飞行器制动控制系统的制作方法

1.本发明涉及飞行器制动控制系统和操作飞行器制动系统的方法。


背景技术：

2.飞行器起落架包括多个轮，所述多个轮中的至少一些轮是可制动的(其在本上下文中可以被理解为意指具有相关联的制动器的轮)。在民用飞行器中，通常主起落架的轮是可制动的，其中轮的配置取决于飞行器的尺寸和类型。例如，单通道民用飞行器(诸如申请人的a320系列)通常可以具有一对主起落架，每个主起落架在公共轴上具有成对布置的一对轮。宽体飞行器(诸如申请人的a350系列)可以具有一对主起落架，每个主起落架具有双轴，每个轴上具有一对轮。
3.与起落架相关联的制动系统通常包括用于每个制动器的制动致动器(其可以是多个致动器用于冗余)以及可以用于提供反馈并且可以例如用于防滑系统的轮速传感器。出于安全和/或可靠性的目的，制动系统可以利用一种或更多种测试程序。例如，制动系统可以包括使得能够以闭环方式监控制动系统中的致动器的压力换能器。因此，例如，可以在着陆进场期间执行预着陆制动测试，其中制动器与压力换能器一起应用用于监控所得到的来自制动致动器的输出。
4.然而，应当理解，期望提供测试制动系统的附加的或改进的方法。例如，使用制动换能器的制动测试可能只提供是/否响应测试，并且例如可能无法区分单独的轮之间的制动响应。例如，飞行器制动系统在正常操作中可以对每个轮施加相同的响应，并且可能只施加差异的轮制动作为防滑系统的一部分(如果检测到打滑情况，可以理解这将减少对单独的轮的制动)。
5.因此，本发明的至少一些实施方式寻求提供可以解决或减少现有装置的至少一些缺点的制动系统。


技术实现要素：

6.本发明的第一方面提供了一种用于控制起落架的多个可制动轮的飞行器制动控制系统，每个可制动轮包括制动致动器和轮速传感器，其中，该系统包括控制器，该控制器被配置成接收飞行器控制参数并且向每个轮的制动致动器提供制动命令，该控制器被配置成：接收飞行器控制参数并且向每个轮的制动致动器提供制动命令，该控制器被配置成：响应于指示需要起落架收回的飞行器控制参数而激活预收回制动；并且在预收回制动期间执行功能制动测试。
7.可以理解，在大多数商用飞行器上，多个可制动轮是主起落架轮。
8.预收回制动是在起飞之后和起落架收回之前对飞行器的轮进行制动，并且通常可以在飞行器的起落架的顺序收回期间自动地执行。出于安全原因，在轮旋转时收回起落架是不可取的。因此，当命令起落架收回时(起飞后)，通常将在几秒钟内激活制动器以停止轮旋转。在预收回制动窗口结束时，轮通常已经完全停止，并且起落架收回继续进行。发明人
现在已经认识到，预收回制动提供了其中根据本发明的实施方式的制动系统可以实现功能制动测试的有用的窗口。
9.有利地，在预收回制动期间执行制动测试可以在不对制动系统施加显著附加的负担的情况下执行(使得例如可以避免附加的不必要的制动磨损)。此外，发明人已经认识到，通过在预收回制动期间执行制动测试，可以容易地获得轮速数据。例如，许多飞行器使用简单的发电机转速计作为速度传感器。这样的传感器是稳健的并且是可靠的，但是为无源传感器，该无源传感器在轮静止时无法提供任何反馈。起飞后，飞行器的轮立即以相对高的转速自由旋转。因此，发明人已经认识到此时的制动测试可能是有益的。
10.在一些实施方式中，功能制动测试可以包括向至少第一可制动轮和第二可制动轮的制动致动器发出顺序制动命令。这可以使至少两个可制动轮顺序地被制动。制动系统可以独立地监控每个轮的轮速传感器。有利地，在制动测试期间使用顺序制动可以帮助区分针对每个轮的制动命令与响应。例如，如果制动系统内的连接器连接不正确，与所指令的制动命令相比，将有可能检测到不正确的轮正在被制动。
11.发出顺序制动命令可以包括向可制动轮中的至少第一可制动轮发出第一制动命令并且在第一制动命令之后的预定时间向可制动轮中的至少第二可制动轮发出第二制动命令。第一制动命令与第二制动命令之间的延迟可以被选择成足以使得能够对被制动轮的响应进行清晰的监控(但是也可以被选择成足够小的延迟以不会过度影响整个预收回制动时间)。
12.可制动轮中的至少第一可制动轮和可制动轮中的至少第二可制动轮均可以包括多个可制动轮。因此，在一些实施方式中，向第一组可制动轮发出第一制动命令，并且向第二组可制动轮发出第二制动命令。
