BRPI0807239A2

BRPI0807239A2 - Processo de controle dos motores elétricos de um inversor de impulso

Info

Publication number: BRPI0807239A2
Application number: BRPI0807239-6A
Authority: BR
Inventors: Michel Dehu; Fabrice Metezeau; Eric Lecossais; Gilles Le Gouellec; Regis Meuret; Sebastien Vieillard
Original assignee: Aircelle Sa
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2014-06-03
Also published as: FR2912470A1; WO2008110677A3; CA2677395C; ATE554279T1; RU2009133822A; CA2677395A1; EP2118476A2; US9062627B2; CN101595292B; CN101595292A; WO2008110677A2; FR2912470B1; EP2118476B1; RU2451198C2; US20100115915A1; ES2386184T3

Description

"PROCESSO DE CONTROLE DOS MOTORES ELÉTRICOS DE UMINVERSOR DE IMPULSO”.

A presente invenção se refere a um processo de controle de um motor elétrico que aciona uma tampa móvel; que equipa um inversor de impulso para turbo-reator.

O papel de um inversor de impulso, quando da aterragem de um avião é de melhorar a capacidade de frenagem de um avião, redirecionando para frente pelo menos uma parte do impulso gerado pelo turbo-reator. Nessa fase, o inversor obstruía tubulação de ejeção dos gases e dirige o fluxo de ejeção do motor para a frente da nacele, gerando, dessa forma, um contra-impulso vem se acrescentar à frenagem das rodas do avião.

Os meios utilizados para realizar essa reorientação do fluxo variam segundo o tipo de inversor. Todavia, em todos os casos, a estrutura de um inversor compreende tampas móveis deslocáveis entre, por um lado, uma posição desdobrada na qual se abre na nacele uma passagem destinada ao fluxo desviado e, por outro lado, uma posição de escamoteamento, na qual fecham essa passagem. Essas tampas móveis podem, além disso, exercer uma função de desvio ou simplesmente de ativação de outros meios de desvio.

Nos inversores com grades, por exemplo, as tampas móveis deslizam ao longo de trilhos, de maneira que, recuando quando da fase de abertura, eles descobrem grades de pás de desvio dispostas na espessura da nacele. Um sistema de bielas liga essa tampa móvel a portas de bloqueio que se desdobram no interior do canal de ejeção e bloqueiam a saída em fluxo direto e desviá-lo e é, portanto, ativo nessa reorientação. De maneira geral, essas tampas móveis são acionadas por macacos hidráulicos ou pneumáticos que necessitam de uma rede de transporte de um fluido sob pressão. Esse fluido sob pressão é classicamente obtido, seja por parada de ar sobre o 5 turbo-reator, no caso de um sistema pneumático, seja por retirada sobre o circuito hidráulico do avião. Esses sistemas requerem uma manutenção importante, pois o menor escapamento na rede hidráulica ou pneumática pode ser dificilmente detectável e corre o risco de ter conseqüências prejudiciais tanto sobre o inversor, 10 quanto sobre outras partes da nacele. Por outro lado, em razão do espaço reduzido disponível na armação dianteira do inversor, a colocação e a proteção desse circuito são particularmente delicadas e incômodas.

Para prevenir os diversos inconvenientes ligados aos sistemas pneumáticos e hidráulicos, os fabricantes de inversores de impulso procuraram substituí-los e equipar ao máximo seus inversores de acionadores eletromecânicos, mais leves e mais confiáveis. Esse inversor é descrito no documento EP 0 843 089.

Todavia, os acionadores eletromecânicos apresentam também vários inconvenientes que é necessário resolver para aproveitar plenamente vantagens que oferecem em termos de ganho de massa e de volume.

Um desses inconvenientes maiores reside no fato de um motor elétrico não suportar os casos de bloqueio. Com efeito, 25 quando um motor elétrico se acha acidentalmente bloqueado, sua energia de alimentação não é mais convertida em energia motriz, mas se dissipa sob a forma de calor, o que corre o risco de danificar a eletrônica de potência do motor ou suas bobinagens. Essa situação é inaceitável na aplicação considerada e deve ser absolutamente evitada.

Em um caso de aterragem abortada, as tampas móveis devem poder ser fechadas em menos de seis segundos após 5 acionamento pelo piloto. É conhecido que os esforços aerodinâmicos serão suficientemente baixos para um motor elétrico que libera 35 N.m somente aproximadamente três segundos após o acionamento da manobra. Um bloqueio do motor é, portanto, apenas temporário, ío O motor elétrico é ativado, por exemplo, um segundo

após o acionamento. Nesse instante, os esforços aerodinâmicos são ainda muito superiores ao que pode fornecer o motor elétrico e este sofre, portanto, um bloqueio que acarreta o aumento de sua temperatura. O intervalo de tempo, após o qual esses esforços 15 diminuem aquém da potência que pode fornecer o motor elétrico, não pode ser precisamente conhecido, e um acionamento tardio acarretaria uma perda de tempo nefasta, considerando-se os esforços de seis segundos a respeitar no caso da aterragem abortada. Esforços de tempos similares são também definidos 20 para os outros casos de desdobramento e de escamoteamento.

