BR112012022099B1 - sistema de frenagem para uma aeronave com freios elétricos - Google Patents

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Abstract

processo de gestão de um sistema de frenagem para aeronave equipado com freios eletromagnéticos. a invenção é relativa a uma sistema de frenagem para uma aeronave com freios elétricos, comportando uma calculadora de frenagem (20), liberando uma senha de frenagem normal (21) com destino a um ou vários controladores (10) dos acionadores, e meios de seleção (15) para fazer funcionar o sistema de frenagem, segundo vários modos dentre os quais: um modo normal de frenagem, quando do qual a calculadora de frenagem gear uma senha de frenagem normal (21) com destino do(s) controladore(s); um modo de frenagem último, prioritário sobre o modo normal de frenagem, aplicando em resposta a um acionamento de um elemento de comando do local de local de estacionamento e no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de local de estacionamento mas não são bloquados em posição; um modo de frenagem estacionamento, aplicado em resposta a um acionamento de um elemento de comando de estacionamento e unicamente se a aeronave estiver parada, no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de estacionamento, depois são bloquados em posição.

Description

“SISTEMA DE FRENAGEM PARA UMA AERONAVE COM FREIOS ELÉTRICOS” [0001] A invenção é relativa a um processo de gestão de um sistema de frenagem para aeronave equipada com freios eletromecânicos.
PLANEJAMENTO TECNOLÓGICO DA INVENÇÃO [0002] Os sistemas de frenagem das aeronaves são, em geral, concebidos para funcionar segundo vários modos:
- um modo normal de frenagem, quando do qual uma calculadora de frenagem gera uma instrução de frenagem com destino do(s) controladores distribuidores de potência (servo-válvula pressão no caso de uma frenagem hidráulica, controlador ou EMAC no caso de uma frenagem eletromecânica) que envia para os acionadores de frenagem uma potência calibrada;
- um modo alternado, quando do qual o circuito de potência primário é falho, e a potência é medida sobre um segundo circuito de potência;
- um modo auxiliar, quando do qual a calculadora de frenagem é falha, a ordem de frenagem sendo transmitida diretamente dos pedais para os elementos distribuidores, portanto, sem proteção de anti-deslizamento. Em geral, a potência disponível nos freios é voluntariamente limitada para evitar o bloqueio das rodas;
- enfim, na última extremidade, um modo último de frenagem que consiste em utilizar a frenagem do estacionamento para diminuir a velocidade da aeronave. [0003] Lembra-se que, para as aeronaves com freio hidráulico, a frenagem do estacionamento consiste em colocar em comunicação as cavidades dos freios comum acumulador, do qual a única pressão permite desenvolver um esforço de estacionamento, imobilizando a aeronave. A frenagem de estacionamento (e, portanto, a frenagem última) é prioritária em relação aos outros modos de frenagem, e essa prioridade é, na prática, realizada muito simplesmente com o auxílio de uma válvula navete, disposta a montante dos freios, para colocar estes em relação seja com a saída do acumulador de estacionamento, seja com a saída da servo-válvula pressão comandada pela calculadora de frenagem. Para estar certo de que a prioridade seja respeitada, a pressão do acumulador de estacionamento em geral importante, de modo que ela impõe a comutação da válvula navete, mesmo se a
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2/11 servo-válvula pressão tentar impor sua própria pressão. Observar-se-á que, a montante da válvula navete, as duas cadeias de comando (calculadora de frenagem/seletor de estacionamento) são completamente separadas, para assegurar uma segregação a mais completa possível.
[0004] No domínio das aeronaves com freios elétricos, a situação não tão simples. A frenagem de estacionamento é obtida, com efeito, comandando-se a aplicação de um esforço pelos acionadores eletromecânicos de frenagem, depois comandando o bloqueio dos acionadores em posição.
