BR102014021835A2

BR102014021835A2 - sistema de energia e comunicações distribuído para um veículo, e, método para distribuir energia elétrica e dado de comunicações através de todo um veículo

Info

Publication number: BR102014021835A2
Application number: BR102014021835A
Authority: BR
Inventors: Arnold W Nordsieck; Carolyn Kerr; John T Peters; Mark E Liffring; Mark S Shander; Robert L Springgay; Robert T Johson; Steven M Walstrom; Thomas R Hasenoehrl; Timothy E Jackson; Todd B Brouwer
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-02-16
Also published as: BR102014021835B1; CN104554746A; CA2858322C; US9511728B2; EP2860099B1; CA2858322A1; CN104554746B; JP2015077068A; EP2860099A1; US20150102661A1; JP6482217B2

Abstract

sistema de energia e comunicações distribuido para um veículo, e, metodo para distribuir energia elétrica e dado de comunicações através de todo um veículo. uma pluralidade de centros de equipamento modulares (mecs) espacialmente distribuídos através de todo um veículo servindo carga de equipamentos. cada mec independentemente provê energia localizada e comunicação para o serviço das cargas de equipamento e cada carga de equipamento é servida pelo mec mais próximo. em pelo menos uma modalidade, somente energia primária é distribuída através de separações de seção do veículo para minimizar o número de conexões entre separações de seção, reduzir o peso total do veículo, e para aumentar a taxa de construção do veículo.

Description

“SISTEMA DE ENERGIA E COMUNICAÇÕES DISTRIBUÍDO PARA UM VEÍCULO, E, MÉTODO PARA DISTRIBUIR ENERGIA ELÉTRICA E DADO DE COMUNICAÇÕES ATRAVÉS DE TODO UM VEÍCULO” CAMPO TÉCNICO

[0001] O campo das modalidades apresentadas aqui refere-se a arquiteturas modulares de veículo, e mais particularmente, para arquiteturas distribuídas de energia e dado de aeronave.

ANTECEDENTES

[0002] A maioria das aeronaves comerciais tem um ou compartimentos de equipamentos centralizados para alojar equipamento de energia elétrica e comunicações. Energia e dado são distribuídos a partir dos compartimentos de equipamentos centralizados através da aeronave inteira para controlar todas as funções dentro da aeronave. Os compartimentos de equipamentos centralizados são deslocados uns dos outros através de uma ou mais separações de seção na aeronave. Tipicamente, um compartimento de equipamentos centralizado está em uma seção dianteira e o outro está em uma seção traseira da aeronave.

[0003] Geradores acionados pelos motores propulsores principais geram energia elétrica primária trifásica para a aeronave. A energia primária é primeiramente encaminhada para o compartimento de equipamentos traseiro e então através da aeronave para o compartimento de equipamentos dianteiro. A energia primária é então centralmente configurada para distribuição através de todo o restante da aeronave para o serviço das várias cargas de equipamento. Unidades de controle de energia de barramentos centralizadas dentro dos compartimentos de equipamento controlam todas as funções de energia através de toda a aeronave. Depois das conversões centralizadas, energia secundária é encaminhada para unidades de distribuição de energia remotas para atender às cargas de equipamento através de toda a aeronave ou diretamente para as cargas de equipamento.

[0004] Todas as funções da aeronave são dependentes do equipamento de energia e comunicações centralizado. Se ou a energia ou dado a partir dos compartimentos de equipamentos centralizados é cortado, o equipamento de recepção vai para um estado de reserva, onde se toma difícil para a tripulação de voo determinar o estado dos correspondentes sistemas. Também, a rede básica da rede de comunicação deve ser superdimensionada por causa das altas demandas de largura de banda durante momentos de pico para, e do, equipamento de comunicação centralizado.

[0005] Aeronaves compósitas não têm um chassi de alumínio para servir como o trajeto ou rede de corrente de retomo. Consequentemente, ou uma rede complexa de fios metálicos deve ser acrescentada para prover um trajeto de retomo de corrente para todos os circuitos ou fios metálicos de retomo dedicados devem ser acrescentados para cada carga de equipamento. Por exemplo, cablagem condutora deve ser acrescentada, que se estende longitudinalmente ao longo do comprimento da aeronave compósita bem como lateralmente através da largura da aeronave compósita, como descrito na Pat. US N.° 8.031.458, intitulada REDE DE RETORNO DE CORRENTE (CURRENT RETURN NETWORK), e que é aqui incorporada para referência em sua totalidade. Esta solução acrescenta custo, complexidade de fabricação e manutenção, elevada queda de voltagem, e peso indesejável para a aeronave compósita. Assim, tentativas para reduzir o peso em aeronave compósita por minimização de cablagem foram neutralizadas pela necessidade de aumento de componentes de proteção contra raios e outras razões em aeronave compósita.

[0006] O chassi de alumínio (por exemplo, componentes que constituem a armação ou revestimento ou combinação dos mesmos) de aeronaves tradicionais, bem como qualquer outra estrutura condutora de metal da aeronave, é ligado conjuntamente para formar uma rede de retomo de corrente para retomar um ponto de referência de voltagem para o ponto de aterramento de distribuição de fonte. A rede de retomo de corrente também provê proteções contra raios bem como trajeto de proteção de segurança pessoal. Todavia, em aeronave compósita na qual o chassi pode ser formado de um material de isolamento, o encaminhamento de fios metálicos a partir dos geradores, para os compartimentos de equipamentos dianteiro e traseiro, para as unidades de distribuição de energia remotas e as cargas de equipamento para as quais elas prestam serviço, e de volta para o compartimento de equipamentos dianteiro através da rede de retomo de corrente, cria um grande enlace de fios. Em uma aeronave compósita, este longo enlace de fios pode induzir uma grande corrente durante uma queda de raio na aeronave, sob certas condições. Para resolver este problema, o enlace de fios pode ser blindado, mas este grande enlace de fios e sua blindagem contribuiría indesejavelmente para uma significante quantidade de peso na aeronave.

[0007] Aeronave comercial pode ser fabricada em seções separadas que são então conectadas conjuntamente para montar uma aeronave completa. Vários sistemas na aeronave podem ter componentes que são distribuídos através de múltiplas seções. Antes das seções serem finalmente montadas conjuntamente, muitos dos componentes em uma seção são instalados e testados para confirmar que eles foram montados corretamente. Por conseguinte, para testar e verificar uma seção, as porções dos sistemas que ainda não estão presentes na sequência de construção devem ser emuladas. Uma vez quando as instalações de seção foram testadas, a montagem final das seções formando a aeronave pode ser realizada, o que tomaria reparos para erros encontrados depois deste estágio mais difíceis de serem corrigidos devido à limitada acessibilidade.

[0008] Nas aeronaves de hoje, uma das razões pela qual a montagem final é um tal processo demorado é por causa do grande número de conexões de energia primária e de energia secundária e do grande número de conexões de dado entre seções adjacentes. Aeronave podería ser construída em uma taxa mais rápida e as encomendas para aeronaves completas poderíam ser servidas mais rapidamente por testar funcionalmente os sistemas mais antecedentemente no ciclo de construção, eliminando assim a necessidade de emular algum equipamento posicionado em outras partes da aeronave, reduzindo o número de conexões através de separações de seção, eliminando painéis de integração, e por minimização do peso e complexidade de cablagem de aeronave.

[0009] É com relação a essas e outras considerações que a exposição aqui é apresentada.

SUMÁRIO

[00010] Deve ser apreciado que este sumário é provido para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada, que são mais detalhadamente descritos abaixo na descrição detalhada. Este sumário não é destinado a ser usado para limitar o escopo da matéria reivindicada.

[00011] De acordo com uma modalidade exposta aqui, um sistema de energia e comunicações distribuído para um veículo é provido. O sistema de energia e comunicações distribuído compreende seções de veículo acopladas conjuntamente para definir uma separação de seção entre seções adjacentes de veículo. Centros de equipamento modulares (MECs) são espacialmente distribuídos através de todo o veículo de forma que um ou mais dos MECs são posicionados em cada das seções de veículo. Cada seção de veículo define uma ou mais zonas de cargas de equipamento na proximidade de um MEC. Cada MEC é configurado para prover independentemente energia elétrica localizada e dados de comunicação para atender às cargas de equipamento dentro de uma zona associada.

[00012] De acordo com outra modalidade exposta aqui, um método para distribuir energia elétrica e dado de comunicações através de todo um veículo tendo múltiplas seções de veículo e definindo uma separação de seção entre seções de veículo adjacentes é provido. O método compreende gerar energia primária a partir de uma ou mais fontes de energia primária principais, distribuir pelo menos um MEC em cada seção de veículo, distribuir a energia primária a partir da uma ou mais fontes de energia principais através das separações de seção para os MECs, associar cada uma de uma ou mais cargas de equipamento dentro de cada seção de veículo ao MEC mais próximo, e cada MEC distribuindo energia secundária somente dentro de cada respectiva seção de veículo para o serviço das cargas de equipamento associadas.

[00013] De acordo com ainda outra modalidade exposta aqui, um método para gerir energia em um sistema de computação distribuído dentro de um veículo é provido. O método compreende distribuir MECs espacialmente através de todo o veículo, gerir dado de uma zona de cargas de equipamento servidas pelo MEC mais próximo, comunicar dado de distribuição de energia a partir da zona de cargas de equipamento associadas com cada MEC para os outros MECs, e realizar operações de gestão de energia de enlace fechado dentro de cada zona de cargas de equipamento por um MEC associado independente dos outros MECs. O método pode também incluir perder energia primária para um dos MECs e reencaminhar energia primária através de outro MEC para o MEC não energizado.

[00014] As características, funções, e vantagens que foram discutidas podem ser obtidas independentemente em várias modalidades da presente exposição ou podem ser combinadas em ainda outras modalidades, outros detalhes, os quais podem ser vistos com referência à seguinte descrição e desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00015] As modalidades apresentadas aqui serão mais completamente entendidas a partir da descrição detalhada e dos desenhos anexos, nos quais: a FIG. 1 ilustra uma vista superior de uma configuração de uma aeronave com centros de equipamento modulares (MECs), espacialmente distribuídos, em que cargas de equipamento são servidas pelo MEC mais próximo, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 2 ilustra a divisão de dois geradores por motor de aeronave em relação à parte dianteira e parte traseira da aeronave, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 3 ilustra uma configuração de alimentadores de energia primária, conectados a geradores energizando uma rede de bairamentos de energia, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 4 ilustra uma configuração de um MEC primário e um MEC secundário, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, as FIGS. 5A-5F ilustram uma configuração de uma rede de distribuição de energia primária e secundária combinada, tolerante a falha, de MECs primários, MECs secundários, e um MEC de reserva, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 6 ilustra uma configuração de uma rede de transporte de energia secundária em uma seção dianteira da aeronave, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 7 ilustra uma configuração de um MEC para atender cargas de equipamento e tendo um módulo de interface de computação e rede para funções de computação distribuídas e roteamento de porta de acesso de dados bidirecionais entre MECs, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 8 ilustra uma configuração de uma estrutura de rede de dado com interfaces de barramento de comunicação entre MECs espacialmente distribuídos, separados por separações de seção, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 9 ilustra uma configuração do módulo de computação e interface para funções de computação distribuídas e roteamento de porta de acesso de dados bidirecionais, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, as FIGS. 10A-10D ilustram várias configurações para estruturas de transporte de energia primária de alta voltagem de MECs primários com relação a uma fonte de entrada de energia particular e uma pluralidade de diferentes saídas de energia, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 11 ilustra uma estrutura e disposição em comum de um dispositivo de rede de comutação de energia primária tendo uma fonte de entrada de energia em comum e uma pluralidade de saídas de energia em comum para uso com os MECs primários, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, as FIGS. 12A-C ilustram uma configuração de um conjunto de dispositivos de rede de comutação de energia primária para uso com um MEC primário recebendo energia trifásica a partir de um gerador, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 13 ilustra uma vista em perspectiva explodida de um sistema de estrutura integrada multicamada de um MEC, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 14 ilustra uma configuração de um MEC primário com múltiplas camadas de transferência de energia e comunicação, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 15 ilustra geralmente uma configuração de energia primária trifásica encaminhada de geradores principais para múltiplas unidades de retificador de transformador (TRUs) e unidades de autotransformador (ATUs) resultando em tensão de decalagem de corrente contínua (CC) de zero, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 16 ilustra uma configuração da distribuição ou de corrente alternada (CA) ou energia de CC a partir das TRUs e ATUs para cargas de equipamento utilizando pares de condutores elétricos torcidos e blindados, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 17 ilustra uma configuração de um sistema de estrutura integrado de um MEC dentro do piso de uma aeronave, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, a FIG. 18 ilustra uma configuração de uma rotina para distribuir energia elétrica e dado de comunicação através de todo de um veículo tendo múltiplas seções de veículo e separações de seção, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui, e a FIG. 19 ilustra uma configuração de uma rotina para gerir energia em um sistema de computação distribuído dentro de um veículo, de acordo com pelo menos uma modalidade exposta aqui.

OESrRTGÃO DFTAT FTADA

[00016] A seguinte descrição detalhada é dirigida a veículos tendo centros de equipamento modulares para aumentar redundâncias de sistemas de veículo, enquanto também distribui os centros de equipamento modulares (MECs) através de todo o veículo de uma tal maneira que minimiza o peso de fios metálicos e o número de conexões de fios metálicos requeridas para reduzir o peso total do veículo e o tempo de produção. A presente invenção é susceptível de modalidade em muitas formas diferentes. Não existe intenção de limitar os princípios da presente invenção às modalidades particulares expostas. Referências daqui em diante, feitas a certas direções, tais como, por exemplo, "dianteira", "traseira", "esquerda" e "direita", são feitas quando se observa a partir da parte traseira do veículo e olhando para frente. Na seguinte descrição detalhada, referências são feitas aos desenhos anexos que formam uma parte da mesma e nos quais são mostradas, a título de ilustração, modalidades ou exemplos específicos. Com referência agora aos desenhos, nos quais os mesmos numerais representam os mesmos elementos através de todas das várias FIGS., aspectos da presente exposição serão apresentados.

