EP3612423A1 - Verfahren und system zur zustandsüberwachung einer bremse eines luftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und system zur zustandsüberwachung einer bremse eines luftfahrzeugs

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EP3612423A1
EP3612423A1 EP18721270.9A EP18721270A EP3612423A1 EP 3612423 A1 EP3612423 A1 EP 3612423A1 EP 18721270 A EP18721270 A EP 18721270A EP 3612423 A1 EP3612423 A1 EP 3612423A1
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EP
European Patent Office
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temperature
brake
aircraft
landing
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18721270.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan SPIESMACHER
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Lufthansa Technik AG
Original Assignee
Lufthansa Technik AG
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Publication date
Application filed by Lufthansa Technik AG filed Critical Lufthansa Technik AG
Publication of EP3612423A1 publication Critical patent/EP3612423A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
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    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/42—Arrangement or adaptation of brakes
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
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    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2250/00—Monitoring, detecting, estimating vehicle conditions
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2250/00—Monitoring, detecting, estimating vehicle conditions
    • B60T2250/04—Vehicle reference speed; Vehicle body speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/001—Temperature

Definitions

  • the invention concerns a method and system for monitoring state ⁇ a mechanical brake an aircraft.
  • Mechanical brakes of an aircraft often have brake disks made of carbon or carbon material.
  • Carbon brake discs are not only subject to mechanical wear during operation, but can also be affected by oxidation in their condition and their functionality. Such oxidation is promoted for example by Pistenenteisungsmittel.
  • the invention has for its object to provide a method and system of the type mentioned, which allow an efficient condition monitoring and allow early detection of oxidation damage.
  • the method according to the invention comprises the following steps: a. Measurement of the temperature T of the brake to at least one
  • Time t2 during landing after start a mechanical braking operation b. Comparing the measured temperature T with a determined standard temperature for the brake to the at least a time t2 during a landing operation after loading ⁇ beginning of a mechanical braking process, c. Recognizing a state of wear of the brake by ei ⁇ nes exceeding the measured temperature T on the standard temperature over a predetermined amount addition.
  • the method according to the invention comprises the following steps: a. Measuring the temperature T of the brake at least two times ti, t2, where ti is a time during the landing operation before the start of a mechanical braking operation and t2 a time during the landing operation after the beginning of a mechanical braking operation, b. Determination of a temperature increase ⁇ , c. Recognizing a state of wear of the brake by ei ⁇ nes exceeding the temperature rise ⁇ over a standard temperature rise above a predetermined level addition.
  • a mechanical brake converts kinetic energy into thermal energy through friction. It is in the context of the invention preferably a disc brake, the discs are preferably ⁇ carbon discs.
  • the brakes can be used on aircraft of all kinds, preferably on aircraft with wings that have to land at certain minimum speeds.
  • the temperature T of the brake is measured by a suitable sensor. It is the absolute temperature at one or more times during landing and mechanical braking.
  • a temperature measurement can also take place before the start of the mechanical braking process. The temperature measurement is carried out with egg ⁇ nem or more sensors, the or detect the temperature of the brake discs or the temperature of a component whose temperature sufficiently correlated with the brake discs.
  • the standard temperature or the standard temperature increase is the temperature or temperature difference that usually prevails or prevails at the relevant time or over a corresponding period of time on an intact brake of the aircraft.
  • the determination of these values can be carried out within the scope of the invention in a manner which will be explained in more detail below.
  • the detection of a state of wear is carried out according to the invention either on the basis of the absolute measured temperature value or the temperature rise.
  • the invention has recognized that both a conventional mechanical wear of a brake as also a particular affected by oxidation Integ ⁇ capacity of carbon brake discs is expressed in that there is a higher temperature or a higher temperature increase during braking after landing.
  • the invention relates to the detection or determination ⁇ make the oxidation state, ie, an oxidation caused by impairment of the structural integrity that is difficult to detect by conventional tests, in particular visual inspection, not o-.