[0005] É tentador utilizar, conforme nos sistemas de frenagem hidráulica, a frenagem de estacionamento como uma frenagem última, permitindo diminuir a velocidade da aeronave, quando todos os outros meios de frenagem são tornados indisponíveis. Todavia, se por uma razão qualquer, o acontecimento que levara à utilização da frenagem de estacionamento como frenagem última desaparece (por exemplo, reinicialização conseguida da calculadora de frenagem que se torna de novo operacional), o bloqueio dos acionadores pode ser problemático. Com efeito, a lógica de bloqueio, por razões de segregação, não é, em geral comandada pela calculadora de frenagem e isto não tem nenhum meio de desbloquear os acionadores. Se o piloto não pensar em manobrar o seletor de estacionamento para anular a ordem de estacionamento, os acionadores permanecem assim bloqueados. OBJETIVO DA INVENÇÃO [0006] A invenção tem por objetivo aproveitar ao máximo das possibilidades novas oferecidas pela tecnologia elétrica para oferecer um modo de frenagem última que não apresente os riscos acima evocados.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0007] Visando a realização dessa finalidade, propõe-se um sistema de frenagem para uma aeronave com freios elétricos, comportando um certo número de acionadores eletromecânicos, o sistema comportando uma, calculadora de frenagem deliberando uma instrução de frenagem normal com o destino de um ou vários controladores dos acionadores, e meios de seleção para fazer funcionar o sistema de frenagem, segundo vários modos, dentre os quais:
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- um modo normal de frenagem, quando do qual a calculadora de frenagem gera uma instrução de frenagem com destinação do(s) controlador(es);
- um modo de frenagem última, prioritário sobre o modo normal de frenagem, aplicado em resposta a um acionamento de um elemento de comando de estacionamento e no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de estacionamento, mas não são bloqueados em posição;
- um modo de frenagem de estacionamento, aplicado em resposta a um acionamento de um elemento de comando de estacionamento e unicamente se a aeronave está parada, no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de estacionamento, depois são bloqueados em posição.
[0008] Assim, antes de provocar o bloqueio dos acionadores, verifica-se se a aeronave roda ainda ou está imobilizada. Se a aeronave rodar, então será preciso compreender que o piloto procura utilizar a frenagem de estacionamento como uma frenagem última destinada a diminuir a velocidade da aeronave. Evita-se então bloquear os acionadores, o que permite eventualmente a calculadora de frenagem de retomar a mão, mesmo com o elemento de comando de estacionamento acionado. Isto indica apenas que, se a aeronave for imobilizada que se podem bloquear os acionadores, para assegurar uma verdadeira frenagem de estacionamento.
[0009] De acordo com um modo particular de realização, utiliza-se como elemento de comando de estacionamento um elemento do tipo alavanca tendo um curso que permite dosar a frenagem última entre zero e um esforço máximo de frenagem última, este sendo aplicado apenas quando a alavanca atinge ou ultrapassa um curso crítico.
[0010] Assim, não somente se evita o bloqueio inútil dos acionadores, mas se oferece, além disso, um novo modo de frenagem última, no qual o piloto pode dosar a frenagem. Observar-se-á que, no modo último hidráulico, a pressão imposta é aquela do acumulador, e não é possível dosar a frenagem.
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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] A invenção será melhor compreendida com base na descrição que se segue de modos aplicações particulares do processo da invenção, com referência às figuras dos desenhos anexados dentre os quais:
- a figura 1 representa uma vista esquemática de uma arquitetura de sistema de frenagem para aeronave, segundo um primeiro modo de aplicação do processo da invenção;
- a figura 2 é um diagrama de esforço de uma alavanca de estacionamento, podendo ser utilizado com a arquitetura da figura 1;
- a figura 3 representa uma vista esquemática de uma arquitetura de sistema de frenagem par aeronave, conforme um segundo modo de aplicação do processo da invenção;
- a figura 4 representa uma vista esquemática de uma arquitetura de sistema de frenagem para aeronave, conforme um terceiro modo de aplicação do processo da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0012] Com referência à figura 1, arquitetura visa controlar freios eletromecânicos comportando, cada um, um certo número de acionadores eletromecânicos 2 adaptados para prensar seletivamente uma pilha de disco frontais. Cada acionador 2 comporta um botão 3 manobrado por um motor elétrico 4 e é equipado com um elemento de bloqueio de estacionamento 5, permitindo bloquear o botão 3 em posição, quando o acionador tiver sido comandado para exercer um esforço de estacionamento nos discos.
