磨损量预测方法、磨损量预测装置以及磨损量预测程序与流程

本发明涉及一种磨损量预测方法、磨损量预测装置以及磨损量预测程序。

背景技术：

以往，已知一种预测航空器用轮胎的磨损量的技术(例如，专利文献1)。专利文献1所涉及的方法如下：获取与根据使用条件而区分出的多个行驶状态(例如，着陆(touchdown)行驶状态、着陆后减速行驶状态、滑行行驶状态等)相对应的多个磨损能量，基于获取到的磨损能量来预测航空器用轮胎的磨损量。另外，专利文献1所涉及的方法在预测航空器用轮胎的磨损量时，使用专利文献2等中记载的试验装置的测定数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-113724号公报

专利文献2：日本专利第4198610号

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，专利文献1所涉及的方法在实际使用航空器用轮胎的场景下，有时难以高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。这是因为在实际使用航空器用轮胎的场景下，根据各飞机场的路面状态、滑行行驶所涉及的距离、转弯的频率、机身的总重量、由乘客的落座位置、货物引起的机身的重心位置的变化等，航空器用轮胎的磨损量会发生大幅变动。在试验装置的测定数据不包含这些要素的情况下，在专利文献1所涉及的方法中，在实际使用航空器用轮胎的场景下，难以高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。

因此，本发明是鉴于此种状况而完成的，其目的在于提供一种在实际使用航空器用轮胎的场景下，能够高精度地预测航空器用轮胎的磨损量的磨损量预测方法、磨损量预测装置以及磨损量预测程序。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的磨损量预测方法基于航空器用轮胎的内压和自由滚动行驶状态下的航空器用轮胎的磨损能量efr，来计算依存于内压的磨损能量ep。另外，磨损量预测方法基于施加至航空器用轮胎的载荷和磨损能量efr，来计算依存于载荷的磨损能量el。另外，磨损量预测方法基于航空器的速度和磨损能量efr，计算依存于速度的磨损能量ev。另外，磨损量预测方法基于在航空器用轮胎产生的侧偏角和磨损能量efr，来计算依存于侧偏角的磨损能量δes。另外，磨损量预测方法基于航空器的制动力和磨损能量efr，来计算依存于制动力的磨损能量δeb。磨损量预测方法基于磨损能量ep、磨损能量el、磨损能量ev、磨损能量δes、磨损能量δeb以及表示规定的磨损能量与规定的磨损量之间的关系的磨损阻力r，来预测航空器用轮胎的磨损量wear。

发明的效果

根据本发明，在实际使用航空器用轮胎的场景下，能够高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。

附图说明

图1a是表示磨损量预测装置、网络以及航空公司之间的关系的概要图。

图1b是表示本发明的本实施方式所涉及的磨损量预测装置的概要结构图。

图2是说明本发明的本实施方式所涉及的磨损量预测装置的一个动作例的流程图。

图3是表示制动g与制动压力的关系的曲线图。

图4是表示航空器用轮胎的内压与磨损能量之间的关系的曲线图。

图5是表示施加至航空器用轮胎的载荷与磨损能量之间的关系的曲线图。

图6是表示航空器的速度与磨损能量之间的关系的曲线图。

图7是表示在航空器用轮胎产生的侧偏角与磨损能量之间的关系的曲线图。

图8是表示航空器的制动力与磨损能量之间的关系的曲线图。

图9是说明在航空器用轮胎上形成的周向沟槽和肋条型花纹的后视图。

图10是说明本发明的本实施方式所涉及的磨损量预测装置的一个动作例的流程图。

图11是说明航空器的静载荷的侧视图。

图12是说明航空器的动载荷的侧视图。

图13是说明航空器的动载荷的后视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在说明书附图的记载中，对于同一部分附加同一附图标记并省略说明。

如图1a所示，磨损量预测装置10例如是通用的计算机，具备包括cpu和存储器的处理器，该存储器包括rom(readonlymemory：只读存储器)和ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)。cpu从ram读出存储于rom等的程序并执行所读出的程序。此外，磨损量预测装置10既可以是设置型的终端装置，也可以是容易搬运的便携型的终端装置(例如智能手机)。如图1b所示，磨损量预测装置10具备通信部11、计算部12以及预测部13。通信部11是连接于网络20来与航空公司30之间发送接收数据的接口。计算部12计算磨损能量。预测部13对航空器用轮胎的磨损量进行预测。通信部11、计算部12以及预测部13能够通过一个或者多个处理电路来安装。处理电路包括内含电路的处理装置等被编程了的处理装置。处理电路包括被配置为执行所记载的功能的特定用途集成电路(asic)、电路部件等装置。

