CN117885903A - 传感器承载件、起落架组件、飞行器和相关方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及传感器承载件、起落架组件、飞行器和相关方法。在一个方面中，提供了一种用于感测作用在飞行器起落架组件(200)的轴(215)上的力的传感器承载件(220)。传感器承载件(220)布置成装配在轴内并且包括用于将其固定至轴(215)的一个端部的端部联接件(225)和用于将其固定至轴的中央部分的中央联接件(245)，在中央部分处，轴附接至组件(200)的主支腿(210)。传感器承载件(220)包括布置成检测在端部联接件(225)与中央联接件(245)之间发生的应变的传感器装置(230、240)，使得在使用中，传感器装置(230、240)指示在轴(225)的端部与飞行器的主支腿(210)之间发生的应变。

Description

传感器承载件、起落架组件、飞行器和相关方法

技术领域

本公开涉及用于感测飞行器起落架组件处的载荷的设备比如传感器和方法。更具体地但非排他地，本公开涉及用于感测飞行器起落架组件处的制动扭矩的传感器和方法。

背景技术

许多商用飞行器配备有起落架传感器系统以监测诸如飞行器制动动作和硬着陆之类的事件。例如，在一些波音747飞行器主起落架(MLG)组件和协和式飞行器上，采用应变仪传感器来监测制动扭矩，使得在感测到的扭矩过高的情况下，制动压力被降低。

在B747的情况下，MLG是四轮(多轴)转向架。扭矩销配装至转向架的中心点，其中，传感器联接在销与轮附接点中的每个轮附接点上的扭矩凸耳之间，以便将感测到的扭矩“解析”至转向架上的单个点。

对于较小的商用飞行器、比如单通道窄体载客飞行器，MLG包括通常具有两个轮的单轴起落架组件。与多轴转向架不同，这种布置不提供对扭矩进行解析且可以容易地安装应变仪传感器的单个点。可能需要大量传感器或者对单轴起落架组件进行显著的重新设计。

测试飞行器使用在外部安装在起落架组件上的不同位置的应变仪进行测试，但是这些应变仪难以结合至起落架组件的外部，并且需要大量校准。这对于商业航空运输操作来说是不切实际的，尤其是因为在传感器失效的情况下，起落架组件可能需要被移除并送走以进行传感器更换或维修，从而导致不必要的费用和延误。

此前已经提出将载荷和扭矩传感器集成到起落架结构中以提供载荷测量作为ALGeSMo项目的一部分。ALGeSMo(先进的起落架感测和监测)是欧盟联合技术倡议(洁净天空2)，其涉及使用光纤布拉格光栅(“FBG”)技术的基于光学的载荷监测系统。该提案要求结合和安装程序以用于将FBG传感器锁定在起落架的轴内。该程序可能非常耗时。

本发明旨在缓解上面提及的问题中的一个或更多个问题。替代性地或附加地，本发明旨在提供用于飞行器起落架组件的改进的起落架载荷感测设备和相关联的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在飞行器起落架组件的轴内使用的传感器承载件。传感器承载件包括第一联接件和第二联接件，第一联接件用于将承载件联接至轴的第一位置，第二联接件用于将承载件联接至轴的与第一位置轴向间隔开的第二位置。传感器承载件包括至少一个传感器，所述至少一个传感器布置成检测传感器承载件的第一联接件与第二联接件之间的应变。以这种方式，所述至少一个传感器配置成使得当传感器承载件位于轴内并且分别通过第一联接件和第二联接件联接至轴时，由所述至少一个传感器检测在轴的第一位置与第二位置之间发生的应变。

以这种方式，由于力、比如制动扭矩而在轴处发生的应变经由第一联接件和第二联接件在传感器承载件内被复制并且由所述至少一个传感器感测。所产生的指示感测到的应变的信号可以被处理并传输至飞行器的其他系统，或者存储在存储器中。

为了避免疑义，本文中的“轴向间隔开”意味着，当传感器承载件在轴内使用时，联接件在沿着轴的轴线的方向上彼此间隔开，轴的轴线是轮在联接至轴时的旋转轴线。还将理解的是，传感器承载件的第一联接件和第二联接件也沿着传感器承载件的纵向方向彼此纵向间隔开。在其中传感器承载件位于轴内的实施方式中，传感器承载件的纵向方向与轴的轴线对准(例如平行并重合，即同轴)。传感器承载件通常是长形的，使得其长度与传感器承载件的纵向方向对准。