[0013] Cada acionador 2 é ligado a um controlador 10 ou EMAC (para Electromechanical Actuator Controller) que é encarregado de distribuir uma potência elétrica com destino ao motor 4 do acionador em resposta a uma instrução de frenagem 21 gerada por uma calculadora de frenagem 20 ou EBCU (para Electronic Braking Control Unit). Para isso, o controlador 10 comporta um módulo de controle 11, compreendendo essencialmente um ondulador que recebe a potência de pelo menos uma barra de alimentação do avião e calibrando essa potência em função da
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5/11 instrução de frenagem 21 para liberar no motor do(s) acionador(es) ligado(s) ao controlador uma potência suficiente, para que o acionador aplica o esforço desejado. [0014] A instrução de frenagem 21 é gerada, seja pelo acionamento dos pedais de freios, seja pelo acionamento de uma manete dita autobrake, comandando uma desaceleração.
[0015] Na prática, a calculadora de frenagem 20 é disposta no vão aviônico da aeronave, enquanto que EMAC 10 é, de preferência, disposto mais próximo dos freios para minimizar o comprimento (e, portanto, a massa) dos cabos de alimentação. De preferência, colocar-se-á, cada um, dos EMACs 10 em um dos vãos dos aterradores principais.
[0016] O piloto tem a possibilidade de comandar uma frenagem de estacionamento, gerando ordem de estacionamento pela manobra de um seletor de estacionamento 12, cuja ordem é enviada diretamente aos EMACs 10, sem passar pela calculadora de frenagem 20. Cada EMAC 10 integra uma lógica de estacionamento 13 que consiste em resposta à ordem de estacionamento 23, em:
- liberar uma instrução de estacionamento 22, de modo que o módulo de controle dos botões 11 alimenta os motores dos acionadores para fazer aplicar por estes um esforço de estacionamento determinado;
- comandar sobre cada acionador um elemento de bloqueio dos botões 14, para bloquear o botão em posição após aplicação do esforço de estacionamento;
- recomeçar regularmente as duas etapas precedentes para ajustar o esforço de estacionamento, este podendo ter diminuído devido notadamente a dilatações sofridas pelo freio.
[0017] O EMAC é configurado para dar prioridade à ordem de estacionamento, proveniente do seletor de estacionamento 12 sobre a instrução de frenagem 21, proveniente da calculadora de frenagem 20. Para isso, o EMAC comporta uma lógica de seleção 15 dos modos de frenagem.
[0018] De acordo com a invenção, alógica de seleção 15 recebe na entrada um sinal de velocidade 17 indicativo de um movimento da aeronave. De preferência, a velocidade Serpa considerada como nula e o sinal deve mudará de estado, caso a
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6/11 velocidade da aeronave seja inferior a um limite determinado, na prática baixo. O sinal de velocidade pode ser a velocidade própria da aeronave, um sinal indicando a rotação das rodas, ou ainda qualquer combinação dessas duas velocidades.
[0019] Graças a esse sinal de velocidade 17, a lógica de seleção 15 é capaz de distinguir entre um modo de estacionamento, caracterizado pela manobra do seletor de estacionamento e por uma velocidade nula, um modo último de frenagem, caracterizado pela manobra do seletor de estacionamento e uma velocidade não nula, e, certamente, um modo normal de frenagem, quando do qual o seletor de estacionamento não é acionado, enquanto que a calculadora de frenagem libera uma instrução de frenagem, conforme a seguinte tabela:
Instrução de frenagem normal Ordem de estacionamento Sinal de velocidade
Modo normal Sim Não
Modo estacionamento sim não
Modo último sim não
[0020] Assim, o módulo de seleção 15 dá a prioridade ao modo de estacionamento e ao modo último de frenagem em relação ao modo de frenagem normal comandado pela calculadora de frenagem 20, desde que uma ordem de estacionamento é enviada.
[0021] No modo de frenagem normal, o módulo de seleção desativa o módulo de comando do elemento de bloqueio 14 e ativa o módulo de controle dos botões 11, para que o(s) acionador(es) comandados aplicam um esforço de frenagem representativo da instrução de frenagem gerada pela calculadora de frenagem 20.
