張俊 陳林烽
摘要:介紹了對(duì)波音787飛機(jī)剎車壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。說明了波音787飛機(jī)剎車系統(tǒng)的工作原理,通過分析飛機(jī)剎車過程中剎車熱包的磨損趨勢(shì),采用兩種方式對(duì)其使用壽命進(jìn)行預(yù)估。根據(jù)剎車預(yù)估壽命,航空公司可以優(yōu)化對(duì)剎車熱包備件的采購(gòu)方案以降低庫(kù)存,同時(shí)保證飛機(jī)運(yùn)行對(duì)航材的需求。
關(guān)鍵詞:波音787飛機(jī);剎車壽命;碳剎車
Keywords:B787 aircraft;brake life;carbon brake
新機(jī)型引進(jìn)后,隨著飛機(jī)使用循環(huán)數(shù)的增加,剎車熱包會(huì)不斷磨損直至磨平更換,因此,何時(shí)開始準(zhǔn)備熱包備件是每個(gè)航空公司必須面臨的問題。本文提供了兩種預(yù)估剎車熱包使用壽命的方法,推算出熱包的預(yù)計(jì)拆換日期,從而幫助航空公司優(yōu)化對(duì)剎車熱包備件的采購(gòu)方案,降低庫(kù)存。
1 波音787飛機(jī)剎車系統(tǒng)的工作原理
飛機(jī)的剎車是飛機(jī)進(jìn)行減速的重要部件,波音787飛機(jī)有8個(gè)主輪,每個(gè)主輪上安裝有1個(gè)剎車組件,每架飛機(jī)共安裝有8個(gè)剎車組件。波音787飛機(jī)采用的是碳剎車(見圖1),剎車組件安裝在輪軸上,剎車熱包由多組動(dòng)盤和靜盤間隔交替排列組成,靜盤安裝在剎車組件的扭力管上,不隨機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng),但是可以沿軸向運(yùn)動(dòng)。動(dòng)盤可以隨機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)也可以沿軸向運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)飛機(jī)使用液壓壓力作動(dòng)剎車組件不同,波音787飛機(jī)采用的是電剎車作動(dòng)器,當(dāng)操縱剎車時(shí),電剎車作動(dòng)器推動(dòng)壓力盤,由于動(dòng)盤和靜盤都可以沿軸向運(yùn)動(dòng),動(dòng)盤和靜盤被壓緊,產(chǎn)生巨大的摩擦力,從而達(dá)到令飛機(jī)減速的目的。
剎車系統(tǒng)控制組件(BSCU)是對(duì)剎車系統(tǒng)的腳蹬剎車、自動(dòng)剎車、停留剎車、防滯剎車、起落架收起剎車等功能進(jìn)行控制的核心部件。BSCU接收駕駛艙的剎車指令,如腳蹬傳感器、自動(dòng)剎車選擇電門、停留剎車、起落架手柄位置等信號(hào),處理后向電剎車作動(dòng)控制器(EBAC)發(fā)出控制指令。EBAC驅(qū)動(dòng)電剎車作動(dòng)器(EBA),EBA的電馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)械裝置壓緊或松開剎車片,實(shí)現(xiàn)剎車或松剎車;EBAC將EBA的剎車力和位置數(shù)據(jù)反饋給BSCU。每個(gè)主輪的輪轂蓋上還安裝有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器(RDC),用于監(jiān)控輪速、胎壓和剎車溫度,將輪速信號(hào)提供給BSCU,由BSCU向EBAC發(fā)出松剎車的指令,防止輪胎脫胎打滑。BSCU還將這些數(shù)據(jù)通過公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸至駕駛艙,在駕駛艙多功能顯示器上顯示。維護(hù)人員可以在駕駛艙顯示器的剎車系統(tǒng)維護(hù)頁(yè)面上查詢每個(gè)輪胎的輪胎壓力、主輪的剎車溫度、剎車的剩余壽命、剎車力以及與剎車有關(guān)的故障信息(見圖2)。
