ES2285654T3 - Procedimiento de frenado para una aeronave con multiples ruedas frenadas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de frenado de una aeronave que incluye diversas ruedas que pueden ser frenadas de forma controlada caracterizado porque incluye la etapa de mandar el frenado de un primer grupo de ruedas (2; 20; 32) de la aeronave y, después de un desfase temporal, mandar el frenado de un segundo grupo de ruedas (3; 21; 33) de la aeronave.
Description
Procedimiento de frenado para una aeronave con
múltiples ruedas frenadas.
La invención se refiere a un procedimiento de
frenado de una aeronave con múltiples ruedas frenadas.
La relación entre el esfuerzo de frenado
desarrollado por una rueda frenada y la carga vertical que se ejerce
sobre esta rueda es representativa del rozamiento que se ejerce
entre el neumático que equipa la rueda y la pista. Es conocido que
el valor de esta relación depende de diversos parámetros como el
estado de la pista, el grado de desgaste del neumático o también de
la velocidad de la aeronave. Además, el valor de esta relación
varía con el frenado: antes de llegar a un valor estabilizado, esta
relación presenta una protuberancia inicial de valor superior a
dicho valor estabilizado.
Está protuberancia inicial es muy molesta en la
medida en la que conduce a un esfuerzo de frenado transitorio de
intensidad importante puesto que hay que tenerlo en cuenta para el
dimensionado del tren de aterrizaje y de la estructura de la
aeronave. Este esfuerzo de frenado transitorio en particular puede
ser para el que se dimensione el tren de aterrizaje, la zona de
ataque del tren de aterrizaje sobre la estructura, así como la
parte de fuselaje que se extiende entre los trenes de aterrizaje
principales que llevan las ruedas frenadas y el tren de aterrizaje
auxiliar.
Para evitar estos inconvenientes, se ha
propuesto programar el calculador de frenado de la aeronave de tal
forma que sea capaz de limitar el esfuerzo de frenado desarrollado
por cada una de las ruedas frenadas a un nivel máximo previamente
determinado. En la práctica, esto se revela como muy delicado de
llevar a la práctica, ya que el esfuerzo de frenado desarrollado
por una rueda frenada determinada es muy difícil de medir. Esta
limitación pues debe ser tanto más cuanto los comportamientos
instantáneos del freno son difíciles de predecir, lo que conduce a
adoptar márgenes de seguridad que limitan de forma importante los
comportamientos del freno.
Se ha propuesto igualmente aplicar el esfuerzo
de frenado de manera progresiva, según un gradiente previamente
determinado. Pero el carácter altamente no lineal de la respuesta
del freno hace este control extremadamente incierto.
También se ha propuesto inhibir el frenado sobre
un cierto número de ruedas. Sin embargo, este modo de proceder
supone una lógica compleja. En efecto, en el caso de fallo de un
freno a que no sea uno de los frenos inhibidos, hace falta poder
detectar rápidamente este fallo y activar uno de los frenos
inhibidos en sustitución del freno que falla, a fin de conseguir un
nivel de frenado igual al nivel de frenado desarrollado en ausencia
de fallo.
Por otro lado se conocen protecciones
antideslizamiento que, para cada una de las ruedas, modulan la orden
general de frenado generada por el calculador de frenado a fin de
evitar que las ruedas no se bloqueen. Además, aunque el frenado
esté mandado simultáneamente para todas las ruedas, si la protección
antideslizamiento está en funcionamiento, se puede hacer que el
esfuerzo transitorio de un cierto número de ruedas de un tren de
aterrizaje intervenga con un desfase en el tiempo con relación al
esfuerzo transitorio de las otras ruedas del tren de aterrizaje, lo
cual tiene por efecto disminuir el esfuerzo de frenado transitorio
global sufrido por el tren de aterrizaje. Sin embargo, esta
disminución es fortuita y presenta un carácter aleatorio marcado,
lo cual impide tenerla en cuenta para el dimensionado del tren de
aterrizaje.
El segundo plano tecnológico de la intención
está especialmente ilustrado por los documentos GB 2 311
108-A, que representa la técnica anterior más
próxima, US 5 417 477, US 5 217 282, US 5 172 960, US
2004/065776-A1 o todavía EP 0 329
373-A.
La invención tiene por objeto con procedimiento
de frenado con las características de la reivindicación 1 para una
aeronave que incluye diversas ruedas que pueden ser frenadas de modo
controlado, permitiendo reducir sobre seguro el esfuerzo máximo de
frenado, sin presentar los inconvenientes de la técnica
anterior.
