BRPI1001320A2 - Método para taxiar uma aeronave - Google Patents

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Hervé Charuel
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Abstract

Método para taxiar uma aeronave. A invenção provê um método de taxiar uma aeronave tendo pelo menos um trem de aterragem frontal na parte frontal da aeronave e trens de aterragem principais, cada trem de aterragem tendo rodas, o método compreendendo as etapas de: - equipar pelo menos uma das rodas (2) suportada pelo trem de aterragem frontal (1) com um membro de motor de taxiamento principal (3), e equipar pelo menos uma das rodas suportadas pelos trens de aterragem principais (5) com um membro de motor de taxiamento auxiliar (7); e - em resposta a uma ordem de taxiamento, energização o membro de motor de taxiamento principal para fazer com que a aeronave taxeje, e em particular se a força de acionamento desenvolvida pelo membro de motor de taxiamento principal na aeronave for insuficiente, energização do membro de motor de taxiamento auxiliar, quando requerido.

Description

“MÉTODO PARA TAXIAR UMA AERONAVE” A invenção refere-se a um método de taxiar uma aeronave. ANTECEDENTES TECNOLÓGICOS DA INVENÇÃO Propostas têm sido feitas para colocar motores de taxiamento nas rodas do trem de aterragem principal de uma aeronave para permitir que a aeronave seja manobrada e taxiada sobre o solo sem requerer empuxe a partir de seus motores. Para esta finalidade, os motores são energizados por meio de um gerador de eletricidade acionado pela unidade de potência auxiliar da aeronave.
As rodas do trem de aterragem principal são geralmente carregadas fortemente e elas têm o potencial de desenvolver um alto nível de força de acionamento. Não obstante, as rodas de trem de aterragem principal são geralmente providas com freios, e, com um resultado, permanece muito pouco espaço disponível para receber um motor de potência significante. Vários arranjos têm sido propostos para mitigar tal falta de espaço.
Por exemplo, o documento US 2006/065779 propõe colocar os motores de taxiamento nas rodas do trem de aterragem frontal, o qual geralmente não inclui freios. Um grande volume é assim disponível para receber motores de potência significante. Além disso, os raios de rolamento geralmente menores dos pneumáticos das rodas do trem de aterragem frontal tomam mais fácil desenvolver uma força de acionamento de maior magnitude para torque equivalente. Não obstante, o trem de aterragem frontal é muito mais fracamente carregado que o trem de aterragem principal. Comumente, ele suporta 10% a 15% do peso da aeronave, percentagem esta que pode cair para tão pouco quanto 5% em certas situações de pesada na cauda. A força de acionamento que pode ser desenvolvida pelas rodas do trem de aterragem frontal pode então ser insuficiente para mover a aeronave, particularmente se o taxiamento é inclinado, úmido ou até mesmo no gelo.
OBJETIVO DA INVENÇÃO
Um objetivo da invenção é propor um arranjo de motores de taxiamento e um método de gerir ditos motores que permite que a aeronave taxeie.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Para atingir esse objetivo, a invenção propõe um método de taxiar uma aeronave tendo pelo menos um trem de aterragem frontal na parte frontal da aeronave e trens de aterragem principais, cada trem de aterragem tendo rodas, o método compreendendo as etapas de: • equipar pelo menos uma das rodas suportada pelo trem de aterragem frontal com um membro de motor de taxiamento principal, e equipar pelo menos uma das rodas suportadas pelos trens de aterragem principais com um membro de motor de taxiamento auxiliar; e • em resposta a uma ordem de taxiamento, energizar o membro de motor de taxiamento principal para fazer com que a aeronave taxeie, e pelo menos em uma situação onde a força de acionamento desenvolvida pelo membro de motor de taxiamento principal sobre a aeronave não é suficiente para mover a aeronave, energizar o membro de motor de taxiamento auxiliar em adição ao membro de motor de taxiamento principal.