根据这种布置的实施方式存在若干潜在的优点。首先，传感器承载件(例如，其可以呈传感器组的形式)不需要待配装至起落架组件的任何外部部件并且可以容纳在轴内。第二，传感器承载件不需要对起落架组件或飞行器的任何其他部分进行任何显著的修改即可进行安装。第三，在传感器承载件或传感器承载件的部件中的一个部件失效的情况下，传感器承载件可以被容易地替换，而无需移除轮或替换整个起落架组件。第四，对第一联接件和第二联接件以及传感器承载件的提供使得一个或多个传感器能够安装在轴中，而无需直接结合至任何飞行器结构(相反，传感器直接结合至例如传感器承载件的结构)。这可以有助于减少在飞行器上原位校准传感器的次数或者完全避免在飞行器上原位校准传感器。

将理解的是，实施方式的传感器承载件因此消除了对单轴双轮起落架组件进行昂贵且复杂的重新设计的需要，并且/或者简化了传感器承载件在飞行器上的安装和后续使用。

优选地，传感器承载件具有在传感器承载件内布置于第一联接件与第二联接件之间的多个传感器(例如，两个或更多个)。

传感器承载件本体在形状上可以至少部分地是大致筒形(即，管)，并且适于装配在轴的中空腔内。筒形形状可以具有中空轴的内径的至少一半、优选地至少75％并且可能与其基本相等的外径。传感器承载件的传感器可以围绕传感器承载件的内部弯曲表面以分布式同心图案布置。传感器的分布和数目确保传感器承载件能够感测在传感器承载件内沿任何方向发生的应变。

传感器本体可以呈笼状件的形式。笼状件可以是大致筒形的。例如，笼状件可以具有筒形(环形)端部，在所述筒形端部之间具有肋部，肋部结合有传感器。第一联接件和第二联接件可以设置在筒形端部处。替代性地，第二联接件可以设置在笼状件的中央筒形(环形)部段处。肋部可以相对于由筒形端部限定的大致筒形形状的假想包络面凹入，使得传感器可以安装在所述肋部的外表面上。

一系列传感器还可以提供冗余，使得在一个或更多个传感器失效的情况下，传感器承载件可以继续感测在轴处发生的应变。

优选地，传感器承载件包括第三联接件和至少一个另外的传感器，第三联接件用于将传感器承载件联接至轴的与第一位置和第二位置轴向间隔开的第三位置，所述至少一个另外的传感器布置成检测在轴的第二位置与第三位置之间发生的应变。所述至少一个另外的传感器配置成使得当传感器承载件联接至轴时，由所述至少一个另外的传感器检测在轴的第二位置与第三位置之间发生的应变。

第二位置可以位于第一位置与第三位置之间。例如，分别地，第一位置可以靠近轴的第一端部，并且第三位置可以靠近轴的与第一端部相反的第二端部，其中，第二位置位于轴的第一端部与第二端部之间。

第一位置和第三位置优选地远离第二联接件设置在相反的轴向方向上。

第一位置和第三位置可以与轮螺母在轴上的位置重合，使得由轮作用在轴上的力由传感器承载件精确地感测。

将理解的是，具有将传感器承载件联接至轴的有限数目的联接件(例如仅两个联接件，或可选地三个联接件)使得能够直接且有效地安装和/或移除传感器承载件。优选地，存在十个或更少(更优选地，六个或更少)这样的联接件，所述联接件执行将传感器承载件在固定位置处锚固至轴的功能。每个联接件可以包括螺栓，该螺栓例如从轴的外部穿过轴延伸至轴的内部。这样的螺栓可以从轴的位于轴的一侧的外部经由轴的内部延伸至轴的位于轴的相反侧的外部。

优选地，传感器承载件具有在传感器承载件内布置于第二联接件与第三联接件之间的多个另外的传感器。这些另外的传感器可以围绕传感器承载件的内部弯曲表面以分布式同心图案布置。

轴的第二位置优选地对应于轴与起落架支腿之间的连接部。

第二位置可以是轴与起落架支腿之间的接合部，并且因此是施加至起落架组件的轮的力通过其传递至起落架支腿的点。

传感器承载件优选地包括靠近第二联接件设置在传感器承载件内的至少一个中央传感器，所述至少一个中央传感器布置成与所述至少一个传感器和/或所述至少一个另外的传感器配合。

优选地，所述至少一个中央传感器包括靠近中央联接件布置在传感器承载件内的多个中央传感器。这些中央传感器可以围绕传感器承载件的内弯曲表面以分布式同心图案排列。所述另外的传感器的分布优选地确保传感器承载件能够感测围绕传感器承载件的弯曲表面发生的应变。

