CN109900921B - 用于测量飞行器起落架的至少两个轮子的旋转速度的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量飞行器起落架(1)的至少两个车轮(2a、2b)的旋转速度的测量设备，该设备包括与每个车轮相关联的测量单元(9)和处理器单元(10)，每个车轮的测量单元被布置成将该车轮的旋转速度转换成电气幅值，每个车轮的处理器单元被布置成获取由至少两个测量单元产生的电气幅值，以便将该电气幅值转换成代表至少两个车轮的速度的数字测量信号，以及以便将数字测量信号传送给外部装备(6)。

Description

用于测量飞行器起落架的至少两个轮子的旋转速度的设备
本发明涉及用于测量飞行器起落架轮子的旋转速度的设备的领域。
发明背景
用于制动飞行器起落架车轮的现代系统通常利用针对其上应用制动的车轮(称为“制动轮”)的防抱死(或防滑)功能。
防抱死功能试图检测制动轮何时开始锁定并适配制动以避免这种锁定。
对于每个制动轮而言，制动系统包括测量该制动轮的旋转速度的转速计。所测量的旋转速度被用于检测所述制动轮何时开始锁定。
传统的飞行器制动轮转速计包括无源传感器，例如，可变磁阻传感器。无源传感器因此包括具有端子的线圈，跨各端子感应测量电压，该电压代表车轮的旋转速度。
已经尝试通过使用有源传感器(例如，霍尔效应传感器)来改善测量车轮旋转速度的准确度并且改善低速测量的灵敏度。由于有源传感器需要电源以便运行，因此也已经做出尝试以利用这种电源的可用性，以便为转速计提供额外的功能：数字化旋转速度测量、过滤、处理、经由数字总线传送数字测量等。
然而，这些附加功能使得必须使用相比传统的转速计的无源组件而言对起落架底部的困难环境更为敏感的附加组件，并且特别是它们对于机械应力和温度以及水分循环更敏感。
附加功能因此倾向于降低转速计的可靠性。不幸的是，丢失制动轮的转速计是非常有问题的，因为它具有抑制与制动轮相关联的防抱死功能的后果。
发明目的
本发明的目的是为了改善防抱死功能的可靠性。
发明内容
为了实现该目的，提供了一种用于测量飞行器起落架的至少两个车轮的旋转速度的测量设备，该设备包括每个车轮相关联的测量单元和与处理器单元，每个车轮的测量单元被布置成将该车轮的旋转速度转换成电气幅值，每个车轮的处理器单元被布置成获取由至少两个测量单元产生的电气幅值，以便将该电气幅值转换成代表至少两个车轮的速度的数字测量信号，以及以便将数字测量信号传送给外部装备。
因此，代表至少两个车轮的旋转速度的电气幅值由至少两个处理器单元来获取。因此，处理器单元之一的故障不会导致与故障处理器单元相关联的车轮的防抱死功能的丧失。这极大地改善了防抱死功能的可靠性。
在阅读了下面的对本发明的特定、非限制性实施例的描述之后，本发明的其他特性以及优点将显现。
附图简述
参见附图，在附图中：
图1示出了在本发明的第一实施例中，飞行器起落架的两个制动轮连同测量设备；
图2示出了本发明的第一实施例中的测量设备的测量单元；
图3示出了与一个车轮相关联的测量单元和处理器单元，连同与另一车轮相关联的测量单元；
图4示出了在本发明的第二实施例中，飞行器起落架的两个制动轮连同测量设备；以及
图5示出了与一个车轮相关联的测量单元和处理器单元，连同与另一车轮相关联的处理器单元。
发明的详细描述
参照图1，在该示例中，本发明被用于飞行器起落架1，该飞行器起落架1具有在公共轴3上彼此面对安装的第一车轮2a和第二车轮2b。
第一车轮2a和第二车轮2b是制动轮。第一和第二车轮2a和2b中的每一者因此包括用于制动车轮的相应制动器。
在该示例中，每个车轮2的制动器是电制动器。制动器具有其上安装了机电制动致动器的致动器支架，以及摩擦构件，特别是碳盘堆。
机电制动致动器被用于在碳盘堆上施加制动力，以便在车轮2上施加制动扭矩，由此减慢车轮2的旋转，并且由此当飞行器在地面上时制动该飞行器。
第一车轮2a具有第一转速计4a而第二车轮2b具有第二转速计4b。
第一转速计4a通过第一数字总线5a连接到外部装备，具体地连接到位于飞行器机身中的计算机6。第二转速计4b通过第二数字总线5b连接到计算机6。
