JP2013522093A

JP2013522093A - 電気機械ブレーキを備えた航空機用ブレーキシステムを管理する方法

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Publication number: JP2013522093A
Application number: JP2012556418A
Authority: JP
Inventors: ティボージュリアン; コランエマニュエル; ミュドリステファーヌ
Original assignee: メシエ−ブガッティ−ドウティ
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: EP2544931B1; FR2957319A1; CN102803031A; CN102803031B; FR2957319B1; EP2544931A1; CA2792788A1; WO2011110363A1; BR112012022099B1; JP5432388B2; BR112012022099A2; CA2792788C; US8688341B2; US20130006447A1

Abstract

本発明は、所定の数の電気機械アクチュエータ（２）を有する電気ブレーキを備えた航空機用のブレーキシステムに関する。本ブレーキシステムは、アクチュエータの１以上の制御器（１０）のための通常のブレーキ設定ポイント（２１）を送信する、ブレーキ制御ユニット（２０）と、ブレーキシステムが複数のモードで動作するようにさせるための選択手段（１５）とを備える。ここで、この複数のモードは、レーキ制御ユニットが、制御器のための通常のブレーキ設定ポイント（２１）を生成する、通常のブレーキモードと、通常のブレーキモードより上位の優先順位を有し、駐機制御部材の作動に応じて適用され、アクチュエータが、駐機制御部材の作動に応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定されることがない、最終ブレーキモードと、駐機制御部材の作動に応じて、航空機が静止している場合においてのみ適用され、アクチュエータが、駐機制御部材が作動されていることに応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定される、駐機ブレーキモードとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械ブレーキを備えた航空機用ブレーキシステムを管理する方法に関する。

航空機のブレーキシステムは、一般的に、複数のモードで動作するように構成される。そのモードとは、以下である。
・通常モード。この通常モードの間に、ブレーキ制御ユニットが、電力供給部材（油圧式ブレーキ用の圧力サーボバルブ、電気機械ブレーキ用の制御器）のためのブレーキ設定ポイントを生成する。ここで、該電力供給部材は、定められた量の電力を、ブレーキアクチュエータに送る。
・代替モード。この代替モードにおいては、主電力回路に不具合が生じ、電力が第２の電力回路から取得される。
・緊急モード。この緊急モードにおいては、ブレーキ制御ユニットに不具合が生じ、そのときに、ブレーキ命令が、ペダルから電力分配部材に直接的に送信され、それ故に、如何なる滑り止め保護を伴うことがない。一般的には、ブレーキにて利用可能なパワーは、ホイールがロックすることを防止するために、意図的に限定される。
・最後に、最終手段としての、最終ブレーキモード。この最終ブレーキモードは、航空機を減速するために、駐機ブレーキを用いる。

油圧式でブレーキを掛けられる航空機においては、駐機ブレーキは、航空機の移動を阻止するのに十分な駐機ブレーキ力を、アキュムレータが十分に供給することができる圧力を伴いつつ、ブレーキのキャビティーをアキュムレータに連関させることに、留意すべきである。駐機ブレーキ（したがって、最終ブレーキ）は、他のブレーキモードに対して優先し、実用上は、この優先順位は、シャトルバルブを用いて極簡単に実行される。ここで、このシャトルバルブは、これらブレーキを、駐機アキュムレータからの出口、および、圧力サーボバルブからの出口のいずれかに連関させるために、ブレーキの上流に配置される。なお、圧力サーボバルブは、ブレーキ制御ユニットによって制御される。優先順位に従うことを確実とするために、駐機アキュムレータにおける圧力は、一般的に高く、その結果、圧力サーボバルブが自らの圧力を負荷させようとした場合においても、この圧力が、シャトルバルブをスイッチさせる。シャトルバルブの上流において、（ブレーキ制御ユニットまたは駐機セレクタを用いる）２つの制御システムは、可能な隔離を最大限保証するために、完全に分離される。

電気ブレーキを備える航空機においては、状況はそのように単純ではない。電気機械ブレーキのアクチュエータに力を負荷させ、次いでアクチュエータを適切な位置に固定することによって、駐機ブレーキが得られる。

