CN117580737A - 飞行器制动系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种飞行器制动系统，该飞行器制动系统包括：制动致动器、构造成将加压液压流体供应到制动致动器的主液压流体供应回路、以及包括构造成将加压液压流体供应到制动致动器的压电泵的副液压流体供应回路。

Description

飞行器制动系统

技术领域

本发明涉及飞行器制动系统。飞行器制动系统通常包括一个或多个制动致动器，其在正常运行期间由中央液压系统驱动。在紧急情况下，如当主液压回路发生故障时，还需要紧急液压流体供应系统来驱动制动致动器。同样的布置通常也用于在飞行器驻机时保持制动器上的足够压力。

背景技术

目前，使用从中央液压系统所馈送的止回阀下游的蓄能器来实现紧急制动。如果液压系统发生故障，蓄能器将容纳足够的流体，以允许制动致动器进行多次应用。

在将流体返回到中央液压系统的贮存部之前，每次制动应用可以使用满活塞体积的流体。因此，对多次应用的要求可能使得需要大型蓄能器。此外，它限制了在紧急情况下可以使用的应用的数量。

同样的蓄能器布置也用于在飞行器驻机时保持制动器上的足够压力。如果机械间隙增大，例如制动器冷却时，则蓄能器所供应的压力足以维持制动功能。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种飞行器制动系统，该飞行器制动系统包括：制动致动器；主液压流体供应回路，其构造成将加压液压流体供应到制动致动器；以及副液压流体供应回路，其包括压电泵，该压电泵构造成将加压液压流体供应到制动致动器。

这提供了与已知布置相比质量、尺寸和/或复杂性减小的制动系统。

压电泵可以包括泵送腔室和压电叠堆，压电叠堆构造成改变泵送腔室的容积。压电泵还可以包括电子驱动单元和止回阀，电子驱动单元构造成控制压电叠堆，止回阀在泵送腔室的每一侧上构造成分别控制到泵送腔室的入口流和出口流。

较佳地，制动系统还包括蓄能器，该蓄能器布置成储存从制动致动器返回的加压液压流体，其中，压电泵布置成从蓄能器抽取液压流体。以此布置，当由副液压回路供应时(例如，在紧急情况下)，制动致动器可以执行的行程数量没有限制。此外，可以向压电泵的入口供应加压液压流体。此外，蓄能器可以构造成储存用于制动致动器的单个全行程的一定量的液压流体。换言之，蓄能器的流体容量可以等于制动致动器的主动腔室的容量。以此布置，蓄能器可以在尺寸和质量上减小，从而减小制动组件的尺寸和质量。

可选地，压电泵构造成仅从制动致动器下游的一个或多个液压管线内所截留或包含的液压流体中进行抽取。换言之，以此布置，不需要紧急蓄能器。这可以提供质量和尺寸进一步减小的系统。

可选地，主液压流体供应回路和副液压流体供应回路经由制动控制阀与制动致动器流体连通，制动控制阀布置成控制液压流体进入和离开制动致动器的运动。以此布置，可以减少单独的制动控制阀的数量，从而减小系统的尺寸、质量和/或复杂性。

可选地，制动控制阀经由第一共享液压管线连接到主液压回路的供应管线和压电泵的出口；制动控制阀经由第二共享液压管线连接到主液压回路的返回管线和压电泵的入口；并且制动控制阀布置成选择性地将制动致动器连接到第一共享液压管线或第二共享液压管线。

可选地，主液压流体供应回路的供应管线经由第一止回阀连接到第一共享液压管线，第一止回阀布置成控制来自主液压回路的液压流体的进入流。附加地或替代地，主液压流体供应回路的返回管线经由第二止回阀连接到第二共享液压管线，第二止回阀布置成控制返回到主液压回路的液压流体的外出流。

供应管线是液压管线(例如，管或软管)，其布置成将液压流体的进入流输送到制动致动器。返回管线是类似的液压管线，布置成将液压流体的外出流从制动致动器输送(例如，返回到中央液压系统)。止回阀，也被称为单向阀或止逆阀，布置成选择性地允许液压流体沿一个方向流动(即，朝向用于第一止回阀的致动器，并且远离用于第二止回阀的致动器)。止回阀可以是弹簧加载的止逆阀。

