CN114620011A - 飞行器制动器温度控制系统 - Google Patents

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库尔特·布吕格曼
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Abstract

本发明公开了一种用于对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的飞行器制动器温度控制系统(BTCS)。飞行器制动器温度控制系统包括控制器，该控制器配置成基于对用于调节制动器温度的多个对象中的用于调节制动器温度的某一对象的选定，使热管理系统对制动器的温度进行调节。还公开了：包括飞行器制动器温度控制系统的飞行器、对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的方法。此外公开了包括存储于其上的一组计算机可读指令的一种非暂时性计算机可读存储介质，该指令在由飞行器制动器温度控制系统的控制器执行时使控制器运行上述对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的方法。也公开了一种用于对飞行器机轮的制动器的温度进行控制的温度控制系统。

Description

飞行器制动器温度控制系统
技术领域
本发明涉及飞行器制动器温度控制系统。
背景技术
飞行器制动系统在正常操作条件期间产生热。升高的制动器温度可以导致增加的制动距离、增加的磨损、以及飞行之间的增加的周转时间。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的飞行器制动器温度控制系统。飞行器制动器温度控制系统包括控制器，该控制器配置成基于对用于调节制动器的温度的多个对象中的用于调节制动器的温度的某一对象的选定，使热管理系统对制动器的温度进行调节。
可选地，控制器配置成基于向控制器指示的飞行器处于飞行状态的条件使热管理系统对制动器的温度进行调节。可选地，控制器配置成基于向控制器指示的飞行器处于飞行状态的条件使至少一个流体移动装置将一定流量的流体驱动到制动器上以对制动器的温度进行控制。
可选地，控制器配置成基于对飞行器是否处于飞行状态的确定使热管理系统对制动器的温度进行调节。
可选地，所述多个对象中的至少一者与飞行器的至少一个部件的功能有关。可选地，飞行器的所述至少一个部件的功能与所述至少一个部件的性能考虑因素和/或使用期限考虑因素有关。可选地，飞行器的起落架和/或起落架舱包括所述至少一个部件。
可选地，所述多个对象中的至少一者与飞行器的NVH(噪声、振动、不平顺性)考虑因素有关。可选地，所述多个对象中的至少一者与飞行器的噪声考虑因素、飞行器的振动考虑因素、以及飞行器的不平顺性考虑因素中的至少一者有关。
可选地，所述多个对象中的至少一者与时间方面条件中的至少一者有关。可选地，时间方面条件是飞行器的时间方面操作或包括飞行器的时间方面操作。可选地，时间方面条件是飞行器的外部的时间方面条件或包括飞行器的外部的时间方面条件。可选地，飞行器的时间方面操作包括下述各者中的至少一者：飞行器在给定飞行期间的飞行持续时间、飞行器的相继飞行之间的间隔、给定飞行期间已经过的飞行持续时间、以及飞行器在给定飞行期间的剩余飞行时间。可选地，飞行器外部的时间方面条件包括在飞行器的飞行的一部分或多个部分处的时区的时间。
可选地，控制器配置成基于对某一对象的选定使热管理系统将一定流量的流体引导到制动器上，以对制动器的温度进行调节。
可选地，控制器配置成基于对某一对象的选定使热管理系统的至少一个流体移动装置将一定流量的流体驱动到制动器上，以对制动器的温度进行调节。
可选地，控制器配置成基于对某一对象的选定使热管理系统的多个流体移动装置将相应流量的流体驱动到制动器上，以对制动器的温度进行调节。可选地，控制器配置成选择性地使所述多个流体移动装置中的各流体移动装置将相应流量的流体驱动到制动器上。
可选地，制动器的温度是制动表面的温度。可选地，制动器包括盘形件并且该盘形件包括制动表面。可选地，温度是由温度传感器检测到的温度。可选地，温度传感器定位在制动器上。可选地，温度传感器定位成与制动器分离。可选地，温度传感器定位在起落架上。可选地，温度传感器定位成与起落架分离。可选地，温度传感器定位在飞行器的起落架舱中。可选地，制动器的温度是由多个温度传感器检测到的温度。
可选地，所述控制器配置成使至少一个流体移动装置将一定流量的流体驱动到制动器上，以使制动器的温度降低。可选地，控制器配置成使至少一个流体移动装置将一定流量的流体驱动到制动器上，以使制动器的温度降低至目标温度。可选地，目标温度是小于300摄氏度。可选地，目标温度是小于200摄氏度。可选地，目标温度是一温度范围。可选地，该温度范围为100摄氏度至300摄氏度。可选地，该温度范围为100摄氏度至200摄氏度。
可选地，控制器配置成使热管理系统以第一模式操作以使相对较高流动速率的流体流动到制动器上，并且以第二模式操作以使相对较低流动速率的流体流动到制动器上。可选地，第一模式是使相对较高流动速率的流体流动到制动器上，第二模式是使相对较低流动速率的流体流动到制动器上。可选地，第一模式在飞行持续时间的第一部分中，并且第二模式在飞行持续时间的第二部分中。
可选地，流体的流动速率是体积流率。可选地，流体的相对较高的流动速率大于每秒100升。可选地，流体的相对较低的流动速率小于或等于每秒100升。可选地，流体的相对较高的流动速率介于每秒100升与每秒300升之间。可选地，流体的相对较低的流动速率介于每秒20升至每秒80升之间。可选地，流体的流动速率是质量流率。
可选地，控制器配置成使热管理系统在第一模式中以第一速度操作并且在第二模式中以第二速度操作，其中，第一速度大于第二速度。可选地，控制器配置成使所述至少一个流体移动装置在第一模式中以第一速度操作并且在第二模式中以第二速度操作，其中，第一速度大于第二速度。可选地，所述至少一个流体移动装置能够以可变的速度操作，并且控制器配置成使所述至少一个流体移动装置以可变的速度操作。可选地，流到制动器上的流体的流动速率在第一模式和/或第二模式中是固定的。可选地，流到制动器上的流体的流动速率在第一模式和/或第二模式中是在某一范围内可变的。