Todavia, a tampa móvel do inversor deve ser mantida na posição na qual o motor é bloqueado e não voltar à posição correspondente ao começo da seqüência sob o efeito das cargas externas. Essa manutenção em posição deverá permitir terminar a 25 seqüência no sentido inicial do comando, desde que o bloqueio tenha desaparecido.

Convém anotar que o tempo de espera, antes de poder ativar o motor elétrico com toda segurança, não é precisamente conhecido e depende dos cenários encontrados. A presente invenção tem por finalidade prevenir os inconvenientes anteriormente evocados, e consiste para isso em um processo de controle de um motor elétrico que aciona uma tampa móvel que equipa um inversor de impulso para turbo- 5 reator, caracterizada pelo fato de compreender as etapas que visam a:

- determinar o estado de funcionamento do motor

elétrico;

- cortar a alimentação do motor elétrico, em caso de não funcionamento deste por uma certa duração;

- reativar o motor elétrico, após um período de repouso e repetir as etapas precedentes ou parar definitivamente este, caso essas etapas tenham sido já repetidas um número pré-definido de vezes.

Assim, alternando períodos de funcionamento do

motor elétrico e períodos de repouso que lhe permitem resfriar, o superaquecimento do motor elétrico e da eletrônica de potência é evitado. Essas operações são repetidas várias vezes até o desaparecimento do bloqueio e a seqüência inicial pode 2 0 prosseguir. Caso contrário, caso o bloqueio não seja temporário, o motor será definitivamente parado, sem ter sofrido superaquecimento. Bastará simplesmente desbloqueá-lo, quando da manutenção do avião, uma vez este no solo, mas não será necessário substituir um motor elétrico gradeado. O processo, de 25 acordo com a invenção, permite, portanto, proteger o motor elétrico e sua eletrônica de potência e ter um volume de manutenção menor.

Preferencialmente, a duração de repouso e/ou a duração de não funcionamento são pré-determinados. Evidentemente, a duração de repouso e/ou a duração de não funcionamento são pré-determinadas. Evidentemente, os valores reais dessas durações dependem do motor elétrico referido, assim como de sua alimentação e de seu isolamento. A determinação do 5 tempo máximo de alimentação, em caso de bloqueio e do tempo de resfriamento necessário podem ser facilmente determinados pelo técnico.

De maneira vantajosa, a duração de repouso e/ou a duração de não funcionamento são determinadas sobre a base da temperatura do motor determinada por um captador apropriado, de forma a se obter uma assíntota da temperatura da eletrônica de potência e do motor ou mais simplesmente por um estudo teórico.

Preferencialmente, o processo, de acordo com a invenção, compreende uma etapa suplementar, visando a analisar 15 um parâmetro representativo da pressão no veio do turbo-reator e a fixar a potência liberada pelo motor elétrico em conseqüência. Se a análise do parâmetro representativo revelar que só uma certa potência deveria ser necessária para acionar a tampa móvel, o motor elétrico aquecerá menos rapidamente do que se lhe fosse 20 solicitado liberar sua potência máxima.

De maneira vantajosa, o processo, de acordo com a invenção, compreende uma etapa suplementar que precede a parada do motor elétrico em caso de não funcionamento, essa etapa visando a comandar o motor para liberar sua potência 25 máxima, se esta não tivesse sido já aplicada. Com efeito, o aumento da potência do motor permite aumentar as chances de desbloquear o motor e prosseguir a seqüência de abertura ou de fechamento. A aplicação da invenção será compreendida melhor com o auxílio da descrição detalhada que é exposta abaixo em relação ao desenho anexado, no qual:

A figura 1 representa uma vista esquemática parcial em perspectiva de uma nacele que integra um inversor de impulso com grade;

A figura 2 é uma representação esquemática das tampas móveis e de seu sistema de acionamento;

A figura 3 representa um diagrama que representa as ío etapas de funcionamento de um processo de comando, de acordo com a invenção;

A figura 4 representa uma curva que representa, em função do tempo, por um lado, a diminuição dos esforços resistentes ligados à diminuição do regime motor, quando de um 15 comando de desdobramento ou de novo fechamento de um inversor de impulso, e, por outro lado, a atividade de um motor elétrico submetido ao processo de comando, de acordo com a invenção.