压电泵的出口和入口可以分别经由液压管线与共享的供应管线和返回管线流体连接。第一止回阀和第二止回阀可通过当压电泵将加压液压流体供应到制动致动器时产生的液压压力而关闭。换言之，从泵的出口到制动致动器的加压液压流体的流动用作关闭第一止回阀，并且从制动致动器进入压电泵的入口的加压液压液体的流动用作关闭第二止回阀。

以此布置，当副液压回路正在运行时(例如，在紧急制动情况下)，主液压回路可以至少部分地与制动致动器断开(即，不流体连通)。这可以增加副液压回路的液压压力，并使副液压回路能够在接近闭环压力的情况下运行。

可选地，蓄能器在第二止回阀的上游的点处连接到返回管线。换言之，蓄能器可以定位在返回管线的第二止回阀与制动致动器或制动控制阀之间的共享部分上的一点处。以此布置，当第二液压回路运行时(即，当泵将加压液压流体供应到制动致动器时)，蓄能器能接收并储存加压液压流体。

可选地，副液压流体供应回路包括：第三止回阀，其布置成控制进入压电泵的入口的液压流体的进入流；以及第四止回阀，其布置成控制来自泵送腔室的出口的液压流体的外出流。止回阀，也被称为单向阀或整流阀，布置成选择性地允许液压流体沿一个方向流动(即，朝向用于第四止回阀的致动器，并且远离用于第三止回阀的致动器)。止回阀可以是止逆阀。第三止回阀和第四止回阀可通过当主液压流体供应回路将加压液压流体供应到制动致动器时产生的液压压力而关闭。换言之，来自主液压回路的供应管线的加压液压流体的流动用作关闭第四止回阀，这又使得第三止回阀关闭。

以此布置，当主液压回路正在运行时(例如，在“正常”制动情况下)，副液压回路可以与制动致动器断开(即，不流体连通)。主液压回路的单向阀可以与副液压回路的止回阀配合，使得在任何时候只有主液压回路或副液压回路中的一个连接到制动致动器。

可选地，副液压流体供应回路是紧急液压流体供应回路，构造成当主液压流体供应回路不工作时将加压液压制动流体供应到制动致动器。例如，如果来自供应管线的液压压力不足以执行制动致动行器的全行程，则可以认为主液压流体供应回路不工作。当中央液压系统发生故障或失效时，可能会发生这种情况。

可选地，制动致动器构造成应用驻机制动器，并且副液压流体供应回路构造成将加压液压流体供应到制动致动器以维持制动力。驻机制动器以足够的压力作用于一个或多个制动致动器，以保持飞行器静止。以此布置，副液压回路可以与主液压回路分开运行，以保持足够的驻机制动压力，从而适应变化的机械间隙(如当飞行器制动组件冷却时)。

可选地，主液压流体供应回路包括中央液压系统或联接到中央液压系统。中央液压系统包含液压流体的贮存部，并且用于将加压液压流体供应到多个液压子系统。主液压系统的供应管线可以从中央液压系统的贮存部供应液压流体，并且主液压回路的返回管线可以将液压流体返回到中央液压系统的贮存部。

可选地，主液压流体供应回路和副液压流体供应管路构造成将加压液压流体供应到两个或多个制动致动器。

根据本发明的另一方面，提供了一种飞行器起落架组件，其包括根据任一上述描述的飞行器制动系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种飞行器，其包括上述飞行器起落架组件。

电子驱动单元能够以预先确定频率驱动压电叠堆，使得压电叠堆交替地增大和减小泵送腔室的容积。

附图说明

现将参考附图描述本发明的实施例，附图中：

图1是已知的飞行器制动系统的示意图；

图2是根据本发明的一实施例的飞行器制动系统的示意图；

图3是根据本发明的一实施例的飞行器制动系统的示意图。

具体实施方式

图1是已知的制动系统10的示意图，该制动系统10包括主液压流体供应回路20和紧急液压供应回路40，主液压流体供应回路20在正常运行中驱动制动致动器30，紧急液压供应回路40在诸如当主液压回路20的供应管线22不工作时的紧急情况下驱动制动致动器30。