可选地，控制器配置成基于向控制器指示的制动器需要冷却的条件使热管理系统将一定流量的流体驱动到制动器上。可选地，控制器配置成基于向控制器指示的制动器需要冷却的条件而使所述至少一个流体移动装置将一定流量的流体驱动到制动器上。
可选地，所述至少一个流体移动装置包括位于起落架上或安装在起落架上的流体移动装置。
可选地，所述至少一个流体移动装置包括与起落架分离的流体移动装置。可选地，流体移动装置未附接至起落架。
可选地，所述至少一个流体移动装置包括安装至起落架舱的流体移动装置，起落架能够缩回到起落架舱中。可选地，流体移动装置安装至起落架舱的一部分。
可选地，控制器配置成基于对某一对象的选定使热管理系统的入口对使外部空气进入到包括制动器的内部环境中进行控制，以使用外部空气来对制动器的温度进行调节。可选地，控制器配置成使外部空气进入到包括制动器和所述至少一个流体移动装置的内部环境中，以在外部空气与流体之间进行热传递，其中，外部空气来自位于内部引环境外部的外部环境。可选地，控制器配置成使流体接收进入的外部空气。可选地，外部环境是未加压区域。可选地，外部环境位于飞行器的外部。可选地，外部环境位于飞行器内。可选地，飞行器内的外部环境是飞行器的空气调节系统或通风系统的环境。
可选地，外部空气通过包括至少一个开口的入口进入。可选地，所述至少一个开口是槽。可选地，入口包括多个开口。可选地，至少一个开口位于飞行器的机身上。可选地，控制器配置成改变入口的开放程度以改变外部空气的进入量。
可选地，控制器配置成使流体和/或外部空气的至少一部分从包括制动器和所述至少一个流体移动装置的内部环境排出。
可选地，流体和/或外部空气通过包括至少一个开口的出口排出。可选地，所述至少一个开口是槽。可选地，出口包括多个开口。可选地，至少一个开口定位在飞行器的机翼上。可选地，至少一个开口定位在飞行器机翼的后缘上。可选地，出口定位成在飞行器的纵向方向上进一步远离入口。可选地，控制器配置成该出口的开放程度以改变流体和/或外部空气的排出量。
可选地，飞行器制动器温度控制系统包括数据记录器，该数据记录器记录与热管理系统对制动器的温度的调节有关的数据。可选地，飞行器制动器温度控制系统包括分析器，该分析器基于对记录在数据记录器上的数据的分析来确定调节制动器的温度所使用的管理体制。
可选地，所述至少一个流体移动装置包括泵和/或风扇。可选地，所述至少一个流体移动装置由电源供电。可选地，所述至少一个流体移动装置由飞行器的推进系统产生的能量供电。可选地，所述至少一个流体移动装置由电池供电。
可选地，流体是蒸汽或气体或包含蒸汽或气体。可选地，流体是空气或包含空气。
本发明的第二方面提供了一种飞行器系统，该飞行器系统包括根据第一方面的飞行器制动器温度控制系统以及热管理系统。
可选地，飞行器系统包括起落架和起落架舱。
可选地，热管理系统包括位于起落架上或安装在起落架上的第一流体移动装置和与起落架分离的第二流体移动装置。可选地，第二流体移动装置未附接至起落架。可选地，对于位于起落架上或安装在起落架上的每个流体移动装置，飞行器系统包括与起落架分离的两个或更多个流体移动装置。可选地，与起落架分离的流体移动装置的数目与位于起落架上或安装在起落架上的流体移动装置的数目至少相同。可选地，与起落架分离的流体移动装置的数目至少大于位于起落架上或安装在起落架上的流体移动装置的数目。
本发明的第三方面提供了一种飞行器，该飞行器包括根据第一方面的飞行器制动器温度控制系统或根据第二方面的飞行器系统。
本发明的第四方面提供了一种对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的方法，该方法包括基于对用于调节制动器的温度的多个对象中的用于调节制动器的温度的某一对象的选定，使热管理系统对制动器的温度进行调节。
可选地，上述使热管理系统对制动器的温度进行调节基于向控制器指示的飞行器处于飞行状态的条件。
本发明的第五方面提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括存储在其上的一组计算机可读指令，所述一组计算机可读指令在由飞行器制动器温度控制系统的控制器执行时使控制器运行根据第五方面的方法。
本发明的第六方面提供了一种用于对飞行器机轮的制动器的温度进行控制的温度控制系统。温度控制系统包括控制器，该控制器配置成确定强制对流装置和/或自然对流装置中的至少一者的操作的程度，强制对流装置和/或自然对流装置构造成使流体沿着制动器的表面移动，其中，控制器配置成基于至少一个非热学飞行器条件或飞行条件来确定操作的程度。
可选地，强制对流装置包括风扇、比如制动器冷却风扇。可选地，自然对流装置包括入口和出口，入口构造成使外部空气进入以影响制动器的温度，出口构造成排出空气。
根据本发明的上述方面的飞行器制动器温度控制系统提供了对飞行器的制动器温度的更好控制，特别地在飞行器处于飞行状态的情况下。根据本发明的第一方面的飞行器制动器温度控制系统可以提供改善的制动器寿命和/或制动器性能。替代性地或附加地，当使用根据本发明的第一方面的飞行器制动器温度控制系统时，可以减少飞行器的周转时间可以减少，并且对在某一操作时段期间通过相继飞行所经历的累积制动器温度效应的敏感度降低。
本发明的任一方面的任何可选特征可以在适当的情况下等同地应用于本发明的任一其他方面。
附图说明
现在将参照附图，仅以示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式的飞行器系统的示意图；
图2a示出了包括图1的飞行器系统的飞行器的立体图的示意图；
图2b示出了图2a的飞行器的正视图的示意图；
图3示出了从图1的飞行器系统的模拟中获得的数据的示例曲线图；
图4是图示出了根据本发明的实施方式的方法的图；