  • the invention can also be used to detect mechanical wear, simpler methods will often be available for this purpose, for example known visual inspections, thickness measurements or sensory detection of the position of the actuators of the brake.
  • the invention has also recognized that, surprisingly, the state of wear and, in particular, the oxidation state can be derived with sufficient accuracy from the temperature or the temperature increase as the sole measured variable. According to the invention can thus be provided that only the temperature or the temperature rise (over time) is used to determine the Oxidati ⁇ onsschreib.
  • the invention also allows detection of a critical mechanical condition of a brake that does not expressed in a visible reduction in the thickness of a carbon brake discs, but in an oxidation-related impairment of their structural integrity. Under certain circumstances, such an oxidation can not be detected during a visual inspection, but in a subsequent braking operation it can lead to complete destruction of the pane while losing its braking effect and consequential damage through its fragments.
  • the temperature T is monitored at short time intervals (preferably at intervals of 5 s or less, more preferably at intervals of 1 s or less) or completely continuously over a time interval t, which covers the detection of a representative temperature profile of a brake over a part a braking operation after a landing, the full braking or possibly also allows a cooling phase after braking.
  • This time interval t preferably begins with touchdown of the aircraft on landing and has a duration of 20 to 1,000 s, preferably 50 to 600 s, more preferably 100 to 200 s. For example, a time ⁇ duration of 160 s may be provided.
  • the invention is particularly suitable for detecting changes in state of the oxidation state of a brake over a relatively long period of time.
  • the standard temperature and / or the standard temperature rise can be determined by forming a preferably moving average of n landing operations, where n is preferably Zvi ⁇ 's 10 and 50, more preferably 15 and 30 is, n may be for example 20 ,
  • n is preferably Zvi ⁇ 's 10 and 50, more preferably 15 and 30 is, n may be for example 20 .
  • the formation of such a moving average in particular allows, by changing the operating conditions of the aircraft caused by changes in temperature or the temperature ⁇ turan Stieg (for example, high or low outside temperatures, common landings in short distances or rea ⁇ accordingly long cooling-down in the middle and long distance operation) to equalize and thus increase the validity of the measurements he ⁇ .
  • the temperature ⁇ turan Stieg for example, high or low outside temperatures, common landings in short distances or rea ⁇ accordingly long cooling-down in the middle and long distance operation
  • Standard temperature and / or the standard temperature rise can be determined with the help of a comparison of the values of several mechanical brakes of an aircraft. Such an average over several brakes makes it easier to distinguish a change in state of brake discs, which is damaged for example by oxidation of Temperatur Managere ⁇ ments by changing operating conditions.
  • the temperature T and / or the temperature rise ⁇ are normalized, ie certain operating conditions during a landing are taken into account for the conversion of the measured values to so-called normal values. It is particularly preferred that the normalization he ⁇ follows with the aid of the kinetic energy of the aircraft at the time of touchdown, as this kinetic energy significantly determines the thermal load of the brakes. In order to determine the kinetic energy, the mass and velocity of the aircraft at the time of the aircraft are preferred.
  • the invention further provides a system for carrying out the method according to the invention.
  • This system includes: a. at least one temperature sensor associated with the brake, b. a storage device for measured temperatures
  • a comparison device for the comparison of the measured temperatures and / or temperature curves with corresponding standard values.
  • further relevant data can be stored in the memory device, for example parameters which are required for calculating a normalization of the temperatures.
  • This can be, for example, land mass and / or landing speed.
  • the system components storage device and comparison device can be arranged spatially separated from the aircraft, for example, on the ground within the scope of the invention.
  • ⁇ sem means for data communication is provided with the aircraft.
  • the device for data communication may comprise wireless communication, line-based communication (for example while the aircraft is parked at the gate) or communication via data carrier.
  • a communication by data carrier can for example have a suitable storage means on board the driving ⁇ stuff that is brought manually to a land-based storage means and read there.
  • system components storage device and comparison device can be assigned according to the invention to a plurality of aircraft.
