CN101103259A - 用于测量轴承销所承受的负载的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种供飞行器起落架上使用的销轴承布置包括销子(2)和装置(5)，该装置包括用于测量剪切负载的应变仪(4)以及用于测量销子所承受的负载的加速计(17)。销子包括用于记录关于销子所承受的负载的数据的自包含数据记录器件。因此，在销子内设置了处理单元(10)、存储器存储(12)以及基于电池的电源(14)。在飞行器的正常工作期间，可监控疲劳载荷，处理单元(10)从装置(5)中接收输入信号，用于测量负载并将负载数据记录到存储器(12)中。在飞行器的维护期间，从存储器(12)中周期性提取所存储的负载数据。

Description

用于测量轴承销所承受的负载的设备和方法
本发明涉及用于测量由销轴承布置的销子所承受的负载的设备和方法。更具体地，本发明涉及测量由诸如起落架等飞行器组件的轴承销所承受的负载。
US 6,273,613号描述了供飞行器起落架上使用的销轴承布置，其中该销子包括用于测量该销子所承受的剪切负载的应变仪。轴承销用于测量飞行器起落架测试期间，尤其是起落架开发和设计期间的负载。当使用诸如US 6,273,613号中所公开的销子来测量负载时，有必要将应变仪的输出连接至飞行器的计算机系统之一。这种连接一般由携带自应变仪至飞行器计算机系统的电子信号的电线来提供，或特别地由单独的数据记录设备来提供。例如，在一个已知系统中，来自应变仪的信号由设置在飞行器的增压舱中的数据记录器来记录。数据由该记录器通过经由安装在起落架舱中的信号调整单元引自应变仪的电线来接收。操作该系统所需的电力从飞行器系统供电中得到。因此，这样的负载测量销子的安装是繁重且耗时的。此外，由于存在自起落架的一部分至飞行器计算机的物理连接，因此该负载测量系统的可靠性取决于由该销子与计算机系统之间全程的布线所维持的良好连接。而且，这一布置需要定期维护，从而需要更多的人工。由于这些缺点，这一负载测量系统一般仅在测试和认证过程期间使用，因此用途有限。
本发明设法提供一种用于测量轴承销所承受的负载的改进的设备和方法。作为替换或附加的目的，本发明设法提供一种减少所公知的现有领域的上述缺点中的一个或多个的用于测量轴承销所承受的负载的设备和方法。
根据本发明，提供了一种销轴承布置，包括销子以及用于测量该销子所承受的负载的装置，其中销子内设有处理单元、存储器存储、以及用于对处理单元供电的电源，该处理单元被安排成从用于测量负载的装置接收输入信号并在存储器存储中存储与使用期间销子所承受的负载有关的数据。因此该销轴承布置能够执行用于记录关于销子所承受的负载的数据的自包含负载数据记录器件的功能。因此，不需要将销轴承布置的任何部分(尤其是用于测量负载的装置)连接至飞行器的标准计算机系统的任何部分。
与上述现有技术形成对比，本发明的销轴承布置可相对易于安装且不对飞行器的其它系统产生影响。因此，销轴承布置可不仅在飞行器的测试和改进设计期间使用，且也可有利地在飞行器的正常工作期间使用。在工作期间使用这一负载数据记录器件尤其有好处，因为所记录的数据可用于监控工作期间的疲劳载荷。因此，可对飞行器组件的疲劳寿命进行比其它可能的更准确的估算。应注意到，负载对疲劳寿命的影响是8次幂函数，因此飞行器组件所承受的疲劳载荷的任何小量变化都可能对该组件的疲劳寿命产生巨大影响。例如，平均疲劳载荷增加1％将减少疲劳寿命8％，而平均负载增加仅3％将足以减少疲劳寿命约21％。
给定根据本发明的销轴承布置的自包含特性，这一布置可就飞行器上的轴承销的多样性来使用，且有利地可逐个轮架地监控并记录起落架上的负载。
该销轴承布置可包括用于进行对其它参数的测量的附加传感器或器件。例如，可在销子内设置加速计。用于测量销子所承受的负载的装置可以是任何合适器件形式的。例如，该装置可以是应变仪形式的。优选地，用于测量销子所承受的负载的装置包括多个应变仪。应变仪被方便地安排成使得使用期间销子所承受的剪切负载可被测量。使用期间处理单元在存储器存储中存储的数据可例如包括与这样的剪切负载有关的数据。用于测量负载的装置有利地被安排成测量至少具有三个自由度的负载。用于测量的装置例如能够在三个正交轴上测量负载。用于测量负载的装置可附加或替换地被安排成测量扭矩。可提供五个以上的应变仪。用于测量负载的装置可包括多个加速计。
