CN103318154A

CN103318154A - 用于飞机的机电式制动系统

Info

Publication number: CN103318154A
Application number: CN2013100904957A
Authority: CN
Inventors: D·弗兰克
Original assignee: Messier Bugatti Dowty SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: US20130253736A1; CN103318154B; BR102013005457A2; US8948994B2; CA2810117C; CA2810117A1; FR2988373A1; FR2988373B1; EP2641791A1; BR102013005457B1; EP2641791B1

Abstract

本发明涉及一种飞机制动系统，该制动系统具有带机电式制动致动器（103）的制动器，机电式制动致动器适于选择性地压靠相关联的堆叠圆盘，以便在飞机的关联轮子上产生制动扭矩；至少一个控制模块（130），其接收制动设定点并通过产生制动指令（121）作出响应；以及至少一个动力模块（120），其通过将AC电力递送到连接于动力模块的致动器电动机来响应于制动指令，以使电动机形成对应于制动设定点的制动力。根据本发明，控制模块包括数字处理器级（131）和模拟处理器级（135）。

Description

用于飞机的机电式制动系统

技术领域

本发明涉及用于飞机的机电式制动系统。

背景技术

用于飞机的制动系统结构是公知的，它包括：

·具有机电式致动器的制动器，用来有选择地将制动力施加到相应堆叠的圆盘上，以便将制动扭矩施加在相应的轮子上；

·至少一个动力模块，用来将电源送到机电式致动器，以使机电式致动器能够施加制动力；

·至少一个控制模块，用来响应于制动设置点控制动力模块，这样，递送到致动器的合适交流（AC）电能使机电式致动器形成所需要的制动力；以及

·至少一个具有高压产生装置的电源单元，该装置产生来自飞机电源总线和/或飞机电池的高压，以将对致动器供电所需的高压电供应给动力模块。

一般地，控制模块和动力模块一起组合在称之为机电式致动器控制器（EMAC）的控制器内。EMAC通常结合对机电式致动器的锁定构件的控制，以便出于提供停车制动的目的而将锁定构件锁定就位，该构件的致动仅需低电压。

电源单元通常包括一个或多个转换器（例如，变压器），其适合于将飞机电力总线递送的电力或从其电池获得的电力转换为标定的高压电，以满足对EMAC的动力模块所产生的高压电的调用。

控制模块递送到动力模块的指令，根据尤其来自制动计算机、以及来自制动踏板或来自停车制动选择器的各种制动设定点进行准备，该制动计算机执行自动制动作用并实施抗滑保护。

飞机的全部制动系统一般地设计为在三种模式中操作：正常模式；紧急模式；以及停车制动模式。

在正常模式中，根据控制模块从制动计算机接收到的数字制动设定点，控制模块产生用于动力模块的指令。

在紧急模式中，制动计算机不工作，根据模拟制动设定点，控制模块产生用于动力模块的指令，具体来说，踏板信号代表飞行员直接致动时制动踏板踩已被踏下的程度。

在停车制动模式中，该模式具有优于其它模式的优先权，控制模块响应于飞行员致动停车制动选择器时发出的离散的停车制动设定点，产生停车制动指令。为了在即使飞机不运行时也能够保持停车制动，致动器配备有失效保护制动器（fail-safe brake），失效保护制动器在未通电时将推杆锁定就位。

例如，文献US 6 296 325中描述了一种具有四个制动轮子的飞机用的完全制动系统。

由递送高压直流（HVDC）电的电源单元为EMAC提供高压电。电源单元最好配备有相应的电源开关，根据制动设定点来控制该电源开关，从而仅在实际需要制动时才将如此电源开关置于通电的状态，就如文献FR 2 857 642所披露的那样。

在该类型的结构中，EMAC从制动计算器中接收数字制动设定点。至少一些EMAC还从踏板或从停车制动选择器中接收模拟或离散的装置。数字设定点对应于正常制动，而模拟或离散的信号则使紧急制动或停车制动可行。

