DE102008011791A1

DE102008011791A1 - Integriertes multifunktionales Radantriebssystem für Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102008011791A1
Application number: DE102008011791A
Authority: DE
Inventors: Homayoun Dilmaghani; Carsten Bohlen
Original assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus SAS
Current assignee: Airbus Operations GmbH; Airbus SAS
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-03-01
Also published as: US8517303B2; DE102008011791B4; US20090218440A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radantriebssystem für ein Fluggerät, welches mindestens ein Fahrwerk mit mehreren drehbar gelagerten Rädern aufweist und zwei oder mehr Motoren, von denen mindestens ein Motor jeweils mit mindestens einem der Räder gekoppelt ist und mindestens eine Regelungseinrichtung, die mit den Motoren gekoppelt ist, umfasst. Das erfindungsgemäße Radantriebssystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Motoren in ihrer jeweiligen Drehzahl und Drehrichtung unabhängig voneinander zu steuern, so dass das System unter anderem dazu in der Lage ist, Taxiing durchzuführen, durch Drehzahldifferenzen an verschiedenen Motoren das Fluggerät lenken zu können, die Radumfangsgeschwindigkeiten vor der Landung auf Landegeschwindigkeit zu bringen und die Fahrwerksbremsen des Fluggeräts zu unterstützen. Ferner können durch eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems die Raddrehzahlen präzise ermittelt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Antreiben von Rädern eines Fluggeräts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radantriebssystem für ein Fluggerät und ein Verfahren zum Antreiben von Rädern eines Fluggeräts.
Fluggeräte und insbesondere solche Fluggeräte, die nicht senkrecht starten und landen können, weisen Fahrwerke mit mehreren Rädern auf. Üblicherweise werden die Räder von diesen Fahrwerken nicht aktiv angetrieben und auch beim Landevorgang vor dem Landestoß nicht in Drehung versetzt. Es existieren jedoch Druckschriften im Stand der Technik, in denen vorgeschlagen wird, Räder von Fahrwerken anzutreiben, so dass insbesondere der Reifenabrieb bei der Landung minimiert und/oder dass das Flugzeug auf dem Fluggelände bewegt werden kann (auch „Taxiing” genannt). So beschreibt beispielsweise WO 2006/078322 A2 ein Antriebssystem für ein Flugzeug mit einem oder mehreren Bugradmotoren, das dazu dient, das Flugzeug am Boden präzise zu bewegen und dadurch beispielsweise die Sicherheit des Flugzeugs beim Taxiing zu erhöhen. In WO 2006/138267 A2 wird ebenfalls ein Antriebssystem für ein Bugrad eines Fluggeräts gezeigt, das insbesondere für den Taxiing-Vorgang verwendet wird und insbesondere mit Steuergeräten kommunizieren kann, die sich außerhalb des Flugzeugs befinden und weiterhin mit beispielsweise Satellitennavigation gekoppelt werden kann. Die weitere Druckschrift WO 2007/048164 A1 hingegen schlägt einen Mechanismus vor, der zum Antreiben eines Rads eines Fluggeräts verwendet werden kann, insbesondere um den Abrieb des Reifens bei der Landung zu senken und die Bremsen des Flugzeugs durch Bereitstellen eines Gegendrehmoments nach dem Landevorgang zu unterstützen.
