JP2013536785A - 航空機着陸装置の内部流体レベルの自動検査 - Google Patents

航空機着陸装置の内部流体レベルの自動検査 Download PDF

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Abstract

伸縮式航空機着陸装置支柱１１内の内部液体及びガスの体積を監視、測定、算出、及び表示する際に使用するためのシステム。圧力センサ２７、温度センサ、及び運動センサ２５が着陸装置支柱のそれぞれに関連して取り付けられて、航空機着陸装置が地面に初期接触するときに着陸装置支柱が受ける、内部着陸装置支柱流体３７、３９の衝撃移動及び割合を監視、測定、及び記録する。本システムのコンピュータ２５は、各着陸装置支柱が受ける圧縮を測定し、着陸装置支柱に、過剰な体積又は不十分な体積の油圧油３７及び窒素ガス３９が不適切に供給されているか否かを判定する。更なる特徴は、飛行前、飛行中、及び着陸事象中に、航空機着陸装置に必要な検査を自動化するステップを含む。

Description

（背景技術）
航空会社の日々の運航に使用される典型的な航空機は、一般に、複数の圧縮性着陸装置支柱により支持される。このような着陸装置支柱は、加圧された油圧流体及び窒素ガスを含んでいる。航空機着陸装置支柱は、圧縮性／伸縮式支柱内の内部オリフィス孔に油圧流体を通す緩衝技術を組み込んでいる。航空機が着陸して支柱が縮むと、支柱の内部容積が減少する。この支柱容積の減少により、含まれる窒素ガスの圧力が上昇する。また、支柱に含まれる油圧油は非圧縮性流体である。この窒素ガスの圧力上昇はボイルの法則として説明される。この法則は、１６６２年に元の法則を発表した、化学者であり物理学者であるロバート・ボイルにちなんで名付けられた。ボイルの法則は、閉鎖システム内における絶対圧力とガスの体積との反比例する関係について説明したものである。
航空機が安全に着陸できるか否かを航空機の操縦士が判断する際に考慮しなければならない多くの重要な因子がある。これらの因子の１つは、着陸装置支柱内の「適切な流体供給レベル」である。「適切な流体供給レベル」は、圧縮性の伸縮式着陸装置支柱内の油圧油と窒素ガスの両方の適切な体積として説明することができる。航空機の製造業者は、各航空機の着陸装置支柱についての適切な支柱供給レベルのための最小体積限度を決定し、認証し、発表する。適切に供給された着陸装置によって、各航空機の着陸事象の際に、航空機の着陸装置の衝撃支柱のガスや流体のレベルが、航空機が降下飛行から、着陸衝撃を経て、空港の滑走路に沿ったスムーズなロールアウトに移行するエネルギーを吸収するのに確実に十分であるようになる。
通常、着陸装置支柱には、以下の手順によって供給が行われる。航空機がハンガ内にあり、ジャッキにより地面から完全に離して持ち上げられている間、着陸装置は航空機の翼又は機体下方に吊り下げられるため、重量を支えない。この吊下げ位置では、伸縮式の航空機着陸装置支柱は、最大伸縮限度まで伸びる。航空機の重量をすべて着陸装置から離して持ち上げることにより、着陸装置支柱の内部圧力が、一般に「プリチャージ圧力」と呼ばれる最小量まで低下する。その後プリチャージ圧力は、シュレーダー・バルブとしばしば呼ばれる窒素ガス供給弁を通して解放される。内部圧力がすべて解放されると、二次ジャッキは、このジャッキが着陸装置支柱を持ち上げて着陸装置の伸縮式ピストンを引き込み、且つデチャージされた支柱を最小伸長位置まで圧縮することができる位置に着陸装置支柱の真下で配置される。この位置になると、完全に引き込まれた支柱内の全容積が油圧油で満たされるまで、油圧油が支柱に（シュレーダー・バルブ又は他の注入口を通して）加えられる。その後シュレーダー・バルブは閉じられ、引き込まれた着陸装置支柱の真下からジャッキが取り外される。この時点で、閉じたシュレーダー・バルブに圧縮窒素ガス容器が取り付けられ、シュレーダー・バルブが再び開く。内部支柱圧力が製造業者の設計「プリチャージ圧力」（実例として、この場合、プリチャージ圧力は１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ））に達するまで、圧縮窒素ガスが支柱に送り込まれる。圧縮窒素ガスを支柱に導入することにより、引き込まれた支柱が伸び、伸縮式支柱は最大伸縮限度まで伸びる。その後、航空機は、航空機全体を支えていたジャッキから取り外される。航空機がジャッキから取り外されると、航空機の重量が着陸装置支柱に伝わる。着陸装置支柱は、内部支柱圧力が航空機を支持するのに十分である平衡点に達するまで縮む。三輪設計の航空機では、航空機が圧縮窒素ガスの３つのポケットに載置される。航空機がハンガの床に載置されると、着陸装置支柱は、クロム伸縮式ピストンの約１０．１６ｃｍ（４インチ）が見える伸長量を有する。これは、多くの操縦士が「１０．１６ｃｍ（４インチ）の光沢」と呼ぶものであり、通常、飛行前の航空機の巡回検査が完了したときに、操縦士がこれを探して安心する。
