CN106335632B - 用于飞行器的制动控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于具有多个制动轮的飞行器的制动控制系统，该制动控制系统被配置成：从传感器接收表示多个测量的飞行器参数的信号的输入，以及将多个制动命令输出至与制动轮相关联的制动器，其中，制动控制系统包括：健康监测系统，该健康监测系统用于确定传感器信号和/或制动轮的可操作性和/或可靠性；以及任务管理器，该任务管理器用于自动地自我重新配置制动控制系统，以便在健康监测系统判定制动轮或传感器信号中的一个或更多个的故障的情况下改变制动控制系统利用所输入的信号的方式。还提供了一种用于操作具有多个制动轮的飞行器的方法。

Description

用于飞行器的制动控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于具有多个制动轮的飞行器的制动控制系统以及一种用于操作具有多个制动轮的飞行器的方法。
背景技术
典型的飞行器具有起落装置，起落装置包括当飞行器位于地面时支承飞行器的多个起落架。起落架用于在诸如着陆、滑行和起飞的地面操纵期间控制飞行器的移动。一些起落架具有制动轮，制动轮能够操作以在通过一组制动器施加制动转矩时提供用于使飞行器减速的制动力。
在使用中，例如，由于制动增益(实际制动转矩与用于控制制动转矩的夹紧力的比)的差异，由飞行器的每个制动轮生成的制动转矩可能发生变化。各制动轮的制动转矩的变化会引起起落架的荷载的变化，因此提高了设计要求并且也增加了飞行器的重量。制动转矩的变化还会导致非对称制动(在飞行器中心线的任意侧生成不均衡的制动力)，造成可能需要由飞行员或控制系统进行校正的净偏航力矩，从而增加了飞行员和控制系统的工作负担。
在使用中，制动器还会以不同的速率升温，例如由于制动增益的变化，导致温度分散(制动器之间的温度差)。温度分散会导致增加飞行器的留港时间或TAT(飞行器在飞行之前停飞的时间)并且增加制动系统部件的磨损速率。
在制动系统最佳地发挥作用的能力可能受损的故障模式下，控制温度分散和制动转矩的变化可能特别困难。
因此期望提供一种用于飞行器的制动系统，其解决这些问题并且使得飞行器能够在可用的性能包线内，特别是在性能可能被降低时在故障模式下以最大效率来进行地面操纵。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于具有多个制动轮的飞行器的制动控制系统，该制动控制系统被配置成：从传感器接收表示多个测量的飞行器参数的信号的输入，以及将多个制动命令输出至与制动轮相关联的制动器，其中，该制动控制系统包括：健康监测系统，该健康监测系统用于确定传感器信号和/或制动轮的可操作性和/或可靠性；以及任务管理器，该任务管理器用于自动地自我重新配置该制动控制系统，使得在健康监测系统判定制动轮或传感器信号中的一个或更多个的故障的情况下改变制动控制系统利用输入的信号的方式。
本发明的另一方面提供了一种用于操作具有多个制动轮的飞行器的方法，该方法包括：从传感器接收表示多个测量的飞行器参数的信号的输入，将多个制动命令输出至与制动轮相关联的制动器，确定传感器信号和/或制动轮的可操作性和/或可靠性，以及在确定制动轮或传感器信号中的一个或更多个的故障的情况下自动地自我重新配置利用输入的信号的方式。
本发明的优点在于允许根据来自提供一个或更多个反馈回路的传感器的输入数据在多个制动轮之间优化地分配转矩，并且响应于保持对转矩分配的优化控制的故障而提供对输入数据的使用进行重新配置的能力。
飞行器参数可以包括下述中的一个或更多个：飞行器速度、飞行器纵向制动力、机轮制动转矩、机轮制动温度、机轮制动压力或者飞行器重量。替选地，飞行器参数可以包括飞行器或制动系统的在地面操纵期间会影响飞行器的性能的任何其他属性。飞行器参数可用于提供在制动轮之间对制动转矩的分配进行优化的反馈信号。