[0022] No modo de frenagem última, o módulo de seleção 15 desativa o módulo de comando do elemento de bloqueio 14, e ativa o módulo de controle dos botões 11 para que o(s) acionador(es) comandados aplicam um esforço de frenagem última.
[0023] No modo de estacionamento, o módulo de seleção 15 ativa o módulo de controle dos botões 11, para que o(s) acionador(es) comandados aplicam um
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7/11 esforço de estacionamento e ativa o módulo de comando do elemento de bloqueio 14, para permitir o bloqueio dos botões dos acionadores.
[0024] Para a clareza da apresentação da invenção, não foram aqui representados os outros modos de frenagem, notadamente o modo de frenagem auxiliar, no qual as ordens de pedais são enviadas diretamente ao controlador 10.
[0025] O modo último de frenagem é muito similar ao modo último de frenagem nos sistemas de frenagens hidráulicas, se for apenas possível não aplicar no modo último o mesmo esforço de frenagem que no modo de estacionamento. Ter-se-á, com efeito, interesse em agir de modo que o esforço de frenagem em modo último Fult seja inferior ao esforço de estacionamento Fparc, para evitar qualquer bloqueio das rodas.
[0026] Como variante, e segundo um modo particularmente vantajoso de utilização da invenção, utiliza-se, antes de tudo o seletor de estacionamento 12, uma alavanca 16 também representada na figura 1 (é preciso certamente compreender que ele substitui o seletor de estacionamento 12) apresentando um curso, graças à qual o piloto pode dosar o esforço de frenagem em modo último de frenagem, a ordem de estacionamento apenas verdadeiramente dada pelo piloto, quando a alavanca é levada além de um curso determinado. Para isso, a alavanca 16 é equipada com um captador, permitindo conhecer sua posição (expressa no caso em percentagem do curso máximo), assim como um contactor de fim de curso, permitindo detectar que a alavanca foi levada em fim de curso.
[0027] De preferência, e colo ilustrado na figura 2, o controlador 10 interpreta o sinal proveniente da alavanca 16 da seguinte forma. Quando o curso da alavanca é inferior a um curso crítico Ccrit (por exemplo, 80 %), o esforço aplicado é uma proporção de um esforço máximo de frenagem última dado Fult, proporção correspondente à percentagem do curso máximo. Se o curso da alavanca for igual ao curso crítico Ccrit, o esforço aplicado será então igual seja ao esforço Fult, se velocidade for nula, seja o esforço Fparc, se a velocidade for nula.
[0028] Assim, não somente se cria um modo de frenagem última (alavanca em fim de curso, velocidade aeronave não nula), mas, além disso, se cria um segundo
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8/11 modo de frenagem auxiliar, não diferencial, mais proporcional, quando do qual o piloto pode dosar o esforço de frenagem por meio da alavanca 16.
[0029] A arquitetura apresentada na figura 1 tenta assim respeitar o esforço de segregação total entre o comando de estacionamento e a frenagem normal. Essa segregação permite assegurar que um disfuncionamento da calculadora de frenagem não impedirá a utilização dos modos de estacionamento ou de frenagem última.
[0030] Todavia, essa segregação obriga a dispor a lógica de estacionamento 13 no EMAC 10. Pode-se, todavia, ter interesse em simplificar ao máximo o EMAC 10, com a finalidade de permitir sua disposição o mais próximo dos freios, isto é, diretamente sobre o aterrador, até mesmo sobre o próprio freio.
[0031] A figura 3 representa uma arquitetura de sistema de frenagem comportando um EMAC simplificado. Nessa figura, reconhece-se a calculadora de frenagem 20, o EMAC 10 com seu módulo de seleção 15, seu módulo de controle dos botões 11, assim como seu módulo de comando do elemento de bloqueio 14. Todavia, a lógica de estacionamento 13 foi então deslocada para ser alojada na calculadora de freio.
[0032] Assim, a ordem de estacionamento proveniente do seletor de estacionamento 12 é, então, fornecida não somente ao EMAC 10, mas também à calculadora de frenagem 20.
