BRPI0706799A2 - sistema para reduzir o desgaste de freios de carbono - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA REDUZIR O DESGASTE DE FREIOS DE CARBONO A presente invenção refere-se a um sistema de monitoramento de frenagem destinado ao uso em aeronaves dotadas de freios de carbono. O sistema exibe o número de vezes que os freios foram acionados em um intervalo de contagem pré-selecionado, como durante cada ciclo de decolagem e aterrissagem. Aumentando-se o conhecimento do piloto sobre o número de vezes que os freios foram acionados, induz-se um uso mais eficaz dos freios tendo em vista o conhecimento de que o desgaste dos freios de carbono é substancialmente uma função do número de aplicações ao invés da energia total que é convertida desse modo. Adicionalmente, o sistema de monitoramento fornecer uma indicação da temperatura dos freios que induzem o piloto a manter uma temperatura mínima neles além do uso ser reduzido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAPARA REDUZIR O DESGASTE DE FREIOS DE CARBONO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se, em geral, a sistemas de frena-gem de aeronaves e, mais particularmente, se refere às tentativas em redu-zir o desgaste de freios de carbono.

Antecedentes da Invenção

Os freios de carbono adaptam-se em muitas aeronaves moder-nas que são projetadas para transportar passageiros em massa ou cargasúteis. Esses freios dependem do uso de um material compósito de carbonopara servir como material de atrito e dissipador de calor. Uma pilha de discosgiratórios de carbono e de discos estatores de carbono é coaxialmente dis-posta em uma seqüência alternada ao longo de um eixo geométrico das ro-das, sendo que os discos giratórios são encaixados de forma giratória à ro-da, enquanto os discos estatores são encaixados ao eixo estacionário. Aforça de frenagem é gerada pela pressurização de atuadores tipo pistão quesão configurados para comprimir a pilha entre uma placa de pressão e umaplaca de reforço para, desse modo, fazer com que as superfícies de atritodos discos adjacentes se engatem umas às outras. Embora os freios de car-bono sejam preferenciais por razões de peso e desempenho em relação aosfreios de aço, o custo de substituição da pilha como uma função de ciclos deaterrissagem entre as substituições é muito maior do que nos freios de aço.

Ao contrário dos freios de aço convencionais nos quais a vidaútil dos freios é amplamente determinada pela quantidade total de energiaque é absorvida, o desgaste dos freios de carbono como uma função donúmero de vezes que os freios são acionados, já que o desgaste é o maiormediante a aplicação inicial quando a temperatura dos freios está baixa.

Conseqüentemente, a maior parte do desgaste tende a ocorrer durante otaxiamento, quando os freios podem ser rotineiramente acionados dúzias devezes na transição das pistas de taxiamento entre a pista de decolagem e oterminal de embarque e durante o posicionamento semicinemático que podeocorrer na fila para decolagem.As tentativas para reduzir o número de aplicações do freio e,portanto, a taxa de desgaste dos freios de carbono tem, até agora, se con-centrado em desativar um ou mais freios durante as aplicações de baixa e-nergia nos freios. Como tal, os freios individuais são submetidos a um núme-ro mais baixo de aplicações nos freios, enquanto a carga de frenagem au-mentada durante cada aplicação não tem efeito adverso no desgaste. Ossistemas têm sido descritos para determinar a seqüência de desativaçõesnos freios com a finalidade de alcançar uma taxa de desgaste uniforme entreas diversas rodas freadas sem comprometer a capacidade de frenagem esem afetar de forma adversa a estabilidade da aeronave. Esses sistemasadicionam uma complexidade e custos substanciais em um sistema de fre-nagem de aeronaves e o aperfeiçoamento em aeronaves existentes requer odispêndio de uma quantidade significativa de tempo e empenho.

Necessita-se de uma abordagem alternativa para reduzir o des-gaste dos freios de carbono e, de forma mais específica, o número de apli-cações nos freios durante um ciclo de decolagem e aterrissagem que sejaacessível e simples, e seja facilmente adaptada em aeronaves existentes.Em condições ideais, esse sistema deve ser adaptável em qualquer aerona-ve e sem modificações do sistema de freios existente.

Sumário da Invenção

A presente invenção oferece uma solução relativamente simplespara reduzir o desgaste dos freios de carbono. Ao invés de se opor a umsistema de controle de freios existente, o dispositivo meramente promoveum uso com menor desgaste dos freios por parte do piloto. Monitorando-se eexibindo-se o número de vezes que os freios foram acionados e sua tempe-ratura, o piloto é estimulado a acionar os freios menos vezes e/ou manteruma quantidade pré-selecionada de calor nos freios.