Die gezeigten Vorrichtungen und Systeme im Stand der Technik weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Der größte gemeinsame Nachteil ist das relativ hohe zusätzliche Gewicht für eine relativ geringe Anzahl von hinzugewonnenen Funktionen, die einem herkömmlichen Fluggerät nicht zur Verfügung stehen. Beispielsweise wird eine Anordnung von Motoren an Rädern eines Fahrwerks nur dazu verwendet, um den Taxiing-Vorgang zu unterstützen und ein Fahrwerksrad unmittelbar vor der Landung anzutreiben. Mit den vorgeschlagenen Systemen ist es beispielsweise nicht möglich, den Taxiing-Vorgang vollständig von außen zu steuern, ohne die fluggeräteigene Lenkung mitbenutzen zu müssen. Ist beispielsweise ein automatisches oder halbautomatisches Taxiing gewünscht, wird dies durch eine Kombination aus dem Antrieb durch Motoren am Fahrwerk und das Einsetzen der herkömmlichen Bugfahrwerklenkung realisiert, was jedoch den Betrieb sämtlicher für die Lenkung notwendigen Systeme – wie etwa Hydraulik und Elektrik – erfordert. Ferner ist es auch nicht möglich, mit den vorgeschlagenen Geräten und Systemen eine effiziente Unterstützung des Bremssystems zu erreichen, denn es wird zwar durch Umpolung der Radmotoren oder andere Maßnahmen eine gewisse Bremswirkung erzielt, jedoch ist die Entlastung der Hauptbremsen nicht so stark, dass sie sich nicht bis zu ihrer Betriebstemperatur erhitzt und am Boden schließlich auskühlen muss, um in möglichst kurzer Zeit einen nächsten Start des Flugzeugs zu ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung oder ein System vorzuschlagen, mit dem Räder eines Fahrwerks eines Fluggeräts angetrieben werden können, zusätzlich die Bremswirkung erhöht wird und ein automatisches, halbautomatisches oder manuelles Taxiing erleichtert wird, aber zu einem möglichst geringen zusätzlichen Gewicht an Bord des Flugzeugs führt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Vorschlagen einer Vorrichtung oder eines Systems, das in der Lage ist, die Hauptfahrwerksbremsen möglichst optimal zu unterstützen, so dass der zeitliche Abstand zwischen zwei Flugeinsätzen verringert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Radantriebssystem für ein Fluggerät nach dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Antreiben von Rädern eines Fluggeräts, eine Verwendung und ein Fluggerät erfüllt, wie den weiteren unabhängigen Ansprüchen zu entnehmen ist.
Das Kernstück des erfindungsgemäßen Radantriebssystems wird durch eine Regelungseinrichtung gebildet. Diese Regelungseinrichtung ist mit einem oder mehreren Motoren verbunden, welche durch die Regelungseinrichtung in ihrer Drehzahl und Drehrichtung angesteuert werden können. Die Regelungseinrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine Reihe von Funktionen bereitstellen kann, die unterschiedlichster Art sind und auf verschiedenen Eingangsdaten beruhen.
Die Regelungseinrichtung ist beispielsweise dazu ausgelegt, vor der Landung des Flugzeugs ein oder mehrere Räder des oder der Fahrwerke anzutreiben, um so den Landestoß beim Landen des Fluggeräts zu minimieren. Dabei werden die Motoren veranlasst, mit einer bestimmten Drehzahl zu rotieren, die sich aus verschiedenen Eingangsdaten berechnen lässt. Zur Berechnung der Drehzahl erhält die Regelungseinrichtung beispielsweise Daten über die Geschwindigkeit des Fluggeräts („True Airspeed” – TAS), die Sinkgeschwindigkeit, den Anstellwinkel und dergleichen. Diese Daten stammen insbesondere von einer Trägheitsplattform („Inertial Reference System”), einem Luftdatensystem („Air Data System”) und einem Flugmanagementsystem. Die resultierenden Drehzahlen der Räder sollten bevorzugt Radumfangsgeschwindigkeiten bereitstellen, die der Landegeschwindigkeit entsprechen.
