CN103129736A - 管理飞机的制动以限制其俯仰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管理飞机（1）的制动的方法，飞机（1）具有至少一个可控制动器（9），用于当飞机（1）在地面上时根据制动设定值（C）制动飞机（1），该方法的特征在于，包括在制动过程中根据飞机（1）的俯仰角（θ）修正制动设定值。

Description

管理飞机的制动以限制其俯仰的方法
技术领域
本发明涉及管理飞机的制动以限制其俯仰的方法。
背景技术
大多数飞机的起落架具有多个着陆装置，这些着陆装置首先吸收由于飞机在着陆时的速度的垂直分量产生的动能的大部分，其次使飞机能够在地面上行进，尤其在本发明所涉及的制动阶段。
一般在支持飞机重量的主要部分的所谓“主”起落架和用来在地面上平衡飞机并使其更具机动性的所谓“辅助”起落架之间作出区分。在最现代的飞机上，主起落架靠近机翼或机身下的飞机重心，而辅助起落架位于机首下面。
起落架通常包括若干减震器，用于在飞机冲撞地面时吸收能量并确保飞机在地面上滑行时乘客的舒适性，还包括至少一个轮子和若干制动元件，这些制动元件通常仅安装在“主”起落架上。
飞机制动系统包括制动致动器（可以为液压的或机电的），这些制动致动器受控地将制动转矩施加到飞机轮子，趋于使其速度降低。
航空领域已知的大多数制动控制件利用转矩、力或位置的一般设定值，该设定值转换成液压制动器用的压力，或者转换成要施加的力，或者转换成具有机电致动器的制动器推杆的移动。
在制动开始时，制动力产生的减速引起轮子上的惯性力，该惯性力使飞机绕其“俯仰”轴线向前倾侧。这种倾侧具有压缩辅助起落架的减震器的后果。
在制动结束时，飞机成为完全静止，辅助起落架的减震器松弛，从而导致飞机再次倾侧，此时绕俯仰轴向后倾侧。
这些倾侧运动是会让飞机乘客感觉特别不舒服的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改善飞机乘客的舒适性的飞机制动管理方法。
为了达成此目的，本发明提供了一种管理飞机制动的方法，该飞机包括至少一个用于当飞机在地面上时根据制动设定值制动飞机的可控制动器。根据本发明，该制动管理方法包括在制动过程中根据飞机的俯仰角修正制动设定值。
因此，通过在飞机被检测到俯仰时减少制动设定值，飞机的从前至后或从后至前的任何倾侧都受到限制，藉此改善乘客的舒适度。
附图说明
结合附图根据下文的描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是着陆后在制动中的飞机的示意性侧视图，实线轮廓对应于未制动的飞机，虚线轮廓对应于制动开始和结束时的飞机；
图2是方框图，示出本发明的制动管理方法的一个具体实现方案；
图3、4和5是曲线图，示出通过应用本发明的制动管理方法获得的俯仰降低性能。
具体实施方式
参照图1，飞机1包括具有一组轮子3和减震器4的主起落架2，并且还包括具有一组轮子6和减震器7的辅助起落架5。只有主起落架2的轮子3设有制动器。
所定义的轴线X，通常称为飞机的纵向坐标。当飞机1在地面上静止时，纵向坐标X基本上与地面平行。
在开始制动时，飞机1第一次倾侧通过角度θ1，且机首朝下。
在制动结束时，飞机1在相反方向第二次倾侧通过角度θ2。
图2中概略示出的本发明的制动管理方法特别适合于处理飞机通过角度θ2的第二倾侧运动，本文中称其为返回倾侧。
如上文所述，这种返回倾侧θ2发生在制动结束、飞机1的地面速度V相对较低时。本发明的制动管理方法仅当飞机1的地面速度V低于阈值速度Vth时准备启动制动修正功能。
