CN105339264A - 悬架支柱的检修 - Google Patents

Abstract

公开了用于对在使用中支撑飞机的悬架支柱进行自动检修的方法和设备。

Description

悬架支柱的检修

技术领域

本发明涉及用于检修悬架支柱的方法和设备。

背景技术

飞机起落装置通常布置成用以在降落和起飞期间为飞机提供悬浮和减震功能。可以在每个起落装置中的单个悬架支柱中提供悬浮和缓冲功能。在这样的支柱中，通常由一个或多个气体弹簧提供悬架弹簧，并且由液压流体提供缓冲。一定比例的气体或液压流体会在使用中逸出并且需要重新补充至预定水平，以使支柱满足其期望的性能标准。

支柱中的每一种流体的水平通常对于确保其准确的性能而言是至关重要的。因此，检修这样的设备需要准确地确定气体和液压流体的水平。在没有作出这种确定的情况下，将不能获知支柱是否需要检修或者支柱是否已被正确地检修。在多种支柱中，不能从外部观察到各种流体的水平。结果，准确地确定流体水平需要引入适当的传感器或者复杂的检修技术，所述复杂的检修技术涉及使支柱运动成预定构造，然后接着进行规定的再填充程序。这样的检修程序耗时、危险并且困难，尤其在支柱是大型飞机的部件的情况下。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于在起落装置支柱支撑飞机时对使用中的起落装置支柱进行检修的方法，所述方法包括以下步骤：

测量支柱中的缓冲流体水平；

测量支柱闭合度；

根据测得的支柱闭合度来确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望水平；以及

调节起落装置中的缓冲流体量，以使测得的缓冲流体水平符合缓冲流体期望水平。

可以根据用于正确地检修起落装置支柱的预定缓冲流体期望体积以及用于预定范围的支柱闭合度的支柱的缓冲流体腔室的内部体积来确定缓冲流体期望水平。

所述方法可以包括以下步骤：测量支柱温度；以及根据期望体积的缓冲流体的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。所述方法可以包括以下步骤：测量支柱温度；以及根据提供缓冲流体腔室的支柱结构的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。所述方法可以包括以下步骤：测量支柱内压；以及根据期望体积的缓冲流体响应于测得内压的压缩来确定缓冲流体期望水平。所述方法可以包括以下步骤：测量支柱内压；以及根据支柱响应于测得内压的压力扩张来确定缓冲流体期望水平。

可以经由与支柱相关联的传感器测量支柱中的缓冲流体水平。传感器可以包括超声换能器。传感器可以包括超声换能器阵列。能够以脉冲-回波模式驱动所述超声换能器阵列。可以经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱闭合度。可以经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱温度。

所述方法可以包括以下步骤：当测得的缓冲流体水平符合所确定的缓冲流体期望水平时，测量支柱闭合度；确定用于正确地检修支柱的气体弹簧的期望支柱闭合度；以及调节支柱中的气体量，以使测得的支柱闭合度符合期望支柱闭合度。可以根据测得的支柱温度和支柱内压来确定期望支柱闭合度。

另一个实施例提供了一种用于对在使用中支撑飞机的起落装置支柱进行检修的方法，所述方法包括以下步骤：

确定起落装置支柱中的缓冲流体当前量；

确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望量；以及

如果缓冲流体当前量不符合缓冲流体期望量，则调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前量符合缓冲流体期望量。

另一个实施例提供了一种用于在起落装置支柱支撑飞机时对使用中的起落装置支柱进行检修的设备，所述设备能够操作成用以：

确定起落装置支柱中的缓冲流体当前水平；

确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望水平；以及

如果缓冲流体当前水平不符合缓冲流体期望水平，则调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前水平符合缓冲流体期望水平。

另一个实施例提供了一种用于对在使用中支撑飞机的起落装置支柱进行检修的设备，所述设备包括：

传感器装置，所述传感器装置用于自动地确定起落装置支柱中的缓冲流体当前量；

检修数据装置，所述检修数据装置用于确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望量；以及

缓冲流体调节装置，所述缓冲流体调节装置用于调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前体积符合缓冲流体期望体积。

附图说明

现将参照附图描述本发明的仅作为示例的实施例，在附图中：

图1是飞机的示意性正视图；

图2是图1的飞机中的起落装置支柱的剖视图；

图3是用于检修图2中的支柱的自动起落装置检修设备的示意图；

图4是图3的设备中的超声流体水平检测传感器的剖视图；

图5a和5b是示出了在图4的传感器中用于流体水平检测的典型超声信号特征的曲线图；

图6是图解了当自动检修图2的支柱时由图3的设备中的超声传感器阵列控制器执行的处理流程的流程图；以及

图7至图10是图解了当自动检修图2的支柱时由图3的处理器执行的处理流程的流程图。

具体实施方式

参照图1，飞机101包括一对机翼102，所述一对机翼102成流线型地连在机身103上。每个机翼都承载有发动机104。由形式为一组起落装置(LG)的行走装置将飞机101支撑在地面上，所述起落装置包括主起落装置105和前端起落装置106。每个起落装置105、106都设有悬浮和震动吸收功能。在本实施例中，飞机101连接到形式为起落装置(LG)检修车107的移动式设备。LG检修车107经由多个软管和线缆连接到主起落装置105中的一个(为了清楚起见，在图1中仅示出了一处连接)并且布置成用以自动检修所附接的起落装置105，正如在下文更加详细描述的那样。

参照图2，在本实施例中，每个起落装置105、106均包括双级支柱201，所述双级支柱201包括中空的大体圆柱形的容器，所述容器具有中空的圆柱形上部件202和中空的圆柱形下部件203。上部件202和下部件203的各自的远端204是封闭的。下部件203布置成在上部件202内滑动，以使得支柱201可伸缩。不透流体的密封件205设置在上部件202的内表面上，所述上部件的内表面大体毗邻其近侧的开口端部206。上部件202的内表面形成支柱201的主支承部。主阀207装配在上部件202的封闭端部204中并且布置成能够将流体受控地注入到支柱201的主内腔室中或者从所述主内腔室抽取出流体。

