CN102267563A - 对地面上滑行的飞机转弯运动进行管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对地面上滑行的飞机(1)转弯运动进行管理的管理方法，所述飞机(1)具有各自配备有独立驱动装置的轮子，在该方法中，对独立驱动装置产生指令，使得这些装置中的至少一些装置用于转弯运动，根据本发明，该方法包括以下步骤：在转弯运动过程中，在每一瞬时估算：所有独立驱动装置响应于指令所形成的瞬时总功率；以及所有轮子的瞬时平均角加速度；以及对独立驱动装置改适指令，使得所有独立驱动装置所形成的瞬时总功率为最小，同时保持平均角加速度。

Description

对地面上滑行的飞机转弯运动进行管理的方法

技术领域

本发明涉及对地面上滑行的飞机转弯运动进行管理的方法。

可以想到，飞机包括由多个起落架组成的起落装置，该起落装置用来在飞机和地面之间提供接触界面。

背景技术

通常，飞机利用其推进器的驱动力在地面上滑行。因此，当飞机在地面上滑行时，飞机起落架的轮子通过惯性滑行来转弯。近来，飞机制造商已经考虑应用独立的驱动装置来驱动某些轮子，因此，能使飞机在地面上滑行而不需其推进器的帮助。配备有如此装置的起落架轮子因此不是惯性滑行，而是以一定的转速进行转弯，该转速由与其相关联的独立驱动装置的马达设定，且不管飞机在地面上执行的是何种运动类型。

在地面上转弯期间，动态约束就开始起作用：诸轮子需要根据它们离飞机的即时转弯中心有多远而以不同转速进行转弯。当轮子惯性滑行时，该动态约束不会产生问题。与此相反，当诸轮子借助于独立驱动装置而被转动驱动时，则需要考虑该动态约束，以使独立驱动装置以合适的速度驱动轮子转动。

因此有人提出建议，根据以下关系来计算配装有独立驱动装置的各个轮子的合适转速，在飞机执行转弯运动时，不管轮子是否配装有独立驱动装置，给出两个轮子的转速之差：

其中：

是编号i的轮子和编号j的轮子的转速之差；

l_i-j是编号i的轮子和编号i的轮子之间的距离；

是飞机转弯速率；以及

R_wheel是编号i和编号j的两轮子的滚动半径(假定编号i和编号j的轮子各自具有相同的滚动半径)。

可以想到，轮子的滚动半径即是名义半径，其由轮子沿水平方向的平移速度除以轮子的转速得到。

然而，滚动半径确定起来很复杂，由于它取决于多种因素，诸如轮胎的结构、轮胎磨损程度、轮胎充气压力、...。错误估算轮子的滚动半径会导致错误估算用于该轮的合适转速。因此，对应的独立驱动装置赋予轮子不合适的速度，由此，在包括独立驱动装置的起落架内引起高级别的机械应力：这导致轮胎和起落架加速磨损，并且还可能损坏起落架。

此外，独立驱动装置受到更大的负载，由此，增加所有独立驱动装置所要形成的总瞬时功率。这引起独立驱动装置功耗的增加和独立驱动装置的效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供对地面上滑行的飞机转弯运动进行管理的方法，该方法能对独立驱动装置产生设置点，使得轮子具有与转弯运动相兼容的转速。

为了达到该目的，本发明提出一种对地面上滑行的飞机转弯运动进行管理的管理方法，飞机具有各自配备有独立驱动装置的轮子，在该方法中，对独立驱动装置产生指令，使得这些装置中的至少一些装置用于转弯运动。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

·在转弯运动过程中，在每一瞬时估算：

·所有独立驱动装置响应于指令所形成的瞬时总功率；以及

·所有轮子的瞬时平均角加速度；以及

·对独立驱动装置改适指令，使得所有独立驱动装置所形成的瞬时总功率为最小，同时保持平均角加速度。

该方法能够改适指令而不必估算任何轮子的滚动半径。总功率的估算非常简单，例如，通过观察各个装置提供的转矩、各个装置流入的电源电流...。就平均角加速度而言，通过计算正在讨论的所有轮子的角加速度的平均值就可非常容易地获得。

附图说明

借助于以下参照附图对本发明的特殊的非限定实施例的描述，就可更好地理解本发明，附图中：

图1是实施本发明的飞机的示意平面图；以及

图2是显示实施本发明方法的一部分的示意图。

具体实施方式

参照图1，这里参照具有起落装置的飞机1来描述本发明的方法，该起落装置包括位于飞机前面的机头起落架2，以及分别位于机身左右侧的两个主起落架3、4。该实例中的各个起落架2、3、4具有两个轮子，所有的轮子配装有相应的独立驱动装置。由于独立驱动装置在现有技术中是众所周知的，所以不再详细地描述它们。只是要记住它们包括用于驱动诸轮子的相应马达。