图5是根据本发明的实施方式的非暂时性计算机可读存储介质内的一组计算机可读指令的示意图；以及
图6是根据本发明的实施方式的用于选择对象的选择系统的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本发明的实施方式的飞行器系统1000。在该实施方式中，飞行器系统1000包括飞行器的起落架。在图1中，示出了起落架的仅一部分201’，并且以横截面的形式示出了该部分201’。起落架包括轮210、制动器220和制动器冷却风扇(BCF)230。轮210包括连接至轮辋213的轮胎211。轮210联接至轴215并绕轴215的轴线217旋转。在其他实施方式中，除了BCF 230之外的流体移动装置可以用于将流体(比如空气)驱动到制动器220上以对制动器220的温度进行控制。BCF 230是强制对流装置的示例。
在该实施方式中，起落架是可缩回的起落架。因此，起落架构造成分别移入飞行器的起落架舱203中或从起落架舱203中移出，以进行起落架的收起或展开。在图1中，起落架的部分201’在起落架舱203中，因为起落架处于收起位置。当处于收起位置时，与轴215与飞行器的横向(side-to-side)方向对准相比，轴215更接近于与飞行器的上下方向对准。上下方向在图2b被示出为方向200y。横向方向在图2b中被示为方向200x。
制动器220用于向起落架的轮210施加制动力，以使飞行器在减速事件中、例如在飞行器的着陆过程期间减速。在该实施方式中，制动力引起在制动器220的部件221、222的制动表面之间的摩擦。制动表面包括制动器220的第一制动表面和第二制动表面。在其他实施方式中，可能存在多个第一制动表面和多个第二制动表面。第一制动表面相对于第二制动表面旋转。因此，在该实施方式中，制动力引起制动器220的旋转摩擦表面与制动器220的固定摩擦表面之间的摩擦。由制动力产生的摩擦导致制动器220的温度增加。
例如当制动器220是碳制动器或钢制动器时，制动器220的温度可以影响制动器220的磨损的量，并且例如当制动器220是钢制动器时，制动器220的温度可以影响制动器220的性能。尽管一些热可以改善制动器220的操作，但是过量的热会导致性能的劣化和/或增加的磨损。在一些情况下，制动器磨损与第一温度范围内的制动器温度成比例。在一些情况下，制动器性能与第二温度范围内的制动器温度成反比。因此，希望的是，对制动器220的温度进行控制以对制动器磨损和制动器性能进行管理。
在操作飞行器时有许多安全考虑因素。飞行器的制动器220的足够操作是这种安全考虑因素的示例。当飞行器在地面上、例如在相继的飞行之间时，飞行器可能在制动器220的温度超过最大可允许的温度时需要保持落地。当制动器220的温度相对于最大允许温度是可接受的，制动器220可以被认为可以接受用于在未来的制动事件中运行，并且飞行器然后可以从跑道起飞。当飞行器在空中并且到期着陆时，飞行器将需要在与跑道长度相关的有限距离中安全地停止。当制动器220比如钢制动器的温度高于正常时，停止距离或停止动力可能会高于正常停止距离。
除了上述安全考虑因素外，操作飞行器时还有许多工作循环(duty cycle)考虑因素。工作循环的示例是飞行器的所谓周转时间。飞行器的周转时间是飞行器的时间方面操作的示例。飞行器的时间方面操作是时间方面条件。时间方面条件的另一示例包括飞行器外部的时间方面条件，比如飞行器飞行的一部分或多个部分处的时区的时间。
飞行器的周转时间可以被认为是飞行器在相继飞行之间在地面上时间段。该时间段可以被认为是从触地到起飞的总时间。在制动器220的温度过高的情况下飞行器的周转时间可能需要因制动器220的温度而延长。工作循环的另一示例是飞行器的飞行持续时间。飞行持续时间可以被认为是从起飞到触地的时间。飞行持续时间是飞行器的时间方面操作的另一示例。其他示例包括飞行期间已经过的飞行持续时间、以及飞行器在飞行期间的剩余飞行持续时间。
制动器220在触地之前的温度可能与飞行持续时间有关。一般来说，飞行越长，用于制动器220冷却的时间越长。然而，希望制动器220在温度窗口内操作，并且飞行持续时间——无论较长的飞行持续时间还是较短的飞行持续时间——可能影响制动器220的温度在温度窗口中的位置。因此对制动器220的温度进行控制是有利的。
飞行器系统1000包括飞行器制动器温度控制系统(BTCS)100。BTCS 100包括控制器110，该控制器110用于基于对用于调节制动器的温度的多个对象121、122中的用于调节制动器温度的某一对象的选定，(例如通过控制)使热管理系统2000对制动器220的温度进行调节。BTCS 100在飞行器处于飞行状态时是可操作的。BTCS 100在飞行器在地面上时也是可操作的。
BTCS 100使得对制动器的温度的调节能够根据选定多个对象121、122中的哪一者而变化。每个对象可以包括使用期限考虑因素、性能考虑因素、时间方面考虑因素和噪声、振动和不平顺性(NVH)考虑因素中的至少一者，如关于图6进一步所描述的。
BTCS 100包括数据记录器130和分析器131。数据记录器130配置成记录与热管理系统2000对制动器220的温度的调节有关的数据。数据可以包括来自至少一个之前飞行的数据。分析器131配置成基于对记录在数据记录器130上的数据的分析来确定调节制动器220的温度所使用的管理体制(regime)。该管理体制基于所选定的对象和由分析器131进行的数据分析来确定。这允许BTCS 100在将来的考虑所选定的对象来调节制动器220的温度时学习在飞行器上实现的热管理系统200的行为。
鉴于上述安全性和工作循环考虑因素，通过热管理系统200进行的对制动器220的温度的控制、特别地在飞行器在空中时、是有利的。例如，BTCS 100使得飞行器的周转时间能够减小并且使得制动器性能或制动器磨损能够较少受飞行时间的影响。
热管理系统2000包括被动系统和主动系统。被动系统和主动系统可以彼此独立地操作。被动系统和主动系统可以彼此协作地工作以提供组合的系统。被动系统包括自然对流装置。