该销轴承布置可包括销润滑器件。该销润滑器件方便地设置在销子内部。
在某些情况中(例如，当以特定方式测量扭矩时)，销布置的任何相对旋转可能影响所进行的负载测量的准确度。销布置可被安排成使得当使用时它不会经历相对旋转，例如相对于销子构成其一部分的设备的另一部分的旋转或相对于直接附近的周围结构的部分的旋转。或者，销布置可包括用于测量销子的任何相对旋转的装置。用于测量相对旋转的装置可包括回转式罗盘。所测的关于相对旋转的数据可被存储在存储器存储中。这一附加数据随后可例如当计算销子所承受的负载时与存储在存储器存储中的其它数据一起使用，以便考虑销子的旋转。
该销轴承布置可包括用于将数据从销子内的组件(例如，处理单元或存储器存储)传送到销子外部的数据传送装置。该数据传送装置可包括用于将表示存储在存储器存储中的数据的电子信号转换成电磁辐射信号，例如光信号或无线电信号的换能器。作为替代，或除此之外，可提供电子连接器来便于处理单元(和/或存储器存储)与外部器件之间的电连接，以便在它们之间传输数据。
存储器存储可包括存储器存储器件，它被安排成能够从销子中移除同时保留该器件中所存储的数据。这样的可移动存储器存储器件从而可便于从销子定期检索所存储的数据。可以理解，数据还可另外由其它手段从存储器存储中检索，而不必移除存储器存储器件。存储器存储可包括多个这样的可移动存储器存储器件。每一可移动存储器存储器件可包括可移动紧致闪存卡器件。
销轴承布置优选地包括用于在销子未承受满足预设准则的负载的情况下自动减少功耗的电力节省装置。功耗可例如在销子未承受负载的情况下或在如果有负载，所测负载也低于给定阈值的情况下减少。例如，电力节省装置可被安排成周期性地确定销子是否受到这样的负载，例如满足预设准则的负载。该装置可被安排成在它确定销子受到这样的负载的情况下使处理器开始在存储器存储中存储与销子随后承受的负载有关的数据。
存储在存储器存储中的数据可在定期的基础上检索。例如，可在飞行器的维护期间检索数据。存储器存储优选地足够大以存储数据，使得不必比每九周一次更频繁地检索数据。数据可通过从销子中物理地移除其上存储数据的介质来检索。作为替代或除此之外，数据可通过借助从销子内传递到销子外部的信号发送数据来检索。例如，与相对较短的时间(例如，约数分钟或小时的时间段)上销子所承受的负载有关的相对少量的数据可方便地通过借助从销子内传递到销子外部的信号发送数据来检索，而与相对较长的时间(例如，约数周服务)上销子所承受的负载有关的相对大量数据可更容易地通过移除可移动数据存储器件来检索。
由该过程在存储器存储中存储的数据优选地包括关于测量时间的数据。因此，负载测量可与所记录的关于飞行器在特定时间进行的机动的信息进行比较。
该销轴承布置还可包括位移传感器，例如用于测量销子形成其组件的机器或设备的一个部分到另一部分的位移。例如，当销子用于起落架上时，可设置用于测量起落架的减震部分的延伸的传感器。该销轴承布置也可包括用于测量起落架的油缓冲支柱中的液压的传感器。这样的传感器需要被设置在销子外，从而可被要求来向销予发送表示传感器所进行的测量的信号。
该布置可作为飞行器部件上的销轴承布置的一部分来设置。具体地，该销轴承布置可设置起落架轴承销，例如转向架梁枢轴销或侧撑销。因此，本发明提供包括根据本发明的任何方面的销轴承布置的飞行器起落架。
本发明还提供一种用于将关于销轴承布置的销子所承受的负载的数据记录的方法，该方法包括测量销子所承受的负载、以及将与所测量的负载有关的数据存储到销子内部的存储器存储中的步骤。
存储数据的步骤优选地由销子内部的处理单元来实现。该处理单元优选地经由销子内部的电源来供电。可以理解，关于本发明的销轴承布置描述的任何特征可被包括在本发明的方法内。例如，该方法可使用根据此处所述的本发明的任何方面的销轴承布置。