航空会社の整備作業部門には、このような着陸装置支柱に対して適切に供給が行われたことを保証する責任があり、この部門はしばしば２つの部に分かれている。これら２つの部は、航空機が出発前に空港ゲートにあるときに行うことのできる小さな整備手順に対する責任を負う「ライン整備作業」と、より広範囲な整備作業、及び航空機が予定されている運航から解放されたときに航空機ハンガ内で行われる定期的な整備作業及び手順に対する責任を負う従来の「整備部門」とである。
本発明に関して考慮すべき１つの問題は、しばしば航空機が空港ゲートからの出発を待っている間に、ライン作業整備により生じる。実例として、空港ゲートからの出発前に、副操縦士が航空機の飛行前検査巡回を行う。この巡回中に、副操縦士が、特に同じ航空機の対向する主脚と比較して、主脚支柱の１つの姿勢が、通常許容できるものよりも支柱が引き込まれている／圧縮されているように見えることに気づくことがあり得る（操縦士に１０．１６ｃｍ（４インチ）の光沢クロムが見えない）。副操縦士は、この支柱が低いことをライン作業整備部門に報告し、整備技術者が支柱を検査するために送り込まれる。多くの場合、ライン作業整備技術者は評価を行い、着陸装置が窒素ガスを失っていると判断する。その後、支柱が正しく見える姿勢に伸びるまで、技術者は追加の窒素ガスをその支柱に加える。操縦士が通常探す典型的な「１０．１６ｃｍ（４インチ）の光沢」。この実施についての問題は、支柱に加えられる窒素ガスが、しばしば着陸装置支柱シールを通って漏れた油圧油に置き換わることである。この手順を同じ着陸装置に対して数週間繰り返すと、大量の非圧縮性油圧流体が支柱から失われ、誤って圧縮性窒素ガスに置き換えられることがあり得る。これにより、着陸に対する支柱の効果が弱まる。不十分な量の油圧流体と過剰量の窒素ガスとを含む着陸装置は、着陸事象中の着陸装置の初期圧縮によって、油圧油の代わりに窒素ガスを着陸装置支柱の内部オリフィスに通すため、着陸装置支柱の緩衝効果が低下する。
新規な本発明は、適切な体積の油圧油及び窒素ガスが着陸装置支柱内にあるか否かを判定する２つの方法について説明している。上記の事象で、油圧油が失われた着陸装置支柱内に窒素ガスが注入された場合、航空機がジャッキにより吊り下げられていないことを考慮すると、内部支柱圧力が航空機の重量を支持し、支柱は高い圧力を維持する。整備技術者にとって唯一の選択肢は、操縦士が探している「１０．１６ｃｍ（４インチ）の光沢」が支柱に現れるまで十分な体積の高圧縮窒素ガスを支柱に注入することである。これが、航空機が予定の出発から確実に遅れないようにする最も容易で迅速な方法である。
航空機が飛行して重量が支柱にかからなくなると、支柱は最大伸縮限度まで伸びる。今度は、適切な体積の非圧縮性油圧流体とは対照的に、過剰量の圧縮性窒素ガスが支柱に過剰供給される。支柱プリチャージ圧力は、適切に供給された支柱について通常明らかである圧力よりも高い。
着陸装置支柱温度は、高い高度で３〜４時間飛行して−４０°の温度で維持される、冷気に晒された支柱の超低温から、同じ着陸装置が航空機の翼内から延びて熱帯気候に晒され、着陸装置を通過する３７０ｋｍ／ｈ（２００ノット）もの風を受けて、摩擦を発生させ着陸装置部品を加熱するときまで、幅広く変化し得る。温度補償される圧力センサを使用して、可変温度により生じるエラーについて支柱圧力測定値の調整を助けることができる。
窒素ガス体積及び油圧油体積を判定する代替手段は、着陸装置支柱の圧縮を伴う航空機着陸事象を利用して、支柱の圧力変化を監視すると同時に内部支柱容積を変化させ、圧力変化及び容積変化を経過時間の流れに関連して比較することである。
航空機着陸装置支柱の供給レベルを判定するための先行技術の研究は文書化されており、Ｌａｂｒｅｃｑｕｅの米国特許第４０９２９４７号、Ｎａｎｃｅの米国特許第６１２８９５１号、及びＬｕｃｅの米国特許出願公開第２００７／００６９０７２Ａ１号を参照することができる。
Ｌａｂｒｅｃｑｕｅにより記載された先行技術は、摺動ロッドを組み込んだ、着陸装置支柱に加えられた機械装置を説明する。この摺動ロッドは、選択された位置でディスクを破裂させて低油面計を露出させる。この設計は機械装置であり、方法にコンピュータ論理を使用していないため、本発明の設計とは異なる。
本発明の新規な技術は、本発明者（Ｎａｎｃｅ）の先行技術である米国特許第６１２８９５１号に対する改良に関する。Ｎａｎｃｅにより記載された先行技術は、特に、各着陸装置支柱内の支柱圧力、及び支柱シール摩擦により生じる圧力歪みを測定する。Ｎａｎｃｅの先行技術は、支柱シール摩擦に打ち勝つ点までの圧力上昇に関連した圧力変化を監視しながら、航空機が着陸して停止している間に、着陸装置支柱内の流体体積を機械的且つ物理的に変化させる、航空機に加えられた装置を使用する方法を組み込む。支柱内の流体体積が変化して支柱移動を生じさせると、より長い時間がかかった支柱移動の判定を使用して、支柱内の圧縮性ガスの過剰分を判定することができる。
