CN113232844B - 用于飞行器的制动系统架构 - Google Patents

Abstract

一种用于飞行器的制动系统架构，该架构包括：包括摩擦构件和用于在机轮上施加制动扭矩的机电致动器(103)的制动器(100)，坐落于飞行器的机身中且被布置成产生第一控制信号的计算机(101)；以及坐落在起落架上的接线箱(102)，该接线箱被连接到计算机和机电致动器，该接线箱被布置成接收第一控制信号，该接线箱包括电处理器装置，该电处理装置被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器以便控制机电致动器的第二控制信号。

Description

用于飞行器的制动系统架构

本发明专利申请是申请日为2017年12月25日、申请号为201711420216.3、名称为“用于飞行器的制动系统架构”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于飞行器的制动系统架构的领域。

背景技术

参考图1，一种已知的用于电动飞行器制动系统的集中式架构包括多个制动器1，每个制动器用于制动飞行器的起落架的机轮。

每个制动器1具有四个机电制动致动器2，这四个机电制动致动器被一起分组在两个不同的含两个机电致动器2的组中。

每个不同组中的两个机电致动器2被连接到坐落于飞行器的机身中在起落架上方处的同一计算机3。

每个机电致动器2的电动机从该机电致动器2被连接到的计算机3接收三相电力，并且每个机电致动器2将伺服控制参数的测量(例如，电动机的转子的角度位置的测量)传送到计算机3。计算机3实现监视和控制机电致动器2的功能，并且还实现通过利用逆变器来发电的功能。

可以看出，该集中式架构要求每个机电致动器2使用至少十根电线：用于对电动机供电的针对三个相的三根供电线4、用于使电动机的转子的角度位置的测量返回到集中式计算机3的四根通信线5，以及用于控制阻挡机电致动器2的构件以便充当停放制动器的两根供电线和一根地线(图1中未示出)。

这些电线被整合在从飞行器的机身延伸到制动器1的线束中，并因此是体积大且笨重的。递送供电线4(并因此递送对电动机供电的电流)的线束的长的长度要求计算机3包含共模滤波电路。滤波电路增加了计算机3的重量、复杂度及成本，并因此增加了制动系统的重量、复杂度及成本。

发明内容

本发明的目的是减小制动系统的体积、重量、复杂度和成本。

为了实现该目的，提供了一种用于飞行器的制动系统架构，该架构包括：

用于制动飞行器的起落架的机轮的制动器，该制动器包括摩擦构件和用于针对摩擦构件施加制动力并由此在机轮上施加制动扭矩的机电致动器；

坐落于飞行器的机身中且被布置成产生第一控制信号的计算机；以及

坐落在起落架上的接线箱，该接线箱被连接到计算机和机电致动器，该接线箱被布置成接收第一控制信号，该接线箱包括电处理器装置，该电处理装置被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器以便控制机电致动器的第二控制信号。

使用接线箱使得可以互相配合从第一控制信号生成第二控制信号，由此减小从飞行器的机身延伸到制动器的电缆的数量。用于执行各功能的组件的数量也被减少，因为它们可以在接线箱中互相配合，由此减小了制动系统的重量和复杂度且改善了其可靠性。

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，本发明的其他特征以及优点将显现。

附图说明

参考各附图，在附图中：

图1示出了现有技术的制动系统架构；

图2示出了本发明的第一实施例中的制动系统架构；

图3示出了本发明的第二实施例中的制动系统架构；

图4示出了本发明的第三实施例中的制动系统架构；

图5示出了本发明的第四实施例中的制动系统架构；

图6示出了本发明的第五实施例中的制动系统架构；以及

图7示出了本发明的第六实施例中的制动系统架构。

具体实施方式

在该示例中，本发明被实现在具有多个主起落架的飞行器上，每个主起落架承载多个“制动式”机轮，即各自装配有用于制动飞行器的制动器的多个机轮。本描述涉及单个制动式机轮，但是本发明自然地以同样的方式适用于飞行器的全部或部分制动式机轮。

参考图2，本发明的第一实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器100、计算机101和接线箱102。

制动器100包括四个机电制动致动器103(图2中仅示出两个机电致动器103)。

被整合在航空电子网络中的计算机101被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

接线箱102坐落于起落架上，靠近制动器。在该示例中，接线箱102包括电处理器装置105，该电处理器装置包括数字开关。

计算机101和接线箱102通过具有第一数量的导线的第一数字总线106连接在一起。接线箱102通过具有第二数量的导线的第二数字总线107被连接到每个机电致动器103。