O dispositivo da presente invenção compreende um contadorque mantém o piloto informado sobre a freqüência em que os freios são a-cionados e, adicionalmente fornece uma indicação da temperatura dos freiosda aeronave. Fornecendo-se uma retroalimentação imediata ao piloto, omesmo tenderá a aplicar os freios com menos freqüência e realize mais fre-nagem durante as aplicações individuais nos freios. O indicador de tempera-tura induzirá que o piloto mantenha calor nos freios.

Cada aplicação nos freios é captada por um comutador que seengata fisicamente ao mecanismo de pedal dos freios com a finalidade deser acionado por qualquer movimento ou por um transdutor de pressão nosistema hidráulico. Cada aplicação é contada e a contagem total é exibidaao piloto na cabine de pilotagem. O sistema pode ser configurado para sereinicializar após cada vôo e pode incluir a capacidade de reter a contagemde aplicações aos freios como um todo para recuperação em um último mo-mento, como nos intervalos de tempo pré-selecionados ou durante uma ope-ração de manutenção. Adicionalmente, a temperatura dos freios pode sercaptada e exibida como uma leitura direta de sua temperatura ou por umaalteração na cor da leitura de contagem quando se atinge uma temperaturalimítrofe.

Estas e outras vantagens da presente invenção tornar-se-ão a-parentes a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades preferen-ciais que, tomadas em conjunto com os desenhos, ilustram por meio de e-xemplos os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma ilustração esquemática de uma modalidadepreferencial do sistema de monitoramento dos freios da presente invenção; e

A figura 2 é uma ilustração de uma modalidade preferencial docomponente de exibição da presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais

A presente invenção serve para promover um uso com menordesgaste dos freios de carbono de uma aeronave até o ponto em que man-tenha o piloto informado sobre quantas vezes os freios foram acionados bemcomo sua temperatura. Sabendo-se que o desgaste dos freios de carbono ésubstancialmente uma função do número de vezes que os freios são acio-nados, um piloto será mais influenciado a reduzir o número de aplicaçõesnos freios, embora freie mais forte durante cada uso se ele estiver ciente dacontagem de aplicações nos freios em tempo real. Adicionalmente, o conhe-cimento da temperatura dos freios induzirá o piloto a manter calor nos freiospara, desse modo, reduzir o número de aplicações quando os freios estive-rem abaixo de uma temperatura limítrofe.

A figura 1 é uma ilustração esquemática de uma modalidadepreferencial da presente invenção. O sistema 12 inclui um componente deexibição 14 que fica posicionado na cabine de pilotagem. A tela recebe in-formações de um microprocessador 16 que recebe, sucessivamente, sinaisa partir de um mecanismo de comutação 18 e, opcionalmente, sensores detemperatura 20.

O mecanismo de comutação pode assumir a forma de um mi-crocomutador que é configurado para se engatar ao pedal de freio da aero-nave de modo a fechar um circuito e, desse modo, enviar um sinal toda vezque o pedal for pressionado. Alternativamente, o comutador pode assumir aforma de um transdutor de pressão que é configurado para fechar um circui-to e, desse modo, enviar um sinal toda vez que for detectada uma pressãoelevada no sistema de acionamento hidráulico do sistema de frenagem.

Os sensores de temperatura 20 são posicionados para medir atemperatura dos freios e, de preferência, de cada um dos freios de uma ae-ronave individualmente. Esses sensores de temperatura podem assumir aforma de, por exemplo, termopares de sensores infravermelhos.

O microprocessador 16 satisfaz a função de sinais de contagemrecebidos a partir do mecanismo de comutação 18 e de geração de um sinalrepresentativo dessa contagem para transmissão ao componente de exibi-ção. A contagem é calculada até que uma função de reinicialização 22 sejaativada como, por exemplo, através da partida do motor ou com a transmis-são simultânea de energia externa com a finalidade de limitar a contagem decada ciclo de decolagem e aterrissagem. O microprocessador pode, tam-bém, ser necessário para modificar a contagem como, por exemplo, no casode o sistema de frenagem da aeronave incluir um recurso de seleção defreio durante o taxiamento que libera, de forma seletiva, alguns mas não to-dos os freios. A contagem seria reduzida pela metade ou em um terço, de-pendendo do número de rodas em cada trem de pouso principal com a fina-lidade de ponderar, de forma mais precisa, o número de vezes que cadafreio foi acionado. Adicionalmente, a contagem é acessível a um Sistema deRecuperação de Dados 24 que pode ser configurado para armazenar umhistórico de contagem para revisão e interpretação posteriores. O micropro-cessador 16 pode ser integrado à unidade de controle de frenagem ou a umsistema de comunicação central da aeronave, ou pode se comunicar com asmesmas.