[00017] Aspectos desta exposição podem ser usados em muitos tipos de veículos, tais como, por exemplo, aeronave, veículo espacial, satélites, embarcações, submarinos, e veículos de passageiros, agrícolas ou de construção. Aspectos desta exposição podem também ser usados em diferentes construções de veículos. Embora o benefício imediato seja dirigido para veículos que têm armações, chassis ou revestimentos não condutores, as características da exposição podem ser apropriadas e benéficas para veículos construídos de materiais condutores. Para a simplicidade na explicação de aspectos da presente exposição, esta descrição prosseguirá utilizando uma aeronave compósita 10 como o exemplo principal. Todavia, como será visto, muitos dos aspectos da presente exposição não são limitados à aeronave compósita 10.

[00018] Como é bem entendido por aqueles especializados na arte, a aeronave de exemplo 10 representada na FIG. 1 inclui uma fuselagem feita substancialmente de materiais compósitos, ou compósitos. O revestimento compósito externo na fuselagem da aeronave 10 se conforma à curvatura das armações de fuselagem. A fuselagem inclui uma seção dianteira 12, uma seção central 14, e uma seção traseira 16. Separações de seção 18, 20, 22 são definidas entre seções de aeronave adjacentes. A aeronave compósita 10 pode ter qualquer número de motores. Como mostrado na FIG. 1, motor esquerdo 30 é suportado na asa esquerda e motor direito 32 é suportado na asa direita. Cada um dos motores 30, 32 tem um rotor que define uma zona de explosão de rotor 38 (FIG. 5 A), na qual dano à fuselagem e sistemas da aeronave entre os motores 30, 32 pode ocorrer como um resultado de um evento ou uma inconsistência operacional com um dos motores 30, 32.

[00019] A aeronave compósita 10 pode ter qualquer número de seções e a posição das seções de aeronave ou sistemas dentro da aeronave compósita 10 pode às vezes ser descrita como sendo à frente ou atrás da zona de explosão de rotor 38. Vigas de piso se estendem entre armações de fuselagem para definir um compartimento de passageiros acima das vigas de piso e uma área de carga para armazenar carga abaixo das vigas de'piso. Colunas de suporte se estendendo entre as armações de fuselagem e o piso provêm um ponto de apoio para assistir no reforço do piso da aeronave compósita 10. A área de passageiros é pressurizada e toda ou parte da área de carga pode ser pressurizada. Dutos podem ser posicionados através do corredor de coroa da aeronave compósita 10 acima de um MEC ou abaixo do piso na área de carga, tal como entre a armação de fuselagem e as colunas de suporte.

[00020] Em cada um dos motores 30, 32 estão uma ou mais fontes de energia primária principais, tais como geradores de energia esquerdos de alta voltagem de CA 34a, 34b e geradores de energia direitos de alta voltagem de CA 36a, 36b (daqui em diante podem ser referidos coletivamente e/ou genericamente como “geradores esquerdos 34”, “geradores direitos 36” ou “geradores 34, 36”). Alimentadores de energia primária 40a e 40b se estendem a partir dos geradores esquerdos 34a, 34b e alimentadores de energia primária 42a e 42b se estendem a partir do gerador direito 36a, 36b. Como mostrado na FIG. 1, energia primária é distribuída através de toda a aeronave compósita 10 através dos alimentadores de energia primária 40a, 40b, 42a, 42b (daqui em diante podem ser referidos coletivamente e/ou genericamente como “alimentadores de energia 40, 42”). A aeronave compósita 10 pode também ter um ou mais geradores de unidade de energia auxiliar de alta voltagem de CA 54 para redundância, no caso de um ou mais dos geradores 34, 36 falharem, bem como para prover energia quando os motores 30, 32 não estão em funcionamento. Quando a aeronave compósita 10 está estacionada e os motores não estão em funcionamento, energia pode ser provida para a aeronave por uma ou mais fontes de energia, tais como a unidade de energia externa de alta voltagem de CA 56.

[00021] Para finalidades desta exposição, baixa voltagem e alta voltagem são aquelas voltagens tipicamente referidas ou como baixa ou alta voltagem dentro da indústria aeronáutica e como podem ser descritas em DO-160, Environmental Conditions and Test Procedures for Airbome Equipment, uma norma para o teste ambiental de hardware de aviônicos, publicada por RTCA, Incorporated. Através de toda desta exposição, 230 VCA é referido como alta voltagem, mas outra voltagem dentro de uma faixa de voltagens, mais alta ou mais baixa do que 230 VCA, podería também ser referida como alta voltagem. Também, 28 VCC e 115 VCC são referidas como baixas voltagens, mas outra voltagem dentro de uma faixa de voltagens, mais alta ou mais baixa do que qualquer de 28 VCC e 115 VCC, poderia também ser referida como baixa voltagem.

[00022] A aeronave compósita 10 na FIG. 1 não tem compartimentos de equipamentos centralizados dedicados para alojar equipamento de energia e comunicações. O equipamento é configurado na forma de centros de equipamentos moduladores de energia e comunicação, referidos como MECs, que são espacialmente distribuídos através de toda a aeronave compósita 10. Por exemplo, um ou mais MECs são espacialmente distribuídos em cada uma das seções dianteira, central e traseira 12, 14, 16. Cada um dos MECs provê conversão de energia localizada e pode ser ou um MEC primário 44, um MEC secundário 46, ou um MEC auxiliar ou de reserva 48, como descrito em maior detalhe abaixo. O MEC primário 44, O MEC secundário 46 e o MEC de reserva 48 podem geralmente ser referidos como “MEC” com um ou mais números de referência aplicáveis 44, 46, 48. Energia primária é distribuída a partir dos geradores 34, 36 através de alimentadores de energia 40, 42 através de separações de seção 18, 20, 22 para uma entrada de energia primária de cada um dos MECs 44, 46, 48.

[00023] Para tolerância otimizada de falha, a aeronave 10 pode incluir um MEC de reserva 48 posicionado na parte traseira da aeronave 10 e pelo menos dois MECs 44, 46 posicionados em cada uma das seções dianteira, central, e traseira 12, 14, 16 da aeronave 10. Por exemplo, na FIG. 1, redundância pode ser obtida por se ter múltiplos MECs 44, 46, 48 em cada seção de aeronave sem ter que cruzar separações de seção 18, 20, 22. Preferivelmente, cada seção 12, 14, 16 inclui um MEC primário 44 e um correspondente MEC secundário 46 definindo assim uma configuração de dois para três de MECs 44, 46 mais um MEC de reserva 48. Se existirem quatro seções de aeronave separadas, então existe uma configuração de dois para quatro de MECs 44, 46. Preferivelmente, os MECs 44, 46, 48 são altemadamente espaçados nos lados esquerdo e direito um com relação ao outro ao longo do comprimento da aeronave 10. Deve ser entendido que a presente exposição não é limitada a qualquer número ou configuração particular de MECs 44, 46, 48.

[00024] Cargas de equipamento 50 podem ser várias cargas elétricas em uma aeronave incluindo, mas não limitadas a, exibidores, ventiladores, unidades ambientais, e similares. Às vezes, uma carga de equipamento 50 pode ser na forma de uma unidade substituível de linha (LRU) 52 (FIG. 4). As cargas de equipamento 50 dentro de cada das seções de aeronave 12, 14, 16 são agrupadas em uma ou mais zonas de energia e comunicação. Cada zona de cargas de equipamento 50 através de múltiplos sistemas pode ser associada com, e operada pelo, MEC mais próximo 44, 46. Preferivelmente, cada zona de cargas de equipamento 50 é posicionada dentro de uma única seção e associada com pelo menos um MEC local na mesma zona. Preferivelmente, os fios metálicos ou linhas de conexão não cruzam as separações de seção 18, 20, 22.

[00025] Geralmente, qualquer carga de equipamento 50 na aeronave 10 requer tanto energia elétrica quanto dado de comunicação. Dado é necessário para informar à carga de equipamento 50 o que fazer, ou prover realimentação acerca de seu estado atual, quando energia elétrica é necessária para que a carga de equipamento 50 possa realizar sua função pretendida. Se energia e dado são providos para uma carga de equipamento 50 a partir de diferentes centros de equipamento e se um de qualquer um da energia ou dado é perdido, então a carga de equipamento 50 tem então um estado indeterminável. Para evitar estados indeterminados, cada MEC 44, 46, 48 independentemente provê tanto a energia elétrica quanto dado de comunicação para atender cada uma das cargas de equipamento localizadas 50 dentro de uma zona associada. A comunicação de energia elétrica e dado para uma carga de equipamento 50 pode ser sincronizada ou agrupada conjuntamente na medida em que tanto a energia quanto a comunicação de dado providas para a carga de equipamento 50 se originam a partir de uma única fonte, tal como o MEC mais próximo 44, 46, 48. Energia elétrica e dado de comunicação sincronizados são, às vezes, referidos como um canal de energia. Cada uma das cargas de equipamento 50 dentro de uma zona pode receber energia a partir de um MEC particular 44, 46 e, por conseguinte, os comutadores de comunicação de rede provendo dado para aquelas mesmas de equipamento 50 são energizados por este mesmo MEC 44, 46.

[00026] Os MECs 44, 46, 48 são configurados para distribuir energia recebida a partir das fontes de energia principais. Os MECs 44, 46, 48 podem converter independentemente a energia primária para energia secundária. Energia secundária pode ser distribuída a partir dos MECs 44, 46, 48 para então independentemente servir cada uma das cargas de equipamento 50 dentro de cada zona sem que um ramal secundário da rede de energia se estenda através das separações de seção 18, 20, 22. Em tal caso, controle e conversão da energia primária podem ser distribuídos para cada um dos MECs primários 44 de cada seção da aeronave 10, de forma que somente energia primária é distribuída através das separações de seção 18, 20, 22 entre os MECs primários 44. Em uma configuração preferida, somente alimentadores de energia de alta voltagem e a rede básica de dado cruzam separações de produção.

[00027] A distribuição de somente energia primária através das separações de seção 18, 20, 22 reduz a quantidade de fio requerida para distribuir energia secundária através de múltiplas seções da aeronave 10. Isto é porque a arquitetura de MEC distribuída cria uma rede de distribuição de energia secundária separada dentro de cada seção, que permite extensões mais curtas de cablagem secundária. A realização disto reduz o peso global do fio metálico utilizado através de toda a aeronave bem como o número de conexões secundárias requerido quando se une seções de fuselagem adjacentes. Também, por causa dos percursos de energia secundária mais curtos, a área de enlace total do percurso de alimentador de energia é reduzida em comparação com uma implementação dentro de uma rede de retomo de corrente. Além disso, processos de produção de aeronave são aperfeiçoados porque as redes de energia secundária de fios metálicos se estendendo através de separações de seção são limitadas ou eliminadas. A redução de fios metálicos de energia secundária se estendendo através da separação de seção é mais facilmente testada e a qualidade de construção é verificada mais antecedentemente devido à reduzida dependência de outras seções antes da montagem final da aeronave 10. Como mostrado na FIG. 1, o alimentador de energia primária 40a se estende a partir do gerador 34b no motor esquerdo 30 na seção central 14 para um MEC 44, mostrado no lado esquerdo da seção central 14, através da separação de seção 20 para outro MEC 44, mostrado no lado esquerdo da seção dianteira 12, e então para outro MECANISMO, 44 mostrado no lado esquerdo à frente da seção dianteira 12. O alimentador de energia primária 40b se estende a partir do gerador 34a no motor esquerdo 30 para a seção central 14 para um MEC 44 à esquerda, através da separação de seção 22 para um MEC traseiro esquerdo 44, e então para um MEC traseiro esquerdo 48. O alimentador de energia 42a se estende a partir do gerador 36a no motor direito 32 para dentro da seção central 14, através da separação de seção 20 para um MEC 44 à direita na seção dianteira 12, e então para outro MEC 44 à direita à frente da seção dianteira 12. O alimentador de energia primária 42b se estende a partir do gerador 36b no motor direito 32 para dentro da seção central 14 para o MEC direito central 44, através da separação de seção 22 para o MEC traseiro direito 44, e então para o MEC traseiro direito 44. Altemativamente, os alimentadores de energia 40a, 40b poderíam, como alternativa, prover energia primária para os MECs 44 no lado direito de uma ou mais seções da aeronave 10. Em tal caso, os alimentadores de energia 42a, 42b proveríam energia primária para os MECs 44 no lado esquerdo de uma ou mais seções da aeronave 10.

[00028] Também, um dos geradores 34a, 34b no motor esquerdo 30 podería prover energia primária para um lado da aeronave para frente de uma zona de explosão de rotor 38 e o outro dos geradores 34a, 34b no motor esquerdo 30 poderia prover energia primária para o outro lado da aeronave 10 atrás da zona de explosão de rotor 38. Em tal caso, um dos geradores 36a, 36b no motor direito 32 poderia prover energia primária à frente da zona de explosão de rotor 38 para o lado oposto que é energizado por um dos geradores esquerdos 34a, 36b. O outro dos geradores 36a, 36b no motor direito 32 poderia prover energia primária para traseira da zona de explosão de rotor 38 para o lado oposto energizado pelo outro dos geradores esquerdos 34a, 36b.