[0033] Na calculadora de frenagem, será conveniente certamente separar o máximo possível os meios de geração da instrução de frenagem normal 21, e os meios de geração da instrução de estacionamento. Na prática, podem-se visualizar duas vias de programas independentes, utilizadas, cada uma, por um processador distinto.
[0034] O funcionamento dessa arquitetura é o seguinte: em modo de frenagem normal, a calculadora de frenagem 20 libera uma instrução de frenagem 21 com destino ao EMAC 10. O módulo de seleção 15 desativa o módulo de bloqueio 14 e ativa o módulo de controle dos botões 11 para que este comande os acionadores, a fim de exercer um esforço de frenagem representativo da instrução de frenagem.
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9/11 [0035] Se o piloto manobra o seletor de estacionamento 12 (ou a alavanca de estacionamento 16), então a calculadora gera, graças à lógica de estacionamento 13, uma instrução de estacionamento 22.
[0036] Esta é enviada ao módulo de seleção 15, que recebe também diretamente o sinal do seletor de estacionamento 12.
[0037] No modo de frenagem último, o módulo de seleção 15 desativa o módulo de comando do elemento de bloqueio 14, e ativa o módulo de controle dos botões 11 para que o(s) acionador(es) comandado(s) aplicam um esforço de frenagem última.
[0038] Enfim, no modo de estacionamento, o módulo de seleção 15 ativa o módulo de controle dos botões 11, para que o(s) acionador(es) comandado(s) aplique(m) um esforço de estacionamento e ative(m) o módulo e comando do elemento de bloqueio 14 para permitir o bloqueio dos botões dos acionadores.
[0039] No caso, e segundo um aspecto particular da invenção, o módulo e seleção reconhecem os modos de funcionamento, sem recorrer ao sinal de velocidade 17.
[0040] De acordo com uma primeira forma de selecionar esses modos, equipase a calculadora de frenagem 20 com um interruptor comandado 25, inibindo a instrução de frenagem normal 21, caso uma instrução de estacionamento 22 seja gerada e caso o sinal de velocidade 17 seja nulo.
[0041] Assim, quando de um funcionamento normal, enquanto que o piloto não foi manobrado o seletor de estacionamento 12, a instrução de frenagem normal 21 é liberada normalmente e chega ao módulo de seleção 15, que compreende que o sistema de frenagem está em modo de funcionamento normal.
[0042] Se o piloto acionar o seletor de estacionamento 12, enquanto a aeronave está em movimento, o interruptor comandado 25 inibe a instrução de frenagem 21 que não chega mais ao módulo de seleção, enquanto que a instrução de estacionamento 22 gerada pela lógica de estacionamento 13 chega ao módulo de seleção 15. Este compreende então que o sistema de frenagem está em modo de frenagem última.
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10/11 [0043] Enfim, caso o piloto acione o seletor de estacionamento 12, enquanto que a aeronave está parada, o interruptor comandado 25 não inibe a instrução de frenagem 21 que chega, paralelamente à instrução de estacionamento 22, ao módulo de seleção 15. Este compreende então que o sistema de frenagem está em modo de frequência de estacionamento.
[0044] Em todos os casos, a ordem de estacionamento 23 proveniente do seletor de estacionamento 12 é transmitido diretamente ao módulo de seleção 15.
[0045] Assim, os modos de funcionamento são selecionados, conforme os seguintes critérios:
Instrução de frenagem normal Instrução de estacionamento Ordem de estacionamento
Modo normal Sim Não não
Modo estacionamento não sim sim
Modo último sim sim sim
[0046] O interruptor comando 25 é, de preferência, de tipo material, de forma a funcionar de forma segura, independentemente das ordens enviadas, de forma de programa pela calculadora de frenagem. A dissimilaridade material / programa permite encontrar uma segregação que não poderia mais ser assegurada devido à integração da lógica de estacionamento na calculadora de frenagem. Em particular, observar-se-á que, graças ao interruptor material 25, o modo de frenagem última é prioritário tanto quanto a aeronave roda.