本发明还提供一种用于改进飞行器设计的方法，该方法包括以下步骤：将关于形成飞行器的一部分的销轴承布置的销子所承受的负载的数据记录到存储器存储中、从存储器存储中提取数据、分析所述数据、以及考虑所述数据来修改飞行器的设计。
本发明还提供一种评定飞行器的重量分布的方法，该方法包括以下步骤：记录关于飞行器的多个起落架中每一个的销轴承布置的销子所承受的负载的数据，关于每一起落架记录的数据被记录在与该起落架相关联的相应存储器存储中；从存储器存储中提取数据；以及从所述数据中计算关于多个起落架中每一个所支持的飞行器重量分配的信息。
本发明还提供一种评定飞行器或其组件部分的工作寿命的方法，该方法包括以下步骤：将关于形成飞行器的一部分的销轴承布置的销子所承受的负载的数据记录到存储器存储中、从存储器存储中提取数据、考虑所述数据来评定飞行器或其组件部分的工作寿命。
在任一上述方法中记录所述数据的步骤有利地通过使用根据本发明的任何方面的销轴承布置，或通过执行根据此处所述的本发明的任何方面的方法来执行。从而可以理解，本发明的销子可具有众多不同的应用。当记录数据时，可在销子内设置存储器存储。从存储器存储提取数据的步骤可按照首先从销子内移除存储器存储的方式来执行。例如，该方法可包括以下步骤：从销子中移除包含被记录的数据的可移动存储器存储器件，以及使用具有空闲容量来存储其它数据的不同的存储器存储器件来替换所移除的存储器存储器件。如上所述，作为替代或除此之外，数据可通过借助从销子内传递到销子外的信号发送数据来检索。
评定飞行器或其组件部分的工作寿命的步骤可将所提取的数据与从关于形成另一飞行器的一部分的销轴承布置的销子所承受的负载的信息中得到的其它数据进行比较。该其它数据可例如通过使用销轴承布置或通过执行根据此处所述的本发明的任何方面的方法来得到。该其它数据也可包括关于该飞行器或该飞行器的组件部分(适当地)的工作寿命的信息，这一信息通过独立的手段来评定。因此，关于第一飞行器或其组件部分的工作寿命的信息可通过以下步骤得到：测量飞行器的销子所承受的负载，将所测负载与关于具有已知工作寿命的第二飞行器或其组件部分所承受的负载的参考数据进行比较，从而允许通过使用标准数学技术来计算第一飞行器或其组件部分的工作寿命。优选地，其它数据，即参考数据是从关于多种飞行器或其组件进行的测量中得到的。
本发明还提供一种销轴承布置，它包括销子以及测量销子所承受的负载的装置，其中销子内设置了处理单元、存储器存储连接器、以及电源连接器。电源连接器可被安排成便于向处理单元供电。存储器存储连接器可被安排成便于连接器与处理单元之间的数据传送(例如，当存储器存储被连接至该连接器时)。该销轴承布置可被安排成如果存储器存储被连接至存储器存储连接器，且电源被连接至电源连接器，则销轴承布置将是根据此处所述的本发明的任何方面的销轴承布置，或者能够执行根据此处所述的本发明的任何方面的方法。
本发明还提供一种制造销轴承布置的方法，该方法包括以下步骤：
提供轴承销以及负载测量和数据记录系统，包括处理单元、存储器存储连接器、电源连接器和用于测量负载的装置，
将用于测量负载的装置安装在轴承销上或轴承销中，
将处理单元、存储器存储连接器和电源连接器安装在轴承销内，
向负载测量和数据记录系统供电，
向负载测量和数据记录系统施加独立已知条件，
测量负载测量和数据记录系统的一个或多个输出，以及
依靠独立已知条件和所测的一个或多个输出调节负载测量和数据记录系统的校准设定，
应用于负载测量和数据记录系统的独立已知条件例如可以是，已知的电子信号或可以是应用于测量负载的装置的已知负载形式。以上方法的步骤不必按以上呈现的顺序进行。例如，尤其在应用独立已知条件的步骤是应用电子信号的形式时，调节校准设定的步骤可在将布置的组件安装在轴承销上或内部之前执行。被调节的校准设定可包括由增益、零点偏移和温度系数组成的一组设定中的一个或多个。如此制造的销轴承布置可以是根据此处所述的本发明的任何方面的销轴承布置的形式。例如，制造方法还可包括将存储器存储连接至存储器存储连接器以及将电源连接至电源连接器的步骤。
