BR102021013624A2

BR102021013624A2 - Método para estimar um centro de massa de uma aeronave por meio de um sistema de amortecedor de impacto, sistema de estimativa de centro de massa, e, artigo de fabricação

Info

Publication number: BR102021013624A2
Application number: BR102021013624-3A
Authority: BR
Inventors: Susanne M. Reber; Kevin Hawko; Amir Fazeli; Adnan Cepic
Original assignee: Goodrich Corporation
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2022-01-25
Also published as: CA3122763A1; EP3940360B1; US11320333B2; EP3940360A1; US20220011189A1

Abstract

Um sistema e vários métodos para determinar um centro de massa de uma aeronave com uma pluralidade de conjuntos de amortecedor de impacto são ilustrados. Vários sensores, incluindo um sensor de pressão de gás e / ou um sensor de posição, podem ser usados para coletar dados e determinar o centro de massa da aeronave. Vários métodos aqui ilustrados podem avaliar o centro de massa em relação a um eixo geométrico da distância entre eixos e um eixo geométrico da banda de rodagem com base nos dados reunidos.

Description

MÉTODO PARA ESTIMAR UM CENTRO DE MASSA DE UMA AERONAVE POR MEIO DE UM SISTEMA DE AMORTECEDOR DE IMPACTO, SISTEMA DE ESTIMATIVA DE CENTRO DE MASSA, E, ARTIGO DE FABRICAÇÃO

CAMPO

[001] A presente divulgação se refere geralmente a conjuntos de amortecedor de impacto e, mais especificamente, a sistemas e métodos para estimação de distância lateral de centro de massa de aeronave e centro de massa através de conjuntos de amortecedor de impacto.

FUNDAMENTOS

[002] Convencionalmente, vários tipos de aeronave utilizam conjuntos de amortecedor de impacto para auxiliar na redução e gerenciamento da energia transmitida do trem de pouso para a estrutura de uma aeronave à qual o trem de pouso está fixado. Tais conjuntos de amortecedor de impacto geralmente apresentam um pistão que comprime um fluido dentro de uma câmara vedada. O fluido normalmente inclui um segmento de gás e um segmento de líquido.

SUMÁRIO

[003] Um método para estimar um centro de massa de uma aeronave através de um sistema de amortecedor de impacto é divulgado neste documento. O método pode compreender: receber, por um processador, uma primeira pressão de gás de um primeiro amortecedor de impacto de uma fase de decolagem para uma fase de pouso da aeronave a partir de um primeiro sensor de pressão de gás; receber, pelo processador, uma segunda pressão de gás de um segundo amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um segundo sensor de pressão de gás; receber, pelo processador, uma terceira pressão de gás de um terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um terceiro sensor de pressão de gás; determinar, pelo processador, o centro de massa da aeronave com base na primeira pressão de gás, na segunda pressão de gás, na terceira pressão de gás, uma distância da banda de rodagem, uma distância da distância entre eixos e ângulos de inclinação do trem de pouso; e transmitir, pelo processador, o centro de massa da aeronave para um dispositivo.

[004] Em várias modalidades, a fase de decolagem pode ser determinada detectando pelo menos um dentre a primeira pressão de gás, a segunda pressão de gás, a terceira pressão de gás, sendo inferior a uma pressão de limiar. A fase de pouso pode ser determinada pela detecção de pelo menos um dentre a primeira pressão de gás, a segunda pressão de gás, a terceira pressão de gás, aumenta e então permanece substancialmente constante ao longo de um período de tempo predeterminado. O método pode compreender ainda: receber, pelo processador, um primeiro curso do primeiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um primeiro sensor de posição; receber, pelo processador, um segundo curso do segundo amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um segundo sensor de posição; receber, pelo processador, um terceiro curso do terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso de um terceiro sensor de posição; e determinar, pelo processador, a fase de decolagem ao receber uma medição de curso totalmente estendido (ou quase totalmente estendido) de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição. O método pode compreender ainda determinar, pelo processador, a fase de pouso ao receber a medição de curso quase totalmente estendido e um curso mínimo abaixo de um limiar de curso ao longo de um período de tempo predeterminado de pelo menos um do primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição; receber por um primeiro período de tempo no período de tempo predeterminado o curso mínimo; e receber em um segundo periodo de tempo no periodo de tempo predeterminado a medição de curso quase totalmente estendido. A determinação do centro de massa da aeronave pode ainda compreender calcular a média, pelo processador, de uma primeira força do primeiro amortecedor de impacto, calcular a média de uma segunda força do segundo amortecedor de impacto e calcular a média de uma terceira força do terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso. O centro de massa pode ser determinado em um plano horizontal.

[005] Um sistema de estimativa de centro de massa é divulgado neste documento. O sistema de estimativa do centro de massa pode compreender: uma aeronave configurada para elevação vertical; um arranjo de trem de pouso incluindo: um conjunto de trem de pouso do lado direito (RHS) tendo um primeiro amortecedor de impacto com um primeiro sensor de pressão; um conjunto de trem de pouso do lado esquerdo (LHS) tendo um segundo amortecedor de impacto com um segundo sensor de pressão, o conjunto de trem de pouso LHS e o conjunto de trem de pouso RHS separados por uma distância da banda de rodagem ao longo de um eixo geométrico da banda de rodagem; um conjunto de trem de pouso central tendo um terceiro amortecedor de impacto tendo um terceiro sensor de pressão, o conjunto de trem de pouso central separado do eixo geométrico da banda de rodagem por uma distância da distância entre eixos ao longo de um eixo geométrico da distância entre eixos, o eixo geométrico da distância entre eixos sendo perpendicular ao eixo geométrico da banda de rodagem; um controlador em comunicação elétrica com o primeiro sensor de pressão, o segundo sensor de pressão e o terceiro sensor de pressão; e um dispositivo eletricamente acoplado ao controlador, o dispositivo configurado para receber uma estimativa do centro de massa ao longo de um plano horizontal, o plano horizontal definido pelo eixo geométrico da banda de rodagem e o eixo geométrico da distância entre eixos.