  • a device is provided for determining standard temperature and / or standard temperature rise, which operates with the aid of a comparison of the values of a plurality of brakes of a plurality of aircraft of the same or similar type.
  • Fig. 1 shows schematically a disc brake for an aircraft.
  • the brake has five carbon stator disks 1 and four carbon rotor disks 2.
  • the temperature is detected by a temperature sensor 3 and output as a voltage signal.
  • the method according to the invention was carried out on Deutsche Lucashansa's Airbus A321, which was used in intra-European short-haul traffic.
  • the kinetic energy at the time of Aufset ⁇ zen to such a reference landing is about 204,000 kJ.
  • FIG. 2 shows exemplary normalized temperature data for a landing recorded over a period of 900 seconds from the time of touchdown. The following measured values are included in the graphic:
  • Fig. 3 shows normalized temperature data for a landing recorded over a period of 150 seconds from the time of touchdown.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer mechanischen Bremse eines Luftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs, b. Vergleich der gemessenen Temperatur T mit einer für die Bremse ermittelten Standardtemperatur zu dem wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand eines Überschreitens der gemessenen Temperatur T über die Standardtemperatur über ein vorgegebenes Maß hinaus. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und System zur Zustandsüberwachung einer Bremse ei- nes Luftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Zustands¬ überwachung einer mechanischen Bremse eines Luftfahrzeugs. Mechanische Bremsen eines Luftfahrzeugs weisen häufig Brems¬ scheiben aus Kohlenstoff bzw. Carbonmaterial auf. Carbon- Bremsscheiben unterliegen nicht nur mechanischem Verschleiß im Betrieb, sondern können unabhängig davon durch Oxidation in ihrem Zustand und ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wer- den. Eine solche Oxidation wird beispielsweise gefördert durch Pistenenteisungsmittel .
Eine übliche Sichtprüfung der Bremsscheiben erkennt Schäden durch Oxidation häufig erst dann, wenn bereits die struktu- relle Integrität der Scheiben beeinträchtigt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und System der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine effiziente Zustandsüberwachung ermöglichen und eine frühzeitige Erkennung auch von Oxidationsschäden erlauben.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist in einer ersten Variante folgende Schritte auf: a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens einem
Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs, b. Vergleich der gemessenen Temperatur T mit einer für die Bremse ermittelten Standardtemperatur zu dem wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Be¬ ginn eines mechanischen Bremsvorgangs, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei¬ nes Überschreitens der gemessenen Temperatur T über die Standardtemperatur über ein vorgegebenes Maß hinaus.
In einer zweiten Variante weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf: a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens zwei Zeitpunkten ti, t2, wobei ti ein Zeitpunkt während des Landevorgangs vor Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs und t2 ein Zeitpunkt während des Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs ist, b. Ermittlung eines Temperaturanstiegs ΔΤ, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei¬ nes Überschreitens des Temperaturanstiegs ΔΤ über einen Standardtemperaturanstieg über ein vorgegebenes Maß hinaus .
Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be- griffe erläutert. Eine mechanische Bremse wandelt Bewegungsenergie in thermisch« Energie durch Reibung um. Es handelt sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt um eine Scheibenbremse, die Scheiben sind be¬ vorzugt Carbonscheiben.
Die Bremsen können an Luftfahrzeugen aller Art Verwendung fin den, bevorzugt an Luftfahrzeugen mit Tragflächen, die mit bestimmten Mindestgeschwindigkeiten landen müssen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Messung der Temperatur T der Bremse durch einen geeigneten Sensor. Es handelt sich um die absolute Temperatur zu einem oder mehreren Zeitpunkten währenc eines Landevorgangs und einem dabei stattfindenden mechanischen Bremsvorgang. In einer weiteren Variante der Erfindung kann eine Temperaturmessung auch vor Beginn des mechanischen Bremsvorgangs erfolgen. Die Temperaturmessung erfolgt mit ei¬ nem oder mehreren Sensoren, der oder die die Temperatur der Bremsscheiben erfassen oder die Temperatur eines Bauteils, dessen Temperatur mit der der Bremsscheiben hinreichend korreliert .