13.可以理解，飞行器上的轮通常被配置为多组轮。例如，轮可以设置为成对的轮，并且这些成对的轮可以依次布置在多个起落架组件上。提供可以执行功能制动测试的制动系统可能是特别有益的，该功能制动测试能够区分一组轮(例如，成对的两个轮)内的制动器。例如，如果制动系统中出现配置错误，则最有可能发生在一组内的轮之间。因此，在一些实施方式中，第一组可制动轮和第二组可制动轮内的轮被选择成使得飞行器上的一组轮中的轮(例如飞行器上的成对的轮)在分开的组中。以这种方式，有可能可以避免需要将轮分成两个以上的组，但是对于功能制动测试，仍然可以确保可以易于识别轮的响应。
14.发明人已经识别出，为了确保能够执行有意义的或可靠的制动测试，同时还确保在没有对制动器的不必要的额外应变或磨损的情况下执行预收回制动，可以期望控制器在执行制动测试之前确保状况满足预设要求。如果不满足要求，控制器可以简单地以常规方式进行预收回制动而不执行制动测试。因此，在一些实施方式中，控制器可以被配置成在执行功能制动测试之前确认由轮速传感器中的至少一个轮速传感器指示的轮速高于预定阈值。取决于实施方式，如果任何轮均不高于预定阈值，则控制器可以完全取消制动测试，或者可以从测试中排除特定的一个或多个轮。
15.控制器可以对由速度传感器中的相应的速度传感器指示的检测速度进行比较。例如，这可能有助于识别未以预期方式执行的轮。例如，如果一个轮在预收回制动之前以低于另一个轮的速度旋转，这可能是该轮的轴承有故障或损坏的指示。同样，如果在相同的制动命令下发现一个轮比其他轮制动得更慢，这可能指示该轮上的制动器存在问题。控制器还
可以被配置成当在功能制动测试期间发出制动致动命令的情况下由轮速传感器中的一个轮速传感器检测到的轮速不符合预期响应速度时发出通知。控制器可以向操作员标记或通知任何这样的问题以供进一步调查。该通知可以例如是本地的(在飞行器上提供)通知，或者可以通过与制动控制系统通信的联网健康监控系统来提供。
16.在一些实施方式中，控制器可以被配置成响应于功能制动测试而适配至少一个控制参数。例如，在一些制动系统中，如果制动器被识别为在低于正常参数的情况下执行，则有可能调整制动致动器响应。在一些系统中，制动系统可以包括可重新配置的歧管，例如，控制连接可能能够切换与之通信的液压控件或致动器。在这样的系统中，如果发现连接不正确被配置，则控制器可以重新映射连接以响应功能制动测试。
17.根据本发明的又一方面，提供了一种飞行器起落架系统，该飞行器起落架系统包括：多个轮，每个轮具有：包括制动致动器的制动器，和轮速传感器；起落架收回机构；以及根据实施方式的飞行器制动控制系统。
18.本发明的又一方面可以提供一种飞行器，该飞行器包括：多个可制动轮，每个可制动轮包括制动致动器和轮速传感器，并且该飞行器包括根据实施方式的飞行器制动控制系统。
19.本发明的另一方面提供了一种操作飞行器制动系统的方法，该飞行器制动系统包括多个可制动轮，每个轮包括制动致动器和轮速传感器，该方法包括响应于起落架收回命令在预收回制动期间执行功能制动测试。
20.功能制动测试可以包括监控速度；顺序地激活多个可制动轮的制动致动器；以及监控每个可制动轮的轮速对顺序制动致动的响应。监控可制动轮的速度可以例如包括监控起飞之后的轮速减速曲线。
21.该方法还可以包括在执行功能制动测试之前对每个可制动轮的速度高于阈值进行检查。
22.该方法可以包括对多组轮执行功能制动测试。每组中的至少一个轮可以与其轮组中的其他轮非同时地被测试。测试第一组轮中的至少一个轮可以与测试第二组轮中的至少一个轮同时地进行。
23.本发明的另一方面包括一种飞行器制动系统，该飞行器制动系统包括：多个制动致动器，每个制动致动器与多个轮中的一个轮相关联；多个传感器，用于测量多个轮中的每个轮的速度；以及处理器，包括：用于接收飞行器系统命令的输入端，用于向多个制动致动器发出指令的输出端，以及机器可读介质，包括能够由处理器响应于指示起落架收回的输入而执行以进行以下操作的指令：激活多个制动致动器中的第一制动致动器，而不激活多个制动致动器中的第二制动致动器；以及在第一制动致动器的激活后的预定时间延迟之后激活多个制动致动器中的第二制动致动器；以及在多个制动致动器的第一制动致动器和第二制动致动器两者的激活期间监控多个轮中的每个轮的速度传感器。
24.本发明的另一方面包括一种飞行器，该飞行器包括根据实施方式的飞行器制动系统。
25.虽然上面已经描述了本发明，但是本发明扩展至上面或者以下描述或附图中列出的特征的任何创造性的组合。
附图说明