制动修正功能例如在飞机的制动计算机中执行。该功能试图修正制动设定值，在本例中为转矩设定点C，通过根据俯仰角θ估算制动转矩设定值C的修正转矩ΔC，以减少返回倾侧角θ2并且降低该角的改变速率（下文中称作“返回俯仰速率”）。
以下参照图2作更详细说明。
主起落架2的轮子3的制动器9由控制器8通过施加制动设定值进行控制，以降低飞机1的速度，使其地面速度V在制动结束时基本上变为零。转矩设定值C的产生方式是公知的，因此不构成本发明的部分。举例来说，如果制动器是机电型的，则控制器8为机电致动器控制器（EMAC），或者如果制动器为液压型的，则控制器为设有伺服阀的液压单元。表示飞机1的状态的几个参数的值由传感器10测量并通过采集装置11获取，所述传感器10和采集装置11可能集成在尤其包括惯性单元的系统中。这些参数一般包括飞机的地面速度V及其加速度以及滚动角、偏航角和俯仰角θ。
在本例中制动修正功能由多个功能块实现，包括：
·速度比较器12；
·第一转换开关13，该第一转换开关具有两个输入E1、E2和一个输出S，以及第二转换开关14，该第二转换开关具有两个输入E'1、E'2和一个输出S'；
·斜率限制器15；
·减法器16；以及
·修正器17。
所有这些功能块被结合成下文称作“制动修正块”18的功能块。
制动修正块18将飞机1的地面速度V和飞机俯仰角θ的测量值作为输入。
在制动修正块18内，速度比较器12获取飞机1的地面速度V，并根据该速度V相对于恒定值Vth的值控制转换开关13和14。
为了执行本文所描述的制动管理方法，为Vth选择的值为3米每秒（m/s）。
功能块12、13、14、15、17和减法器16设置在制动修正块18内，如下所示：
·第一转换开关13的输入E1具有表示0°角的值；
·第一转换开关13的输入E2具有表示俯仰角θ的值；
·第一转换开关的输出S在速度V小于Vth时连接到输入E1，并且在速度V高于或等于Vth时连接到输入E2；
·斜率限制器15的输入连接到第一转换开关13的输出S；
·斜率限制器的输出连接到第二转换开关14的输入E'1；
·第二转换开关14的输入E'2上的值表示俯仰角θ2；
·如果地面速度V小于Vth，则第二转换开关14的输出S'上的值连接到其输入E'1，如果地面速度V高于或等于Vth，则连接到其输入E'2；
·减法器16从第二转换开关14的输出S'上的值减去俯仰角θ的值并将其得到的值转发给修正器17；
·修正器17于是生成修正转矩值ΔC，该修正转矩值将从制动转矩设定值C减去。
因此，当飞机的地面速度V高于或等于Vth时，减法器16从其自身减去固定角度θ的值，所以修正器17接收到表示0°角的值，并因此产生为零的修正转矩值ΔC。
当速度V下降到阈值Vth之下时，来自第一转换开关13的输出S上的值变成等于0°，并且第二转换开关14的输出S'取得来自斜率限制器15的输出上的值；因此，作为俯仰角θ2和速度V的函数，控制器产生不为零的修正转矩值ΔC。
然后由减法器20从制动转矩设定值C减去修正转矩ΔC，使得制动程度一点点地逐步降低，直到飞机成为完全静止。
斜率限制器15避免修正器17产生趋于使俯仰角θ突然从其值改变到0°的修正转矩值ΔC，这会引起制动设定值C的过快变化。因此，从速度V变成等于Vth时的俯仰角θ的值开始，斜率限制器15生成的斜率使其能够从俯仰角θ改变到0°的过程在合理的时间长度内完成，从而能够使制动逐渐减小，以逐步减少俯仰角θ。
图3和图4的曲线示出了模拟制动的结果，它们使本发明的制动管理方法的性能有可能被评估。模拟的飞机是单通道商用飞机。最初模拟飞机不制动地以15m/s的速度在地面行进5秒钟。此后，施加制动命令，以产生约2米每秒平方（m/s2）的恒定减速度，直到飞机成为静止。