下部件203的近侧开口端部包括限制开口208，所述限制开口208布置成对流体在两个部件202、203的各自的主内腔室209、210之间的流动提供阻力。内腔室209、210填充有液压流体形式的液体211和氮气形式的气体212。气体212布置成用以提供主气体弹簧212，由此提供双级支柱201的一部分悬浮功能。液压流体211因两个部件202、203的相对滑动而被推动通过限制开口208，由此用于缓冲相对运动并且因此为支柱201的主气体弹簧212提供震动吸收功能。

双级支柱201的下部件203容纳自由活塞213，所述自由活塞213布置成在内腔室210的下部件内轴向滑动。下腔室210还包括壁214，所述壁214布置成用以限制活塞213在下部件203的下端部内的运动。活塞213设置有密封件215，所述密封件215在活塞213和下腔室210的内壁之间提供不透流体的密封。壁214包括开口216，所述开口216在下腔室210的上端部和下端部之间提供流体连通。辅助阀217装配成毗邻下部件203的封闭端部204并且布置成能够将流体受控地注入到支柱201的下腔室210中或者从所述下腔室210抽取出流体。下腔室的位于封闭端部204和活塞213之间的部分填充有气体218，其形式为用于双级支柱20I的辅助气体弹簧218。

在相对低载荷的条件下，辅助气体弹簧218中的压力布置成远高于主气体弹簧212中的压力。因此，辅助气体弹簧218中的压力将活塞213偏压至它的抵接壁214的最上方位置。在支柱201的主悬浮级中，随着作用在支柱201上的荷载增加，主弹簧212压缩并且其压力相应增大。在支柱201的辅助悬浮级中，当主气体弹簧212的压力等于辅助气体弹簧218的压力时，在其它载荷作用下，两个弹簧开始协作进行压缩。在图2中，示出了支柱201因相对轻的载荷L而被压缩。液压流体211被设置为期望水平H，所述期望水平H等于液体体积V。主气体弹簧212处于压力P_gp的条件下并且辅助气体弹簧218在相对较高的压力P_gs的条件下不起作用。

支柱201设计成在预定的性能范围内操作并且由此使液压流体211的量和每一个气体弹簧212、218中的气体的量必须设置在预定的限制范围内。因为液压流体211和气体212、218的量会在使用中损耗，所以必须定期检修支柱，以便确保液压流体211和气体212、218的水平保持在期望的限制范围内。为了能够正确地检修支柱201，考虑到环境条件而用于起落装置105、106的检修数据限定了用于液压流体211和气体212、218的期望限制。假设液压流体水平H是准确的，则支柱201在相对轻载荷的条件下的闭合度C是主气体弹簧212的压力P_gp和温度T_gp的函数。因此，检修数据还表示在轻载荷条件下用于支柱201的主气体弹簧212中的气体的指定压力P_gp和指定温度T_gp的期望闭合度C。检修数据还表示用于不起作用的辅助气体弹簧218的期望压力P_gs。

在重载荷条件下，主气体弹簧212和辅助气体弹簧218变得可操作，即，P_gs＝P_gp。因此，假设液压流体水平H是准确的并且主气体弹簧212包括正确量的气体，则支柱201在重载荷条件下的压缩以及因此支柱的闭合度C是主气体弹簧212和辅助气体弹簧218两者的压力和温度的函数。检修数据还表示在重载荷条件下用于支柱201的主气体弹簧212和辅助气体弹簧218中的气体的指定压力P_g和指定温度T_g的期望闭合度C_r。

参照图3，自动LG检修车107包括：处理器301，所述处理器301与用户界面302通信；超声传感器阵列控制器303；用于一个或多个选定的起落装置的起落装置检修数据304；液压流体泵305和气体控制器306。检修车107还包括连接到液压流体泵305的液压流体供应装置307和连接到气体控制器306的氮气供应装置308。

检修车107还包括两根歧管，所述两根歧管的形式为：上歧管309，所述上歧管309具有连接到液压流体泵305的液压连接部分和连接到气体控制器306的气体连接部分；以及下歧管310，所述下歧管310具有连接到气体控制器306的气体连接部分。歧管309、310分别连接到支柱201的上阀207和下阀217。上歧管309设置有连接到处理器301的电连接部分，所述电连接部分使处理器能够控制对支柱201的气体的输入或输出或者液压流体的输入。上歧管309还设置有压力传感器311和温度传感器312，所述压力传感器311和温度传感器312布置成用以经由上歧管的电连接部分向处理器301提供用于主气体弹簧212中的气体的温度数据T和压力数据P_gp。下歧管310设置有压力传感器313，所述压力传感器313布置成经由下歧管的电连接部分向处理器301提供用于辅助气体弹簧218中的气体的压力数据P_gs。在本实施例中，假设辅助气体弹簧218中的气体的温度与由温度传感器312测量的主气体弹簧212中的气体的温度T相同。

在本实施例中，检修车107还包括形式为超声换能器阵列的两个辅助传感器314，其电连接到超声传感器阵列控制器303；和用于测量支柱201的闭合度的装置315，其形式为数字测微计并且电连接到处理器301。超声换能器阵列314在预定的固定位置处附接到支柱201的上部件202的侧壁。对于本实施例的支柱201而言，数字测微计315附接到支柱201的下部件203以及附接到支柱201的上部件202的下边缘即用于支柱201的主支承部的下边缘。