除了四个机电致动器103以外，制动器100还包括致动器托架，在致动器托架上安装有四个机电致动器103和摩擦构件(具体而言是碳盘堆叠)。

四个机电致动器103被用来针对碳盘堆叠施加制动力，并由此在机轮上施加制动扭矩，从而减慢机轮的旋转，并因此在飞行器着陆时制动飞行器。

每个机电致动器103包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。电动机、功率模块108和数字通信模块109被集成在每个机电致动器103的主体内部。

推动器由电动机致动以便滑动，并对碳盘堆叠施加制动力。

功率模块108用于在适合致动推动器并因此制动机轮时以及在适合撤回推动器以便停止制动机轮时生成在电动机的三个相中流动的交流(AC)功率。为此目的，功率模块108包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关被控制以便将直流(DC)供电电压变换成被用于生成供电动机的供电的三相AC电压。

制动器100的四个机电致动器103的功率模块108所接收的DC供电电压来自坐落于飞行器的机身中的一个或多个供电单元，并且在图2中未示出。

计算机100产生第一控制信号。接线箱102被布置成接收第一控制信号。接线箱的电处理器装置105被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器103以便控制机电致动器103的第二控制信号。

在该示例中，第一控制信号和第二控制信号包括用于机电致动器103的电动机的数字控制信号。

如由计算机100产生的数字控制信号经由接线箱102的电处理器装置105的数字开关被分配到机电致动器103的数字通信模块109。

每个机械致动器103的数字通信模块109将发送到其的数字控制信号变换成逆变器控制信号，并将该逆变器控制信号传送到功率模块108，并因此传送到功率模块108的逆变器。逆变器控制信号控制所述逆变器的开关。

四个机电致动器103的数字通信模块109以及接线箱102的电处理器装置105的数字开关因此互连以便形成数字网络。

应当观察到的是，数字信号也可经由第二数字总线107和第一数字总线106从机轮返回到计算机101并因此返回到航空电子网络。第二数字总线107和第一数字总线106因此是双向总线。

作为示例，数字信号包括由坐落于机轮上的数据集中器产生的数字测量信号。数据集中器本身接收由坐落于机轮上的传感器产生的模拟测量信号，并基于模拟数字信号来生成数字测量信号。传感器测量表示机轮状态(例如，制动器的温度或机轮的胎压)的参数。

数字信号还可包括由与机电致动器103的电动机相关联的传感器产生的数字测量信号。这些数字测量信号用于监视机电致动器的电动机。

作为示例，与机械致动器103的电动机相关联的传感器测量电动机的转子的角位置或速度，或者另外测量由电动机消耗的供电电流。

此时应当观察到的是，坐落于起落架上的接线箱通常存在于传统的制动系统架构中。接线箱的通常作用是接受来自沿起落架的长度延伸的线束的电缆布线，并将其分配到机电致动器中的每一个，以便将它们的供电电压递送到这些机电致动器。

在本发明中，现有接线箱因此被提供新颖且创新的功能，以便获得接线箱102而无需显著地修改现有接线箱的机械接口。这些功能不要求附加的装备，因为接线箱存在于传统架构中。

参考图3，本发明的第二实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器200、计算机201和接线箱202。

制动器200包括四个机电制动致动器203。

被整合在航空电子网络中的计算机201被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

接线箱202坐落于起落架上，靠近制动器200。接线箱202包括第一电处理器装置204和第二电处理器装置205。第一电处理器装置204被布置成执行监视和控制四个机电致动器203的电动机的功能。第二电处理器装置205被布置成执行监视和控制四个机电致动器203的电动机的功能。

计算机201和接线箱202通过具有第一数量的导线的第一线束206连接在一起。第一线束206包括第一数字总线。接线箱202通过具有第二数量的导线的第二线束207被连接到每个机电致动器203。每个第二线束207包括第二数字总线。

每个机电致动器203包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。

电动机、功率模块208、第一数字通信模块209以及第二数字通信模块210被集成在每个机电致动器203的主体内部。

功率模块208用于在适合致动推动器并因此制动机轮时以及在适合撤回推动器以便停止制动机轮时生成在电动机的三个相中流动的AC功率。为此目的，功率模块203包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关被控制以便将DC供电电压变换成被用于生成电动机的供电的三相AC电压。