油圧式ブレーキシステムと同様に、他のブレーキ手段が利用不能となった場合に、航空機を減速可能な最終ブレーキのための手段として駐機ブレーキを用いることは、魅力的である。それにも関わらず、いずれの理由にせよ、駐機ブレーキを最終ブレーキとして用いることとなる出来事がなくなってしまう場合（例えば、ブレーキ制御ユニットを、再度動作可能な状態となるように、適切に再起動させる）、アクチュエータを固定することは、問題となってしまう。隔離に係る理由から、固定ロジックは、一般的に、ブレーキ制御ユニットによって制御されるのではないので、ブレーキ制御ユニットは、アクチュエータの固定を解除することができない。パイロットが、駐機命令をキャンセルするために、駐機セレクタを移動させることを覚えていなかった場合、そのとき、アクチュエータは、固定されたままの状態となる。

本発明の目的は、上記したリスクをもたらすことのない最終ブレーキモードを提供するために、電気技術による利用可能な新たな可能性を、最大限に利用することである。

この目的を達成するために、本発明は、所定の数の電気機械アクチュエータを有する電気ブレーキを備えた航空機用のブレーキシステムを提供する。このブレーキシステムは、前記アクチュエータの１以上の制御器のための通常のブレーキ設定ポイントを送信する、ブレーキ制御ユニットと、ブレーキシステムが複数のモードで動作するようにさせるための選択手段とを備える。ここで、この複数のモードは、
・ブレーキ制御ユニットが、前記制御器のための通常のブレーキ設定ポイントを生成する、通常のブレーキモードと、
・通常のブレーキモードより上位の優先順位を有し、駐機制御部材の作動に応じて適用され、前記アクチュエータが、前記駐機制御部材の作動に応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定されることがない、最終ブレーキモードと、
・駐機制御部材の作動に応じて、航空機が静止している場合においてのみ適用され、前記アクチュエータが、前記駐機制御部材が作動されていることに応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定される、駐機ブレーキモードとを有する。

このように、アクチュエータが固定される前に、航空機が依然として地上を移動しているか、または停止しているかを、確認することができる。航空機が依然として移動している場合、パイロットは、航空機を減速させるために、駐機ブレーキを、最終ブレーキとして用いようとすることを、理解するべきである。したがって、アクチュエータは、固定されず、それ故に、ブレーキ制御部材が作動されている間であっても、恐らくは、ブレーキ制御ユニットが、制御を取り戻すことを可能とする。真の駐機ブレーキを提供するために、航空機が静止している場合においてのみ、アクチュエータを固定することが可能である。

ある特定の実施形態においては、用いられる駐機制御部材は、レバータイプの部材である。このレバータイプの部材は、最終ブレーキ量を、０から最大の最終ブレーキ力の間で変化させることができるストロークを有する。この力は、レバーが臨界ストロークに達し、または超えた場合においてのみ、負荷される。

このように、アクチュエータの、要求されていない固定が回避されるのみならず、パイロットがブレーキ力を変化させることができる、新たな最終ブレーキモードが提供されることとなる。油圧式の最終モードにおいては、負荷された圧力は、アキュムレータからの圧力であるので、ブレーキ力を変化させることはできないことを、理解すべきである。

本発明の第１の実施形態における、航空機用のブレーキシステムのアーキテクチャの線図である。図１のアーキテクチャに用いられる駐機レバー力のグラフである。本発明の第２の実施形態における、航空機用のブレーキシステムのアーキテクチャの線図である。本発明の第３の実施形態における、航空機用のブレーキシステムのアーキテクチャの線図である。

本発明は、添付の図面を参照して、本発明の方法の特定の実施例の説明の観点から、より理解することができる。

図１を参照して、このアーキテクチャは、電気機械ブレーキを制御しようとするものであって、それぞれ、所定の数の電気機械アクチェータ２を備える。このアクチュエータ２は、ディスクの互いに対面するスタックに対して、選択的に圧力を負荷するように構成されている。アクチュエータ２の各々は、押し部３を有しており、該押し部３は、電動モータ４によって駆動され、駐機固定部材５に取り付けられている。この駐機固定部材５によって、アクチュエータが駐機ブレーキ力をディスクに対して負荷するように駆動された場合に、押し部３を、適切な位置に固定することができる。