第一转速计4a通过第一电力电缆7a连接到位于飞行器机身中的电源单元8。第二转速计4b通过第二电力电缆7b连接到电源单元8。
数字总线5和电力电缆7沿着飞行架1的腿部平行延伸。
第一转速计4a具有测量单元9和处理器单元10，它们因此与第一车轮2a相关联。
测量单元9具有有源传感器，尤其是霍尔效应传感器。
处理器单元10包括数模转换器、处理器组件、电源组件、和通信组件。在该示例中，处理器组件是微控制器，但是它们可以是某种其它组件，例如，处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等。
第二转速计4b具有与第一转速计4a中的那些类似的测量单元9和处理器单元10，它们因此与第二车轮2b相关联。
参照图2，第一车轮2a(即，第一转速计4a)的测量单元9进一步包括第一测量输出12、第二测量输出13和放大器14。第一车轮2a的测量单元9的霍尔效应传感器15经由第一测量输出12连接至第一车轮2a的处理器单元10并且经由放大器14和第二测量输出13连接至第二车轮2b(即，第二转速计)的处理器单元10。
同样，第二车轮2b(即，第二转速计)的测量单元9包括第一测量输出、第二测量输出和放大器。第二车轮2b的第一测量单元9的霍尔效应传感器经由第一测量输出连接至第二车轮2b的处理器单元10并且经由放大器和第二测量输出连接至第一车轮2a的处理器单元10。
放大器用于补偿霍尔效应传感器与每个处理器单元10之间的路径长度的差异。这避免了来自霍尔效应传感器(以下称为“测量电压”)的输出信号被污染，如可能在输出信号具有低幅值(通常小于1伏(V))时发生。
参照图3，第一车轮2a的测量单元9包括两个电源端口17，它们通过第一电源电缆18连接到第一车轮2a的处理器单元10的两个电源端口19。第二车轮2b的测量单元9包括两个电源端口20，它们通过第二电源电缆21连接到第一车轮2a的处理器单元10的两个电源端口19。第一和第二电源电缆18和21中的每一者包括两个导体(或两个电线)。
在如上提及的测量单元9和处理器单元10中，两个电源端口的每个组合17、19和20包括正电源端口(即，正电位施加到正电源端口)和负电源端口(即，负或零电位施加到负电源端口)。
同样，第二车轮2b的测量单元9包括两个电源端口，它们通过第三电源电缆22(在图1中可见)连接到第二车轮2b的处理器单元10的两个电源端口。第一车轮2a的测量单元9包括两个电源端口，它们通过第四电源电缆23连接到第二车轮2b的处理器单元10的两个电源端口。
在立即如上所述的测量单元9和处理器单元10中，每组两个电源端口包括正电源端口和负电源端口。
以下描述第一实施例中的测量设备的操作。
第一车轮2a的处理器单元10和第二车轮2b的处理器单元10各自分别经由第一电力电缆7a和第二电力电缆7b从电源单元8接收一般电源电压。
第一车轮2a的处理器单元10的电源组件将一般电源电压转换为处理器单元10用于其自身电源并且还用于经由第一电源电缆18为第一车轮2a的测量单元9(并且特别是霍尔效应传感器)供电的电源电压。
在第二车轮2b的处理器单元10发生故障的情况下，第一车轮2a的处理器单元10还可以经由第二电源线缆21为第二车轮2b的测量单元9供电。
同样，第二车轮2b的处理器单元10的电源组件将一般电源电压转换为处理器单元10用于其自身电源并且还用于经由第三电源电缆22为第二车轮2b的测量单元9(并且特别是其霍尔效应传感器)供电的电源电压。
在第一车轮2a的处理器单元10发生故障的情况下，第二车轮2b的处理器单元10还可以经由第四电源线缆23为第一车轮2a的测量单元9供电。
因此，两个处理器单元10中的任何一个的故障不会阻止连接到故障的处理器单元10的测量单元9被供电，并且因此不会导致故障的处理器单元10与之相关联的车轮2的防抱死功能的丧失。
第一车轮2a的测量单元9的霍尔效应传感器将第一车轮2a的旋转速度转换为电气幅值，尤其是第一测量电压。同样，第二车轮2b的测量单元9的霍尔效应传感器将第二车轮2b的旋转速度转换为电气幅值，尤其是第二测量电压。
第一车轮2a的处理器单元10获取第一测量电压和第二测量电压(经由第二车轮2b的测量单元9的放大器)。