发明内容

本发明寻求提出一种简化的飞机用制动系统。

本发明提供一种飞机制动系统，包括：

·带有机电式制动致动器的制动器，该机电式制动致动器适于选择性地压靠相关联的堆叠圆盘，以便在飞机的关联轮子上产生制动扭矩；

·至少一个控制模块，该控制模块接收制动设定点并通过产生制动指令作出响应；以及

·至少一个动力模块，该动力模块通过将AC电力递送到连接于动力模块的致动器电动机来响应于制动指令，以使电动机形成对应于制动设定点的制动力。

根据本发明，控制模块包括：

·数字处理器级，该数字处理器级包括至少一个用于执行复杂关系的数字处理器单元，以控制致动器响应于数字制动信号而产生第一制动指令；以及

·模拟处理器级，该模拟处理器级包括至少一个可编程的逻辑电路，该可编程的逻辑电路至少用于：

·接收和调节来自至少一个数字通讯总线的数字制动设定点，以便将制动设定点送到数字处理器级，以使数字处理器级产生第一制动指令；

·接收和调节模拟或离散的制动设定点；

·执行简单的致动器控制关系，以便响应于模拟或离散的制动设定点来产生第二制动指令；以及

·响应于外部选择指令来选择第一和第二制动指令中的一个指令，以将选定的指令送到动力模块。

因此，数字处理器级用来执行复杂的制动关系，包括响应于由制动计算机发出的数字制动设定点出于产生第一指令目的的抗滑保护。这是正常制动模式。

模拟处理器级用来调节各种制动设定点并在简化关系的应用中产生第二指令，然而，简化关系在制动计算机不工作的情况下能够保持一定的制动能力。借助于本发明提供的，因此可使用踏板自身继续提供紧急制动，同时仍保存差动制动的能力，其可帮助操纵地面上的飞机。

也可自动地选择一个指令或另一指令，做法是通过制动计算机送出选择指令而对第一指令给予优先（只要计算机正在合适地运行），一旦识别出计算机不工作，就切换到第二指令。该选择也可由飞行员手动执行。

当控制关系可以由可编程的逻辑电路执行时，控制关系被称作为“简单”的。这些关系不包括抗滑或抗堵塞保护。在限制之内，如此的控制关系只需要仅是对来自踏板的模拟信号或来自停车制动选择器的离散信号的拷贝。

当该关系执行对滑动或堵塞的特别保护时，关系被称作是“复杂”的。为此，数字处理器单元通过数字网络6接收有关轮子转动速度的信息。该类型的处理需要在高速下执行计算，并执行准备松弛致动器所产生的制动力的策略，如果相关联的轮子开始堵塞的话。

在本发明制动系统的第一种结构中，控制模块和动力模块一起组合在同一设备内，该设备被称之为控制器或EMAC。

在本发明制动系统的第二种结构中，模拟处理器级具有至少两个次级或卡，包括纳入在电源单元内的第一次级和与动力模块一起纳入在控制器或EMAC内的第二次级，第一次级用来获得模拟和离散信号，用以控制电源开关和实施简单的控制关系，以产生对于动力模块的第二指令，而第二次级用来获得和调节数字制动设定点，以接收第二指令并且在由数字级准备的第一指令和第二指令之间进行选择。

在本发明制动系统的第三种结构中，控制模块与动力模块分开，其纳入在电源单元内。然后，控制器或EMAC于是只是动力模块，其可布置成尽可能靠近承载制动轮子的起落架。因此，只有电源单元和动力模块之间的信息连接才是能使指令被送到动力模块的连接。

附图说明

借助于以下参照附图对于本发明特定实施例的描述，可以更好地理解本发明，附图中：

·图1是本发明第一特定实施例中的制动系统结构的视图，其应用于具有四个被制动轮子的飞机；

·图2是图1的放大图，特别地示出连接在一起的电源单元和EMAC；

·图3是类似于图2的视图，示出本发明的变体实施例；以及

·图4是类似于图2的视图，示出本发明的变体实施例。

具体实施方式

首先参照图1来描述本发明。在该图中，使用粗线绘出高压电连接，使用细线绘出信息连接，单线用于模拟或离散连接，而双线用于数字连接。

就高压电来说，本发明的制动系统具有电源单元1，其适于产生来自飞机电源的HVDC电力，例如，标识为PW的270伏特AC（V AC）电网，或电池BATT。

高压电HVDC递送到控制器或EMAC2，如下文详细描述的那样，控制器或EMAC2包括相应的动力模块，该模块结合至少一个逆变器，以将以该方式递送的HVDC电力转换为机电式制动致动器3的电动机所用的AC电力，该电动机配装到与飞机的制动轮子4相关联的制动器。