Das erfindungsgemäße Radantriebssystem ist ferner dazu in der Lage, nach der Landung und während des Bremsvorgangs die Hauptfahrwerksbremsen durch die Motoren zu unterstützen. Dazu erhält die Regelungseinrichtung beispielsweise Daten über die Flugzeugmasse, den Zustand des Bremssystems, die Fahrbahnlänge und dessen Zustand von den vorgenannten Systemen sowie dem Brems- und Lenksystem. Ausgehend von den Daten kann eine Art Zieldrehzahl in Rückwärtsrichtung berechnet werden, die beispielsweise bei der Verwendung von Elektromotoren zu einer Drehfrequenz des Magnetfeldes führt. Die Räder drehen sich beim Bremsvorgang zwar weiterhin in Vorwärtsrichtung, durch das entgegengesetzte Drehfeld der Elektromotoren wird jedoch ein Gegendrehmoment erzeugt, dass der Drehung der Räder entgegenwirkt. Zusätzlich kann bei der Berechnung der Zieldrehzahlen der Fahrbahnzustand dahingehend berücksichtigt werden, dass kein durch ein zu hohes zusätzliches Gegendrehmoment hervorgerufener Schlupf auftritt.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Radantriebssystem bevorzugt dazu in der Lage, das oder die Räder des Fluggeräts zum Durchführen des Taxiing-Vorgangs anzutreiben. Dies ermöglicht nicht nur das Fortbewegen des Fluggeräts in Vorwärtsrichtung auf dem Flugfeld zum Einnehmen einer Startposition, sondern auch beispielsweise das Zurücksetzen des Flugzeugs („Push-Back”). Bevorzugt wird der Taxiing-Vorgang durch entsprechende Eingabemittel im Cockpit des Fluggeräts angesteuert und geregelt und überwacht durch die Regelungseinrichtung. Es ist jedoch auch denkbar, den Taxiing-Vorgang durch externe, das heißt nicht an Bord des Fluggeräts befindliche Steuermittel durchzuführen und optional an ein satellitengestütztes oder funkgestütztes Navigationssystem zu koppeln.
Zum besseren Unterstützen des Hauptbremssystems nach dem Bremsvorgang ist das erfindungsgemäße Radantriebssystem bevorzugt auch dazu in der Lage, den oder die Motoren von den anzutreibenden Rädern wahlweise zu entkoppeln und mit Ventilatoren/Lüftern zu verbinden, die ein Herunterkühlen von auf Reibungseffekten basierenden Bremsmitteln erlauben. Dadurch wird die Herunterkühlzeit der Hauptbremsen verringert, so dass das Fluggerät schneller wieder einsatzfähig gemacht werden kann. Zusätzlich kann das Entkoppeln der Motoren von den Rädern entfallen, wenn sich das Flugzeug beispielsweise nach der Landung zu einer vorgesehenen Parkposition bewegt. Beim Erreichen der Parkposition ist ein Entkoppeln der Motoren mit den Rädern jedoch notwendig.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Radantriebssystem bevorzugt dazu verwendet werden, die Rollgeschwindigkeit des oder der Räder des Fluggeräts präzise zu messen, indem die Drehgeschwindigkeit der Motoren erfasst wird. Werden etwa Elektromotoren verwendet, die beispielsweise als bürstenlose Motoren ausgeführt sind, könnten bei der Drehung der Motoren entstehende Spulensignale durch eine entsprechende Elektronik oder eine Funktion innerhalb der Regelungseinrichtung ausgewertet werden, um einen Rückschluss auf die Motordrehzahl ohne separate Tachosignale zu erhalten.
Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Radantriebssystem auch das aktive Lenken von Rädern des oder der Fahrwerke, indem beispielsweise zwei parallel zueinander angeordnete Räder eines Fahrwerks mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, so dass eine Drehzahldifferenz zu einer Richtungsänderung des Fluggeräts am Boden führt. Wird eine bestimmte Fahrlinie angestrebt, die etwa eine Kreisbogenform aufweist, muss das relativ zum Mittelpunkt des Kreisbogens äußere Rad mit einer höheren Drehzahl angetrieben werden als das innere Rad. Die Berechnung der notwendigen Drehzahlen erfolgen unter Berücksichtigung der geometrischen Parameter des Flugzeugs, die beispielsweise den Abstand der lenkenden Räder zueinander und die Durchmesser der Räder umfassen.
Werden Elektromotoren verwendet, beziehen diese Motoren beispielsweise ihre elektrische Energie aus den Triebwerksgeneratoren, einem APU-Generator, von einer Brennstoffzelle oder aus Batterien.
