● 摘要
随着科技的发展，飞机朝着安全、高可靠性方向发展。为了提高飞机在刹车过程中的性能和安全性，有必要对飞机刹车系统的相关技术作深入的研究。目前飞机刹车模型主要采用三自由度数学模型，部分模型不够准确，所使用的数学模型较为简化；且对飞机起落架的走步现象只是做定性分析等。在充分分析了飞机刹车系统的模型研究现状的基础上，针对飞机刹车过程中的非线性因素，本文建立了飞机六自由度滑跑精确数学模型。模型主要包括飞机动力学方程、气动力和气动力矩模型、前轮操纵系统模型、轮胎模型、起落架缓冲及走步模型、轮胎与地面结合系数模型、主轮刹车装置模型等。飞机起落架的走步既影响起落架的强度和寿命，又影响刹车系统的正常工作和刹车性能，因此有必要对该现象进行定量分析。本文针对飞机刹车过程中的起落架走步现象，建立了起落架走步的精确数学模型，给出计算起落架走步自然频率的方法，分析了飞机在刹车和未刹车两种情况下前、主起落架的走步现象，及起落架产生走步的原因。飞机防滑刹车系统是一个复杂的具有不确定性的非线性系统，系统中存在诸多非线性、时变和不确定因素。本文针对传统刹车控制律的不足，分别基于模糊免疫PID控制方法和RBF神经网络滑模变结构控制方法设计了飞机防滑刹车控制律，并将设计的控制律应用到飞机着陆滑跑六自由度模型中进行仿真验证，结果证明了设计的控制律的有效性，一定程度上弥补了传统滑移速度控制加偏压调节控制方法存在的不足。飞机着陆滑跑过程中，由于左右刹车不对称、侧风等原因，作用于飞机的偏航力矩不为零，导致飞机航向发生改变。针对这个问题，本文设计了有效的纠偏控制律，保证了飞机刹车过程中航向的稳定。本文提出了飞机刹车系统的半实物仿真方法，并建立了实验室飞机刹车实验系统各部分的数学模型。模型包括惯量盘模型、电动加载模型、载荷压下模型、机轮刹车模型和飞机六自由度简化模型。对提出的半实物仿真方法进行了仿真验证，仿真结果表明该方法能够有效地解决传统飞机刹车实验系统存在的问题，较好地再现飞机刹车工作状况。对飞机刹车系统半实物仿真平台各个子系统的动态特性进行了实验研究，分析了载荷压下系统中力滞环产生的原因，并提出了一种可操作的载荷压下力控制方法，最后对飞机刹车系统半实物仿真平台进行了实验研究。