热管理系统2000的主动系统包括呈BCF 230形式的至少一个流体移动装置。两个辅助流体移动装置231、232也成为主动系统的一部分并且在下面进一步详细描述。
控制器110配置成基于至少一个非热学飞行器条件或非热学飞行条件来确定强制对流装置230、231、232和/或自然对流装置中的至少一者的操作的程度。
热管理系统2000的被动系统允许包括制动器220的内部环境207暴露于来自外部环境209的外部空气，如下面进一步详细描述的。当外部空气来自飞行期间的飞行器的外部时，内部环境207暴露于大大降低的温度，这可以对制动器220和起落架舱203的冷却速率进行补充。
控制器110配置成基于所选定的对象使至少BCF 230将一定流量的空气驱动到制动器220上以对制动器220的温度进行调节。在其他实施方式中，可以基于所选定的对象将除空气之外的流体驱动到制动器220上以对制动器220的温度进行调节。控制器110配置成将信号输出至BCF 230以影响BCF 230的操作，并且因此影响一定流量的空气与制动器220相互作用。因此，BCF 230产生空气的强制对流以影响制动器220的温度，例如通过允许空气的运动以将热量从制动器220移除而影响制动器220的温度。
在该实施方式中，控制器110配置成除基于所选定的对象以外还基于向控制器110指示飞行器处于飞行状态的条件而使至少BCF 230将一定流量的空气驱动到制动器上以对制动器的温度进行调节。该条件基于传感器对事件的检测。在该实施方式中，该条件是“减重(weight-off)”条件，该“减重”条件因传感器201S检测到起落架的可伸缩支柱的长度变化而产生。检测到“减重”指示该飞行器不再在地面上而是在空中。
在其他实施方式中，传感器可以是压力传感器，并且“减重”条件可能因压力传感器检测到起飞之后起落架201上的压力的变化而产生。在其他实施方式中，压力传感器可以对特定的压力或相对压力进行检测。其他示例性条件包括对下述各者中的一者的特定值、相对值或值的变化进行检测：负载、时间、高度、大气压力、大气温度、飞行器速度(例如，指示空速或真实空速)、位置(例如，起落架的位置或起落架的一部分(例如，悬置部件比如支柱)的位置、或起落架门的位置或起落架门的一部分的位置)。
控制器110配置成基于所选定的对象使至少BCF 230操作。控制器110配置成基于所选定的对象使至少BCF 230选择性地以多个模式中的一者操作。控制器110配置成接收来自第一选择器140或第二选择器160的选择。第一选择器140使下述信号发送至控制器110：该信号表示已经从可用的多个对象121、122中选定的对象。在该示例中，选择器140设置在飞行器上，并且由飞行器的操作者比如飞行员或副飞行员控制。
第二选择器160使发送器180将下述信号发送至接收器111：该信号表示已经从可用的多个对象141、142中选定的对象。控制器110配置成接收来自接收器111的所发送的信号，并对基于所选定的对象的热管理系统2000的调节进行解释。在该示例中，选择器160定位成远离于飞行器。选择器160可以定位在控制中心中，或者可以包括电子装置比如便携式计算装置。接收器111通信地连接至控制器110。尽管在该实施方式中，控制器110设置在飞行器上，但是在其他实施方式中，控制器110可以远离飞行器(例如，控制器110可以在控制中心中)。
因此，从多个对象121、122、141、142中选择某一对象可以在飞行器上在本地(例如，由飞行员)进行或通过远离飞行器的外部源(例如，由控制中心中的操作员)进行。该选择也可以是手动或自动的。在一些实施方式中，该对象是由控制器110本身选择。例如，可以由控制器110基于控制器110可用的数据来进行选择。控制器110可用的数据的示例包括：表示制动器温度的温度、制动器的估计剩余寿命、制动器在过去时段的使用情况、飞行持续时间等。过去时段的示例是在数据对控制器110可用之前的时间段、比如在最后24小时内。
在该示例中，控制器110配置成使至少BCF 230以第一模式和第二模式操作。第一模式是使相对较高的流动速率的空气流动到制动器220上。第二模式是使相对较低的流动速率的空气流动到制动器220上。在该实施方式中，第一模式是BCF 230的第一速度，并且第二模式是BCF 230的第二速度。第一速度大于第二速度。BCF 230包括绕轴旋转的风扇叶片。BCF 230的速度是轴的旋转速度。
通过示例的方式，在BCF 230在第一模式中产生每秒250升的流动速率并且在第二模式中产生每秒40升的流动速率。相比第二模式将空气传递到制动器220上，第一模式中的相对较高的空气流动速率使得第一模式能够将空气更快地传递到制动器220上。第二模式中的减小的空气流量使得第二个模式是比第一模式更安静的操作模式。与第一模式相比，当以第二模式操作时，这使通过BCF 230的操作传输到飞行器舱室的噪声量减少。例如，当飞行的一部分是在具有日光显著减少的自然黑暗、比如夜间时段中时，可能需要在乘客在飞行的该部分期间放松或睡眠时将噪声保持至最小。第二模式中的减少的空气流量还可以使飞行器中的振动和/或不平顺性等级能够降低、具体地由货物和/或乘客在舱室中所感受到的那类性能的等级。因此，在考虑至少一个时间方面条件的情况下操作热管理系统2000改善了那些在机上的货物和/或乘客的飞行体验。
BCF 230能够在第一模式与第二模式之间切换。控制器110配置成使BCF 230进行切换以在第一模式与第二模式之间操作。控制器110配置成根据指示给控制器110的条件而引起该切换。在该飞行器系统1000中，指示给控制器110的条件是安装在起落架上的温度传感器220S的温度。温度传感器220S提供制动器温度的指示并且是飞行器条件的示例。当温度传感器220S向控制器110指示温度与期望温度不同或在期望温度范围以外时，控制器110配置成使BCF 230将一定流量的空气驱动到制动器220上。例如，如果温度传感器220S的温度比期望温度或期望温度范围大，控制器110配置成使BCF 230将一定流量的空气驱动到制动器220上。控制器110还根据温度传感器220S相对于期望温度或期望温度范围的温度来确定是否需要BCF 230的第一模式或第二模式。由控制器110进行的确定可以取决于飞行条件、比如剩余的飞行持续时间。