Según la invención, se propone un procedimiento
de frenado de una aeronave que incluye diversas ruedas que pueden
ser frenadas de forma controlada, que incluye la etapa de mandar el
frenado de un primer grupo de ruedas de la aeronave y, después de
un desfase temporal, mandar el frenado de un segundo grupo de ruedas
de la aeronave.
El desfase temporal así introducido entre los
mandatos de frenado garantizan sobre seguro que el esfuerzo
transitorio generado por el frenado del segundo grupo de ruedas
frenadas no ocurrirá de imprevisto simultáneamente al esfuerzo
transitorio generado por el frenado del primer grupo de ruedas
frenadas, lo que tiene por efecto disminuir el esfuerzo de frenado
transitorio sufrido por la aeronave.
Se consigue así disminuir los esfuerzos
observados por la aeronave por medio de un procedimiento muy simple
de llevar a la práctica, puesto que únicamente requiere una
temporización y no necesita lógica compleja alguna.
El procedimiento de la invención por otra parte
es perfectamente compatible con el empleo de protecciones
antideslizantes.
Según una forma particular de llevar a la
práctica el procedimiento de la invención aplicado a una aeronave
con múltiples trenes de aterrizaje principales que llevan ruedas
frenadas, el primer grupo de ruedas está constituido por el
conjunto de las ruedas transportadas por un primer grupo de trenes
de aterrizaje, mientras que el segundo grupo de ruedas está
constituido por el conjunto de las ruedas transportadas por un
segundo grupo de trenes de aterrizaje.
Por lo tanto, de preferencia, puesto que la
aeronave incluye trenes de aterrizaje principales del grupo
sustentador y por lo menos un tren de aterrizaje principal del
fuselaje, uno de los grupos de trenes de aterrizaje está
constituido por los trenes de aterrizaje del grupo sustentador,
mientras que el otro de los grupos de trenes de aterrizaje está
constituido por el tren o por los trenes de aterrizaje del
fuselaje.
Según otra forma de llevar a la práctica el
procedimiento de la invención, uno de los grupos de ruedas está
constituido por las ruedas transportadas por trenes de aterrizajes
diferentes.
Por lo tanto, de preferencia, puesto que las
ruedas frenadas están transportadas en diábolos en los extremos de
los dos trenes de aterrizaje principales, cada diábolo incluyendo
una rueda interior y una rueda exterior, uno de los grupos de
ruedas está constituido por ruedas exteriores de los dos trenes de
aterrizaje, el otro de los grupos de ruedas estando constituido por
ruedas interiores de los dos trenes de aterrizaje.
Según otra forma de llevar a la práctica el
procedimiento de la invención aplicado a una aeronave que incluye
un tren de aterrizaje en un bogie articulado sobre el tren de
aterrizaje y que transporta por lo menos un par de ruedas
delanteras y un par de ruedas traseras, el par de ruedas delanteras
y el par de ruedas traseras formando parte de dos grupos de ruedas
distintas.
Ventajosamente, por último, el desfase temporal
es inferior a un segundo.
La invención se comprenderá mejor a la luz de la
descripción que sigue a continuación con referencia a las figuras
de los dibujos adjuntos en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de frente
de una aeronave que incluye dos trenes de aterrizaje principales
del grupo sustentador transportando cada uno un par de ruedas
frenadas en diábolo;
- la figura 2 es un gráfico que muestra la
evolución de los esfuerzos de frenado generados por cada uno de los
grupos de ruedas frenadas de la aeronave ilustrada en la figura
1;
- la figura 3 es una vista esquemática desde
abajo de una aeronave que incluye dos trenes de aterrizaje
principales del grupo sustentador y un tren de aterrizaje principal
del fuselaje;
- la figura 4 es una vista parcial esquemática
de lado de una aeronave que incluye trenes de aterrizaje principales
del grupo sustentador equipados de un bogie, ilustrado en el
transcurso de un aterrizaje.
Con referencia a la figura 1, el procedimiento
de la invención se aplica a una aeronave A1 (por ejemplo del tipo
AIRBUS A320 o BOEING 737) que incluye dos trenes de aterrizaje
principales 1 transportando cada uno de ellos, dispuestas en
diábolo, una rueda frenada interior 2 y una rueda frenada exterior
3.
La aeronave está equipada por otra parte con un
tren de aterrizaje auxiliar 4 equipado con ruedas no frenadas.