致动致动器30包括气缸32，活塞和杆组件34、36可滑动地容纳在该气缸32内，使得致动器30能沿纵向轴线A延伸和缩回。

气缸32包括用于将致动器30联接到主液压回路20和副液压回路40的端口P。气缸32内在端口P与活塞34之间的空间限定了主动腔室AC(也称为延伸腔室)，将诸如油的液压流体供应到该主动腔室AC以致使致动器30延伸。

虽然未示出，但是应当理解，制动致动器的活塞杆36能联接到一个或多个制动定子。当制动致动器延伸时，一个或多个制动定子将制动压力施加到固定到轮子的一个或多个转子。一个或多个定子与一个或多个转子之间的摩擦施加制动扭矩，该制动扭矩用作减缓轮子的旋转(或在飞行器静止的情况下防止轮子旋转)。当然，在实践中，飞行器制动组件更复杂，并且还包括除此之外的更多元件。例如，在实践中，用于单个轮子的制动组件可以具有多个制动致动器。然而，出于理解本发明的目的，对这些元件的描述不是必需的。

在正常运行中，可操作主液压回路20以经由供应管线22在压力下将液压流体供应到制动致动器30的端口P。供应管线22可以从中央液压系统(未示出)抽取加压的液压流体。

致动器30是单作用的，在于存在限定单个主动腔室的单个端口P。可操作制动控制阀50以选择性地将主供应管线22连接到端口P，以允许加压液压流体流入主动腔室。从端口P进入主动腔室AC的液压流体迫使活塞34朝向壳体32的杆36从其延伸的一侧。这导致致动器30在第一阶段期间在第一延伸状态与第二延伸状态之间变化，这又经由一个或多个制动定子将制动力施加到一个或多个制动转子，如上所述。制动控制阀50使得能够控制从供应管线22施加到制动致动器的液压压力，从而能够控制制动扭矩。

在壳体内的活塞34的远侧，设有弹性偏置装置，如机械弹簧38，在该示例中，该弹性偏置装置随着致动器30延伸而被压缩，使得弹簧38提供弹性偏置力，该弹性偏置力促使致动器30在从液压供应回路移除流体压力时收缩到收缩状况。可操作制动控制阀50以选择性地将端口P连接到返回管线24，以允许加压液压流体流出致动器。随着制动致动器30收缩，流体被迫穿过端口P离开主动腔室AC，并且返回流体能经由返回管线24返回到例如中央液压系统的贮存部。

在一些情况下，主液压回路20可能不能提供足够的液压压力来操作制动致动器30。例如，如果中央液压系统发生故障，就会发生这种情况。

因此，制动系统10还包括紧急液压流体供应回路40，可操作该紧急液压流体供应回路40以将加压液压流体供应到制动致动器30。

图1所示的紧急液压回路40包括紧急供应管线42，该紧急供应管线经由紧急止逆阀44与主供应管线流体连通。紧急供应管线42包括处于紧急止逆阀44的下游的专用紧急蓄能器46。在正常运行期间，由主液压回路20供应的流体的一部分经由紧急止逆阀44被引导到紧急蓄能器46，然后在压力下被紧急蓄能器46存储。

在紧急制动情况下，如当主液压回路20发生故障或不可操作时，可操作紧急液压回路40以从紧急蓄能器46抽取加压液压流体并将其供应到制动致动器30的端口P。其以与上述相同的方式延伸制动致动器30。如上所述，当制动致动器30在偏置装置38的作用下收缩时，流体经由返回管线24返回到例如中央液压系统的贮存部。类似于制动控制阀50的操作，紧急制动控制阀52选择性地将紧急蓄能器46或返回管线连接到制动致动器的端口P，以允许液压流体进入或离开主动腔室。