在飞行器系统1000中提供内部环境207。内部环境207包括制动器220和BCF 230。内部环境207是包括下述空气的空间：基于所选定的对象，由BCF 230将所述空气驱动到制动器220上，以对制动器220的温度进行调节。内部环境207是起落架舱203的密封环境。通过使用非气密密封件关闭起落架门而使起落架舱203密封进而来实现密封的环境。在其他实施方式中，可以使用气密密封件来实现密封的环境。内部环境207与外部环境209分离开。外部环境209位于内部环境207的外部。在该示例中，外部环境209是飞行器外部的环境。
飞行器系统1000包括入口240和出口250。入口240位于飞行器的前部位置、比如飞行器的机身的前部位置。出口250位于飞行器的后部位置、比如飞行器机翼的后缘。入口240和出口250各自包括空气可以流动穿过的开口。开口是通风口。通风口是可控制的。入口240和出口250可以打开或关闭、或部分打开。控制器110配置成引起入口240和/或出口250的开放程度以使入口240和/或出口250打开和关闭。
当入口240打开时，使内部环境207与外部环境209之间流体连通。控制器110配置成使入口240打开和关闭，以对使外部空气从外部环境209进入到内部环境207中进行控制。控制器110配置成基于给控制器110的制动器220需要冷却的指示而使入口240打开和关闭。当飞行器处于飞行状态并且外部空气的温度比起落架舱203内部的温度低时，例如当外部空气是周围空气时，外部空气的进入将进一步有助于制动器220的冷却。控制器110配置成基于飞行器条件或飞行条件来确定入口240是否打开或关闭。示例飞行器条件是由温度传感器220S指示的起落架的温度。示例飞行条件是飞行器飞行的剩余持续时间，其代表非热学飞行条件。在其他实施方式中，非热学飞行条件可以是替代的或附加的时间方面条件。
当出口250打开时，进一步使内部环境207与外部环境209之间流体连通。控制器110配置成使出口250打开和关闭以控制从内部环境207排出至外部环境209的空气的排出量。控制器110配置成基于飞行器条件或飞行条件使出口250打开和关闭。示例飞行器条件是由温度传感器220S指示的起落架的温度或入口240的状态(例如，入口240是否打开或关闭)。示例非热学飞行器条件是检测到“减重”条件。在其他实施方式中，非热学飞行器条件可以是噪声条件、比如检测到从起落架舱传送至舱室的噪声。示例飞行条件是飞行器飞行的剩余持续时间。非热学飞行条件的其他示例包括其他时间方面条件。
在飞行中，外部环境209中的空气在出口250处的压力比外部环境209中的空气在入口240处的压力低。这种压力差异将使飞行器的边界层、比如放置有入口240的机身的边界层被动抽吸。这使得能够在不将外部空气驱动进入内部环境207中的情况下提供外部空气。被动抽吸是由包括入口240和出口250的自然对流装置引起的。
飞行器系统1000还包括第一辅助风扇231和第二辅助风扇232。第一辅助风扇231和第二辅助风扇232配置成基于所选定的对象将一定流量的空气驱动到制动器220上以对制动器220的温度进行调节。第一辅助风扇231和第二辅助风扇232与起落架分离并安装在起落架舱203中。BCF 230、第一辅助风扇231和第二辅助风扇232中的每一者均是流体移动装置的示例。流体移动装置可以称为动力式输送器或鼓风机。动力式输送器或鼓风机用于基于给控制器110的飞行器在空中或飞行器在地面上的指示、通过由动力式输送器或鼓风机产生的空气的强制对流来使流体比如空气沿着制动器220的表面移动。
第一辅助风扇231和第二辅助风扇232可以补充由BCF 230驱动的一定流量的空气。BCF 230中的每一者均可以独立地或以任何可能的组合进行操作。例如，BCF 230、第一辅助风扇231和第二辅助风扇232中的至少一者能够单独操作、或者与BCF 230、第一辅助风扇231和第二辅助风扇232中的至少其他一者组合来操作。控制器110配置成选择性地使流体移动装置中的每一者将一定流量的空气驱动到制动器220上。
第一辅助风扇231和第二辅助风扇232有助于起落架舱203内的空气循环。这改善了热分布并且使靠近制动器的表面与高温的接触减少。因此，第一辅助风扇231和第二辅助风扇232以小于或等于由BCF 230驱动的一定流量的空气的流率来驱动一定流量的空气。第一辅助风扇231和第二辅助风扇232绕起落架舱203的周边分布。第一辅助风扇231和第二辅助风扇232的分布使得能够改善对起落架舱203内的空气循环的控制。来自第一辅助风扇231和第二辅助风扇232中的每一者的流动方向对空气循环方向进行补足。例如，第一辅助风扇231和第二辅助风扇232操作成使空气沿相同或相似的方向流动。在一些实施方式中，可以省略第一辅助风扇231和第二辅助风扇232中的至少一者。
在图2a和图2b中示意性地示出了根据本发明实施方式的飞行器200。在该实施方式中，飞行器200包括图1中所示的BTCS 100。飞行器200包括起落架201、起落架舱203和起落架门205。起落架201的一部分由图1的部分201’表示。起落架201能够缩回到起落架舱203中并且在飞行器200的飞行期间由起落架门205关闭以与飞行器200的外部隔离开。即，当起落架201收起在起落架舱203中时，起落架201和起落架舱203由起落架门205关闭以与外部环境隔离开。
图6示出了用于选择对象的选择系统600的示意图。选择系统600包括选择器640。选择器与关于图1的实施方式所描述的第一选择器140或第二选择器160对应。在其他实施方式中，选择器包括控制器110。选择器640确定多个对象621、622、623、624中的哪一者被选定。图1的BTCS 100的控制器110基于对用于调节制动器220的温度的多个对象621、622、623、624中的用于调节制动器220的温度的某一对象的选定，使图1的热管理系统2000对图1的制动器220的温度进行调节。
