節(jié)約電力的電制動系統(tǒng)以及操作該系統(tǒng)的方法
【專利說明】節(jié)約電力的電制動系統(tǒng)以及操作該系統(tǒng)的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]該國際專利申請要求2013年3月6日提交的美國臨時專利申請序列號61/773，529的優(yōu)先權(quán)，其整個內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及飛機制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作。更具體地，本發(fā)明涉及包括為選擇的飛機操作模式節(jié)約電力的電制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方案。
[0004]發(fā)明背景
[0005]傳統(tǒng)上，飛機依靠液壓系統(tǒng)來為飛機上的制動器供能。
[0006]電制動系統(tǒng)如液壓系統(tǒng)般提供了相同的制動電力。電制動系統(tǒng)依靠電動機向飛機制動器上的制動片施加壓力。
[0007]此外，多個冗余電動機和制動器控制器存在更大的可調(diào)度性。
[0008]在飛機的正常操作期間，電氣制動系統(tǒng)消耗飛機電氣系統(tǒng)的電力。即便當制動器本身未被操作而是處于備用操作模式時，制動系統(tǒng)也消耗電力。
[0009]在正常操作模式下，當飛機的系統(tǒng)完全操作時，制動系統(tǒng)的電力消耗不會對飛機的操作產(chǎn)生不利影響。相反，制動系統(tǒng)的電力消耗作為整體被設(shè)計入飛機的操作。
[0010]對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，飛機設(shè)計者將飛機構(gòu)造成在不同的飛行條件下操作。飛機設(shè)計者所計劃的情況之一是低電力操作模式，例如當飛機靠應(yīng)急電力操作時。
[0011]當飛機處于低電力操作模式，飛機的系統(tǒng)由飛機上的電池供電。此外，一些飛機配備有空氣驅(qū)動發(fā)電機(“ADG”)，在緊急情況下可在飛機上使用。具體而言，如果發(fā)生低電力事件，那么ADG可延伸至飛機外部。ADG本質(zhì)上為風力驅(qū)動渦輪機，其在飛機飛行期間響應(yīng)于飛機在空氣中的運動而產(chǎn)生電力。ADG可包括例如沖壓空氣渦輪機(“RAT”)。
[0012]對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言應(yīng)明白的是，當飛機進入低電力操作模式時，唯一的電源為電池和ADG。由于這些電源提供的電力有限，因此謹慎的是實現(xiàn)節(jié)約電力的方法。
[0013]出于這種考慮，選擇將電力制動器并入飛機的飛機設(shè)計者也會對在低電力操作模式下節(jié)約電力的方法進行評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明解決了與適應(yīng)飛機上的電壓可變性相關(guān)的挑戰(zhàn)。
[0015]—方面，本發(fā)明提供了在低電力操作模式下操作飛機上的電制動器的方法。該方法包括確定飛機是否處于第一配置，如果飛機處于第一配置，則切斷所有電源對電制動器的供電；確定飛機是否處于第二配置，如果飛機處于第二配置，則從電源之一為電制動器供電；確定飛機是否處于第三配置，且如果飛機處于第三配置，則從電源的至少兩個為電制動器供電。
[0016]本發(fā)明預(yù)期電源各為電動機控制單元的一部分。
[0017]此外，第一配置可至少由高于第一閾值的空速、飛機的狀態(tài)信息、起落架位置、起落架手柄收上狀況、起落架收回狀況和/或機輪不承重配置限定。
[0018]第二配置可至少由低于第一閾值且高于第二閾值的空速、來自RAT/ADG系統(tǒng)的狀態(tài)信息和/或機輪不承重配置限定。
[0019]第三配置可由低于第二閾值的空速、飛機在地面上的狀態(tài)(WOW)、機輪不承重配置、機輪速度和/或機輪承重配置限定。
[0020]可預(yù)期電源包含多個電池、空氣驅(qū)動發(fā)電機和/或沖壓空氣渦輪機。