如图1所示，主液压回路20和紧急液压回路40经由往复阀60连接到制动致动器的端口P。可操作往复阀60以选择性地将主液压回路20或紧急液压回路40连接到制动致动器30。

如将理解的，每个紧急制动应用(即，制动致动器的每个行程)可以在将流体返回到中央液压系统的贮存部之前使用满活塞体积的流体。因此，为了在紧急情况下实现制动器的多次应用，蓄能器必须足够大，以储存对应量的液压流体(足以实现例如六个全行程)。这可能使得存在大蓄能器，从而又增加制动组件的尺寸和/或质量。此外，即使使用大蓄能器，在紧急情况下可以使用的制动致动器30的行程的数量也是有限的。

本发明通过提供一种制动系统来克服这些和其它缺点，该制动系统中，紧急液压流体供应回路包括用于在紧急情况下为制动致动器供应加压液压流体的压电泵。本发明人已经发现，压电泵可以提供足够的液压压力和流量来驱动制动致动器，同时相对小且重量轻。

根据本发明的飞行器紧急制动系统的第一个示例如图2的示意图所示。与图1的制动系统10一样，图2的制动系统100包括主液压流体供应回路和紧急(此处称为“副”)液压流体供应回路400，该主液压流体供应回路由供应管线220和返回管线240表示，在正常运行下驱动制动致动器300，紧急液压流体供应回路400在诸如当主液压回路发生故障时的紧急情况下驱动制动致动器300。图2中的副液压回路400包括压电泵440，可操作该压电泵以抽取液压流体并在压力下将其供应到致动器300的端口P。

主液压流体供应回路和副液压流体供应回路经由共用的制动控制阀500联接到制动致动器300的端口P，使得制动控制阀500的入口端口可连接到主液压回路的供应管线220和压电泵440的出口两者，而制动控制阀500的出口端口可连接到主液压回路的返回管线240和压电泵440的入口。如上文关于图1所解释的，可操作制动控制阀500以选择性地允许液压流体流入或流出制动致动器的主动腔室AC(图2中由制动控制阀沿箭头方向的运动示出)。以此布置，单个制动控制阀可以用于主液压回路和副液压回路两者。与诸如图1的使用单独的用于主液压回路和副液压回路的制动控制阀的现有技术系统相比，其可以降低系统的尺寸、质量和复杂性。

在图2中，主液压回路和副液压回路连接，使得供应管线的紧邻制动控制阀500上游的部分220a在两个回路之间共享(即共用)，并且返回管线的紧邻制动控制阀500下游的部分240a也在两个回路之间共享。主液压回路的供应管线220可以经由止回阀222(也称为单向阀)、诸如弹簧加载的止逆阀(或其它压力释放阀)连接到供应管线的共享部分220a，止回阀布置成控制从主液压回路到制动致动器300的液压流体的进入(主供应)流。

在正常运行期间，当主液压流体供应回路起作用时，图2的系统以与上文关于图1所述大致相同的方式运行。然而，在紧急情况下，如当主液压回路的供应管线220不工作时，由副液压回路400的压电泵440将加压液压流体提供给制动致动器。在图2的系统中，压电泵440布置为抽取截留在返回管线的在制动控制阀500与压电泵440的入口之间的一部分内的液压流体(在本示例中，包括返回管线的上述共享部分240a和主液压回路的返回管线240的至少一部分)。如将要理解的，可以在制动致动器300的每个行程之后从返回管线抽取液压流体，使得液压流体在压电泵440与致动器300之间有效地连续流动。因此，制动致动器300在紧急情况下(即，当由副液压回路400供应时)可以执行的行程数量并没有限制。此外，由于不需要紧急蓄能器，因此可以显著减小系统的尺寸和质量(压电泵的小尺寸和低重量意味着蓄能器的移除可以大大抵消泵的增加)。

当副液压回路400正在供应制动致动器时(即，当压电泵440正在运行时)，液压压力作用以关闭连接主供应管线220的止回阀222。以此方式，当副液压回路400运行时，主液压回路与制动致动器部分地断开(即，供应管线220不与制动致动器流体连通)。