[006] Em várias modalidades, o controlador pode ser operável para receber uma primeira pressão do primeiro sensor de pressão, receber uma segunda pressão do segundo sensor de pressão e receber uma terceira pressão do terceiro sensor de pressão de uma fase de decolagem para uma fase de pouso do aeronaves. O controlador pode ser operável para calcular a média de uma primeira medição da primeira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso, fazer a média de uma segunda medição da segunda pressão da fase de decolagem para a fase de pouso e fazer a média de uma terceira medição da terceira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso. O controlador pode ser operável para determinar uma distância lateral de centro de massa do eixo da base de roda e uma distância longitudinal de centro de massa do eixo da banda de rodagem da roda. O controlador pode ser operável para determinar a fase de decolagem com base em pelo menos um dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão caindo abaixo de um limiar de pressão de decolagem. O controlador pode ser operável para determinar a fase de pouso com base em pelo menos um dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão aumentando e permanecendo substancialmente constante por um período de tempo predeterminado. O sistema de estimativa de centro de massa pode compreender ainda um primeiro sensor de posição do primeiro amortecedor de impacto, um segundo sensor de posição do segundo amortecedor de impacto e um terceiro sensor de posição do terceiro amortecedor de impacto, em que o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição, e o terceiro sensor de posição estão em comunicação elétrica com o controlador. O controlador pode ser operável para determinar a fase de pouso com base em pelo menos um de receber uma medição de curso de pelo menos um do primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição sendo quase totalmente estendido por um primeiro período de tempo em um período de tempo predeterminado; e receber a medição de curso de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição sendo um curso mínimo abaixo de um limiar de curso em um segundo período de tempo no período de tempo predeterminado.

[007] Um artigo de fabricação é divulgado aqui. O artigo de fabricação pode incluir um meio de armazenamento legível por computador não transitório e tangível tendo instruções armazenadas no mesmo que, em resposta à execução por um sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, fazem com que o sistema de estimativa do centro de massa da aeronave execute operações que compreendem: medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma primeira pressão de um primeiro amortecedor de impacto de uma fase de decolagem para uma fase de pouso de uma aeronave; medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma segunda pressão da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave; medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma terceira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave; gerar, pelo sistema de estimativa do centro de massa da aeronave, uma estimativa do centro de massa da aeronave com base em uma primeira pressão média da primeira pressão, uma segunda pressão média da segunda pressão, uma terceira pressão média da terceira pressão, uma distância da banda de rodagem e uma distância da distância entre eixos; e transmitir, pelo sistema de estimativa do centro de massa da aeronave, a estimativa do centro de massa para um dispositivo na aeronave.

[008] Em várias modalidades, as operações compreendem ainda determinar, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, a fase de decolagem da medição de pelo menos um dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão. As operações podem compreender ainda determinar, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, a fase de pouso a partir da medição de pelo menos um dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão. As operações podem compreender ainda começar a medir a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão em resposta à determinação da fase de decolagem. As operações podem compreender ainda terminar a medição da primeira pressão, da segunda pressão e da terceira pressão em resposta à determinação de que a fase de pouso terminou.

[009] As características e os elementos anteriores podem ser combinados em várias combinações sem exclusividade, a menos que expressamente indicado de outra forma neste documento. Estas características e elementos, bem como a operação das modalidades divulgadas ficarão mais evidentes à luz da descrição que se segue e dos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A matéria da presente divulgação está particularmente salientada e distintamente reivindicada na porção conclusiva do relatório descritivo. Uma compreensão mais completa da presente divulgação, no entanto, pode se mais bem obtida por referência à descrição detalhada e às reivindicações quando consideradas em conexão com as figuras dos desenhos, em que numerais semelhantes denotam elementos semelhantes.

[0011] A Figura 1A ilustra uma vista em perspectiva de uma aeronave com um conjunto de trem de pouso de acordo com várias modalidades;
a Figura 1B ilustra uma vista esquemática de um arranjo de trem de pouso da aeronave, de acordo com várias modalidades;
a Figura 2 ilustra um conjunto de trem de pouso com um amortecedor de impacto de acordo com várias modalidades;
a Figura 3 ilustra um método para uma estimativa de centro de massa de uma aeronave, de acordo com várias modalidades; e
a Figura 4 ilustra um sistema de estimativa de centro de massa para uma aeronave, de acordo com várias modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] A descrição detalhada de modalidades exemplificativas neste documento faz referência aos desenhos anexos que mostram modalidades exemplificativas a título de ilustração e seus melhores modos. Embora essas modalidades exemplificativas sejam descritas em detalhes suficientes para permitir que aqueles versados na técnica pratiquem as invenções, deve ser entendido que outras modalidades podem ser realizadas e que mudanças lógicas e mecânicas podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo das invenções. Assim, a descrição detalhada neste documento é apresentada para fins de ilustração apenas e não para limitação. Por exemplo, qualquer referência ao singular inclui modalidades plurais e qualquer referência a mais de um componente ou etapa pode incluir uma modalidade ou etapa singular. Além disso, qualquer referência a preso, fixado, conectado ou semelhante pode incluir fixação permanente, removível, temporária, parcial, completa e/ou qualquer outra opção de fixação possível.