[0021]本發(fā)明也提供了在低電力操作模式下操作的飛機。飛機包括多個冗余電力系統(tǒng)、多個起落架、多個電氣制動器，至少一個與每個起落架輪關(guān)聯(lián)，和可操作地連接至電氣制動器的制動器控制器，其中制動器控制器確定飛機是否處于第一配置，且如果飛機處于第一配置，則切斷所有電源對電制動器的供電；確定飛機是否處于第二配置，且如果飛機處于第二配置，則從電源之一為電制動器供電；以及確定飛機是否處于第三配置，且如果飛機處于第三配置，則從電源的至少兩個為電制動器供電。
[0022]本發(fā)明也提供了用于處于低電力操作模式的飛機的電制動系統(tǒng)，其包括電制動器、連接至電制動器的至少一個電源和控制電制動器的操作的制動器控制器。如果飛機處于第一配置，則切斷所有電源對電制動器的供電；如果飛機處于第二配置，則從電源之一為電制動器供電；且如果飛機處于第三配置，則從電源的至少兩個為電制動器供電。
[0023]本發(fā)明也提供了一組可由處理器執(zhí)行的指令，以確定飛機是否處于第一配置，如果飛機處于第一配置，則切斷所有電源對電制動器的供電；確定飛機是否處于第二配置，如果飛機處于第二配置，則從電源之一為電制動器供電；確定飛機是否處于第三配置，且如果飛機處于第三配置，則從電源的至少兩個為電制動器供電。
[0024]根據(jù)以下段落，本發(fā)明的其它方面將變得明顯。
[0025]附圖簡述
[0026]現(xiàn)在將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，其中:
[0027]圖1是可使用本發(fā)明的電氣制動系統(tǒng)的類型的飛機的透視圖；
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的制動系統(tǒng)的一個方面的圖解說明；
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明的制動系統(tǒng)的另一個方面的圖解說明；以及
[0030]圖4是概括了預(yù)期用于操作本發(fā)明的制動系統(tǒng)的一種方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)在將結(jié)合本發(fā)明的一個或多個實施方案對本發(fā)明進行描述。對任何特定實施方案的討論并非意在限制本發(fā)明。相反，對選擇的實施方案的討論意在例示本發(fā)明的廣度和范圍。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可使用本文描述的實施方案的變型和等效方案。那些變型和等效方案均包括在本專利申請的范圍內(nèi)。
[0032]現(xiàn)在將在飛機10 (例如，圖1提供的透視圖中圖示的飛機)的結(jié)構(gòu)的上下文下討論本發(fā)明。
[0033]圖1為可應(yīng)用本發(fā)明的飛機10的透視圖。飛機10包括限定前端14和后(或尾)端16的機身12。兩個機翼18、20從機身12橫向延伸。尾翼部分22附接至飛機的后端16。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，機翼18、20和尾翼部分22包含多個控制表面，控制表面負責飛機10的飛行特征和飛行操作。兩個發(fā)動機24、26懸掛于并連接至機翼18、20，如圖所示。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，兩個發(fā)動機24、26也替代地位于飛機的后端16。
[0034]飛機10上的制動器通常為盤式制動器，與可在汽車上發(fā)現(xiàn)的那些制動器非常相似。制動片定位在轉(zhuǎn)子的任一側(cè)?？ㄣQ(或多個卡鉗)向制動片施加壓力以擠壓轉(zhuǎn)子。施加的壓力越大，制動力越大。
[0035]就本發(fā)明的飛機10而言，電動機連接至制動盤以向其施加壓力。電動機施加的壓力與電動機產(chǎn)生的電力對應(yīng)。該電力由電動機控制單元(“EMCU”)41、43提供，電動機控制單元41、43由飛機的機載電力系統(tǒng)40、42供電。在替代實施方案中，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可提供附加EMCU單元和機載電力系統(tǒng)，例如EMCU 39和機載電力系統(tǒng)38。