[00029] A FIG. 2 ilustra a divisão de dois geradores por motor cora relação à zona de explosão de rotor 38 da aeronave 10, que aumenta a disponibilidade de energia primária no caso de um problema operacional com um motor 30, 32. Se um dos motores 30, 32 for perdido, ou um gerador 34, 36 dentro de um dos motores 30, 32 falhar, os dois geradores restantes 34a, 34b, 36a, 36b no motor restante 30, 32 distribuem tanto para frente quanto para trás energia primária para a aeronave 10. O gerador 34a do motor esquerdo 30 e o gerador 36a do motor direito 32 energizam um par de barramentos de comutação de energia primária 96a à frente da zona de explosão de rotor 38, que são conectadas entre si pelo barramento de ligação dianteira 76. O gerador 34b do motor esquerdo 30 e o gerador 36b do motor direito 32 energizam outro par de barramentos de comutação de energia primária 96a atrás da zona de explosão de rotor 38, que são conectadas por umo barramento de ligação traseira 78. Umo barramento de ligação central 80 conecta pelo menos uma dos barramentos de comutação de energia primária dianteiras 96a a pelo menos uma dos barramentos de comutação de energia primária traseiras 96a. Por conseguinte, quando um motor 30, 32 sofre uma inconsistência operacional, a aeronave 10 continua a ter energia e controle sobre um lado ao longo do comprimento inteiro da aeronave 10 devido à distribuição de energia a partir do motor restante 30, 32 de uma maneira para frente e para trás. A energia e controle são distribuídos a partir de um único motor 30, 32 tanto à frente quanto para trás da zona de explosão de rotor 38 sem aumentar a quantidade de cablagem. A FIG. 2 também ilustra os barramentos de comutação de energia primária 96a distribuindo energia para os MECs secundários 46 para conversão de energia e distribuição para as cargas de equipamento 50, como explicado em maior detalhe abaixo. Um MEC de reserva 48 pode ser acoplado aos MECs secundários 46 para prover energia de reserva quando as fontes de energia de CA principal primária não são disponíveis para os barramentos de comutação de energia primária 96a, como explicado em maior detalhe abaixo. Cargas de equipamento não servidas 50 em uma ou mais zonas ocorre principalmente por duas razões. Ou todos os geradores 34, 36 falharam e, por conseguinte, energia primária não mais é disponível para qualquer dos MECs 44, 46, ou uma ou mais dos barramentos 96 estão fisicamente danificadas devido a um evento tal como uma explosão de rotor ou estouro de pneu. O reencaminhamento de energia de alta voltagem a partir de qualquer dos quatro geradores 34, 36 ou do gerador de unidade de energia auxiliar 54 com base em falha de uma ou mais fontes de energia primária principais ocorre no nível de barramento primário através dos barramentos de ligação 76, 78, 80 através da abertura e fechamento de combinações de comutadores, como mostrado pelo sistema de rede de barramento de energia primária 90, representado na FIG. 3. Em uma ou mais modalidades, um ou mais comutadores de estado sólido autônomos, por exemplo, contactores, são incluídos em um sistema de rede de comutadores de energia primária 90. Os comutadores de estado sólido têm, cada, uma função de controle autônoma, configurada para prover uma ou mais de proteções localizadas, detecção de voltagem, e detecção de corrente, independentemente da disponibilidade de outros componentes de sistema de energia. O comutador de estado sólido autônomo pode funcionar sem a necessidade de dado a partir de outros componentes de sistema de energia. A abertura e fechamento do comutador de estado sólido interrompem e encaminham energia primária através de uma ou mais dos barramentos de comutação de energia primária a um ou mais dos MECs 44, 46, 48. Começando com a FIG. 3, contactores específicos são representados ou como principalmente fechados ou principalmente abertos. O símbolo para um contactor aberto é duas linhas paralelas. O símbolo para um contactor normalmente fechado é o mesmo, com a exceção que uma linha diagonal é desenhada através das linhas paralelas. O comutador de estado sólido autônomo pode também incluir modulação de largura de pulso para limitar fluxo de corrente através do comutador de estado sólido autônomo. O reencaminhamento de energia secundária e CC de baixa voltagem entre os MECs 44, 46, 48 com base em falha de barramentos de alta voltagem e conversão ocorrem pela abertura e fechamento de combinações de comutadores, como mostrado pela rede de barramento de energia primária 90, como representado na FIG. 3.

[00030] Cada MEC 44, 46, 48 tem tanto energia primária quanto energia secundária e é capaz de realizar independentemente o processamento de enlace fechado e o controle local de sensores sem ser dependente de um sistema de computador central. A arquitetura de controle de sistema de energia distribuída permite o compartilhamento dos estados de distribuição de energia de veículo global entre os MECs 44, 46, 48, mas cada MEC 44, 46, 48 é somente responsável para atender cargas de equipamento 50 na proximidade de cada MEC, com a exceção do MEC 48 que também distribui energia de reserva para todos os outros MECs 44, 46. Cada MEC 44, 46, 48 gere dado associado com a zona das cargas de equipamento mais próximas 50, de forma que cada MEC 44, 46, 48 realiza independentemente operações dentro de sua própria zona de cargas de equipamento 50.

[00031] Cada MEC 44, 46, 48 também preferivelmente tem comutação de estado sólido para o controle de energia de barramento e também provê proteções de circuito. Na FIG. 3, a energia provenientes dos alimentadores de energia primária 40, 42 conectados aos geradores 34, 36 energiza os barramentos de comutação de energia primária 96a. Cado barramento de comutação de energia primária 96a se ramifica para o barramento de comutação de energia primária 96b dentro do MEC 44 e o barramento de comutação de energia primária 96c dentro do MEC 46. Cado barramento de comutação de energia primária 96a conectada com a alimentação de distribuição 98 para o barramento de comutação de energia primária 96b corresponde a um único MEC primário 44, como mostrado na FIG. 4 e como descrito em maior detalhe abaixo.

[00032] Com referência à FIG. 4, uma porção de cada MEC primário 44 com o barramento de comutação de energia primária 96a é uma porção de alta energia 120 e outra porção do MEC primário 44 com o barramento de comutação de energia primária 96b é uma porção de baixa energia 122 do MEC primário 44. A porção de alta energia 120 de um MEC primário 44 é configurada para receber energia primária a partir de qualquer fonte principal de alta energia disponível à aeronave 10 e é às vezes referida como um dispositivo de rede de comutação de energia primária 302 (FIG. 12A-12C). A rede de porções de alta energia 120 dos MECs primários 44 dentro da aeronave 10 define uma rede de comutação de energia primária de alta voltagem.

[00033] A porção de baixa energia 122 é preferivelmente configurada para manusear uma fração da energia a partir das fontes de energia a bordo, mas ainda ser capaz de manusear as mesmas voltagens que as porções de alta energia 120. Os barramentos de comutação de energia primária 96c correspondem a MECs secundários 46, mostrados na FIG. 4. A FIG. 4 ilustra da melhor maneira a similaridade entre um MEC secundário 46 e a porção de baixa energia 122 de um MEC primário 44. Os MECs primários 44 incluem a estrutura de barramento de rede de energia de nível primário de barramentos de comutação de energia primária 96a para reencaminhar fontes primárias através da aeronave 10, que os MECs secundários 46 não têm. Durante as operações normais bem como as anormais, os MECs primários e secundários 44, 46 têm, ambos, energia primária e de reserva. Os MECs secundários 46 atendem as cargas de equipamento mais próximas 50, exatamente como um MEC primário 44.

[00034] Com referência de volta à FIG. 3, as alimentações de distribuição 98 se estendem entre barramentos de comutação de energia primária 96a e 96b de cada MEC primário 44 e alimentações de distribuição 100 se estendem entre cado barramento 96b do MEC primário 44 e o barramento de comutação de energia primária 96c de um MEC secundário 46 que recebe diretamente energia a partir da mesma fonte. Também, uma ligação cruzada 102 se estende entre a comutação de energia primária de barramento 96b do MEC primário 44 associado com o gerador esquerdo 34a e o barramento de comutação de energia primária 96b do MEC primário 44 associado com o gerador direito 36a. Uma ligação cruzada 104 se estende entre o barramento de comutação de energia primária 96c do MEC secundário 46 associado com o gerador esquerdo 34a e o barramento de comutação de energia primária 96c do MEC secundário 48 associado com o gerador direito 36a. Uma ligação cruzada 106 se estende entre o barramento de comutação de energia primária 96b do MEC primário 44 associado com o gerador esquerdo 34b e o barramento de comutação de energia primária 96b do MEC primário 44 associado com o gerador direito 36b. Uma ligação cruzada 108 se estende entre o barramento de comutação de energia primária 96b do MEC secundário 46 associado com gerador 34b e o barramento de comutação de energia primária 96b do MEC secundário 46 associado com o gerador direito 36b. O gerador de unidade de energia auxiliar 54 é conectado às travessas 102, 106, respectivamente.

[00035] A FIG. 5A ilustra uma configuração das redes de distribuição de energia primária e secundária combinadas, tolerantes a falha, de MECS primários, secundários e de reserva 44, 46, 48 dentro da aeronave 10. Para finalidades de ilustração em maior detalhe, as FIGS. 5B-5E ilustram vistas parciais ampliadas de quatro porções separadas que pode ser posicionadas uma em seguida à outra para a montagem do sistema completo, representado na FIG. 5A. Duas linhas de traços e pontos em cada uma das FIGS. 5B-5E denotam as bordas interrompidas de cada vista parcial. A FIG. 5B ilustra uma porção esquerda superior da FIG. 5A. A FIG. 5C ilustra uma porção direita superior da FIG. 5A. A FIG. 5D ilustra uma porção esquerda inferior da FIG. 5A e a FIG. 5E ilustra uma porção direita inferior da FIG. 5A. Também, a FIG. 5F ilustra uma configuração do MEC de reserva 48 do sistema da FIG. 5A. Os contactores mostrados na FIG. 3 são também mostrados simbolicamente nas FIGS. 5A-5F, mas sem os números de referência para simplesmente 5A-5F, e podem também ser mostrados em outros desenhos sem quaisquer dos números de referência ou tendo diferentes números de referência.

[00036] Na FIG. 5A, os MECs primários e secundários 44, 46 são arranjados de uma tal maneira que existem um total de quatro nas seções dianteiras da aeronave 10 e outros quatro nas seções traseiras da aeronave 10. Preferivelmente, existe um MEC primário 44 e um MEC secundário 46 em cada uma de um par de seções dianteiras e um MEC primário 44 e um MEC secundário 46 em cada uma de um par de seções traseiras. A FIG. 5A também mostra um MEC de reserva 48 em uma seção traseira da aeronave 10. A fonte de energia não limitada no tempo para o MEC de reserva 48 pode ser uma turbina de ar RAM (RAT) 128 ou outra apropriada fonte de energia de reserva, independente de tempo, tal como uma bateria ou célula de combustível. No caso de uma inconsistência operacional com todos os geradores 34, 36, um RAT 128 é desenvolvido para prover energia de reserva para o MEC de reserva 48 bem como para um ou mais dos MECs 44, 46 no caso em que todos dos geradores 34a, 34b, 36a, 36b tenham uma inconsistência operacional. A bateria 598 provê energia operacional temporária para o MEC de reserva 48 bem como para um ou mais dos MECs 44, 46 enquanto que um RAT não limitada no tempo 128 está sendo desenvolvida.

[00037] Se um dos geradores 34a, 34b, 36a, 36b falhar, energia não está sendo recebida no barramento de comutação de energia primária 96a de um MEC primário 46. Por conseguinte, as cargas de equipamento 50 fora da porção de energia inferior 122 do barramento de comutação de energia primária 96b do MEC primário 44, não servido, são não servidas, e as cargas de equipamento 50 fora do barramento de comutação de energia primária 96c de um MEC secundário adjacente 46, não energizada, são não servidas. Energia é então reencaminhada no nível primário a partir de uma das outras fontes operacionais restantes por meio da abertura e do fechamento de combinações de contactores para energizar barramento de comutação de energia primária 96a do MEC primário não energizado 44 para energizar suas cargas de equipamento 50 e para energizar o barramento de comutação de energia primária 96c de qualquer MEC secundário adjacente não energizado 46 para energizar suas cargas de equipamento 50.

[00038] Altemativamente, se um MEC 44, 46, 48 sofrer uma falha física e, como resultado, suas cargas de equipamento 50 são não energizadas, então energia pode ser reencaminhada para energizar as cargas de equipamento 50 do MEC não energizado 44, 46, 48 por outro MEC energizado 44, 46, 48. Dependendo da quantidade de energia disponível a ser reencaminhada, todas ou somente uma porção das cargas de equipamento 50, tais como somente as cargas críticas, podem ser re-energizadas. Também, se todas as fontes de energia forem perdidas e os MECs 44, 46, 48 estão não energizados, então o MEC de reserva 48 com a célula de combustível ou RAT 128 pode energizar as cargas de equipamento críticas 50 dos outros MECs 44, 46. Cargas críticas são aquelas cargas de equipamento 50 que a aeronave 10 deve ter energizada para manter voo seguro contínuo e aterragem. Cargas essenciais são aquelas cargas de equipamento 50 que são desejáveis de se ter, tais como rádios e outro equipamento de comunicação, mas a operação não é requerida para o voo da aeronave 10. Cargas não essenciais são as cargas de equipamento 50, de prioridade mínima, tais como cargas de conforto para passageiro, incluindo dispositivos de preparação de alimento, iluminação decorativa e sistemas de entretenimento de cabina.

[00039] A título de exemplo, o gerador de unidade de energia auxiliar 54 poderia suprir as cargas de equipamento 50 perdidas devido à falha de um dos geradores principais 34, 36. Se o gerador 34b falhar, então, através de uma combinação de contactores no barramento de ligação dianteira 76, barramento de ligação traseira 78, barramento de ligação central 80, energia primária é provida diretamente a partir dos geradores principais restantes 34, 36. Altemativamente, energia primária pode ser provida a partir do gerador de unidade de energia auxiliar 54 através de outro MEC operacional 44, 46 através de uma ou mais das travessas 102, 104, 106, 108, para o barramento de comutação de energia primária 96a de um MEC primário não energizado 44 ou para o barramento de comutação de energia primária 96c de um MEC secundário não energizado 46.

[00040] No caso em que um ou mais dos MECs 44, 46 tenham uma inconsistência operacional física, toda ou parte da pluralidade de cargas de equipamento 50 dentro da zona associada a cada MEC operacionalmente inconsistente 44, 46 pode ser associada com um ou mais outros MECs 44, 46 que são os mais próximos na proximidade. Por exemplo, se um MEC primário 44 falhar fisicamente, as cargas de equipamento 50, uma vez quando fornecidas por este MEC com falha 44 pode ser suprido por outro MEC 44, 46 ou uma combinação de MECs 44, 46. Os MECs 44, 46 podem determinar os tipos de cargas de equipamento 50, uma vez quando supridas pelo MEC com falha 44 e então determinar se um ou mais da combinação de MECs 44, 46 devem suprir aquelas cargas de equipamento não energizadas 50. Se for determinado que um MEC secundário 46 em estreita proximidade ao MEC primário com falha 44 deve suprir as cargas de equipamento adicionais 50, então a zona originalmente associada com este MEC secundário 46 é expandida para abranger a zona anteriormente servida por MEC primário com falha 44.