磨损量预测装置10经由网络20与航空公司30进行双方向通信。磨损量预测装置10经由网络20，从航空公司30获取信息，来预测安装于航空器上的航空器用轮胎的磨损量。在后面叙述磨损量预测装置10从航空公司30获取的信息。此外，以下，有时将航空器简单地称为机身。网络20是能够发送接收各种信息的通信网。例如，网络20通过电信业者设置的专用线、公共交换电话网、卫星通信线路、移动通信线路等各种通信线路构成。

接着，参照图2来说明磨损量预测装置10的一个动作例。

在步骤s101中，磨损量预测装置10获取滑行行驶时的航空器用轮胎的磨损能量efr。

滑行行驶是指航空器使用航空器的动力在地上(主要是滑行道)行驶。在滑行行驶状态中包括自由滚动(freerolling)行驶状态、减速行驶状态以及转弯行驶状态。自由滚动行驶状态是通过航空器用轮胎不受制动力作用地滚动而使航空器直线行驶的行驶状态。减速行驶状态是对航空器用轮胎赋予制动力来进行行驶的行驶状态。转弯行驶状态是对航空器用轮胎赋予侧偏角来进行行驶的行驶状态。

磨损能量efr是航空器用轮胎的表面上的任意的点一次通过踏面时产生的每单位面积的能量，单位为j/m²。磨损能量efr更详细的是自由滚动行驶状态下的磨损能量。磨损量预测装置10既可以进行室内试验来获取磨损能量efr，也可以使用有限元法(fem)来获取磨损能量efr。

处理进入步骤s102，磨损量预测装置10获取与作用于机身的制动g有关的信息。具体的是，磨损量预测装置10获取与作用于机身的制动g及制动信号相关的信息。制动信号例如是油压制动器所涉及的制动压力。与一般的乘用车不同，机身的制动力不是仅通过航空器用轮胎发挥。因此，机身的制动g与由航空器用轮胎产生的制动g不一致。因此，磨损量预测装置10为了预测航空器用轮胎的磨损量，而求出作用于航空器用轮胎的制动g。如图3所示，规定值a是制动器制动力和发动机推动力平衡的值，在规定值a以下的制动压力的情况下，制动g不会变为负数。另外，即使施加规定值b以上的制动压力，制动g也不变。像这样的制动器制动力表示为式a1所示的函数。

[数1]

在此，bp为制动压力，

gmax^br为制动器的最大制动g。此外，gmax^br通常为负数。

另外，如图3所示，在以线性来近似制动器制动力的情况下，通过式a2表示。

[数2]

在此，a、b是常数，是针对每个机身来决定的。

通过上述的式a2，磨损量预测装置10能够计算在任意的时刻作用于航空器用轮胎的制动g。此外，在上述的说明中，说明了油压制动器，但是搭载于航空器的制动器并不限定于油压制动器。有时在航空器上搭载电动制动器。在电动制动器搭载于航空器的情况下，也与上述同样，磨损量预测装置10能够计算制动g。

在本实施方式中，磨损量预测装置10以自由滚动行驶状态下的磨损能量efr为基准，变更航空器用轮胎的内压来获取依存于该内压的磨损能量ep。如图4所示，磨损能量ep表现为二次函数。在此，参照图9，说明形成于航空器用轮胎上的肋条型花纹(rib)与磨损能量fr之间的关系。此外，在图9中，举出主起落架(maingear)用的航空器用轮胎来进行说明，但是前起落架(nosegear)用的航空器用轮胎也同样。

如图9所示，在航空器用轮胎40～43的各自的胎面踏面形成沿轮胎周向的多个周向沟槽60(在图9中为3个)，并形成由周向沟槽60划分出的多个肋条型花纹50～53(在图9中为4个)。肋条型花纹50～53以肋条型花纹50、51、52、53的顺序，从机身的中心侧朝向外侧形成。磨损能量fr根据肋条型花纹的位置而不同。因此，磨损量预测装置10在一个航空器用轮胎上获取肋条型花纹50～53的各自的磨损能量fr。此外，磨损量预测装置10也可以采用在最中心侧形成的肋条型花纹50所涉及的磨损能量fr与在最外侧形成的肋条型花纹53所涉及的磨损能量fr的平均值来作为磨损能量fr。