アクチュエータ２の各々は、電気機械アクチュエータ制御器（ＥＭＡＣ）１０に接続される。この制御器１０は、電気ブレーキ制御ユニット（ＥＢＣＵ）によって生成されるブレーキ設定ポイント２１に応じて、アクチュエータのモータ４に、電力を供給するように機能する。この目的のために、制御器１０は、制御モジュール１１を有し、該制御モジュール１１は、本質的にインバータを含む。このインバータは、航空機の少なくとも１つの電力供給バスから電力を受け取る。そして、このインバータは、アクチュエータが所望の力を負荷するのに十分な電力を、制御器に連結されたモータまたはアクチュエータが供給することを可能とするために、電力供給バスからの電力を、ブレーキ設定ポイント２１の機能として供給する。

ブレーキ設定ポイント２１は、減速を制御するために、ブレーキペダルの作動、および、自動ブレーキレバーの作動のいずれかによって、生成される。

実用上は、ブレーキ制御ユニット２０は、航空機の航空電子機器保持部に配置されている。その一方で、ＥＭＡＣ１０は、好ましくは、電力供給ケーブルの長さを最短とするために、ブレーキに可能な限り近接して配置される。複数のＥＭＡＣ１０の各々は、好ましくは、主着陸装置室のうちの１つに配置される。

パイロットは、駐機ブレーキセレクタ１２を操作することによって駐機ブレーキ命令を生成することにより、駐機ブレーキを制御することができる。駐機ブレーキセレクタ１２は、ブレーキ制御ユニット２０を介すことなく、複数のＥＭＡＣ１０に命令を直接送信する。ＥＭＡＣ１０の各々は、駐機ロジック１３を有し、該駐機ロジック１３は、駐機命令２３に応じて、以下のステップを実行する。

・駐機設定ポイント２２を送り、これにより、押し部制御モジュール１１が、予め定められた駐機ブレーキ力を、アクチュエータのモータに負荷させるために、該モータに電力を供給する。

・各アクチュエータにおいて、押し部が駐機ブレーキ力を負荷した後に、押し部を適切な位置に固定するように押し部を固定するための部材を制御するために、モジュール１４を動作させる。

・駐機力を調整するために、上記２つのステップを、定期的に繰り返す。何故ならば、駐機力は、特にブレーキが拡大または収縮に曝される結果として、減衰するからである。

ＥＭＡＣは、駐機ブレーキセレクタ１２から送信される駐機ブレーキ命令に対して、ブレーキ制御ユニット２０から送信されるブレーキ設定ポイント２１より上位の優先順位を与えるように、構成されている。この目的のために、ＥＭＡＣは、ブレーキモードを選択するための選択ロジック１５を有する。

本発明においては、選択ロジック１５は、入力として、航空機の移動を示す速度信号１７を受信する。航空機の速度が所定の閾値より遅い場合（この閾値は、実用上は小さい）、この速度は、好ましくは０であるとみなされ、速度信号は、好ましくは状態を変化させる。速度信号は、実際の航空機の速度を示している。なお、この信号は、ホイールの回転を示す信号であってもよく、または、航空機の速度とホイールの回転の信号の如何なる組み合わせであってもよい。

この速度信号１７によって、選択ロジック１５は、駐機モードと、最終ブレーキモードと、本来の通常ブレーキモードとを、識別することが可能となる。ここで、駐機モードは、駐機ブレーキセレクタが動作されていること、および、速度が０であることによって、特徴付けられる。また、最終ブレーキモードは、駐機ブレーキセレクタが動作されていること、および、速度が０ではないことによって、特徴付けられる。また、通常ブレーキモードにおいては、駐機ブレーキが作動されていない一方で、ブレーキ制御ユニットは、以下の表に従って、ブレーキ設定ポイントを送信する。

このように、一度駐機命令が発信された場合、選択モジュール１５は、駐機モードと最終ブレーキモードに、ブレーキ制御ユニット２０の制御下の通常ブレーキモードより上位の優先順位を与える。