[00041] Altemativamente, as cargas de equipamento adicionais 50 podem ser divididas entre um MEC secundário 46 e outro MEC primário 46 na proximidade ao MEC primário com falha 46. Em tal caso, a zona de cargas de equipamento 50 associada com o MEC primário operacional mais próximo 44 é expandida para incluir uma porção da zona anteriormente servida por MEC primário com falha 44 e a zona de cargas de equipamento 50 associada com o MEC secundário operacional mais próximo 46 é expandida para incluir a porção restante da zona anteriormente servida pelo MEC primário com falha 44. Em qualquer caso, um ou mais outros MECs 44, 46 na proximidade de um MEC com falha 44, 46 são provenientes para prover independentemente os serviços para as cargas de equipamento 50 previamente servidas pelo MEC com falha 44, 46.

[00042] Cada MEC secundário 46 e cada porção de baixa energia 122 de cada MEC primário 44 inclui contactores acoplados a equipamento de conversão. O equipamento de conversão inclui uma unidade de retificador de transformador (TRU) 134, a qual retifica a 230 VCA e converte-a para a saída de CC principal, tal como 28 VCC paro barramento 136, e um autotransformador ou unidade de transformador auto-redutor (ATU) 138 para converter 230 VCA para 115 VCA para uma CA de baixa energia de barramento 140. Cada MEC secundário 44 e porção de baixa energia 122 de um MEC primário 44 inclui ainda uma segunda TRU 142, não apenas para redundância, mas para prover energia somente para as cargas críticas absolutamente necessárias para voo seguro contínuo e aterragem. A limitação da segunda tru 142 para somente cargas críticas assegura que as fontes de energia de reserva não sejam sobrecarregadas.

[00043] A FIG. 6 ilustra a configuração de uma configuração de barramento de energia secundária, na seção dianteira 12, por exemplo, onde os barramentos de comutação de energia primária 96b nas porções de baixa energia 122 dos MECs primários 44 e os barramentos de comutação de energia primária 96c dos MECs secundários 46 são ligadas conjuntamente. Como descrito acima, se todas ou somente uma porção das cargas de equipamento não energizadas 50 de um MEC danificado 44, 46 são servidas por outro MEC 44, 46, depende de energia disponível. No caso em que uma das TRUs 134 em um dos MECs 44, 46 dentro de uma seção de aeronave falha, a mais crítica das cargas de equipamento 50 a partir da TRU operacionalmente inconsistente 134 pode ser servida por outro MEC 44, 46 nesta mesma seção de aeronave provendo energia secundária através dos vários contactores e barramentos de reserva 148.

[00044] Preferivelmente, as MECs 44, 46 na seção traseira 16 têm ligações de entrada de energia secundária a partir do gerador de unidade de energia auxiliar 54 devido à sua proximidade com um outro, que minimiza o peso de fios metálicos do alimentador de energia. Também, os MECs 44, 46 na seção dianteira 12 da aeronave 10 ligam-se em níveis de voltagem mais baixa, tais como 115 VCA a partir do equipamento de serviço de terra de energia externa, tal como unidade de energia externa 56, como mostrado nas FIGS. 2 e 6. Todavia, a 115 VCA a partir do solo para os barramentos de saída de CA de baixa energia 140 nos MECs 48 na seção dianteira 12 podería ser convertida para voltagens mais altas, tais como 230 VCA por ATUs bidirecionais 138, que então podem ser distribuídas para os outros MECs 44, 46 em outras seções da aeronave 10. Também, uma segunda TRU 142, tipicamente usada para cargas mais críticas, como explicado acima, permite que energia de batería a partir do barramento de bateria 294 através do barramento de reserva 148 energize aquelas cargas críticas que foram perdidas.

[00045] Como mostrado na FIG. 7, um módulo de computação (compreendendo hardware e software) e interface de rede (CNI) 162, posicionado dentro de cada MEC 44, 46, 48 provê funções de computação distribuídas e roteamento de porta de acesso de dados bidirecionais. Cada módulo de CNI 162 contém dois sistemas de computação de segurança em caso de avaria, que se tomam um sistema de computação tolerante a falha. Cada sistema de computação de segurança em caso de avaria é redundante com relação ao outro. Este sistema de computação tolerante a falha responde graciosamente a falhas inesperadas de hardware e/ou software para não permitir nenhuma perda de servido para as funções de sistema dentro da aeronave 10. O módulo de CNI 162 transmite/recebe dado para/de funções de computação de MEC internas e funções de computação de MEC externas através de umo barramento de comunicação de sistema interno (tal como FlexRay, Rede de Área de Controlado (CAN), ARINC 664, TTP ou outra tecnologia de barramento). Outros MECS 44, 46, 48 na aeronave 10 se comunicarão com o módulo de CNI 162 através de uma especificação de implementação de rede de dado, tal como a ARINC 664, através do canal de comunicação de dado externo A e do canal de comunicação de dado externo B, como mostrados na FIG. 7 tendo os números de referência 188 e 190, respectivamente.

[00046] O módulo de CNI 162 é um elemento de computação distribuída que hospeda aplicativos de software específicos, usada dentro desta zona localizada da aeronave 10. Alguns exemplos das aplicações de sistema que podem ser hospedados no módulo de CNI 162 são os sistemas de energia de CA e CC, sistema de porta de carga, sistema de porta de entrada de passageiros, sistema de trem de aterragem, e sistema de cabina de passageiros. As funções de computação que se comunicam com o módulo de CNI 162 são as TRUs 134, as TRUs 142, ATUs 138, os comutadores de estado sólido de um módulo de separação 166, uma unidade de controle de gerador GCU 168 associada com um do gerador 34, 36, módulos de distribuição de energia de estado sólido 170, e concentradores de dado remotos. O módulo de CNI 162 se comunica intemamente dentro do MEC 44, 46, 48 através do canal de dado interno A 202 e canal de dado interno B 204 com os TRUs 134, 142, os ATUs 138, os módulos separadores 166, a GCU 168, e os módulos de distribuição de energia 170, como descrito em maior detalhe abaixo.

[00047] O módulo de CNI 162 irá transmitir e receber dado para/de essas funções de computação. O módulo de CNI 162 irá também transmitir e receber o estado e qualidade a partir de outros MECs 44, 46, 48 e dos sistemas de computação da aeronave. Cada módulo de CNI 162 gere a carga de trabalho de um MEC individual 44, 46, 48 com o conhecimento do que está ocorrendo nos outros MECs 44, 46, 48. Uma vez quando a informação foi recebida pelo módulo de CNI 162 de um MEC 44, 46, 48, sua função de computação determinará qual sistema necessita de dado, interpretará a força dos dados, responderá a quaisquer anomalias do sistema de energia, fornecerá informação crítica de tempo para as funções de computação que precisam da mesma, realizará algoritmos lógicos de nível de sistema, reportará falhas de sistema de nível de aeronave, e controlará a distribuição de energia de CA e CC para esta zona.

[00048] A FIG. 8 ilustra a estrutura de rede de dado com interfaces de barramento de comunicação entre os MECs espacialmente distribuídos 44, 46, 48, separados por separações de seção 18, 20, 22. Esta configuração permite que cada MEC individual 44, 46, 48 se comunique com outros MECs 44, 46, 48 bem como proveja a redundância requerida para assegurar continuada comunicação através de falhas e prover gestão global da carga de veículo. A separação de seção 20 define seções dianteiras e traseiras da aeronave. O número de comutadores de comunicação de rede necessário é determinado pelo número de MECs 44, 46, 48 e pela desejada tolerância de falha. A FIG. 8 ilustra nove MECs 44, 46, 48 com três pares de comutadores de rede 182a-b, 184a-b, 186a-b (daqui em diante podem ser referidos coletivamente e/ou genericamente como os “comutadores de rede 182, 184, 186”). Cada comutador de rede 182, 184, 186 pode ser um comutador de rede multicamada, tal como um comutador de rede de 3 camadas, que pode receber energia elétrica secundária a partir dos módulos de CNI 162 de cada um dos MECs de interfaceamento 44, 46, 48. Se existisse mais MECs 44, 46, 48, então mais comutadores de rede seriam requeridos para obter o mesmo nível de tolerância de falha.

[00049] Cada MEC 44, 46, 48 tem Os canais de comunicação A e B. Os canais A e B de cada MEC primário 44 se conectam a dois correspondentes comutadores A ou B em qualquer outro MEC primário 44 ou em um MEC de reserva 48. Cada MEC primário 44 inclui um comutador 182, 184, 186 em qualquer canal A ou canal B, enquanto o MEC de reserva 48 em uma seção traseira da aeronave inclui ambos os comutadores de um par de comutadores 182, 184, 186 em ambos os canais A e B. os comutadores 182a, 184a, 186a correspondem ao canal A e os comutadores 182b, 184b, 186b correspondem ao canal B. Linhas de dado de comunicação externas 192 indicam linhas de dado de comutador para comutador.

[00050] Geralmente, um comutador de rede em cada MEC primário 44 em um lado da separação de seção 20 é conectado a dois outros comutadores de rede de outros MECs primários ou de reserva 44, 48, onde pelo menos um daqueles MECs 44, 48 está no outro lado da separação de seção 20 e outro está no lado oposto da aeronave 10. Por exemplo, o comutador de rede 182a do MEC primário direito dianteiro 44 que está à frente da separação de seção 20 é conectado no outro lado da separação de seção 20 a tanto ao comutador de rede 184a no MEC primário esquerdo traseiro 44 quanto ao comutador de rede 186a no MEC de reserva 48. O comutador de rede 182b no MEC primário esquerdo dianteiro 44 que está à frente da separação de seção 20 é conectado no outro lado da separação de seção 20 tanto ao comutador de rede 184b no MEC primário direito dianteiro 44 quanto ao comutador de rede 186b no MEC de reserva 48. O comutador de rede 186b no MEC de reserva 48 é também conectado ao interruptor de rede 184b no lado oposto da aeronave 10. O comutador de rede 184a é também conectado ao interruptor de rede 186a do MEC de reserva 48.

[00051] Cada um dos MECs secundários 46 também tem dois canais de dado com dois outros MECs primários ou de reserva 44, 48. Linhas de dado de comunicação externas 196 indicam conexões de dado de um comutador de rede de um MEC primário 44 diretamente para um MEC secundário 44. Um dos canais de cada MEC secundário 48 é conectado a um comutador de rede no mesmo canal de um MEC primário 48 no outro lado da separação de seção 20 e o outro canal é conectado a outro MEC secundário 46. Por conseguinte, a FIG. 8 mostra oito conexões de barramento de dado cruzando a separação de seção 20 e quatro conexões de barramento de dado cruzando cada uma das separações de seção 172, 176. Esta configuração minimiza a quantidade de cablagem de comunicação através das separações de seção bem como o peso global de cablagem na aeronave. Separação é mantida entre cado barramento de dado por utilização do espaço na coroa e o piso da aeronave 10. Módulos de CNI saudáveis 162 podem otimamente responder a configurações de alteração do sistema de energia de uma forma coordenada por utilização de informação de ambiente local e comunicações a partir de outros módulos de CNI saudáveis 162.

[00052] Se quaisquer dois MECS 44, 46, 48 forem energizados, então a rede de comunicação estará ativa e dado estará presente, de forma que aqueles dois MECS 44, 46, 48 podem se comunicar completamente um com o outro. Esta rede de comunicação é uma rede tolerante a falha, na medida em que qualquer uma conexão entre um par de MECs pode ser perdida sem reduzir qualquer funcionalidade de MEC 44, 46, 48. Além disso, a perda de quaisquer duas conexões de comunicação ao mesmo tempo entre os MECs 44, 46, 48 resulta no máximo na perda de comunicação de dado com somente um dos MECs 44, 46, 48.

[00053] Por exemplo, a perda do interruptor de rede 182a no canal A do MEC primário direito dianteiro 44 não resulta em perda completa de comunicações para, e a partir do, MEC primário direito dianteiro 44, porque comunicações para, e a partir do, MEC primário direito dianteiro 44 pode continuar através de canal B. Quaisquer outros MECs 44, 46, 48 que se comunicou através de canal A com o MEC primário direito dianteiro 44 podem se comunicar diretamente através do canal B ou através de outros MECs 44, 46, 48 que são conectados ao MEC primário direito dianteiro 44 através do canal B. Também, se o comutador de rede 182a no canal A do MEC primário direito dianteiro 44 foi perdido em adição ao canal B, a conexão ao MEC secundário direito dianteiro 44, comunicações para, e a partir do, MEC primário direito dianteiro 44, iria continuar através de canal B, mas então comunicações seriam perdidas somente com o MEC secundário direito dianteiro 44 porque ambos os canais A e B foram perdidos.

[00054] Um aspecto da presente exposição é a arquitetura de controle de energia distribuída. O controle de energia é distribuído para cada MEC 44, 46, 48 bem como a energia propriamente dita. Com base no dado local que cada MEC individual 44, 46, 48 coleta, cada MEC 44, 46, 48 realiza seu próprio controle de energia de sua zona associada para configurar suas próprias cargas de equipamento 50 sem ter que contar com quaisquer outros MECs 44, 46, 48. Somente o dado que é realmente necessário, tal como a necessidade de reencaminhar energia, é enviado para os módulos de CNI 162 de outros MECs 44, 46, 48.

[00055] A energização normal de uma aeronave 10 sobre o solo é preferivelmente uma energização sequencial dos MECs 44, 46, 48. A energização normal é feita através da batería 598 que energiza todas os barramentos de reserva 160 nos MECs 44, 46 através do inversor estático 290 e do barramento de reserva 148. Caso a batería 598 não deva estar disponível, uma quantidade limitada de energia exterior a partir da unidade de energia externa 56 é enviada para energizar o MEC de reserva 48. Uma vez quando o MEC de reserva 48 está energizado, a energia é então distribuída a partir do MEC de reserva 48 para cada um dos outros MECs primários e secundários 44, 46 para energizar seus módulos de CNI 162 e configurar os contactores dentro de cada MEC 44, 46, quando apropriado, com as fontes de energia que estão disponíveis. Por outro lado, uma energização sequencial não é utilizada se um MEC 44, 46 tomar-se desenergizado durante operações normais de voo. Se o módulo de CNI 162 em um dos MECs 44, 46 não tem energia primária, a interconexão de baixa energia entre dois MECs 44, 46, tais como um MEC primário 44 e um MEC secundário 44, com uma alimentação de distribuição 100, provê um meio de ainda energizar o MEC desenergizado 44, 46, como explicado acima.

