DE102018221789A1 - Method for braking an aircraft - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Flugzeugs, wobei ausgehend von einem Signal eine Abstandsmessvorrichtung, die derart an dem Flugzeug angeordnet ist, dass die Abstandsmessvorrichtung einen Abstand zwischen einem Flugzeugreferenzpunkt und einer Oberfläche einer Landebahn ermitteln kann, ein Bremsvorgang eingeleitet wird.The present invention relates to a method for braking an aircraft, wherein, based on a signal, a distance measuring device which is arranged on the aircraft such that the distance measuring device can determine a distance between an aircraft reference point and a surface of an airstrip is initiated.
Description
Stand der TechnikState of the art
Moderne Verkehrsflugzeuge können mittels automatisierter Bremsverfahren abgebremst werden. Hierbei ist bekannt, im Rahmen eines Landevorgangs eines Flugzeugs ein automatisches Abbremsen der Räder des Flugzeugs einzuleiten, sofern erkannt wird, dass das Fahrwerk des Flugzeugs mit einem vorgebbaren Gewicht belastet ist und gleichzeitig die Räder des Fahrwerks eine gewisse Drehung aufweisen. Die Drehung der Räder des Fahrwerks wird dabei üblicherweise über einen Drehzahlsensor erfasst. In Folge eines starken Wasserfilms auf der Landebahn kann es jedoch passieren, dass die Räder des Fahrwerkes auf dem Wasserfilm rutschen und nicht in ausreichendem Maße in Drehung versetzt werden, um einen Bodenkontakt zwischen Rädern und Landebahn zuverlässig erkennen zu können. Hierbei kann es zu gefährlichen Situationen kommen, wenn ein Flugzeug zwar Bodenkontakt hergestellt hat, aber der Bordcomputer des Flugzeugs davon ausgeht, dass der Bodenkontakt noch nicht erfolgt ist und daher die Einleitung von automatisierten Bremsverfahren verweigert.Modern commercial aircraft can be braked using automated braking. It is known here to initiate an automatic braking of the wheels of the aircraft as part of a landing process of an aircraft, provided that it is recognized that the aircraft's landing gear is loaded with a predeterminable weight and at the same time the wheels of the landing gear have a certain rotation. The rotation of the wheels of the chassis is usually recorded using a speed sensor. As a result of a strong film of water on the runway, it can happen that the wheels of the undercarriage slide on the water film and are not rotated sufficiently to reliably detect contact between the wheels and the runway. This can lead to dangerous situations if an aircraft has made ground contact, but the aircraft's on-board computer assumes that the ground contact has not yet taken place and therefore refuses to initiate automated braking procedures.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bremsen eines Flugzeugs hat demgegenüber den Vorteil, dass ausgehend von einem Signal einer Abstandsmessvorrichtung, die derart an dem Flugzeug angeordnet ist, dass die Abstandsmessvorrichtung einen Abstand zwischen einem Flugzeugreferenzpunkt und einer Oberfläche eine Landebahn ermitteln kann, ein Bremsvorgang eingeleitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit den Vorteil, dass ein automatischer Bremsvorgang auch dann eingeleitet wird, wenn gegebenenfalls die Räder eines Fahrwerks des Flugzeugs zwar Bodenkontakt haben, aber keine Drehung aufweisen.In contrast, the method according to the invention for braking an aircraft has the advantage that a braking operation is initiated on the basis of a signal from a distance measuring device which is arranged on the aircraft in such a way that the distance measuring device can determine a distance between an aircraft reference point and a surface of a runway. The method according to the invention thus offers the advantage that an automatic braking process is also initiated if the wheels of a landing gear of the aircraft may have contact with the ground but have no rotation.
Unter einem Bremsvorgang ist hierbei insbesondere ein Abbremsen des Flugzeugs nach Herstellen eines Bodenkontakts zu verstehen. Das Abbremsen kann unter Verwendung einer Radbremsvorrichtung, die beispielsweise aus einer Bremsscheibe und zugehörigen Bremsbacken bestehen kann, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Radbremsvorrichtung auch um eine Trommelbremse oder eine Induktionsbremse handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Bremsvorgang auch eine Schubumkehr oder eine Betätigung einer Luftbremse umfassen. Ein Bremsvorgang im Sinne der vorliegenden Anmeldung meint insbesondere nicht, eine Geschwindigkeitsreduktion des Flugzeugs im Flug, also vor Herstellung eines Bodenkontaks, die beispielsweise durch Verwendung einer Luftbremse oder einer Schubumkehr erzielt werden kann.A braking operation is to be understood here in particular as braking the aircraft after it has made contact with the ground. Braking can take place using a wheel brake device, which can consist, for example, of a brake disc and associated brake shoes. Alternatively or additionally, the wheel brake device can also be a drum brake or an induction brake. Alternatively or additionally, the braking process can also include a thrust reverser or an actuation of an air brake. A braking process in the sense of the present application does not mean, in particular, a reduction in the speed of the aircraft in flight, that is to say before a ground contact is made, which can be achieved, for example, by using an air brake or a thrust reverser.
