BRPI0905185B1

BRPI0905185B1 - Arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave

Info

Publication number: BRPI0905185B1
Application number: BRPI0905185-6A
Authority: BR
Inventors: Florent Nierlich; François-Noël LEYNAERT
Original assignee: Messier-Bugatti-Dowty
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2019-05-28
Also published as: CN101758924A; CA2688818C; FR2940245B1; CA2688818A1; BRPI0905185A2; EP2199201B1; CN101758924B; JP5405290B2; US20100156173A1; EP2199201A1; US8227933B2; ES2403219T3; JP2010143575A; US20100156174A1; FR2940245A1

Abstract

arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave. a invenção refere-se a uma arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave, para acionar atuadores eletromecânicos de aeronave (105, 106, 108; 205, 206, 208; 109a, 109b; 209a, 209b), a arquitetura compreendendo pelo menos um dos membros de distribuição de potência (150, 250, 160, 260) para distribuir potência a tais atuadores eletromecânicos conectados à arquitetura, a arquitetura recebendo potência de pelo menos um barramento de fonte de alimentação (pw1, pw2) da aeronave. de acordo com a invenção, uma rede de cc (500) de voltagem que é variável de maneira controlada é interposta entre o barramento de fonte de alimentação da aeronave e os membros de distribuição de potência.

Description

“ARQUITETURA DE DISTRIBUIÇÃO DE POTÊNCIA PARA UMA AERONAVE” [0001] A invenção refere-se a uma arquitetura de distribuição de potência para distribuir potência a atuadores eletromecânicos eletro-hidrostáticos de uma aeronave e, mais geralmente, a atuadores elétricos.

FUNDAMENTO TECNOLÓGICO DA INVENÇÃO [0002] O documento EP 1.834.874 revela uma arquitetura de distribuição de potência para atuadores eletromecânicos de aeronave, como atuadores para a operação de trem de pouso e portas e ganchos associados, e atuadores para atuar dispositivos aerodinâmicos, como flapes ou ailerons.

[0003] Este documento recomenda a utilização de membros de distribuição de potência para acionar atuadores que são fisicamente agrupados uma aos outros, de mesma criticalidade, de mesma potência, e que operam em seqüência. Os membros de distribuição de potência compreendem, essencialmente, um inversor associado a um membro de comutação possibilitando que a potência, conforme calibrada pelo inversor, seja enviada ao respectivo atuador. O membro de distribuição de potência é acionado diretamente por uma das redes de potência da aeronave.

OBJETIVO DA INVENÇÃO [0004] Um objetivo da invenção é aperfeiçoar esta arquitetura, em particular aperfeiçoando a segurança de operadores de manutenção chamados para atuar sobre os atuadores, e fazer isto enquanto reduzindo perdas nos inversores.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0005] De modo a atingir este objetivo, é provida uma arquitetura de distribuição de potência para acionar atuadores eletromecânicos de aeronave, a arquitetura compreendendo pelo menos um membro de distribuição de potência para distribuir potência para o mesmo e tal atuador eletromecânico, a arquitetura recebendo a potência de pelo menos um barramento de energia elétrica da aeronave. De acordo com a invenção, uma rede de tensão de CC que é variável de maneira controlada é interposta entre o barramento de fonte de alimentação elétrica da aeronave e o membro de distribuição de potência.

[0006] Desse modo, o membro de distribuição de potência não recebe potência

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2/7 diretamente do(s) barramento de fonte de alimentação da aeronave, mas de uma rede de CC que pode ser ajustada a diferentes circunstâncias operacionais dos atuadores.

[0007] Em particular, quando a aeronave está estacionada, mas funcionando, no caso de ser necessário que o pessoal de manutenção agir, é possível reduzir a tensão presente na rede de CC a um nível abaixo do que seria perigoso para um operador de manutenção caso ocorra um curto-circuito.

[0008] Além disso, se o membro de distribuição de potência for equipado com um inversor, a regulagem da tensão da rede possibilita que perdas no inversor sejam limitadas. Além disso, para cada um dos atuadores, é possível ajustar a tensão distribuída para o inversor de modo que seja possível considerar o uso da mesma arquitetura para acionar atuadores que operam à baixa tensão e atuadores que, ao contrário, exigem altas voltagens.

[0009] Além disso, a tensão na rede de CC pode ser adaptada à impedância da linha de distribuição de potência para o atuador, possibilitando, desse modo, que cada atuador seja suprido com uma tensão que seja suficiente, a despeito da queda de tensão na linha.

[0010] Finalmente, a tensão pode ser adaptada para controlar a potência que é distribuída para os atuadores, ou a potência que é retornada dos atuadores e distribuída para o barramento de fonte de alimentação da aeronave.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0011] A invenção pode ser entendida pela leitura da descrição a seguir das figuras nos desenhos anexos.

[0012] A Figura 1 é uma vista diagramática de uma arquitetura de distribuição de potência incorporando uma rede de CC controlável local da invenção.