本发明还提供一种包括多个起落架的飞行器，其中每一起落架包括根据本发明的任何方面的销轴承布置。多个销子可允许逐个轮架地监控并记录起落架上的负载。关于逐个轮架所承受的负载的信息可允许计算关于负载在飞行器上的分布的信息。
作为示例，现在将参考附图描述本发明的实施例，附图中：
图1是其中包括数据记录系统的轴承销，
图2是示出轴承销中的数据记录系统的功能的框图，以及
图3是示出数据记录系统的各种状态的框图。
图1以横截面示出轴承销2。该轴承销可被设置为以类似于US 6,273,613中所述的方式连接共同形成挂钩布置的各元件或组件的轴承销。轴承销2一般为中空圆柱形管的形式，长约500mm，且具有约130mm的直径。
销子2容纳各种组件。在轴承销2的内表面上，安装了八个应变仪4。四个应变仪4被等轴(equi-axially)地置于沿轴承销2的长度方向上与恒定剪应力的平面6a相同的位置上。第二组四个应变仪4b被类似地置于恒定剪应力的第二平面6b上。因此这八个应变仪4一起能够测量X、Y、Z方向上的负载以及测量扭转负载。恒定剪应力的每一平面经由销子周围所设的轴衬(未单独示出)中的槽产生(开槽的轴衬以与US 6,273,613的轴承销中所设的槽几乎相同的方式产生恒定剪应力负载)，但允许销子的外部承载结构维持与现有的销子基本相同。
包括PCB(印刷电路板)在内的各种电子器件被置于轴承销2内部，包括信号调整PCB 8、处理单元PCB 10和存储器件12。电池14形式的电源向轴承销2内的各个组件供电。电池是锂亚硫酰二氯电池的形式。
除应变仪4以外，设置了其它测量器件，包括销子内的加速计17以及设置在销子外的多个器件，包括提供对起落架油缓冲支柱中的液压的测量的压力传感器(未示出)、以及提供对起落架油缓冲支柱的延伸(即，起落架的主减震部分的减震器位移)的测量的位移传感器(也未示出)。用于测量液压的压力传感器包括应变仪，因此具有类似于本发明中所使用的其它应变仪4的输出电平。为将数据从数据记录系统(包括各种PCB)传入和传出，设置了插孔连接件(jack connector)16。插孔连接件16因此提供允许膝上型计算机与销子“连接起来”的直接电和物理连接。因此，膝上型计算机可连接至销子中的电子器件，并用于制定/改变设置和诊断问题或执行故障检查。
经由加油脂管18提供了根据已知技术的销子润滑功能。
在安装轴承销2之前，通过在加载设备上向销子施加负载并调节PCB上的组件的校准设定以补偿销子2的各组件中的任何容许误差，来校准销子。然后在飞行器上的原位安装销子2。在这种情况中，销子2形成转向架梁枢轴销。(可以理解，可在飞行器上的其它应用中使用销子的类似设计，例如作为侧撑销)。
在工作期间，销子2的处理单元10监控并记录关于应变仪4所测量的负载的数据，并在存储器存储12(以紧致闪存卡存储器件的形式，未在图1中单独示出)的可移动部分中存储该数据。
仅在负载由销子2承受的这样的时间期间数据记录才是活动的。因此，当起落架(未示出)在起落机舱中收起时，该系统处于不活动/睡眠模式，因此保存了电池寿命。销子2通过维持处于该睡眠模式直到检测到要求数据记录的状态改变来保存能量。
根据上述方法记录数据约9周的周期。记录在存储器存储12的紧致闪存卡存储器件中的数据在此周期之后通过移除紧致闪存卡存储器件并使用基本上空的闪存卡器件替换它来检索。在移除“满”闪存卡存储器件时，也评定销子2的健康状况，且如果适当，可重新充电或替换电池14。
现在将参考图2更详细地描述数据记录系统，图2是示出系统功能的框图。因此，框图示出各种传感器5、信号调整PCB 8(由以虚线示出的框8表示)、处理单元10(标号为10的框)、存储器12(标号为12的框)、电源14以及用于向处理单元10提供数据传入和传出的插孔连接件16。现在将描述形成图2的数据记录系统的各种组件。
传感器5包括应变仪4、加速计17、以及液压传感器(未示出)和位移传感器(未示出)。八个应变仪产生4个差分应变仪信号，加速计产生三通道的加速数据(每一正交轴一个通道)。液压和位移传感器各自产生一个度量流。因此，总共存在九个传感器通道(仅其中八个在图2中示出)。