Der Flugzeugreferenzpunkt dient as Referenzpunkt für die Abstandsmessung und ist starr mit dem Flugzeug verbunden. Bei dem Flugzeugreferenzpunkt kann es sich beispielsweise um einen Teil eines Rumpfs des Flugzeugs, einen Teil eines Fahrwerks des Flugzeugs oder einen Teil der Abstandsmessvorrichtung, beispielsweise ein Sensorelement, handeln.The aircraft reference point serves as the reference point for the distance measurement and is rigidly connected to the aircraft. The aircraft reference point can be, for example, part of a fuselage of the aircraft, part of a landing gear of the aircraft or part of the distance measuring device, for example a sensor element.
Vorteilhaft ist, dass die Abstandsmessvorrichtung einen Ultraschallsensor umfasst. Alternativ kann es sich bei der Abstandsmessvorrichtung aber auch um einen Sensor handeln, der einen Abstand durch Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen ermittelt wie beispielsweise einen Laserscanner, eine Kamera, einen Lidarsensor oder einen Radarsensor. Bei der Abstandsmessvorrichtung kann es sich auch um Kombinationen der vorgenannten Sensortypen handeln. Handelt es sich bei der Abstandsmessvorrichtung um einen Ultraschallsensor, so ist der Flugzeugreferenzpunkt vorteilhafterweise durch einen Schallaufnehmer des Ultraschallsensors definiert.It is advantageous that the distance measuring device comprises an ultrasonic sensor. Alternatively, the distance measuring device can also be a sensor that determines a distance by transmitting and receiving electromagnetic waves, such as a laser scanner, a camera, a lidar sensor or a radar sensor. The distance measuring device can also be combinations of the aforementioned sensor types. If the distance measuring device is an ultrasonic sensor, the aircraft reference point is advantageously defined by a sound pickup of the ultrasonic sensor.
Vorteilhaft ist, dass der Ultraschallsensor derart an dem Fahrwerk des Flugzeugs angeordnet ist, dass ein Reifen des Fahrwerks ein erstes Ultraschallecho erzeugt, wenn das Fahrwerk ausgefahren ist und die Oberfläche der Landebahn ein zweites Ultraschallecho erzeugt, wenn der Abstand zwischen Reifen und der Oberfläche der Landebahn einen Reichweitenschwellwert des Ultraschallsensors unterschreitet. Mit anderen Worten ist der Ultraschallsensor derart an dem Fahrwerk des Flugzeugs angeordnet, dass im Falle eines ausgefahrenen Fahrwerkes ein erstes Ultraschallecho erzeugt wird. Befindet sich die Oberfläche der Landebahn innerhalb der Erfassungsreichweite des Ultraschallsensors, so erzeugt die Oberfläche der Landebahn ein zweites Ultraschallecho.It is advantageous that the ultrasonic sensor is arranged on the landing gear of the aircraft such that a tire of the landing gear generates a first ultrasonic echo when the landing gear is extended and the surface of the runway generates a second ultrasonic echo when the distance between the tire and the surface of the runway falls below a range threshold of the ultrasonic sensor. In other words, the ultrasonic sensor is arranged on the landing gear of the aircraft in such a way that a first ultrasonic echo is generated in the case of an extended landing gear. If the surface of the runway is within the detection range of the ultrasonic sensor, the surface of the runway generates a second ultrasonic echo.