在一些情况下，可能没有足够的液压流体截留在制动控制阀500下游的可用液压管线内以使制动致动器300能够进行全行程。附加地，或者替代地，在返回管线中可能没有足够的压力使压电泵440有效运行。在这种情况下，制动系统可较佳地包括紧急蓄能器，压电泵440能从该紧急蓄能器抽吸多达满活塞体积的加压液压流体。

这种制动系统的一个示例如图3所示。图3的系统100与上文关于图2所述的系统基本相同，不同之处在于返回管线的共享部分240a包括专用蓄能器460，该蓄能器构造成随着制动致动器300收缩而存储从制动致动器300返回的加压液压流体的至少一部分(如上文关于图1所述)。与紧急蓄能器直接供应致动器的现有技术系统(如图1中的系统)相反，根据本发明的紧急蓄能器460仅为压电泵300提供加压液压流体供应。然后，压电泵440能从蓄能器460抽取加压液压流体，以便供应制动致动器300。在这种情况下，液压流体经由专用蓄能器460在压电泵440与致动器300之间连续流动，因此制动致动器300在紧急情况下(即，当由副液压回路400供应时)可以执行的行程数量没有限制。此外，蓄能器460只需要为制动致动器300的一个全行程存储足够的液压流体，并且另外只需要在相对较低的压力下存储该体积，因为它仅供应压电泵的泵送腔室。因此，可以减小蓄能器460的尺寸和质量。

较佳地，主液压回路的供应管线240经由第二止回阀242、诸如弹簧加载的止逆阀(或其它压力释放阀)连接到返回管线的共享部分240a，第二止回阀布置成控制从致动致动器300到主液压回路的液压流体的外出(主返回)流。这可以升高蓄能器460与压电泵440的入口之间的压力。致动器300的返回弹簧38和/或主动腔室AC的尺寸可以增大，以适应液压流体经由主返回管线240返回所需的额外压力。当主液压回路为制动致动器供应加压液压流体时，液压压力用作打开第一止回阀222和第二止回阀242。

止回阀222、242可以是弹簧偏置的止逆阀，或者任何合适的止回阀。

本发明实施例的压电泵440可以采用任何合适的形式。例如，如图2和图3所示，压电泵可以包括成对止回阀482、484，止回阀482、484彼此由容壳隔开，以在它们之间限定泵送腔室486。成对止回阀中的一个止回阀482布置成允许液压流体流入泵送腔室486。成对止回阀中的另一个止回阀484布置成允许液压流体流出泵送腔室486。泵送腔室486的表面可以例如由可动隔膜形成。压电元件488、较佳地包括如图所示的压电叠堆布置成(例如通过移动隔膜)改变泵送腔室486以在腔室容积增加时将流体从入口阀482吸入腔室中，并且在腔室容积减小时将流体从出口阀484排出腔室。可以由电子驱动单元(未示出)驱动压电元件488，该电子驱动单元具有振荡高电压/低电流电源(如高达2000v)，其频率通常在200到2000Hz的范围内。控制可以是纯粹电源打开(ON)/电源关闭(OFF)。也能通过压电元件488的运行频率和电压调节由泵480泵送的流体量。

如将理解的，当主液压回路正在运行时，液压压力将用作关闭压电泵的止回阀484，止回阀又用作关闭止回阀482，使得液压泵与制动致动器断开(即，不流体连通)。主液压回路的止回阀222可以与副液压回路的止回阀484协配，使得在任何时候只有主液压回路或副液压回路中的一个连接到制动致动器。压电泵的止回阀482、484可以是止逆阀，或者任何合适的止回阀。

在上述任何示例中，主液压回路和/或副液压回路可以与致动器500一体形成，也可以是联接到致动器500的独立单元。主液压流体供应回路可以以与关于图1所述的方式类似的方式包括中央液压系统，或联接到中央液压系统。替代地，主液压回路可以是专用的液压流体供应回路，如电动液压致动器的液压流体供应回路。如将理解的，制动致动器可以是任何合适的制动致动器，如上文关于图1所描述的制动致动器。

