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编者按：建设全球研发中心城市，拥有雄厚创新资源的长沙底气十足，特别是实验室成为夺取胜利的“主战场”。即日起，红网时刻新闻策划推出《走进实验室》融媒体报道，聚焦国家和全省重点实验室，展现湖湘科研人员自强不息的凌云壮志，感受长沙在全球科研平台中无可取代的核心竞争力，记录实验室在湖湘大地结出的科创硕果。
红网时刻新闻记者 刘容 李璐 长沙报道
机轮刹车系统是保障飞机起飞滑行、着陆制动安全的关键核心装备，复杂场景下的智能防滑性刹车控制是保障飞机地面滑跑安全的关键技术，高适应性、高可靠性、高集成化的刹车系统控制优化是极具挑战的难题。
研发和生产国产大飞机是国家重大战略决策，也是湖南锚定“三高四新”美好蓝图的重要举措。在中南大学飞机起降系统实验室里，有一支年轻的科研团队，积极服务国家大飞机重大工程技术急需，长期致力于高可靠性机轮刹车系统设计与智能控制技术等研究，包括：大飞机刹车系统智能设计与性能优化、全电刹车系统高可靠性精准控制方法、宽体飞机主轮协同转弯控制等。
极端服役条件下防滑刹车及核心控制单元。
众所周知，民航飞机主要是通过扰流板、发动机反推装置和机轮刹车装置来共同实现减速刹车。而今天讨论的主角——机轮防滑刹车系统，则是利用滑移率控制规律对刹车装置实现高精度控制实现防滑刹车功能。
“飞机防滑刹车控制系统涉及到材料、机械、控制等多专业领域，并且受到轮胎-跑道强非线性特性、系统参数时变性、系统外部干扰、跑道状态不确定性等影响较大。”中南大学自动化学院教授、九三学社校本部主委李繁飙介绍说，飞机速度、跑道状态、轮胎结构对刹车性能具有多元复合影响，为了防止过刹和深度打滑，设计目标是将最佳滑移率严格控制在靠近滑移率极值的窄区间内，保证防滑刹车控制的平滑过渡性和滑移率跟踪控制的精准性。
显然，如何保证防滑控制的窄区间精准控制，是有效提升刹车效率的关键点。但如何让一架庞然大物，在复杂的高速着陆环境下，始终保持最优滑移率，则成了科研人员棘手的问题。
“主要面临起落架振动、防滑刹车控制与刹车盘材料匹配性差、物理和工艺结构等复合约束，导致精准控制难。”李繁飙解释道，由于较长的液压管道存在油液泄露危险、核心部件伺服阀易受污染、维护成本高等制约，传统的基于液压作动机构的飞机刹车系统弊端日益凸显，全电刹车系统设计与关键技术是国产大飞机研究热点与发展趋势。
实验室里，团队成员讨论实验数据。
长期以来，国产飞机的刹车控制单元主要采购于国际航空巨头，全电飞机刹车系统供应商被国外垄断，关键技术对国内封锁。国产大飞机的刹车控制系统设计想实现突破，必须研发出属于自己的技术。
“实验室的建设目标就是要做有自主知识产权的高可靠性全电刹车控制系统，打破国外技术封锁。”实验室2018年成立之时，首席科学家桂卫华就斩钉截铁地对团队成员说道。
在桂卫华院士、国家杰青阳春华教授带领下，实验室成立五年来，从开展飞机刹车系统刹车控制逻辑开发、复杂跑道环境精准辨识技术等开始，到全电刹车系统高可靠性精准控制、机轮刹车系统半物理仿真台设计与集成验证技术等，经过反复的迭代、验证、完善，自主设计研发了防滑刹车控制单元，并设计了高自适应性全调节防滑刹车算法，重点解决传统控制与刹车装置刚度匹配性差、机电作动器的可靠性要求高等方面难题。
湖南省大飞机地面动力学平台车载试验台架。
新技术的研发和应用，需要大量的时间和数据去验证。每一次现场测试，都是算法可靠性验证和相关动态特性数据收集完善的关键时刻。
目前，实验室深度参与了湖南省大飞机地面动力学试验平台建设项目，研究地面动力学模型校验、主轮转弯协同控制与优化等关键技术，建立可应用于飞机地面转弯、制动、滑跑稳定性及摆振分析所需关键参数数据库，为提升刹车系统技术水平，降低研制周期和研制风险提供支撑。
“未来，我们不仅要研究好飞机止步工程（制动系统），还要向飞机起步工程（动力系统）拓展。”李繁飙充满信心地说，湖南创新氛围浓厚，实验室虽然成立仅五年，但团队学科、学历和职称结构合理，拥有学科交叉优势，具有较强的基础理论研究和实际研发能力，“特别是学校和学院注重吸纳青年人才，‘传帮带’‘老传新’机制成熟，激励我们要坚定不移地走在科研黄金时代的中国特色自主创新之路上”。
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来源：红网
作者：刘容 李璐 陈霸
编辑：张云帆
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