制动控制系统可以进一步被配置成接收由飞行器的可用制动轮在使用中要形成的所命令的总制动力。
制动控制系统可以被配置成使所命令的制动力与制动轮在使用中形成的实际制动力之间的任何误差最小化。
通过使所命令的制动力与实际制动力之间的误差最小化，制动控制系统可以改进对由制动轮生成的制动力的控制，从而改进在地面操纵期间对飞行器的控制并且降低飞行员和控制系统的工作负担。使误差最小化还可以有助于控制起落架的荷载，使得可以降低飞行器起落架的荷载要求，从而减少重量并且改进飞行器的燃料消耗。
制动控制系统可以进一步被配置成使制动致动器施加到可用制动轮的转矩均衡。
通过使施加到各制动轮的转矩均衡，可以提高制动性能，可以控制起落架的荷载，并且可以减少或消除非对称制动。
制动控制系统可以进一步被配置成使可用制动轮的制动温度均衡。
通过使各制动轮的制动温度均衡，可以减少飞行器TAT，可以降低制动器系统部件的磨损速率，并且可以使由于温度差而导致的制动器之间的性能变化最小化。
制动控制系统可以进一步被配置成通过用制动转矩均衡作为减少制动温度分散的交换条件来优化可用制动轮的使用。
通过根据转矩均衡与温度均衡之间的权衡来优化使用，制动控制系统可以根据飞行器的当前需要，例如响应于快速减速和改进稳定性的需要或者减少显著温度差的需要，使转矩均衡优先或者使制动温度均衡优先。
制动控制系统可以进一步被配置成针对每个制动轮，基于表示该制动轮的制动转矩和制动压力的输入信号来估计其制动增益。
通过估计每个机轮的制动增益，可以更精确地控制在每个机轮处传递的实际制动转矩，从而减少飞行员和控制系统的工作负担并且控制起落架荷载。尽管制动增益变化，仍可以将制动转矩保持在所命令的水平。
制动控制系统可以进一步被配置成基于表示飞行器重量以及总制动转矩或在使用中形成的飞行器纵向制动力的输入信号来估计跑道-轮胎摩擦系数。
通过测量跑道系数，可以更精确地控制在每个机轮处传递的实际制动转矩，并且可以提供附加的防侧偏支持系统以防止机轮侧滑并造成制动性能的损失。
来自传感器的输入信号可以表示用于提供闭环制动控制的实时测量的飞行器参数。因此，制动控制系统可以根据当前操作情形调节针对每个制动轮的制动命令。
至少一些输入信号可以是基于其他的测量的飞行器参数的一些飞行器参数的估计值，以提供开环制动控制。
当闭环控制不可用或不可靠时，系统可以自动地回返到开环控制。
通过启用开环控制，当来自一些传感器的反馈数据不可用时，可以保持制动控制系统的功能。
系统的一个或更多个功能可以在不干扰制动系统的连续运行的情况下被选择性地启用。
通过选择性地启用制动控制系统的不同的功能或控制回路，系统可以根据具体需要或操作环境调节使用输入数据的方式，以排列不同的功能的优先次序。
功能可以通过飞行员控制的输入来启用和/或基于飞行器操作情形来自动地启用。
任务管理器可以总体上控制用于修改或控制由制动控制系统输出的制动命令的任何类型的任何数目的反馈回路的操作。
附图说明
现在参照附图来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1a和图1b示出了飞行器；
图1c示出了可转向前起落装置的平面视图；
图2示出了制动和转向控制系统；
图3示出了图2的制动和转向控制系统的一部分；以及
图4是图2和图3中使用的符号的表。
具体实施方式
图1a和图1b示出了飞行器1，飞行器1包括具有纵轴3的机身2以及从机身向外延伸的机翼4、5。飞行器1限定了一组轴，纵向x方向与飞行器的纵轴平行、侧向y方向与x轴垂直以及竖直z方向与x轴和y轴垂直。飞行器1具有重心6。