[00056] O módulo de CNI 162 lê comunicações de entrada/saída a partir de outros sistemas ou LRUs bem como dado de configuração a partir de outros MECs 44, 46, 48. A radiodifusão de dado de configuração de cada um dos MECs permite que cada um dos outros MECs 44, 46, 48 determine o que está ocorrendo em qualquer lugar na aeronave 10. O módulo de CNI 162 então usa este dado para configurar separadores e contactores dentro de seu MEC 44, 46, 48 e então inscreve dado de configuração no canal A ou B acerca das cargas de equipamento 50 dentro de sua zona para difundir para os outros MECs 44, 46, 48, de forma que os outros MECs 44, 46, 48 podem realizar o mesmo. Cada módulo de CNI 162 verifica a validade da entrada/saída de comunicações e dado ambiental que ele recebe e, se necessário, refines o mesmo para determinar seu próprio dado de ambiente e estados de seus separadores. Uma vez quando o módulo de CNI 162 configura como ele deseja comandar seus separadores e contactores dentro de sua zona, ele então envia seu dado de configuração para os outros MECs 44, 46, 48.

[00057] O módulo de CNI 162 de cada MEC 44, 46, 48 somente controla as cargas de equipamento 50 dentro dos limites atribuídos a este MEC 44, 46, 48. Cada módulo de CNI 162 de um MEC particular 44, 46, 48 não ajusta a configuração da carga de equipamento 50 de outros MECs 44, 46, 48 ou como configurar seus separadores ou contactores. Todavia, todos os MECs 44, 46, 48 ainda podem interagir um com o outro para prover uma função de transferência de energia coerente e unificada para os sistemas de energia primários e secundários da aeronave 10. Os módulos de CNI 162 dos MECs 44, 46, 48 que estão funcionando apropriadamente são capazes de reagir a um MEC 44, 46, 48 que tem problemas operacionais e reencaminham a energia através de barramentos de ligação de energia 76, 78, 80, alimentações de distribuição 98, 100 e travessas 102, 104, 106, 108 mesmo em conjunção com falhas adicionais, a arquitetura de computação e implementação de rede é tanto segura com relação a falhas quanto tolerante a falhas. Se um módulo de CNI 162 tiver um problema operacional, toda de sua carga conectada irá entrar em um pré-defmido estado padrão “seguro com relação a falhas”. Módulos adjacentes de CNI 162 não têm a capacidade ou autoridade para controlar outras cargas de equipamento fora de sua zona.

[00058] O módulo de CNI 162 mostrado na FIG. 9 inclui um comutador de rede 182, 184, 186 em um lado do módulo de CNI 162 correspondente ao canal A e outro comutador de rede 182, 184, 186 no outro lado, correspondente ao canal B. Ambos os comutadores de rede 182, 184, 186 têm uma ou mais portas 206 para fazer conexões de comunicação de dado externas. Cada lado do módulo de CNI 162 também tem uma ou mais portas 208 para fazer conexões de comunicação de dado externas dentro do MEC 44, 46, 48, como descrito em maior detalhe abaixo. O módulo de CNI 162 inclui dois processadores "multi-core" 242, 244 para rodar múltiplas instruções associadas com o processamento de comunicações de dado do canal A e do canal B. Cada processador 242, 244 pode processar instruções para receber e transmitir dado de comunicação dentro de um MEC 44, 46, 48 nas portas 208 ou para receber e transmitir dado de comunicação fora do MEC 44, 46, 48 com qualquer comutador de rede 182, 184, 186 através das portas 206. Um dos processadores 242, 244 em um lado do módulo de CNI 162 corresponde a um canal de comunicação e o outro processador 244 no outro lado do módulo de CNI 162 corresponde ao outro canal de comunicação. Todavia, cada processador 242, 244 tem uma passagem para o outro comutador de rede 182, 184, 186 para o outro canal de comunicação de forma que cada processador 242, 244 pode ler e processar ambas as comunicações de canal A e canal B.

[00059] Cada componente ou LRU 52 colocado em um sistema de estrutura de um MEC 44, 46, 48, tal como o módulo de CNI 162, pode incluir um leitor de código de barras 248 para opticamente ler rótulos ou etiquetas. O leitor de código de barras 248 pode ser um leitor de código de resposta rápida (QR) para ler códigos QR. Códigos de barras (não mostrados) podem ser colocados no MEC, 44, 46, 48 ou em qualquer local na aeronave 10 na proximidade do leitor de código de barras 248. O leitor de código de barras 248 lendo códigos de barras permite que o MEC 44, 46, 48 alimente informação, tal como identificação, posição, rastreamento de tempo e outra informação de configuração para ajustar os parâmetros de software do módulo de CNI 162 do MEC 44, 46, 48. Por exemplo, o leitor de código de barras 248 pode ler a posição do módulo de CNI 162 de forma que o MEC 44, 46, 48 sabe qual seção ou em qual lado da aeronave 10 o mesmo está posicionado. Também, a determinação do local do módulo de CNI 162 permite que o MEC 44, 46, 48 determine as cargas de equipamento mais próximas 50. A informação de configuração pode também ser transmitida para outros MECs 44, 46, 48, em qualquer local na aeronave 10, ou um equipamento central fora da aeronave 10, tal como um equipamento de manutenção.

[00060] Com base em quanta energia é distribuída a partir do MEC 44, 46, 48, o módulo de CNI 162 pode requerer uma ou mais entradas de energia adicionais 288, tais como 28 VCC ou 115 VCA, e reguladores de energia 238, a partir de uma ou mais camadas de transferência de um sistema estrutural, como explicado abaixo. Por exemplo, 28 VCC são alimentados ao ponto do regulador de uso 280 para o leitor de código de barras 248. Cada módulo de CNI 162 também recebe uma ou mais entradas de energia de CC 284 a partir das saídas de energia 286 dos módulos de CNI 162 de um ou mais outros MECs 44, 46, 48 para energizar um ou ambos os comutadores de rede 182, 184, 186. Entradas de energia 284 e reguladores de energia 246 provêm redundância para impedir que uma única falha de energia resulte em falha de quaisquer dos canais de processamento ou de comunicação.

[00061] Se existir uma completa perda de energia para um MEC 44, 46, 48 nas entradas 288 a partir de uma camada de transferência do sistema estrutural, então o MEC 44, 46, 48 com o módulo de CNI 162, comutadores de rede 182, 184, 186, os reguladores de energia 246, e o leitor de código de barras 248, pode ainda ser energizado. Por causa da uma ou mais entradas de energia de CC 284 encaminhadas a partir de saídas de energia redundantes 286 de outros módulos de CNI 162 de outros MECs 44, 46, 48, o módulo de CNI do MEC não energizado 44, 46, 48 nunca perde a energia e é capaz de reencaminhar a energia a partir um MEC adjacente e então energizar uma ou mais camadas de transferência de seu próprio MEC 44, 46, 48. O MOEC 44, 46, 48 pode então ainda servir algumas ou todas de suas cargas de equipamento 50 e o módulo de CNI 162 permanece totalmente funcional e pode se comunicam com outros módulos de CNI 162, mantendo assim o sistema estrutural do MEC 44, 46, 48 e a rede de comunicações ativados.

[00062] as FIGS. 10A-10D ilustram diferentes configurações da estrutura de barramento de comutação de energia primária de alta voltagem de cada um dos MECs primários 44 mostrados nas FIGS. 5A-5E. Cada um pode ser designado como Rl, R2, LI ou L2 com base em nos quais o gerador 34a, 34b, 36a, 36b diretamente energiza cada um dos quatro MECs primários 44 e se os quatros MECs primários 44 estão à frente ou atrás e se eles estão no lado esquerdo ou no lado direito da aeronave 10. Rl corresponde ao MEC primário direito dianteiro 44 que recebe energia primária a partir do gerador 36a. R2 corresponde ao MEC primário direito dianteiro 44 que recebe energia primária a partir do gerador 36b. LI corresponde ao MEC primário esquerdo dianteiro 44 que recebe energia primária a partir do gerador 34a. L2 corresponde ao MEC primário esquerdo traseiro 44 que recebe energia primária a partir do gerador 34b.

[00063] A FIG. 10A ilustra uma porção de alta energia 120 com barramento de comutação de energia primária 96a e dispositivos de comutação de estado sólido do MEC primário direito dianteiro 44 (Rl) das FIGS. 5A e 5B. A FIG. 10B ilustra uma porção de alta energia 120 com barramento de comutação de energia primária 96a e dispositivos de comutação de estado sólido do MEC primário direito dianteiro 44 (R2) das FIGS. 5A e 5C. a FIG. 10C ilustra uma porção de alta energia 120 com barramento de comutação de energia primária 96a e dispositivos de comutação de estado sólido do MEC primário esquerdo dianteiro 44 (Ll) das FIGS. 5A e 5D. A FIG. 10D ilustra uma porção de alta energia 120 com barramento de comutação de energia primária 96a e dispositivos de comutação de estado sólido do MEC primário direito esquerdo 44 (L2) das FIGS. 5A e 5E. Conjuntamente, as FIGS. 10A-10D representam uma arquitetura e esboço comuns de dispositivos de comutação de estado sólido que podem conectividade a cada MEC primário 44.

[00064] A FIG. 10A ilustra da melhor maneira a estrutura de barramento primária, elementos de estado sólido, e conexões para o MEC primário direito dianteiro 44 (Rl) que tem o menor número de elementos de estado sólido em comparação aos outros MECs primários 44 posicionados em qualquer lugar, todavia, a estrutura mínima representada na FIG. 10A pode ser expandida para incluir os elementos adicionais de estado sólido (mostrados em tracejado) a fím de incluir a requerida funcionalidade para quaisquer dos outros MECs primários 44. Os elementos adicionais de estado sólido podem ou não podem ser preenchidos em todas as fendas de MECs instalados 44, 46, 48.

[00065] Cada uma das quatro configurações das FIGS. 10A-10D para os quatro MECs primários 44 tem uma conexão de energia primária 210 a partir de um dos geradores principais 34a, 34b, 36a, 36b, e uma conexão 212 para ou as ligações dianteiras ou traseiras 76, 78. Cada configuração também inclui uma conexão de saída 214 para um MEC secundário associado 46. Cada um também inclui dois contactores de estado sólido de alta corrente 216, 218 e dois contactores de estado sólido de baixa corrente 220, 222. Os dois contactores de alta corrente 216, 218 são conectados conjuntamente na conexão 224. Um dos contactores de alta corrente 216 é também conectado na conexão 210 para ligar e desligar energia primária principal e o outro contactor de alta corrente 218 é também conectado na conexão 212 para as ligações dianteiras ou traseiras 76, 78, dependendo de se o MEC primário 44 está em uma seção dianteira ou seção traseira da aeronave 10. O contactor de baixa corrente 220 é conectado a uma conexão 214 para o MEC secundário associado 46. O outro contactor de baixa corrente 222, em combinação com a alimentação de distribuição 98, como descrito em maior detalhe abaixo, é para ligar e desligar a energia entre a porção de alta energia 120 e a porção de baixa energia 122 de cada MEC primário 44.

[00066] O MEC primário dianteiro esquerdo 44 (Ll) representado na F1G. 10C inclui outro contactor de alta corrente 250 entre a conexão 252 a partir da ligação central 80 e a conexão 212 para o barramento de ligação dianteira 76. O MEC primário esquerdo traseiro 44 (L2) representado na FIG. 10D inclui o contactor de alta corrente adicional 250 que o MEC primário dianteiro esquerdo 44 (Ll) inclui bem como outro contactor de alta corrente 260 entre a conexão 252 para o barramento de ligação central 80 e uma conexão de entrada 262 para o gerador de unidade de energia auxiliar 54. O MEC primário esquerdo traseiro 44 (L2) também inclui o mesmo contactor de baixa corrente 232 para o MEC de reserva 48, ao qual energia de alta voltagem de CA é enviada através da ligação 270 e para a unidade de transformador de autotransformador (ATRU) 272 e para o barramento 274.

[00067] O MEC primário direito dianteiro 44 (R2) representado na FIG. 10B também inclui um contactor de baixa corrente 232 para conectar o MEC de reserva 48 com energia de alta voltagem de CA através da ligação 234 à ATRU 236 e à barramento 240. Todas as quatro configurações também têm a opção de ter contactores adicionais, tais como um contactor de baixa corrente 278 para ligar e desligar a energia requerendo 230VCA, como mostrado em cada uma das FIGS. 10A-10D.

[00068] Para facilitar fabricação e disponibilidade de inventário, as arquiteturas variáveis mostradas em cada uma das FIGS. 10A-10D podem ser rearranjadas em uma única estrutura tendo uma disposição similar de um dispositivo de rede de comutação de energia primária (PPSND). 302, como mostrado na FIG. 11, com contactores opcionais 232, 250, 260, 278 para várias cargas com base na configuração de comutação de energia primária e em que o MEC 44 está dentro de uma aeronave 10, como explicado acima. Cada PPSND 302 corresponde à porção de alta energia 120 de cada MEC primário 44 e é configurado para compartilhar fontes e saídas em comum com opções para contactores adicionais 232, 250, 260, 278, para receber energia primária diretamente a partir de um MEC de reserva 48, ou para receber energia primária do gerador de unidade de energia auxiliar 54, que são conectados através dos barramentos de ligação dianteira, traseira e central 76, 78, 80, quando necessário. Como mostrado na FIG. 5C, o barramento de comutação de energia primária de alta energia 96a do MEC primário direito traseiro 44 é conectada ao MEC de reserva 48 com a ligação 234. Na FIG. 5D, o MEC primário esquerdo dianteiro 44 é conectado pelo barramento de ligação dianteira 76 com contactor 218a-c ao MEC primário direito dianteiro 44 e conectado pelo barramento de ligação central 80 com contactores 250a-c ao MEC primário esquerdo traseiro 44. O MEC primário esquerdo traseiro 44, como mostrado na FIG. 10D, tem a maioria dos contactores, como um resultado de ser conectado a outros MECs primários 44 com os barramentos de ligação traseira e central 78, 80 bem como ao MEC de reserva 48 com contactores 232a-c pela ligação 270.