26.现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
27.图1a和图1b示出了根据实施方式的商用飞行器的示意图；
28.图2示出了根据实施方式的飞行器制动系统的示意性表示；
29.图3a和图3b示出了具有制动系统歧管的飞行器起落架的典型物理配置；
30.图4a、图4b和图4c以图形方式表示根据实施方式的顺序制动；
31.图5示出了根据实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
32.图1中示出了商用飞行器100，在这种情况下是申请人的a320系列的示例。飞行器设置有承载一对双轮的前起落架110以及均具有另外的一对双轮的一对主起落架120。通常，在大多数商用飞行器中，前起落架110未设置有制动器，这是因为前起落架110只支承相对低比例的飞行器重量。主起落架轮通常都设置有制动器(其通常将包括具有位于轮毂内的转子和定子盘的堆叠的液压激活的制动器)。在本技术中，具有相关联的制动器的轮被称为可制动轮。可以理解，轮和起落架的特定配置将取决于飞行器配置并且不限制本发明。例如，主起落架还可以包括多组双轮并且这样的布置在较大的飞行器上是常见的。主起落架轮和相关联的制动系统通常通过编号来识别。因此，如图1b所示，当从正面观察飞行器时，主起落架上的轮从左到右顺序编号为轮1至轮4，并且该编号将在以下描述中使用。
33.制动器既是安全关键系统又是“可旋转”部件(即，必须以频繁的间隔更换或“旋转”的部件)，因为制动器在使用期间磨损。因此，重要的是能够监控或测试制动器性能，而不会使制动器遭受附加的不必要的磨损。
34.图2中示出了根据实施方式的制动系统200。为清楚起见，系统被示出在单个起落架210上，但是应当理解，另一起落架的轮也将以相同的方式被配置。图2中的示例是承载轮1和轮2(其在该图中将分别用221和222表示)的起落架。制动系统200具有控制器250，控制器250可以是制动和转向控制单元并且可以具有诸如防滑制动、预收回制动和制动测试的多种功能。制动系统200包括与每个轮221和222相关联的制动器241、242以及轮速传感器231和232。轮速传感器231和232与控制器250通信。轮速传感器231和232除了例如可以是嵌入在轮轴内的发电机类型的转速计之外还可以是任何方便的装置。
35.制动器231和232可以经由液压管线261和262连接。通常，设置有液压歧管290，液压歧管290可以充当液压管线261和262与控制器250之间的接口。歧管290可以包括以相应液压伺服机构281和282的形式用于每个制动器241和242的致动器。可以设置用于监控液压系统的响应的对应的压力换能器271和272，并且压力换能器271和272可以提供关于伺服机构281和282的致动的闭环反馈。
36.图3a和图3b示出了歧管290的物理布置。如图3a中可见，歧管可以位于起落架210的上部。如图3b中最佳所见，歧管290包括用于换能器271和272以及伺服机构281和282的连接。使用中可能发生的一种特定错误是到换能器271和272或伺服机构281和282的连接被交叉连接。在这样的情况下，与同一轮相关的对一个伺服机构的命令和在另一换能器中检测到的响应被提供至控制器250。同样，交叉连接也可能发生在转速计231和232处，特别是发生在用于对应的一对轮的公共轴上的那对转速计处。通常，这样的交叉连接将不会有问题，
这是因为对一对轮中的每个轮的制动命令通常是相同的。然而，这也意味着交叉连接可能未被检测到。只有当制动系统的防滑系统激活时，交叉连接才可能变得明显(和/或有问题)。当转速计231或232检测到轮速与飞行器速度不匹配并且因此发生打滑情况时，防滑系统被激活。制动系统200然后将减少对正在打滑的轮的制动直到打滑停止。如果在伺服阀或转速计上存在交叉连接，则存在制动系统200将减少对未打滑的轮的制动的风险，这是因为该轮已经连接至用于遭受打滑的轮的伺服机构。本发明的实施方式可以通过在预收回制动期间引入的例行制动测试使得能够简单且容易地检测这样的交叉连接。