用户界面(UI)302布置成使用户能够控制检修车107的操作。在本实施例中，用户界面使用户能够输入启动指令，以便启动检修车107的操作并且选择与检修车107附接的特定起落装置，从而能够从存储的检修数据304中选择正确的LG检修数据。用户界面302还向用户提供何时已经成功完成支柱201的检修或的指示或者在检修操作失败的情况下提供关于故障的反馈。

液压流体泵305布置成以适当的压力将测量体积的液压流体从液压流体供应装置307经由上歧管309输送到上阀207。响应于通过处理器301的控制而发送的控制信号来执行液压流体的输送。处理器301还控制歧管309，以便将输送的液压流体配送到上阀207。类似地，气体控制器306布置成将氮气从气体供应装置308经由相应的上歧管309或下歧管310输送到上阀207或下阀207中的选定的一个阀。响应于由处理器301发出的控制信号由气体控制器306执行气体的输送。处理器301还向相关歧管309、310发出控制信号，以便将输送的气体适量地配送到相关阀207、217。

超声传感器阵列控制器303布置成操作超声换能器阵列314，以便测量支柱201中的液压流体水平H_m并且将其输入到处理器301中。将参照图4、5a和5b在下文进一步描述超声传感器阵列控制器303和超声换能器阵列314的操作方式。

处理器301被编程为根据由LG检修数据304规定的用于支柱201的检修参数而由检修车107控制支柱201的检修。对于包括两个气体弹簧的双级支柱而言，正如在本实施例中，处理器301布置成通过使下腔室210超压而抵靠下腔室210的壁214向上推送浮动活塞213，以在检修期间固定浮动活塞213的位置。该技术消除了浮动活塞213的位置的未知参数。因此，当确定或调节液压流体水平时，不必考虑浮动活塞213的位置。

一旦已经将浮动活塞213固定在其检修位置中，处理器301随后就布置成经由超声传感器阵列控制器303测量液压流体水平H_m并且考虑到支柱201的载荷和环境条件而根据LG检修数据304识别液压流体期望水平H_r。如果测得的液压流体水平H_m小于液压流体期望水平H_r，则处理器布置成操作液压流体泵305，以便将支柱201中的液压流体从液压流体供应装置307加至液压流体期望水平H_r。

在正确地检修液压流体并且辅助气体弹簧218在其检修位置中不起作用的情况下，支柱201的压缩是主气体弹簧212中的气体的压力P_gp和温度T_gp的函数，所述支柱201的压缩由从数字测微计315输入的支柱的测得闭合度C_m限定。因此处理器301布置成考虑到主气体弹簧212中的气体的测得的压力P_gp和温度T_gp而根据LG检修数据304识别期望闭合度C_r。随后处理器301布置成通过气体控制器306的控制来调节主气体弹簧212中的氮气量，以升高或降低支柱201，从而使测得的闭合度C_m等于期望闭合度C_r并且由此正确地检修主气体弹簧212。

在正确地检修液压流体和主气体弹簧212之后，处理器301根据LG检修数据304对辅助气体弹簧218的检修进行控制。处理器301首先检查用于辅助气体弹簧218的期望压力P_gs是否满足或超过主气体弹簧212的实际压力P_gp，这样的情况(即辅助气体弹簧218的期望压力P_gs满足或超过主气体弹簧212的实际压力P_gp)表示支柱210相对轻载，并且因此辅助气体弹簧218设计成不起作用。如果是这样的情况，则考虑到测得的温度T_gp，通过使用气体控制器306注入或释放氮气，处理器301将辅助气体弹簧218中的压力P_gs调节成在LG检修数据304中限定的期望压力P_gs。

如果主气体弹簧212的压力P_gp超过辅助气体弹簧218中的期望压力P_gs，则这样的情况表示支柱210相对重载，并且因此辅助气体弹簧218应当起作用。在这样的情况下，处理器301布置成考虑到主气体弹簧218中的气体的测得的压力P_gp和温度T_gp而根据LG检修数据304识别期望闭合度C_r。然后处理器301布置成通过气体控制器306的控制来调节辅助气体弹簧218中的氮气量，由此将活塞213从其固定的检修位置释放并且降低支柱201，以使测得的闭合度C_m等于计算的闭合度C_r并且正确地检修辅助气体弹簧212。

如上所述，处理器301布置成确定支柱201中测得的液压流体水平H_m是否匹配液压流体期望水平H_r以便正确地检修支柱201。在本实施例中，假设辅助气体弹簧不起作用并且如上所述被推动至其最上方的位置中，则针对支柱201的压力P、温度T和闭合度C的一定范围预先计算液压流体期望水平H_r。对于支柱的每个相关模型，在检修数据304中的查询表中提供预先计算的液压流体期望水平H_r。通过主气体弹簧212中的气体的压力P_gp和温度T以及支柱201的闭合度C_m来建立查询表的索引。

LG检修数据304包括用于每种类型的起落装置的相关数据，检修车107被编程为自动检修所述每种类型的起落装置。例如，对于图2的支柱201而言，数据存储装置304布置成在相应的查询表中存储以下的数据以供处理器301使用：

1、由C_m、P_gp和T作为索引的液压流体期望水平H_r。

2、由用于主气体弹簧的P_gp和T作为索引的期望闭合度C_r，其中，辅助气体弹簧被推动至其检修位置；

3、用于起作用的辅助气体弹簧的由P_gs作为索引的期望闭合度C_r；以及

4、用于不起作用的辅助气体弹簧的由T作为索引的压力P_gs。

在本实施例中，根据在20℃的温度下处于未承压的完全延伸状态(其中浮动活塞213位于下腔室的顶部)的支柱201中的液压流体水平来计算液压流体期望水平H_r。计算要考虑到由于以下修改因子而造成的液压流体水平的变化：

a)支柱的闭合度C；

b)液压流体的可压缩性；

c)液压流体的热膨胀系数；

d)由于压力而造成的支柱扩张；和

e)支柱的热膨胀系数。

在本实施例中，相对于预定的基准点R计算液压流体期望水平H_r，所述基准点R在本实施例中是主支承部的下边缘，即，支柱201的上部件202的下边缘。

a)支柱的闭合度：随着支柱201闭合，上腔室209中的气体的体积减小并且被滑动管形式的下部件203的体积所替代。该体积变化ΔV等于支柱201的闭合度C乘以下部件203的横截面积A_l，如以下的公式1所示：