为了便于图示，制动致动器已经被描述和图示为单作用致动器。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明同样可以应用于双作用致动器。

驻机制动器实施方式

在上文的讨论中，已经在紧急制动系统的背景下描述了本发明。然而，如图2和图3所示，上述制动系统同样适用于飞行器驻机制动器。具体地，副液压回路可以构造成在飞行器驻机时维持制动器上的足够压力，例如通过周期性地开启压电泵来维持。

应注意的是，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例，而不会偏离由所附权利要求所限定的本发明范围。在权利要求书中，不应将放置在括号中的任何附图标记理解为限制这些权利要求。词语“包括”并不排除除了作为整体在任何权利要求或说明书中列举的那些构件或步骤以外的构件或步骤的存在。构件的单数引用并不排除对这些构件的复数引用，且反之亦然。本发明的各部件可借助包括若干不同元件的硬件来实施。在列举若干部件的装置权利要求中，这些部件中的几个可以由一项或同一项硬件来实施。在相互不同的从属权利要求中描述了特定措施的事实并不意味着这些措施的组合不能用于产生良好效果。

Claims (14)

1.一种飞行器制动系统，包括：

制动致动器；

主液压流体供应回路，所述主液压流体供应回路构造成将加压液压流体供应到所述制动致动器；以及

副液压流体供应回路，所述副液压流体供应回路包括压电泵，所述压电泵构造成将加压液压流体供应到所述制动致动器。

2.根据权利要求1所述的飞行器制动系统，其特征在于，还包括蓄能器，所述蓄能器布置成储存从所述制动致动器返回的加压液压流体，其中，所述压电泵布置成从所述蓄能器抽取液压流体。

3.根据权利要求1所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述压电泵构造成仅从所述制动致动器下游的一个或多个液压管线内所包含的液压流体中进行抽取。

4.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述主液压流体供应回路和所述副液压流体供应回路经由制动控制阀与所述制动致动器流体连通，所述制动控制阀布置成控制液压流体进入和离开所述制动致动器的运动。

5.根据权利要求4所述的飞行器制动系统，其特征在于：

所述制动控制阀经由第一共享液压管线连接到所述主液压回路的供应管线和所述压电泵的出口；

所述制动控制阀经由第二共享液压管线连接到所述主液压回路的返回管线和所述压电泵的入口；并且

所述制动控制阀布置成选择性地将所述制动致动器连接到所述第一共享液压管线或所述第二共享液压管线。

6.根据权利要求5所述的飞行器制动系统，其特征在于：

所述主液压流体供应回路的供应管线经由第一止回阀连接到所述第一共享液压管线，所述第一止回阀布置成控制来自主液压回路的液压流体的进入流；并且/或者

所述主液压流体供应回路的返回管线经由第二止回阀连接到所述第二共享液压管线，所述第二止回阀布置成控制返回到所述主液压回路的液压流体的外出流。

7.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述副液压流体供应回路包括：

第三止回阀，所述第三止回阀布置成控制进入所述压电泵的入口的液压流体的进入流；以及

第四止回阀，所述第四止回阀布置成控制来自所述压电泵的出口的液压流体的外出流。

8.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述副液压流体供应回路是紧急液压流体供应回路，构造成当所述主液压流体供应回路不工作时将加压液压制动流体供应到所述制动致动器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述制动致动器构造成应用驻机制动器，并且其中，所述副液压流体供应回路构造成将加压液压流体供应到所述制动致动器以保持制动力。

10.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述主液压流体供应回路包括中央液压系统或联接到中央液压系统。

11.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，还包括制动控制阀，其中，所述制动控制阀构造成控制从所述主液压流体供应回路和所述副液压流体供应回路施加到所述制动致动器的液压压力。

12.根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统，其特征在于，所述主液压流体供应回路和所述副液压流体供应回路构造成将加压液压流体供应到两个或多个制动致动器。

13.一种飞行器起落架组件，所述飞行器起落架组件包括根据前述权利要求中任一项所述的飞行器制动系统。

14.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求所述的飞行器起落架组件。