传感器可以根据待感测的应变以不同的取向和位置布置。

优选地，由传感器承载件检测的应变包括与附接至轴的第一端部的轮的制动动作相关的扭转应变。

以这种方式，制动扭矩控制可以智能地应用于飞行器的每个轮，以管理飞行器功能，比如优化减速、制动器磨损控制、制动器健康监测、制动器温度分布和控制、氧化防止和其他功能。

由传感器承载件检测的应变优选地包括在飞行器的着陆和起飞期间由作用在轴上的力引起的竖向应变。

这种竖向应变感测允许硬着陆和疲劳寿命监测，以及重量和平衡确定和轮胎偏转监测。

将理解的是，传感器承载件能够检测其他方向上的应变。例如，这可以包括允许跑道表面监测和疲劳寿命监测的轴阻力应变。

从上文将理解的是，传感器承载件可以承载围绕传感器承载件的本体轴向和周向分布的多个传感器。传感器承载件的外径可以沿着其轴线变化。由此，尽管可能是所有这样的传感器都设置在传感器承载件的内表面上的情况，但是可以存在下述一些实施方式：在这些实施方式中，传感器承载件的外径明显小于轴的内径，由此允许一个或更多个传感器安装在轴中但是安装在传感器承载件的外表面上。

从上文将理解的是，传感器承载件可以承载多个传感器，所述多个传感器分布成使得允许测量制动扭矩以及其他载荷、比如说例如轮上的重量、竖向载荷和/或绕横向于轴的轴线的轴线的扭转载荷等。

传感器承载件可以结合有轮速转速计。替代性地或附加地，传感器承载件可以结合有制动器冷却风扇马达。替代性地或附加地，传感器承载件可以结合有轮胎压力指示系统。具有结合有一个或更多个这种额外部件的传感器承载件可以有助于将若干其他部件和感测系统方便地集成到传感器承载件中。

传感器承载件优选地由复合材料制成。例如，传感器承载件的本体可以基本上完全由高温复合材料、比如聚醚醚酮(PEEK)制成。替代性地或附加地，传感器承载件本体可以主要由金属、比如不锈钢或铝制成。

所使用的复合材料和传感器承载件的形状针对其应变特性被选择成使得传感器承载件所经历的应变可以可靠且准确地复制轴所经历的应变，例如使得它准确地提供对在轴的一个或多个端部与中心之间发生的应变的模拟。

传感器承载件优选地是线路可替换单元，该特征例如通过传感器承载件的可重复使用和模块化性质以及联接件的数目和简单性来实现。

将理解的是，传感器承载件可以与轴分开设置，传感器承载件构造成联接在该轴中。替代性地，传感器承载件可以设置在飞行器轮轴内，传感器承载件在第一位置处通过第一联接件联接至轴并且在第二位置处通过第二联接件联接至轮，第一位置和第二位置在平行于轴的纵向轴线的方向上间隔开。

根据本发明的第二方面，提供了一种起落架组件，该起落架组件包括：支腿；轴，该轴联接至支腿，该轴包含根据本发明的第一方面的传感器承载件；以及可选的至少一个轮，所述至少一个轮安装在轴上。

起落架组件可以用于主起落架(MLG)或前起落架(NLG)。起落架组件可以包括单个轴或经由转向架联接的多个轴。轴可以是用于仅在一个端部处安装轮的短轴。

根据本发明的第三方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括结合有传感器承载件的起落架组件。

该飞行器优选地是载客飞行器。载客飞行器优选地包括乘客舱，该乘客舱包括用于容纳多名乘客的多行且多列的座椅单元。飞行器可以具有至少20个乘客、更优选地至少50个乘客、并且更优选地多于50个乘客的容量。飞行器可以是商用飞行器、例如商用载客飞行器、例如单过道或双过道飞行器。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于确定作用在飞行器起落架组件的轴上的力的方法。该方法包括：感测在位于轴内的传感器承载件处发生的应变，该传感器承载件联接在轴的两个轴向远离的位置之间。以这种方式，传感器承载件处的感测到的应变提供对在轴的两个轴向间隔开的位置之间发生的应变的指示，并且因此在实施方式中可以与制动扭矩、竖向载荷和/或轴经受的其他载荷有关。

传感器承载件(或组)可以包括在内部分布在传感器承载件内的多个应变传感器。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于替换飞行器起落架组件的轴中的传感器组的方法，该传感器组例如通过使用可重复使用且可移除的固定件联接在轴的两个轴向间隔开的位置之间。该方法包括以下步骤：使传感器组与轴的两个轴向间隔开的位置断开联接；从轴上移除传感器组；将替换传感器组插入轴中；以及例如用相同或不同的固定件将替换传感器组联接至轴的两个轴向间隔开的位置。