37.现在将进一步参照图4a至图4c描述顺序制动的操作，图4a至图4c示出了轮速和制动相对于时间的图。该图示出了从给出起落架收回命令(在t＝0时)至起落架已经被收回(当起落架“未下位锁定(not downlock)”状态被确认时)的时间段。根据本发明的实施方式，轮在分开的组中被制动，其中图4a的图示出了在t＝0时开始的用于轮2和轮3(两个主起落架的内轮)的制动应用，如线b(2&3)所示。其他轮的制动被延迟并且在t＝t1时开始，如线b(l&4)所示。所得到的制动下的轮速被绘制，其中图4a示出了用于轮速的边界，所述边界由示出平均速度的上部线400和示出平均负2标准偏差的线410限定。线400和410的初始左侧部分表示具有自由轮减速的平均轮状况。在t＝0时，起落架收回被触发，并且制动系统对轮2和轮3(内轮)启动预收回制动。如线savg(2&3)和smin(2&3)以及savg(l&4)和smin(l&4)所示，可以预期轮将遵循不同的减速曲线，如由图的中心区域中所示的平均轮速和最小轮速(平均小于2西格玛(sigma))轮速的线420和430所示。在t＝t1时，可以预期内轮已经停止旋转，并且对外轮(1和4)施加制动。然后，轮1和轮4应当在由线420限制的平均时间与由线430限定的平均最小值之间减速。
38.通过绘制轮速变化可以识别出若干标准，并且将进一步参照图4b和图4c说明所述若干标准。首先，如图4b所示，可以执行初始检查以确认初始轮速具有足够的惯性用于功能制动测试并且识别任何初始异常。如箭头a所示，第一标准可以是确认轮速大于阈值最小值，例如图中的85kts。还可以在轮组的速度之间进行初始比较。例如，如果轮之间的速度的差大于20kts，这可以被认为异常不对称，可能需要调查。可以选择最小速度和速度不对称的阈值以仅排除一小部分无关情况(例如小于1％)，使得在大多数情况下会进行功能制动测试。
39.如在t＝t1时箭头b所示，系统可以对打算制动的内轮(2和3)和应当惯性滑行(freewheel)的外轮(1和4)的轮速符合预期进行检查。例如，可以检查惯性滑行速度以确认未制动的轮(1和4)的轮速在t＝0与t＝t1之间没有降低超过预定量。这确认了轮没有被无意制动(即，当命令打算用于轮2和轮3时)并且没有发生其他异常。在该阶段，控制器还可以对已经制动的轮(2和3)的轮速低于最大值(例如10kts)进行检查。应当理解，这些检查将例如使得控制器能够识别是否已经进行了交叉连接。
40.图4c示出了控制器可以在顺序预收回制动结束时应用的进一步标准。首先，如箭头c所示，在t＝t1时，控制器可以确认哪些轮已经被成功制动。然后，在顺序预收回制动结束时，控制器可以确认所有轮都已经成功被制动，如箭头d所示。
41.本发明的实施方式的方法可以由图5的流程图表示。该方法由在框510中发出起落架收回命令来启动。在框520中，制动系统响应于起落架收回而执行预收回制动。根据本发明的实施方式，预收回制动与功能制动测试并行执行。在框530中，制动控制系统监控起落
架的轮的转速。在框540中，进行初始检查(如上面所讨论的)以确保轮速超过阈值。如果没有超过阈值，则控制系统可以确定功能制动测试将是无效的或不可靠的，并且可以跳过测试并且继续正常的预收回制动和随后的起落架收回，如由箭头545以及框546所表示的。
42.当在框540中检查到满足阈值时，控制器将在框550和560中激活顺序制动功能测试。如上面所讨论的，顺序制动功能测试利用起飞时的轮速，使得在框570中，转速计(或其他轮速传感器)可以独立地监控对顺序制动的轮速响应。在框580中，制动功能测试的结果可以被通知，例如，如果结果示出没有异常，这些结果可以被记录或与健康监控系统共享以帮助预测性维护。如果结果示出异常，这些结果可能会被标记给机组人员或通过维护系统来标记，使得可以执行校正动作和/或检查。在一些实施方式中，系统可以附加地或可替选地实现校正动作。例如，系统可以识别可以适应或调解的错误或故障。例如，控制器可以更换制动模式或者可以在内部重新分配交叉连接的部件之间的配对，诸如转速计与伺服阀的配对。
43.最后，在框590中，在用于预收回制动的窗口结束时收回起落架。此时，所有的轮都应当被适当地制动(尽管可以认识到起落架收回将自动发生)。在本发明的实施方式中，该方法将在与正常预收回制动类似的时间窗口中被执行，以确保起落架收回不会被不必要地延迟。例如，总的预收回制动时间窗口可以是大约2秒并且由此t1可以是大约1秒。
44.应注意，除非另有明确说明，否则本文中所使用的术语“或”应被解释为意味着“和/或”。
45.尽管上面已经参照优选实施方式描述了本发明，但是应当理解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以进行各种改变或修改。