Assim, é tirada vantagem do grande volume dentro das rodas de trem de aterragem frontal para receber um membro de motor de taxiamento principal que é geralmente suficiente para fazer com que a aeronave taxeie, exceto, talvez quando na partida da aeronave, ou quando no taxiamento da aeronave sobre uma pista de taxiamento que é inclinada ou que apresenta um baixo coeficiente de fricção. Sob tais circunstâncias, o membro de motor de taxiamento auxiliar alojado em uma roda suportada pelos trens de aterragem principais é usado pelo tempo necessário, e uma vez quando ele não é mais necessário para fazer com que a aeronave, ele é cessado de ser usado. Onde apropriado, pode ser apropriado continuar a energizar o membro de motor de taxiamento auxiliar de modo a evitar movimento à frente oposto ao mesmo da aeronave. O membro de motor de taxiamento auxiliar é normalmente de potência limitada, tomando assim mais fácil que ele seja recebido em uma roda de trem de aterragem principal.
Em um arranjo preferido, todas das rodas do trem de aterragem auxiliar são providas com respectivos membros de motor de taxiamento principal. Vantagem total é então tirada do volume total disponível para receber a potência necessária para a maioria das operações de taxiamento da aeronave.
Em um arranjo particular, todas das rodas dos trens de aterragem principais são providas com respectivos membros de motor de taxiamento principais. Assim, todas das rodas dos trens de aterragem principais são idênticas, evitando assim qualquer necessidade de gerir uma pluralidade de referências. Em adição, a potência auxiliar é assim distribuída de modo que os membros de motor auxiliares são na prática mais compactos e assim mais facilmente alojados nas rodas de trem de aterragem principal.
Os termos "principal" e "auxiliar", quando usados com relação aos membros de motor de taxiamento, servem para refletir a prioridade com a qual esses motores são usados, e não prejudicam de modo algum a potência relativa ou dimensões desses membros de motor.
De acordo com um aspecto vantajoso, a potência fornecida aos membros de motor de taxiamento é continuamente adaptada de modo que o taxiamento da aeronave cumpre a ordem de taxiamento com o torque fornecido pelo membro de motor de taxiamento auxiliar sendo reduzido a zero tão logo ele não mais seja útil para fazer com que a aeronave taxeie. Assim, uma vez quando a aeronave começou a se mover, a resistência ao movimento cai significantemente, e é frequentemente digno de nota continuar a energização do(s) membro(s) de motor de taxiamento principais(s), de outra maneira que não provê-los com potência suficiente para assegurar que eles não gerem qualquer torque resistivo que se oponha ao movimento da aeronave.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A invenção pode ser mais bem entendida à luz da seguinte descrição de implementações da invenção, dadas com referência às figuras dos desenhos anexos, nas quais: • a figura 1 é uma vista esquemática de uma aeronave provida com motores de taxiamento principais e auxiliar em uma primeira implementação da invenção; • a figura 2 é vista em seção fragmentária de uma roda dianteira provida com um motor de taxiamento principal; • a figura 3 é uma seção fragmentária de uma roda de trem de aterragem principal provida comum motor de taxiamento principal; e • a figura 4 é uma vista esquemática de uma aeronave provida com motores de taxiamento principais e auxiliares em uma segunda implementação da invenção.
Com referência à figura 1, a aeronave compreende trem de aterragem frontal 1 suportando duas rodas 2 que são providas com respectivos motores de taxiamento principais 3. A figura 2 mostra uma das rodas 2 do trem de aterragem frontal 1 com seu aro oco 4 definindo um volume interno apropriado para receber um motor de taxiamento principal 3 de tamanho substancial. Neste exemplo, o motor de taxiamento principal compreende um estator enrolado 3 a seguro no trem de aterragem e em relação eletromagnética com um rotor de ímã permanente 3b seguro no aro da roda 2. Neste exemplo; o motor de taxiamento compreende um único motor elétrico do tipo de motor de torque, preferivelmente sem qualquer engrenagem. A aeronave também inclui dois trens de aterragem principais 5, cada um suportando duas rodas 6, cada uma das quais é provida com um motor de taxiamento auxiliar 7. A figura 3 mostra uma das rodas 6 de um trem de aterragem principal 5 tendo um aro que é oco. Neste exemplo, o volume interno do aro é ocupado essencialmente por um freio e pode ser vista a pilha de discos 8 e o anel 9 que suporta os pistões de freio. Neste exemplo, o motor de taxiamento auxiliar 7 é na forma de um motor de disco compreendendo um estator enrolado 7a seguro na extremidade do eixo e em relação eletromagnética com um rotor de ímã permanente disco 7b seguro na roda 6. O motor de taxiamento auxiliar é posicionado em direção ao lado externo da roda, roda, em seu lado oposto ao freio.