飞行器具有起落装置，起落装置在飞行器位于地面上时支承飞行器并且在诸如着陆、滑行和起飞的地面操纵期间控制飞行器的运动。起落装置包括前起落装置(NLG)起落架10以及在中心线两侧的左舷主起落装置(MLG)起落架11和右舷主起落装置(MLG)起落架12。起落装置可以在飞行器1在飞行中时被收起以及在着陆前被伸出。
NLG起落架10具有一对转向轮13，转向轮13可以被转向致动器转动以使飞行器转向。如图1c中所示，前轮角度θNW被限定为转向轮面向的方向13’(即机轮在与转动轴垂直的方向上滚动的方向)与飞行器1的纵轴3之间的角度。飞行器的行驶方向(DoT)被限定为NLG起落架10的速度矢量相对于飞行器1的纵轴3的方向。前轮角度θNW可以变化以控制NLG起落架10的行进方向，由此控制飞行器的航向。
当转向轮13未与DoT对准时，在转向轮面向的方向13’与DoT之间形成了一角度，该角度称为前轮侧偏角SNW。当以侧偏角操作转向轮13时，生成了具有侧向分量Flateral(在y方向上)的侧力Fside，该侧力导致用于使飞行器转动的转动力矩或偏航力矩。因此可以通过施加侧偏角来增大或减小在特定方向上正在生成的净偏航力矩。
MLG起落架11和12均具有多个制动轮14，制动轮14可以被操作以使飞行器减速。通过使用制动致动器操作每个制动轮以向碳制动盘(定子和转子)的堆叠施加夹紧力，碳制动盘的堆叠向制动轮传递制动转矩，导致纵向减速力被传递至飞行器1。可以通过操作致动器控制每个制动器的制动压力来控制每个制动轮生成的纵向制动力。以下描述的实施方式中使用的制动器可以具有液压制动致动器，但本领域技术人员将理解，可以采用使用相应的控制方法的类似控制系统，而与制动器的类型无关，以及例如可以将使用相应的控制方法的类似控制系统应用于具有机电制动致动器和/或再生制动器的飞行器。
此外，制动轮可以用于通过差动制动来辅助使飞行器转向。差动制动(DB)在飞行器中心线3的任一侧有意地应用不平衡的制动力来生成用于使飞行器转向的净偏航力矩。DB通常可以通过用于控制左舷和右舷制动起落架的一对制动控制装置的不对称偏转来实现。制动和转向操作还可以由其他系统例如尾翼和其他控制表面以及飞行器的发动机来辅助。
飞行器1包括用于纵向控制的驾驶舱装置，该纵向控制用于控制飞行器的减速并且输出表示期望速度或减速度的信号，即速度命令U*或减速度命令U’*。飞行器1还包括用于侧向控制的驾驶舱装置，该侧向控制用于使飞行器转向并且输出表示期望行进方向(DoT)和偏航率的信号，即DoT命令β和偏航率命令r*。
图2示出了飞行器的制动和转向控制系统100。图3示出了根据本发明的一个实施方式的控制系统100的一部分的放大图。图3中示出的控制系统的部分接收表示飞行器起落装置的制动轮14要实现的制动力命令的信号，并且在制动轮之间划分制动力命令以促进制动力的均匀的和高效的分配，以及尤其是在制动系统中的部件或传感器发生故障的情况下减少温度分散。
制动和转向控制系统100通常被配置成接收表示期望速度U*、减速度U’*、DoTβ或偏航率r*的输入命令，并且向制动和转向致动器传送表示期望的制动压力或前轮角度的输出命令，即制动压力命令PCOM以及前轮角度命令θNW*，以根据输入命令来控制制动轮和转向轮的操作。
由纵向控制装置101输出的每个减速度命令U’*被减速度控制器102接收，减速度控制器102还从反馈模块200接收表示当前飞行器加速度U’和MLG起落架11和12要生成的最大可实现制动力Fxmax的数据。减速度控制器102使用该数据来确定实现飞行器1的所命令的减速度所需的纵向制动力并且将该值输出作为纵向力命令FAC*。
由纵向控制装置101输出的每个速度命令U*类似地被速度控制器103接收，速度控制器103还接收表示当前飞行器速度U的数据。速度控制器103应用速度控制法则并且输出纵向力命令FAC*，纵向力命令FAC*表示实现或保持所命令的飞行器速度所需的纵向制动力。