Die Standardtemperatur bzw. der Standardtemperaturanstieg ist die Temperatur bzw. Temperaturdifferenz, die zu dem betreffenden Zeitpunkt bzw. über einen entsprechenden Zeitraum üblicherweise an einer intakten Bremse des Luftfahrzeugs herrscht bzw. vorliegt. Die Ermittlung dieser Werte kann im Rahmen der Erfindung in einer unten noch näher erläuterten Art und Weise erfolgen .
Das Erkennen eines Verschleißzustands erfolgt erfindungsgemäß entweder anhand des absoluten gemessenen Temperaturwerts oder des Temperaturanstiegs. Die Erfindung hat erkannt, dass sich sowohl ein üblicher mechanischer Verschleiß einer Bremse als auch eine insbesondere durch Oxidation beeinträchtigte Integ¬ rität von Carbon-Bremsscheiben darin äußert, dass eine höhere Temperatur bzw. ein höherer Temperaturanstieg während des Bremsvorgangs nach dem Landen erfolgt.
Der Begriff Verschleißzustand bezeichnet im Rahmen der Erfin¬ dung sowohl einem durch die Betätigung der Bremse bewirkten mechanischen Verschleiß als auch eine Zustandsänderung durch Oxidation insbesondere von Carbon-Bremsscheiben. Besonders bevorzugt bezieht sich die Erfindung auf das Erkennen bzw. Fest¬ stellen des Oxidationszustands, d.h. einer durch Oxidation bewirkten Beeinträchtigungen der strukturellen Integrität, die durch übliche Prüfungen, insbesondere Sichtprüfungen, nicht o- der nur schwer festzustellen ist.
Zwar kann die Erfindung auch zum Erkennen eines mechanischen Verschleißes herangezogen werden, doch werden zu diesem Zweck häufig einfachere Verfahren zur Verfügung stehen, beispielsweise bekannte Sichtprüfungen, Dickenmessungen oder eine sensorische Erfassung der Stellung der Aktuatoren der Bremse.
Nachfolgend wird daher im Kontext der Erfindung auch vom Oxi- dationszustand gesprochen.
Die Erfindung hat ferner erkannt, dass überraschenderweise sich aus der Temperatur bzw. dem Temperaturanstieg als einziger Messgröße der Verschleißzustand und insbesondere Oxidati- onszustand hinreichend genau ableiten lässt. Erfindungsgemäß kann somit vorgesehen sein, dass nur die Temperatur bzw. der Temperaturanstieg (im Zeitverlauf) zur Ermittlung des Oxidati¬ onszustands herangezogen wird.
Die Erfindung erlaubt insbesondere auch ein Erkennen eines kritischen mechanischen Zustands einer Bremse, der sich nicht in einer sichtbaren Reduktion der Dicke einer Carbon-Bremsscheiben äußert, sondern in einer durch Oxidation bedingten Beeinträchtigung deren struktureller Integrität. Eine solche Oxidation ist unter Umständen bei einer Sichtprüfung nicht er- kennbar, kann aber in einem nachfolgenden Bremsvorgang zu einer vollständigen Zerstörung der Scheibe unter Verlust von deren Bremswirkung und mit Folgeschäden durch deren Bruchstücke führen . Vorzugsweise erfolgt eine Überwachung der Temperatur T in kurzen Zeitabständen (bevorzugt in Zeitabständen von 5 s oder weniger, weiter bevorzugt in Zeitabständen von 1 s oder weniger) bzw. vollständig kontinuierlich über ein Zeitintervall t, das die Erfassung eines repräsentativen Temperaturprofils einer Bremse über einen Teil eines Bremsvorgangs nach einer Landung, den vollständigen Bremsvorgang oder gegebenenfalls zusätzlich auch eine Abkühlphase nach dem Bremsvorgang erlaubt.