[00069] Um conjunto de PPSNDs 302a-c, substancialmente idênticos, como mostrados nas FIGS. 12A-12C, pode ser usado com um MEC primário 44 para receber energia primária trifásica a partir de um dos geradores 34, 36. Embora os PPSNDs 302a-c mostrados sejam designados para uso em combinação com o MEC primário direito dianteiro 44 (Rl), os três PPSNDs 302a-c podem também ser usados para receber energia trifásica para qualquer dos outros MECs primários 44. Cada um dos alimentadores de energia primária 40, 42 preferivelmente é um fio de energia de quatro condutores, conectado a cada dos MECs primários 44, em que três dos condutores transportam qualquer das fases A, B ou C da energia trifásica. O quarto condutor pode ser um fio neutro conectado a um quarto PPSND.

[00070] Ainda com referência à FIG. 11 e às FIGS. 12A-12C, energia de fase A é recebida na conexão 210a para energizar o barramento de comutação de energia primária 96a do PPSND 302a da FIG. 12A, energia de fase B é recebida na conexão 210b para energizar o barramento de comutação de energia primária 96b do PPSND 302b da FIG. 12B, e energia de fase C é recebida na conexão 210c para energizar o barramento de comutação de energia primária 96c do PPSND 302c da FIG. 12C. Elementos de estado sólido são representados por quadrados em cada uma das FIGS. 12A-12C e conjuntos dos elementos de estado sólido constituem os contactores 216, 218, 220, 222, 232, 250, 260 e 278, como representado na FIG. 11.

[00071] Nas FIGS. 12A-12C, os números de referência terminando com “a”, “b” ou “c” podem se referir a componentes utilizando energia de fase A, energia de fase B ou energia de fase C, respectivamente. Todavia, tais números de referência propriamente ditos podem também se referir coletivamente e/ou genericamente aos mesmos componentes sem especificamente fazer referência a uma fase particular de energia. Os contactores 210a-c energizam os barramentos de comutação de energia primária de alta energia 96a-c, respectivamente. Energia primária provém a partir de cada uma dos barramentos de comutação de energia primária 96a-c através dos contactores 218a-c para o barramento de ligação dianteira 76a-c (ou o barramento de ligação traseira 78a-c, dependendo de se o MEC primário 44 está em uma seção dianteira ou seção traseira da aeronave 10). Altemativamente, energia podería provir a partir do barramento de ligação dianteira 76a-c para o barramento de comutação de energia primária 96a-c através de contactores 218a-c. Energia primária podería também ser provida para a, e a partir da, barramento de ligação central 80a-c nas conexões 252a-c e através dos contactores 250a-c em associação com os barramentos de comutação de energia primária 96a-c, Energia primária podería também ser provida ao gerador de unidade de energia auxiliar 54 com uma ligação de energia 130 conectada à conexão 262a-c e através dos contactores 260a-c para os barramentos de comutação de energia primária 96a-c.

[00072] Energia primária é provida a partir dos barramentos de comutação de energia primária 96a-c através dos contactores 220a-c para as conexões de saída 214a-c para o MEC secundário 46. Energia primária é também provida a partir dos barramentos de comutação de energia primária 96a-c através dos contactores 222a-c para as conexões de saída 390a-c e através da alimentação de distribuição 98 para energizar a porção de baixa energia 122 do MEC primário 44. Energia primária trifásica provenientes das conexões de saída 390a-c dos PPSNDs 302a-c pode ser enviada através de um sistema estrutural para outros componentes dentro do mesmo MEC 44, 48 como o PPSNDs 302a-c. A alimentação de distribuição 98 é preferivelmente um condutor de quatro fios com um primeiro fio para energia de fase A conectado à conexão de saída 390a, um segundo fio conectado à conexão de saída 390b, e um terceiro fio conectado à conexão de saída 390c.

[00073] Alta energia trifásica pode ser distribuída diretamente a partir da porção de alta energia 120 de um MEC primário 44 para cargas opcionais ou auxiliares por utilização de conexões de saída 340a-c ou conexões de saída 342a-c no PPSNDs 302a-c, mostradas nas FIGS. 12A-12C. O contactor 232 e o contactor 278, mostrados na FIG. 11, correspondem às conexões de saída 340a-c e às conexões de saída 342a-c mostradas nas FIGS. 12A-12C. A energia de 230VCA para e a partir das cargas auxiliares é controlada pelos contactores 232a-c, 278a-c do PPSNDs 302a-c. Se o PPSNDs 302a-c estivesse sendo utilizado no MEC traseiro esquerdo primário 44 (L2), como mostrado nas FIGS. 5A e 5E, uma das cargas trifásicas auxiliares, conectadas às conexões de saída 340a-c do PPSNDs 302a-c, seria ser o MEC de reserva 48. Em tal caso, a ligação 270 provendo energia trifásica a partir do MEC de reserva 48 seria um condutor de quatro fios com um fio separado conectado a cada um dos três PPSNDs 302a-c e o quarto fio, como o neutro, conectado a um quarto PPSND 302. Embora as FIGS. 12A-12C representem conexões direitas para um total de duas diferentes cargas trifásicas, muitas outras cargas trifásicas podem ser servidas pelo MEC particular primário 44 com conexões adicionais.

[00074] Um ou mais dos MECs 44, 46, 48 podem também incluir um sistema de estrutura integrado tendo uma estrutura de montagem de uma ou mais camadas de transferência de dado e/ou energia, separadas por uma ou mais camadas de isolamento. A estrutura ou treliça é configurada para facilitar a fácil instalação ou substituição dentro de uma aeronave 10 e pode ser construída de materiais rígidos ou flexíveis, tais como chapas de metal, termoplásticos, compósitos, ou algum outro material apropriado. Em uma aeronave, energia ou dado poderia ser transferido para vários locais na estrutura de montagem do sistema estrutural ou para vários locais na aeronave. Em algumas configurações, uma via ou um mecanismo, tal como uma interconexão de estrutura pode eletricamente conectar uma ou mais linhas de energia ou dado em uma camada a uma ou mais linhas de energia ou dado em uma ou mais diferentes camadas do sistema de estrutura integrado, como descrito no Pedido de Pat. US N.° 13/930.024, intitulado TRUSS INTERCONNECT, depositado em 28 Junho de 2013, que é incorporado aqui para referência em sua totalidade. A interconexão pode também ser usada para interconectar eletricamente uma LRU montada na camada de superfície superior do sistema de estrutura integrado e enviar energia para a estrutura ou treliça ou a partir da estrutura ou treliça para dentro da LRU. uma LRU com os PPSNDs 302a-c tem um ressalto condutor (projeção) e quando a interconexão passa através da LRU e vai para o sistema estrutural, a interconexão se expande dentro do ressalto bem como das camadas de transferência do sistema estrutural para fazer conexões elétricas entre a LRU e o sistema estrutural.

[00075] Em algumas configurações, o sistema de estrutura integrado pode conectar eletricamente tanto sistemas de energia quanto de dado. Em outras configurações, a interconexão de estrutura ou treliça pode também prover uma conexão mecânica entre uma ou mais camadas do sistema de estrutura integrado. Em configurações adicionais, a interconexão de estrutura ou treliça pode ser configurada para múltiplas inserções e extrações, permitindo a reutilização da interconexão de estrutura ou treliça.

[00076] a FIG. 13 ilustra uma vista em perspectiva explodida de um sistema de estrutura integrada multícamada 500 de um MEC 44, 46, 48. O sistema de estrutura integrado 500 pode incluir camadas de isolamento 502a-502b (daqui em diante referidas coletivamente e/ou genericamente como “camadas de isolamento 502”) e camadas de transferência 504a-504c (daqui em diante referidas coletivamente e/ou genericamente como “camadas de transferência 504”). Em algumas configurações, as camadas de isolamento 502 e as camadas de transferência 504 são altemadamente arranjadas umas sobre as outras de forma que as camadas de isolamento pelo menos parcialmente eletricamente separam as camadas de transferência 504 uma da outra. Em outras configurações, as camadas de isolamento 502 são configuradas para, pelo menos parcialmente, separar fisicamente uma ou mais das camadas de transferência 504 a partir de uma ou mais outras camadas de transferência 504. Também, em algumas configurações, uma ou mais das camadas de isolamento podem atuar como uma barreira de água ou de gotejamento de água entre os compartimentos de passageiros e de carga.

[00077] Os componentes de um MEC 44, 46, 48 podem ser destacavelmente presos ao sistema estrutural 500. Uma porção do sistema de rede de barramento de energia 90 da FIG. 3, por exemplo, correspondente à porção de alta energia 120 de um MEC primário 44, com o PPSNDs 302a-c, é alojada em uma LRU52 montada na camada de isolamento de superfície superior 502a do sistema estrutural 500. Também dentro da LRU 52 com o sistema de rede de barramento de energia 90 está um microprocessador que recebe alimentações de dado do canal A e B a partir do módulo de CNI 162 para controlar todos os contactores 216, 218, 220, 222, 232, 250, 260 e 278.

[00078] Energia primária trifásica 506a-d (daqui em diante pode ser referida coletivamente e/ou genericamente como “energia primária trifásica 506”) é provida a partir de um dos geradores principais 34, 36 para os PPSNDs 302a-c dentro do sistema de rede de barramento de energia 90. Energia de fase A 506a, energia de fase B 506b, ou energia de fase C 506c, ou todas as três, pode ser encaminhada a partir das conexões de saída 390a-c através das camadas de isolamento 502 para uma ou mais camadas de transferência 504 do sistema estrutural 500. O neutro 506d da energia primária trifásica 506 também pode ser encaminhado através das camadas de isolamento 502 para uma ou mais camadas de transferência 504 do sistema estrutural 500. Dado de comunicação é enviado a partir de um MEC 44, 46, 48 para qualquer outro MEC 44, 46, 48 através de dois canais de dado 188, 190 (comumente referidos como os canais A e B). Como mostrado na FIG. 13, a estrutura de montagem do sistema estrutural 500 provê camadas separadas configuradas para prover canais de comunicação separados para componentes de sistema montados no sistema estrutural 500. Ambos os canais de dado 188, 190 podem ser encaminhados através das camadas de isolamento 502 para uma ou mais camadas de transferência 504 do sistema estrutural 500. Por exemplo, a camada de transferência 504a inclui trajeto de transferência de dado 536 e a camada de transferência 504b inclui trajeto de transferência de dado 538. Os trajetos de transferência de dado 536, 538 podem ser separados um do outro por uma ou mais camadas 502, 504, tais como a camada de transferência 504c. Comunicações de dado para trás e para frente entre o sistema de rede de barramento de energia 90 com PPSNDs 302 e o módulo de CNI 162 são enviadas para trás e para frente através dos canais de dado 188, 190. O canal de dado 188 passa através do trajeto de transferência 536 da camada de transferência 504a e o canal de dado 190 passa através do trajeto de transferência 538 d camada de transferência 504b.

[00079] Em algumas configurações, as camadas de transferência 504 são configuradas para incluir um ou mais trajetos de transferência de energia ou dado, ou ambos. Por exemplo, a camada de transferência 504c pode incluir trajetos de transferência de energia 512a e 512b, que correspondem à energia de fase B 506b e ao neutro 506d da energia trifásica 506. O trajeto de transferência de energia 512A recebe energia de fase B, de 230 VCA, por exemplo, e transfere-a para outra LRU 52 montada no sistema estrutural 500, tal como o módulo de CM 162 mostrado na FIG. 13. O trajeto de transferência 512b é o trajeto de retomo de corrente através do neutro 506d a partir do módulo de CM 162 de volta para um dos PPSNDs 302.

[00080] Cada MEC 44, 46, 48 também inclui pelo menos um módulo de distribuição de energia 170 para distribuir energia secundária a partir dos MECs 44, 46, 48. Cada módulo de distribuição 170 pode ser configurado como uma ou mais LRUs 52. Cada módulo de distribuição 170 preferivelmente recebe todas as três fases, mas distribui as mesmas para condutores de uma fase de uma maneira equilibrada. Como mostrado na FIG. 13, a fase A 506a e a fase B 506b são providas através de duas diferentes camadas de transferência 504 do sistema estrutural 500, e então para os módulos de distribuição 170. Cada módulo de distribuição 170 então distribui energia secundária monofásica para as cargas de equipamento de baixa energia 50 dentro da zona associada de cada MEC particular 44, 46, 48. As cargas de equipamento 50 associadas com cada MEC 44, 46, 48 são preferivelmente distribuídas uniformemente através de todas as três fases de energia. Preferivelmente, cada uma das cargas de equipamento de baixa energia 50 é conectada a um módulo de distribuição 170 com um par de condutores elétricos torcidos. Embora o presente pedido represente um número particular de conexões em uma ou mais das FIGS., qualquer número de cargas de equipamento 50 pode ser servida pelo MEC 44, 46, 48 sujeito à quantidade de energia secundária disponível.

[00081] A FIG. 14 ilustra um MEC primário 44 com várias camadas de um sistema estrutural. O MEC primário 44 inclui TRUs 134, 142, a ATU 138, o módulo de CNI 162, módulos de distribuição 170 e um PPSND 302. Os MECs primários 44 incluem um PPSND 302 e MECs 46, 48 não incluem. Um MEC secundário 46 podería ser representado de uma maneira similar ao MEC 44 na FIG. 10B, exceto sem um PPSND 302. As duas TRUs 134, 142, a ATU 138, o módulo de CNI 162, módulos de distribuição 170 e o PPSND 302 são eletricamente interconectados com os traços ou interconexões metalizadas nas camadas de transferência 504 por inserção de mecanismos conectores 562. Os mecanismos de interconexão 562 são inseridos através de cada uma das TRUs 134, 142, da ATU 138, do módulo de CNI 162, módulos de distribuição 170 e do PPSND 302 e para as vias 566 para cada uma das camadas de transferência 504.

[00082] O sistema estrutural inclui a camada de transferência 504a com traço 536 para o canal A e a camada de transferência 504b com traço 538 para o canal B. Cada uma das TRUs 134, 142, da ATU 138, módulos de distribuição 170 e do PPSND 302 é conectado a um traço de canal A dedicado 536 e a um traço de canal B dedicado 538. todavia, o número de traços, 536, 538 em cada camada de transferência 504 depende do protocolo. Em outras modalidades, as TRUs 134, 142, a ATU 138, os módulos de distribuição 170 e o PPSND 302 poderíam, todos, ser conectados ao mesmo canal A traço 536 e ao mesmo canal B traço 538.