2 787飛機(jī)剎車組件的磨損趨勢(shì)分析
飛機(jī)剎車過程中,剎車組件的碳盤(熱包)被不斷磨損,當(dāng)剎車指示銷被磨平時(shí),需要更換剎車組件。剎車碳盤的壽命受多種因素影響,如剎車的使用方法、使用條件、使用環(huán)境以及著陸機(jī)場(chǎng)布局等[1]。
如果能夠掌握飛機(jī)剎車過程中剎車熱包的磨損趨勢(shì),對(duì)其使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè),航空公司就可以優(yōu)化對(duì)剎車熱包備件的采購(gòu),降低庫(kù)存,同時(shí)保證飛機(jī)運(yùn)行對(duì)航材的需求。
ACARS系統(tǒng)報(bào)文<610>中記錄了飛機(jī)每個(gè)剎車組件剩余壽命的百分比(見圖3),為此,采集自飛機(jī)交付起的飛行循環(huán)數(shù)和飛機(jī)上各位置剎車組件剩余壽命百分比數(shù)據(jù),建立剎車組件的累積磨損量與飛機(jī)使用循環(huán)數(shù)的擬合模型。從圖4~圖11的擬合曲線可以看出,剎車組件的累積磨損量與飛機(jī)使用循環(huán)數(shù)線性相關(guān)。
3波音787飛機(jī)剎車組件的壽命預(yù)估
由于一架飛機(jī)剎車組件的預(yù)計(jì)拆換日期與該機(jī)的每日平均使用循環(huán)數(shù)相關(guān),因此可以進(jìn)行多次采樣,以提高預(yù)計(jì)拆換日期的推算準(zhǔn)確度。
參考表1,還可以推算出該型剎車熱包磨平的平均裝機(jī)使用壽命。在航空公司與剎車供應(yīng)商的采購(gòu)協(xié)議中,通常有對(duì)該參數(shù)的最低保證值,如果剎車熱包的實(shí)際裝機(jī)使用壽命低于這個(gè)保證值,剎車供應(yīng)商會(huì)對(duì)航空公司進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。
4 由擬合曲線預(yù)估剎車壽命
根據(jù)上述擬合曲線,當(dāng)剎車磨損累積量為100%時(shí),可將其視為剎車的預(yù)估壽命,在此稱之為由擬合曲線預(yù)測(cè)出的剎車壽命,簡(jiǎn)稱擬合剎車壽命。
表2對(duì)比了上文得到的預(yù)計(jì)剎車壽命與擬合剎車壽命,二者的誤差在10%以內(nèi),這個(gè)誤差對(duì)于估算航材備件的采購(gòu)時(shí)間來說是可以接受的。因此,可以根據(jù)上文方法使用擬合剎車壽命來推算剎車的預(yù)計(jì)拆換日期。
5 結(jié)論
本文根據(jù)飛機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),通過利用剎車剩余壽命的百分比數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和擬合模型兩種方式得出剎車的預(yù)估壽命,繼而推算出剎車組件的預(yù)計(jì)拆換日期,航材部門可以根據(jù)此信息制定更精細(xì)的熱包采購(gòu)計(jì)劃,在控制庫(kù)存的同時(shí)保證飛機(jī)運(yùn)行的要求。
此外,通過航空公司的飛機(jī)健康監(jiān)控系統(tǒng),還可以設(shè)定一個(gè)提前量讓系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出剎車組件即將磨平需要更換的通知,提醒有關(guān)人員做好準(zhǔn)備。
參考文獻(xiàn)
[1]楊尊社.飛機(jī)剎車盤使用壽命評(píng)估試驗(yàn)方法研究[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量,2018(6):51-54+56.
[2]Boeing.B787 Aircraft Maintenance Manual[Z].2020.
作者簡(jiǎn)介
張俊,工程師,主要從事飛機(jī)工程技術(shù)管理工作。
陳林烽,工程師,主要從事飛機(jī)工程技術(shù)管理工作。