Dieses Zeitintervall t beginnt bevorzugt mit dem Aufsetzen (Touchdown) des Luftfahrzeugs bei der Landung und weist eine Dauer von 20 bis 1.000 s, vorzugsweise 50 bis 600 s, weiter vorzugsweise 100 bis 200 s auf. Beispielsweise kann eine Zeit¬ dauer von 160 s vorgesehen sein. Die Erfindung ist insbesondere geeignet, um Zustandsänderungen des Oxidationszustands einer Bremse über einen längeren Zeit¬ raum zu erkennen. Zu diesem Zweck kann es bevorzugt sein, dass die Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden durch Bildung eines vorzugsweise gleitenden Durchschnitts aus n Landevorgängen, wobei n vorzugsweise zwi¬ schen 10 und 50, weiter vorzugsweise 15 und 30 liegt, n kann beispielsweise 20 sein. Die Bildung eines solchen gleitenden Durchschnitts erlaubt es insbesondere, durch Änderung der Betriebsbedingungen des Luftfahrzeugs bedingte Änderungen der Temperatur oder des Tempera¬ turanstiegs (beispielsweise hohe oder niedrige Außentemperatu- ren, häufige Landevorgänge im Kurzstreckenbetrieb oder hinrei¬ chend lange Abkühlpausen im Mittel- und Langstreckenbetrieb) zu egalisieren und damit die Aussagekraft der Messungen zu er¬ höhen . Ebenfalls bevorzugt in diesem Zusammenhang ist es, wenn die
Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden unter Zuhilfenahme eines Vergleichs der Werte mehrerer mechanischer Bremsen eines Luftfahrzeugs. Eine solche Durchschnittsbildung über mehrere Bremsen erleichtert es, eine Zustandsänderung von Bremsscheiben, die beispielsweise durch Oxidation beschädigt ist zu unterscheiden von Temperaturände¬ rungen durch geänderte Betriebsbedingungen.
Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Tempera- tur T und/oder der Temperaturanstieg ΔΤ normalisiert werden, d. h. bestimmte Betriebsbedingungen während einer Landung berücksichtigt werden zur Umrechnung der gemessenen Werte auf sogenannte Normalwerte. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Normalisierung er¬ folgt unter Zuhilfenahme der kinetischen Energie des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des Aufsetzens, da diese kinetische Energie maßgeblich die thermische Belastung der Bremsen bestimmt. Zur Ermittlung der kinetischen Energie werden bevorzugt die Masse und die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des
Aufsetzens gemessen und/oder berechnet. Auf diese Weise können Änderungen der Messwerte herausgerechnet werden, die sich bei- spielsweise ergeben durch eine hohe Landemasse des Luftfahr¬ zeugs im Kurzstreckenbetrieb oder eine hohe Aufsetzgeschwin- digkeit bedingt beispielsweise durch die Windverhältnisse.
Ebenfalls ist es möglich, bei der Normalisierung andere Einflussfaktoren zu berücksichtigen, beispielsweise den Einsatz anderer Verzögerungsmittel wie Umkehrschub oder Hochauftriebs¬ hilfen und Luftbremsen, den Zeitpunkt der Betätigung der mechanischen Bremsen nach dem Aufsetzen, die gewählte automatische Bremsverzögerung etc. All dies trägt dazu bei, durch die Änderung der Betriebsbedingungen bedingte Änderungen der Messwerte zu unterscheiden von Änderungen, die tatsächlich auf den Oxidationszustand der Bremse zurückzuführen sind.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses System weist auf : a. wenigstens einen der Bremse zugeordneten Temperatursensor, b. eine Speichereinrichtung für gemessene Temperaturen
und/oder Temperaturverläufe, c. eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich der gemessenen Temperaturen und/oder Temperaturverläufen mit entsprechenden Standardwerten.