纵向力命令FAC*(起源为加速度命令或速度命令)被飞行器力和力矩控制器104接收，作为x方向力命令Fx*。飞行器力和力矩控制器104还从反馈模块200接收表示纵向制动力Fx和NLG x方向反作用力FxNLG的数据。力和力矩控制器104使用当前MLG起落架纵向力来应用校正以使x方向力命令Fx*的误差最小化并且输出经校正的力命令Fxc。
力分配器105接收经校正的力命令Fxc，并且将总命令划分成两个MLG制动力命令FxM*，MLG制动力命令FxM*表示MLG起落架11和12中的每个要实现的制动力。在力分配器105之后，制动和转向控制系统100包括两个并行的分支，一个分支用于一个MLG起落架。MLG起落架11和12二者在力分配器105的下游具有类似的控制系统元件。为了清楚起见，图1仅示出了正在输出至一个MLG起落架的一个MLG制动力命令FxM*。图3示出了接收MLG制动力命令FxM*的一个MLG起落架(在下文中称为MLG起落架)的制动控制系统(BCS)400。然而，两个MLG起落架均接收MLG力命令FxM*并且使用类似的系统来控制其制动轮的制动。
BCS 400具有接收来自力分配器的MLG力命令FxM*的力控制器106。力控制器106还接收纵向力反馈信号FxM，纵向力反馈信号FxM表示来自MLG起落架结构中的荷载传感器的MLG起落架生成的实际当前纵向力。MLG力控制器106确定并输出起落装置转矩命令TLG*，起落装置转矩命令TLG*表示起落架的制动轮14使用当前纵向力FxM反馈回路要生成的实现所命令的制动力的总制动转矩，用于使所命令的制动力与MLG起落架形成的实际制动力之间的任何误差最小化。
反馈回路减少力信号的误差，使得可以更准确和有效地控制由每个起落架的制动轮生成的转矩，从而降低飞行员和控制系统的工作负担。反馈回路还改进对MLG起落架荷载的控制，使得降低对起落架的设计要求并且可以减少重量，从而提高飞行器的燃料效率。
BCS 400具有转矩分配器107，转矩分配器107接收起落装置转矩命令TLG*，并且将起落装置转矩命令TLG*划分成多个机轮制动转矩命令TW*，机轮制动转矩命令TW*表示MLG起落架的每个相应的制动轮14的制动器要实现的制动转矩。为清楚起见，图3中仅示出了被输出至一个制动器的一个制动转矩命令TW*，但是单独的转矩命令由转矩分配器输出至MLG起落架的每个制动器。转矩分配器107根据从每个制动轮的制动能量优化模块108接收到的一组优化系数θ在各制动器之间划分总转矩命令TLG*。
制动能量优化模块108包括制动转矩均衡模块108b，制动转矩均衡模块108b接收表示在MLG起落架的每个机轮处生成的制动转矩TW的信号，并且建立表示期望使制动转矩与其他制动轮的转矩均衡的每个制动轮的转矩系数θT。制动能量优化模块108还包括制动温度均衡模块108c，制动温度均衡模块108c接收表示MLG起落架的每个机轮制动器的制动温度Tew的信号，并且建立表示期望使制动温度与其他机轮制动器的温度均衡的每个制动轮的温度系数θTe。
MLG起落架的每个制动轮的转矩系数θT和温度系数θTe由对每组系数加权的制动能量优化模块108的优化准则模块108a接收。每个机轮的系数的加权和用于建立每个机轮的优化系数θ。所有制动轮的优化系数的和等于1。优化系数θ由转矩分配器107接收，转矩分配器107将起落装置转矩命令TLG*乘以优化系数以确定起落装置转矩命令TLG*中应被发送到每个机轮作为机轮制动转矩命令TW*的比例。
因此，转矩系数θT使BCS能够通过使制动转矩均衡的方式在制动轮之间分配转矩命令TW*，从而使制动性能最大化，增加对起落架的荷载的控制并且减少非对称制动。温度系数θTe使BCS能够通过使制动温度均衡(即使温度分散最小化)的方式在制动轮之间分配转矩命令TW*，从而减少飞行器TAT，降低制动部件的磨损速率并且减少由于不同的制动温度导致的机轮之间的性能变化。分配给转矩系数θT和温度系数θTe的权重可以根据分配给使转矩均衡和使温度均衡的优先级而变化，如由自动任务管理器(下面将描述)所指示的那样。