制动器的四个机电致动器203的功率模块208所接收的供电电压来自坐落于飞行器的机身中的一个或多个供电单元，并且在图3中未示出。

计算机201产生第一控制信号。接线箱202被布置成接收第一控制信号。接线箱202的第一电处理器装置204和第二电处理器装置205被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器203以便控制机电致动器203的第二控制信号。

在该示例中，第一控制信号包括数字制动控制信号。

在该示例中，第二控制信号包括用于机电致动器的电动机的数字控制信号。

接线箱202的第一电处理器装置204因此使用数字制动控制信号来为每个机电致动器203的第一数字通信模块209生成用于机电致动器203的电动机的数字控制信号。

接线箱202的第二电处理器装置205因此使用数字制动控制信号来为每个机电致动器203的第二数字通信模块210生成用于机电致动器203的电动机的数字控制信号。

机电致动器203的第一数字通信模块209和第二数字通信模块210将逆变器控制信号传送到功率模块208，并因此传送到所述机电致动器203的功率模块208的逆变器，这些逆变器控制信号是从用于电动机的数字控制信号中生成的。逆变器控制信号控制所述逆变器的开关。

应当观察到的是，使用接线箱202中的第一电处理器装置204和第二电处理器装置205以及使用每个机电致动器203中的第一数字通信模块209和第二数字通信模块210使得可以以简单的方式获得两条不相似的控制路径，而无需倍增组件的数量且无需使组件的设计过于复杂。本发明的第二实施例中的制动系统架构因此呈现出高级别的安全性和可靠性。

参考图4，本发明的第三实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器300、计算机301和接线箱302。

制动器300包括四个机电制动致动器303。

被整合在航空电子网络中的计算机300被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

接线箱302坐落于起落架上，靠近制动器。接线箱302包括第一电处理器装置304和第二电处理器装置305。第一电处理器装置304包括第一数模转换器。第二电处理器装置305包括第二数模转换器。

计算机300和接线箱302通过具有第一数量的导线的第一线束306连接在一起。接线箱302通过第二线束307被连接到每个机电致动器303。

每个机电致动器303包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。电动机和模块308被集成在每个机电致动器303的主体内部。

功率模块308用于在适合致动推动器并因此制动机轮时以及在适合撤回推动器以便停止制动机轮时生成在电动机的三个相中流动的AC功率。为此目的，功率模块308包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关被控制以便将DC供电电压变换成被用于生成电动机的供电的三相AC电压。

制动器的四个机电致动器303的功率模块308所接收的供电电压来自坐落于飞行器的机身中的一个或多个供电单元，并且在图4中未示出。

计算机301产生第一控制信号。接线箱302被布置成接收第一控制信号。接线箱302的第一电处理器装置304和第二电处理器装置305被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器303以便控制机电致动器303的第二控制信号。

在该示例中，第一控制信号包括用于机电致动器303的电动机的数字控制信号。在该示例中，数字控制信号通过脉宽调制来实现控制功能。

由计算机301产生的数字控制信号被传送到第一电处理器装置304和第二电处理器装置305。

第一电处理器装置304的第一数模转换器将数字控制信号转换成用于控制逆变器的模拟信号。第二电处理器装置305的第二数模转换器也将数字控制信号转换成用于控制逆变器的模拟信号。

在该示例中，第二控制信号因此包括用于逆变器的模拟控制信号。

每个机电致动器303的功率模块308因此接收模拟逆变器控制信号，并借助于这些模拟逆变器控制信号来控制所述功率模块308的逆变器。

有利地，第一电处理器装置304包括第一模数转换器，而第二电处理器装置305包括第二模数转换器。模拟测量信号可以是由坐落于机轮上的传感器产生的模拟测量信号，或者可以是由与机电致动器303的电动机相关联的传感器产生的模拟测量信号。作为示例，与机械致动器303的电动机相关联的传感器测量电动机的转子的角位置或速度，或者另外测量由电动机消耗的供电电流。

参考图5，本发明的第四实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器400、计算机401和接线箱402。

制动器包括四个机电制动致动器403。

被整合在航空电子网络中的计算机401被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

接线箱402坐落于起落架上，靠近制动器400。接线箱402包括第一电处理器装置404和第二电处理器装置405。第一电处理器装置404被布置成执行制动控制功能。第二电处理器装置405也被布置成执行制动控制功能。