Vorteilhaft ist, dass der Bremsvorgang eingeleitet wird, wenn ausgehend von dem ersten und dem zweiten Ultraschallecho erkannt wird, dass der Reifen des Fahrwerks in Kontakt mit der Oberfläche der Landebahn steht. Vorteilhafter Weise wird erkannt, dass der Reifen des Fahrwerks in Kontakt mit der Oberfläche der Landebahn steht, wenn eine dem ersten Ultraschallecho zugeordnete Entfernung zum Ultraschallsensor im Wesentlichen der dem zweiten Ultraschallecho zugeordneten Entfernung zum Ultraschallsensor entspricht. Bei der Beurteilung, ob die erste Entfernung der zweiten Entfernung entspricht, kann vorteilhafter Weise ein Offset der durch die physischen Dimensionen des Reifens des Fahrwerks bedingt ist, berücksichtigt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung wird erkannt, dass der Reifen des Fahrwerks in Kontakt mit der Oberfläche der Landebahn steht, wenn sich das erste Ultraschallecho und das zweite Ultraschallecho zumindest teilweise überlagern. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird die korrekte Funktionsweise des Ultraschallsensors überprüft, indem der Abstand des ersten Ultraschallechos zum Ultraschallsensor erfasst wird und mit einem hinterlegten Abstandswert verglichen wird. Somit kann die Funktionsweise des Utraschallsensors besonders einfach überprüft werden, wenn der Ultraschallsensor beispielsweise am Fahrwerk des Flugzeugs montiert ist.It is advantageous that the braking process is initiated when, based on the first and the second ultrasonic echo, it is recognized that the tire of the undercarriage is in contact with the surface of the runway. It is advantageously recognized that the tire of the undercarriage is in contact with the surface of the runway if a distance to the ultrasonic sensor assigned to the first ultrasonic echo essentially corresponds to the distance to the ultrasonic sensor assigned to the second ultrasonic echo. When assessing whether the first distance corresponds to the second distance, an offset which is due to the physical dimensions of the tire of the chassis can advantageously be taken into account. In an advantageous embodiment, it is recognized that the tire of the undercarriage is in contact with the surface of the runway when the first ultrasonic echo and the second ultrasonic echo are at least partially overlay. In a further advantageous embodiment, the correct functioning of the ultrasonic sensor is checked by detecting the distance between the first ultrasonic echo and the ultrasonic sensor and comparing it with a stored distance value. The functionality of the ultrasound sensor can thus be checked particularly easily if the ultrasound sensor is mounted, for example, on the landing gear of the aircraft.
Vorteilhaft ist, dass der Ultraschallsensor derart an dem Flugzeug angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der Oberfläche der Landebahn von einem Komprimierungsgrad einer komprimierbaren Komponente eines Fahrwerks des Flugzeugs abhängt und ein Kontakt zwischen einem Reifen des Fahrwerks und der Oberfläche der Landebahn angenommen wird, wenn der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der Oberfläche der Landebahn einen vorgebbaren Mindestabstand unterschreitet und dass ein Bremsvorgang eingeleitet wird, wenn der Kontakt zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn angenommen wird. Mit anderen Worten kann der Ultraschallsensor im Rahmen dieser vorteilhaften Ausgestaltung derart an dem Flugzeug angeordnet sein, dass der Abstand zwischen Ultraschallsensor und der Oberfläche der Landebahn von einer auf das Fahrwerk wirkenden Last abhängt, die beispielsweise eine Komprimierung einer Feder bewirkt.It is advantageous that the ultrasonic sensor is arranged on the aircraft in such a way that a distance between the ultrasonic sensor and the surface of the runway depends on a degree of compression of a compressible component of a landing gear of the aircraft and contact between a tire of the landing gear and the surface of the runway is assumed , if the distance between the ultrasonic sensor and the surface of the runway is less than a predeterminable minimum distance and that a braking process is initiated if the contact between the tire and the surface of the runway is assumed. In other words, in the context of this advantageous embodiment, the ultrasound sensor can be arranged on the aircraft in such a way that the distance between the ultrasound sensor and the surface of the runway depends on a load acting on the landing gear, which, for example, compresses a spring.
Vorteilhaft ist, dass der Kontakt zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn durch eine Fahrwerksbelastung plausibilisiert wird. Vorteilhafter Weise wird die Fahrwerksbelastung ausgehend von einem Signal eines Kraftsensors erfasst. Alternativ kann die Fahrwerksbelastung aus einer Komprimierung einer Feder des Fahrwerks bestimmt werden.It is advantageous that the contact between the tire and the surface of the runway is made plausible by a landing gear load. The chassis load is advantageously recorded on the basis of a signal from a force sensor. Alternatively, the chassis load can be determined from a compression of a spring of the chassis.
Vorteilhaft ist, dass der Kontakt zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn durch eine Raddrehzahl plausibilisiert wird. Vorteilhafter Weise wird die Raddrehzahl mittels eines Drehzahlsensors erfasst. Vorteilhafter Weise wird der Kontakt zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn durch die Raddrehzahl des Reifens, dessen Kontakt plausibilisiert werden soll, plausibilisiert.It is advantageous that the contact between the tire and the surface of the runway is made plausible by a wheel speed. The wheel speed is advantageously detected by means of a speed sensor. The contact between the tire and the surface of the runway is advantageously checked for plausibility by the wheel speed of the tire whose contact is to be checked for plausibility.