以这种方式，传感器组/承载件在部件失效的情况下可以被快速且容易地替换，而不需要重大的维护事件。将理解的是，除了由承载件或其他飞行器系统自动执行的那些步骤之外，替换承载件优选地不需要任何特定的校准或配置步骤。

在插入替换传感器组的步骤之前，该方法优选地还包括校准替换传感器组的步骤，以及可选地，测试替换传感器组的步骤。以这种方式，替换传感器组可以是“即插即用”的，以便于在传感器组件失效的情况下快速替换并且因此便于飞行器调度。替换传感器组可以是线路可替换单元。

当然，将理解的是，关于本发明的一个方面所描述的特征可以并入到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以包含参照本发明的设备所描述的特征中的任何特征，并且本发明的设备可以包含参照本发明的方法所描述的特征中的任何特征。

附图说明

现在将参照所附的示意图仅通过示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在附图中：

图1示出了飞行器，该飞行器具有带有根据本发明的实施方式的传感器承载件的起落架组件；

图2示出了结合有根据本发明的第一实施方式的传感器承载件的起落架组件；

图3是根据本发明的第二实施方式的传感器承载件的立体图；

图4是图3的传感器承载件的端视图；

图5是根据本发明的第三实施方式的传感器承载件的简化视图；以及

图6示出了根据本发明的另一实施方式的方法的说明性流程图。

具体实施方式

图1示出了包括一对机翼106和机身105的飞行器101。飞行器101由两个主起落架组件(MLG)108和前起落架组件(NLG)110支承在地面上。MLG还在滑行、着陆期间以及在中断起飞期间为飞行器101提供制动动作。

现在也参照图2，示出了附接至图1的飞行器101的起落架组件200的简化示意图。起落架组件200具有单个轴215并且示出的示例对应于飞行器101的MLG组件108。起落架组件200包括经由轴215联接至主支腿210的一对轮205。轴215具有在轮205之间延伸的主轴线290。由于与地面接触(或者与直接接触轮205的另一物体或表面接触)而作用在轮205上的力可能由于应变而导致在轴215处产生运动。

传感器承载件220沿着主轴线290配装在轴215内。传感器承载件220可以呈大致筒形的管或筒的形式，并且具有由适合于起落架组件环境的复合材料制成的本体235(将在下面进一步描述)。传感器承载件220分别经由轮螺母225和227联接在轴215的每个端部处，并且经由中央螺栓245进一步锚固至轴215的中心。毂盖216和217配装在轴215的每个端部处，并且在一些实现方式中，毂盖216和217还可以与制动器冷却风扇(未示出)相关联，这将在下面进一步描述。

传感器承载件220包括主传感器230，主传感器230可以是应变仪传感器、光纤布拉格光栅(FBG)蚀刻光纤传感器或表面声波(SAW)传感器。主传感器230沿着主轴线290在轮螺母225附近结合至传感器承载件220的本体235的表面，并且布置成感测在传感器承载件220的本体235内在螺母225与中央螺栓245之间发生的应变。

传感器承载件220是独立的，不需要待配装至起落架组件200的任何外部部件并且容纳在轴215的内部的保护范围内。此外，传感器承载件220不需要对起落架组件200或飞行器的任何其他部分进行任何显著的修改即可进行安装。

将理解的是，在传感器承载件220或传感器承载件220的部件中的一个部件失效的情况下，传感器承载件220可以被容易地替换，而无需移除或替换整个起落架组件200，并且因此传感器承载件220是线路可替换单元。

另外，在轮螺母225和227处提供联接以及在中央螺栓245处提供联接允许传感器安装在轴中，而无需直接结合至任何飞行器结构(相反，直接结合至传感器承载件220的本体235)，这可以有助于减少在飞行器101上原位校准传感器的次数或者完全避免在飞行器101上原位校准传感器。

传感器承载件220还包括内部传感器240，内部传感器240也可以是应变仪传感器、光纤布拉格光栅(FBG)光纤传感器或表面声波(SAW)传感器。内部传感器240还结合至传感器承载件220的本体235的表面、沿着主轴线290在轴215的中心附近与主传感器230间隔开并且与主传感器230配合。所有传感器都直接结合至传感器承载件220的本体235的表面，并且各自配置成检测传感器承载件220的本体在传感器局域的应变。