[0013] Os sistemas de trem de pouso de aeronaves de uma aeronave de acordo com a presente divulgação podem compreender um amortecedor de impacto. A estimativa de um centro de massa da aeronave pode ser determinada através do amortecedor de impacto medindo certas variáveis através do amortecedor de impacto, incluindo a pressão do gás e / ou curso do amortecedor de impacto em vários pontos durante a operação da aeronave e calculando o centro de massa das variáveis.

[0014] Consequentemente, com referência à FIG. 1A, uma vista em perspectiva de uma aeronave 10, de acordo com várias modalidades. A aeronave 10 pode ser configurada para decolagem vertical (por exemplo, um helicóptero ou semelhante). A aeronave 10 inclui um arranjo de trem de pouso 50. Em várias modalidades, o arranjo de trem de pouso 50 pode incluir pelo menos três conjuntos de trem de pouso. Em várias modalidades, um sistema de estimativa de massa incluindo cada conjunto de trem de pouso pode ser configurado para calcular uma força durante um evento de pouso. Cada conjunto de trem de pouso no arranjo de trem de pouso 50 pode incluir sensores configurados para medir várias variáveis e pode usar as variáveis para estimar um centro de massa da aeronave 10 ao longo de um plano horizontal.

[0015] Com referência agora à FIG. 1B, uma vista plana esquemática de um arranjo de trem de pouso 50, de acordo com várias modalidades. O arranjo de trem de pouso 50 pode incluir um conjunto de trem de pouso do lado direito (RHS) 52, um conjunto de trem de pouso do lado esquerdo (LHS) 54 e um conjunto de trem de pouso central 56. Em várias modalidades, o conjunto de trem de pouso central 56 pode ser disposto a ré ou à frente do conjunto de trem de pouso RHS 52 e do conjunto de trem de pouso LHS 54. Embora ilustrado como incluindo conjuntos de trem de pouso de duas rodas, qualquer número de rodas está dentro do escopo desta divulgação. Por exemplo, cada conjunto de trem de pouso (por exemplo, conjuntos de trem de pouso 52, 54, 56) pode incluir uma roda, duas rodas, quatro rodas, oito rodas ou qualquer outro número de rodas e estar dentro do escopo desta divulgação.

[0016] Em várias modalidades, cada conjunto de trem de pouso (por exemplo, conjuntos de trem de pouso 52, 54, 56) pode incluir um ponto de contato central da(s) roda(s) de cada conjunto de trem de pouso. Em várias modalidades, uma banda de rodagem (A) pode estar a uma distância entre o ponto de contato central 55 do conjunto de trem de pouso LHS 54 e o ponto de contato central 53 do conjunto de trem de pouso RHS 52. Da mesma forma, uma distância entre eixos (B) pode ser uma distância entre o ponto de contato central 57 do conjunto de trem de pouso central 56 e uma linha do ponto de contato central 53 do conjunto de trem de pouso RHS e o ponto de contato central 55 do conjunto de trem de pouso LHS 54, a distância sendo medida em uma direção perpendicular à medição da banda de rodagem (A). Em várias modalidades, a banda de rodagem (A) pode ser medida ao longo de um eixo geométrico lateral (por exemplo, eixo geométrico X) e a distância entre eixos (B) pode ser medida ao longo de um eixo geométrico longitudinal (por exemplo, eixo geométrico Y).

[0017] Com referência agora à FIG. 2, uma vista lateral do conjunto de trem de pouso 100 é ilustrada de acordo com várias modalidades. Em várias modalidades, cada conjunto de trem de pouso da FIG. 1B (por exemplo, conjunto de trem de pouso RHS 52, conjunto de trem de pouso LHS 54 e conjunto de trem de pouso central 56) pode estar de acordo com o conjunto de trem de pouso 100. Em várias modalidades, o conjunto de trem de pouso 100 compreende um amortecedor de impacto 104. O amortecedor de impacto 104 pode ser mecanicamente acoplado a um conjunto de roda 106. Em várias modalidades, o amortecedor de impacto 104 pode ser configurado para absorver e amortecer as forças transmitidas pelo conjunto de roda 106 para uma aeronave.

[0018] O amortecedor de impacto 104 pode compreender, por exemplo, um pistão 102 e um cilindro 108. O cilindro 108 pode ser configurado para receber o pistão 102 de uma maneira que permite que os dois componentes se encaixem juntos e absorvam e amorteçam as forças transmitidas pelo conjunto de roda 106.