在图6中示出了四个对象621、622、623、624。不同数目的对象是可能的。四个对象621、622、623、624中的每一者均由应用于许多考虑因素601、602、603、604中的每一者的权重形成。在该实施方式中，考虑因素601、602、603、604的数目是四个。不同数目的考虑因素是可能的。
考虑因素中的三个考虑因素与飞行器的功能有关。这包括：使用期限考虑因素601(例如，减小磨损以及延长寿命)、性能考虑因素602和噪声、振动和不平顺性(NVH)考虑因素604。三种考虑因素601、602、603中的至少一者与飞行器有关，这可能是飞行器的一部件或多个部件。在图6的实施方式中，使用期限考虑因素610和性能考虑因素602与制动器、比如图1的实施方式的制动器220有关。在图6的实施方式中，NVH考虑因素604与整体起落架舱、比如图1的实施方式的起落架舱203有关。
四种考虑因素中的一种考虑因素是有时被称为时间方面条件的时间方面考虑因素603。时间方面考虑因素603是基于时间的条件。在一些情况下，时间方面考虑因素603是飞行器的时间方面操作、或飞行器外部的时间方面条件。在该示例中，时间方面考虑因素603是飞行器的周转时间，该周转时间是持续时间或相继飞行之间的间隔。
由于应用于四个考虑因素601、602、603、604中的每一者的权重的结果，四个对象621、622、623、624中的每一者均具有至少一个主导目的。每个主导目的由图6中的每个加粗的考虑因素示出。现在将依次讨论四个对象621、622、623、624中的每一者。
第一对象621的主导目的是性能，因为性能考虑因素602在该示例中具有90％的最大权重。可以在安全性是使用制动器时的主要因素时选择第一对象621。当第一对象621被选择时，BTCS比如图1中的BTCS使热管理系统对制动器的温度进行调节，以优先于其他考虑因素来实现制动器的性能。这允许BTCS的控制器根据适于获得制动器的期望性能的管理体制来操作热管理系统，例如在对飞行器施加着陆的限制的情况下、比如与平均跑道长度相比飞行器所着陆的跑道的长度减小的情况下。此处，尽管时间方面考虑因素603和NVH考虑因素604各自具有0％的权重，但使用期限考虑因素601的权重为10％，因为允许期望延长制动器寿命。
第二对象622的主导目的是维持制动器的寿命，因为使用期限考虑因素601在该示例中具有50％的最大权重。可以在制动器的长期状况是使用制动器时的主要因素时选择第二对象622。这可以使维护检查的需要和/或更换部件的需要减少。当第二对象622被选择时，BTCS比如图1中的BTCS使热管理系统对制动器的温度进行调节，以优先于其他考虑因素来提高制动器的寿命。这允许BTCS的控制器根据适于获得制动器的期望寿命的管理体制来操作热管理系统，例如在与制动器的检查或更换相关联的停机时间因外部因素而被认为惩罚性(punitive)过强的情况下。此处，尽管性能考虑因素602，时间方面考虑因素603和NVH考虑因素604各自具有20％或10％的权重，但使用期限考虑因素601具有最大的权重，因为延长制动器寿命被认为是在调节制动器温度时的最重要的因素。
第三对象623的主导目的也是维持制动器的寿命，因为使用期限考虑因素601具有最大的权重。然而，与第二对象622相比，第三对象623中的使用期限考虑因素601的权重更高(在该示例中为80％的权重)。可以在制动器的长期状况是使用制动器时的关键因素时选择第三对象623。此处，性能考虑因素602的权重是0％(因为制动器为全新，并且在制动器为全新的情况下温度对制动器性能的影响可以被认为不是问题)，并且应用于时间方面考虑因素603和NVH考虑因素604的权重只有10％。当第三对象622被选择时，BTCS比如图1中的BTCS使热管理系统对制动器的温度进行调节，以实现接近制动器的最大使用寿命。这允许BTCS的控制器根据适于获得制动器的接近最大使用期限的管理体制来操作热管理系统。此处，尽管性能考虑因素602的权重是0％，但是，时间方面考虑因素603和NVH考虑因素604在制动器温度的管理中较为重要，例如由于比正常周转时间短的周转时间并且为了使机舱内更舒适。
最后，第四对象624包括具有双重优势的目的。这是因为时间方面考虑因素603和NVH考虑因素604在该示例中各自具有40％的最大权重，其中，使用期限考虑因素601和性能考虑因素602具有10％的最低权重。可以在周转时间和乘客或机上货物的舒适性较为重要时选择第四对象624。因此，BTCS比如图1中的BTCS使热管理系统对制动器的温度进行调节，以优先于其他考虑因素减少周转时间和NVH的影响。这允许BTCS的控制器根据适于获得制动器的期望性能的管理体制来操作热管理系统，但同时允许减少周转时间和NVH影响。
图3示出了通过对图1的飞行器系统1000的模拟而获得的数据的示例曲线图。该数据的曲线图是Y轴上的温度相对于X轴上的时间的曲线图。该数据的曲线图示出了例如在飞行器200在第一操作时段和第二操作时段内操作期间由温度传感器220S指示的温度的变化。
在该示例中，数据曲线图上的实线表示飞行器200未利用BCF 230的第一操作时段。数据曲线图上的虚线表示飞行器200利用BCF 230的第二操作时段。第一操作时段和第二操作时段的数据曲线相叠加使得可以进行直接比较。
第一操作时段和第二操作时段相继地包括：第一水平滑行(taxiing-out)事件301、301’(包括轻微制动事件)、第一飞行事件302、302’、第一着陆事件303、303’(包括主要制动事件)、第一滑行(taxiing-in)事件304、304’、第二水平滑行事件305，305’(包括轻微制动事件)、第二飞行事件306、306’和第二着陆事件307、307’(包括主要制动事件)。第一操作时段的每个先前描述的事件在该数据曲线图上均由实心箭头线示出，而第二操作时段的每个先前描述的事件在该数据曲线图上均由虚线箭头线示出。