第一车轮2a的处理器单元10的模数转换器将第一测量电压和第二测量电压数字化，以便获得表示第一车轮2a和第二车轮2b的旋转速度的数字测量信号。处理器组件可任选地执行对数字测量信号的处理。作为示例，该处理可包括过滤，将测量电压转换成车轮2的旋转速度，以及任何其他处理。举例来说，这样的其他处理可以包括用于生成防抱死电流的处理，该防抱死电流用于为制动器中的一个制动器或两个制动器的机电制动致动器供电，以便避免车轮2中的一个或两个车轮2锁定。
第一车轮2a的处理器单元10的通信组件经由第一通信总线5a将数字测量信号(无论是原始的还是已处理的)发送给计算机6。原始数字测量信号直接从模数转换获得，而处理后的数字测量信号是从由处理器组件执行的处理获得的。
同样，第二车轮2b的处理器单元10的模数转换器将第二测量电压和第一测量电压数字化，以便获得表示第二车轮2b和第一车轮2a的旋转速度的数字测量信号。处理器组件可任选地执行对数字测量信号的处理。
第二车轮2b的处理器单元10的通信组件经由第二通信总线5b将(原始或已处理的)数字测量信号发送给计算机6。
因此，两个处理器单元10中的任何一个的故障不会阻止由连接到故障处理器单元10的测量单元9产生的数字测量信号的传输。
本发明的第一实施例中的测量设备提供了非常显着的可靠性改善。具体地，在每个转速计4中，测量单元9的故障率远低于处理器单元10的故障率，因为其组件更简单。使用两个处理器单元10为每个测量单元9供电并经由数字总线5传送数字测量信号，因此使得实际上可以使测量设备的关键故障(MTBCF)之间的平均时间加倍成为可能。
这里认为MTBCF是故障发生之前的平均时间，其导致车轮2中的一个车轮的测量设备完全损失。
因此，如果λ1是测量单元9的故障率，而λ2是处理器单元10的故障率，则λ1<<λ2。
转速计的故障率为：
λ＝λ1+λ2≈λ2
对于本发明第一实施例中的测量设备而言，以及对于测量单元9和处理器单元10的上述使用，以下适用于每个转速计4：
λ＝λ1+λ2.2≈λ2/2
MTBCF因此实际上是加倍的。
参照图4，本发明第二实施例中的测量设备再次包括第一转速计104a和第二转速计104b，其各自具有测量单元109和处理器单元110。
这次，每个测量单元109具有无源传感器，特别是可变磁阻传感器。
可变磁阻传感器不需要通电，这解释了为什么在图4中未示出与电缆18、21、22和23等效的电缆。
测量单元109不包括放大器，因为无源传感器能够将信号递送给位于数米以外的装备。因此，第一车轮102a的处理器单元110可以获取由第二转速计104b的可变磁阻传感器产生的第二测量电压，而在第二转速计104b的测量单元109中不需要放大器，而第二车轮102b的处理器单元110可以获取由第一转速计104b的可变磁阻传感器产生的第二测量电压，而在第一转速计104a的测量单元109中不需要放大器。
尽管如此，避免线路不匹配是合适的。为此目的，以下面描述的方式提供测量单元109与处理器单元110之间的电缆连接。
参照图5，第一车轮102a的测量单元109包括两个测量端口111，它们通过第一电源电缆112连接到第一车轮102a的处理器单元110的两个测量端口113。第二车轮2b的处理器单元110包括两个测量端口114，它们通过第二测量电缆115连接到第一车轮102a的处理器单元110的两个测量端口。
第一和第二测量电缆112和115中的每一者包括两个导体。
在如上立即所述的测量单元109和处理器单元110中，两个测量端口中的每个集合111、113和114包括正测量端口(即，正电位施加到正测量端口)和负测量端口(即，负或零电位施加到负测量端口)。
同样，第二车轮102b的处理器单元109包括两个测量端口，它们通过第三测量电缆116连接到第二车轮102b的处理器单元110的两个测量端口。第一车轮102a的处理器单元110包括两个测量端口，它们通过第四测量电缆117连接到第二车轮102b的处理器单元110的两个测量端口。
第三和第四测量电缆116和117中的每一者包括两个导体。
在如上立即所述的测量单元109和处理器单元110中，两个测量端口中的每个集合包括正测量端口(即，正电位施加到正测量端口)和负测量端口(即，负或零电位施加到负测量端口)。