[00083] O sistema estrutural na FIG. 14 também inclui camadas de transferência 504c, 504d, 504e e 504f. A camada de transferência 504c inclui traços 570 com energia primária trifásica 506, tal como 230VCA, para energizar o sistema estrutural do MEC 44, 46, 48 e os sistemas conectados ao mesmo. Um respectivo traço 570 corresponde à energia de fase A 506a, energia de fase B 506b, energia de fase C 506c, e neutro 506d. As duas TRUs 134, 142, a ATU 138, o módulo de CNI 162, e o PPSND 302 são conectados aos traços 570 da camada de transferência 504c com mecanismos conectores 562 através de vias 566. A energia primária trifásica 506 é provida a partir dos geradores 34, 36 através do PPSND 302 para a camada de transferência 504c. As duas TRUs 134, 142, a ATU 138, e o módulo de CNI 162 são então energizados por receber a energia primária trifásica 506 a partir dos traços 570 da camada de transferência 504c.

[00084] Energia secundária é distribuída a partir das TRUs 134, 142 e da ATU 138 to camadas de transferência 504d, 504e, 504f. Camadas de transferência 504d, 504e são camadas de baixa voltagem, tais como 28VDC, e cada uma inclui um traço positivo 574, um traço negativo 576, e um traço neutro 578. Uma dessas camadas de transferência 504, tais como a camada de transferência 504e, pode prover energia de reserva a partir de um RAT 128 através da segunda TRU 142. Energia de CC de 28 VCC a partir dos traços 574, 576, 578 das camadas de transferência 504d, 504e é distribuída para o módulo de distribuição 170. A camada de transferência 504f é uma camada trifásica de baixa voltagem, tal como 115VCA, que inclui energia de fase A 580, energia de fase B 582, energia de fase C 584 e um neutro 586. Energia de CA de 115 VCA a partir dos traços da camada de transferência 504f é também distribuída para o módulo de distribuição 170.

[00085] O módulo de distribuição 170 é conectado aos traços das camadas de transferência 504d, 504e, 504f para energia secundária e também aos traços 536, 538 para os canais A e B 202, 204 a fim de distribuir a energia secundária para as cargas de equipamento 50 com os pares de condutores elétricos torcidos e blindados 314. O módulo de distribuição 170 não é conectado à camada de transferência 504b com energia primária trifásica 506, porque energia primária não é distribuída a partir do módulo de distribuição 170. Dado de comunicação a partir dos canais A e B 202, 204 das camadas de transferência de estrutura 504a, 504b controla quando o módulo de distribuição 170 liga e desliga energia secundária para os pares de condutores elétricos torcidos e blindados 314 para o serviço das cargas de equipamento 50.

[00086] Como mostrado na FIG. 14, o módulo de CNI 162 é conectado a cada traço em cada camada 504 do sistema estrutural do MEC 44, 46, 48. Porque existem múltiplas entradas de voltagem para o módulo de CNI 162, reguladores de energia realizam conversões para as voltagens necessárias. Se qualquer um dos traços em uma ou mais das camadas 504 se tomar energizado, o módulo de CNI 162 toma-se ativo. Por exemplo, se todos os MECs 44, 46 perderem energia primária, a energia poderia ser provida para o MEC de reserva 48 com um RAT 128, provendo assim energia para os traços 574, 576, 578 da camada de reserva 504e. Energia nos traços 574, 576, 578 da camada de transferência 504e ativaria o módulo de CNI 162. O módulo de CNI 162 também recebe dado de comunicação para uso com os comutadores de rede 182, 184, 186 a partir de ambos os canais A e B 202, 204 de cada dos traços 536, 538 das camadas de transferência 504a, 504b.

[00087] A FIG. 14 também representa uma barreira 588 preferivelmente posicionada acima das camadas de transferência 504 do sistema estrutural de um MEC 44, 46, 48. Se o sistema estrutural fosse posicionado dentro da estrutura do piso, como mostrado na FIG. 17, a barreira serviría como uma barreira contra fumaça para obstruir a entrada de fumaça a partir do compartimento de carga ao compartimento de passageiros e/ou como uma barreira contra gotejamento de água para impedir o gotejamento de água em qualquer local da aeronave 10. Por exemplo, a barreira 588 poderia obstruir o gotejamento de água sobre componentes elétricos de um MEC 44, 46, 48. Altemativamente, ou em adição à barreira 588, uma ou mais das camadas de isolamento 502 poderíam ser a barreira contra fumaça e/ou barreira contra gotejamento de água. Por exemplo, a camada de isolamento mais superior 502 do sistema estrutural podería ser configurada para atuar como uma barreira contra água e fumaça.

[00088] Em aeronave compósita existente, a rede de retomo de corrente provê um trajeto de retomo de corrente de falha, um trajeto de proteção de segurança pessoal, e trajeto de proteção contra raios para os sistemas da aeronave, todavia, como explicado acima, a rede de retomo de corrente também provê uma significante quantidade do peso de fios metálicos para uma aeronave, o que é indesejável.

[00089] As redes de retomo de corrente dessa conhecida aeronave são também susceptíveis a grandes deslocamentos de voltagem. Ambas as voltagens de CA e CC podem ser medidas na rede de retomo de corrente. As correntes de retomo de todas cargas de equipamento através de toda a aeronave na rede de retomo de corrente são cumulativas e, por conseguinte, uma queda de voltagem é criada ao longo da rede de retomo de corrente, quando medida a partir do ponto de aterramento de fonte de energia para os pontos de aterramento de carga. A queda de voltagem em diferentes pontos ao longo da rede de retomo de corrente aumenta dos pontos de aterramento de fonte de energia na direção para a parte traseira da aeronave, proporcional à impedância da rede de retomo de corrente e da corrente passando através da mesma.

[00090] A FIG. 15 ilustra geralmente que a energia primária trifásica (3 φ) 506 é encaminhada a partir de um ou mais dos geradores principais 34, 36 para múltiplas TRUs isoladas 134 e ATUs não isoladas 138. As TRUs 134 e ATUs 138 são distribuídas através de toda a aeronave 10 como parte da arquitetura distribuída, como mostrado na FIG. 15. Pelo menos uma TRU 134 e pelo menos uma ATU 138 corresponde a um dos MECs 44, 46, 48. Porque as TRUs 134 são isoladas, elas podem ser aterradas quando for conveniente. Também, porque as TRUs 134 são distribuídas, as TRUs 134 podem ser aterradas em diferentes locais e, por conseguinte, suas correntes de retomo de CC permanecem locais a cada respectivo MEC 44, 46, 48. todavia, as correntes de retomo não são mais cumulativas, o que resulta em uma voltagem de decalagem de CC de zero.

[00091] A FIG. 16 também ilustra geralmente a distribuição ou de energia de CA ou energia de CC a partir de uma ATU 138 ou uma TRU 134, respectivamente, todavia, mais especificamente como descrito acima, a energia primária 506 é primeiro distribuída para o equipamento de conversão de energia e então para os módulos de distribuição 170 conectados a cada uma das cargas de equipamento de baixa energia 50 com múltiplos condutores elétricos torcidos e blindados, onde os condutores transportam correntes essencialmente iguais, mas opostas. Na aplicação podem existir pequenas diferenças em corrente transportada pelos condutores. Por exemplo, o par de condutores elétricos torcidos e blindados 314 inclui um condutor de energia elétrica 310 e um neutro ou condutor de retomo 312. O condutor neutro pode ser encaminhado com um alimentador de energia trifásica.

[00092] Depois da conversão da energia primária 506, a energia de CA é distribuída a partir de cada ATU 138 para cargas de equipamento de CA 50a com um condutor de energia elétrica 310 e corrente é retomada a partir de cada carga de equipamento de CA 50a em um correspondente condutor de retomo 312 do par de condutores elétricos torcidos e blindados 314. Energia de CC é provida a partir de cada TRU 134 para as cargas de equipamento de CC 50b com o condutor de energia elétrica 310, Corrente é retomada a partir de cada carga de equipamento de CC 50b no correspondente condutor de retomo 312 do par de condutores elétricos torcidos.

[00093] Energia de fase A 506a, energia de fase B 506b, e energia de fase C 506c são distribuídas a partir dos geradores 34, 36. Um quarto fio metálico a partir dos geradores 34, 36 para a energia primária trifásica 506 é também representado, o qual é o condutor neutro 506d. Cada uma das cargas de equipamento de CA 50a inclui um fio de terminação blindado 590 representado pela linha interrompida conectada ao condutor neutro 506d e cada uma das cargas de equipamento de CC 50b inclui um fio de terminação blindado 592 também representado pela linha interrompida conectada ao condutor neutro 506d. Embora cada uma das cargas de equipamento 50a e 50b seja conectada ao condutor neutro 506d com fios de terminação blindados 590 e 592, respectivamente, as correntes de retomo de carga não mais são cumulativas. Na FIG. 16, parte do condutor neutro 506d é configurada para parecer como uma rede de retomo de corrente (CRN) meramente para ilustrar que o diferencial de voltagem é zero como um resultado do uso de pequenos enlaces de pares de condutores de fio torcidos para distribuição secundária de energia localizada. O condutor neutro 506d da energia primária trifásica distribuída 506 entre MECs 44, 46, 48 da aeronave 10, que é muito menor que os condutores que seriam tipicamente utilizados como parte de uma CRN, pode simplesmente ser referido como umo barramento de terra de segurança (SGB). Por conseguinte, um CRN não é mais necessário na aeronave compósita 10 com distribuição de energia secundária localizada provida por pares de condutores de fio torcidos, o par de condutores de fio torcidos agora provê retomo de corrente. Também, a área de seção transversal dos enlaces criada pelo par de condutores torcidos é muito menor que a área de seção transversal criada pelo maior enlace de fios da CRN, o que reduz a ameaça de raios para a aeronave compósita 10. para comparação, os condutores do par torcido podem ser cerca de 16 até cerca de 20 segundo a 'American wire gauge' (AWG), enquanto que os condutores do CRN são cerca de 2 AWG ou de maior diâmetro.

[00094] A FIG. 16 também ilustra a distribuição de energia primária a partir dos geradores 34, 36 entre os MECs primários 44 distribuídos dentro das seções dianteira, central e traseira da aeronave 10. Cada MEC primário 44 inclui uma TRU 134 e uma ATU 138 para serviço de cargas de equipamento 50b e de cargas de equipamento 50a, respectivamente, como descrito acima. Energia é distribuída a partir de cada MEC 44 para cada carga de equipamento 50 com um par de condutores elétricos torcidos e blindados 314. a FIG. 16 também representa um par de MECs 44 provendo 230 VCA para cargas auxiliares 520. Como referido nas FIGS. 12A-12C e no texto anexo, energia de 230 VCA para, e a partir de, as cargas auxiliares, é controlada pelos contactores 232, 278 do PPSNDs 302 do MEC primário 44.

[00095] A FIG. 16 também ilustra uma pluralidade de LRUs 52, tais como aviônicos, servidos pelo MEC primário mais dianteiro 44. A FIG. 16 também ilustra uma batería 598 para prover energia de reserva. Embora a FIG. 16 represente uma batería 598 provendo energia de reserva para somente o MEC primário mais dianteiro 44, a batería energia de reserva é preferivelmente provida para todos os MECs primários 44.

[00096] A FIG. 17 ilustra um sistema de estrutura integrado 600 que pode ser usado na fabricação de aeronave para prover um ou mais trajetos de transferência de energia e dado, como explicado acima. Um ou mais MECs 44, 46, 48 podem incluir o sistema estrutural 600 como uma estrutura de suporte ou montagem para afixar todos ou parte dos sistemas de veículo, componentes de um MEC 44, 46, 48, cargas de equipamento 50, LRUs 52, ou outro equipamento.

[00097] A estrutura de montagem do sistema estrutural 600 pode ser um conjunto multiparte ou modular de elementos estruturais separados que se empilham, destacavelmente conectam ou travam conjuntamente para criar uma estrutura de montagem integrada que pode ser instalada em uma aeronave 10 como uma única peça unitária. Cada elemento estrutural pode ter uma ou mais camadas de transferência e uma ou mais camadas de isolamento, como descrito acima. Cada elemento estrutural do sistema estrutural multiparte 600 pode ser destacável um do outro para permitir o reparo ou substituição de elementos estruturais danificados, sem a remoção de elementos estruturais não danificados a partir da aeronave 10. Uma ou mais camadas de cada elemento estrutural podem também ser substituídas. Um elemento do sistema estrutural 600 podería ser trocado sem ter que remover o sistema estrutural inteiro 600. Também, todo ou pelo menos uma porção do sistema estrutural 600 pode também ser destacável a partir da estrutura de suporte da aeronave 10, tal como as vigas de piso ou elementos de armação da fuselagem. Altemativamente, o sistema estrutural 600 pode ser fabricado como uma única estrutura monolítica que pode ser instalada ou substituída em sua totalidade.

[00098] O sistema estrutural 600 é configurado para se estender dentro de um delgado volume estrutural definido na parede lateral da fuselagem entre elementos de armação, e pela profundidade dos elementos de armação, ou no espaço do piso entre os compartimentos de passageiros e de carga da aeronave 10, e pela profundidade das vigas de piso. Altemativamente, o sistema estrutural 600 podería têm uma forma física configurada para ser implantada dentro de um compartimento de equipamento tradicional. O sistema estrutural 600 monta na parede lateral da aeronave 10 preferivelmente corresponde à curvatura da fuselagem da aeronave 10. a FIG. 17 é uma vista inferior olhando para cima na direção para o sistema estmtural 600 configurado para se estender a partir da parede lateral para a parede lateral da aeronave 10, sob trilhos de assento 610, e entre vigas de piso transversais 608. Um MEC44, 46, 48 posicionado no piso ou na parede lateral da aeronave 10 com um sistema estmtural, tal como o sistema estmtural 600, pode servir as cargas de equipamento 50 dentro do compartimento de passageiros e do compartimento de carga da aeronave 10, que estão na proximidade do MEC 44, 46, 48.