对数据曲线图的总体观察是：当BCF 230在第二操作时段(由虚线示出)中被利用时，温度传感器220S的模拟温度小于或大致等于BCF 230未被利用时(由实线示出)的温度传感器220S的温度。最大差异示出为是在第一着陆事件303、303’结束时的第二温度320、320’与第二着陆事件307、307’开始时的第五温度350、350’的之间。这表明在飞行器飞行中利用BCF 230有助于使制动器220的温度降低，如由温度传感器220S所检测到的那样。这使得飞行器在相继的飞行之间的周转时间能够减少并且使得制动器220能够在所期望的操作窗口中运行。
在第一水平滑行事件301、301’、第一飞行事件302、302’以及第一着陆事件303、303’期间，由于制动器温度已经在可接受的范围内，因此在第一操作时段和第二操作时段两者中均未利用BCF 230。这通过第一操作时段和第二操作时段的温度大致上相同来表示，因为实线和虚线正好相叠加。在这三个相继的事件存在两个峰值温度。一个峰值温度是在第一水平滑行事件301、301’结束时经历的第一温度310、310’，并且另一峰值温度是在飞行器200处于第一着陆事件303、303’结束时的情况下经历的第二温度320、320’。
在第一着陆事件303、303’期间，应用制动器220并且制动器220的温度在第一操作时段和第二操作时段两者中均显著地增加。在第一着陆事件303、303’之后，在第二操作时段(由虚线示出)中利用BCF 230；然而，如上面所提到的，在第一操作时段(由实线示出)中未利用BCF 230。这在第一滑行事件304、304’、第二水平滑行事件305、305’和第二飞行事件306、306’中导致显著不同的制动器温度。
在第一滑行事件304、304’和第二水平滑行事件305、305’期间，BCF 230以第一模式操作，第一模式与第二模式相比具有增加的空气流量，如先前所述。制动器温度在第一操作时段和第二操作时段两者中均降低至第一滑行事件304、304’结束时的第三温度330、330’。然而，与在未利用BCF 230的第一操作时段中经历的制动器温度的降低相比，在利用BCF 230的第二操作时段中经历了制动器温度的更大降低。这能够实现：与第一操作时段相比，当在利用BCF 230的第二操作时段中时，在第二水平滑行事件305’结束时的制动器220的第四温度340’与在第一水平滑行事件301’结束时的制动器220的第一温度310’更接近相等。相反，在第一操作时段中没有利用BCF 230的情况下，在第二水平滑行事件305结束时的制动器220的第四温度340显著大于在第一水平滑行事件301结束时的制动器220的第一温度310。有利地，与未利用BCF 230的第一操作时段相比，在利用BCF 230的第二操作时段中第二飞行事件306’能够更早地开始。这证明BCF 230的使用以何种方式使对在某一操作时段期间通过相继的飞行所经历的累积制动器温度效应的敏感度降低。
以对第二飞行事件306、306’的比较示出在飞行中利用BCF 230的优点。在飞行中，BCF 230以第二模式操作，第二模式与第一模式中相比具有减少的空气流量，如先前所描述。这有助于使舱室的不期望的噪声减少，因为BCF 230在第二模式下产生的噪声比BCF230在第一模式下产生的噪声低。这还有助于降低飞行器中的振动和/或不平顺性、具体地在舱室中经历的振动和/或不平顺性的水平。如在第一飞行事件302、302’的情况下看到的那样，在第一操作时段和第二操作时段两者中，制动器220的温度均随着飞行中的时间而降低。然而，在飞行中利用BCF 230的第二操作时段的第五温度350’显著低于在飞行中未利用BCF 230的第一操作时段的第五温度350。更低的第五温度350’使得在利用BCF 230的第二操作时段中、第二着陆事件307’结束时的第六制动器温度360’能够低于在未利用BCF 230的第一操作时段中、第二着陆事件307结束时的第六制动器温度360。
因此，使用BCF 230来使飞行中的制动器温度降低使得飞行器200的着陆期间所经历的峰值制动器温度能够降低。这可以有助于改善制动器性能、减少制动器的磨损(由于减少的氧化的而导致的，这减少了因维修或更换部件而导致的停机时间)、减少周转时间(这又允许每天更多的飞行)。BCF 230的使用也使对在某一操作时段期间通过相继飞行所经历的累积制动器温度效应的敏感度降低。
对制动器温度的更好控制或调节以及进一步的改进和降低可以通过图1的实施方式中示出的飞行器系统1000的其它方面来实现。例如，来自外部环境209的外部空气的进入和第一辅助风扇231和第二辅助风扇232对空气流量的补充可以提供益处。
在图4中示出了图示出根据本发明的实施方式的方法400的示意图。在该实施方式中，方法400是对飞行器起落架的制动器的温度进行控制的方法。示例制动器是上述制动器220。该方法包括基于对用于调节制动器的温度的多个对象中的用于调节制动器的温度的某一对象的选定，使401热管理系统2000对制动器的温度进行调节。可选地，上述使401热管理系统2000对制动器的温度进行调节基于指示飞行器处于飞行状态的条件。至少一个流体移动装置的示例包括上述BCF 230以及第一辅助风扇231和第二辅助风扇232。
在图5中示出了根据本发明的实施方式的非暂时性计算机可读存储介质中的一组计算机可读指令的示意图。所述一组计算机可读指令由飞行器制动器温度控制系统的控制器来执行，比如由如上所述的BTCS 100的控制器110来执行。当被执行时，该指令致使控制器基于对用于调节制动器的温度的多个对象中的用于调节制动器的温度的某一对象的选定，使515热管理系统2000对制动器的温度进行调节。可选地，该指令致使控制器基于指示飞行器处于飞行状态的条件使515至少一个流体移动装置驱动一定流量的流体。示例制动器是上述制动器220。至少一个流体移动装置的示例包括上述BCF 230以及第一辅助风扇231和第二辅助风扇232。
在一些实施方式中，制动器是液压致动式制动器。在一些实施方式中，液压致动式制动器包括液压活塞。在其它实施方式中，制动器是电动制动器。在一些实施方式中，电动制动器包括机电致动器。在一些实施方式中，制动器包括非金属材料。在一些实施方式中，非金属材料包括碳，并且制动器可以被称为是碳制动器。在一些实施方式中，制动器包括金属。在一些实施方式中，该金属包括钢，并且制动器可以被称为钢制动器。