处理单元10为一个或多个微处理器芯片的形式。每一传感器5将信号发送给相应的信号调整单元8，该单元可用来调节增益和比例因数以匹配从传感器5接收已转换的调整信号的多路复用器20(包括在处理单元10中)的输入电平要求。多路复用器20按顺序对从信号调整单元8接收的经调整的信号采样，并在微转换器CPU 22的控制下将多路复用的信号发送给存储器存储12。多路复用的信号流经A-D(模数)转换器24和管理自A-D转换器24到存储器存储12的数据流的DMA(直接存储器访问)逻辑单元26。
存储器存储12包括在系统处于测量和记录数据的过程中的同时存储来自A-D转换器24的原始数据的缓冲存储器28。存储器存储12还包括用于批量数据存储的可移动存储紧致闪存卡存储器件30。当测量和记录会话完成之后，存储在缓冲存储器28中的原始数据被格式化，然后以对每一数据记录会话唯一的文件名被保存到闪存卡器件30上。以每秒约500次的速率对每一传感器采样。经过了九周的周期之后，存储在紧致闪存卡中的典型数据量约为6吉字节。
如上所述，记录数据的过程以及对处理单元10的控制一般借助微转换器CPU22来实现，它具有基于8051的内部体系结构。微转换器CPU 22设有包括时钟的系统定时器32、其上存储了提供数据记录系统功能的软件/固件的代码存储器固件34、被编程来允许系统在睡眠模式(用于省电)与活动模式之间切换的唤醒定时器36、供微转换器22堆栈和存储临时系统变量使用的随机存取存储器工作空间38(易失性存储器)、以及提供经由外部端子42链接至外部器件的设施的RS232通信链路形式的外部串行接口40。
经由包含调整和稳定原始电池电力以便适于处理单元10的各个组件使用的电路的供电和调节器44，从电源14向处理单元10供电。
存储在代码存储器固件34中的软件包括现在将描述的各个模块。
通电/自测试模块被安排成在初始加电之后立即被调用，以便在调用主应用程序之前确认系统硬件。它测试片上硬件，诸如CPU 22、RAM存储器38和外设，之后移至片外来测试外部器件，诸如信号调整单元8、缓冲存储器28、电力控制44和闪存卡存储30。
监视恢复模块被安排成在系统故障或崩溃的情况下尝试恢复并确定原因。取决于故障的本质，该系统可重启正常操作、完全断电、或进入不确定状态。在所有情况中，进行某种尝试来将关于错误的尽可能多的信息记录在非易失性存储器中，使得故障模式可在服务间隔时确定。
系统健康状况监控模块被安排成监控系统的健康状况，检查操作的正常/异常模式、并验证硬件在定义的限制内操作。它在不活动，即当系统不记录数据的期间周期性地运行。
电力控制模块被安排成响应于系统改变请求协调对各个硬件子部分的电力切换。它也测量电池放电和电流消耗信息，并将它们提供给其它模块(即，系统状态)以允许对剩余电池服务寿命的进行监控。
实时时钟模块被安排成负责设置和维护一天中的时间/实时时钟器件。它将一天中的时间/日/月/年信息提供给紧致闪存卡文件系统模块以便记录数据文件时戳。
唤醒管理模块被安排成负责断电/唤醒定时器36的初始化和管理。它也有助于对断电、检查和数据状态记录之间的状态转换的控制(将在以下更详细描述)。
数据记录模块被安排成管理数据采集过程并协调自A-D转换器24到缓冲存储器28的数据传递。它使用所需的传感器通道计数和序列来初始化缓冲存储器28，并设置A-D转换器24、启动用于数据传递的DAM控制逻辑、并一旦在日志会话完成之后将控制传递给紧致闪存文件系统模块。
紧致闪存卡文件系统模块被安排成将来自缓冲存储器28的日志会话a-d数据样本格式化成定义的字节流，并在紧致闪存卡30上以带有唯一时戳的文件保存该字节流。它也负责其它文件系统相关任务，诸如来自系统状况/错误日志模块的请求。
外部接口模块被安排成将基于文字菜单的用户界面提供给诸如终端或膝上型计算机等外部器件，并提供命令行样式的接口来接口至基于脚本的操作。它也提供输入校准数据、监控系统操作、和在命名文件的基础上从紧致闪存卡恢复日志数据的设施。
