飛行器起落架縱向力控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制由配備有制動(dòng)輪和/或驅(qū)動(dòng)輪的飛行器的起落架產(chǎn)生的在飛行器縱向(前-后)方向上的力的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的飛行器具有包括多個(gè)裝有輪的起落架組件的起落架，當(dāng)飛行器在地面上時(shí)，起落架組件支撐飛行器。起落架組件用于在諸如著陸、滑行、起飛的地面機(jī)動(dòng)期間控制飛行器的移動(dòng)。典型的大型噴氣動(dòng)力飛行器包括位于機(jī)身前面的可轉(zhuǎn)向的前起落架(NLG)組件以及位于NLG組件后面并關(guān)于飛行器縱向軸橫向地分布的多個(gè)主起落架(MLG)組件(還被稱為轉(zhuǎn)向架)。每個(gè)MLG組件通常包括可操作用于提供制動(dòng)力和/或驅(qū)動(dòng)力以分別地減速和/或加速該MLG組件的輪的一個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器。
[0003]通過從座艙發(fā)出的控制命令確定例如在地面滑行機(jī)動(dòng)期間在地面上的這樣的飛行器的移動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這些控制命令，起落架需要實(shí)現(xiàn)特定的縱向力需求。本發(fā)明涉及控制輪制動(dòng)致動(dòng)器和/或驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)這些需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一方面提供一種飛行器的起落架力控制系統(tǒng)，該飛行器具有縱向軸和具有一個(gè)或更多個(gè)制動(dòng)和/或驅(qū)動(dòng)輪的多個(gè)起落架，力控制系統(tǒng)包括基于誤差的力控制模塊，其適于:接收表示力控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的縱向力需求的輸入信號(hào)；接收表示作用于一個(gè)或更多個(gè)起落架的實(shí)際測(cè)量的縱向力的輸入信號(hào)；計(jì)算力需求信號(hào)和實(shí)際力信號(hào)之間的任何誤差；以及輸出一個(gè)或更多個(gè)起落架的縱向力命令以便使需求力和實(shí)際力之間的任何誤差最小。
[0005]本發(fā)明的另一方面提供了一種用于直接地控制由配備有制動(dòng)輪和/或驅(qū)動(dòng)輪的一個(gè)或更多個(gè)飛行器起落架產(chǎn)生的力方法，該方法包括:接收表示一個(gè)或更多個(gè)起落架要實(shí)現(xiàn)的縱向力需求的輸入信號(hào)；測(cè)量作用于一個(gè)或更多個(gè)起落架的在飛行器縱向方向上的力；計(jì)算需求力和實(shí)際力之間的任何誤差；以及輸出一個(gè)或更多個(gè)起落架的修正的縱向力命令以便使需求力和實(shí)際力之間的任何誤差最小。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于能夠全面直接控制由起落架產(chǎn)生并且與施加到飛行器的例如引擎推力、機(jī)翼負(fù)載的所有其他的力獨(dú)立地傳遞到飛行器的剩余部分的縱向力?；谡`差的力控制模塊旨在確保在一個(gè)或更多個(gè)起落架處的制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力正確地實(shí)現(xiàn)縱向力需求。
[0007]輸出縱向力命令可以處于針對(duì)飛行器的所有起落架的全局起落架級(jí)別，或者可以處于針對(duì)每個(gè)起落架的各個(gè)起落架級(jí)別。優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括全局起落架級(jí)別力控制器和針對(duì)每個(gè)起落架的多個(gè)各自的起落架力控制器。
[0008]術(shù)語“縱向”在此處指沿飛行器的前后縱向軸或者滾轉(zhuǎn)軸的方向。
[0009]作用于一個(gè)或更多個(gè)起落架的縱向力的測(cè)量便于有效地防止非命令力，以考慮例如由于改變的跑道條件、改變的轉(zhuǎn)向角、致動(dòng)器故障或任何其他不確定源引起的來自外部或內(nèi)部因素的干擾或擾動(dòng)。
[0010]基于誤差的力控制模塊還適于:基于縱向力命令和起落架制動(dòng)輪和/或驅(qū)動(dòng)輪系統(tǒng)的已知特性估計(jì)由力控制系統(tǒng)正在實(shí)現(xiàn)的縱向力；并采用估計(jì)的縱向力增大或替換實(shí)際測(cè)量的縱向力用于在誤差計(jì)算中使用。
[0011]為了對(duì)起落架縱向力進(jìn)行精確的閉環(huán)控制，在優(yōu)選地例如使用力傳感器對(duì)起落架縱向力進(jìn)行直接測(cè)量時(shí)，力控制系統(tǒng)有利地可以通過開環(huán)控制或開環(huán)和閉環(huán)控制的組合來持續(xù)地操作。因此表示力控制系統(tǒng)正在實(shí)現(xiàn)的實(shí)際測(cè)量的縱向力的信號(hào)可以是使用力傳感器對(duì)起落架力的直接測(cè)量等，或者替選地可以是基于起落架部件和致動(dòng)器的預(yù)定知識(shí)的估計(jì)?；趯?shí)際測(cè)量的縱向力的誤差計(jì)算可以是幅度受限的，即減小的反饋，以便增大控制系統(tǒng)故障容限。