Ｌｕｃｅにより記載された先行技術は、伸縮式着陸装置支柱の機構内を進むように、着陸装置の外部アクセス・ポートを通して可撓性光学プローブを挿入し、これにより支柱内の油面を視覚的に識別する方法を説明する。Ｌｕｃｅの出願により記載された技術は、支柱の伸縮移動を妨害する機構の原因となり得るものの内部導入を考慮するよう既存の着陸装置設計を認証し直す必要があるため、将来の航空機着陸装置設計であれは最適に使用することができるであろう。
本願に記載された技術は、現在世界中で運航されている４４，０００以上の民間航空機及び２７，０００以上の軍用機のための既存の着陸装置設計に簡単に再装着できるものとして適用可能である。
本発明に記載された新規な技術は、装置が支柱移動を生じさせたり、着陸装置機構内に埋め込まれる複雑な要素を加えたりする必要をなくし、代わりに、航空機着陸事象中の着陸装置支柱の外部位置及び供給ポートから圧力データ、温度データ、及び移動データを収集する。支柱内部温度の変化が補償された支柱圧力の上昇を、支柱の圧縮中に経過時間に関連して監視し、適切に供給された支柱からとった予め記憶されたデータと比較する。適切に供給された支柱（着陸中）は、システムのメモリに記憶された、適切に供給された支柱の圧力プロファイルと同一の「圧力対体積対経過時間」のプロファイルを有する。圧力プロファイルの差を検出して評価し、適切に供給された支柱のものとは異なる圧力プロファイルを生じさせるガス対油の不均衡の量を判定する。
米国特許第４０９２９４７号明細書 米国特許第６１２８９５１号明細書 米国特許出願公開第２００７／００６９０７２号明細書
本発明の一目的は、着陸装置支柱の圧力監視を使用する、着陸装置支柱の流体レベルを監視するための、本発明者の先のシステム（米国特許第６１２８９５１号）に対する改良を提供することである。
本発明の別の目的は、航空機着陸装置支柱の流体量を測定し判定するシステムの複雑性を軽減する手段を提供することである。
本発明の別の目的は、各着陸事象中に着陸装置支柱の流体レベルを自動測定するツールを提供することである。
本発明の別の目的は、各着陸装置支柱を使用して、起こり得る着陸装置支柱のシール漏れを評価するためのデータ履歴をコンパイルするツールを提供することである。
本発明の別の目的は、航空機の飛行中に、着陸装置の内部支柱圧力を測定する手段を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、着陸事象中に、航空機の着陸装置支柱を監視するための方法を提供することである。着陸装置支柱は伸縮式であり、圧縮性ガス及び非圧縮性流体を含む。支柱の伸縮移動率は、着陸事象中に判定される。経過時間に関連した支柱圧力上昇（内部支柱容積に直接関連する）が、所定の支柱移動率を超えたか否かが判定される。支柱容積の減少と比較して支柱圧力上昇に必要な経過時間が所定の移動率を超えた場合、窒素ガスの過剰量が表示される。
本発明の別の目的は、各着陸事象前に温度変化が補償された着陸装置支柱圧力を測定して、潜在的により高い内部支柱プリチャージ圧力を特定するツールを提供することであり、それにより、不十分な量の油圧油と過剰量の窒素ガスとを有する支柱が特定される。
本発明の別の目的は、各着陸事象中に着陸装置支柱圧力を測定し、さらに各着陸事象中に着陸装置の圧縮率を測定することにより内部支柱容積を測定するツールを提供することであり、それにより、不十分な量の油圧油と過剰量の窒素ガスとが測定される。
航空機の着陸装置の内部流体レベルを監視する方法が提供され、着陸装置は伸縮式支柱を備え、内部流体は圧縮性流体及び非圧縮性流体を含み、伸縮式支柱は伸長可能である。この方法により、航空機の飛行中に、支柱が無負荷で完全に伸びることができる。支柱内の流体の温度補償圧力が判定される。支柱内の流体の温度補償圧力を、適切に供給された支柱の所定の圧力と比較する。支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を圧力から判定する。
一態様により、圧力と、それに対応する支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量の割合とのルックアップ・テーブルを作成する。支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を圧力から判定するステップは、ルックアップ・テーブルを使用するステップをさらに含む。
別の態様により、支柱が無負荷で完全に伸びることができるようにするステップは、航空機が地面から離陸した後に支柱が伸びることができるようにするステップをさらに含む。
別の態様により、支柱が無負荷で完全に伸びることができるようにするステップは、航空機が地面に着陸する前に支柱が伸びることができるようにするステップをさらに含む。
別の態様により、圧縮性流体が窒素ガスを含み、非圧縮性流体が油を含む。