[0019] Em várias modalidades, um líquido, como fluido hidráulico ou óleo, está localizado dentro do amortecedor de impacto 104. O cilindro 108 e o pistão 102 podem, por exemplo, ser configurados para vedar de modo que o líquido contido dentro do amortecedor de impacto 104 seja incapaz de vazar à medida que o pistão 102 se move em relação ao cilindro 108. Além disso, o amortecedor de impacto 104 pode ser configurado para conter um gás. O ar pode ser posicionado acima do gás (referido como um arranjo "ar sobre óleo") ou vice-versa. Da mesma forma, o cilindro 108 e o pistão 102 podem ser vedados de modo que o gás seja incapaz de vazar à medida que o pistão 102 se move em relação ao cilindro 108. Como tal, o amortecedor de impacto 104 pode compreender um ambiente pressurizado dentro do cilindro 108. Embora descrito como um arranjo "ar sobre óleo", "qualquer configuração do amortecedor de impacto está dentro do escopo desta divulgação. Por exemplo, a configuração do amortecedor de impacto pode ser um único estágio separado de ar-óleo, um duplo estágio separado de ar-óleo, um duplo estágio de mistura de ar-óleo ativado ou uma configuração de duplo estágio de curso de ar-óleo ativado e estar dentro do âmbito desta divulgação.

[0020] O amortecedor de impacto 104 pode compreender ainda, por exemplo, um sensor de pressão de gás 110. Em várias modalidades, o sensor de pressão de gás 110 pode ser capaz de medir a pressão do gás dentro do amortecedor de impacto 104 em um momento desejado. Por exemplo, o sensor de pressão de gás 110 pode medir a pressão do gás dentro do amortecedor de impacto 104 antes, durante ou após a decolagem, ou em qualquer ponto durante o ciclo de trabalho do amortecedor de impacto 104.

[0021] Em várias modalidades, o amortecedor de impacto 104 pode compreender ainda, por exemplo, um sensor de temperatura do gás 112. O sensor de temperatura do gás 112 pode ser capaz de medir a temperatura do gás dentro do amortecedor de impacto 104 em qualquer ponto durante o ciclo de trabalho do amortecedor de impacto 104.

[0022] O amortecedor de impacto 104 também pode compreender um sensor de posição 116. Em várias modalidades, o sensor de posição 116 pode ser capaz de medir a posição do pistão 102 em relação ao cilindro 108, que é convencionalmente referido como o curso ou curso, do amortecedor de impacto 104 em um momento desejado. O sensor de posição 116 pode ser configurado para medir a posição indiretamente, por exemplo, medindo a orientação de uma ou mais ligações de torque do amortecedor de impacto 118 (ou outros componentes). Por exemplo, o sensor de posição 116 pode medir o curso do amortecedor de impacto 104 em qualquer ponto durante o ciclo de trabalho do amortecedor de impacto 104.

[0023] Com referência à FIG. 3, um método 300 para determinar um centro de massa de uma aeronave é ilustrado, de acordo com várias modalidades. O método 300 pode, por exemplo, compreender utilizar dados de um ciclo de voo (por exemplo, logo após a decolagem e logo após o pouso) para estimar um centro de massa de uma aeronave (por exemplo, aeronave 10 da FIG. 1A).

[0024] Em várias modalidades, o método 300 pode compreender determinar um evento de decolagem (etapa 302). O evento de decolagem pode ser determinado utilizando medições do sensor de posição 116 ou sensor de pressão de gás 110 da FIG. 2. Por exemplo, normalmente, um amortecedor de impacto deve se estender até uma posição totalmente estendida durante a decolagem de uma aeronave. Como tal, o sensor de posição 116 pode determinar o evento de decolagem medindo uma extensão do amortecedor de impacto e determinando que o amortecedor de impacto está em ou quase totalmente estendido. Em várias modalidades, um evento de decolagem pode ser determinado apenas a partir do sensor de pressão de gás 110. Por exemplo, o sensor de pressão de gás 110 pode determinar o evento de decolagem medindo uma pressão de gás abaixo de um limiar de pressão de gás. A pressão de gás limiar pode ser ligeiramente maior do que uma pressão mínima do amortecedor de impacto 104. Em várias modalidades, em resposta à determinação do evento de decolagem (por exemplo, etapa 302), pelo menos um dos dados de pressão e dados de curso podem começar a ser registrados para cada conjunto de trem de pouso.

[0025] Em várias modalidades, pelo menos um dentre a pressão do gás e a medição do curso para cada amortecedor de impacto pode ser medido logo após a decolagem (por exemplo, determinado a partir da etapa 302) até logo após o pouso. Por exemplo, o método 300 compreende ainda determinar um evento de pouso (etapa 310). Em várias modalidades, apenas um único amortecedor pode ser analisada para determinar a decolagem (etapa 302) e o pouso (etapa 304). O evento de pouso pode ser determinado utilizando medições do sensor de posição 116 ou sensor de pressão de gás 110 da FIG. 2. Por exemplo, o amortecedor de impacto pode fazer a transição de uma posição totalmente estendida para um curso próximo a zero durante o pouso. Como tal, o sensor de posição 116 pode determinar o evento de pouso medindo uma extensão do amortecedor de impacto e determinando que o amortecedor de impacto está em ou quase próximo de zero. Por exemplo, o sensor de posição 116 pode determinar que um evento de pouso ocorreu quando um arranjo de medições de posição (por exemplo, 15 segundos de medições) mostra que um curso mínimo é menor que 0,2 polegada, um curso máximo é maior que 10 polegadas, um curso para os primeiros cinco segundos do arranjo são menores que 0,2 polegada e o curso máximo nos primeiros dez segundos do arranjo é maior que 9 polegadas. Esses parâmetros podem ser variados com base em uma determinada aplicação. Os dois primeiros critérios garantem que o conjunto de dados esteja associado a um pouso, ou decolagem, ou qualquer outro evento que tenha feito com que o amortecedor de impacto 12 deslocasse entre 0,2 e 10 polegadas. O terceiro critério garante que o conjunto de dados esteja associado a um evento de pouso, pois nos primeiros cinco (5) segundos o amortecedor de impacto foi totalmente estendido. O quarto critério garante que o conjunto de dados escolhido também inclua cinco (5) segundos de medição após a compressão. Se o arranjo de dados atender a todos esses critérios, ele será categorizado como um evento de pouso.