[0012]基于誤差的力控制模塊可以包括與飛行器的所有起落架相關(guān)聯(lián)的起落架總力控制器。起落架總力控制器可以被配置成:接收表示力控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的起落架總縱向力需求的輸入信號(hào)；接收表示作用于所有起落架的實(shí)際測(cè)量的縱向力的輸入信號(hào)；計(jì)算力需求信號(hào)和實(shí)際力信號(hào)之間的任何誤差；以及輸出力控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的起落架總縱向力命令以便使需求力和實(shí)際力之間的任何誤差最小。
[0013]通過控制起落架總力，可以考慮例如前起落架(不具有制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)輪)由于作用于傳動(dòng)裝置的拖曳力產(chǎn)生的縱向拖曳的級(jí)別。當(dāng)然，在一些飛行器中，前起落架可能包括制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)輪。
[0014]基于誤差的力控制模塊可以包括求和部，求和部被配置成接收表示作用于每個(gè)起落架的實(shí)際測(cè)量的縱向力的輸入信號(hào)，并向總力控制器輸出表示由所有的起落架實(shí)現(xiàn)的實(shí)際測(cè)量的縱向力的信號(hào)。
[0015]基于誤差的力控制模塊可以包括一個(gè)或更多個(gè)起落架力控制器，一個(gè)或更多個(gè)起落架力控制器的每一個(gè)分別與配備有制動(dòng)輪和/或驅(qū)動(dòng)輪的起落架中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。每個(gè)起落架力控制器可以被配置成:接收表示針對(duì)該起落架的力控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的起落架縱向力需求的輸入信號(hào)；接收表示針對(duì)該起落架的力控制系統(tǒng)正在實(shí)現(xiàn)的實(shí)際測(cè)量的起落架縱向力的輸入信號(hào)；計(jì)算力需求信號(hào)和實(shí)際力信號(hào)之間的任何誤差；以及輸出針對(duì)該起落架的起落架力縱向命令以便使需求力和實(shí)際力之間的任何誤差最小。
[0016]每個(gè)起落架力控制器還適于將其起落架的起落架縱向力需求限制在安全結(jié)構(gòu)限制內(nèi)，以便為該起落架提供負(fù)載限制。力控制系統(tǒng)可以被布置成允許關(guān)于制動(dòng)輪的公共扭矩上升率限制，公共扭矩上升率限制在起落架負(fù)載約束內(nèi)最佳地滿足期望的制動(dòng)性能。由于可以基于結(jié)構(gòu)約束來限制命令，因此改進(jìn)的控制和魯棒性支持有效的起落架負(fù)載限制。這是從當(dāng)前的扭矩上升限制器向前邁出的重要一步，當(dāng)前的扭矩上升限制器基于根據(jù)實(shí)踐中很少實(shí)現(xiàn)的最大制動(dòng)增益設(shè)定的制動(dòng)壓力上升率。
[0017]每個(gè)起落架力控制器可以包括其起落架的致動(dòng)器增益估計(jì)器，并且其中基于估計(jì)的致動(dòng)器增益限制基于實(shí)際測(cè)量的縱向力的力控制器輸出。
[0018]力控制模塊還可以包括力分配器，用于將力控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的總縱向力需求劃分成配備有制動(dòng)輪和/或驅(qū)動(dòng)輪的各個(gè)起落架要實(shí)現(xiàn)的多個(gè)力分量?？v向力分配可被用于通過在飛行器中心線的兩側(cè)平衡縱向力來使不需要的偏航力矩最小。
[0019]力控制系統(tǒng)還可以包括用于向力控制模塊提供配置數(shù)據(jù)的配置管理器。配置管理器可以被布置成從效應(yīng)器和/或傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，并且配置管理器適于基于來自效應(yīng)器和/或傳感器的信號(hào)生成配置數(shù)據(jù)。
[0020]配置傳感器可以被布置成接收表示飛行器的操作情景和/或參數(shù)的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，并且配置管理器可以適于基于飛行器參數(shù)和/或操作場(chǎng)景生成配置數(shù)據(jù)。
[0021]配置管理器可以被布置成向力控制模塊提供配置數(shù)據(jù)以便在不干擾其連續(xù)操作的情況下重新配置力控制模塊。該重新配置可用于考慮一個(gè)或更多個(gè)效應(yīng)器和/或傳感器的狀態(tài)和/或飛行器的操作場(chǎng)景和/或參數(shù)的變化。該配置數(shù)據(jù)可以引起從系統(tǒng)的開環(huán)控制到系統(tǒng)的閉環(huán)控制的改變。用于效應(yīng)器的配置數(shù)據(jù)可以包括例如控制器增益；操作場(chǎng)景可以包括例如中斷起飛；而飛行器參數(shù)可以包括例如飛行器速度。
[0022]配置管理器可以被用于在中斷起飛(RTO)期間減少耗散到制動(dòng)器的能量的水平的同時(shí)實(shí)現(xiàn)飛行器的最大制動(dòng)延遲。例如，使用當(dāng)前技術(shù)限制在RTO期間的制動(dòng)水平以避免在干燥條件下的輪制動(dòng)防滑操作。本發(fā)明使得能夠閉環(huán)控制制動(dòng)力使得可以在較低的速度施加較高水平的制動(dòng)力，允許在較高速度下飛行器空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)載耗散更多的能量。
[0023]力控制系統(tǒng)還可以包括適應(yīng)度評(píng)估模塊，用于評(píng)估針對(duì)配置管理器的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)的適應(yīng)度和/或可靠性，并向配置