[0047] Como variante, mais do que um interruptor que corta a alimentação da calculadora de frenagem, poder-se-ão utilizar outros meios que impedem a calculadora de frenagem de transmitir uma ordem ao EMAC 10, caso uma frenagem última seja requerida. Poder-se-á, por exemplo, utilizar um meio de fusível, cortando definitivamente a alimentação da calculadora de frenagem (até uma intervenção que visa a restabelecer a alimentação da calculadora de frenagem), para evitar que, uma vez a aeronave parada, a calculadora de frenagem seja realimentada e dê ordens não desejadas, por exemplo, de relaxamento do esforço de frenagem, Pode então
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11/11 tratar-se de meios que cortam a transmissão das ordens da calculadora de frenagem para o EMAC em resposta à detecção do sinal por este de um ave não nula.
[0048] Certamente, o seletor de estacionamento 12 pode, conforme ilustrado na figura 4, ser substituído por uma alavanca 16, permitindo ao piloto, em modo último de frenagem, dosar o esforço de frenagem.
[0049] Em relação a isso, o sinal da alavanca pode ser utilizado para assegurar a seleção entre os modos de frenagem, evitando assim o recurso a um interruptor comandado, inibindo a instrução de frenagem normal para sinalizar o modo de frenagem última.
[0050] Com efeito, supondo-se que o sinal da alavanca é explorado, de acordo como esquema da figura 2, a utilização de uma alavanca permite determinar certamente qual é o modo de frenagem a aplicar, conforme as seguintes modalidades:
Curso da alavanca Instrução de frenagem normal Instrução de estacionamento
Modo normal C = 0 Sim não
Modo último 0 < C < Ccrit não sim
Modo de estacionamento C>Ccrit não sim
[0051] Assim, o módulo de seleção 15 é capaz de discriminar os modos de funcionamento, graças ao sinal proveniente da alavanca 16.
[0052] A invenção não está limitada ao que acaba de ser descrito, mas, ao contrário, engloba qualquer variante que entra no âmbito definido pelas reivindicações.

Claims (3)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de frenagem para uma aeronave com freios elétricos, compreendendo um certo número de acionadores eletromecânicos (2), o sistema compreendendo uma calculadora de frenagem (20), liberando uma instrução de frenagem normal (21) com destino de um ou vários controlador(es) (10) dos acionadores, e meios de seleção (15) para fazer funcionar o sistema de frenagem, conforme vários modos dentre os quais:
    - um modo normal de frenagem durante o qual a calculadora de frenagem gera uma instrução de frenagem normal (21) com destino do(s) controlador(es);
    o sistema caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:
    - um modo de frenagem último, prioritário sobre o modo normal de frenagem, aplicado em resposta a um acionamento de um elemento de comando de estacionamento e no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de estacionamento, mas não são bloqueados em posição; e
    - um modo de frenagem de estacionamento, aplicado em resposta a um acionamento de um elemento de comando de estacionamento e unicamente se a aeronave estiver parada, no qual os acionadores são comandados para aplicar um esforço em resposta ao acionamento do elemento de comando de estacionamento, depois são bloqueados em posição.
  2. 2. Sistema de frenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de comando de estacionamento ser um seletor de estacionamento (12), e no qual os meios de seleção (15) selecionam o modo de funcionamento a aplicar em função de diversos sinais dentre os quais: a instrução de frenagem normal (21), uma instrução de estacionamento (22) liberada por uma lógica de estacionamento (13) à qual é transmitida uma ordem de estacionamento (23) quando de um acionamento do seletor de estacionamento, e um sinal (17) representativo da velocidade da aeronave.
  3. 3. Sistema de frenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de comando de estacionamento ser uma alavanca de
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    2/2 estacionamento (12) liberando uma ordem de estacionamento proporcional a um curso da alavanca, e no qual os meios de seleção (15) selecionam o modo de funcionamento a aplicar em função de diversos sinais, dentre os quais: a instrução de frenagem normal (21), uma instrução de estacionamento (22) liberada por uma lógica de estacionamento (13) à qual é transmitida uma ordem de estacionamento (23) quando de um acionamento do elemento de comando de estacionamento, e a ordem de estacionamento.
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