通常のブレーキモードにおいては、選択モジュール１５は、固定部材制御モジュール１４を停止し、且つ、制御された（複数の）アクチュエータが、ブレーキ制御ユニット２０によって生成されたブレーキ設定ポイントを示すブレーキ力を負荷するように、押し部制御モジュール１１を起動する。

最終ブレーキモードにおいては、選択モジュール１５は、固定部材制御モジュール１４を停止し、且つ、制御された（複数の）アクチュエータが、最終ブレーキ力を負荷するように、押し部制御モジュール１１を起動する。

駐機モードにおいては、選択モジュール１５は、制御された（複数の）アクチュエータが駐機力を負荷するように、押し部制御モジュール１１を起動し、且つ、アクチュエータの押し部を固定可能とするように、固定部材制御モジュール１４を起動する。

本発明の説明をより明確とする観点から、他のブレーキモード（特に、ペダルからの命令が制御ユニット１０に直接適用される緊急ブレーキモード）は、本稿においては示されていない。

最終ブレーキモードは、油圧式ブレーキシステムにおける最終ブレーキモードに、以下の点を除いて、非常に類似している。すなわち、その相違点とは、最終ブレーキモードにおいて、駐機モードの場合と同じブレーキ力を負荷してしまうことを避けることができる点である。ホイールがロックしてしまうのを防止するために、最終ブレーキモードにおけるブレーキ力Ｆ_ｕｌｔが、駐機ブレーキ力Ｆ_ｐａｒｋよりも小さくなることを保証することは、有利である。

変形例として、本発明の特に有利な実施形態において、駐機ブレーキセレクタ１２を用いる代わりに、図１に示されているレバー１６（当然のことながら、このレバー１６が、駐機ブレーキセレクタ１２と置換されることを理解するべきである）を用いることが可能である。このレバー１６は、最終ブレーキモードにおいて、パイロットがブレーキ力を変化させることを可能とするストロークを有する。それとともに、レバーが所定のストロークを超えて移動された場合においてのみ、駐機命令がパイロットによって与えられる。この目的のために、レバー１６には、該レバーの位置（本稿では、最大ストロークのパーセンテージとして示される）を発信するためのセンサと、該レバーが、そのストロークの端まで移動されたことを検知するストローク端部接触器とが、設けられている。

好ましくは、図２に示されているように、制御ユニット１０は、レバー１６から送られる信号を、以下のように認識する。レバーのストロークが臨界ストロークＳ_ｃｒｉｔ（例えば８０％）よりも小さい限りは、負荷される力は、最大最終ブレーキ力Ｆ_ｕｌｔの所定の比率となり、この比率は、最大ストロークのパーセンテージに対応する。レバーのストロークが臨界ストロークＳ_ｃｒｉｔと等しい場合、そのとき、負荷される力は、力Ｆ_ｕｌｔ（速度が０でない場合）、および、力Ｆ_ｐａｒｋ（速度が０の場合）のいずれかに等しくなる。

このように、最終ブレーキモードが生成されるのみならず（レバーがそのストロークの端にあり、航空機の速度が０ではない）、さらに、差分的ではなく比率的である第２の緊急ブレーキモードも生成されることになる。ここで、この第２の緊急ブレーキモードにおいては、パイロットは、レバー１６を用いることによって、ブレーキ力を決定することができる。

このように、図１に示すアーキテクチャは、駐機制御と、通常のブレーキとの間の完全な隔離のための制限を満足するように機能する。この隔離によって、ブレーキ制御ユニットが機能不全となった場合に、依然として駐機モードと最終ブレーキモードとを実行可能とすることを保証することができる。

しかしながら、このような隔離によって、ＥＭＡＣ１０において駐機ロジック１３を有することが必要となる。しかしながら、ＥＭＡＣ１０を、ブレーキに可能な限り近接させて（すなわち、着陸装置上に直接的に、または、ブレーキ自身上にさえ）配置させることを可能とするために、ＥＭＡＣ１０を可能な限り簡易化することは、有利である。