依存于航空器用轮胎的内压的磨损能量ep也根据图9所示的肋条型花纹的位置而不同。在航空器用轮胎被安装于航空器的状态下，在使用变量i表现出航空器用轮胎的肋条型花纹的位置的情况下，磨损能量ep通过式a3表示。

[数3]

在此，i为航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，

p为航空器用轮胎的内压，

ap、bp、cp为常数。

另外，磨损量预测装置10以自由滚动行驶状态下的磨损能量efr为基准，变更施加至航空器用轮胎的载荷来获取依存于该载荷的磨损能量el。如图5所示，磨损能量el表现为二次函数。磨损能量el也与磨损能量ep同样，根据图9所示的肋条型花纹的位置而不同。在航空器用轮胎被安装于航空器的状态下，在使用变量i表现出航空器用轮胎的肋条型花纹的位置的情况下，磨损能量el通过式a4表示。

[数4]

在此，i为航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，

l为航空器用轮胎的载荷，

al、bl、cl为常数。

另外，磨损量预测装置10以自由滚动行驶状态下的磨损能量efr为基准，变更航空器的速度来获取依存于该速度的磨损能量ev。如图6所示，磨损能量ev表现为二次函数。磨损能量ev也与磨损能量ep同样，根据图9所示的肋条型花纹的位置而不同。在航空器用轮胎被安装于航空器的状态下，在使用变量i表现出航空器用轮胎的肋条型花纹的位置的情况下，磨损能量el通过式a5表示。

[数5]

在此，i为航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，

v为航空器的速度，

av、bv、cv为常数。

另外，磨损量预测装置10变更航空器用轮胎的sa(侧偏角)，将依存于该sa的磨损能量es作为与自由滚动行驶状态下的磨损能量efr的差来获取。如图7所示，磨损能量es表现为二次函数。磨损能量es也与磨损能量ep同样，根据图9所示的肋条型花纹的位置而不同。在航空器用轮胎被安装于航空器的状态下，在使用变量i表现出航空器用轮胎的肋条型花纹的位置的情况下，磨损能量es通过式a6表示。

[数6]

在此，i为航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，

sa为侧偏角，

as、bs、cs为常数。

另外，磨损量预测装置10变更航空器的制动力，将依存于该制动力的磨损能量eb作为与自由滚动行驶状态下的磨损能量efr的差来获取。如图8所示，磨损能量eb表现为二次函数。磨损能量eb也与磨损能量ep同样，根据图9所示的肋条型花纹的位置而不同。在航空器用轮胎被安装于航空器的状态下，在使用变量i表现出航空器用轮胎的肋条型花纹的位置的情况下，磨损能量eb通过式a7表示。

[数7]

在此，i为航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，

gx^br为航空器的制动力，

ab、bb、cb为常数。

接着，参照图10来说明磨损量预测装置10的预测过程的一个动作例。磨损量预测装置10的预测过程由六个步骤(步骤s201～步骤s206)构成。

在步骤s201中，磨损量预测装置10从航空公司30获取与航空器有关的信息。具体的是，磨损量预测装置10获取以下信息：航空器的速度、航空器的加速度、航空器的当前位置、航空器的机头的方向、航空器的总重量、安装于航空器上的各航空器用轮胎的内压及肋条型花纹的位置、航空器的制动压力、机身的转弯角度、机身的转弯半径、操纵盘的转向角等。另外，磨损量预测装置10也获取这些信息被获取时的时刻。