动力模块受控制模块控制，控制模块可结合在EMAC或电源单元内，或如下文中要详细描述的那样，控制模块可在该两者之间共享，为此，控制模块接收来自制动计算机5并由数字数据总线6传送的数字制动设定点，以及来自制动踏板7或来自停车制动器选择器8并且在模拟通道9上传送的模拟或离散信号。

为了产生数字制动设定点，制动计算机5通过飞机的数据总线10连接到至少一个飞机计算机11，不管飞机是否在地面上，飞机计算机11递送诸如飞机速度之类的数据。制动计算机5还接收模拟的踏板信号7或停车制动选择器的信号8，在该实例中，为此目的通过12使这些信号连接和数字化，并连同来自布置在被制动轮子上的转速计13的信号一起连接和数字化，在该实例中，起落架数据集中器14也同样收集和数字化来自这些地方的数据。然而，数据集中器的使用在本发明中不是关键技术。

使用这些不同信号来控制制动的方式，将在下面参照图2所示的第一特定实施例进行详细描述。

每个电源单元1具有转换器13，其将来自飞机电源总线或来自飞机电池的电力转换为恒定电压HVDC的高压电信号。电源开关14用来选择电源。电源单元1设置有受控的电源开关15，其能使供应到EMAC的电力被关闭，并授权仅在实际要求制动时才将电力连接到EMAC，从而避免任何不适时的制动。

高压电HVDC递送到结合在EMAC2内的动力模块20。动力模块20基本上包括逆变器，其适于产生机电式制动致动器的电动机所需的AC电力。动力模块20受由控制模块30准备的制动指令21控制。

在所示的实施例中，控制模块30用虚线勾勒出，在该实例中，它被全部包含在EMAC2内。

控制模块30具有数字级31，其包括连接到数字总线6的连接装置32，数字总线6传输由制动计算机5准备的数字制动设定点，数字级31还连接到数字处理器单元33（例如，与存储器相关联的处理器或CPU），数字处理器单元33用来实施复杂的关系，以准备第一制动指令34。

控制模块30还具有模拟级35，该模拟级35包括输入/输出装置36，用来接收例如来自踏板或来自停车制动选择器的模拟或离散信号。模拟级35还具有至少一个可编程的逻辑电路37，以通过执行可借助于逻辑门实施的简单的制动关系来调节所述信号和从中推导出用于动力模块20的第二指令38。

文中使用术语“简单”关系来表明可以由可编程逻辑电路实施的关系。例如，如果模拟级接收来自踏板的信号，则逻辑电路应编程而产生制动设定点，该制动设定点包括正比于所述信号的分量，这些分量适用于实施差动的制动。因此，获得有利的紧急制动模式，其中，飞行员可确定踩踏在踏板上达到的制动量，并还可执行差动的制动，以便通过以差动方式压踏在踏板上来帮助操纵飞机。然而，飞行员从抗滑或抗堵塞保护中并未得益。

此外，一旦接收到来自停车制动选择器的离散信号，可编程的逻辑电路还可从事停车制动程序，在该程序中，通过解开对致动器推杆的锁定而开始，然后控制它们以施加停车制动力，最后将致动器锁定就位。

为了控制电源单元1的电源开关15，有必要在电源单元1内提供模拟卡50，该卡包括输入/输出装置56，出于控制电源开关15的目的，输入/输出装置例如借助可编程的逻辑电路41来接收模拟或离散的信号来。

在图3所示的第二实施例中，其中，与上述实施例相同的那些元件用相同的附图标记加上100，控制模块130显示为被虚线包围，在该实例中，控制模块130在电源单元101和EMAC2之间共享。

控制模块130具有数字级131，其包括用于连接到数字总线106和数字处理器单元133（例如，与存储器相关联的处理器或CPU）的连接装置132，数字总线106传输由制动计算机105准备的数字制动设定点，数字处理器单元133用来实施复杂的关系，以准备第一制动指令134。