In der Speichereinrichtung können neben Temperatur und/oder Temperaturverläufen auch weitere relevante Daten gespeichert werden, beispielsweise Parameter, die für die Berechnung einer Normalisierung der Temperaturen erforderlich sind. Dies können beispielsweise Landemasse und/oder Landegeschwindigkeit sein. Die Systemkomponenten Speichereinrichtung und Vergleichseinrichtung können im Rahmen der Erfindung räumlich getrennt vom Luftfahrzeug angeordnet sein, beispielsweise am Boden. In die¬ sem Fall ist eine Einrichtung zur Datenkommunikation mit dem Luftfahrzeug vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung kann die Einrichtung zur Datenkommunikation eine drahtlose Kommunikation, eine leitungsgebundene Kommunikation (beispielsweise während das Luftfahrzeug am Gate parkt) oder eine Kommunikation per Datenträger umfassen. Eine Kommunikation per Datenträger kann beispielsweise ein geeignetes Speichermittel an Bord des Fahr¬ zeugs aufweisen, das manuell zu einer bodengebundenen Speichereinrichtung gebracht und dort eingelesen wird.
Insbesondere können die Systemkomponenten Speichereinrichtung und Vergleichseinrichtung erfindungsgemäß mehreren Luftfahrzeugen zugeordnet sein. Erfindungsgemäß kann dann vorgesehen sein, dass eine Einrichtung zur Ermittlung von Standardtemperatur und/oder Standardtemperaturanstieg vorgesehen ist, die unter Zuhilfenahme eines Vergleichs der Werte mehrerer Bremsen einer Mehrzahl von Luftfahrzeugen gleichen oder ähnlichen Typs arbeitet .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Scheibenbremse für ein Luftfahrzeug. Die Bremse weist fünf Carbon-Statorscheiben 1 und vier Carbon-Rotorscheiben 2 auf. Die Temperatur wird von einem Temperatursensor 3 erfasst und als Spannungssignal ausgegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde durchgeführt an Airbus A321 der Deutschen Lufthansa, die im innereuropäischen Kurz- streckenverkehr im Einsatz waren. Die maximale Landemasse eines A3 21 beträgt 75,5 t, die Refe¬ renzlandegeschwindigkeit 73, 6 m/s in der sogenannten füll flap Konfiguration. Die kinetische Energie im Zeitpunkt des Aufset¬ zens zu einer solchen Referenzlandung beträgt etwa 204.000 kJ.
Fig. 2 zeigt beispielhaft normalisierte Temperaturdaten für eine Landung, die über einen Zeitraum von 900 s ab dem Zeitpunkt des Aufsetzens aufgezeichnet wurden. Folgende Messwerte sind in der Grafik enthalten:
BT1 - BT4 : Temperaturen der vier Bremsen
BF: Bremsenlüfter ein
Av: Mittelwert aus BT1 - BT4
dLA: Abweichung der kältesten Bremse von Av
dHA: Abweichung der heißesten Bremse von Av
Man erkennt, dass der Anstieg der Temperatur insbesondere in den ersten 160 s nach der Landung erfolgt, danach erfolgt, gefördert durch das Einschalten des Lüfters, eine Abkühlung. Ein geringfügiger Anstieg erfolgt wieder im weiteren Verlauf im Zuge des Rollens.
Fig. 3 zeigt normalisierte Temperaturdaten für eine Landung, die über einen Zeitraum von 150 s ab dem Zeitpunkt des Aufsetzens aufgezeichnet wurden.
Man erkennt in dieser Grafik, dass die an Bremse 4 gemessene Temperatur in der Spitze um 140 °C höher ist als die Durch- Schnittstemperatur aller vier Bremsen. Dies ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein klarer Indikator für einen kritischen Bremsenzustand aufgrund von Oxidation. 17 Tage nach dieser Messung wurde bei einer Routineinspektion festgestellt, dass diese Bremse versagt hatte. Die gemessene (normalisierte) Temperaturabweichung vom Durchschnitt war so¬ mit ein verlässlicher Indikator für einen kritischen Zustand der Bremse aufgrund von Oxidation.