O microprocessador pode adicionalmente ser configurado parareceber e interpretar os sinais recebidos a partir dos sensores de temperatu-ra 20. Esses sinais podem ser convertidos em graus Centígrados ou Fahre-nheit para transmissão ao componente de exibição 14. Além disso, os sinaisde temperatura de entrada podem ser processados de modo a fornecer umaleitura separada para cada freio, para uma média de todos os freios ou parao freio mais frio. Alternativamente, a contagem dos freios e as informaçõessobre a temperatura podem ser integradas de tal modo que quando a tempe-ratura exceder uma temperatura limítrofe, a contagem de freios exibida mu-da de cor. Em uma modalidade preferencial, a contagem de freios seria exi-bida em vermelho quando a temperatura estiver abaixo de 176,669C (350SF)e em verde quando a temperatura dos freios passar de 176,66QC (350SF).

A figura 2 é uma modalidade preferencial da maneira na qual ainformação é exibida pelo componente de exibição 14 do sistema de monito-ramento de frenagem da presente invenção. Essa exibição pode ser integra-,da às telas da cabine de pilotagem onde são controladas pelo sistema deexibição centralizado da aeronave. Além de exibir diversos outros dados re-lacionados aos freios, a exibição inclui uma leitura 26 do número de vezesque os freios foram acionados. De preferência, essa leitura é exibida emvermelho se a temperatura estiver abaixo de uma temperatura preestabele-cida e em verde se a temperatura estiver acima dessa temperatura limítrofepreestabelecida.

Em uso, o sistema de monitoramento de frenagem serve paramanter o piloto informado sobre o número de vezes que os freios foram a-cionados durante um ciclo de decolagem e aterrissagem e sobre a tempera-tura dos freios. Tendo conhecimento sobre as características de desgastedos freios de carbono, até o ponto em que o desgaste é acelerado a baixastemperaturas e com a freqüência ao invés de aplicações, e tendo conheci-mento sobre o número de vezes que os freios foram acionados e sua tempe-ratura em tempo real, o piloto é induzido a usar os freios com um menordesgaste. Dessa forma, o piloto seria induzido a usar os freios com menorfreqüência e com mais intensidade durante o taxiamento e manter mais calornos freios e/ou evitar o uso enquanto a temperatura estiver abaixo da tempe-ratura limítrofe de baixo desgaste dos freios.

Muito embora formas particulares desta invenção tenham sidodescritas e ilustradas, será aparente aos elementos versados na técnica quevárias modificações podem ser feitas sem divergir do espírito e escopo dainvenção. Conseqüentemente, não se pretende que a invenção seja limitadaexceto pelas reivindicações em anexo.

Claims (15)

1. Sistema para reduzir o desgaste dos freios em aeronaves e-quipadas com freios de carbono, que compreende:um monitor para exibir a um piloto em tempo real uma contagemdo número de vezes que os freios foram acionados durante um intervalo pré-selecionado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, que compreende,ainda, um monitor que serve para fornecer ao dito piloto uma indicação so-bre a temperatura dos ditos freios.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, sendo que umadita tela de contagem altera de cor quando se atinge uma determinada tem-peratura limítrofe.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, sendo que essatemperatura limítrofe compreende 176,66-C(350-F).

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, sendo que a ditaindicação de temperatura é baseada em todos os freios de uma aeronave.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, sendo que a ditaindicação de temperatura é baseada na temperatura do freio mais frio daaeronave.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, sendo que cadacontagem de aplicação aos freios é mecanicamente acionada.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, sendo que um mi-crocomutador é ativado pelo movimento de um pedal de freio que é usadopara acionar os freios.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, sendo que cadacontagem de aplicação aos freios é hidraulicamente acionada.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, sendo que umcomutador de pressão é ativado pela pressão em um sistema hidráulico queaciona os freios.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, sendo que o ditointervalo compreende um ciclo de decolagem e aterrissagem.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, sendo que a ditacontagem se reinicia automaticamente pela partida do motor.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, sendo que acontagem se reinicia automaticamente quando a aeronave é ligada a umafonte externa de energia.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, sendo que a ditacontagem fica armazenada e disponível para transferência posterior.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, sendo que a ditacontagem é ajustada no caso de um recurso de seleção de frenagem duran-te o taxiamento servir para desativar um ou mais freios de uma aeronave demodo a ponderar, de forma mais precisa, o número de aplicações de cadafreio.