別の態様により、支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を圧力から判定するステップは、圧力を所定の閾値と比較するステップをさらに含む。圧力が閾値を超えた場合には、低非圧縮性流体の表示が行われる。
別の態様により、支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を記録するステップをさらに含む。
また、航空機の着陸装置の内部流体レベルを監視する方法も存在し、着陸装置は伸縮式支柱を備え、内部流体は圧縮性流体及び非圧縮性流体を含み、伸縮式支柱は伸長可能である。航空機が乗客又は貨物を輸送している間に支柱を動かす。支柱を動かしている間に、支柱を完全に伸ばすことができる。支柱内の流体の圧力を経過時間にわたって判定する。支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を圧力から判定する。
別の態様により、支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を圧力から判定するステップは、圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を、経過時間にわたる圧力変化率から判定するステップをさらに含む。
別の態様により、航空機が乗客又は貨物を輸送している間に支柱を動かすステップは、航空機の着陸中に支柱を動かすステップをさらに含む。
別の態様により、航空機が乗客又は貨物を輸送している間に支柱を動かすステップは、航空機の離陸中に支柱を動かすステップをさらに含む。
別の態様により、支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を記録するステップをさらに含む。
新規であると考えられる本発明の特徴が添付の特許請求の範囲に表されるが、添付図面と関連させて以下の説明を参照することにより、好ましい実施並びにその更なる目的及び特徴に関する更なる詳細が最も容易に理解できよう。
伸長位置にあり地面に載置されている三輪式着陸装置を有する典型的な地域用航空機の図である。 ａは、着陸に向けて接近しているときの典型的な地域用航空機の図である。ｂは、着陸事象の初期地面接触を行っているときの典型的な地域用航空機の図である。 ａは、地面に接触する前の典型的な航空機着陸装置支柱の伸縮式要素の、経過時間に照らした側面図である。ｂは、地面に初期接触している典型的な航空機着陸装置支柱の伸縮式要素の、経過時間に照らした側面図である。ｃは、着陸事象中に着陸装置が縮むときの典型的な航空機着陸装置支柱の伸縮式要素の、経過時間に照らした側面図である。ｄは、着陸事象中に着陸装置が縮むときの典型的な航空機着陸装置支柱の伸縮式要素の、経過時間に照らした側面図である。 一体型温度センサを有する典型的な圧力センサの図である。 ｂは、図３ｂに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（適切なガス体積及び流体体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。ｃは、図３ｃに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（適切なガス体積及び流体体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。ｄは、図３ｄに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（適切なガス体積及び流体体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。図５ａはない。 ｂは、図３ｂに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（過剰なガス体積及び不十分な油体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。ｃは、図３ｃに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（過剰なガス体積及び不十分な油体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。ｄは、図３ｄに関連し、着陸事象の初期段階中に典型的な伸縮式航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱（過剰なガス体積及び不十分な油体積を含む）の内部要素の、経過時間に照らした横断面図である。図６ａはない。 航空機着陸事象中に着陸装置支柱圧力の変化を経過時間に関連して監視し、測定されたデータを予め記憶されたデータと比較して着陸装置支柱内の過剰ガスを検出する、ソフトウェア・プログラム「ブラボー」を説明するグラフである。 航空機着陸事象中に着陸装置支柱容積の変化を圧力変化に関連して監視し、測定されたデータを予め記憶されたデータと比較して着陸装置支柱内の過剰ガスを検出する、ソフトウェア・プログラム「エコー」を説明するグラフである。 ｂ〜ｄは、着陸事象の初期段階中に代替設計の「従動アーム式」航空機着陸装置支柱が縮むときの、この支柱の回転要素及び圧縮要素の、経過時間に照らした側面図である。 本発明の搭載コンピュータ、センサ入力、及びソフトウェア・プログラムの概略図である。