Naturalmente, a invenção não é limitada a este tipo de motor, e é possível usar outros tipos de motor, sejam eles elétricos, hidráulicos, ou baseados em qualquer outra tecnologia O método da invenção é como segue. Com a aeronave estacionária, o piloto opera o controle de taxiamento de aeronave. Este controle pode ser um controle que é separado da alavanca de controle de acelerador, por exemplo uma alavanca de taxiamento 50 para gerar uma ordem de taxiamento, por exemplo uma ordem que especifica uma velocidade de taxiamento para a aeronave no solo. Não obstante, para evitar alteração de hábitos dos pilotos, este controle podería também ser constituído pela alavanca de controle de acelerador. Um computador de taxiamento 51 da aeronave então verifica se seus motores estão em operação, e se não estiverem, o computador então entende que o piloto que opera a alavanca de acelerador deseja mover a aeronave usando seus motores de taxiamento.
Em resposta à ordem de taxiamento, o computador de taxiamento 51 inicia pela energização dos motores de taxiamento principais 3 posicionados nas rodas do trem de aterragem frontal 1. Em muitas circunstâncias, particularmente quando a aeronave está pesada e em particular está pesada no nariz, a força de acionamento gerada pelos motores de taxiamento principais é suficiente para dar partida à aeronave. Não obstante, pode acontecer que a força de acionamento desenvolvida pelos motores de taxiamento principais não seja suficiente para dar partida na aeronave. É conhecido que a resistência ao movimento é maior quando a aeronave está estacionária que quando ela já está se movimentando. Se a aeronave está pesada na cauda, ou está em uma zona deslizante ou inclinada de um aeroporto, então a partida da aeronave usando somente os motores de taxiamento principais corre o disco de ser diferente, ou até mesmo impossível.
Sob tais condições, o computador de taxiamento 51 faz com que os motores de taxiamento auxiliares 7 posicionados no trem de aterragem principal 5 sejam energizados em paralelo, fornecendo potência suficiente aos mesmos para permitir que a aeronave dê a partida.
Depois da partida, a resistência ao rolamento cai. O computador de taxiamento 51 é programado para adaptar a potência consumida pelos motores de taxiamento para a mínima estritamente necessária para cumprir com a ordem de taxiamento, de modo a evitar qualquer consumo excessivo digno de nota. Os motores de taxiamento são usados quando os motores estão desligados, então a energia necessária para mover a aeronave provém ou de suas baterias, ou mesmo de um gerador de eletricidade acionado pela unidade de potência auxiliar da aeronave. Sob tais circunstâncias, é apropriado evitar demanda excessiva de cada uma daquelas fontes de potência. O computador de taxiamento 51 é preferivelmente programado primeiramente para reduzir a potência fornecida aos motores de taxiamento auxiliares. 7. Dependendo das circunstâncias, pode acontecer que a força de acionamento gerada pelos motores de taxiamento principais 3 seja suficiente para mover a aeronave na velocidade requerida, de modo que é suficiente não apenas reduzir a potência fornecida aos motores de taxiamento auxiliares 7; mas reduzi-la para um valor de modo que a resistência oferecida pela roda que corre é baixa ou zero. A este respeito, é preferível reduzir a potência de modo que o torque gerado pela roda associada seja substancialmente zero. O computador de taxiamento 51 então ajusta a potência fornecida para os motores de taxiamento principais 3 por si próprio. A provisão da invenção apresenta inúmeras vantagens: • os motores de taxiamento principais são preferivelmente dimensionados para manipular condições de marcha comuns e, por conseguinte, eles são usados para todas as operações de taxiamento. Os motores de taxiamento auxiliares são usados somente para dar partida na aeronave, ou para assistir os motores de taxiamento principais durante certos estágios difíceis (por exemplo, uma pista de taxiamento que é deslizante ou inclinada); • os motores de taxiamento auxiliares neste exemplo são em número de quatro, permitindo assim que a força de acionamento que é adicional à força de acionamento gerada pelas rodas frontais seja compartilhada entre as rodas principais. Assim, cada motor de taxiamento principal é de potência limitada, permitindo assim que ele seja de dimensões razoáveis e permitindo assim que ele seja alojado pelo menos em parte em uma roda de trem de aterragem principal, dentro da qual o volume interno é ocupado, por grande extensão, pelo freio associado; • o