计算机401和接线箱402通过具有第一数字总线的第一线束406连接在一起。接线箱402通过具有第二数字总线的第二线束407被连接到每个机电致动器403。

每个机电致动器403包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。

电动机、功率模块408、第一数字通信模块409以及第二数字通信模块410被集成在每个机电致动器403的主体内部。

功率模块408用于在适合致动推动器并因此制动机轮时以及在适合撤回推动器以便停止制动机轮时生成在电动机的三个相中流动的AC功率。为此目的，功率模块408包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关被控制以便将DC供电电压变换成被用于生成电动机的供电的三相AC电压。

制动器400的四个机电致动器403的功率模块408所接收的供电电压来自坐落于飞行器的机身中的一个或多个供电单元，并且在图5中未示出。

计算机401产生第一控制信号。接线箱402被布置成接收第一控制信号。接线箱402的第一电处理器装置404和第二电处理器装置405被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器403以便控制机电致动器403的第二控制信号。

在该示例中，第一控制信号包括制动设定点。

接线箱402的第一电处理器装置404将制动设定点变换成数字制动控制信号。接线箱402的第二电处理器装置405将制动设定点变换成数字制动控制信号。

在该示例中，第二控制信号因此包括数字制动控制信号。

第一数字通信模块409和第二数字通信模块410获取数字制动控制信号，并且它们中的每一个执行监视和控制电动机的功能。监视和控制功能从数字制动控制信号产生逆变器控制信号。

逆变器控制信号控制逆变器的开关。

应当观察到的是，使用接线箱402中的第一电处理器装置404和第二电处理器装置405以及使用每个机电致动器403中的第一数字通信模块409和第二数字通信模块410使得可以以简单的方式获得两条不相似的控制路径，而无需倍增组件的数量且无需使组件的设计过于复杂。本发明的第四实施例中的制动系统架构因此呈现出高级别的安全性和可靠性。

参考图6，本发明的第五实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器500、计算机501和接线箱502。

制动器包括四个机电制动致动器503。

被整合在航空电子网络中的计算机501被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

接线箱502坐落于起落架上，靠近制动器500。接线箱502包括电处理器装置，该电处理器装置包括四个功率转换器504。每个功率转换器504包括逆变器。

计算机501和接线箱502通过第一线束506连接在一起。接线箱502通过第二线束507被连接到每个机电致动器503。

每个机电致动器503包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。

电动机被集成在每个机电致动器503的主体内部。

计算机501产生第一控制信号。接线箱502被布置成接收第一控制信号。接线箱502的电处理器装置被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器503以便控制机电致动器的第二控制信号。

第一控制信号包括由计算机503生成且连同逆变器控制信号经由第一线束506被传送到接线箱502的DC供电电压。DC供电电压由计算机503从机载电源生成。

接线箱502的电处理器装置的每个功率转换器504使用DC供电电压和逆变器控制信号来为机电致动器503中的一个的电动机生成供电电流。

第二控制信号因此包括用于机电致动器503的电动机的供电电流。

应当观察到的是，第五实施例中的制动系统架构用于通过将DC供电电压而不是三相供电电压提供给接线箱来简化电缆布线。

参考图7，本发明的第六实施例中的用于飞行器的制动系统架构包括用于制动飞行器的机轮的制动器600、计算机601和接线箱602。

制动器包括四个机电制动致动器603。

被整合在航空电子网络中的计算机601被定位在坐落于飞行器的机身中的舱室中。

计算机601包括第一电处理器装置604。第一电处理器装置604被布置成执行制动控制功能。

接线箱602坐落于起落架上，靠近制动器600。在该示例中，接线箱602包括第二电处理器装置605，该第二电处理器装置包括数字开关。

计算机601和接线箱602通过具有第一数字总线的第一线束606连接在一起。接线箱602通过第二线束607被连接到机电致动器603，第二线束每条具有第二数字总线。

每个机电致动器603包括被紧固到致动器托架的主体、推动器以及被适配成在位置方面阻挡推动器的阻挡构件。

电动机、功率模块608、第一数字通信模块609以及第二数字通信模块610被集成在每个机电致动器603的主体内部。

功率模块608用于在适合致动推动器并因此制动机轮时以及在适合撤回推动器以便停止制动机轮时生成在电动机的三个相中流动的AC功率。为此目的，功率模块608包括逆变器，该逆变器包括多个开关，该多个开关被控制以便将DC供电电压变换成被用于生成电动机的供电的三相AC电压。