航空機は、一般に複数の加圧された着陸装置支柱により支持される。多くの場合、航空機は３本の着陸装置支柱により支持される。各着陸装置支柱は同様に設計され、典型的な緩衝装置の特徴の多くを組み込む。着陸装置支柱の緩衝装置は、油圧油と圧縮窒素ガスの両方からなる内部流体を含む。より簡単に言うと、「航空機の重量が、圧縮窒素ガスの３つのポケットに載置される。」航空機の重量は、着陸装置支柱に含まれる圧力により伝えられ、且つ／又は特定される。重量は、「ｐｓｉ」（ポンド／平方インチ）で測定される圧力に比例する。
航空機の着陸装置支柱は、ある圧力レベルで維持される。これは、圧力が、航空機の硬着陸事象の超高圧によるものであっても、地面に載置されている間に着陸装置により支持される航空機の重量によるものであっても、着陸装置支柱のプリチャージ圧力によるものであっても維持される。着陸装置支柱のプリチャージ圧力は、航空機の飛行中に支柱内で維持される最小圧力である。プリチャージ圧力は、着陸装置が航空機の着陸のために配備されるときに伸縮式着陸装置支柱が確実に完全伸長するように維持される。着陸装置が確実に完全伸長すると、着陸装置は、最大量の着陸エネルギー及び負荷を吸収することができる。着陸装置を連続して圧力下に置くことで、支柱からガス又は油が漏れる可能性が高まる。現在の非軍用の民間航空機で使用可能な、着陸装置支柱の油が少なくなったときを判定できるシステムはない。油面を監視するシステムがないため、航空機の整備プログラムは、着陸装置支柱内の適切な油及びガスの割合を確認する手順を有する。典型的な着陸装置支柱供給手順は以下のとおりである。
１）すべての着陸装置が床上方に吊り下げられるまで、航空機がハンガ内に移動され、ジャッキにより持ち上げられる。
２）シュレーダー・バルブを通して支柱圧力を解放する。
３）支柱内の圧力がない状態で、小型補助ジャッキを伸縮式着陸装置下方に直接配置し、支柱が完全に圧縮される点まで引き上げられる。
４）支柱が完全に圧縮された状態で、完全に引き込まれた支柱の容積が油で満たされるまで、油が支柱に注入される。
５）圧縮された支柱が油で満たされた状態で、シュレーダー・バルブを閉じ、ジャッキを圧縮された支柱の真下から取り外す。
６）加圧された窒素ガスを支柱に注入して、支柱が推奨プリチャージ圧力（この実例では、着陸装置支柱プリチャージ圧力は１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ））に達するまで、支柱を完全伸縮限度にまで伸長させる。
７）その後、航空機をジャッキから下げ、内部支柱圧力が、各着陸装置支柱により支持された重量に比例する量まで増加する。適切に供給された着陸装置支柱には、航空機の重量を支持した状態で、支柱ピストンに１０．１６ｃｍ（４インチ）の露出したクロムがあるべきである。
航空機が運航を再開すると、航空機が離陸する度に支柱が完全伸長まで伸び、支柱圧力が１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）のプリチャージ圧力まで低下する。このプリチャージ圧力値は、本発明のコンピュータによるルックアップ・テーブルに記憶される。飛行前検査中、支柱に１０．１６ｃｍ（４インチ）の露出した光沢クロムはないが、５．０８ｃｍ（２インチ）の露出したクロムがあることがわかった場合、この問題を修正するために整備技術者が呼び出される。通常、整備技術者は、露出したクロムの量が１０．１６ｃｍ（４インチ）に戻るまで、圧縮窒素ガスを支柱に注入する。実施についての問題は、支柱から油若しくはガス又はその両方が失われているが、それが確実にわからない点である。
本発明は、航空機着陸装置支柱のプリチャージ圧力を監視し、それに続く離陸後プリチャージ圧力を適切に供給された着陸装置支柱のプリチャージ圧力と比較することにより、着陸装置衝撃支柱に含まれる油圧油及び窒素ガスの量を自動検査することができる。
非圧縮性油が着陸装置支柱から漏れ（例として、航空機重量が各支柱に支持された状態で、５．０８ｃｍ（２インチ）の露出した支柱ピストン・クロムに相当する量の油体積が支柱から漏れ）て、それと同じ体積が誤って高加圧圧縮性ガスに置き換えられると、次に航空機が離陸するときに、着陸装置支柱のプリチャージ圧力が、着陸装置支柱から漏れた油のオンス数に比例してより高くなる。