[0036]如上所述，當飛機10在低電力模式下操作時，預(yù)期飛機10靠備用電池運行。也如上所述，飛機10也可以配備ADG 50以提供附加電力，例如RAT。
[0037]當飛機10接近跑道以著陸時，飛機10的空速將減小。因此，當飛機10接近跑道準備著陸時，由ADG 50提供的任何電力均將減小。這可能使得僅電池46、48為可能的電源。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，飛機10上的電池電力有限。
[0038]在本發(fā)明的飛機10中，制動系統(tǒng)為電制動系統(tǒng)28，圖2和圖3中圖示了其一些細
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[0039]在圖2和圖3圖示的實施方案中，制動系統(tǒng)28包括兩個單獨的制動器組32、34。制動器組32與飛機10的左舷側(cè)上的主起落架關(guān)聯(lián)。制動器組34與飛機10的右舷側(cè)上的主起落架關(guān)聯(lián)。
[0040]應(yīng)注意，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，飛機10可具有與每個起落架關(guān)聯(lián)的許多制動器。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，飛機10可包括兩組以上起落架。例如，制動系統(tǒng)28可包括第三制動器組30，其與飛機10的機頭14處的起落架關(guān)聯(lián)。
[0041]制動器32、34連接至制動器控制器36。制動系統(tǒng)28包括電動機制動器44( “EMB”)，其包含兩個內(nèi)部高電源40、42。兩個電源40、42設(shè)置在飛機10上以備用。
[0042]圖3是本發(fā)明的制動系統(tǒng)28在低電力操作模式下操作時制動系統(tǒng)28的圖解說明。在低電力模式下，制動系統(tǒng)和制動器控制器36從兩個電池46、48以及一個ADG 50接收電力，電池46、48以及一個ADG 50均為飛機10上的供電系統(tǒng)的一部分。
[0043]順便指出，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，飛機10可包括更多或更少數(shù)量的電池46、48。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，飛機10可包括附加ADG 50。
[0044]從圖2和圖3應(yīng)明白的是，本發(fā)明圖示的實施方案提供了包含雙電池電力系統(tǒng)的飛機10。本發(fā)明并非意在局限于具有雙冗余電力系統(tǒng)的飛機10。具有不同數(shù)量的電力系統(tǒng)和/或電池的飛機包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0045]當飛機10在滿電力制動(即，正常制動)的滿電力(S卩，正常電力)情況下操作時，預(yù)期電制動器32、34從電動機控制單元內(nèi)的高電源40、42接收電力。
[0046]在飛行期間，預(yù)期電制動器32、34將被停用，但是制動系統(tǒng)28 ( S卩，制動系統(tǒng)28的處理部分)保持被供電。電制動器32、34的停用可通過標準的組合觸發(fā)，包括但不限于將起落架鎖定在其各個收回位置。
[0047]在正常操作模式下，當制動控制器36從一個或多個飛機系統(tǒng)接收到合適的輸入時，重新開始對電制動器32、34供電。例如，當飛機10的高度和速度達到指示飛機10接近跑道的預(yù)定設(shè)定值時，可使電制動器32、34重新通電?？煽紤]的其它因素包括來自飛機系統(tǒng)界面(例如，起落架系統(tǒng))的持續(xù)信號。通信丟失也可以是制動器控制器36考慮的變量。
[0048]無論所考慮的變量如何，應(yīng)注意的是，制動器控制器36激活和停用所依據(jù)的邏輯可在軟件、硬件或兩者的組合中實現(xiàn)。如此，制動器控制器36可以是處理器或處理器與飛機上的其它電子器件的組合。此外，應(yīng)注意，制動器控制器36不需要是飛機10上的單獨組件。相反，制動器控制器36可以是飛機10上的另一個組件的一部分。
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