制动器600的四个机电致动器603的功率模块608所接收的供电电压来自坐落于飞行器的机身中的一个或多个供电单元，并且在图7中未示出。

计算机601接收制动设定点。计算机601的第一电处理器装置604将制动设定点变换成数字制动控制信号。第一电处理器装置604产生第一控制信号。在该示例中，第一控制信号包括数字制动控制信号。

接线箱602被布置成接收第一控制信号。接线箱602的第二电处理器装置605被布置成使用第一控制信号来产生供施加到机电致动器603以便控制机电致动器603的第二控制信号。

如由计算机601产生的数字制动控制信号经由接线箱602的第二电处理器装置605的数字开关被分配到每个机电致动器603的第一数字通信模块609和第二数字通信模块610。

在该示例中，第二控制信号因此包括数字制动控制信号。

第一数字通信模块609和第二数字通信模块610获取数字制动控制信号，并且它们中的每一个执行监视和控制电动机的功能。监视和控制功能从数字制动控制信号产生逆变器控制信号。

逆变器控制信号控制逆变器的开关。

本发明不限于以上所描述的特定实施例，而正相反，其覆盖了落在如由权利要求限定的本发明的范围内的任何变体。

具体而言，将某些架构相互组合是完全可能的。例如，可以使用其中接线箱具有处理器装置的架构，该处理器装置生成用于电动机的控制信号和供电相电流两者。

不是使用一个接线箱，而是使用多个接线箱也是完全可能的。例如，可以使用这样一种架构，其中第一接线箱被连接到第一计算机和制动器的两个第一机电致动器，并且第二接线箱被连接到第二计算机和制动器的两个第二机电致动器。

在每种架构中，可以规定与所描述的数量不同的某个组件量。例如，在第一实施例中，可以规定每个机电致动器具有两个数字通信模块，或者在第二个实施例中，可以规定每个机电致动器仅具有一个数字通信模块，或者甚至在第五实施例中，可以规定接线箱的处理器装置具有两个功率转换器，等等。

本描述涉及在接线箱中所执行的某些数量的功能并且涉及被整合进接线箱中的某些数量的组件。本描述不以任何方式进行限制。接线箱可执行其他功能(例如，滤波、测量、监测等功能)，并且可包括其他组件(例如，滤波器组件、传感器等)。

应当观察到的是，本文中所提及的计算机可被定位在飞行器的机身内的任何位置。作为示例，计算机可被定位在航空电子设备舱中或靠近飞行器的驾驶舱。具体而言，根据本发明的第四实施例的架构，计算机可很好地作为一个“踏板箱”，其接收来自飞行员的制动信息并将其变换成被传送到接线箱的制动设定点。

Claims (2)

1.一种用于飞行器的制动系统架构，所述架构包括：

用于制动所述飞行器的起落架的机轮的制动器，所述制动器包括摩擦构件和用于针对所述摩擦构件施加制动力并由此在所述机轮上施加制动扭矩的机电致动器，每个机电致动器包括其中集成有电动机的主体以及用于为所述电动机生成供电电流的功率模块；

坐落于所述飞行器的机身中且被布置成产生第一控制信号的计算机；以及

坐落在所述起落架上的接线箱，所述接线箱被连接到所述计算机和所述机电致动器，所述接线箱被布置成接收所述第一控制信号，所述接线箱包括电处理器装置，所述电处理器装置被布置成使用所述第一控制信号来产生供施加到所述机电致动器以便控制所述机电致动器的第二控制信号，所述接线箱的电处理器装置包括数模转换器，所述第一控制信号包括用于控制所述机电致动器的电动机的数字信号，并且所述第二控制信号包括用于控制所述电动机的模拟信号。

2.根据权利要求1所述的架构，其特征在于，所述机电致动器的机轮或电动机包括被适配成产生所述机轮或所述电动机的参数的模拟测量信号的传感器，其中所述接线箱的电处理器装置包括被布置成将所述模拟测量信号转换成数字测量信号的模数转换器，并且其中所述接线箱的电处理器装置被布置成将所述数字测量信号传送到所述计算机。