dispositivo de taxiamento da invenção apresenta um alto nível de disponibilidade, uma vez que é admissível que a aeronave manobre até mesmo se um de seus motores de taxiamento auxiliares tiver falhado. Especificamente, a perda de um motor de taxiamento auxiliar representa uma perda de 25% da força de acionamento auxiliar, que pode ser compensada em parte pelo aumento do torque fornecido pelos outros motores de taxiamento auxiliares. No pior caso, é mesmo possível permitir que a aeronave manobre com o dispositivo desativado, uma vez que a aeronave pode continuar a ser taxiada mediante acionamento de seu motor; • é possível usar os motores de taxiamento para recuperar uma fração da energia de frenagem; • é também possível usar os motores de taxiamento auxiliares para prover uma amplificação momentânea à aceleração se o piloto ordenar um alto nível de aceleração; • os motores de taxiamento auxiliares podem ser também controlados diferencialmente, tomando assim mais fácil que a aeronave faça uma curva ou permitindo que ela faça um giro no local. Para esta finalidade, o computador de taxiamento 51 recebe sinais a partir de uma roda de direção 52 operada pelo piloto para orientar a aeronave. O computador de taxiamento 51 é então vantajosamente conectado ao controle de direção da roda frontal 1 de modo a orientá-la, e, quando necessário, particularmente quando está realizando uma curva estreita, de modo a controlar os motores de taxiamento auxiliares 7 diferencialmente de modo a assistir na curva. O computador de taxiamento 51 pode também controlar os dois motores de taxiamento principais diferencialmente, de modo a assistir o controle de direção ou até mesmo substituí-lo caso ele falhe; e • vantajosamente, a presença dos motores de taxiamento pode ser usada para permitir que a aeronave reverta a direção sem requerer a assistência de um trator, e também para colocar suas rodas em rotação imediatamente antes da aterragem, de modo que a velocidade tangencial periférica de cada roda seja substancialmente igual à velocidade da aeronave.
Preferivelmente, o computador de taxiamento 51 implementa proteção anti-giro para assegurar que nenhuma das rodas acionadas por um motor de taxiamento gire quando está sob acionamento do motor.
Embora no exemplo mostrado a aeronave tenha dois trens de aterragem principais, cada um tendo das rodas frenadas, a invenção é imediatamente apropriada para ser generalizada para qualquer aeronave, independentemente do número de trens de aterragem principais e do número de rodas frenadas que eles suportam. E geralmente vantajoso equipar todas das rodas do trem de aterragem principal com motores de taxiamento auxiliares de modo a fazer os ajustes de roda mais uniformes. Não obstante, sob certas circunstâncias, é possível equipar somente algumas das rodas de trem de aterragem principal com motores de taxiamento auxiliares. Por exemplo, em uma aeronave, tal como uma B747, que tem dois trens de aterragem nas asas e dois trens de aterragem de fuselagem, pode ser vantajoso prover motores de taxiamento auxiliares somente nas rodas dos trens de aterragem de fuselagem, assumindo que oito rodas equipadas com motores de taxiamento auxiliares são suficientes. Alternativamente, se for desejado se beneficiar do efeito diferencial a partir dos motores de taxiamento auxiliares durante uma curva, podería ser preferível equipar os mesmos somente nas rodas dos trens de aterragem das asas. A segunda implantação da invenção descrita em detalhe abaixo é particularmente adaptada para uma aeronave que tem um trem de aterragem principal central com rodas que não são frenadas, tal como, por exemplo, ο A340.
Como pode ser visto na figura 5, a aeronave tem trem de aterragem frontal 101 na parte frontal da fuselagem, dois trens de aterragem principais nas asas 115, cada um tendo quatro rodas frenadas, e um trem de aterragem principal central 120 suportando duas rodas não frenadas. De acordo com a invenção, a aeronave é equipada com motores de taxiamento principais 103 nas rodas 102 do trem de aterragem frontal 101, e com motores de taxiamento auxiliares 109 que são alojados nas rodas não frenadas 108 suportadas pelo trem de aterragem principal central 120. Isto toma possível tirar vantagem do espaço vazio nos aros para receber os motores de taxiamento auxiliares de dimensões maiores que aquelas que poderíam ser concebidas para um motor de taxiamento principal alojado em uma roda frenada. Os motores de taxiamento auxiliares podem então ser do mesmo tipo que os motores equipados nas rodas do trem de aterragem frontal.