[0013] A Figura 2 é uma vista diagramática mostrando a rede de CC da figura 1 com maior detalhe.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0014] A arquitetura aqui descrita é uma arquitetura de distribuição de potência para atuadores associados ao trem de pouso de uma aeronave, mas não limitadora

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3/7 de modo algum.

[0015] Nesta descrição, é feita referência apenas aos trens de aterrissagem principais esquerdo e direito 100 e 200 da aeronave. Estes compreendem:

• os trens de aterrissagem 101, 201, apropriadamente, articulados à estrutura da aeronave;

• atuadores eletromecânicos 106, 206 para elevar os trens de aterrissagem;

• ganchos eletromecânicos 106, 206 para bloquear os trens de aterrissagem na posição guardada; e • atuadores eletromecânicos 108, 208 para atuar as portas que fecham as paredes nas quais os trens de aterrissagem são guardados.

[0016] Além disso, neste exemplo, cada trem de aterrissagem tem duas rodas 109A & 109B e 209A &209B, cada uma equipada com quatro atuadores de freio 110A, 110B, 210A, 210B.

[0017] Em uma configuração conhecida, em particular como descrito no documento EP 1.834.874, os atuadores eletromecânicos são acionados por membros de distribuição de potência. Especificamente, os atuadores associados aos trens de aterrissagem 100 e 200 são acionados por dois membros de distribuição de potência 150 e 250. Estes membros de distribuição de potência compreendem respectivos inversores 151 e 251 associados aos respectivos comutadores 152 e 252, servindo para distribuir potência a um ou outros dos respectivos atuadores.

[0018] Similarmente, os atuadores de freio são acionados por membros de distribuição de potência particulares, especificamente controladores de freio 160, 260, cada um acionando dois atuadores de freio por roda. Os controladores de freio 160, 260 compreendem, essencialmente, inversores que são controlados em função de pontos de ajuste de frenagem gerados por uma unidade de frenagem (não mostrada).

[0019] Os membros de distribuição de potência 150, 250 e os controladores de freio 160, 260 recebem energia elétrica respectivamente de dois barramentos de fonte de alimentação PW1 e PW2, neste exemplo, os três barramentos de potência

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4/7 de corrente alternada (CA) trifásica a alta tensão.

[0020] De acordo com a invenção, redes de CC controláveis locais 500 são interpostas entre os barramentos de fonte de alimentação da aeronave e os membros de distribuição de potência. Mais precisamente, cada uma das redes locais de CC 500 é acionada por um respectivo dos barramentos de fonte de alimentação PW1 e PW2 da aeronave, com um deles sendo associado aos membros de distribuição de potência 150, 250 e ou outro aos controladores de freio 160, 260.

[0021] Uma das redes de CC controláveis está mostrada em detalhe na figura 2.

[0022] Nesta figura, o barramento de fonte de alimentação PW1 (aqui, uma rede de CA trifásica) é inicialmente conectado a um conversor CA/CC 501 para converter a tensão de CA em uma tensão de CC. Em seguida, a tensão de CC é suprida a um estágio regulador 502, esboçado em linhas tracejadas na figura 2. Nesta figura, o barramento de fonte de alimentação PW1 (aqui uma rede de CA trifásica) é inicialmente conectado a um conversor CA/CC 501 para converter a tensão CA em uma tensão de CC. Em seguida, a tensão CC é suprida a um estágio regulador 502, esboçado em linhas tracejadas na figura 2. O estágio regulador de oscilador 503 é constituído por uma ponte de transistor controlada tendo sua saída associada a um transformador 504 servindo para prover isolamento elétrico entre o barramento de fonte de alimentação PW1 da aeronave e o restante da arquitetura de distribuição de potência. O oscilador serve para ajustar o nível de tensão de CC produzido pela rede 500. A saída de tensão oscilante do transformador 504 é suavizada de maneira convencional por um filtro de suavização LC 506. A saída do filtro é, então, conectada a membros consumidores de potência, especificamente aos membros de distribuição de potência 150, 250 e controladores de freio 160, 260.

[0023] As vantagens obtidas pela invenção são numerosas:

• a presença de redes de CC controláveis interpostas entre os barramento de fonte de alimentação da aeronave e os atuadores torna possível prover cabos até os atuadores que são sujeitos à tensão de CC apenas e, desse modo, menos prováveis de irradiar, contribuindo, assim, para uma redução nas emissões eletromecânicas e possibilitando, consequentemente, a redução de peso

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5/7 de blindagem para os cabos.