着陸装置支柱の流体体積を測定する代替手段は、各着陸事象中に、圧力上昇及び支柱容積減少を測定するように、支柱圧力を動的に監視することを含む。このような動的測定により、油及びガスの相対量についてのより正確な情報が提供される。動的測定により、各着陸装置支柱の圧縮により生じる内部容積減少率及び内部容積減少量に伴う、各着陸装置支柱内の流体の圧力変化量及び圧力変化率を監視して、着陸装置支柱の流体が適切な量であるか否かを判定する。このような圧力変化は、航空機の着陸中に、着陸装置支柱の圧縮により生じる。航空機の運航中や乗客及び／又は貨物の輸送中に、支柱を監視することができる。航空機を運航休止にする必要はない。
着陸装置支柱の圧縮は、以下の２つの別個の方法で検出される。
１）圧力上昇が、着陸装置の緩衝装置内で、着陸装置支柱の伸縮式要素内の内部作動圧力を監視する圧力センサによって監視され測定される。
２）着陸装置の支柱移動（伸縮式又はヒンジ移動）が、着陸装置支柱の伸縮式要素の回転要素に位置する回転センサによって測定される。
各着陸装置支柱の圧縮が検出されると、支柱圧縮率及び支柱圧縮量を監視するステップを使用して、支柱内のガス量と比較して油量を判定する。各着陸装置支柱内の圧力は、この同一時間中に判定される。着陸事象中に測定された着陸装置支柱内の総容積の減少量に伴うこのような圧力判定を使用して、支柱圧力上昇プロファイルを特定する。この支柱圧力上昇プロファイルを、予め記録されメモリに記憶された、適切に供給された着陸装置支柱の支柱圧力上昇プロファイルと比較する。システムのメモリに記憶された適切なプロファイルに対する現在の圧力プロファイルの偏差を使用して、着陸装置支柱に含まれる油圧油及び窒素ガスの各体積を判定する。このような算出が行われ記録されると、これらの体積を、製造業者の推奨する流体体積と比較する。
複数の図面を通じて同一の符号は対応する部品を示す。これらの図面、特に図１を参照すると、前脚５と、２つの同一の主脚７の図示した一方とからなる三輪着陸装置構成を有する典型的な地域用航空機１が示される。主脚７はタイヤ９を組み込んで、地面３に載置される航空機の重量を分散させる。本明細書に記載した装置及び方法をあらゆるタイプの航空機で使用することができるため、地域用航空機の使用は一例である。
次に図２ａを参照すると、着陸直前の典型的な地域用航空機１が示される。
次に図２ｂを参照すると、主脚７のタイヤ９が地面３に初期接触している状態の典型的な地域用航空機１が示される。
次に図３ａを参照すると、タイヤ９が地面３よりわずかに上方にあり、地面３に初期接触する直前の状態の、典型的な主脚７（図１に示す）の実例が示される。図３ａ、図３ｂ、図３ｃ及び図３ｄを通じて、底部に左から右へ延びる矢印が示される。この矢印は経過時間を示す。システムのコンピュータ２５（図１０に示す）内に位置する内部クロックにより、経過時間が監視される。矢印上の垂直線は、経過時間を１／１０００秒の種々の増分に分割する。タイヤ９が地面３に初期接触する前に経過時間が始まり、地面との初期接触後の時間にわたって延び、総時間は１秒よりも短い。地面との初期接触前には経過時間が負数で示され、地面との初期接触に向かってカウントダウンする。
主脚７は、伸縮式ピストン１３を備えるオレオ式衝撃支柱シリンダ１１から構成され、これらはともに以下で、航空機の着陸負荷を吸収する「支柱７」と呼ばれる。航空機１に対するピストン１３の位置合わせが常に一定であり、シリンダ１１内で回転しないことが重要である。シリンダ１３の回転は、トルクリンク（「シザーリンク」と呼ばれる場合もある）として一般に知られる機構により防止される。トルクリンクの上部アーム１５は下部アーム１７に接続され、回転ヒンジ１９により互いに隣接する。航空機の着陸事象中に、シリンダ１１内へのピストン１３の伸縮引込みによって支柱７が縮むと、ヒンジ１９に形成される角度が小さくなる。ヒンジ１９の角度変化の監視は、回転センサ２５により測定される。回転センサ２５は、毎秒５０，０００回の測定率で、ヒンジ１９の角度変化を測定することができる。航空機１が地面３に初期接触すると、伸縮式支柱７が縮む。シリンダ１１の垂直移動率は、ピストン１３の移動率とは異なる。付属の上部加速度計３１により測定されたシリンダ１１の加速度を、付属の下部加速度計３３により測定されたピストン１３の加速度と比較することにより、これら２つの移動率の差を監視することができる。加速度計３１、３３は、毎秒５０，０００回の測定率で加速度の変化を測定することができる。支柱７内の圧力には、支柱上部近くの「注入口」を通じてアクセスすることができ、前記圧力は、この注入口を通じて圧力センサ２７により測定される。圧力センサ２７は、一体型温度センサ（図４に示す）を組み込む。代替として、独立型圧力センサを独立型温度センサと組み合わせて使用してもよい。加速度計を使用して初期接地を検出し、支柱圧力及び伸長の監視を始める。支柱７内の圧力には、支柱底部近くの「排出口」を通じてアクセスすることができ、前記圧力は、この排出口を通じて圧力センサ２９により測定される。圧力センサ２７、２９は、毎秒５０，０００回の測定率で圧力及び温度変化を測定することができる。地面３との初期接触時に測定された内部支柱圧力は、圧力センサ２９により測定されたものが、圧力センサ２７により測定されたものよりも早く上昇する（図５ｂの記述でより詳細に説明する）。航空機１が地面３に初期接触するとき、航空機１は水平又は平面位置にならない可能性があるため、支柱７は垂直にならない。航空機の機体の傾斜計３５は、航空機１の角度を水平に対して監視する。このシステムを動作させるコンピュータは、ソフトウェア・プログラム・ズールーを使用して、航空機１の機体角度を修正し、支柱７が地面３に対して垂直でないように調整する。