En el momento del frenado consecutivo a un
aterrizaje, el procedimiento de la invención consiste en mandar el
frenado de un primer grupo de ruedas frenadas, en especial el grupo
constituido por las ruedas interiores 2 de los dos trenes de
aterrizaje principales 1, después, con un desfase temporal, mandar
el frenado de un segundo grupo de ruedas frenadas, en especial el
grupo constituido por las ruedas exteriores 3 de los dos trenes de
aterrizaje principales 1.
El frenado realizado así permanece simétrico y
no genera por lo tanto desviación alguna de la trayectoria de la
aeronave.
Hay que indicar que las pistas en general
presentan una pendiente en inclinación desde el eje de la pista
hasta sus bordes laterales de alrededor del 3%. Esta pendiente tiene
como consecuencia aumentar la carga vertical de las ruedas
interiores 2 con relación a la carga vertical de las ruedas
exteriores 3. La capacidad de frenado de las ruedas interiores 2 es
por lo tanto ligeramente superior a aquella de las ruedas exteriores
3. Es por esta razón por lo que se ha elegido aquí frenar las
ruedas interiores 2 en primer lugar, con preferencia a las ruedas
exteriores 3.
En la figura 2, la curva 10 (en trazo continuo)
representa la evolución con el paso del tiempo de la suma de los
esfuerzos de frenado generados por las ruedas interiores 2, con
respecto a la suma de las cargas verticales de dichas ruedas
interiores 2.
Como queda visible en la figura 2, la curva 10
presenta una protuberancia transitoria, de un valor de 0,82, que
después vuelve a descender tendiendo hacia un valor estabilizado de
0,64.
La curva 11 (en trazos discontinuos) es una
curva similar a la curva 10, pero con relación al grupo de las
ruedas exteriores 3. La curva 11 tiene la misma forma que la de la
curva 10, estando desfasada temporalmente un desfase \Deltat, de
conformidad con la invención. Aquí, este desfase es del orden de
0,35 segundos.
La curva 12 (en trazo grueso) representa la
resultante de los esfuerzos de frenado de todas las ruedas frenadas,
referida a la resultante de las cargas verticales de dichas ruedas
frenadas.
Se constata que la curva 12 presenta una
protuberancia inicial, pero que no es tan importante como la
protuberancia de las curvas 10 y 11. La protuberancia de la curva
12 tiene aquí un valor de 0,73, es decir una reducción del 12% con
respecto al valor de esta misma protuberancia que se habría
alcanzado si todas las ruedas hubieran estado frenadas
simultánea-
mente.
mente.
Las normas de certificación de los aparatos
comerciales (JAR25, FAR25) imponen, en ausencia de un análisis
racional o de ensayos, considerar un valor máximo de los esfuerzos
de frenado sobre una rueda frenada igual a por lo menos 0,8 veces
la carga vertical de dicha rueda. Se ve que el procedimiento de la
invención permite ganar alrededor del 9% con respecto a este
esfuerzo global.
Cabría pensar que el hecho de retrasar el
frenado de una parte de las ruedas aumenta la distancia de frenado
de la aeronave. En el caso de una aeronave equipada con una
estructura hidráulica de frenado, esta afirmación se tiene que
relativizar. En efecto, en la forma de llevar a la práctica descrita
en este documento, los frenos están solicitados por mitades. A cada
solicitación, el volumen de las cavidades que se tienen que rellenar
corresponde por lo tanto a la mitad del volumen total. A caudal
idéntico, el tiempo de respuesta está por lo tanto sensiblemente
dividido por dos y el esfuerzo de frenado se aplica más rápidamente.
Esta disminución del tiempo de respuesta compensa muy ampliamente
el desfase temporal introducido debido a la forma de llevar a la
práctica el procedimiento de la invención. La distancia de frenado
por lo tanto globalmente está únicamente muy poco afectada.
Ciertas aeronaves (por ejemplo del tipo BOING
747, AIRBUS A340-600 o incluso AIRBUS A380) incluyen
dos trenes de aterrizaje principales del grupo sustentador y uno o
más trenes de aterrizaje principales del fuselaje. La aeronave A2
ilustrada en la figura 3 incluye también dos trenes de aterrizaje
principales del grupo sustentador 20 y un tren de aterrizaje
principal del fuselaje 21, cada uno de los trenes de aterrizaje
incluyendo aquí cuatro ruedas frenadas. La aeronave A2 incluye por
otra parte un tren de aterrizaje auxiliar 23.