Vorteilhaft ist, dass die Plausibilisierung des Kontakts zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn durch die Raddrehzahl nur dann vorgenommen wird, wenn ein durch den Ultraschallsensor gemessener Rauschpegel unterhalb einer vorgebbaren Rauschwelle liegt. Durch die Überprüfung des Rauschpegels kann in vorteilhafter Weise festgestellt werden, ob der Ultraschallsensor Reifengeräusche empfängt, von einer sehr nassen Landebahn verursacht werden. Sowohl eine nasse als auch eine trockene Landebahn verursacht Reifengeräusche, die den Rauschpegel beeinflussen, wobei die Reifengeräusche umso lauter sind, je mehr Wasser auf der Landebahn ist und je Höher die Geschwindigkeit des Reifens ist. Da eine sehr nasse Landebahn zu einem Schlupf des Reifens führen kann, ist eine zuverlässige Plausibilisierung des Kontaktes zwischen Reifen und Oberfläche der Landebahn im Falle einer sehr nassen Landebahn ausgehend von einem Raddrehzahlsignal nicht möglich und somit entbehrlich.It is advantageous that the plausibility check of the contact between the tire and the surface of the runway is carried out by the wheel speed only when a noise level measured by the ultrasonic sensor is below a predefinable noise threshold. By checking the noise level, it can be determined in an advantageous manner whether the ultrasonic sensor is receiving tire noise caused by a very wet runway. Both a wet and a dry runway create tire noises that affect the noise level, the tire noise being louder, the more water there is on the runway and the higher the speed of the tire. Since a very wet runway can cause the tire to slip, a reliable plausibility check of the contact between the tire and the surface of the runway in the case of a very wet runway based on a wheel speed signal is not possible and is therefore unnecessary.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das vorgestellte Verfahren als Ergänzung zu dem bereits aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, das vorsieht, einen automatischen Bremsvorgang ausgehend von einer Fahrwerksbelastung und einer Raddrehzahl einzuleiten, verwendet. Vorteilhafter Weise wird mittels des Signals des Ultraschallsensors erkannt, ob die Landebahn sehr nass ist, wobei im Falle einer trockenen Landebahn das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren unter Verwendung der Raddrehzahl und der auf das Fahrwerk wirkenden Last Verwendung findet und im Falle einer nassen Landebahn das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung findet.In an advantageous embodiment, the method presented is used as a supplement to the method already known from the prior art, which provides for an automatic braking operation to be initiated on the basis of a chassis load and a wheel speed. The signal from the ultrasound sensor is advantageously used to detect whether the runway is very wet, and in the case of a dry runway the method known from the prior art using the wheel speed and the load acting on the landing gear is used and in the case of a wet runway the method according to the invention is used.
Vorteilhaft ist, dass der Kontakt zwischen dem Reifen und der Oberfläche der Landebahn durch einen Verlauf des Abstands zwischen dem Ultraschallsensor und der Oberfläche der Landebahn plausibilisiert wird. Im Falle eines regulären Landevorgangs des Flugzeugs sollte sich der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der Oberfläche der Landebahn kontinuierlich verringern, bis es zu einem Aufsetzen des Fahrwerks des Flugzeugs auf der Oberfläche der Landebahn kommt.It is advantageous that the contact between the tire and the surface of the runway is made plausible by a course of the distance between the ultrasonic sensor and the surface of the runway. In the event of a regular landing of the aircraft, the distance between the ultrasonic sensor and the surface of the runway should decrease continuously until the landing gear of the aircraft touches the surface of the runway.
Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit abläuft. Vorteilhaft ist weiterhin ein Flugzeug, das die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.A device which is set up to carry out each step of the method according to the invention is advantageous. A computer program that is set up to carry out each step of the method according to the invention is also advantageous if the computer program runs on a computing unit. An aircraft comprising the device according to the invention is also advantageous.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt. Dabei zeigen:An exemplary embodiment of the invention is presented below. Show:
FigurenlisteFigure list
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1 eine schematische Darstellung eines Flugzeugs, das zur Durchführung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist;1 a schematic representation of an aircraft which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention; -
2 eine schematische Darstellung des Ablaufs des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.2nd is a schematic representation of the sequence of the embodiment of the method according to the invention.
In alternativer Ausgestaltung kann das Flugzeug (
In Schritt
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Das vorgestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine sichere Anwendung eines automatisierten Bremsverfahrens auch bei einer nassen Oberfläche der Landebahn (
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2018
- 2018-12-14 DE DE102018221789.0A patent/DE102018221789A1/en active Pending
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