与轮205相关联的制动器250经由连接销255联接至围绕轴215设置的制动扭矩凸缘260。当制动器250被应用时，制动器250与轮205之间的摩擦导致扭转力通过连接销传递至制动扭矩凸缘260，制动扭矩凸缘260又将扭转力传递至轴215。这些扭转力导致轴215的暂时变形。

也可以是应变仪传感器、光纤布拉格光栅(FBG)光纤传感器或表面声波(SAW)传感器的另外的主传感器270在轮螺母227附近结合至传感器承载件220的本体235的表面、沿着主轴线290与主传感器230间隔开。另外的主传感器270布置成以与主传感器230类似的方式感测在轴215的相反端部处在轮螺母227与中央螺栓245之间发生的应变。

传感器承载件220还包括另外的内部传感器280，内部传感器280也可以是应变仪传感器、光纤布拉格光栅(FBG)光纤传感器或表面声波(SAW)传感器。所述另外的内部传感器280与所述另外的主传感器270配合，以确定在传感器承载件220内发生的应变。

为了清楚起见，图2的右手侧的制动器250、连接销255和扭矩板260没有被标记，但是将理解的是，这些元件与图2的左手侧所示出的元件成镜像。

将理解的是，传感器承载件220也可以仅设置有主传感器230，或者设置有主传感器230和内部传感器240，在这种情况下，将仅感测轴的左手侧的应变。

由于传感器承载件220仅通过两个轮螺母225和227以及中央螺栓245保持在轴215内，因此在部件失效的情况下，传感器承载件220可以通过简单地移除毂盖216、移除轮螺母225和227以及中央螺栓245、与任何线缆(未示出)断开连接并使传感器承载件220滑出轴215而被容易地替换。下面描述传感器承载件220的移除和替换的其他细节。上述传感器承载件220或300还可以结合有与起落架组件相关联的其他部件和传感器。所述其他部件和传感器可以包括轮速转速计、制动器冷却风扇马达和轮胎压力指示系统(TPIS)。这些系统可以全部有用地容纳在传感器承载件220或300内。

除了满足全部RTCA(航空无线电技术委员会)DO-160G环境资格测试要求(温度、振动、流体、EMI/EMC等)之外，传感器承载件220或300及其部件将被指定在-55℃至+175℃的环境温度范围内操作。由于高达250℃的HERTO(高能中断起飞)，可能会遇到高于该温度范围的温度，并且尽管传感器承载件220未被要求在175℃与250℃之间起作用，但是它必须足够坚固，不会发生机械故障。传感器承载件220或300也被制造成耐振动的，并且还在与起落架组件200附近发现的流体和液体、比如燃料、液压流体和润滑脂接触的情况下抵抗劣化。

在使用中，飞行器101可以在每个主起落架108的轴中具有传感器承载件220。当飞行器未处于静止时，轮205与地面(未示出)之间的接触导致轮205旋转。

现在参照图2的左侧，在制动期间，由制动器250作用在轮205上的摩擦引起反作用制动扭矩，该反作用制动扭矩经由连接销255和制动扭矩凸缘260传递至轴215。该扭矩产生剪切应力，该剪切应力在制动期间导致轴215的扭转变形(应变)。传感器承载件220的本体235在轮螺母225与中央螺栓245之间也经历这种变形，并且传感器承载件220的这种对应变形由主传感器230和内部传感器240感测。这些传感器被仪表化成将其感测到的应变与由于制动事件而在轴215的左手侧发生的应变相关联，并且由此提供对作用在轴215上的制动扭矩的指示。

以类似的方式，传感器270和280布置成感测在传感器承载件220中在轮螺母227与中央螺栓245之间发生的扭转变形，该扭转变形对应于由于制动事件而在图2的轴215的右手侧发生的应变。

传感器230、240、270和280经由线缆(未示出)连结至飞行器101的控制单元(也未示出)。控制单元布置成接收来自传感器230、240、270和280的信号，所述信号指示在轴215处发生的应变(并且因此指示制动扭矩)。控制单元还可以接收来自其他飞行器系统和传感器(未示出)的关于速度、环境温度等的信号。

控制单元可以包含处理器、存储器和用于处理接收到的信号的其他装置，以用于提供控制信号以控制飞行器101的系统和功能，以及用于提供存储数据以供将来使用。例如，可以捕获和记录硬着陆事件、可以手动或自动更新校准参数、可以执行包括CofG(重心)确定的重量和平衡计算，并且还可以提供起落架部件的健康监测。

传感器承载件220可以在配装至飞行器之前被校准，并且可以在配装之后立即执行进一步的校准和测试(在已知飞行器重量的情况下)。控制单元还可以布置成在飞行的某些阶段、比如在起飞后应用轮制动器时执行传感器承载件220的飞行中校准步骤。