ΔV＝C×A_l

相应地，因支柱的闭合度造成的液压流体的高度变化ΔH₁为体积变化ΔV除以支柱201的上部件202的横截面积A_u，如以下的公式2所示：

${\mathrm{\ΔH}}_1=\frac{C\×A_l}{A_u}$

b)液压流体的可压缩性：在本实施例中，液压流体的体积模量β_s自身是压力的函数。对于诸如通常应用在起落装置中的MiL-H-5606这样的液压流体而言，该体积模量β_s能够近似为：

β_s＝4.7136P+1418MPa

相应地，由以下的公式4给出液压流体的体积变化ΔV，其中，V_i是液压流体的初始体积：

$\mathrm{\Δ}V=-\frac{V_{i}P}{{\mathrm{\β}}_s}$

由以下的公式5给出由于液压流体的可压缩性而造成的液压流体的高度变化ΔH₂：

${\mathrm{\ΔH}}_2=-\frac{V_{i}P}{{\mathrm{\β}}_s{A}_u}$

c)液压流体的热膨胀系数：诸如MiL-H-5606这样的液压流体的体积热膨胀系数α_ν为8.6×10^-4℃^-1。这对应于针对30℃的温度变化的体积变化为2.58％。在以下的公式中表达了该体积变化：

ΔV＝V_iα_vΔT

因此，由以下的公式5给出由于液压流体的热膨胀系数而造成的液压流体的高度变化：

${\mathrm{\ΔH}}_3=\frac{V_i{\mathrm{\α}}_v\mathrm{\Δ}T}{A_u}$

假定用于检修支柱201的参考温度是20℃，则ΔT因此是T_A-20，其中，T_A是以摄氏度为单位的流体温度。

d)由于压力而造成的支柱扩张：支柱201的上部件202中的压力致使其扩张，从而增大了支柱的总内部体积。然而，液压流体水平仅受到流体体积在流体长度上(而非支柱的整个长度上)的变化的影响。换言之，液压流体的体积不变，液压流体的水平随着液压流体的容器扩大而下降。由Elsevier(Butterworth-Heiemann)有限公司发布的ISBN-13978-0750619608、由JamesCarvill撰写的“MechanicalEngineersDataHandbook”中所提供的用于厚圆柱体的公式给出了因内压而造成的圆柱体的扩张，并且如以下的公式6所表述：

$x_i=\frac{{\mathrm{pr}}_i}{E}(\frac{{r_0}^2+{r_i}^2}{{r_0}^2-{r_i}^2}+v)$

其中，P＝压力；E＝杨氏模量；ν＝泊松比；r₀＝支柱的外径；并且r_i＝支柱的内径。

在本实施例中，上部件202的壁厚度沿着其长度变化并且因此扩张将在长度上变化。而且，每个区段将受到其周围区段的扩张的影响。在本实施例中，上部件近似为等长的10个区段，针对每个区段应用公式6。由以下公式获得每个区段的体积变化ΔV：

ΔV_s＝h_s.π((r_is+x_is)²-r_is ²)

并且因此

ΔV_s＝h_s.π(2r_isx_is+x_is ²)

其中，h_s是指定区段的长度，x_is是指定区段的内径变化。总的体积变化是低于流体水平的每个区段的体积变化的总和。因此，由以下的公式7给出因压力导致支柱扩张而造成的液压流体高度变化ΔH₄：

${\mathrm{\ΔH}}_4=-\frac{L_f{\mathrm{\πx}}_i(2r_i+x_i)}{{A^{\′}}_u}$

其中，A’_u是上区段202的膨胀的横截面积，而L_f是从主支承部R的顶部测量的液压流体的总长度。

e)支柱的热膨胀系数：上部件202的热膨胀系数导致扩张和纵向变化。由制造上部件202的材料的线性膨胀系数决定热膨胀系数的量值。例如，假设上部件202由钢形成，则线性膨胀系数α₁为11.5×10^-6℃^-1。就如上所述由于压力造成的膨胀而言，液压流体水平仅受流体长度上(而非上部件202的整个长度上)的膨胀的影响。由两个公式限定上部件202的膨胀，一个公式用于扩张，另一个公式用于延伸。由上部件202的内径的膨胀Δr_i限定热扩张，如下所示：

Δr_i＝r_iα_lΔT

由以下公式给出横截面积的对应变化ΔA：

ΔA＝π(2r_iΔr_i+Δr_i ²)

并且因此：

ΔA＝πr_i ²α_lΔT(2+α_lΔT)

流体柱的相应的体积变化是：

ΔV＝ΔA×L_f

其中，L_f是从浮动活塞213的上方的板测量的流体柱的长度。因此，由以下的公式8给出由于热膨胀而造成支柱扩张所引起的液压流体高度变化ΔH_5a：

${\mathrm{\ΔH}}_{5a}=-\frac{L_f{{\mathrm{\πr}}_i}^2{\mathrm{\α}}_l\mathrm{\Δ}T(2+{\mathrm{\α}}_l\mathrm{\Δ}T)}{{A^{\′}}_u}$

上部件202中包含流体的区段的正高度变化ΔH_u导致液压流体水平的对应下降或负变化ΔH_5b，正如以下的公式9所限定：

-ΔH_5b＝ΔH_u＝H_uα_lΔT

能够在以下的公式10中给出考虑到由于上述五个因素导致的液压流体水平变化而对支柱201中的液压流体期望水平H_r的完整算法：

H_r＝H_i+ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃+ΔH₄+ΔH_5a-ΔH_5b

因此，假定将用于支柱201的液压流体期望体积V_r作为液压流体的初始体积V_i，则上述公式提供了H_r的值，也就是在支柱的温度、压力和闭合度C的指定状态下、在支柱201中的液压流体期望水平，以用于正确地检修支柱。