次に図３ｂを参照すると、タイヤ９が地面３に初期接触するときの着陸装置支柱７が示される。着陸装置７の緩衝効果を最大にするために、地面３に初期接触する前に着陸装置７を最大伸縮限度まで伸ばさなければならない。これは、一般に「完全伸長」と呼ばれる。ピストン１３をシリンダ１１内から確実に完全伸長させるために、着陸装置支柱７は、プリチャージ量の圧縮性ガス、典型的には、窒素ガスを使用する。このプリチャージ圧力により、地面３に接触する前に、支柱７が確実に最大伸長で維持される。異なる形状及び寸法を有する多様な着陸装置設計がある。この実例に示すように、着陸前の支柱７内のプリチャージ圧力は１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）である。タイヤ９が地面３に初期接触し、シリンダ１１内のピストン１３が圧縮される前に、支柱７内のプリチャージ圧力が１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）の圧力で維持される。支柱７が完全伸長姿勢にあるときに、上部トルクリンク・アーム１５及び下部トルクリンク・アーム１７によりヒンジ１９に形成される角度は、本明細書で角度「ａ」と呼ばれる。この実例では、角度「ａ」は１４７．３５°の圧縮前測定値を維持する。トルクリンク・アーム１５、１７の対向端部間の距離は、本明細書で寸法「ａ」と呼ばれ、圧縮前の値が４２．９８ｃｍ（１．４１フィート）である。
次に図３ｃを参照すると、地面３に接触するときに、航空機１の重量の力を圧縮して吸収し始める着陸装置支柱７が示される。支柱７が縮むと、圧力センサ２７により測定される支柱７内の圧力が１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）まで上昇する。算出された４２．９８ｃｍ（１．４１フィート）の寸法「ａ」（図３ｂ）が、今度は４０．５４ｃｍ（１．３３フィート）の寸法「ｂ」まで減少する。測定された１４７．３５°の角度「ａ」（図３ｂ）は、今度は１２０．２８°の角度「ｂ」まで減少する。
次に図３ｄを参照すると、さらに縮んだときの着陸装置支柱７が示される。支柱７内の圧力は１９６１ｋＰａ（２８４．４２ｐｓｉ）まで上昇する。算出された４０．８４ｃｍ（１．３４フィート）の寸法「ｂ」（図３ｃ）が、さらに３７．８ｃｍ（１．２４フィート）の寸法「ｃ」まで減少する。測定された１２０．２８°の角度「ｂ」（図３ｃ）は、今度は９０．４１°の角度「ｃ」まで減少する。
上昇するガス圧力間の直線関係を減少する体積と比較して定義するボイルの法則について、本明細書で説明している。この実例に示すように、支柱７の圧縮が０．７５秒の経過時間内に生じる。このような非常に短い時間であるため、「圧力対体積対温度」の関係をさらに表すゲイ・リュサックの法則により適切に定義されるように、温度変化により影響され得るガスの圧縮及び圧力変化を考慮する必要がなくなる。したがって、このような短い経過時間を判定の際に使用する高速な方法によって温度補償の必要がなくなる。
また、シリンダ１１内のピストン１３の圧縮は、上部加速度計３１により記録された加速度と加速度変化とを、下部加速度計３３のそれらと比較して並行監視することにより測定される。これらの非平行の加速度の差を使用して、ピストン１３がシリンダ１１内に圧縮された各距離を測定し、さらに寸法「ａ、ｂ、及びｃ」の減少値を判定する。
次に図４を参照すると、本実施例の圧力センサ２７、２９のための好ましい装置である一体型温度センサＨＫＬ／Ｔ−３７５（Ｍ）シリーズを有するＫｕｌｉｔｅ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ＩＳ（登録商標）圧力変換器が示される。この圧力センサと温度センサとの組合せにより、各着陸装置支柱７（図３ａに示す）内の圧力及び温度の並行監視が可能になる。圧力センサ２７が備える圧力検知体２８は、着陸装置７に結合されて着陸装置７内で延び、着陸装置支柱７内の作動圧力及び温度に接触する。複数の圧力サンプリング口３０が、圧力検知要素２８の周縁部周りに配置される。加えて、圧力検知要素２８の端部に温度検知プローブ３２が配置される。温度検知プローブ３２は、着陸装置支柱７内の内部ガス又は流体に接触したまま留まり、温度変化の連続サンプリングを可能にする。
次に図５ｂ、図５ｃ、図５ｄを参照すると、先の図３ｂ、図３ｃ、図３ｄに示した実例の概略横断面図及び内部図が示される。