因此，控制单元能够提供诸如最佳制动能量分配、优化减速、制动器磨损控制和健康监测、制动器温度分配和控制以及氧化防止之类的功能。

还将理解的是，除了感测制动扭矩之外，上述传感器装置还可以检测由于施加至轴215的诸如竖向载荷和阻力载荷之类的其他力而在轴215处导致的应变。

例如，在着陆事件期间，从轮205传递的力在轮205与地面接触时被传递至轴215，这又可以导致轴215在竖向意义上的变形(应变)。这种变形导致在传感器承载件220中发生对应的变形，该变形由传感器230、240、270和280感测并被传送至控制单元。

这可以被控制单元使用，以检测硬着陆、用于重量和平衡确定目的，或监测其他参数比如疲劳寿命、轮胎偏转和跑道表面状况。

现在也参照图3，示出了替代性传感器承载件300的示意性立体图。尽管图2的传感器承载件220在形状上完全是筒形的，但是传感器承载件300呈具有筒形端环305和307的中空笼状件的形式，筒形端环305和307经由肋部310联接至中央筒形环315。中央环315具有联接点345，该联接点345布置成接纳与图2的中央螺栓245相对应的中央螺栓。

端环305和307分别具有联接点325和327，联接点325和327布置成用于联接至轮螺母(比如，上述轴215的轮螺母225和227)。

在肋部310内在端环305附近设置有第一系列传感器330。这些传感器对应于图2的一个或多个主传感器230。在肋部310内在端环307附近设置有第二系列传感器370。这些传感器370对应于图2的一个或多个另外的主传感器270。在肋部内在中央环315的两侧分别设置有其他系列的传感器340和380。这些传感器分别对应于内部传感器240和另外的内部传感器280。

现在也参照图4，示出了包括图3的传感器承载件300的轴325的侧视图。中央螺栓350将传感器承载件300的中央环315(未示出)锚固至轴325的中心。为了清楚起见，省略了附接至联接点235和327的轮螺母。

肋部310被示出为附接至端环305并且围绕传感器承载件300的圆周设置。肋部相对于由筒形环305和307限定的假想的筒形包络面凹入，使得所述肋部与轴325的内表面间隔开。如将理解的，八个肋部310中的每个肋部结合有传感器330、340、370和380(在图4中未示出)，总共是64个传感器。

将理解的是，将该数目的传感器以如图3和图4中示出的圆周图案布置在传感器承载件300的本体内确保了作用在轴315上的所产生的总的应变在传感器承载件300内被感测，并且在一系列传感器中的一个传感器失效的情况下存在足够的冗余。

还将理解的是，由于肋部310相对于轴325的内表面在端环305、307与中央环315之间略微凹入，因此传感器330、340、370和380可以安装在肋部310的外表面上。

现在参照图5，示出了起落架500的简化表示，在起落架500中，短轴515仅在起落架支腿510的一侧支承单个轮或一组轮。起落架500结合有传感器承载件520、用于联接至轮螺母(未示出)的端部联接件525和用于联接至轴515的邻近主支腿510的部分的支腿联接件545。

与图2的传感器承载件220或图3和图4的传感器承载件300不同，传感器承载件520布置成仅感测在端部联接件525与支腿联接件545之间发生的应变。因此，将理解的是，具有单独布置的短轴或成组联接至转向架的短轴的当前的和未来的起落架组件设计可以并入图5中所示出的实施方式。

此外，将理解的是，如果两个传感器承载件520布置成在支腿联接件545处配合，其中，所述两个传感器承载件520中的一个传感器承载件小于另一个传感器承载件，使得较小的端部可以在支腿联接件545处配装在较大的端部内，则可以在常规的两轮轴装置中使用两个传感器承载件520。这将允许在部件失效的情况下仅移除两个传感器承载件520中的一个传感器承载件。两个传感器承载件520在如此设置在一起时可以被认为限定单个传感器组。

在制动事件期间，制动器250与轮205(在图5中未示出)之间的摩擦产生制动扭矩，该制动扭矩经由连接销255传递至制动扭矩凸缘260。所产生的扭矩在轴515处产生剪切应力，该剪切应力又产生轴515的扭转变形(应变)。这种变形导致在传感器承载件520中在轮螺母525与中心螺栓545之间发生对应的扭转变形，并且该应变由传感器组520的传感器感测，所述传感器被仪表化成将其感测到的应变与轴515处发生的应变相关联。以这种方式，可以确定轴515处发生的应变、比如由于制动器的动作而因制动扭矩引起的扭转应变。

