段所發(fā)生的安全事故占飛行事故總數(shù)量的近50%，是航空安全的重中之重。
其中，飛機(jī)自動(dòng)剎車系統(tǒng)是保障飛機(jī)地面滑跑的最關(guān)鍵系統(tǒng)，同時(shí)也是飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)中功能結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、涉及專業(yè)領(lǐng)域最多的系統(tǒng)之一，牽涉到飛機(jī)總體、結(jié)構(gòu)、飛控、動(dòng)力、航電、機(jī)電、電源、液壓等眾多專業(yè)領(lǐng)域。
在飛機(jī)著陸過程中，飛機(jī)自動(dòng)剎車系統(tǒng)要自動(dòng)調(diào)節(jié)剎車壓力，保證飛機(jī)以恒減速率減速，不僅能夠顯著提高機(jī)組人員和乘客在著陸過程中的駕乘舒適感，還可以減少飛行機(jī)組的工作負(fù)荷，避免因操縱剎車不當(dāng)而導(dǎo)致的危險(xiǎn)。
此外，如果飛機(jī)在起飛過程中需要中止起飛，自動(dòng)剎車系統(tǒng)也能在最短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)施加最大剎車壓力，快速對(duì)飛機(jī)進(jìn)行減速，保證飛行的安全。
總結(jié)起來(lái)就3個(gè)字——
快
只要外部條件滿足，均可由自動(dòng)剎車系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)飛機(jī)的制動(dòng)，避免人工剎車因錯(cuò)過最佳剎車時(shí)機(jī)而帶來(lái)的安全隱患，提高飛機(jī)在起飛和降落過程中的安全性。
易
提前設(shè)置檔位，系統(tǒng)自動(dòng)施加剎車，降低飛行員的操縱負(fù)擔(dān)。
穩(wěn)
恒減速率控制，剎車減速平穩(wěn)，提高飛行員及乘員的舒適感。
02
突破從一片空白開始：
迎難而上！
在我國(guó)飛機(jī)自動(dòng)剎車系統(tǒng)誕生之前，國(guó)內(nèi)的飛機(jī)自動(dòng)剎車技術(shù)還處于一片空白的階段，幾乎沒有相關(guān)的技術(shù)資料。因?yàn)橐蟾?、系統(tǒng)復(fù)雜，需要攻克的問題與難點(diǎn)相當(dāng)多——
譬如，自動(dòng)剎車系統(tǒng)控制邏輯與飛機(jī)總體、氣動(dòng)、飛控、動(dòng)力裝置、起落架等存在交聯(lián)關(guān)系，自動(dòng)剎車系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多輸入、多模態(tài)控制系統(tǒng)。作為一個(gè)對(duì)飛機(jī)減速及航向自動(dòng)控制的系統(tǒng)，自動(dòng)剎車系統(tǒng)檔位信號(hào)作為自動(dòng)剎車系統(tǒng)的關(guān)鍵輸入信號(hào)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤的信號(hào)，將會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事故發(fā)生，如何保證自動(dòng)剎車系統(tǒng)檔位預(yù)置的穩(wěn)定性和可靠性？
再譬如，如何保證飛機(jī)在各種狀態(tài)下，都能按照預(yù)定的控制邏輯和控制律，準(zhǔn)確、及時(shí)、安全以及可靠的施加自動(dòng)剎車？
再再譬如，在自動(dòng)剎車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，飛機(jī)主要被控制指標(biāo)為飛機(jī)減速率，如何保證飛機(jī)在恒定減速率控制狀態(tài)下，剎車機(jī)輪不會(huì)出現(xiàn)抱死的情況出現(xiàn)？……
種種問題，如自動(dòng)剎車控制律中恒減速率與防滑控制結(jié)合的研究、自動(dòng)剎車過程中航向穩(wěn)定性控制、自動(dòng)剎車檔位輸出穩(wěn)定性以及自動(dòng)剎車驗(yàn)證技術(shù)等……都是必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)。
通俗來(lái)講，設(shè)計(jì)難點(diǎn)就一句話：既不能“早剎”、又不能“晚剎”，更不能“不剎”，決不能“誤剎”！
03
小團(tuán)隊(duì)“大”目標(biāo)：
終得成功！
李振水，航空工業(yè)一飛院專業(yè)資深副總師，也是帶領(lǐng)起落架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開展自動(dòng)剎車控制技術(shù)研究的領(lǐng)頭人之一。在立項(xiàng)之初，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就下定決心：一定要在中國(guó)的大飛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剎車控制，讓祖國(guó)自己的飛機(jī)掌握這項(xiàng)核心技術(shù)！
說(shuō)起來(lái)，起落架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)總共只有16人，卻扛起了從對(duì)接使用需求、規(guī)劃使用場(chǎng)景、查閱資料、手冊(cè)，開技術(shù)仿真、原理試驗(yàn)、模擬飛行、結(jié)合飛行員人機(jī)評(píng)估……等所有相關(guān)工作。
一年365天，這個(gè)團(tuán)隊(duì)幾乎“忽略”了所有節(jié)假日：羅林，這個(gè)工齡25年的老同志，在疫情最嚴(yán)重的2020年新年，作為研究院第一批跟飛人員，全年跟飛174天；院招研究生張振華在團(tuán)隊(duì)實(shí)習(xí)半年后，離別之時(shí)，依依不舍，痛哭流涕：“老師傅們將技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)毫無(wú)保留教授給了我，短短半年，我已經(jīng)融入到了這個(gè)團(tuán)隊(duì)，大家就像一家人一樣親切，等我畢業(yè)之后，一定還要申請(qǐng)會(huì)這個(gè)團(tuán)隊(duì)工作?！?/span>
就是這樣“死磕”，經(jīng)過一輪又一輪改進(jìn)優(yōu)化、十幾輪次的迭代與完善后，終于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)剎車關(guān)鍵核心技術(shù)的突破性進(jìn)展。
這不僅意味著航空工業(yè)一飛院成為最先掌握該技術(shù)的研究院，更實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)駕駛?cè)斯さ阶詣?dòng)操作上的轉(zhuǎn)換，為我國(guó)進(jìn)一步研發(fā)與實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)、信息融合系統(tǒng)打下了良好的基礎(chǔ)。
專業(yè)的人做專業(yè)的事，能剎得住才能飛得好！
素材來(lái)源：航空工業(yè)一飛院
排版：藍(lán) 風(fēng)
文案：鐘 飛
編審：武 晨
監(jiān)制：王 蘭
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