[0026] Em várias modalidades, um evento de pouso pode ser determinado apenas a partir do sensor de pressão de gás 110. Por exemplo, o sensor de pressão de gás 110 pode determinar o evento de pouso medindo uma pressão de gás quando um arranjo de medições de pressão de gás (por exemplo, 15 segundos de medições) mostra um platô de pressão de gás. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, as medições de pressão dos primeiros cinco segundos do arranjo podem ser separadas por 5%, 3% ou 1%. Em várias modalidades, em resposta à determinação do evento de pouso (por exemplo, etapa 302), os dados de pressão podem parar de ser registrados para cada conjunto de trem de pouso e um centro de massa pode ser calculado para a aeronave.

[0027] Por exemplo, o método 300 compreende ainda medir a pressão do gás de um primeiro amortecedor de impacto de uma aeronave (etapa 306), medir a pressão do gás de um segundo amortecedor de impacto da aeronave (etapa 308) e medir a pressão do gás de um terceiro amortecedor de impacto da aeronave (etapa 310). Os amortecedores de impacto podem estar de acordo com o amortecedor de impacto 104 da FIG. 2. Os amortecedores de impacto podem ser dispostos em uma configuração de trem de pouso de acordo com o arranjo de trem de pouso 50 da FIG. 1B.

[0028] Em várias modalidades, uma medição estática após a estabilização dos valores logo após o pouso pode ser determinada a partir das etapas 306, 308 e 310. A este respeito, após os valores de pressão dos sensores de pressão de gás terem estabilizado logo após o pouso, os valores podem ser transmitidos para um estimador de centro de massa. O estimador do centro de massa pode estimar um centro de massa com base nos valores estabilizados.

[0029] Por exemplo, em várias modalidades, o método 300 compreende ainda estimar um centro de massa da aeronave (etapa 312). Por exemplo, se uma pressão for medida e registrada de um amortecedor de impacto de pelo menos três conjuntos de trem de pouso logo após a decolagem até logo após o pouso e uma área transversal do amortecedor de impacto junto com o ângulo de inclinação da engrenagem forem conhecidos, uma força para cada amortecedor de impacto pode ser calculada e um centro de gravidade pode ser determinado para um plano horizontal da aeronave como uma distância lateral (a) da distância entre eixos (B) e uma distância longitudinal (b) da banda de rodagem (A) da FIG. 1B. Por exemplo, a etapa 312 pode compreender calcular coordenadas horizontais do centro de gravidade da aeronave com base nos dados coletados durante as etapas 306, 308, 310 e utilizar as seguintes equações:
WA/C= FCLG + FRHSLG + FLHSLG = média(PCLG (t - T: t) × ACLG) + média(PRHSLG (t-T:t)× ARHSLG)+ média (PLHSLG (t- T: t) × ALHSLG )

[0030] No conjunto de equações acima, WA/C é o peso da aeronave, FCLG é a carga aplicada à aeronave pelo trem de pouso central e média (PCLG (t-T:t)) é a pressão média do trem de pouso central durante um período de T segundos e ACLG é uma área da seção transversal do pistão do trem de pouso central. A distância lateral (a) da distância entre eixos (B) e a distância longitudinal (b) da banda de rodagem (A) são desconhecidas e resolvidas. É importante notar que a formulação mostrada acima assume um ângulo de ataque zero para todas as engrenagens. Para ângulos de inclinação diferentes de zero, as equações serão modificadas para determinar o componente vertical da carga do amortecedor de impacto.

[0031] A FIG. 4 mostra um diagrama de blocos de um sistema de estimativa de centro de massa 400. O sistema 400 inclui sensor de pressão de gás 110 e sensor de posição 116 montado no amortecedor de impacto 412 e processador digital 418. Os sensores de pressão 110, 114 e podem estar na forma de sensores individuais ou podem estar na forma de um sensor combinado de pressão / temperatura. O algoritmo de manutenção executado pelo processador 418 compreende os seguintes sub-algoritmos: gravador 420, detector de pouso / decolagem 422, contador 424, estimador de centro de massa 426 e registrador de dados 428.

[0032] O gravador 420 adquire a pressão do gás do sensor de pressão 110 e o parâmetro de curso do sensor de posição 116. Em várias modalidades, o gravador 420 registra os dois parâmetros em um arranjo ou tampão circular que mantém as leituras por um determinado período de tempo, por exemplo, 15 segundos. Novo conjunto de gravações é adicionado ao topo do arranjo e o conjunto de dados mais antigo é eliminado da parte inferior do arranjo para manter o comprimento do arranjo equivalente a 15 segundos de dados. A qualquer momento, o gravador 420 exporta o arranjo que compreende os últimos 15 segundos de dados para o detector de pouso / decolagem 422. Na inicialização, quando o comprimento do arranjo não é equivalente a 15 segundos, o gravador 420 envia um sinal distinto de estado de detecção "falso" para o detector de pouso / decolagem 422, de modo que o detector de pouso / decolagem 422 evita usar dados de um arranjo incompleto. Uma vez que 15 segundos de medições estão disponíveis no arranjo, o sinal distinto do estado de detecção se torna "verdadeiro" e permite que o detector de pouso / decolagem 422 use as medições.