每个制动轮具有接收该特定制动轮的制动转矩命令TW*并且输出制动压力命令PCOM的制动压力控制器或转矩控制器109，制动压力命令PCOM表示在该制动轮的制动器处生成的制动压力。每个制动轮14的制动压力命令PCOM由每个相应的制动轮的制动致动器接收，制动致动器根据制动压力命令PCOM向制动器施加压力，从而使飞行器1减速。
每个制动轮还具有：使用该制动轮的制动转矩TW和制动压力Pw的输入来计算BG的制动增益测量单元110a；以及使用该制动轮的制动转矩TW的输入以及纵向起落架荷载Fx和竖直起落架荷载Fz来计算轮胎-跑道摩擦系数μ的跑道μ测量单元110b。为了清楚起见，在图2中将两个测量单元示出为单个块110。
在封闭的反馈回路中，BG和摩擦系数μ被传送到转矩控制器109，并且转矩控制器在计算在其制动器处实现所命令的制动转矩所需的制动压力时使用这些值。制动压力控制器109具有防侧滑(AS)功能，用于在机轮开始侧滑的情况下通过限制制动压力命令PCOM来减少或消除侧滑。摩擦系数μ也可以用于根据测量的摩擦系数通过限制制动转矩命令TW*来提供限制摩擦的转矩控制，作为附加防侧滑措施。
通过提供BG和轮胎-跑道摩擦系数反馈，制动增益测量单元110a和跑道μ测量单元110b通过减少由于制动增益和轮胎/跑道情形而导致的转矩变化来改进对在每个机轮处生成的制动转矩的控制。通过控制制动转矩的变化，可以更高效地和更容易地控制制动器的性能，从而改进制动性能并且减少飞行员和控制系统的工作负担。反馈回路还改进起落装置的荷载控制，使得降低设计要求并且可以减少起落装置的重量，改进飞行器的燃料效率。跑道摩擦系数μ也可用于控制制动转矩以防止制动轮侧滑。
BCS 400还包括自动任务管理器(ATM)401和健康监测系统(HMS)402。HMS 402被配置成确定制动致动器的可操作性以及由BCS 400从各种传感器接收到的信号的有效性。HMS通过使用对从传感器接收到的数据的相关性分析来进行确定。该相关性分析将测量的量进行比较，以根据预期的相关性建立在两个量之间存在线性关系的概率，该概率指示测量的量是否在可接受值的移动范围内。
ATM 401接收表示飞行器速度U、起落架纵向荷载Fx、机轮转矩TW、机轮制动压力PW和机轮制动温度TeW的信号，并且与BSC 400的其他元件进行通信以配置BCS。具体地，ATM401指示对制动能量优化模块108、制动增益测量单元110a和跑道μ测量单元110b的输入信号如何用于控制各制动轮之间的转矩的分配。特别地，ATM 401适于响应于某些事件而自动重新配置BCS以使制动性能最大化，保持制动转矩的有效分配并且在各种正常情形和故障情形下减少温度分散。因此，在正常、故障和恶劣的情形下以及在故障模式下优化了飞行器1的制动性能。
在正常操作中，ATM 401可以建立在制动轮之间的使制动转矩均衡与使制动温度均衡之间的权衡，并且为每一者分配相对优先级。然后，ATM 401可以通过改变施加到每个制动轮14的转矩系数θT和温度系数θTe的权重来重新配置BCS 400，从而使转矩均衡或温度均衡中的一个或另一个优先。ATM可以例如通过考虑机轮之间的制动转矩和制动温度的变化的当前水平来确定相对优先级。
如果例如用于制动轮14的转矩传感器发生故障，则HMS检测到该传感器故障并且将该故障报告给ATM 401。ATM 401然后重新配置BCS400以使用来自另一制动轮的最大转矩测量结果TW来代替丢失的转矩测量结果。以这种方式，尽管传感器发生故障，但是通过朝向生成最高制动转矩的机轮的偏移，转矩均衡仍可以保持操作。