参照图4，托架401固定到支柱201的上部件202的侧壁。托架401的下边缘安置在基准点R(形式为支柱201的主支承部的顶部)上方的预定距离处。在本实施例中，托架401被夹持到侧壁。托架401包括槽402，所述槽402布置成容纳超声换能器线性阵列314，所述超声换能器线性阵列314在一位置处抵接侧壁，该位置布置成跨越支柱201中的液压流体水平的预期范围。在本实施例中，超声换能器阵列314包括压电陶瓷元件403的竖直阵列，每个压电陶瓷元件403都电连接到超声传感器阵列控制器303。本实施例中的超声换能器阵列314布置成提供1mm的竖直分辨率。换言之，压电陶瓷换能器元件403以1mm的间距间隔开。每个换能器元件403n均具有相关联的、偏离传感器阵列314的下边缘D的物理偏置O_n。超声换能器阵列311布置成在1MHz至10MHz的频率范围内进行操作。超声耦合材料404的层设置在可移除的超声换能器阵列314以及上部件202的侧壁的暴露在托架402的槽内的部分之间，以便确保与支柱201良好的声耦合。

在本实施例中，超声传感器阵列控制器303以脉冲-回波模式依次操作压电陶瓷换能器元件403中的每一个。换言之，压电陶瓷换能器元件403中的每一个均操作用以发射超声脉冲405通过支柱201的侧壁并且随后接收因由液压流体发射脉冲的反射而导致的任何后续回波。图5a示出了由换能器元件403a中的一个发射的第一初始超声脉冲501以及由液压流体发射脉冲501的反射而导致的对应回波502。图5b示出了由换能器元件403b中的一个发射的另一个初始超声脉冲503，但是没有明显的对应回波，由此表明不存在液压流体。超声传感器阵列控制器303布置成分析来自每一个换能器元件403的响应，以便识别与具备对应回波的脉冲和不具备对应回波的脉冲之间的边界最接近的换能器元件。对于识别出的换能器元件n而言，其相对于阵列314与基准点R之间的已知距离D的偏置O由此提供了在支柱201的上部件202内的液压流体测量水平H_m，如下所示：

H_m＝D+O_n

现在将参照图6的流程图进一步描述由超声传感器阵列控制器303为了测量支柱201的上部件202内的液压流体水平H_m而执行的处理流程。在步骤601，通过来自处理器301的请求启动处理流程并且处理流程进行至步骤602。在步骤602，依次激活每个换能器元件403以便产生超声脉冲501、503并且记录对应的响应。然后处理流程进行至步骤603，在步骤603，分析所记录的响应以便确定哪个响应包括回波502并且处理流程进行至步骤604。在步骤604，识别代表了有回波503的对应响应和无回波的的对应响应之间的边界的换能器元件403。在本实施例中，第一个和最后一个换能器元件403中接收到回波而被激活的高度最低的一个换能器元件403被作为边界元件处理，并且由此表示液压流体水平。处理流程随后行进至步骤605，在步骤605，针对识别出的边界换能器元件403计算出物理偏置O_n并且将其累加到基准点R上方的传感器阵列距离D，然后处理流程行进至步骤606。在步骤606，将测得的液压流体高度H_m返回至处理器301。然后处理流程行进至步骤607并且结束。

现在将参照图7、8、9和10的流程图进一步描述响应于经由用户界面(UI)302输入的用户启动指令而由处理器301执行的处理流程。参照图7，响应于经由UI302输入的用户指令而在步骤701启动处理流程，并且处理流程进行至步骤702，以便执行系统诊断处理。在步骤702，输入由用户经由UI302指示的、用于起落装置的LG检修数据304并且处理流程进行至步骤703。在步骤703，对高度、压力和温度传感器311、312、314执行预先设定的诊断程序，然后处理流程进行至步骤704。如果在步骤704诊断程序指示传感器准确工作，则处理流程进行至步骤705。在步骤705，针对输入的检修数据304检查压力和高度传感器311、315的当前读数，以便确定它们是否落在用于检修相关支柱201的预定可接受限制范围内，并且如果结论为是，则处理流程进行至步骤706。在步骤706，经由分别发送至液压致动器305和气体控制器306的控制信号检查液压流体供应装置307和气体供应装置308中的水平，以便确定它们是否落在用于检修支柱的相应的预定最小限度内，并且如果结论为是，则处理流程进行至步骤707，以便启动液压流体检修处理。

如果在步骤704，诊断程序指示传感器311、312、314中的任意一个出现故障或其它问题，则处理流程行进至步骤708，在步骤708，经由UI302向用户提供相关传感器的故障报警并且处理流程返回到步骤701并停止。如果在步骤705，来自压力和高度传感器311、315的当前读数落在可接受的检修限制范围之外，则处理流程行进至步骤709，在步骤709，经由UI302向用户提供相关的压力或高度报警并且处理流程返回到步骤701并停止。如果在步骤706，液压流体供应装置307和气体供应装置308中的当前水平不满足它们相应的预定最小限度，则处理流程行进至步骤710，在步骤710，经由UI302向用户提供相关的流体供应报警，并且处理流程返回到步骤701并停止。