[0033] Uma vez que o detector de pouso / decolagem 422 recebe o arranjo de dados, ele verifica o arranjo em relação ao seguinte conjunto de critérios:

(1) o curso mínimo no arranjo é menor que 0,2 polegada (um parâmetro selecionável),
(2) o curso máximo no arranjo é maior que 10 polegadas (um parâmetro selecionável),
(3) o curso para os primeiros cinco (5) segundos do arranjo é menor que 0,2 polegada (um parâmetro selecionável), e / ou
(4) o curso máximo nos primeiros dez (10) segundos do arranjo é maior que 9 polegadas (um parâmetro selecionável).

[0034] Os dois primeiros critérios garantem que o conjunto de dados esteja associado a um pouso, ou decolagem, ou qualquer outro evento que tenha feito com que o amortecedor de impacto 12 deslocasse entre 0,2 e 10 polegadas. Ao detectar um pouso, o detector de pouso / decolagem pode ativar o estimador do centro de massa. A este respeito, uma vez que o sistema 400 identificou uma mudança no curso do amortecedor de impacto do trem de pouso, o sistema pode estimar um centro de massa no pouso. Ao detectar um pouso (após detectar uma decolagem anteriormente), o detector de pouso / decolagem pode alimentar uma medição de curso do sensor de posição 116 e os parâmetros do sensor de pressão de gás 110 para o estimador de centro de massa logo após o pouso. O terceiro critério é usado para determinar que o conjunto de dados esteja associado a um evento de pouso, pois nos primeiros cinco (5) segundos o amortecedor de impacto foi totalmente estendido. O quarto critério garante que o conjunto de dados escolhido também inclua cinco (5) segundos de medição após a compressão. A este respeito, os dados são alimentados para o estimador de centro de massa 426 logo após o pouso (aproximadamente 5 segundos ou semelhante). Se o arranjo de dados atender aos dois primeiros requisitos, mas não aos dois segundos requisitos, os dados são classificados como uma decolagem e o estimador do centro de massa não será ativado. A este respeito, um arranjo de dados de pouso é alimentado para o estimador do centro de massa logo após um pouso ser detectado. Se todos esses critérios forem atendidos, ele é categorizado como um evento de pouso e o evento de pouso é o arranjo de dados alimentado para o estimador do centro de massa 426. O contador 424 também é iniciado para evitar que o detector de pouso / decolagem 422 receba qualquer novo arranjo por cinco (5) minutos (um parâmetro selecionável). Isso diminui a necessidade de um processador de alta velocidade, pois a aquisição de dados e a estimativa do centro de massa não serão realizadas simultaneamente.

[0035] O estimador do centro de massa 426 utiliza medição em tempo real da pressão do gás e / ou curso do amortecedor de impacto de um evento de pouso. O estimador de centro de massa 426 determina uma força média aplicada a cada amortecedor de impacto durante o período de interesse. O estimador de centro de massa 426 estima o centro de massa calculando uma distância em um plano horizontal (por exemplo, plano X-Y da FIG. 1B) de uma distância lateral (a) da distância entre eixos (B) e uma distância longitudinal (b) da banda de rodagem (A).

[0036] O registrador de dados 428 registra as saídas do estimador de centro de massa 426 para saída para um dispositivo de exibição 430. Em várias modalidades, o dispositivo de exibição 430 pode ser disposto em uma cabine de pilotagem de uma aeronave (por exemplo, a aeronave 10 da FIG. 1A). A pressão do gás e o curso do amortecedor de impacto para cada ciclo de voo (por exemplo, decolagem até o pouso) são registrados pelo registrador de dados 428. O registrador de dados 428 pode fornecer indicações para o dispositivo de exibição 430 onde está o centro de massa da aeronave (com base na estimativa do centro de massa a partir do estimador do centro de massa 426). Em várias modalidades, o registrador de dados pode apenas comunicar valores ou comunicar código a um dispositivo alternativo para uso posterior.

[0037] Em várias modalidades, o período de interesse pode ocorrer antes de um ciclo de voo completo. Por exemplo, um piloto pode desejar saber o centro de massa da aeronave antes de voar. Nesse caso, o piloto pode decolar verticalmente, pairar por alguns segundos e, em seguida, pousar dentro do período de tempo descrito acima. A este respeito, um piloto pode saber uma estimativa do centro de massa atual da aeronave antes de um ciclo de voo completo.

[0038] A seguinte nomenclatura corresponde a várias equações e parâmetros descritos na presente divulgação:
ACLG: área da seção transversal do pistão do trem de pouso central
ALHS LG: área da seção transversal do pistão do trem de pouso do lado esquerdo
ARHS LG: área da seção transversal do pistão do trem de pouso do lado direito
FCLG: força média exercida no trem de pouso central
FLHS LG: força média exercida no trem de pouso do lado esquerdo
FRHS LG: força média exercida no trem de pouso do lado direito
WA/C: peso da aeronave
T: um comprimento do arranjo, por exemplo, 100 segundos
média(PCLG(t - T:t)): pressão média do trem de pouso central durante um período de T segundos
média(PLHS LG(t - T:t)): pressão média do trem de pouso do lado esquerdo ao longo de um período de T segundos
média(PRHS LG(t - T:t)): pressão média do trem de pouso do lado direito durante um período de T segundos.