Assim, para versões mais pesadas de aeronaves existentes, para as quais é concebida a provisão de um trem de aterragem principal central adicional, vantagem pode ser tirada das rodas do trem de aterragem adicional para equipá-las com motores de taxiamento auxiliares, particularmente quando as rodas correspondentes não são frenadas.
De maneira similar, em uma aeronave, tal como a A380, em que foi concebido prover os trens de aterragem de fuselagem principais com eixos traseiros dirigíveis e duas rodas que não são frenadas, é vantajosamente possível tirar vantagem do espaço vazio nas rodas não frenadas para prove-las com motores de taxiamento auxiliares. A invenção não é limitada à descrição acima. Em particular, embora seja mencionado que, na partida, é feito uso dos motores de taxiamento auxiliares somente se a força de acionamento desenvolvida pelas rodas do trem de aterragem frontal for insuficiente para mover a aeronave, é também possível, pelo contrário, decidir que no contexto da invenção todos dos motores de taxiamento auxiliares devam ser energizados juntamente com os motores de taxiamento principais, mesmo se os motores de taxiamento principais forem capazes de mover a aeronave por si próprios.
Embora a descrição acima mencione que existe um motor de taxiamento por roda equipada com o mesmo, referência pode ser feita mais geralmente a um membro de taxiamento que podería, quando apropriado, compreender propriamente uma pluralidade de motores.
Embora o membro de motor de taxiamento principal seja naturalmente recebido dentro do aro da roda correspondente (e igualmente para os motores de taxiamento auxiliares providos nas rodas não frenadas de trens de aterragem principais), é possível posicionar os membros de motor de taxiamento principais em outros locais que não nos aros de roda, se não existir espaço disponível nos mesmos. Várias soluções foram propostas para acionar as rodas de trens de aterragem principais, por exemplo provendo acionamentos através de roletes.
Similarmente, o membro de motor de taxiamento auxiliar pode ser alojado em outro local que não no aro da roda associada.

Claims (7)

1. Método para taxiar uma aeronave tendo pelo menos um trem de aterragem frontal na parte frontal da aeronave e dois trens de aterragem principais, cada trem de aterragem tendo rodas, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: • equipar pelo menos uma das rodas (2; 102) suportada pelo trem de aterragem frontal (1; 101) com um membro de motor de taxiamento principal (3; 103), e equipar pelo menos uma das rodas suportadas pelos trens de aterragem principais (5; 105) com um membro de motor de taxiamento auxiliar (7; 109); e • em resposta a uma ordem de taxiamento, energizar o membro de motor de taxiamento principal para fazer com que a aeronave taxeie, e pelo menos em uma situação onde a força de acionamento desenvolvida pelo membro de motor de taxiamento principal na aeronave não é suficiente para mover a aeronave, energizar o membro de motor de taxiamento auxiliar em adição ao membro de motor de taxiamento principal.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de motor de taxiamento auxiliar é sempre energizado juntamente com o membro de motor de taxiamento principal em resposta à ordem de taxiamento.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a potência fornecida aos membros de motor de taxiamento é continuamente adaptada de modo que o taxiamento da aeronave cumpre com a ordem de taxiamento, com o torque fornecido pelo membro de motor de taxiamento auxiliar sendo reduzido a zero, tão logo ele não mais seja útil para fazer com que a aeronave taxeie.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das rodas do trem de aterragem frontal é equipada com um respectivo membro de motor de taxiamento principal (3; 103).
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das rodas (5) dos trens de aterragem principais é provida com um respectivo membro de motor de taxiamento auxiliar (7).
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um trem de aterragem principal porta rodas que não são frenadas, com somente essas rodas sendo equipadas com membros de motor de taxiamento auxiliares.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os membros de motor de taxiamento são controlados em maneira diferencial para assistir a aeronave a fazer curva.
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