第一车轮102a的处理器单元110经由第一测量电缆112获取第一测量电压，并且经由第四测量电缆117获取第二测量电压。第二车轮102b的处理器单元110因此经由第三测量电缆116获取第二测量电压，并且经由第二测量电缆115获取第一测量电压。
第一车轮102a的处理器单元110的通信组件将来自第一测量电压和来自第二测量电压的数字测量信号经由第一通信总线105a传送给计算机106。
第二车轮102b的处理器单元110的通信组件将来自第二测量电压和来自第一测量电压的数字测量信号经由第二通信总线105b传送给计算机106。
因此，可靠性方面的改善与本发明第一实施例的测量设备的改善相同。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
这里描述的制动器是电制动器。然而，本发明适用于任何类型的制动器，尤其适用于液压制动器。
本发明的测量设备可以用在大于或等于2的任何数量的车轮上。在这些情况下，每个处理器单元被布置成获取由至少两个测量单元产生的电气幅值。
本发明可用于不同结构的制动系统。特别是，两个车轮的转速计不需要连接到同一个计算机和同一个电源单元，该计算机和电源单元可以合并到单个电气装备和单个计算机上，如单个电源单元，可以连接到一个或多个起落架的任意数量的制动轮等。
这里陈述了有源传感器是霍尔效应传感器。可以使用递送代表测量的电气幅值的任何类型的功率传感器。因此，作为示例，可以使用光学传感器、巨磁阻(GMR)型磁阻传感器或涡流传感器。

Claims (7)

1.一种用于测量飞行器起落架(1；101)的至少两个车轮(2a、2b；102a、102b)的旋转速度的测量设备，所述设备包括与每个车轮相关联的不同的测量单元(9；109)和不同的处理器单元(10；110)，每个车轮的所述测量单元被布置成将所述车轮的旋转速度转换成电气幅值，每个车轮的所述处理器单元被布置成获取由两个测量单元产生的电气幅值，以便将所述电气幅值转换成代表两个车轮的速度的数字测量信号，以及以便将所述数字测量信号传送给外部装备(6；106)。
2.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，每个测量单元(9)包括有源传感器，并且其中每个处理器单元(10)被布置成对两个测量单元的所述有源传感器都供电。
3.如权利要求2所述的测量设备，其特征在于，对于每个车轮而言，所述车轮的所述测量单元包括第一测量输出端(12)、第二测量输出端(13)和放大器(14)，所述车轮的所述测量单元的所述有源传感器(15)经由所述第一测量输出端连接到所述车轮的所述处理器单元并且经由所述放大器和所述第二测量输出端连接到另一车轮的所述处理器单元。
4.如权利要求2所述的测量设备，其特征在于，对于每个车轮而言，所述车轮的所述测量单元由第一电源电缆(18、22)连接至所述车轮的所述处理器单元的两个电源端口，其中另一车轮的所述测量单元由第二电源电缆(21、23)连接至所述车轮的所述处理器单元的所述两个电源端口，并且其中所述车轮的所述处理器单元被布置成经由所述第一电源电缆对所述车轮的所述测量单元供电并且经由所述第二电源电缆对所述另一车轮的所述测量单元供电。
5.如权利要求2所述的测量设备，其特征在于，所述有源传感器是霍尔效应传感器。
6.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，每个测量单元(109)包括无源传感器，其中对于每个车轮而言，所述车轮的所述测量单元由第一测量电缆(112、116)连接至所述车轮的所述处理器单元的两个测量端口，其中所述另一车轮的所述处理器单元由第二测量电缆(115、117)连接至所述车轮的所述处理器单元的所述两个测量端口，并且其中来自所述车轮的所述测量单元的所述电气幅值由所述车轮的所述处理器单元经由所述第一测量电缆并且由所述另一车轮的所述处理器单元经由所述第二测量电缆来获得。
7.如权利要求6所述的测量设备，其特征在于，所述无源传感器是可变磁阻传感器。
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