• a possibilidade de ajustar a tensão de CC torna possível reduzir a tensão arbitrariamente a um nível que não apresenta nenhum risco a operadores de manutenção que precisem tomar alguma providência nos atuadores. Desse modo, muito embora os atuadores sejam capazes de ser acionados a alta tensão enquanto em operação, os operadores não correm risco de ficar expostos a esta alta tensão enquanto executam operações de manutenção;

• a presença de rede de CC controlável é particularmente favorável à arquitetura mostrada aqui, onde os atuadores a ele conectados operam em seqüência, e nunca simultaneamente (exceto, naturalmente, os atuadores de frenagem que atuam em conjunto, mas nunca ao mesmo tempo dos atuadores de elevação, dos atuadores de porta, ou os atuadores de gancho de travamento). Desse modo, é possível distribuir uma tensão para o membro de distribuição de potência ou ao controlador de freio em questão o qual é bem adaptado às necessidades de potência e controle do atuador a ser acionado, contribuindo, desse modo, para reduzir perdas nos inversores, e mantendo a demanda de potência no barramento de fonte de alimentação da aeronave à da potência estritamente necessária, [0024] Em particular, é possível levar em conta a impedância da linha de fonte de alimentação do atuador em questão, e ajustar a tensão da rede de CC de modo que o membro de distribuição de potência do controlador de freio receba uma tensão que é compensada à queda inevitável na tensão ao longo da linha.

[0025] Deve ser observado que cada um dos membros de distribuição de potência 150, 250 acione todos os atuadores, de modo que, no caso de um dos membros de distribuição de potência falhar, continue a ser possível acionar todos os atuadores usando o outro membro de distribuição de potência.

[0026] Ao contrário, cada um dos controladores de freio 160, 260 aciona apenas metade dos atuadores de freio sobre cada uma das rodas. A perda de um dos controladores, por conseguinte, leva a uma perda de metade dos atuadores de freio.

Esta perda é compensável, pelo menos em parte, pelo aumento da tensão da rede

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6/7 de CC associada, de modo que os atuadores que ainda estejam sendo acionados temporariamente recebam potência maior do que potência nominal.

[0027] De acordo com um aspecto particular da invenção, a rede de CC interposta desse modo inclui uma conexão de derivação possibilitando que a potência seja recuperada dos atuadores sem a necessidade de seu retorno ao barramento de fonte de alimentação da aeronave. Para esta finalidade, pode ser visto uma ponte de diodo 505 disposto à frente do filtro LC 506, impedindo, desse modo, que a potência venha dos atuadores e retorne para o barramento de fonte de alimentação PW1 da aeronave. Esta potência é, assim, direcionada a um conversor CC/CC 507, esboçado em linha tracejada, para calibrar a tensão da potência recuperada desse modo. Esta potência à tensão calibrada é armazenada em um membro de armazenamento 508, especificamente um capacitar. Um membro dissipador 509 é acoplado ao membro de armazenamento para dissipar excesso de potência retornado dos atuadores.

[0028] Em uma variante, ao invés de dissipar esta potência, ela pode ser reinjetada no barramento de fonte de alimentação da aeronave, de modo a disponibilizá-la a outros consumidores de potência da aeronave. É possível também reinjetar esta potência aos atuadores conectados à rede de CC, reduzindo, desse modo, a demanda de potência sobre o barramento de fonte de alimentação da aeronave.

[0029] A invenção não está limitada à descrição acima, mas, ao contrário, inclui qualquer variante abrangida pelo âmbito definido pelas reivindicações.

[0030] Em particular, embora adaptada ao acionamento de atuadores associados a trens de pouso, é possível, no contexto da invenção, prover uma arquitetura de distribuição para acionar outros atuadores associados a outros elementos móveis, como atuadores para dispositivos de elevação, portas de baias, ...

[0031] Embora uma arquitetura de potência seja descrita tendo duas redes de

CC, nas quais cada rede de CC é associada a um barramento de fonte de alimentação de CA da aeronave, é possível associar uma rede de CC a uma pluralidade de barramentos de fonte de alimentação, ou a outras fontes de potência,

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave, para acionar atuadores eletromecânicos de aeronave (105, 106, 108; 205, 206, 208; 109A, 109B; 209A, 209B), a arquitetura compreendendo pelo menos um dos membros de distribuição de potência (150, 250, 160, 260) para distribuir potência a tal atuador eletromecânico conectado à arquitetura, a arquitetura recebendo potência de pelo menos um barramento de fonte de alimentação (PW1, PW2) da aeronave, a arquitetura sendo caracterizada pelo fato de uma rede de CC (500) de tensão que é variável de maneira controlada ser interposta entre o barramento de fonte de alimentação da aeronave e os membros de distribuição de potência.
2. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato da rede de (500) incluir meios de conexão de derivação (507, 509, 509) para extração de potência proveniente dos atuadores, e impedir que esta mencionada potência retome para o barramento de fonte de alimentação da aeronave.
3. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com a reivindicação

2, caracterizada pelo fato dos meios de conexão e derivação incluírem meios (508) para armazenar a potência extraída desse modo.
4. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da rede de tensão de CC (500) incluir meios de isolamento elétrico (504) isolando o barramento de fonte de alimentação da aeronave em relação aos atuadores acionados,