传感器承载件520以无线的方式或经由线缆(未示出)连接至飞行器101的控制系统(未示出)，在该控制系统中，传感器承载件520的输出被处理并且然后对应的电气信号或电子信号被用于向飞行器101的其他系统提供指示或控制输入。

现在也参照图6，示出了用于替换飞行器起落架组件200的轴215中的传感器承载件220的方法。如果发生故障或失效情况，则可能需要替换传感器承载件220、300或520。该方法从框400开始，在框400中，移除轮205的毂盖216和217，如果配装有制动器冷却风扇(未示出)，则将制动器冷却风扇一起移除。在步骤410处，移除将传感器承载件220的端部联接件附接至轴215的轮螺母225和227。

然后在步骤420处，移除轴215的内部部件、比如制动器冷却风扇马达、转速计和TPIS(如果配装的话)。在步骤430处，中央螺栓245也被移除。然后在步骤440处，传感器承载件220可以从轴215移除。用于传感器承载件220的线缆可以在传感器承载件从轴215移除之前或之后断开连接，这取决于线缆如何布设以及在线缆束中提供了多少长度。

然后可以将替换传感器承载件插入到轴215中(步骤450)。用于替换传感器承载件的线缆可以在插入到轴215中之前或之后附接，这同样取决于线缆如何布设以及在线缆束中提供了多少长度。替换传感器组可能已经在测试台上或在另一飞行器处被校准，使得其可以以所谓的“即插即用”方式立即配装和使用。

一旦传感器承载件已经被插入，则中央螺栓245被重新插入并拧紧(步骤460)。如果在步骤420处被移除，则轴215的内部部件(制动器冷却风扇马达、转速计和TPIS)在步骤470处被重新插入到轴中。然后，在步骤480中，将替换传感器承载件的端部联接件附接至轮螺母225和227。

最后，在框490中替换毂盖216和217(如果配装有制动器冷却风扇，则在重新附接制动器冷却风扇之后进行替换)，之后可以对该装置进行测试，以确认令人满意的操作。以这种方式，传感器承载件220是线路可替换单元，如果需要，能够在非计划线路维护期间快速替换。

虽然已经参照特定实施方式对本发明进行了描述和说明，但本领域普通技术人员将理解的是，本发明本身适用于本文中未具体说明的许多不同的变型。现在将仅通过示例的方式描述某些可能的变型。

传感器承载件可以具有除了图2的管状布置以及图3和图4的笼状布置之外的物理结构。它可以使用适合于起落架组件环境的复合材料比如PEEK或金属比如不锈钢或铝制成。总的来说，传感器承载件的结构和所选择的材料被指定都是为了使在轴处发生的应变有效地传递并被传感器承载件内的传感器感测。

此外，传感器承载件220可以设置在任何MLG或NLG中，包括具有多个轴的转向架装置，所述多个轴包括短轴。在NLG的情况下，传感器承载件220将感测轴上的竖向应变和阻力应变，但不感测任何制动扭矩，因为NLG通常不包括制动器。

传感器承载件220和300内的传感器的数目和精确位置可以不同于上面描述的数目和精确位置。例如，根据成本、冗余和精度考虑，可以在各种构型中使用4个、8个、32个或64个传感器。

轴与传感器承载件220和300之间的联接件的位置可以不同于在附图中示出且在上面描述的位置。

此外，可以使用除了上述螺栓之外的其他装置来将传感器承载件锚固在轴215内。例如，可以使用不延伸穿过轴215的短螺栓。

在前面的描述中提及了具有已知的、明显的或可预见的等同物的整体或元件的情况下，则这些等同物如同单独阐述的一样并入本文中。应当参照权利要求来确定本发明的真实范围，本发明的真实范围应当被解释为包含任何这样的等同物。读者也将理解的是，本发明的被描述为优选的、有利的、方便的等的整体或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解的是，这种可选的整体或特征虽然在本发明的一些实施方式中可能是有益的，但是在其他实施方式中可能是不期望的，并且因此可能是不存在的。

Claims (20)

1.一种传感器承载件，所述传感器承载件用于在飞行器起落架组件的轴内使用，所述传感器承载件包括：

第一联接件，所述第一联接件用于将所述承载件联接至所述轴的第一位置；

第二联接件，所述第二联接件用于将所述承载件联接至所述轴的与所述轴的所述第一位置轴向间隔开的第二位置；以及

至少一个传感器，所述至少一个传感器布置成检测所述传感器承载件的所述第一联接件与所述第二联接件之间的应变，

其中，所述至少一个传感器配置成使得当所述传感器承载件位于所述轴内并且分别通过所述第一联接件和所述第二联接件联接至所述轴时，由所述至少一个传感器检测在所述轴的所述第一位置与所述第二位置之间发生的应变。