如果存在影响制动致动器、制动器、机轮或轮胎的、阻止制动轮正常操作以生成制动力的故障，则HMS 402将故障报告给ATM 401。ATM 401然后重新配置BCS 400，以使用来自其他制动轮的最大转矩测量结果TW来代替不能操作的制动轮的转矩测量结果。以这种方式，尽管传感器发生故障，但是通过朝向生成最高制动转矩的机轮的偏移，转矩均衡仍可以保持操作。
类似地，在部件或传感器的故障影响制动温度均衡、BG反馈或轮胎跑道μ反馈的操作的情况下，ATM 401可以重新配置BCS 400，以使用替选值来使相应的反馈回路能够继续操作。
如果存在影响制动致动器、制动器、机轮或轮胎的、阻止制动轮正常操作以生成制动力的故障，则在MLG力命令FxM*与纵向力反馈信号FxM之间产生误差。反馈回路用于使该误差最小化，以保持对上述由MLG起落架生成的制动力的控制。如果提供纵向力信号的荷载传感器FxM故障，则ATM 401重新配置BCS 400，以例如通过将每个机轮处的制动转矩除以平均机轮半径再加上来自每个机轮的纵向制动力来生成替选值。
ATM 401通常启用BCS 400的每个控制反馈回路操作以使制动性能最大化并且改进对故障模式下生成的制动力的控制，即通过重新配置BCS以使用替选数据来保持闭环控制。在对于一个或更多个反馈回路而言闭环控制不再可用的情况下，ATM重新配置BCS以禁用不可用的反馈回路，使得BCS的这部分运行开环控制。任何一个反馈回路都可以由ATM401单独启用或禁用，并且可以根据需要与任意组合中的其他可用的反馈回路进行任意组合来操作。因此ATM尤其在故障模式下能够提高性能并且改进制动的控制。
ATM 401还可以根据飞行员控制的请求采用或解除一个或更多个特定功能的输入，或者根据基于飞行器操作情形的自动输入，按照期望选择性地启用和禁用反馈回路以使BCS 400的特定功能优先。例如，在例如不合格的起飞中期望最大制动力的情况下，期望使总制动力最大化，同时使可能影响飞行器1的航向的非对称制动最小化。因此，ATM可以启用转矩均衡模块108b和制动增益测量单元110a反馈回路，以使对每个起落架生成的制动力的控制最大化，并且禁用温度均衡模块108c，因为使制动温度均衡的优先级较低。可以例如通过检测到制动力命令或减速度命令超过阈值而启动使荷载控制和均衡优先于使温度均衡的处理。
如果减少温度分散被确定为优先级较高，例如如果温度差超过阈值，则ATM还可以启用温度均衡模块108c反馈回路来减少温度分散，并且禁用转矩均衡模块108b。然后，当温度差落在阈值以下时，ATM可以结合温度均衡模块108c恢复转矩均衡模块108b的操作。
侧向控制装置111输出的每个偏航率命令r*被偏航率控制器112接收，偏航率控制器112还从反馈模块200接收表示当前飞行器偏航率r、通过使用转向轮进行转向而生成的最大可实现转动力矩MzSt_max、通过差动制动要生成的最大可实现转动力矩MzDB_max和MLG反作用力矩MzMLG(即从MLG起落架11和12到偏航改变的反作用力矩)的数据。偏航率控制器112使用该数据来确定实现飞行器1的所命令的偏航率所需的关于z轴的偏航力矩，并且输出表示所需的偏航力矩的飞行器偏航力矩命令MzAC*。
飞行器偏航力矩命令MzAC*被调度模块113接收，调度模块113还接收表示跑道和/或飞行器的操作情形的力矩调度系数κ。该调度系数可以用于对偏航力矩命令MzAC*施加校正因子或限制。调度模块输出表示起落装置要生成的期望偏航力矩的z力矩命令Mz*。
z力矩命令Mz*被飞行器力和力矩控制器104接收，飞行器力和力矩控制器104还从反馈模块200接收表示由于转向引起的偏航力矩Mz和来自MLG起落架的偏航力矩反作用力MzMLG的数据。力和力矩控制器104使用当前飞行器偏航力矩来对z力矩命令Mz*施加校正，并且输出经校正的转动力矩命令Mzc。