控制模块130还包括模拟级135，该模拟级135具有第一卡135a，其布置在电源单元101内并具有用于接收例如来自踏板或来自停车制动选择器的模拟或离散信号的输入/输出装置136。第一卡135a还包括至少一个可编程的逻辑电路137，以通过执行可借助于逻辑门实施的简单的制动关系，来调节所述信号和从中推导出用于控制动力模块120的第二指令138。

模拟级135还包括第二卡135b，其布置在EMAC2内并包括开关139，开关139接收第一指令134和第二指令138，并用来根据外部信号140选择这些指令中的哪一个指令最后递送到动力模块120。开关139最好由可编程的逻辑电路137控制。

模拟模块135的第一卡135a还包括第二可编程的逻辑电路141，其适于对电源开关115产生指令142，例如，如文献FR2857642中所描述的那样。

因此，在电源单元内获得了模拟的制动信号，用来控制电源开关115和准备动力模块的第二指令，仅有该第二指令被寄送到EMAC102，由此大大地简化了两个单元的结构，即，EMAC和电源模块的结构，EMAC主要地仅包括数字内芯和非常少的模拟输入/输出，而电源模块在任何情况下必须获得制动信息（来自踏板和停车制动选择器），信息由模块136提供以确定电源开关115的状态，因此电源开关特别地保存相同的输入/输出，而不添加复杂性。仅需要很少的附加逻辑电路来产生第二指令，这些逻辑电路在可编程部件137内执行。

参照图4所示的第三实施例，其中，与图3中所示相同的那些元件的附图标记增加100，控制模块230被完全包含在电源单元内。

图中可见数字级231和模拟级235，模拟级235携带用于控制电源开关215的装置。在该实施例中，可以看到，仅EMAC的输入/输出用于由开关239选择的制动指令221，由此大大地简化了EMAC的设计，但不使电源单元过于复杂，这假定必须在任何情况下获得模拟和离散信号，以控制电源开关215。

在所示的三个实施例中，借助于外部指令来选择第一制动指令或第二制动指令，外部指令例如可来自制动计算机，或来自飞机的飞行员手动操作的选择器。

本发明不局限于以上的描述，但相反地是，本发明涵盖落入由权利要求书定义的范围之内的任何变体。

Claims

1.一种飞机制动系统，包括：

·带有机电式制动致动器（3）的制动器，所述机电式制动致动器适于选择性地压靠相关联的堆叠圆盘，以便在飞机的关联轮子上产生制动扭矩；

·至少一个控制模块（30；130；230），所述控制模块接收制动设定点并通过产生制动指令（21；121；221）作出响应；以及

·至少一个动力模块（20；120；220），所述动力模块通过将AC电力递送到连接于动力模块的致动器电动机来响应于制动指令，以使电动机形成对应于制动设定点的制动力；

该系统的特征在于，控制模块包括：

·数字处理器级（21；131；231），所述数字处理器级包括至少一个用于执行复杂关系的数字处理器单元（33；133；233），以控制致动器响应于数字制动信号（6；106；206）而产生第一制动指令；以及

·模拟处理器级（35；135；235），所述模拟处理器级包括至少一个可编程的逻辑电路（37；137；237），所述可编程的逻辑电路至少用于：

·调节来自至少一个数字通讯总线的数字制动设定点，以便将制动设定点送到数字处理器级，以使数字处理器级产生第一制动指令；

·接收和调节模拟或离散的制动设定点（9；109；209），并通过执行简单关系来控制致动器，从其中推导出第二制动指令（38；138；238）；以及

2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，控制模块（30）与动力模块（20）完全地包含在控制器或EMAC（2）内，该控制器或EMAC（2）不同于控制器的动力模块的高压电电源单元（1）。

3.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，控制模块（230）完全地包含在高压电电源单元（201）内，而动力模块完全地包含在控制器或EMAC（202）内，该控制器或EMAC（202）由电源单元提供高压电。

4.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，控制模块的模拟级（135）在第一卡（135a）和第二卡（135b）之间共享，第一卡（135a）包含在电源单元（120）内，而第二卡（135b）包含在控制器或EMAC（102）中的动力模块内，包含控制模块的数字级（131）的电源单元（120）向控制器或EMAC（102）提供高压电。