[0039] Benefícios, outras vantagens e soluções para problemas foram descritos neste documento com respeito a modalidades específicas. Além disso, as linhas de conexão mostradas nas várias figuras contidas neste documento têm a intenção de representar relações funcionais e/ou acoplamentos físicos exemplificativos entre os vários elementos. Deve ser notado que muitas relações funcionais ou conexões físicas alternativas ou adicionais podem estar presentes em um sistema prático. No entanto, os benefícios, as vantagens, as soluções para os problemas e quaisquer elementos que possam fazer qualquer benefício, vantagem, ou solução ocorrer ou ficar mais pronunciado não serão interpretados como características ou elementos críticos, necessários ou essenciais da invenção. O escopo das invenções deve, por conseguinte, ser limitado por nada mais que as reivindicações anexas nas quais a referência a um elemento no singular não pretende significar "um e apenas um" a menos que explicitamente assim declarado, mas em vez de "um ou mais." Além disso, onde uma frase semelhante a "pelo menos um de A, B ou C" é usada nas reivindicações, pretende-se que a frase seja interpretada como significando que A sozinho pode estar presente em uma modalidade, B sozinho pode estar presente em uma modalidade, C sozinho pode estar presente em uma modalidade, ou que qualquer combinação dos elementos A, B e C pode estar presente em uma única modalidade; por exemplo, A e B, A e C, B e C ou A e B e C. Hachuras diferentes são usadas em todas as figuras para representar partes diferentes, mas não necessariamente para representar os mesmos materiais ou materiais diferentes.

[0040] Sistemas, métodos e aparelhos são fornecidos aqui. Na descrição detalhada aqui, referências a "uma modalidade", "modalidade", "uma modalidade de exemplo", etc., indicam que a modalidade descrita pode incluir um recurso, estrutura, ou característica particular, mas toda modalidade não pode necessariamente incluir o recurso, estrutura, ou característica particular. Além disso, essas frases não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade. Além disso, quando um recurso, uma estrutura, ou uma característica particular é descrita em relação a uma modalidade, alega-se que ela está dentro do conhecimento de um versado na técnica para afetar tal recurso, estrutura, ou característica em relação a outras modalidades se ou não explicitamente descritas. Após leitura da descrição, será evidente para um versado na(s) técnica(s) relevante(s) como implementar a divulgação em modalidades alternativas.

[0041] Além disso, nenhum elemento, componente, ou etapa de método na presente divulgação se destina a ser dedicado ao público, independentemente se o elemento, componente, ou etapa de método for expressamente repetida nas reivindicações. Nenhum elemento de reivindicação aqui será interpretado de acordo com as disposições de 35 U.S.C. 112 (f), a menos que o elemento seja expressamente recitado usando a frase "meios para." Como utilizado neste documento, os termos "compreende", "compreendendo", ou qualquer outra variação dos mesmos, se destinam a cobrir uma inclusão não exclusiva, de modo que um processo, método, artigo ou aparelho que compreenda uma lista de elementos não inclua apenas esses elementos, mas possa incluir outros elementos não expressamente listados ou inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho.