系统状态和错误日志模块被安排成从各个子系统收集状态信息、格式化数据并将其保存到紧致闪存卡30上的命名日志文件内。例如，所记录的数据可包括日志会话的数目、当前电池电压、最小和最大系统温度。它也可对包括任何监视超时事件的结果在内的异常状态事件加时戳并记录它。该模块也为致命错误条件(例如，低电池电压或紧致闪存卡文件系统满)启动系统关机。
系统控制和调度模块控制并协调所有系统应用程序的活动及其交互。处理调度被实现为具有定义的状态转移的简单状态驱动过程，以减少系统资源需求。
还提供了与系统硬件直接通信的系统器件驱动器模块。它们提供系统应用程序模块与硬件器件之间的链接，并将硬件功能细节抽象成更高级的系统服务。
以上描述了系统是状态驱动的，且存在用于保存功耗的手段，并提供了唤醒管理软件模块。参考图3，存在系统可能处于的四个主要状态，即数据记录状态46、断电模式48、活动检查状态50以及数据传送状态52。系统正常存在于单个状态中(如由图3中所示的示意图表示)，尽管如下所述，系统在某些环境中可一次在一个以上的状态中操作。在断电模式48中，仅唤醒定时器26保持活动，因此电力消耗处于最低水平。在活动检查状态50中，系统针对在约10毫秒的周期内检查各个传感器5的活动。在数据记录状态46中，从来自传感器5的信号得到的数据被存储在缓冲存储器28中。在数据传送状态52中，将数据从缓冲存储器28传送给紧致闪存卡存储器30。
借助箭头54到64在图3中示出可能的状态转移。当处于断电模块48中时，唤醒定时器模块使系统每1秒便转移到活动检查状态(箭头54)。而且，当处于断电模式48中时，如果存在除负载改变以外的要求记录数据的活动(例如，起落架被从其位于起落架舱中的收起位置移至其工作位置)，则系统改变到活动检查状态50(箭头56)。一旦处于活动检查状态50中时，测量传感器活动，且如果该活动低于给定阈值，则系统状态回复至断电模式48(箭头58)。然而，如果传感器活动高于给定阈值，则系统移至数据记录状态46(箭头60)。因此，如果应变仪4中的负载在给定长度维持基本恒定，则系统可回复至断电模式，直到检测到负载中的改变。
一旦处于数据记录状态46中，系统状态仅在记录所有所需的数据(这可由预设的时间期限到期设置和/或可在一旦传感器活动掉至给定阈值以下就确定)之后才改变。例如，如果在测量了给定时间长度的参数中不存在实质性的改变，则系统状态将从数据记录状态46改变。然后，系统状态移至数据传送状态52(箭头62)。一旦所有的数据都从缓冲存储器28传送至紧致闪存卡存储器30之后，系统从数据传送状态52移至断电模式48(箭头64)。如上所述，系统可实际上一次处于两个状态中，从而存在双重活动。例如，在数据记录状态46中，如果缓冲存储器28接近其容量，则可能有必要将数据从缓冲存储器28传送给紧致闪存卡存储器30，同时仍记录数据。
在使用中，在起飞和着陆期间记录数据，从而当飞行器位于地面和位于空中两者时进行测量。作为示例，考虑1小时的飞行时间，花费在记录数据同时飞行器处于空中的时间约为每次飞行10分钟，而每次飞行与地面运动有关的记录时间约为每次飞行20分钟。在9周的周期期间，与系统不处于断电模式中(时间大多数花费在数据记录模式46中)可操作250小时相比，系统一般可在断电模式中操作约1250小时。如上所述，被记录在可移动存储紧致闪存卡存储器件30中的数据可通过移除紧致闪存卡存储器件30来每9周检索一次。而且，在移除可移动存储紧致闪存卡存储器件30可能不适当的环境中，可使用膝上型计算机来检索记录在存储器存储12中的少量数据。这样的数据可通过经由插孔连接件16将膝上型计算机链接至存储器存储12来检索。