図３は、簡易化されたＥＭＡＣを備えるブレーキシステムのアーキテクチャを示す。この図においては、ブレーキ制御ユニット２０と、選択モジュール１５、押し部を制御するための制御モジュール１１、および固定部材制御モジュール１４を有するＥＭＡＣ１０とが、示されている。しかしながら、この実施形態においては、駐機ロジック１３は、ブレーキ制御ユニット内に配置されるように、移動されている。

このように、駐機セレクタ１２から送られる駐機命令は、ＥＭＡＣ１０のみならず、ブレーキ制御ユニット２０にも送られることになる。

ブレーキ制御ユニットにおいては、通常のブレーキ設定ポイント２１を生成するための手段と、駐機設定ポイントを生成する手段とを、可能な限り分離することが、当然のことながら適切である。実用上は、２つの独立したソフトウェアチャネルを用いることが可能であって、このソフトウェアチャネルの各々は、異なるプロセッサによって実行される。

このアーキテクチャの動作は、以下である。通常のブレーキモードにおいては、ブレーキ制御ユニット２０は、ＥＭＡＣ１０にブレーキ設定ポイントを送信する。選択モジュール１５は、固定部材制御モジュール１４を停止し、且つ、押し部を制御するためのモジュール１１が、ブレーキ設定ポイントを示すブレーキ力を負荷するように、該モジュール１１を起動する。

パイロットが駐機セレクタ１２（または、駐機レバー１６）を移動させた場合、そのとき、ブレーキ制御ユニットは、駐機設定ポイント２２を生成するために、駐機ロジック１３を介して動作する。

この駐機設定ポイント２２は、選択モジュール１５に送られる。また、この選択モジュール１５は、駐機セレクタ１２から直接的に送信される信号も受信する。

最後に、駐機モードにおいて、選択モジュール１５は、制御された（複数の）アクチュエータが、駐機ブレーキ力を負荷するように、押し部制御モジュール１１を起動し、且つ、アクチュエータの押し部が固定されるように、固定部材制御モジュール１４を起動する。

この実施形態において、また、本発明のある特定の態様において、選択モジュールは、速度信号１７への資源を有することなく、動作モードを認識する。

これらのモードを選択する第１の方法においては、ブレーキ制御ユニット２０には、制御されたスイッチ２５が設けられ、該スイッチ２５は、ブレーキ設定ポイント２２が生成され、且つ速度信号１７が０でない場合に、通常のブレーキ設定ポイント２１を禁止する。

したがって、通常の動作（すなわち、パイロットが駐機セレクタ１２を操作していない限り）においては、通常のブレーキ設定ポイント２１は、通常通りに送られ、選択モジュール１５に到達する。これにより、選択モジュール１５は、ブレーキシステムが通常の動作モードであることを認識する。

パイロットが、航空機が移動している間に駐機セレクタ１２を作動させた場合、制御されたスイッチ２５が、ブレーキ設定ポイント２１を禁止し、このブレーキ設定ポイント２１は、もはや選択モジュールに到達しない。その一方で、駐機ロジック１３によって生成された駐機設定ポイント２２は、選択モジュール１５に到達する。そして、このモジュールは、ブレーキシステムが最終ブレーキモードにあることを認識する。

最後に、航空機が制止している間に、パイロットが駐機セレクタ１２を作動した場合、制御されたスイッチ２５は、ブレーキ設定ポイント２１を禁止せず、該ブレーキ設定ポイントは、駐機設定ポイント２２と並行して選択モジュール１５に到達する。このようにして、選択モジュールは、ブレーキシステムが駐機ブレーキモードにあることを認識する。

全ての環境下において、駐機セレクタ１２からの駐機命令２３は、選択モジュール１５に直接的に送られる。

このように、動作モードは、以下の基準を用いて選択される。

制御されたスイッチ２５は、好ましくは、ブレーキ制御ユニットによってソフトウェアの方法で送られた命令に関わらず動作することを確実とするために、ハードウェアスイッチで構成される。ハードウェア／ソフトウェアの相違は、そのような構成でなければ提供され得ない隔離を提供することに役立つ。なぜならば、駐機ロジックが、ブレーキ制御ユニットに組み込まれているからである。特に、ハードウェアスイッチ２５を有することによって、最終ブレーキモードは、航空機が地上を走行している限り、優先順位を保持する。