当飞机1在地面上执行转弯运动时，各个轮子根据其离飞机1的瞬时转动中心的距离而在地面上遵循不同的路径。因此各个轮子需要根据其遵循的路径采用不同的转速，于是飞机1执行理想的转弯运动，而无需使起落架2、3和4过度加载。

在所示的实例中，转动运动是基本上半径为R的圆弧转弯，其瞬时转动中心为O。轮子离瞬时转动中心O的距离越远，那么移动所需的距离就越大，因此其需要更快地转动。

参照图2，在本发明中，飞机1具有设定点发生器构件5，用来对飞机1产生转弯速度设定点。该设定点发生器构件5连接到管理构件6，管理构件对每个独立驱动装置产生指令。产生各种指令使独立驱动装置以这样一种方式一起响应于飞机1的转弯速度设定点，即，通过以合适的转动速度来驱动与独立驱动装置相关联的轮子，而使各个独立驱动装置有助于转弯运动。

为此目的，管理构件6连接到第一计算构件7，该第一计算构件7在转弯运动的每个瞬时工作，以估算所有独立驱动装置响应于各指令所形成的瞬时功率。在优选实施例中，估算器构件8与飞机1的各个独立驱动装置相关联，从而在飞机1的转弯运动过程中在所有瞬时进行工作，以估算所述独立驱动装置传递到与其关联的轮子的瞬时机械功率。为此，估算器构件8从独立驱动装置接收有关轮子的瞬时转速的信息，以及传递到轮子的瞬时机械转矩的信息。第一计算构件7由此从估算器构件8接收有关独立驱动装置传递到与其关联的轮子的机械功率的信息，由此推算出所有独立驱动装置形成的瞬时功率。

管理构件6还连接到第二计算构件9，该第二计算构件9在转弯运动的每个瞬时工作，以估算所有轮子的平均瞬时角加速度，第二计算构件9在转弯运动过程中的各个瞬时从各个独立驱动装置接收有关相关联的轮子的瞬时角加速度的信息。

根据有关所有独立驱动装置形成的瞬时总功率的信息，并根据所有轮子的平均角加速度的信息，管理构件6改适对独立驱动装置的指令，使得所有独立驱动装置形成的瞬时总功率为最小，同时保持平均角加速度。该方法还可以由以下优化的问题来表述：

${\min P}_{\mathrm{tot}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_i$

在以下约束条件下成立：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_i=\mathrm{cons}\tan t$

其中：

P_tot是成本准则，代表所有独立驱动装置所形成的总瞬时功率；

N是准则中所考虑的轮子数；

C_i是传递到编号为i的轮子的机械转矩；

是编号为i的轮子的角加速度；以及

是所有轮子转动的平均角加速度。

当然，本发明不局限于本文所述的实施方式，还可采用变体的实施方式，而不会超越权利要求书所定义的本发明的范围。

尤其是，尽管文中说到所有独立驱动装置所传递的总瞬时功率是从机械功率估算的，更准确的说，是从各个独立驱动装置传递到与其关联的轮子的机械转矩估算的，但也可用其它方式来表达瞬时总功率。特别的是，若已知各个独立驱动装置接线端之间的电压，则通过确定各个独立驱动装置所消耗的电流，就可估算出各个独立驱动装置为了转动与其相关联的轮子所消耗的功率。这能使瞬时总功率得到估算。

尽管文中叙述了起落装置包括机头起落架2和两个主后起落架3和4，但起落装置当然也可具有某些其它结构。此外，起落装置可具有其它一定数量的起落架，并且各个起落架可具有其它一定数量的轮子。对于只有起落装置的某些轮子配装相应的独立驱动装置也是可行的。

Claims (5)

1.一种对地面上滑行的飞机(1)转弯运动进行管理的管理方法，所述飞机(1)具有各自配备有独立驱动装置的轮子，在该方法中，对独立驱动装置产生指令，使得这些装置中的至少一些装置用于转弯运动，该方法的特征在于，它包括以下步骤：

·在转弯运动过程中，在每一瞬时估算：

·所有独立驱动装置响应于指令所形成的瞬时总功率；以及

·所有轮子的瞬时平均角加速度；以及

·对独立驱动装置改适指令，使得所有独立驱动装置所形成的瞬时总功率为最小，同时保持平均角加速度。

2.如权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括从各个独立驱动装置传递到与其关联的轮子的机械功率估算瞬时总功率的步骤。

3.如权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括从各个独立驱动装置传递到与其关联的轮子的机械转矩估算瞬时总功率的步骤。

4.如权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括从各个独立驱动装置所消耗的功率估算瞬时总功率的步骤。

5.如权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括从各个独立驱动装置所消耗的电流估算瞬时总功率的步骤。

Images