La forma de llevar a la práctica el
procedimiento de la invención consiste aquí en mandar el frenado de
las ruedas de los trenes de aterrizaje principales del grupo
sustentador 20 que forman un primer grupo de trenes de aterrizaje
y, después de un desfase temporal, mandar el frenado de las ruedas
del tren de aterrizaje principal del fuselaje 21 que forman un
segundo grupo de trenes de aterrizaje.
El frenado así realizado es simétrico, evitando
toda desviación de la trayectoria de la aeronave.
El gráfico de la figura 2 todavía puede ser
utilizado para la ilustración de los efectos del procedimiento de
la invención. Esta vez, la curva 10 ilustra el esfuerzo de frenado
del grupo constituido por los trenes de aterrizaje principales del
grupo sustentador 20 (con respecto a la suma de las cargas
verticales de las ruedas concernientes) y la curva 11 ilustra el
esfuerzo de frenado del grupo constituido por el tren de aterrizaje
principal del fuselaje 21 (con respecto a la suma de las cargas
verticales de las ruedas concernientes). El esfuerzo de frenado
total está ilustrado por la curva 12.
Se obtiene todavía ahí una disminución del
esfuerzo transitorio de frenado. El momento de flexión de la parte
del fuselaje 22 que se extiende entre el tren de aterrizaje
principal del fuselaje 21 y el tren de aterrizaje auxiliar 23 en el
momento de un frenado es proporcional (a los efectos de inercia
cerca) al esfuerzo de frenado ilustrado por la curva 12. Este
momento de flexión está dimensionado para ciertas aeronaves con el
fuselaje muy largo, como por ejemplo el AIRBUS
A340-600. La disminución del esfuerzo de frenado
según la invención permite por lo tanto un aligeramiento de la
estructura de la aeronave y también del propio tren.
Según una forma particular de llevar a la
práctica el procedimiento de la invención aplicado a una aeronave
A3 ilustrada en la figura 4 en la cual los trenes de aterrizaje
principales del grupo sustentador 30 incluyen un bogie basculante
31 que transporta, por pares dispuestos en diábolos, ruedas traseras
32 y ruedas delanteras 33, se manda en primer lugar el frenado de
las ruedas traseras 32, entonces, después de un desfase temporal,
se manda el frenado de las ruedas delanteras 33.
Así pues, se manda en primer lugar el frenado de
las ruedas que impactan sobre la pista primero, en este caso aquí
las ruedas traseras 32, a partir de su contacto con la pista, lo que
permite empezar a frenar cuando el conjunto de ruedas transportadas
por el bogie 31 no está todavía en contacto con el suelo.
Entonces, después de un desfase temporal, se
manda el frenado de las ruedas delanteras 33.
En esta forma de llevar a la práctica el
procedimiento de la invención, uno de los grupos de ruedas frenadas
está constituido por las ruedas traseras 32 de los dos trenes de
aterrizaje del grupo sustentador 30, mientras que el otro grupo de
ruedas frenadas está constituido por las ruedas delanteras de los
dos trenes de aterrizaje del grupo sustentador 30. El frenado
realizado así es simétrico, evitando toda desviación de la
trayectoria de la aeronave.
En la práctica, el desfase temporal, del orden
aquí de medio segundo, es muy inferior, en las situaciones normales
de aterrizaje, al tiempo necesario para que las ruedas delanteras 33
toquen el suelo debido a la rotación del bogie 31. De este modo, la
forma de llevar a la práctica el procedimiento de la invención no
tiene influencia sobre el funcionamiento de la aeronave en las
situaciones normales de aterrizaje. Sin embargo, en las situaciones
anormales de aterrizaje en las que el asiento de la aeronave es tal
que las ruedas traseras y delanteras impactan simultáneamente, el
procedimiento de la invención vuelve a encontrar todo su interés,
evitando la superposición de los esfuerzos transitorios de frenado
de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras.
Se observará que, aunque en las situaciones de
aterrizaje normales, el mandato del frenado sea efectivamente
realizado antes de que las ruedas delanteras 33 hayan tocado el
suelo, las protecciones antideslizamiento impedirán la aplicación
de dicho mandato antes de que las ruedas delanteras 33 hayan
alcanzado una cierta velocidad de giro.
La invención no está limitada a las modalidades
particulares que acaban de ser descritas, sino que por el contrario
engloba toda variante que entre dentro del ámbito de la invención
tal como se define por las reivindicaciones.