现在将参照图8的流程图进一步描述液压流体检修处理流程。处理流程从参照图7在上文描述的系统诊断处理中的步骤707开始，然后处理流程行进至步骤801。在步骤801，检查输入检修数据304，以便确定支柱是如图2所示的双级布置方案还是单级布置方案。如果支柱201是双级，则处理流程行进至步骤802。在步骤802，经由相应的压力传感器311、313测量主气体弹簧212和辅助气体弹簧218之间的压差P_gp－P_gs，并且如果辅助气体弹簧218中的压力P_gs小于主气体弹簧212中的压力P_gp加20bar，则处理流程行进至步骤803。在步骤803，将控制信号发送至气体控制器306和下歧管310，以便将辅助气体弹簧218充气至主气体弹簧212的压力P_gp加20bar，以便确保活塞213定位在其抵靠壁214的最上方位置中并且处理流程行进至步骤804。在步骤804，由超声传感器阵列控制器303请求测量液压流体水平H_m，并且处理流程行进至步骤805。在步骤805，根据检修数据304中的液压流体查询表确定处于其温度、压力和闭合度C的当前状态中的支柱201中的液压流体期望水平H_r，并且处理流程行进至步骤806。在步骤806，如果需要任何加注，则处理流程行进至步骤807。在步骤807，将控制信号发送至上歧管309和液压致动器305，以便排放上歧管309，并且处理流程行进至步骤808。在步骤808，将控制信号发送至液压致动器305，以便将用于加注支柱的预定体积的液压流体注入到上阀207中并且处理流程行进至步骤809。在步骤809，上歧管309关闭并且处理流程返回到步骤804，以便如上所述地重新测量液压流体水平H_m。重复处理步骤804至809，直到在步骤806不需要进一步加注为止，并且随后处理流程行进至步骤810，以便开始检修主气体弹簧212。如果在步骤801，输入的检修数据304指示支柱为单级布置方案，则处理流程直接行进至步骤804。如果在步骤802，辅助气体弹簧218中的压力P_gs等于或超过主气体弹簧212中的压力P_gp加20bar，则处理流程行进至步骤804。

现在将参照图9的流程图进一步描述主气体弹簧的检修处理。从参照图8在上文描述的液压流体补充处理中的步骤810开始处理流程，然后处理流程行进至步骤901。在步骤901，在上歧管309中经由相应的传感器312、311监测用于主气体弹簧212的温度T和压力P_gp，并且处理流程行进至步骤902。在步骤902，从数字测微计315输入支柱的当前闭合度C_m并且处理流程行进至步骤903。在步骤903，考虑到测得的压力P_gp和温度T，根据LG检修数据304确定期望闭合度C_r，并且处理流程行进至步骤904。在步骤904，比较测得的闭合度C_m和期望闭合度C_r，并且处理流程行进至步骤905。在步骤905，如果需要调节主气体弹簧212，即，C_m≠C_r，则处理流程行进至步骤906。在步骤906，将控制信号发送至上歧管309，以便打开并且冲洗从气体控制器306至主气体弹簧212的气体连接段并且处理流程行进至步骤907。在步骤907，将控制信号发送至气体控制器306，以便移除或注入气体，直到数字测微计315指示C_m＝C_r为止，此时处理流程行进至步骤908。在步骤908，如果检修数据304指示支柱201如本实施例中那样是双级支柱，则处理流程行进至步骤909，以便启动辅助气体弹簧218的检修。如果在步骤908，检修数据304指示支柱201是单级支柱，则处理流程行进至步骤910，经由UI302向用户提供成功检修的信息并且结束。如果在步骤905不需要调节，则处理流程直接行进至步骤908。

现在将参照图10的流程图进一步描述辅助气体弹簧的检修处理。从参照图9在上文描述的主气体弹簧检修处理中的步骤909启动处理流程，然后处理流程行进至步骤1001。在步骤1001，如果主气体弹簧212中的当前测得的压力P_gp大于如在检修数据304中限定的使辅助气体弹簧218发挥作用的期望压力P_gs，则处理流程行进至步骤1002。在步骤1002，在相应的歧管310、309中经由相应的传感器313、312监测用于辅助气体弹簧218的压力P_gs和用于主气体弹簧212的温度T，并且处理流程行进至步骤1003。在步骤1003，从数字测微计315输入支柱的当前闭合度C_m并且处理流程行进至步骤1004。在步骤1004，考虑到测得的压力P_gs和温度T，根据LG检修数据304识别期望闭合度C_r，并且处理流程行进至步骤1005。在步骤1005，比较测得的闭合度C_m和期望闭合度C_r并且处理流程行进至步骤1006。在步骤1006，如果需要调节辅助气体弹簧218，即，C_m≠C_r，则处理流程行进至步骤1007。在步骤1007，将控制信号发送至下歧管310，以便打开并且冲洗从气体控制器306至辅助气体弹簧218的气体连接段，并且处理流程行进至步骤1008。在步骤1008，将控制信号发送至气体控制器306，以便移除或注入气体，直到数字测微计315指示C_m＝C_r为止，此时处理流程行进至步骤1009，经由UI302向用户提供成功检修的信息并且结束。如果在步骤1006不需要调节，则处理流程直接行进至步骤1009。如果在步骤1001，主气体弹簧212中的当前测得的压力P_gp小于或等于如在检修数据304中限定的使辅助气体弹簧218发挥作用的期望压力P_gs，则处理流程行进至步骤1010。在步骤1010，经由压力传感器313测量辅助气体弹簧218中的压力并且与在检修数据304中限定的使辅助气体弹簧218不起作用的期望停用压力P_gs比较，如果需要调节，则处理流程行进至步骤1011。在步骤1011，将控制信号发送到下歧管310和气体控制器306，以便将气体添加到辅助气体弹簧218或从辅助气体弹簧218释放气体，从而满足期望停用压力P_gs，然后处理流程如上所述地行进至步骤1009并且结束。如果在步骤1010处不需要调节，则处理流程如上所述地跳转至步骤1009并且结束。