Insgesamt stellt das erfindungsgemäße Radantriebssystem eine Reihe von verschiedenen Funktionen bereit, die zu einem stark vereinfachten Taxiing-Vorgang und zu einer optimalen Unterstützung der Hauptfahrwerksbremsen führen. Die verschiedenen Funktionen werden durch eine gemeinsame Regelungseinrichtung miteinander gekoppelt. Dabei dient die Regelungseinrichtung als Schnittstelle zu anderen Flugzeugsystemen und zu einem oder mehreren Bediensystemen im Cockpit oder außerhalb des Fluggeräts. Die einzelnen eingesetzten Motoren in dem oder den Fahrwerken werden dabei multifunktional genutzt, so dass sich das zusätzliche Gewicht der Radantriebsmotoren nicht nur zur Erfüllung einer einzigen Funktion führt. Im Stand der Technik werden lediglich Teilfunktionen durch Radantriebsmotoren erfüllt, die jedoch nicht den Umfang wie vorangehend beschrieben leisten können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren detailliert erläutert. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Objekte. Es zeigen:
1: eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Radantriebssystems in Form eines Blockschaltbilds, und
2: ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die nachfolgende Beschreibung der 1 bezieht sich auf das Ausführungsbeispiel eines Passagierflugzeugs, das ein im Bereich der Flügelwurzel angeordnetes Hauptfahrwerk sowie ein lenkbares Bugfahrwerk aufweist. Da die 1 das erfindungsgemäße Radantriebssystem exemplarisch anhand eines Beispiels erläutert, weist das Hauptfahrwerk 2 nebeneinander angeordnete Radpaare 2 (rechte Seite des Flugzeugs) und 4 (linke Seite des Flugzeugs) auf, sowie ein Radpaar 6 am Bugfahrwerk. Es sind selbstverständlich alle weiteren Ausgestaltungen realisierbar, bei denen größere Anzahlen von Rädern bzw. Radpaaren oder Fahrwerken vorgesehen sind.
Das Kernstück des erfindungsgemäßen Radantriebssystems wird durch eine Regelungseinrichtung 8 gebildet, die zur Erfüllung der spezifischen Aufgaben Daten aus anderen Flugzeugsystemen konsumiert und dazu eingerichtet ist, Signale 10 bis 20 an Motoren 22 bis 32 auszugeben, die zum Einnehmen eines gewünschten jeweiligen Betriebsverhaltens des betreffenden Motors 22 bis 32 führen. Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung kann beispielsweise Daten/Eingaben von einer Trägheitsplattform (auch „Inertial Reference System” genannt), einem Luftdatensystem, einem Flugmanagementsystem und einem Brems- und Lenksystem erhalten. Durch den Block 34 werden exemplarisch die Daten zur Lage und Geschwindigkeit des Flugzeugs sowie der aktuellen Lufttemperatur dargestellt. Die Daten zur Lage des Flugzeugs umfasst beispielsweise den Anstellwinkel des Flugzeugs, während die Daten zur Geschwindigkeit des Flugzeugs etwa die Sinkgeschwindigkeit und die Fluggeschwindigkeit („True Air Speed”) umfasst. Mit Hilfe dieser Daten ist es möglich, eine Zieldrehzahl von Fahrwerksrädern 36 bis 46 zu bestimmen, die während des Landevorgangs und unmittelbar vor dem Berühren der Räder 36 bis 46 durch die Motoren 22 bis 32 erreicht werden sollten, um den Landestoß des Flugzeugs zu verringern. Dazu sollten die Radumfangsgeschwindigkeiten mit der Landegeschwindigkeit im Wesentlichen identisch sein.
Hierbei ist anzumerken, dass die Signale 10–20 in analoger oder digitaler Form vorliegen können. Werden digitale Signale 10–20 von der Regelungseinrichtung 8 zu den Motoren 22–32 übermittelt, sind jeweils motornahe Steuerungsgeräte notwendig, die die empfangenen Signale 10–20 entsprechend interpretieren und ein direktes Ansteuern der Motoren 22–32 ermöglichen. Werden Elektromotoren verwendet, könnten die Steuerungsgeräte an oder in die Motoren 22–32 integriert sein, bei bürstenlosen Motoren auch in der eigentlichen Motorelektronik. Die digitalen Steuerungsdaten können etwa Drehzahlvorgaben umfassen, Einkuppel- oder Auskuppelbefehle und dergleichen. Allgemein erlauben die Steuerungsgeräte nicht nur die Motoransteuerung, sondern ermöglichen etwa auch eine Übertragung von Rückwirkungs-, Status- und Wartungssignalen.