Antes de descrever em detalhes um modo de 2 0 realização da invenção, é importante precisar que o processo descrito não está limitado a um tipo de inversor em particular. Embora ilustrada por um inversor com grades, ela poderá ser aplicada com inversores de concepção diferente, notadamente com portas.

A figura 1 apresenta uma vista esquemática parcial de

uma nacele que integra um inversor de impulso I. O turbo-reator não está representado. Esse inversor de impulso 1 possui uma estrutura que compreende duas tampas móveis 2 semicirculares capazes de deslizarem para descobrirem grades 3 de pás de desvio colocadas entre as tampas móveis 2 e uma seção de passagem do fluxo de ar 4 a desviar. Portas de bloqueio 5 são dispostas no interior da estrutura, de maneira a poderem girar e passarem de uma posição na qual elas não prejudicam a passagem do fluxo de 5 ar 4 para uma posição na qual elas bloqueiam essa passagem. A fim de coordenar a abertura das tampas móveis 2 com uma posição obturadora das portas de bloqueio 5, estas são mecanicamente ligadas à tampa móvel 2 por dobradiças e à estrutura fixa por um sistema de bielas (não representadas), ío O deslocamento das tampas móveis 2 ao longo do

exterior da estrutura é assegurada por um conjunto de macacos 6a, 6b montados sobre uma armação dianteira no interior da qual são alojados um motor elétrico 7 e árvores flexíveis da transmissão 8a, 8b, respectivamente conectadas aos macacos 6a, 6b para acioná-las.

O sistema de acionamento das tampas móveis 2 está representado sozinho na figura 2. Cada tampa móvel 2 pode ser transladada sob a ação de três macacos 6a, 6b, compreendendo um macaco central 6a e dois macacos adicionais 6b, acionados 2 0 por um único motor elétrico 7 ligado a uma interface de comando 9. A potência liberada pelo motor elétrico 7 é inicialmente distribuída aos macacos centrais 6a por intermédio de duas árvores de transmissão flexíveis 8a, depois aos macacos adicionais 6b por árvores de transmissão flexíveis 8b.

Um diagrama que mostra as etapas de um processo, de

acordo com a invenção, para a abertura em condição normal do inversor de impulso 1 está representado na figura 3.

Inicialmente, a ordem 100 é dada pelo piloto de desdobrar o inversor. O motor elétrico 7 é ativado no decorrer de uma etapa 101 e segue uma seqüência de abertura determinada. O estado de funcionamento do motor elétrico 7 é regularmente testado durante a seqüência de abertura, quando de uma etapa 102. Se a velocidade de rotação real do motor elétrico 7 for inferior a 100 rpm, enquanto recebe uma convenção de velocidade superior a 200 rpm, o motor elétrico 7 será considerado como estando bloqueado, e as etapas do processo, de acordo com a invenção, serão aplicadas.

Inicialmente, uma primeira etapa 103 consiste em analisar o deslocamento da tampa móvel 2. Se esta tiver deslizado de menos de 10 mm, então será possível que o bloqueio encontrado seja devido a esforços muito elevados para o motor elétrico 7, liberando um binário motor inicial baixo, no caso de 10 N.m. Nesse caso, uma convenção que fixa no motor elétrico 7 um binário mais elevado, no caso de 35 N.m, é, então, enviado por uma ordem 104. Caso contrário, o binário motor continua fixado em 10 N.m.

Será possível acrescentar uma etapa que permite distinguir entre várias situações, notadamente entre um desdobramento normal e um desdobramento Aborted Take OFF (ATO), correspondente a uma situação de urgência e de elevados esforços mecânicos. No caso de um desdobramento ALD, a potência do motor será imediatamente fixada em seu valor máximo, a saber 35 N.m., enquanto que, no caso de um desdobramento normal, um primeiro teste é feito a uma potência motor baixa, mas teoricamente suficiente, antes de aplicar uma potência mais elevada. O mesmo acontece com as seqüências de fechamento entre um fechamento em situação normal, e um fechamento de urgência, em caso de aterragem abortado (Aborted Landing, ALD).

Uma vez o bloqueio detectado e o binário adaptado fixado, uma ordem 105 aciona um minutador de 5 superaquecimento. Quando o minutador de superaquecimento atinge uma duração pré-determinada, no caso 0,5 segundo no mínimo, sem que o motor elétrico 7 gire, então a alimentação do motor elétrico 7 é cortada por uma ordem 106. Essa etapa 106 aciona um minutador de resfriamento por uma ordem 107. ío Quando o minutador de resfriamento atinge uma duração de resfriamento pré-determinada, em função do motor elétrico 7 utilizado, o motor elétrico 7 é reativado por uma ordem 108. A reativação 108 do motor elétrico 7 é feita apenas um número limitado de vezes. Esse número pode ser pré-determinado e 15 deduzido, ou ser ligado a uma certa duração de funcionamento do circuito descrito. Notadamente, a reativação 108 do motor elétrico 7 e a relação cíclica entre o corte e a reativação são calculadas, de forma a se obter uma assíntota da temperatura do motor e/ou elementos de controle do motor, permitindo manter um binário 2 0 médio, no sentido da demanda piloto, sem atingir esforços de temperatura prejudiciais para os elementos do sistema, abrangendo uma duração mínima no nível do avião, permitindo- lhe realizar um “GO AROUND” (volta de pista) e repousar.