处理进入步骤s202，磨损量预测装置10计算航空器用轮胎的轮载荷(载荷)。航空器用轮胎的轮载荷根据静载荷和动载荷求出。

磨损量预测装置10在计算航空器用轮胎的轮载荷时，首先计算机身的重心位置。机身的重心位置根据乘客的落座位置、货物而变化。在航空器的情况下，已知一种根据法律(航空法)的规定来确定重量、重心位置的方法。已知飞行时的重心位置处于平均气动弦长(以下，称为mac。mac：meanaerodynamicchord)的哪个位置，能够与该mac的位置信息相匹配地计算重心位置。例如，在以将前起落架设为了原点的坐标系来计算重心位置的情况下，当将从前起落架到mac位置的前端的距离设为了l1、并将机身的mac长设为了l2时，机身的重心位置能够通过l1+l2×％mac的计算式来计算。一般地，l1和l2能够根据机身说明书(spec)获取。另外，％mac能够作为航空法规定的信息来获得。

接着，参照图11来说明航空器用轮胎的静载荷。如滑行行驶等那样，在航空器的速度的影响小的情况下，换言之，在能够无视升力的影响的情况下，静载荷基于作用于机身的绕重心的力矩的平衡来计算。如图11所示，前起落架的总重量wn通过式a8表示。

[数8]

在此，w为机身的总重量，

d3为从重心位置到主起落架的距离，

d4为从前起落架到主起落架的距离。

同样，如图11所示，主起落架的总重量wm通过式a9表示。

[数9]

在此，d2为从前起落架到重心位置的距离。

当假设航空器用轮胎所涉及的载荷被均匀地分配时，如果将总重量wn除以安装于前起落架的轮胎数，则求出安装于前起落架上的各航空器用轮胎的轮载荷。另外，如果将总重量wm除以安装于主起落架上的轮胎数，则求出安装于主起落架的各航空器用轮胎的轮载荷。另外，如果存在与轮载荷有关的测量数据等，则优选进行与该数据相对应的分配。

在航空器起飞时，根据速度而产生升力glift，该升力glift通过式a10表示。

[数10]

glift＝cv²···(a10)

在此，c为常数，

v为航空器的速度。

在航空器起飞时，在机身测量出的上下方向的加速度随着加速而逐渐下降。与在图2所示的步骤s102中说明了的制动g同样，通过预先求出机身的上下方向的加速度与速度的平方之间的关系，能够计算起飞期间的航空器用轮胎所负担的总重量w。起飞期间的航空器用轮胎所负担的总重量w通过式a11表示。

[数11]

w＝m(1-glift)···(a11)

在此，m为机身的总重量，在kg和kgf的单位体系中，是与w相同的值。

接着，参照图12和图13来说明航空器用轮胎的动载荷。首先，参照图12来说明由作用于机身的重心的前后方向的加速度引起的载荷移动。

如图12所示，在将各航空器用轮胎中的载荷变化设为了δfz^j(j：航空器用轮胎被安装的位置)的情况下，当考虑到与由机身的前后方向的加速度引起的力矩的平衡以及机身的总重量固定时，需要满足式a12和式a13。

[数12]

[数13]

在此，j为航空器用轮胎被安装的位置，

n为安装于主起落架的航空器用轮胎的总数，

zg为从地面到重心位置的距离，

fx为机身的前后方向的加速度引起的力矩。

在假设载荷移动与前后的位置成比例的情况下，载荷变化δfz^j通过式a14表示。

[数14]

由于航空器的总重量固定，因此式a15、式a16成立。

[数15]

[数16]

由于力矩的平衡，因而式a17、式a18成立。

[数17]

[数18]

如以上说明的那样，磨损量预测装置10能够计算由机身的前后方向的加速度产生的任意的航空器用轮胎的位置的载荷变动。

接着，参照图13来说明由作用于机身的重心的左右方向(横方向)的加速度引起的载荷移动。

如图13所示，在将各航空器用轮胎中的载荷变化设为了δfz^j(j:航空器用轮胎被安装的位置)的情况下，当考虑到与由机身的左右方向的加速度引起的力矩的平衡以及机身的总重量固定时，需要满足式a19和式20。

[数19]

[数20]

在此，j为航空器用轮胎被安装的位置，

n为安装于主起落架的航空器用轮胎的总数，

zg为从地面到重心位置的距离，

fy为由机身的左右方向的加速度引起的力矩。

在假设载荷移动与左右的位置成比例的情况下，只要航空器用轮胎左右对称配置，就满足机身的总重量固定，因此式a21成立。

[数21]

由于力矩的平衡，式a22成立。

[数22]