変形例として、最終ブレーキモードが要求された場合に、ブレーキ制御ユニットへの電力供給を遮断するスイッチの代わりに、ブレーキ制御ユニットがＥＭＡＣ１０に命令を送信することを禁止するための他の手段を用いることが可能である。例えば、フューズ手段を用いることが可能である。このフューズ手段は、一度航空機が停止した場合に、ブレーキ制御ユニットが、ＯＮに再度スイッチされず、且つ、要求されていない命令（例えば、ブレーキ力を緩和する）を与えることが不可能となることを保証するように、ブレーキ制御ユニットへの電力供給を、（電力供給源をブレーキ制御ユニットに再接続する動作が行われるまで）恒久的に遮断する。また、以下のような手段を用いることも可能である。すなわち、この手段は、速度が０でないことを示す信号の検知に応じて、ブレーキ制御ユニットからＥＭＡＣへの命令の送信を認識する。

当然のことながら、図４に示されているように、駐機セレクタ１２を、最終ブレーキモードにおいてパイロットがブレーキ力を変化させることを可能とするレバー１６に置換してもよい。

この実施例において、レバーからの信号は、ブレーキモードを選択するために用いられてもよく、これにより、最終ブレーキモードを示すために、通常のブレーキ設定ポイントを禁止する、制御されたスイッチに対して、資源を設けることを避けることができる。

レバーからの信号が図２に示すグラフに従って用いられたとすると、このレバーの使用によって、どのブレーキモードを適用するのかを、以下の表を用いて、確実な方法で決定することが可能となる。

このように、選択モジュール１５は、レバー１６からの信号を用いて、動作モードを識別することができる。

本発明は、上記の記載に限定されることはない。それとは逆に、本発明は、特許請求の範囲によって定義された範囲内にある変形例のいずれも包含するものである。

Claims

所定の数の電気機械アクチュエータ（２）を有する電気ブレーキを備えた航空機用のブレーキシステムであって、
前記アクチュエータの１以上の制御器（１０）のための通常のブレーキ設定ポイント（２１）を送信する、ブレーキ制御ユニット（２０）と、
ブレーキシステムが複数のモードで動作するようにさせるための選択手段（１５）と、を備え、
前記複数のモードは、
・ブレーキ制御ユニットが、前記制御器のための通常のブレーキ設定ポイント（２１）を生成する、通常のブレーキモードと、
・通常のブレーキモードより上位の優先順位を有し、駐機制御部材の作動に応じて適用され、前記アクチュエータが、前記駐機制御部材の作動に応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定されることがない、最終ブレーキモードと、
・駐機制御部材の作動に応じて、航空機が静止している場合においてのみ適用され、前記アクチュエータが、前記駐機制御部材が作動されていることに応じて、力を負荷するように制御されるとともに、該アクチュエータが、適切な位置に固定される、駐機ブレーキモードと、
を有する、ブレーキシステム。
前記駐機制御部材は、駐機セレクタ（１２）であり、
前記選択手段（１５）は、種々の信号の機能として適用するように前記動作モードを選択し、
前記信号は、
前記通常のブレーキ設定ポイント（２１）と、
駐機ロジック（１３）によって送られ、該駐機ロジック（１３）に対して、前記駐機セレクタの作動時に駐機命令（２３）が送信される、駐機設定ポイント（２２）と、
航空機の速度を示す信号（１７）と、を有する、請求項１に記載のブレーキシステム。
前記駐機制御部材は、駐機レバー（１２）であって、
前記駐機レバー（１２）は、該レバーのストロークに比例して駐機命令を送り、
前記選択手段（１５）は、種々の信号の機能として適用されるように前記動作モードを選択し、
前記信号は、
前記通常のブレーキ設定ポイント（２１）と、
駐機ロジック（１３）によって送られ、該駐機ロジック（１３）に対して、前記駐機制御部材の作動時に駐機命令（２３）が送信される、駐機設定ポイント（２２）と、
前記駐機ロジックと、を有する、請求項１に記載のブレーキシステム。