Unmittelbar nach der Landung, wenn alle Räder 36 bis 46 den Boden berührt haben, wird der Bremsvorgang des Flugzeugs eingeleitet. Dabei werden die Hauptfahrwerksbremsen aktiviert, die durch herkömmliche reibungsgestützte Bremsmittel ein Verzögern des Flugzeugs hervorrufen. Zur Unterstützung der Bremswirkung durch die Motoren 22 bis 32 sind weitere Daten erforderlich, so dass die Regelungseinrichtung entsprechende Signale 10 bis 20 an die Motoren 22 bis 32 übermitteln kann. Hierzu werden etwa die Bremsentemperatur und der Zustand des Bremssystems (dargestellt durch Block 48) ermittelt, sowie die grundlegenden Daten über die Länge und den Zustand der Landebahn sowie der Masse des Flugzeugs (dargestellt durch Block 50). Die Bremswirkung der Motoren 22 bis 32 erfolgt durch ein der Drehrichtung der Räder 36 bis 46 entgegengesetztes Drehmoment, das abhängig von der verwendeten Art der Motoren 22 bis 32 erzeugt werden muss. Werden etwa Elektromotoren eingesetzt, ist es erforderlich, das Drehfeld innerhalb der Elektromotoren 22 bis 32 so rotieren zu lassen, dass während der momentanen Drehzahl der Motoren 22 bis 32 überhaupt ein Drehmoment in umgekehrter Richtung entstehen kann. Dies wird durch eine Zieldrehzahl realisiert, die etwa an die Motorelektronik übertragen wird. Eine solche Zieldrehzahl könnte in Rückwärtsrichtung vorliegen, so dass resultierend aus der entsprechenden Drehung des Magnetfeldes ein Gegendrehmoment entsteht. Als Elektromotoren eignen sich besonders gut bürstenlose Gleichstrommotoren, die etwa Permanentmagnete aus Samarium-Kobalt aufweisen. Durch eine geeignete Motorsteuerungselektronik, die in den Motoren 22 bis 32 integriert ist, wird ein Drehfeld für eine Vorwärts- oder Rückwärtsdrehrichtung erzeugt.
Beim Bewegen des Flugzeugs auf dem Flugfeld („Taxiing”) werden die einzelnen Motoren 22 bis 32 durch entsprechende Signale 10 bis 20 dazu veranlasst, sich insbesondere in Vorwärtsrichtung zu drehen, abgesehen von Lenkmanövern im Stand oder dergleichen, bei denen eine differenzielle Drehung der betreffenden Räder eines lenkbaren Fahrwerks auch die Drehung eines Rades in Rückwärtsrichtung vorsieht. Im Falle des Verlassens einer Parkposition sollten jedoch die Motoren 22 bis 32 insbesondere dazu veranlasst werden, sich rückwärts zu drehen. Die Drehzahl der Motoren 22 bis 32 kann beispielsweise durch Steuerungsmittel, die über eine Cockpit-Schnittstelle 52 mit der Regelungseinrichtung 8 verbunden sind, bestimmt werden. Dabei ist besonders hervorzuheben, dass der Taxiing-Betrieb des Flugzeugs nicht auf die herkömmliche Bugradlenkung angewiesen ist, sondern durch eine entsprechende differentielle Drehzahl der beiden Räder 44 und 46 des Bugfahrwerks eine Lenkwirkung hervorgerufen werden kann. Zum Unterstützen eines solchen Lenkvorgangs ist ferner auch denkbar, dass die Räder 36 bis 42 des Hauptfahrwerks ebenfalls unterschiedliche Drehzahlen annehmen, so dass gekrümmten Fahrbahnen bzw. Fahrlinien gefolgt werden kann, ohne dass einem oder mehreren der Räder 36 bis 46 Schlupf und damit Reifenabrieb eintritt.