如以上说明的那样，磨损量预测装置10能够计算由机身的左右方向的加速度产生的任意的航空器用轮胎的位置的载荷变动。

当使用通过图12和图13说明的载荷移动时，通过机身的加速度产生的动载荷(变化量)通过式a23表示。

[数23]

例如，作用于主起落架的各航空器用轮胎的轮载荷通过式a24表示。

[数24]

在此，wm^s为前后方向的加速度或者左右方向的加速度不发生作用的状态下的轮载荷。

wm^s通过式a25表示。

[数25]

在此，n为安装于主起落架的航空器用轮胎的总数。如上所述，在滑行行驶时和起飞时轮载荷不同。

处理进入图10所示的步骤s203，磨损量预测装置10获取航空器的制动压力来计算制动力。制动力的计算方法使用在图2的步骤s102中说明了的方法即可。

处理进入步骤s204，磨损量预测装置10获取机身的转弯角度、转弯半径、操纵盘的转向角等，来计算航空器用轮胎的sa。关于航空器用轮胎的sa的计算方法，能够通过与乘用车用轮胎的sa同样的方法来计算，因此省略详细说明。

处理进入步骤s205，磨损量预测装置10计算瞬间磨损能量dew。瞬间磨损能量dew是指在微小时间dt内产生的磨损能量，使用上述的式a3～a7，通过式a26表示。

[数26]

在此，r为机身的转弯半径。

通过在航空器滑行行驶的时间t(规定时间)内对式a26进行积分，在滑行行驶中产生的磨损能量ew由式a27表示。

[数27]

在将采样周期设为了δt的情况下，式a27能够通过式a28近似。

[数28]

处理进入步骤s206，磨损量预测装置10基于计算出的瞬间磨损能量dew来计算航空器用轮胎的瞬间磨损量dwearⁱ。例如，磨损量预测装置10能够使用瞬间磨损能量dew和磨损阻力r来计算航空器用轮胎的瞬间磨损量。磨损阻力r例如使用根据平均的飞行(飞机场～飞机场之间)的机身的动作而计算出的每一次飞行的磨损能量e’和每一次飞行的磨损量w’，通过式a29表示。也就是说，磨损阻力r示出规定的磨损能量与规定的磨损量之间的关系。

[数29]

航空器用轮胎的瞬间磨损量dwearⁱ通过式a30表示。

[数30]

磨损量预测装置10通过每隔微小时间dt来重复实施步骤s202～步骤s206的处理，来计算航空器用轮胎的磨损量wearⁱ。航空器滑行行驶的时间t的航空器用轮胎的磨损量wearⁱ通过式a31表示。

[数31]

(作用效果)

如以上说明那样，磨损量预测装置10基于实际使用的航空器用轮胎的内压、施加至航空器用轮胎的载荷、航空器的速度、在航空器用轮胎上产生的侧偏角以及航空器的制动力，来预测航空器用轮胎的磨损量。由此，磨损量预测装置10能够在实际使用航空器用轮胎的场景下，高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。另外，从航空公司30获取的信息是不在航空器用轮胎上安装rf(radiofrequency：射频)标签等而能够获取的信息。即，磨损量预测装置10能够不在航空器用轮胎上安装rf标签等而高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。

另外，磨损量预测装置10基于航空器用轮胎被安装于航空器的状态下的航空器用轮胎的肋条型花纹的位置，来计算磨损能量ep、磨损能量el、磨损能量ev、磨损能量δes以及磨损能量δeb。这些磨损能量根据肋条型花纹的位置而不同。根据本实施方式，磨损量预测装置10根据肋条型花纹的位置来计算这些磨损能量，因此能够针对每个肋条型花纹的位置高精度地预测航空器用轮胎的磨损量。

如上述那样记载了本发明的实施方式，但不应该理解为构成该公开的一部分的论述和附图是限定该发明的。本领域技术人员根据本公开能够明确各种代替实施方式、实施例以及运用技术。

例如，磨损量预测装置10从航空公司30获取航空器的信息，但并不限定于此。磨损量预测装置10也可以从航空公司30以外获取航空器的信息。

在此引用日本专利申请第2017-239708号(申请日:2017年12月14日)的全部内容。

附图标记说明

10：磨损量预测装置；11：通信部；12：计算部；13：预测部；20：网络；30：航空公司；40～43：航空器用轮胎；50～53：肋条型花纹；60：周向沟槽。