Claims

Método para estimar um centro de massa de uma aeronave por meio de um sistema de amortecedor de impacto, caracterizado pelo fato de que compreende:
receber, por um processador, uma primeira pressão de gás de um primeiro amortecedor de impacto de uma fase de decolagem para uma fase de pouso da aeronave a partir de um primeiro sensor de pressão de gás;
receber, pelo processador, uma segunda pressão de gás de um segundo amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um segundo sensor de pressão de gás;
receber, pelo processador, uma terceira pressão de gás de um terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um terceiro sensor de pressão de gás;
determinar, pelo processador, o centro de massa da aeronave com base na primeira pressão de gás, na segunda pressão de gás, na terceira pressão de gás, uma distância da banda de rodagem, uma distância da distância entre eixos e ângulos de inclinação do trem de pouso; e
transmitir, pelo processador, o centro de massa da aeronave para um dispositivo.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase de decolagem é determinada pela detecção de pelo menos uma dentre a primeira pressão de gás, a segunda pressão de gás, a terceira pressão de gás, sendo inferior a uma pressão de limiar, ou a fase de pouso é determinada pela detecção de pelo menos uma dentre a primeira pressão de gás, a segunda pressão de gás, a terceira pressão de gás, aumenta e então permanece substancialmente constante ao longo de um período de tempo predeterminado.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
receber, pelo processador, um primeiro curso do primeiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um primeiro sensor de posição;
receber, pelo processador, um segundo curso do segundo amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave a partir de um segundo sensor de posição;
receber, pelo processador, um terceiro curso do terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso de um terceiro sensor de posição; e
determinar, pelo processador, a fase de decolagem ao receber uma medição de curso quase totalmente estendido de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar, pelo processador, a fase de pouso por pelo menos um de:
receber a medição de curso quase totalmente estendido e um curso mínimo abaixo de um limiar de curso ao longo de um período de tempo predeterminado de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição;
receber por um primeiro período de tempo no período de tempo predeterminado o curso mínimo; e
receber em um segundo período de tempo no período de tempo predeterminado a medição de curso quase totalmente estendido.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular uma primeira força com base na primeira pressão, calcular uma segunda força com base na segunda pressão e calcular uma terceira força com base na terceira pressão, em que determinar o centro de massa da aeronave compreende ainda trocar, pelo processador, a primeira força do primeiro amortecedor de impacto, calculando a média da segunda força do segundo amortecedor de impacto e a média da terceira força do terceiro amortecedor de impacto da fase de decolagem para a fase de pouso.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o centro de massa é determinado em um plano horizontal.
Sistema de estimativa de centro de massa, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma aeronave;
um arranjo de trem de pouso incluindo:
um conjunto de trem de pouso do lado direito (RHS) tendo um primeiro amortecedor de impacto com um primeiro sensor de pressão;
um conjunto de trem de pouso do lado esquerdo (LHS) tendo um segundo amortecedor de impacto com um segundo sensor de pressão, o conjunto de trem de pouso LHS e o conjunto de trem de pouso RHS separados por uma distância da banda de rodagem ao longo de um eixo geométrico da banda de rodagem;
um conjunto de trem de pouso central tendo um terceiro amortecedor de impacto tendo um terceiro sensor de pressão, o conjunto de trem de pouso central separado do eixo geométrico da banda de rodagem por uma distância da distância entre eixos ao longo de um eixo geométrico da distância entre eixos, o eixo geométrico da distância entre eixos sendo perpendicular ao eixo geométrico da banda de rodagem;
um controlador em comunicação elétrica com o primeiro sensor de pressão, o segundo sensor de pressão e o terceiro sensor de pressão; e
um dispositivo eletricamente acoplado ao controlador, o dispositivo configurado para receber uma estimativa do centro de massa ao longo de um plano horizontal, o plano horizontal definido pelo eixo geométrico da banda de rodagem e o eixo geométrico da distância entre eixos.
Sistema de estimativa de centro de massa de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador é operável para receber uma primeira pressão do primeiro sensor de pressão, receber uma segunda pressão do segundo sensor de pressão e receber uma terceira pressão do terceiro sensor de pressão de uma fase de decolagem para uma fase de pouso do aeronaves.
Sistema de estimativa de centro de massa de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o controlador é operável para calcular a média de uma primeira medição da primeira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso, fazer a média de uma segunda medição da segunda pressão da fase de decolagem para a fase de pouso e fazer a média de uma terceira medição da terceira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso.
Sistema de estimativa de centro de massa de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é operável para determinar uma distância lateral do centro de massa do eixo geométrico da distância entre eixos e uma distância longitudinal do centro de massa do eixo geométrico da banda de rodagem, ou o controlador é operável para determinar a fase de decolagem com base em pelo menos uma dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão caindo abaixo de um limiar de pressão de decolagem, ou o controlador é operável para determinar a fase de pouso com base em pelo menos uma dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão aumentando e permanecendo substancialmente constante por um período de tempo predeterminado.
Sistema de estimativa de centro de massa de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um primeiro sensor de posição do primeiro amortecedor de impacto, um segundo sensor de posição do segundo amortecedor de impacto e um terceiro sensor de posição do terceiro amortecedor de impacto, em que o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição, e o terceiro sensor de posição estão em comunicação elétrica com o controlador.
Sistema de estimativa de centro de massa de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o controlador é operável para determinar a fase de pouso com base em pelo menos um de:
receber uma medição de curso de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição sendo quase totalmente estendido por um primeiro período de tempo em um período de tempo predeterminado; e
receber a medição de curso de pelo menos um dentre o primeiro sensor de posição, o segundo sensor de posição e o terceiro sensor de posição sendo um curso mínimo abaixo de um limiar de curso em um segundo período de tempo no período de tempo predeterminado.
Artigo de fabricação caracterizado pelo fato de incluir um meio de armazenamento legível por computador não transitório, tangível, tendo instruções armazenadas no mesmo que, em resposta à execução por um sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, fazem com que o sistema de estimativa do centro de massa da aeronave execute operações que compreendem:
medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma primeira pressão de um primeiro amortecedor de impacto de uma fase de decolagem para uma fase de pouso de uma aeronave;
medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma segunda pressão da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave;
medir, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, uma terceira pressão da fase de decolagem para a fase de pouso da aeronave;
gerar, pelo sistema de estimativa do centro de massa da aeronave, uma estimativa do centro de massa da aeronave com base em uma primeira pressão média da primeira pressão, uma segunda pressão média da segunda pressão, uma terceira pressão média da terceira pressão, uma distância da banda de rodagem e uma distância da distâncias entre eixos; e
transmitir, pelo sistema de estimativa do centro de massa da aeronave, a estimativa do centro de massa para um dispositivo na aeronave.
Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as operações compreendem ainda determinar, pelo sistema de estimativa do centro de massa da aeronave, a fase de decolagem a partir da medição de pelo menos uma dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão, ou as operações podem compreender ainda determinar, pelo sistema de estimativa de centro de massa da aeronave, a fase de pouso a partir da medição de pelo menos uma dentre a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão.
Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as operações compreendem ainda começar a medir a primeira pressão, a segunda pressão e a terceira pressão em resposta à determinação da fase de decolagem, ou as operações compreendem ainda terminar a medição da primeira pressão, da segunda pressão e da terceira pressão em resposta à determinação da fase de pouso ter terminado.