图3示出了俯仰角θ（纵轴以度进行标度）的值根据时间（横轴以秒进行标度）而变化。
在图3中：
·曲线C1表示第一转换开关13的输出S上的值；
·曲线C2表示来自斜率限制器15的输出；
·曲线C3表示在不应用本发明的制动管理方法时飞机1的俯仰角的值；
·曲线C4表示在应用本发明的制动管理方法时飞机1的俯仰角的值。
因此，曲线C2表示制动管理方法试图实现的俯仰角θ的变化；该斜率趋向于使俯仰角在约2秒内从约0.25°改变至约0°，并且它表示在陡度变化上比曲线C1所示陡度变化更小。曲线C4表示被模拟的飞机1的俯仰角θ随制动管理方法的应用而变化的方式。该变化非常接近于曲线C2的变化，首先，它比曲线C3所示的俯仰角θ的变化的陡度小，其次，其延伸到振幅远小于曲线C4（≈0.025°，而不是≈0.25°）的返回倾侧θ2。
图4示出了俯仰速率（纵轴以度每秒进行标度）根据时间（横轴以秒进行标度）而变化。俯仰速率表示俯仰角θ的变化率，即倾侧速度：此值越大，乘客就越感觉不舒适。曲线C5表示在应用本发明的制动管理方法时俯仰速率如何变化，而曲线C6表示在未应用本发明的制动管理方法时俯仰速率如何变化。可以看出，在未应用制动管理方法的情况下，制动结束时俯仰速率大了约5倍。
图5示出了飞机沿轴线X的纵向加速度（纵轴以米每秒平方进行标度）如何根据时间（横轴以秒进行标度）而变化。曲线C7示出应用本发明的制动管理方法时飞机的加速度如何变化，而曲线C8示出未应用本发明的制动管理方法时飞机的加速度如何变化。在未应用制动管理方法时，制动结束时加速度会略微为正，这对应于飞机从前到后的倾侧。在应用该方法时，加速度保持为负直到飞机停止，并且不发生倾侧。
令人感兴趣的是，观察到由于使用本发明的制动管理方法而增加的制动距离相对较短（在此模拟中小于1米）。
本发明并不限于上面描述的特定实施方式，而是涵盖如由权利要求书限定的本发明的范围内的任何变型。
可以看出，在图3和4中，在制动开始时俯仰角和俯仰速率是不变的。在本文中描述的本发明的实施方式中，俯仰角仅在低速（V<Vth）时被处理，这不减少在制动开始时感觉到的由前至后的倾侧。当然也可以不管飞机的地面速度如何都进行俯仰角处理。
说明书的文字和附图中给出的所有数值均为示例，并且本发明可以用其它值实现，特别是关于Vth的值和斜率限制器所提供的斜率的值。
作为俯仰角斜率限制器的替代或补充，可以使用要从制动设定值减去转矩修正值的限制器，目的是限制设定值修正中的任何变化。
当然，本发明适用于制动器的致动器不是以转矩而是以力、或以位置、或以施加任何其它物理参数进行控制的制动管理方法。

Claims (2)

1.一种管理飞机（1）制动的方法，所述飞机具有至少一个用于当所述飞机（1）在地面上时根据制动设定值（C）制动飞机（1）的可控制动器（9），所述方法包括在制动过程中根据飞机（1）的俯仰角（θ）修正制动设定值，其特征在于：所述修正通过从所述制动设定值减去修正值而执行，该修正值：
·如果所述飞机（1）以低于阈值速度（Vth）的地面速度（V）行进，则作为俯仰角（θ）的函数进行计算；
·如果所述地面速度（V）高于或等于所述阈值速度（Vth），则设置为零。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制动设定值的修正包括限制对所述设定值的修正作任何改变的步骤（15）。
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