Zum Unterstützen des Taxiing-Vorgangs ist eine präzise Messung der Geschwindigkeit des Flugzeugs am Boden erforderlich, die auch durch das erfindungsgemäße Radantriebssystem erfasst werden kann. Dazu könnte beispielsweise bei Verwendung von Elektromotoren eine dafür ausgelegte Motorelektronik verwendet werden, die aus elektrischen Motorparametern („Spulensignalen”) eine exakte Drehzahl des betreffenden Motors erfassen kann. Die ermittelte Raddrehzahl kann über die geometrischen Parameter des betreffenden Rads in eine Rollgeschwindigkeit umgerechnet werden, die über eine Schnittstelle 54 einem anderen Flugzeugsystem zur Verfügung gestellt werden kann.
Zum Herunterkühlen der Hauptfahrwerksbremsen erlaubt das erfindungsgemäße Radantriebssystem das Auskoppeln der Motoren 22 bis 32 von den entsprechenden Rädern 36 bis 46 und das Einkoppeln von in 1 nicht dargestellten Ventilatoren bzw. Lüfterrädern, die sich in der Nähe der Bremsmittel der Fahrwerke befinden. Insbesondere bei der Vorwärtsbewegung nach der Landung ist denkbar, dass die Räder 36 bis 46 und die Lüfter zur Bremsenkühlung gleichzeitig angetrieben werden. Beim Erreichen der Parkposition werden die Motoren 22 bis 32 bevorzugt von den Rädern 36 bis 46 entkoppelt und kühlen für eine gewisse Zeit oder mit Berücksichtigung einer zu erreichenden Bremsentemperatur die Hauptfahrwerksbremsen weiter.
Das vorgeschlagene integrierte multifunktionale Radantriebssystem ist nicht auf die vorangehende Darstellung anhand des Ausführungsbeispiels aus 1 beschränkt, sondern es sind jedwede Anordnungen von Fahrwerken von verschiedensten Fluggeräten denkbar, ohne den Schutzbereich der das Radantriebssystem definierenden Ansprüche zu verlassen. Das Verwenden von Elektromotoren ist nicht zwingend vorgeschrieben, es sind auch andere Arten von Motoren denkbar, wie etwa hydraulische oder pneumatische oder andere Arten. Ferner kann es auch in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, nicht alle Räder der Fahrwerke eines Fluggeräts anzutreiben, sondern sich auf einen Teil davon zu beschränken. Dies kann weiter das mitzuführende zusätzliche Gewicht verringern, wodurch sich jedoch trotzdem der Großteil der beschriebenen Funktionen realisieren lässt. Die Steuerung des erfindungsgemäßen Radantriebssystems erfolgt bevorzugt durch Steuereingaben innerhalb des Cockpits, etwa durch ein Handrad, Pedale, Steuerknüppel und dergleichen.
In 2 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antreiben von Rädern eines Flugzeugs dargestellt. Die Darstellung beginnt mit der Bestimmung 56 von Flug- und Lageparametern aus den entsprechenden Flugzeugsystemen wie etwa der Trägheitsplattform, so dass die Landegeschwindigkeit, die einzustellende Radumfangsgeschwindigkeit und damit die Drehzahl der Räder 36–46 bestimmt und die Motoren 22–32 entsprechend rotiert 58 werden können. Nach der Landung 60 werden die Motoren 22–32 entsprechend der durchzuführenden Funktion angesteuert 62, wobei die Ansteuerung insbesondere aufgrund von Steuereingaben 64 erfolgt. Sollen die Hauptbremsen der Fahrwerke durch das erfindungsgemäße Radantriebssystem unterstützt werden, ist das Berechnen 66 einer Zieldrehzahl der Motoren 22–32 durch die Regelungseinrichtung 8 erforderlich und es ensteht schließlich ein Gegendrehmoment. Bei Lenkvorgängen 70 ist schließlich das Berechnen 72 der Differenzdrehzahl von beispielhaft den Motoren 30 und 32 des Bugfahrwerks 6 notwendig.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

2: Hauptfahrwerk (rechts)
4: Hauptfahrwerk (links)
6: Bugfahrwerk
8: Regelungseinrichtung
10–20: Signale an Motoren
22–32: Motoren
34: Flug(lage)daten
36–46: Räder
48: Bremstemperatur, Zustand Bremssystem (Daten an Regelungseinrichtung)
50: Fluggerätmasse, Länge und Zustand der Fahrbahn (Daten an Regelungseinr.)