经校正的转动力矩命令Mzc被力分配器105接收，力分配器105还从侧偏保护模块114接收表示NLG起落架要生成的最大可实现侧向力FyN_max的信号。侧偏保护模块114接收表示前轮角度θNW、NLG侧向力FyN和NLG-地面反作用力FzN的信号以及表示来自NLG DoT计算模块114’的DoT的信号，NLG DoT计算模块114’基于当前飞行器偏航率r、纵向速度U和侧向速度V来计算当前DoT。力分配器105输出表示NLG起落架10要生成的侧向力(y方向上)的NLG侧向力命令FyN*。在确定需要的情况下，例如在通过转向不能单独实现所命令的转动力矩的情况下或者在DB不能提高转向效率的情况下，力分配器105还从侧偏保护模块接收DB激活信号DBACTIVE来激活差动制动。如果差动制动被确定为所期望的，则力分配器105向MLG起落架输出MLG侧向力命令来激活差动制动。力分配器105还接收用于确认是否会出现DB的DB权限信号κDB，以使得可以通过驾驶员或副驾驶员或另一控制系统来控制DB的激活。
NLG侧向力命令FyN*被NLG力控制器115接收，NLG力控制器115还接收表示转向轮13与跑道之间的正常反作用力FzN(即z方向上的力)和当前侧向转向力FyN(即y方向上的力)的数据。NLG力控制器115使用该数据来计算生成所命令的NLG侧向力FyN*所需的侧偏角并且输出侧偏角命令SNW。NLG力控制器115还从侧偏保护模块114接收表示用于避免转向轮13侧滑的最大侧偏角SNW_max的数据并且在超出最大侧偏角SNW_max的情况下限制所输出的侧偏角命令SNW。
当侧向控制装置111输出DoT命令β和偏航率命令r*时，这些命令通过用于选择DoT命令β或偏航率命令r*的开关115。如果选择了偏航率命令r*，则β计算模块116基于所输入的偏航率命令r*来计算DoT命令β以实现期望偏航率。如果选择了DoT命令β，则DoT命令绕过β计算模块116并且不被改变。DoT命令β(起源为来自侧向控制装置的DoT命令或偏航率命令)然后通过速率限制器117，速率限制器117用于限制DoT命令的变化速率。
所限制的DoT命令β和由NLG力控制器115输出的侧偏角命令SNW然后被组合以给出表示期望前轮角度的前轮角度命令θNW*。前轮角度命令θNW*被用于转向致动器的转向伺服控制器接收，该转向伺服控制器设定使飞行器1转向的前轮角度。
还设置有轴跟踪模块118，轴跟踪模块118可以用于在驾驶员请求飞行器1自动地转向至期望位置时自动地输出DoT命令β和偏航率命令r*。跟踪模块118输出的DoT命令β和偏航率命令r*以与来自以上论述的侧向控制装置111的等同命令相同的方式被使用。
上述实施方式给出了任务管理器如何被用于重新配置制动控制系统以改变制动控制系统使用输入信号的方式的具体实例。本领域技术人员将理解，类似的任务管理器可以被用于重新配置具有用于控制制动命令的不同的一组输入信号的另一制动控制系统，并且可以控制在任何数目的独立或组合的反馈回路中对任何数目的输入信号的使用。
在替选实施方式中，制动控制系统可以不是集成的制动和转向控制系统的一部分。
在替选实施方式中，健康监测系统和任务管理器可以是组合的健康监测系统和任务管理器。
在替选实施方式中，飞行器可以具有包括制动轮的任何数目的起落架，并且这些制动起落架中的任何一个或更多个可以具有根据所附权利要求的任务管理器的BCS。一个或更多个起落架可以包括在多个轴上支承多个机轮的转向架。
在替选实施方式中，BCS可以输出制动命令以控制跨多个起落架的制动轮的操作。
具有用于重新配置输入数据的使用以确定制动命令的自动任务管理器的制动控制系统可以被设计成飞行器制动系统或者替选地改装成现有的飞行器制动系统。