如果用于指定起落装置的支柱是单级支柱，则不设置辅助气体弹簧。结果，如以上参照图9的步骤908所述，检修程序将在不进行图10的处理流程的情况下结束。而且，对于这样的单级支柱，仅需将上歧管309与多余的且分离的下歧管310附接。在本实施例中，用于相关起落装置的检修数据304明确了支柱是单级布置方案还是双级布置方案。正如本领域技术人员所理解的那样，某些飞机可以具备拥有单级和双级支柱组合的起落装置。例如，主起落装置可以包括双级支柱，而前端起落装置可以包括单级支柱。

在另一个实施例中，替代检修数据而包括预先计算的数据，以用于预期或期望的液压流体水平的确定，或者用于预期或期望的支柱闭合度以用于气体水平的确定。由处理器根据在检修数据中提供的预定公式按照需求计算期望检修水平。

在进一步的实施例中，使用经验性或分析性的方法作为压力函数来确定因压力造成的支柱扩张。随后该压力扩张数据可以存储在查询表中，以供如本文所述地在计算支柱的总内部体积时使用。

在另一个实施例中，可以省略液压流体水平修改因子中的一个或多个。这可以减少期望检修数据或者计算时间。某些修改因子可能并不重要或者只能应用于指定的悬架支柱。

在进一步的实施例中，用户界面包括模拟显示，即，包括检修设备的示意图的动画演示，其布置成用以图解检修处理的处理流程并且向用户提供诸如故障数据的其它信息。

在另一个实施例中，检修设备布置成用以自动地识别所连接的起落装置。可以采用任何适当的已知的识别装置，例如射频识别(RFID)系统、条形码或者其他的无线识别或验证系统。

在进一步的实施例中，与飞机系统完全或部分集成地或者单独地在飞机上设置一部分或全部的检修设备。

在另一个实施例中，利用图4中的传感器阵列314而且利用超声传感器阵列控制器303(其布置成利用混响衰减方法进行操作)测量液压流体水平。监测来自超声传感器的超声信号脉冲的混响。较短的混响时间表示在信号路径中存在流体。因此，能够根据混响时间的变化识别边界换能器元件并且因此识别流体水平。

在进一步的实施例中，超声传感器阵列控制器布置成通过以脉冲-回波模式或混响模式同时激活所有的换能器元件403来操作超声换能器阵列314，以用于检测液压流体的高度。

在另一个实施例中，超声传感器阵列控制器和换能器布置成用作具有脉冲回波模式的相位阵列，以用于检测或测量支柱中的液压流体的水平。控制器布置成计算流体水平相对于换能器已知位置的位置并且由此计算支柱的上部件内的液压流体高度H_m。

在进一步的实施例中，下歧管还设有温度传感器，以用于直接测量辅助气体弹簧中的气体的温度。

在另一个实施例中，检修数据布置成指示预期的液压流体体积而非如上所述的期望水平。检修设备则布置成利用指示的体积加注液压流体，以使测得的液压流体水平等于液压流体期望水平。

在进一步的实施例中，在温度和压力条件的期望范围内，根据支柱的有限元(FE)建模或者根据支柱的实验研究确定因压力或温度而造成的支柱体积变化，即，热扩张或压力扩张。这样的数据可以用于每一种可应用的支柱或起落装置的温度和压力条件的相关范围所用的液压流体期望水平的检修数据的查询表。

正如本领域技术人员所理解的那样，设备可以布置成用以检修单一类型的悬架支柱或者多种不同的悬架支柱，所述多种不同的悬架支柱可以包括单级或多级支柱。可以针对每种相关类型的支柱根据需要提供检修数据。

正如本领域技术人员所理解的那样，可以应用该设备的任何指定悬架支柱的结构可以不同于在本文中描述或图解的结构。

正如本领域技术人员所理解的那样，某些支柱可能不适于与如本文所述的贯壁式超声换能器一起使用。对于这样的支柱，可以根据指定的应用采用其它适当的方法和换能器以用于确定液压流体的水平。

正如本领域技术人员所理解的那样，某些飞机可以包括这样的起落装置，所述起落装置例如在前端起落装置和主起落装置之间具有不同的支柱。为了检修这样的起落装置，本发明的实施例可以包括一组流体水平和闭合度测量换能器以及一组歧管，其设置用于测量和连接，以用于检修指定飞机的起落装置中具备的每种类型的支柱。正如本领域技术人员所理解的那样，实施例可以设置有一组通用的流体水平、闭合度测量换能器和歧管，其设置用于测量和连接，以用于检修安装在预定飞机组中的任意一个飞机中的任何支柱。

正如本领域技术人员所理解的那样，用于支柱闭合度或者液压流体水平的基准点并不局限于在此描述的那些而是可以针对检修设备的指定应用选择为适当的点。在使用不同基准点的情况下，可能需要对本文所描述的计算进行相关修改。基准点优选地鲁棒稳定(robust)并且易于识别。

正如本领域技术人员所理解的那样，可以使用任何适当的换能器来测量支柱的闭合度C。可以基于相关支柱所用的基准点、支柱的可操作性或环境考量来选择换能器。可以使用任何适当的换能器，例如卡尺和角度传感器、拉绳式传感器、线缆扩展换能器、弦式换能器或者激光测量装置。

正如本领域技术人员所理解的那样，可以手动地、经由数据连接自动地更新检修数据，或者可以经由作为LG检修程序的一部分的无线数据连接来远程存储和访问检修数据。正如本领域技术人员所理解的那样，可以针对正在检修的飞机或支柱远程地执行在本文描述的检修数据或检修计算，并经由适当的数据通信连接访问结果。

正如本领域技术人员所理解的那样，在本文描述的检修车是一种移动式系统并且因此可以包括车轮、制动系统、用于手动运动的手柄或者用于为车轮提供动力的装置、转向系统、电源或者保护性车身系统。检修车可以联接至与飞机检修相关联的另一种地面系统或者与之相集成。