销子2可用作飞行测试系统的一部分，或用作服务中系统的一部分。当用在飞行测试系统上时，所采集的数据可与其它数据一起使用来改进起落架和飞行器的建模，并且最终改进其设计。这样的其它数据可包括服务中所采集的数据。而且，服务中所采集的数据在与其它装置所采集的飞行测试数据合并时，可用于改进起落架和飞行器的建模和/或设计。当在服务中使用时，由销子2记录的数据可按照各种不同的其它方式来使用。数据可用于监控疲劳载荷。数据可用于提供关于意外地高或不同的负载的信息(诸如在硬着陆或偏离跑道事件期间所承受的负载)。数据可用于提供关于飞行器上的起落架或其它组件的预期寿命的信息。假定销子所采集的数据可用于计算给定时间起落架所承受的负载，则销子可用于逐个轮架地计算轮架上所支持的飞行器的重量(如果在飞行器的所有起落架中均安装了合适的销子)。这样的信息然后可用于向地面工作人员提供(使用经由销子的接口16的膝上型计算机链接)不仅关于飞行器的重量而且关于重量在飞行器上分布的即时且准确的信息。因此，销子2可用于提供“重量和平衡”信息(即，关于重量沿飞行器的纵向轴的分布的信息，一般需要这样的信息来确保安全起飞)以及“负载分配”信息(关于重量的左右划分)两者。
可见，销子2能够实现多种不同的目的。它允许开发最新的、代表性的起落架操作疲劳谱图，由此提供关于与服务中的飞行器进行的机动相关联的负载的大小以及这些负载和机动的出现频率的信息。它允许开发用于磨损敏感部件的最新的、代表性的起落架操作使用谱图，由此提供关于与负载相关联的位移和服务中的飞行器进行的机动的大小以及这些位移与机动的出现频率的信息。销子也通过在工作期间对起落架上的负载和其它参数的详细测量同时进行各种机动来增强服务中事故的调查能力。而且，它通过数据分析和模拟建模来提供关于机动期间起落架系统的动力学和交互的信息。
作为自包含器件形式的销子可容易地在大多数飞行器上改型，而不需要对飞行器结构或现有的飞行器系统的任何改变。轴承销和测量记录系统可形成新起落架健康状况监控系统的一部分，因为由轴承销记录的数据可被周期性地下载并与其它数据一起使用来评定和监控起落架的结构完整性。
尽管参考特定实施例描述和示出了本发明，但本领域的普通技术人员可以理解，本发明适用于此处未特别示出的多种其它变型。为此，应参考权利要求书来确定本发明的真正范围。仅作为示例，现在将描述对上述实施例进行的各种修改。
上述实施例的系统被叙述为包括由单个多路复用器和A-D转换器接收的九个传感器通道。然而，可以理解，处理单元10和信号调整单元8的功能可被分解到单独的子系统。例如，可能存在两个单独的子系统，它们各自处理八个传感器通道，从而提供十六个传感器通道，允许按需可用于其它目的的七个额外的输入。例如，Analogue Device有限公司(见www.analogue.com)的微转换器型号ADUC831具有八个这样的通道。
销子可按照类似于US 6,273,613中所公开的销子中所形成的槽的方式在其外表面上形成槽，以形成恒定剪应力区域。
扭转负载不需被直接测量，因为它们可从正交应变仪测量中计算出。例如，垂直扭矩可从X方向上的负载计算出。在一个特定实施例中，这样的计算相对直接，因为转向架销被安排成不在转向架梁中旋转。仔细地设计了防旋转装置，以便不引入新的应力或负载路径。在另一实施例中，在转向架销中安装了回转式罗盘来计算销子的位置，并适当调节应变仪读数。
代替提供可移动闪存卡存储器件，由系统记录的数据可替换地被存储在存储器中，然后经由适当的连接/接口被整体地从销子下载到膝上型计算机上。可以理解，为数据传送设置的插孔连接件可以是便于数据传送的任何其它合适器件的形式。可使用无线网络协议来便于这样的数据传送。也可使用光耦合器件。
以上提及，当系统处于断电模式中时，如果起落架从其位于起落架舱中的收起位置移至其工作位置，则系统改变到活动检查状态。该系统当然可改为从数据记录状态直接改变。

Claims (16)

1.一种销轴承布置，包括销子以及用于测量所述销子所承受的负载的装置，其中所述销子内设置了处理单元、存储器存储、以及用于对所述处理单元供电的电源，所述处理单元被安排成从所述用于测量负载的装置中接收输入信号，并在所述存储器存储中存储与使用期间所述销子所承受的负载有关的数据。
2.如权利要求1所述的布置，其特征在于，所述销子内部设置了加速计。
3.如权利要求1或权利要求2所述的布置，其特征在于，所述用于测量负载的装置包括多个应变仪。