52: Cockpit-Schnittstelle – Signalübergabe von Steuermitteln an Regelungseinr.
54: Radgeschwindigkeit zur Übergabe an weitere Fluggerätesysteme
56: Bestimmung Flug- und Lageparameter, Berechnen Drehzahl vor Landung
58: Rotation der Motoren vor Landung
60: Landung
62: Ansteuern der Motoren am Boden
64: Steuereingabeneingang, Berechnen der individuellen Motordrehzahlen
66: Berechnen einer Zieldrehzahl zur Bremsunterstützung
68: Gegendrehmoment zum Bremsen
70: Drehzahldifferenz zum Lenken
72: Berechnen der Lenk-Drehzahldifferenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/078322 A2 [0002]
- WO 2006/138267 A2 [0002]
- WO 2007/048164 A1 [0002]

Claims

Radantriebssystem für ein Fluggerät, welches mindestens ein Fahrwerk (2, 4, 6) mit mehreren drehbar gelagerten Rädern (36–46) aufweist, umfassend: – zwei oder mehr Motoren (22–32), von denen mindestens ein Motor (22–32) jeweils mit mindestens einem der Räder (36–46) gekoppelt ist, und – mindestens eine Regelungseinrichtung (8), die mit den Motoren (22–32) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Motoren (22–32) in ihrer jeweiligen Drehzahl und Drehrichtung unabhängig voneinander zu steuern.
Radantriebssystem nach Anspruch 1, bei dem das Fluggerät mindestens ein lenkbares Fahrwerk (2, 4, 6) mit zwei oder mehr Rädern (36–46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) zum Ansteuern von zwei oder mehr mit den Rädern (36–46) des lenkbaren Fahrwerks (2, 4, 6) gekoppelten Motoren (22–32) mit einer Drehzahldifferenz zueinander zum Lenken des am Boden befindlichen Fluggeräts eingerichtet ist.
Radantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbewegung aus Steuereingaben resultiert und die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die dafür notwendige Drehzahldifferenz anhand geometrischer Größen des Fluggeräts und des Fahrwerks (2, 4, 6) zu berechnen.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, zum Vermindern des Landestoßes die Motoren (22–32) unmittelbar vor einer Landung des Fluggeräts zur Drehung in Vorwärtsrichtung anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) dazu befähigt ist, die dafür notwendige Drehzahl unter Einbeziehung von Fluggeschwindigkeits- und Fluglagedaten zu berechnen.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, zum Unterstützen von Bremsen des Fluggeräts die Motoren (22–32) zum Erzeugen eines der Rollrichtung entgegengesetzt wirkenden Drehmoments anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) dazu befähigt ist, die dafür notwendigen Motorsteuergrößen unter Einbeziehung von Rollgeschwindigkeit, Fahrbahnzustand und Fahrbahnlänge zu berechnen.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens einer der Motoren (22–32) jeweils mit mindestens einem Lüfterrad zum Kühlen mindestens einer der Bremsen des Fluggeräts koppeln lässt, wobei die Kopplung des Motors (22–32) zu dem jeweiligen Rad wahlweise gelöst oder gehalten werden kann.
Radantriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Motoren (22–32) über eine lösbare mechanische Kupplung mit dem oder den betreffenden Räder (36–46) gekoppelt ist.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Motoren (22–32) zum Bewegen des Fluggeräts in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auf dem Boden anzusteuern, wobei die Drehzahlen und Drehrichtungen der Motoren (22–32) aufgrund von Steuereingaben im Cockpit oder von außen berechnet werden.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (22–32) als Elektromotoren ausgeführt sind, die durch mindestens einen Triebwerksgenerator, einen Hilfstriebwerksgenerator, eine Brennstoffzelle, eine externe Stromversorgung und/oder eine Batterie betrieben werden.
Radantriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (22–32) als bürstenlose Elektromotoren ausgeführt sind.
Radantriebssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Drehung mindestens eines Motors (22–32) mit Hilfe mindestens einer in den Motor (22–32) integrierten oder externen Auswerteeinheit die Drehzahl des Motors (22–32) bestimmt werden kann.
Radantriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, aus der Drehzahl mindestens eines Motors (22–32) die Rollgeschwindigkeit des Fluggeräts zu berechnen.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren als Hydraulik- oder Pneumatikmotoren ausgeführt sind.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (22–32) in Naben der Räder integriert sind.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) zum Ansteuern der Motoren (22–32) digitale Signale (10–20) an die Motoren (22–32) sendet.
Radantriebssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Motoren (22–32) übersandten Signale (10–20) durch mindestens ein Steuerungsgerät empfangen und in Steuerungsgrößen für die Motoren (22–32) umgewandelt werden.
Radantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) zum Ansteuern der Motoren (22–32) analoge Signale (10–20) an die Motoren (22–32) sendet.
Verfahren zum Antreiben von Rädern (36–46) eines Fluggeräts, welches mindestens ein Fahrwerk (2, 4, 6) mit mehreren drehbar gelagerten Rädern (36–46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungseinrichtung (8) mindestens einen von mindestens zwei Motoren (22–32), die jeweils mit mindestens einem Rad (36–46) gekoppelt werden, in ihrer jeweiligen Drehzahl und Drehrichtung unabhängig voneinander ansteuert (62).
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr mit den Rädern (36–46) eines lenkbaren Fahrwerks (2, 4, 6) des Fluggeräts gekoppelte Motoren (22–32) mit einer Drehzahldifferenz (70) zueinander zum Lenken des am Boden befindlichen Fluggeräts durch die Regelungseinrichtung (8) angesteuert (62) werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbewegung aus Steuereingaben (64) resultiert und die Regelungseinrichtung (8) die dafür notwendige Drehzahldifferenz (70) anhand geometrischer Größen des Fluggeräts und des Fahrwerks berechnet (72).
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–20, bei dem die Regelungseinrichtung (8) zum Vermindern des Landestoßes die Motoren (22–32) unmittelbar vor einer Landung (60) des Fluggeräts zur Drehung in Vorwärtsrichtung ansteuert (58), dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) die dafür notwendige Drehzahl unter Einbeziehung von Fluggeschwindigkeits- und Fluglagedaten berechnet (56).
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–21, bei dem die Regelungseinrichtung zum Unterstützen von Bremsen des Fluggeräts die Motoren (22–32) zum Erzeugen eines der Rollrichtung entgegengesetzt wirkenden Drehmoments (68) ansteuert (62), dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) die dafür notwendigen Motorsteuergrößen unter Einbeziehung von Rollgeschwindigkeit, Fahrbahnzustand und Fahrbahnlänge berechnet (66).
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Motoren (22–32) jeweils mit mindestens einem Lüfterrad zum Kühlen mindestens einer der Bremsen des Fluggeräts gekoppelt wird, wobei die Kopplung des Motors (22–32) zu dem jeweiligen Rad wahlweise gelöst oder gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Motoren (22–32) über eine lösbare mechanische Kupplung mit dem oder den betreffenden Räder (36–46) gekoppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–24, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) die Motoren zum Bewegen des Fluggeräts in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auf dem Boden ansteuert (62), wobei die Drehzahlen und Drehrichtungen der Motoren aufgrund von Steuereingaben (64) im Cockpit oder von außen berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–25, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Drehung eines Motors (22–32) mit Hilfe einer integrierten oder externen Auswerteeinheit die Drehzahl des Motors (22–32) bestimmt wird.
Radantriebssystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (8) aus der Drehzahl mindestens eines Motors (22–32) die Rollgeschwindigkeit des Fluggeräts berechnet.
Verwendung eines Radantriebssystems nach einem der Ansprüche 1–17 in einem Flugzeug.
Flugzeug mit einem Radantriebssystem nach einem der Ansprüche 1–17.