本领域技术人员应当理解的是，实施本发明的一部分或全部内容的设备的处理功能可以是通用装置，所述通用装置装有软件，所述软件布置成提供本发明的一部分或全部的实施例。装置能够是单个装置或装置组，并且软件能够是单个程序或程序组。而且，能够经由任何适当的传输装置或存储装置与用于实施本发明的任意或全部的软件进行通信，以使软件能够装载到一个或多个装置中。

尽管已经通过描述实施例而阐释了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了实施例，但是申请人并不是要将所附权利要求的范围约束为或者以任何方式限制为这些细节。对于本领域技术人员而言，另外的优点和变型将是显而易见的。因此，本发明的更广泛的方面并不受限于示范性的设备和方法的具体细节以及图示和描述的阐释性示例。因此，在不背离申请人的整体发明理念的范围的前提下，可以对这些细节进行修改。

Claims (31)

1.一种用于在起落装置支柱支撑飞机时对使用中的起落装置支柱进行检修的方法，所述方法包括以下步骤：

测量支柱中的缓冲流体水平；

测量支柱闭合度；

根据测得的支柱闭合度来确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望水平；以及

调节起落装置中的缓冲流体量，以使测得的缓冲流体水平符合缓冲流体期望水平。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据用于正确地检修起落装置支柱的预定缓冲流体期望体积以及用于预定范围的支柱闭合度的支柱的缓冲流体腔室的内部体积来确定缓冲流体期望水平。

3.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

测量支柱温度；以及

根据期望体积的缓冲流体的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。

4.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

测量支柱温度；以及

根据提供缓冲流体腔室的支柱结构的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。

5.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

测量支柱内压；以及

根据期望体积的缓冲流体响应于测得内压的压缩来确定缓冲流体期望水平。

6.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

测量支柱内压；以及

根据支柱响应于测得内压的压力扩张来确定缓冲流体期望水平。

7.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，其中，经由与支柱相关联的传感器测量支柱中的缓冲流体水平。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述传感器包括超声换能器。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述传感器包括超声换能器阵列。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，以脉冲-回波模式驱动所述超声换能器阵列。

11.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，其中，经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱闭合度。

12.根据权利要求3至11中的任意一项所述的方法，其中，经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱温度。

13.根据先前权利要求中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

当测得的缓冲流体水平符合所确定的缓冲流体期望水平时，测量支柱闭合度；

确定用于正确地检修支柱的气体弹簧的期望支柱闭合度；以及

调节支柱中的气体量，以使测得的支柱闭合度符合期望支柱闭合度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，根据测得的支柱温度和支柱内压来确定期望支柱闭合度。

15.一种用于对在使用中支撑飞机的起落装置支柱进行检修的方法，所述方法包括以下步骤：

确定起落装置支柱中的缓冲流体当前量；

确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望量；以及

如果缓冲流体当前量不符合缓冲流体期望量，则调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前量符合缓冲流体期望量。

16.一种用于在起落装置支柱支撑飞机时对使用中的起落装置支柱进行检修的设备，所述设备能够操作成用以：

确定起落装置支柱中的缓冲流体当前水平；

确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望水平；以及

如果缓冲流体当前水平不符合缓冲流体期望水平，则调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前水平符合缓冲流体期望水平。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，根据用于正确地检修起落装置支柱的预定缓冲流体期望体积以及用于预定取值范围的支柱闭合度的支柱的缓冲流体腔室的内部体积来确定缓冲流体期望水平。

18.根据权利要求16或17所述的设备，所述设备能够操作成用以：

测量支柱温度；以及

根据期望体积的缓冲流体的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。

19.根据权利要求16至18中的任意一项所述的设备，所述设备能够操作成用以：

测量支柱温度；以及

根据提供缓冲流体腔室的支柱结构的热膨胀系数和测得的支柱温度来确定缓冲流体期望水平。

20.根据权利要求16至19中的任意一项所述的设备，所述设备能够操作成用以：

测量支柱内压；以及

根据期望体积的缓冲流体响应于测得内压的压缩来确定缓冲流体期望水平。

21.根据权利要求16至20中的任意一项所述的设备，所述设备能够操作成用以：

测量支柱内压；以及

根据支柱响应于测得内压的压力扩张来确定缓冲流体期望水平。

22.根据权利要求16至21中的任意一项所述的设备，其中，经由与支柱相关联的传感器测量支柱中的缓冲流体水平。

23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述传感器包括超声换能器。

24.根据权利要求22或23所述的设备，其中，所述传感器包括超声换能器阵列。

25.根据权利要求24所述的设备，其中，以脉冲-回波模式驱动所述超声换能器阵列。

26.根据权利要求16至25中的任意一项所述的设备，其中，经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱闭合度。

27.根据权利要求18至26中的任意一项所述的设备，其中，经由与支柱相关联的一个或多个传感器测量支柱温度。

28.根据权利要求16至28中的任意一项所述的设备，所述设备能够操作成用以：

当测得的缓冲流体水平符合所确定的缓冲流体期望水平时，测量支柱闭合度；

确定用于正确地检修支柱的气体弹簧的期望支柱闭合度；以及

调节支柱中的气体量，以使测得的支柱闭合度符合期望支柱闭合度。

29.根据权利要求28所述的设备，其中，根据测得的支柱温度和支柱内压来确定期望支柱闭合度。

30.一种用于对在使用中支撑飞机的起落装置支柱进行检修的设备，所述设备包括：

传感器装置，所述传感器装置用于自动地确定起落装置支柱中的缓冲流体当前量；

检修数据装置，所述检修数据装置用于确定用于正确地检修起落装置支柱的缓冲流体期望量；以及

缓冲流体调节装置，所述缓冲流体调节装置用于调节起落装置支柱中的缓冲流体量，以使缓冲流体当前体积符合缓冲流体期望体积。

31.基本上参照附图所述的方法或系统。