在一些实施方式中，制动器构造成使飞行器例如在跑道上保持静止，以及构造成使飞行器减速。
在图1中所示的实施方式中，示出有两个辅助流体移动装置231、232。在其它实施方式中，可以使用不同数目的辅助流体移动装置。例如，可以使用单个辅助流体移动装置，或根本不使用辅助流体移动装置。辅助流体移动装置的数目可以等于或大于制动器冷却风扇的数目。
有利地，在此描述的实施方式的特征提供飞行器系统，该飞行器系统提供对制动器温度的更好控制。有利地，制动器性能、制动器寿命、轮胎性能、轮胎寿命可以得到提高。替代性地或附加地，飞行器的周转时间可以减少，以及对在某一操作时段期间通过相继飞行所经历的累积制动器温度效应的敏感度可以降低。此外，降低的制动器温度有助于使飞行器的其它部件减少与高温的接触。示例部件包括机轮、轮胎、制动器壳体、机轮的轮辋、机轮的轴。对制动器温度的控制可以有助于减轻轮胎放气的风险。
应当指出的是，除非另有明确说明，否则本文所使用的术语“或”应当被解释为表示“和/或”。
以上实施方式应当被理解为如何可以实现本发明及本发明的各方面的非限制性的说明性示例。设想了本发明的其他示例。应当理解，关于任何一个实施方式描述的任何特征可以单独使用或者与所描述的其他特征组合地使用，并且也可以与实施方式中的任何其他实施方式的一个或更多个特征或者实施方式中的任何其他实施方式的任何组合一起组合使用。此外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，还可以采用上面未描述的等同方案和改型。

Claims (15)

1.一种用于对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的飞行器制动器温度控制系统，所述飞行器制动器温度控制系统包括控制器，所述控制器配置成基于对用于调节制动器温度的多个对象中的用于调节制动器温度的某一对象的选定，使热管理系统对所述制动器的所述温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述多个对象中的至少一者与所述飞行器的至少一个部件的功能有关。
3.根据权利要求2所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述飞行器的所述至少一个部件的所述功能与所述至少一个部件的性能考虑因素和/或使用期限考虑因素有关。
4.根据权利要求2或3所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述起落架和/或所述飞行器的起落架舱包括所述至少一个部件。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述多个对象中的至少一者与时间方面条件有关，例如所述飞行器的时间方面操作或所述飞行器外部的时间方面条件。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述多个对象中的至少一者与所述飞行器的NVH考虑因素有关。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述控制器配置成基于对所述某一对象的所述选定使所述热管理系统将一定流量的流体引导到所述制动器上以对所述制动器的所述温度进行调节。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述控制器配置成基于对所述某一对象的所述选定使所述热管理系统的至少一个流体移动装置将所述一定流量的流体驱动到所述制动器上以对所述制动器的所述温度进行调节。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述控制器配置成基于对所述某一对象的所述选定使所述热管理系统的多个流体移动装置将相应流量的流体驱动到所述制动器上以对所述制动器的所述温度进行调节。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，其中，所述控制器配置成基于对所述某一对象的所述选定使所述热管理系统的入口对使所述外部空气进入到包括所述制动器的内部环境中进行控制，以使用所述外部空气对所述制动器的所述温度进行调节。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统，包括数据记录器和分析器，所述数据记录器记录与所述热管理系统对所述制动器的所述温度的调节有关的数据，所述分析器基于对记录在所述数据记录器上的所述数据的分析来确定调节所述制动器的所述温度所使用的管理体制。
12.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求1至11中的任一项所述的飞行器制动器温度控制系统。
13.一种对飞行器的起落架的制动器的温度进行控制的方法，所述方法包括基于对用于调节制动器温度的多个对象中的用于调节制动器温度的某一对象的选定，使热管理系统对所述制动器的所述温度进行调节。
14.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括存储在所述非暂时性计算机可读存储介质上的一组计算机可读指令，所述一组计算机可读指令在由所述飞行器制动器温度控制系统的控制器执行时使所述控制器运行根据权利要求13所述的方法。
15.一种用于对飞行器机轮的制动器的温度进行控制的温度控制系统，所述温度控制系统包括控制器，所述控制器配置成确定强制对流装置和/或自然对流装置中的至少一者的操作的程度，所述强制对流装置和/或所述自然对流装置构造成使流体沿着所述制动器的表面移动，其中，所述控制器配置成基于至少一个非热学飞行器条件或非热学飞行条件来确定所述操作的程度。
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