4.如前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述销轴承布置包括销润滑器件。
5.如前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述销轴承布置包括用于将数据从所述销子内的组件传送到所述销子外部的数据传送装置，所述数据传送装置包括用于将表示所述存储器存储中所存储的数据的电子信号转换成电磁辐射信号的换能器。
6.如权利要求1到4中任一项所述的布置，其特征在于，所述存储器存储包括存储器存储器件，它被安排成能够从所述销子中移除同时保留所述器件中存储的数据。
7.如前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述销轴承布置包括用于在所述销子未承受满足预设准则的负载的情况下自动减少功耗的电力节省装置。
8.如权利要求7所述的布置，其特征在于，所述电力节省装置被安排成周期性确定所述销子是否受到满足所述预设准则的负载，且在它确定所述销子承受这样的负载的情况下，使所述处理器开始在所述存储器存储中存储与所述销子之后承受的负载有关的数据。
9.一种记录关于销轴承布置的销子所承受的负载的数据的方法，所述方法包括以下步骤：测量所述销子所承受的负载，以及将与所测量的负载有关的数据存储到所述销子内的存储器存储中。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述存储数据的步骤是由所述销子内的处理单元实现的。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述处理单元经由所述销子内的电源供电。
12.一种改进飞行器设计的方法，所述方法包括以下步骤：在存储器存储中记录关于形成所述飞行器的一部分的销轴承布置的销子所承受的负载的数据、从所述存储器存储中提取所述数据、分析所述数据、以及考虑所述数据来修改所述飞行器的设计，其中所述记录所述数据的步骤通过使用如权利要求1到8中任一项所述的销轴承布置或通过执行如权利要求9到11中任一项所述的方法来执行。
13.一种评定飞行器或其组件部分的工作寿命的方法，所述方法包括以下步骤：在存储器存储中记录关于形成所述飞行器的一部分的销轴承布置的销子所承受的负载的数据、从所述存储器存储中提取所述数据、考虑所述数据来评定所述飞行器或其组件部分的工作寿命，其中所述记录所述数据的步骤通过使用如权利要求1到8中任一项所述的销轴承布置或通过执行如权利要求9到11中任一项所述的方法来执行。
14.一种销轴承布置，包括销子以及用于测量所述销子所承受的负载的装置，其中所述销子内设置了处理单元、存储器存储连接器、以及电源连接器，所述销轴承布置被安排成，如果一存储器存储被连接至所述存储器存储连接器，且一电源被连接至所述电源连接器，则所述销轴承布置将是根据如权利要求1到8中任一项所述的销轴承布置，或者能够执行如权利要求9到11中任一项所述的方法。
15.一种制造销轴承布置的方法，所述方法包括以下步骤：
提供轴承销以及负载测量和数据记录系统，包括处理单元、存储器存储连接器、电源连接器和用于测量负载的装置，
将所述用于测量负载的装置安装在所述轴承销上或所述轴承销中，
将所述处理单元、所述存储器存储连接器和所述电源连接器安装在所述轴承销内，
向所述负载测量和数据记录系统供电，
向所述负载测量和数据记录系统施加独立已知条件，
测量所述负载测量和数据记录系统的一个或多个输出，以及
根据所述独立已知条件和所测的一个或多个输出来调节所述负载测量和数据记录系统的校准设定。
16.一种包括多个起落架的飞行器，其特征在于，每一起落架包括根据如权利要求1到8中任一项所述的销轴承布置。
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Granted publication date: 20111005

Termination date: 20171221