[00099] O sistema estmtural 600 é configurado para ter uma porção central estreita que se estende sobre a parte superior das duas vigas de piso adjacentes internas 608 e porções de extremidade opostas que se estendem ainda mais para fora a partir de ambos os lados das duas vigas de piso adjacentes internas 608 para as próximas vigas de piso 608 para prover uma ampla superfície para a montagem de componentes, tais como os módulos de distribuição de energia 170. Em uma ou mais modalidades, o sistema estrutural é configurado para ter uma largura e comprimento entre vigas de piso adjacentes 608, ou entre vigas de piso 608 que são deslocadas uma com relação à outra, o que é apropriado para servir como uma barreira de fumaça para impedir que fumaça a partir do compartimento de carga entre no compartimento de passageiros e/ou como uma barreira contra gotejamento de água para impedir o gotejamento de água sobre os componentes elétricos dentro de um MEC 44, 46, 48.

[000100] a FIG. 17 também mostra o módulo de CNI 162, módulos de distribuição de energia 170, TRUs 134, 142, a ATU 138, e o PPSNDs 302 montados no sistema estrutural 600 de um MEC primário 44. A TRU 134 recebe 230 VCA a partir das conexões de saída 390 do PPSNDs 302. As TRUs 134 se conectam à barramento de energia com 28 VCC para energizar os módulos de distribuição 170. Cada módulo de distribuição de energia 170 tem conexões 596 para formar interface com as cargas de equipamento 50 associadas com o MEC primário 44.

[000101] Cada elemento estrutural do sistema estrutural 600 tem uma ou mais camadas de transferência e isolamento, como explicado acima. Uma das camadas de transferência pode ser configurada para transferir energia de alta voltagem a partir de uma porção de um MEC 44, 46, 48 para outra porção do mesmo MEC 44, 46, 48. Por exemplo, energia de alta voltagem pode ser provida dentro do sistema estrutural 600 através de uma camada de transferência para o PPSNDs 302, configurada como uma LRU52, montada na superfície do sistema estrutural 600. baixa voltagem energia secundária pode também ser provida através de outra camada de transferência do sistema estrutural 600 para cargas de equipamento de baixa energia 50 montadas na superfície do sistema estrutural 600. Também, dado de comunicação pode ser provido através de uma camada de transferência de uma estrutura ou treliça 600 para um componente de sistema de aeronave montado na superfície do sistema estrutural 600. Uma camada de transferência do sistema estrutural 600 podería prover o canal A para um componente de sistema montado na superfície do sistema estrutural 600 e outra camada de transferência podería prover o canal B para este mesmo sistema.

[000102] Retomando agora para a FIG. 18, uma rotina ilustrativa 700 para distribuir energia elétrica e dado de comunicações através de todo um veículo tendo múltiplas seções de veículo e definindo separações de seção entre seções de veículo adjacentes é provida aqui. A menos que indicado ao contrário, mais ou menos operações podem ser realizadas do que mostrado nas FIGS. e descrito aqui. Adicionalmente, a menos que indicado ao contrário, essas operações podem também ser realizadas em uma ordem diferente daquelas descritas aqui.

[000103] A rotina 700 se inicia na operação 702, onde uma ou mais fontes de energia geram energia primária. Na operação 704, pelo menos um MEC 44, 46, 48 é distribuído em cada seção de veículo. Na operação 706, energia primária é distribuída através das separações de seção para os MECs 44, 46, 48. Cargas de equipamento 50 dentro de cada seção de veículo são associadas com o MEC mais próximo 44, 46, 48 na operação 708. Na operação 710, cada MEC 44, 46, 48 distribui energia secundária somente dentro de cada respectiva seção de veículo para o serviço das cargas de equipamento 50. Em uma ou mais modalidades, comunicações ópticas podem ser usadas em lugar de elétrica comunicações de forma que os componentes eletrônicos de energia não interferem com as comunicações de dado confiáveis. O método pode então incluir ainda prover comunicações por fibras ópticas para impedir que energia primária de alta voltagem afete as comunicações de dado.

[000104] a FIG. 19 ilustra uma rotina 800 para gerir energia em um sistema de computação distribuído dentro de um veículo. A menos que indicado ao contrário, mais ou menos operações podem ser realizadas do que as mostradas n as FIGS. e descritas aqui. Adicionalmente, a menos que indicado ao contrário, essas operações podem também ser realizadas em uma ordem diferente daquela descrita aqui.

[000105] A rotina 800 se inicia na operação 802, onde MECs 44, 46, 48 são espacialmente distribuídos através de todo o veículo 10. Na operação 804, cada MEC 44, 46, 48 gere dado de uma zona de cargas de equipamento 50 servida pelo MEC mais próximo 44, 46, 48. Cada MEC 44, 46, 48 comunica dado de distribuição de energia a partir da zona de cargas de equipamento associadas com cada MEC para os outros MECs 44, 46, 48 na operação 806. Na operação 808, o módulo de CNI 162 de cada MEC 44, 46, 48 realiza operações de gestão de energia de enlace fechado dentro de cada zona de cargas de equipamento, independentemente dos outros MECs e seus módulos de CNI 162. A rotina 800 pode também incluir a operação 810 de reencaminhar energia primária através de outro MEC para um MEC não energizado 44, 46, 48.

Cláusula 1: Sistema de energia e comunicações distribuído para um veículo, compreendendo: uma pluralidade de seções de veículo acopladas conjuntamente definindo uma separação de seção entre seções de veículo adjacentes; e uma pluralidade de centros de equipamento modulares (MECs) espacialmente distribuídos através de todo o veículo de forma que um ou mais da pluralidade de MECs são posicionados em cada uma das seções de veículo, cada seção de veículo definindo uma ou mais zonas de cargas de equipamento na proximidade de um MEC, cada um da pluralidade de MECs configurado para prover independentemente energia elétrica localizada e dados de comunicação para o serviço das cargas de equipamento dentro de uma zona associada de cargas de equipamento.

Cláusula 2: sistema de acordo com a cláusula 1, em que cada MEC é configurado para distribuir tanto energia elétrica primária quanto secundária.

Cláusula 3: sistema de acordo com a cláusula 1, em que cada um da pluralidade de MECs recebe energia elétrica primária a partir de uma ou mais fontes de energia e cada MEC é configurado para realizar conversão de energia localizada para prover independentemente energia elétrica secundária para o serviço das cargas de equipamento dentro de uma respectiva zona associada de cargas de equipamento.

Cláusula 4: sistema de acordo com a cláusula 3, em que energia elétrica primária é distribuída através de separações de seção de forma que cada um dos MECs em cada seção de veículo recebe energia elétrica primária.

Cláusula 5: sistema de acordo com a cláusula 4, em que um dos MECs é um MEC de reserva distribuindo energia de alta voltagem de CA através das separações de seção do veículo.

Cláusula 6: sistema de acordo com a cláusula 3, em que energia secundária é impedida de outra maneira de cruzar as separações de seção.

Cláusula 7: sistema de acordo com a cláusula 1, em que cada MEC compreende umo barramento de energia primária para distribuir energia de alta voltagem para outros MECs.

Cláusula 8: sistema de acordo com a cláusula 7, em que uma porção da pluralidade de MECs compreende ainda uma segundo barramento de energia primária para distribuir energia de alta voltagem.

Cláusula 9: sistema de acordo com a cláusula 8, em que cada MEC tendo somente uma único barramento de energia primária define um MEC secundário, cada MEC secundário tendo uma porção de baixa energia para distribuir energia elétrica secundária para o serviço da carga de equipamentos.

Cláusula 10: sistema de acordo com a cláusula 8, em que cada MEC tendo a segundo barramento de energia primária define um MEC primário, em que cada MEC primário distribui energia primária para outros MECs primários e para os MECs secundários.

Cláusula 11: sistema de acordo com a cláusula 7, em que um par de barramentos de energia primária define um MEC primário tendo uma porção de alta energia e uma porção de baixa energia, o barramento de energia primária na porção de alta energia para encaminhar energia primária entre outros MECs primários, e o barramento de energia primária na porção de baixa energia para distribuir energia para o serviço da carga de equipamentos.

Cláusula 12: sistema de acordo com a cláusula 1, compreendendo ainda pelo menos uma fonte de energia primária, em que uma porção da pluralidade de MECs é MECs primários e energia primária a partir da fonte de energia primária é distribuída entre os MECs primários, e em que energia primária pode ser encaminhada a partir de um MEC primário para outro MEC primário quando energia é perdida no outro MEC primário.

Cláusula 13: sistema de acordo com a cláusula 1, compreendendo ainda uma pluralidade de fontes de energia primária, cada um dos MECs recebendo diretamente energia primária a partir de uma das fontes de energia primárias, em que cada um dos MECs pode receber energia primária a partir de outra das fontes de energia primárias através de outro dos MECs quando energia primária diretamente a partir de uma das fontes de energia primárias é perdida.

Cláusula 14: sistema de acordo com a cláusula 1, em que existem três seções de veículo e cada seção tem dois MECs, definindo assim uma configuração de 3 por 2.

Cláusula 15: sistema de acordo com a cláusula 1, em que pelo menos um dos MECs é posicionado em uma parede lateral de uma fuselagem de uma aeronave.

Cláusula 16: sistema de acordo com a cláusula 1, em que pelo menos um dos MECs é posicionado em um piso entre compartimentos de passageiros e de carga de uma aeronave.

Cláusula 17: Método para distribuir energia elétrica e dada de comunicações através de todo um veículo tendo múltiplas seções de veículo e definindo uma separação de seção entre seções de veículo adjacentes, o método compreendendo as etapas de: gerar energia primária a partir de uma ou mais fontes de energia principais; distribuir pelo menos um centro de equipamento modular (MEC) em cada seção de veículo; distribuir a energia primária a partir da uma ou mais fontes de energia principais através das separações de seção para os MECs; associar cada uma de uma ou mais cargas de equipamento dentro de cada seção de veículo para um MEC mais próximo; e cada MEC distribuindo energia secundária somente dentro de cada respectiva seção de veículo para o serviço das cargas de equipamento associadas.

Cláusula 18: Método de acordo com a cláusula 17, compreendendo ainda os MECs se comunicando um com o outro para realizar a gestão global da carga de veículo.

Cláusula 19: Método de acordo com a cláusula 17, compreendendo ainda prover comunicações por fibras ópticas para impedir que energia primária de alta voltagem afete as comunicações de dado.

Cláusula 20: Método de acordo com a cláusula 17, compreendendo ainda distribuir energia primária entre MECs.

Cláusula 21: Método de acordo com a cláusula 17, compreendendo ainda fazer perder energia primária a partir das fontes de energia principais para um dos MECs e encaminhar energia primária a partir de outro MEC energizado por outra fonte de energia principal para o MEC que está desenergizado.

Cláusula 22: Método para gerir energia em um sistema de computação distribuído dentro de um veículo, o método compreendendo: distribuir uma pluralidade de centros de equipamento modulares (MECs) espacialmente através de todo o veículo; gerir dado de uma zona de cargas de equipamento servida pelo mais próximo da pluralidade de MECs; comunicar dado de distribuição de energia a partir da zona de cargas de equipamento associadas com cada MEC para o outro da pluralidade de MECs; e realizar operações de gestão de energia de enlace fechado dentro de cada zona de cargas de equipamento por um MEC associado independentemente do outro da pluralidade de MECs.

Cláusula 23: Método de acordo com a cláusula 22 compreendendo ainda fazer perder energia primária para um dos MECs e reencaminhar energia primária através de outro MEC para o MEC não energizado.

[000106] A matéria descrita acima é provida somente a título de ilustração e não deve ser interpretada como limitativa. Várias modificações e alterações podem ser feitas à matéria descrita seguir as modalidades e aplicações de exemplo ilustradas e descritas, e sem se afastar do verdadeiro espírito e escopo da presente exposição, que é exposta nas seguintes reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de energia e comunicações distribuído para um veículo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de seções de veículo acopladas conjuntamente definindo uma separação de seção entre seções de veículo adjacentes; e uma pluralidade de centros de equipamento modulares (MECs) espacialmente distribuídos através de todo o veículo de forma que um ou mais da pluralidade de MECs é posicionado em cada uma das seções de veículo, cada seção de veículo definindo uma ou mais zonas de cargas de equipamento na proximidade de um MEC, cada um da pluralidade de MECs configurado para prover independentemente energia elétrica localizada e dados de comunicação para o serviço das cargas de equipamento dentro de uma zona associada de cargas de equipamento.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada MEC é configurado para distribuir tanto energia elétrica primária quanto secundária.

3. Sistema de acordo com as reivindicações 1-2, caracterizado pelo fato de que cada u da pluralidade de MECs recebe energia elétrica primária a partir de uma ou mais fontes de energia e cada MEC é configurado para realizar conversão de energia localizada para prover independentemente energia elétrica secundária para o serviço das cargas de equipamento dentro de uma respectiva zona associada de cargas de equipamento.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que energia elétrica primária é distribuída através de separações de seção de forma que cada um dos MECs em cada seção de veículo recebe energia elétrica primária.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que um dos MECs é um MEC de reserva distribuindo energia de alta voltagem de CA através das separações de seção do veículo.

6. Sistema de acordo com as reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que cada MEC compreende umo barramento de energia primária para distribuir energia de alta voltagem para outros MECs,

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1-3 ou 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma fonte de energia primária, em que uma porção da pluralidade de MECs é MECs primários e energia primária a partir da fonte de energia primária é distribuída entre os MECs primários, e em que energia primária pode ser encaminhada a partir de um MEC primário para outro MEC primário quando energia é perdida no outro MEC primário.

8. Sistema de acordo com as reivindicações 1-3, 6, ou 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos MECs é posicionado em uma parede lateral de uma fuselagem de uma aeronave.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1-3 ou 6-8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos MECs é posicionado em um piso entre compartimentos de passageiros e de carga de uma aeronave.

10. Método para distribuir energia elétrica e dado de comunicações através de todo um veículo tendo múltiplas seções de veículo e definindo uma separação de seção entre seções de veículo adjacentes, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: gerar energia primária a partir de uma ou mais fontes de energia principais; distribuir pelo menos um centro de equipamento modular (MEC) em cada seção de veículo; distribuir a energia primária a partir da uma ou mais fontes de energia principais através das separações de seção para os MECs; associar cada uma de uma ou mais cargas de equipamento dentro de cada seção de veículo para um MEC mais próximo; e cada MEC distribuindo energia secundária somente dentro de cada respectiva seção de veículo para o serviço das cargas de equipamento associadas.