2.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，所述至少一个传感器包括多个传感器，所述多个传感器在所述传感器承载件内布置于所述第一联接件与所述第二联接件之间。

3.根据权利要求1所述的传感器承载件，还包括：

第三联接件，所述第三联接件用于将所述传感器承载件联接至所述轴的与所述第一位置和所述第二位置轴向间隔开的第三位置；以及

至少一个另外的传感器，所述至少一个另外的传感器布置成检测在所述轴的所述第二位置与所述第三位置之间发生的应变，

其中，所述至少一个另外的传感器配置成使得当所述传感器承载件联接至所述轴时，由所述至少一个另外的传感器检测在所述轴的所述第二位置与所述第三位置之间发生的应变。

4.根据权利要求3所述的传感器承载件，其中，所述第一位置和所述第三位置远离所述第二联接件设置在相反的轴向方向上。

5.根据权利要求3所述的传感器承载件，其中，所述至少一个另外的传感器包括多个另外的传感器，所述多个另外的传感器在所述传感器承载件内布置于所述第二联接件与所述第三联接件之间。

6.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，所述轴的所述第二位置对应于所述轴与起落架支腿之间的连接部。

7.根据权利要求6所述的传感器承载件，还包括靠近所述第二联接件设置在所述传感器承载件内的至少一个中央传感器，所述至少一个中央传感器布置成与所述至少一个传感器配合。

8.根据权利要求7所述的传感器承载件，其中，所述至少一个中央传感器包括靠近所述第二联接件布置在所述传感器承载件内的多个中央传感器。

9.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，由所述传感器承载件检测的应变包括与附接至所述轴的轮的制动动作相关的扭转应变。

10.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，由所述传感器承载件检测的应变包括在所述飞行器的着陆和起飞期间由作用在所述轴上的力引起的竖向应变。

11.根据权利要求1所述的传感器承载件，还包括布置在所述传感器承载件内的多个另外的传感器，所述多个另外的传感器与所述至少一个传感器一起布置成：(a)检测所述第一联接件与第二联接件之间的应变；(b)检测与附接至所述轴的轮的制动动作相关的扭转应变；以及(c)检测在所述飞行器的着陆和/或起飞期间由作用在所述轴上的力引起的竖向应变。

12.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，所述传感器承载件还包括下述各者中的至少一者：轮速转速计；制动器冷却风扇马达；以及轮胎压力指示系统。

13.根据权利要求1所述的传感器承载件，其中，所述传感器承载件由复合材料制成。

14.一种起落架组件，包括：

支腿；

轴，所述轴联接至所述支腿，所述轴包括根据权利要求1所述的传感器承载件；以及

可选地，至少一个轮，所述至少一个轮安装在所述轴上。

15.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求14所述的飞行器起落架组件。

16.一种用于确定作用在飞行器起落架组件的轴上的力的方法，所述方法包括：

感测在位于所述轴内的传感器组处发生的应变，所述传感器组联接在所述轴的两个轴向间隔开的位置之间，

其中，所述传感器组处的感测到的应变提供对在所述轴的两个轴向间隔开的位置之间发生的应变的指示。

17.根据权利要求16所述的方法，包括下述步骤：处理器使用表示所述传感器组处的感测到的应变的输入以及可选地来自其他传感器的其他输入通过使用将由所述传感器组的结构直接承受并由所述传感器组的传感器感测到的应变与制动扭矩和/或竖向载荷相关的关系来提供所述轴处的所述制动扭矩和/或所述竖向载荷的输出。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，由所述处理器使用的所述输入包括来自至少三个应变传感器的输入，所述至少三个应变传感器在内部分布在所述传感器组内并且安装在所述传感器组的结构上，以测量由所述传感器组的所述结构直接承受的应变。

19.一种用于替换飞行器起落架组件的轴中的传感器组的方法，所述传感器组联接在所述轴的两个轴向间隔开的位置之间，所述方法包括：

使所述传感器组与所述轴的两个轴向间隔开的位置断开联接；

从所述轴上移除所述传感器组；

将替换传感器组插入所述轴中；以及

将所述替换传感器组联接至所述轴的两个轴向间隔开的位置。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括下述步骤：在插入的步骤之前，校准所述替换传感器组。