In der rückblickenden Betrachtung der Daten aller Landungen dieses Zeitraums wurde das oben beschriebene Verhalten häufig, aber nicht bei jeder Landung beobachtet. Um das dauerhaft ver- änderte Verhalten der betroffenen Bremse sichtbar zu machen, wurde ein gleitender Durchschnitt der Abweichung von der
Durchschnittstemperatur über 30 Landungen ermittelt. Dieser lag bei einem dauerhaft hohen Wert, welcher den problemati¬ schen Zustand der Bremse anzeigte.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Zustandsüberwachung einer mechanischen
Bremse eines Luftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte : a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs, b. Vergleich der gemessenen Temperatur T mit einer für die Bremse ermittelten Standardtemperatur zu dem wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Be¬ ginn eines mechanischen Bremsvorgangs, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei¬ nes Überschreitens der gemessenen Temperatur T über die Standardtemperatur über ein vorgegebenes Maß hinaus.
Verfahren zur Zustandsüberwachung einer mechanischen
Bremse eines Luftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte : a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens zwei Zeitpunkten ti, t2, wobei ti ein Zeitpunkt während des Landevorgangs vor Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs und t2 ein Zeitpunkt während des Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs ist, b. Ermittlung wenigstens eines Temperaturanstiegs ΔΤ2, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei¬ nes Überschreitens des Temperaturanstiegs ΔΤ2 über ei¬ nen Standardtemperaturanstieg über ein vorgegebenes Maß hinaus .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Messung der Temperatur T über ein Zeitintervall t erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall t mit dem Aufsetzen des Luftfahrzeugs beim Landevorgang beginnt und eine Dauer von 20 bis 1.000 s, vorzugsweise 50 bis 600 s, weiter vorzugsweise 100 bis 200 s aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden durch Bildung eines vorzugsweise gleitenden Durchschnittswerts aus n Landevorgängen, wobei n vorzugsweise zwischen 10 und 100, weiter vorzugsweise 30 und 60 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden unter Zuhilfen¬ ahme eines Vergleichs der Werte mehrerer Bremsen eines Luftfahrzeugs .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Temperatur T und/oder der Tempera- turanstieg ΔΤ normalisiert werden. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalisierung erfolgt unter Zuhilfenahme der kineti sehen Energie des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des Aufset¬ zens .
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der kinetischen Energie die Masse und die
Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des Aufset¬ zens gemessen und/oder berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bremse Bremsscheiben aus Carbonmaterial aufweist.
System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es auf¬ weist: a . wenigstens einen der Bremse zugeordneten Temperatur- sensor, b. eine Speichereinrichtung für gemessene Temperaturen
und/oder Temperaturverläufe, c. eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich der gemessenen Temperaturen und/oder Temperaturverläufen mit entsprechenden Standardwerten.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Dateneingang zur Erfassung von Geschwindigkeit und Masse des Luftfahrzeugs aufweist.
3. System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung und/oder die Vergleichseinrichtung räumlich vom Luftfahrzeug getrennt angeordnet sind und eine Einrichtung zur Datenkommunikation mit dem Luftfahrzeug vorgesehen ist.
4. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass es eine Einrichtung zur Ermittlung von Standardtemperatur und/oder Standardtemperaturanstieg auf weist, die unter Zuhilfenahme eines Vergleichs der Werte mehrerer Bremsen einer Mehrzahl von Luftfahrzeugen gleichen oder ähnlichen Typs arbeitet.
EP18721270.9A 2017-04-19 2018-04-18 Verfahren und system zur zustandsüberwachung einer bremse eines luftfahrzeugs Withdrawn EP3612423A1 (de)

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DE102017206593.1A DE102017206593A1 (de) 2017-04-19 2017-04-19 Verfahren und System zur Zustandsüberwachung einer Bremse eines Luftfahrzeugs
PCT/DE2018/100367 WO2018192629A1 (de) 2017-04-19 2018-04-18 Verfahren und system zur zustandsüberwachung einer bremse eines luftfahrzeugs

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EP3612423A1 true EP3612423A1 (de) 2020-02-26

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