尽管本发明已经在前面参照一个或更多个优选实施方式进行了描述，但是可以理解，可以在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下进行各种变化或修改。任何特征或来自任何实施方式的特征的组合可以与任何特征或来自任何其他实施方式的特征进行组合。
尽管在上面已经参照一个或更多个优选实施方式描述了本发明，但是可以理解的是，可以在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下进行各种变化或修改。

Claims (13)

1.一种用于具有多个制动轮的飞行器的制动控制系统，所述制动控制系统被配置成：从传感器接收表示多个测量的飞行器参数的信号的输入，以及根据制动转矩分配将多个制动命令输出至与所述制动轮相关联的制动器，其中，所述制动控制系统包括：健康监测系统，所述健康监测系统用于确定传感器信号和/或所述制动轮的可操作性和/或可靠性；以及任务管理器，所述任务管理器用于自动地自我重新配置所述制动控制系统，以便在所述健康监测系统判定制动轮或传感器信号中的一个或更多个的故障的情况下改变所述制动控制系统利用所输入的信号的方式，以及响应于在正常情形和故障情形下检测到的事件，控制可用制动轮之间的制动转矩分配的优先次序以使得制动转矩均衡或者制动温度均衡优先。
2.根据权利要求1所述的制动控制系统，其中，所述飞行器参数包括下述中的一个或更多个：飞行器速度、飞行器纵向制动力、机轮制动转矩、机轮制动温度、机轮制动压力或者飞行器重量。
3.根据权利要求1所述的制动控制系统，进一步被配置成接收所述飞行器的可用制动轮在使用中要形成的所命令的总制动力。
4.根据权利要求1所述的制动控制系统，进一步被配置成接收表示飞行器的制动轮要实现的制动力命令的信号。
5.根据权利要求3所述的制动控制系统，其中，所述制动控制系统被配置成使所命令的制动力与所述制动轮在使用中形成的实际制动力之间的任何误差最小化。
6.根据权利要求1所述的制动控制系统，进一步被配置成，针对每个制动轮，基于表示该制动轮的制动转矩和制动压力的输入信号来估计该制动轮的制动增益。
7.根据权利要求1所述的制动控制系统，进一步被配置成基于表示飞行器重量以及在使用中形成的飞行器纵向制动力或者总制动转矩的输入信号来估计跑道-轮胎摩擦系数。
8.根据权利要求1所述的制动控制系统，其中，来自传感器的输入信号表示实时测量的飞行器参数，用于提供闭环制动控制。
9.根据权利要求1所述的制动控制系统，其中，所输入的信号中的至少一些是基于其他的测量的飞行器参数的一些飞行器参数的估计值，用于提供开环制动控制。
10.根据权利要求8所述的制动控制系统，其中，所述输入信号中的至少一些是基于其他的测量的飞行器参数的一些飞行器参数的估计值，用于提供开环制动控制，以及其中，当闭环控制不可用或不可靠时，所述系统自动地回返到开环控制。
11.根据权利要求1所述的制动控制系统，其中，所述系统的一个或更多个功能在不干扰所述制动控制系统的连续操作的情况下被选择性地启用。
12.根据权利要求11所述的制动控制系统，其中，所述功能通过飞行员控制的输入来启用和/或基于飞行器操作情形来自动地启用。
13.一种用于操作具有多个制动轮的飞行器的方法，所述方法包括：从传感器接收表示多个测量的飞行器参数的信号的输入，根据制动转矩分配将多个制动命令输出至与所述制动轮相关联的制动器，确定传感器信号和/或所述制动轮的可操作性和/或可靠性，在确定制动轮或传感器信号中的一个或更多个的故障的情况下自动地自我重新配置利用所输入的信号的方式，以及响应于在正常情形和故障情形下检测到的事件，控制可用制动轮之间的制动转矩分配的优先次序以使得制动转矩均衡或者制动温度均衡优先。
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