Quando o número de iteração é atingido ou a duração 25 de execução do circuito tenha expirado, sem que tenha havido desbloqueio do motor elétrico, então, sua alimentação é definitivamente cortada. Evidentemente, é possível prever mensagens de informação transmitidas ao piloto do avião e informando que uma operação de manutenção deve ser efetuada. A figura 4 ilustra a aplicação do processo, de acordo com a invenção, ao fechamento do inversor de impulso 1, em caso de aterragem abortada, de elevado regime de turbo-reator. Nessa situação, as tampas móveis devem poder ser fechadas em menos 5 de 6 segundos após o acionamento pelo piloto, e o motor elétrico 7 deve liberar uma potência muito maior do que em um caso de fechamento normal para vencer os esforços aerodinâmicos elevados devido a um turbo-reator que funciona em regime elevado.

ío Todavia, conforme representado na curva da figura 4,

esses esforços aerodinâmicos diminuem bem rapidamente. É conhecido que os esforços aerodinâmicos serão suficientemente baixos para um motor elétrico que libera 35 M.m somente aproximadamente 3 segundos após o acionamento da manobra.

Para fechar as tampas móveis 2 nessa situação, duas

soluções são consideráveis: ou utilizar um motor elétrico adaptado aos esforços iniciais elevados, ou utilizar um motor elétrico 7 menos potente e ativá-lo apenas quando os esforços tiverem suficientemente diminuído. Convém, no caso, anotar que 20 a massa dos equipamentos é um ponto essencial da construção aeronáutica, e que o inversor constitui o subconjunto da nacele o mais importante em massa. Portanto, é vantajoso procurar diminuir essa massa ao máximo, respeitando as normas de segurança e de resistência. Por conseguinte, a solução que 25 consiste em utilizar um motor elétrico menos potente será preferida.

Todavia, e conforme explicado, o instante de ativação do motor elétrico não é precisamente determinável. Por outro lado, ativar esse motor elétrico muito cedo correria o risco de provocar seu superaquecimento, caso as dificuldades a vencer fossem ainda muito elevadas. O processo, de acordo com a invenção, é, então, inteiramente indicado. Conforme representado na figura 4, o motor elétrico 7 é ativado, por exemplo, 1 segundo 5 após o acionamento e funciona por intermitência até que os esforços aerodinâmicos tenham suficientemente diminuídos. Um processo, de acordo com a invenção, permite parar a alimentação do motor elétrico 7, após um certo tempo de bloqueio, evitando assim seu superaquecimento, e deixá-lo resfriar, antes de renovar ío uma tentativa. Por outro lado, os desvios em relação à diminuição teórica dos esforços aerodinâmicos são também considerados, e assim é possível utilizar um motor elétrico menos potente e, portanto, menor e mais leve, minimizando os riscos de superaquecimento.

Embora a invenção tenha sido descrita em relação com

os exemplos particulares de realização, é evidente que ela não está de modo nenhum limitada e que compreende todos os equivalentes técnicos dos meios descritos, assim como suas combinações, caso estas entrem no âmbito da invenção.

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Claims

1. Processo de controle de um motor elétrico que aciona uma tampa móvel que equipa um inversor de impulso para turbo-reator, CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas que visam a: - - determinar o estado de funcionamento do motor elétrico; - cortar a alimentação do motor elétrico, em caso de não funcionamento deste por uma certa duração; - reativar o motor elétrico, após um período de repouso e repetir as etapas precedentes ou parar definitivamente este, caso essas etapas tenham sido já repetidas um número pré-definido de vezes.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a duração de repouso e/ou a duração de não funcionamento ser(em) pré-determinada(s).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a duração de repouso e/ou a duração de não funcionamento ser(em) determinada(s) sobre a base da temperatura do motor e/ou da eletrônica de potência determinada por pelo menos um captador apropriado.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa suplementar, visando a analisar um parâmetro representativo da pressão no veio do turbo-reator e a fixar a potência liberada pelo motor elétrico em conseqüência.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa suplementar que precede a parada do motor elétrico, em caso de não funcionamento, essa etapa visando a comandar no motor elétrico a liberação de uma potência mais elevada, caso esta não seja já aplicada.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de a etapa suplementar só ser aplicada, caso a tampa móvel tenha percorrido um curso inferior a um comprimento pré-determinado.