En particular, aunque en los ejemplos ilustrados
las ruedas frenadas estén repartidas en dos grupos, manteniéndose
dentro del ámbito de la invención, se pueden repartir las ruedas
frenadas en más de dos grupos, los grupos de ruedas así
constituidos siendo frenados sucesivamente unos después de los
otros. En el límite, cada grupo puede estar constituido por una
sola rueda frenada.
Aunque en las formas ilustradas de llevar a la
práctica el procedimiento de la invención, se ha indicado que se
frena un primer grupo de ruedas y después un segundo grupo de
ruedas, la constitución de los grupos de ruedas no es forzosamente
inmutable, sino al contrario puede variar en cada frenado. En
particular, se podrán invertir los grupos de forma que las ruedas
del segundo grupo de un frenado anterior se conviertan en las
ruedas del primer grupo en el momento de un frenado posterior y
recíprocamente. Esta permutación permite homogeneizar el desgaste
así como la temperatura entre otros parámetros de los frenos de cada
rueda y podrá ser realizada ya sea de forma sistemática en cada
frenado, ya sea en función de parámetros tales como la temperatura
media alcanzada por los frenos de un grupo de ruedas.
Aunque en ciertas formas ilustradas de llevar a
la práctica el procedimiento de la invención se ha indicado que el
desfase temporal tiene un valor previamente determinado, este
desfase temporal podrá ser calculado en cada frenado en función de
datos tales como la masa y el centrado de la aeronave, o el
gradiente de ascenso del esfuerzo de frenado en las ruedas del
primer grupo frenado. En general, el desfase temporal así calculado
será inferior al segundo.
El procedimiento de la invención puede ser
llevado a la práctica además mandando el frenado en vista de una
aplicación brusca del esfuerzo de frenado, así como mandando el
frenado en vista de una aplicación progresiva de éste. El
procedimiento de la invención todavía puede ser llevado a la
práctica, combinando una aplicación brusca del frenado sobre uno de
los grupos de ruedas frenadas y una aplicación progresiva de frenado
sobre el otro de los grupos ruedas frenadas.
Claims (7)
1. Procedimiento de frenado de una aeronave que
incluye diversas ruedas que pueden ser frenadas de forma controlada
caracterizado porque incluye la etapa de mandar el frenado de
un primer grupo de ruedas (2; 20; 32) de la aeronave y, después de
un desfase temporal, mandar el frenado de un segundo grupo de ruedas
(3; 21; 33) de la aeronave.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
aplicado a una aeronave con múltiples trenes de aterrizaje
principales que transportan ruedas frenadas caracterizado
porque el primer grupo de ruedas está constituido por el conjunto
de las ruedas transportadas por un primer grupo de trenes de
aterrizaje (20), y porque el segundo grupo de ruedas está
constituido por el conjunto de las ruedas transportadas por un
segundo grupo de trenes de aterrizaje (21).
3. Procedimiento según la reivindicación 2
aplicado a una aeronave que incluye trenes de aterrizaje principales
del grupo sustentador y por lo menos un tren de aterrizaje
principal del fuselaje caracterizado porque uno de los
grupos de trenes de aterrizaje está constituido por los trenes de
aterrizaje del grupo sustentador (20), mientras que el otro de los
dos trenes de aterrizaje está constituido por el tren o por los
trenes de aterrizaje del fuselaje (21).
4. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque uno de los grupos de ruedas está
constituido por las ruedas transportadas por trenes de aterrizajes
diferentes.
5. Procedimiento según la reivindicación 4
aplicado a una aeronave en la que las ruedas frenadas están
transportadas en diábolos en los extremos de los dos trenes de
aterrizaje principales (1), cada diábolo incluyendo una rueda
interior (2) y una rueda exterior (3), caracterizado porque
uno de los grupos de ruedas está constituido por las ruedas
exteriores (3) de los dos trenes de aterrizaje (1), el otro de los
grupos de ruedas estando constituido por las ruedas interiores (2)
de los dos trenes de aterrizaje (1).
6. Procedimiento según la reivindicación 1
aplicado a una aeronave que incluye un tren de aterrizaje principal
(30) en un bogie (31) articulado sobre el tren de aterrizaje y que
transporta por lo menos un par de ruedas delanteras (33) y un par
de ruedas traseras (32) caracterizado porque el par de ruedas
delanteras (33) y el par de ruedas traseras (32) forman parte de
dos grupos de ruedas diferentes.
7. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el desfase temporal (\Deltat) es
inferior a un segundo.
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