着陸装置支柱シリンダ１１は、伸縮式ピストン１３とともに、油圧油３７及び窒素ガス３９である加圧流体を含む。ピストン１３がシリンダ１１内に移動すると、窒素ガス３９は最初に内部オリフィス孔４１に通される。支柱がさらに縮むと、内部支柱容積が減少して、油圧油３７が最終的にオリフィス孔４１に通される。オリフィス４１に押し込まれたガス及び油は抵抗を生じさせ、この抵抗を使用して航空機着陸事象の力を吸収する。オリフィス４１を通過するときにガス３９及び油３７をさらに制限するために、テーパ計量ピン４３がオリフィス４１を通って移動し、これらの流体が下部ピストン１３から上部シリンダ１１内へ移行するときに、通過面積をさらに減少させる。着陸装置支柱７が縮み始めると、オリフィス４１及び計量ピン４３により生じる流れの制限によって、オリフィス４１の開口より下方に含まれる油圧油の圧力が、オリフィス４１上方に位置するガス３９の圧力よりも高くなる。
着陸装置支柱が完全伸長すると、ガス及び油の内部総体積がすべての着陸事象で同一になるが、油とガスとの割合は漏れによって変化し得る。こが、以下の実例で説明する圧縮ガスの体積である。
支柱流体体積を測定する実例では、ガス３９の初期プリチャージ圧力は１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）である。このプリチャージ圧力は、体積「ｋ」と呼ばれる、この実例では５．５６ｄｍ３（３３９．２９立方インチ）であるガス３９の体積と相関する。体積「ｋ」はさらに４２．９８ｃｍ（１．４１フィート）である寸法「ａ」と相関する。図５ｃに示すように、支柱が縮むと、窒素ガス３９の圧力は１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）まで上昇する。この支柱７内の上昇したガス３９圧力は、４．２３６ｄｍ３（２５８．５０立方インチ）である体積「ｌ」に対するガスの減少体積に相関し、４０．５４ｃｍ（１．３３フィート）である寸法「ｂ」の減少値に直接関連する。図５ｄに示すように、支柱７がさらに縮むと、内部支柱圧力が１９６１ｋＰａ（２８４．４２ｐｓｉ）まで上昇し、ガス３９の体積がさらに３．５６３ｄｍ３（２１７．４１立方インチ）である体積「ｍ」まで減少し、３７．８ｃｍ（１．２４フィート）である寸法「ｃ」の減少値に直接関連する。体積「ｋ、ｌ、及びｍ」は、支柱内の圧力上昇に直接線形比例するとともに、減少する寸法「ａ、ｂ、及びｃ」に直接比例する。この実例では、０．７５秒以内の非常に短い時間であるため、温度変化に対して圧力値又は体積値を調整する必要はない。
次に図６ｂ、図６ｃ、図６ｄを参照すると、過剰な体積のガス３９がある場合の、先の図３ｂ、図３ｃ、図３ｄに示す実例の横断面図及び内部図が示される。実例として、過剰な体積の窒素ガスがある理由は、支柱が約５．０８ｃｍ（２インチ）低く見えることがわかったからである。高圧力窒素ガスが支柱に注入されて、支柱の伸長を増加させ、適切に供給された支柱の外観を形成する。実際には、支柱は０．９１７７ｄｍ３（５６立方インチ）の油を失っており、この油は時間とともに支柱シールを通って流出したものである。この油の損失は、支柱の伸長の５．０８ｃｍ（２インチ）の減少に等しい。圧縮された窒素ガスが誤って支柱に注入され、流出した油の代わりとなる。
図６ｂ、図６ｃ、図６ｄを図５ｂ、図５ｃ、図５ｄと比較すると、ガス３９の体積が、一連の図６ｂ〜図６ｄにおいて、一連の図５ｂ〜図５ｄよりも大きい。本発明の特徴は、正常な体積の窒素ガスを含む支柱内よりも、過剰な体積の窒素ガスを含む支柱において、０．７５秒にわたる支柱圧力の増加量が小さいと認識される点である。内部プリチャージ圧力が、過剰量の窒素ガスを含むより高い圧力で始まっても、追加の圧縮性ガスにより生じる増加する体積によって、より少ない圧縮性ガスを含む支柱と比較して圧力上昇率が低下する（ソフトウェア「ブラボー」を示す図７参照）。また、内部支柱圧力は、支柱が引き込まれる同一量にわたってより緩やかな割合で上昇する。この流体圧力とより少ない全体圧力上昇量との組合せにおけるより緩やかな増加の理由は、非圧縮性油圧油３７と異なり、より大量の圧縮性窒素ガス３９が「スポンジ」又はばねのように作用するからである。全内部容積が減少すると、上昇した圧力が過剰量の窒素ガス３９により吸収されるという事実において、スポンジという用語を使用する（これを示すより良い用語がないため）。航空路線環境の日々の運航において、地面との初期接触の経過時間に照らして、各着陸事象中の支柱圧力の上昇を監視することができるため、着陸装置支柱が油及びガスの適切な割合を維持しているか否かを判定する手段が可能になり、又は支柱が過剰な体積の窒素ガスを有し、供給のために整備部門へ運ばれる必要があることを判定することができるようになる。
この支柱流体体積を測定する実例では、ガス３９の初期プリチャージ圧力は１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）である。このプリチャージ圧力は、以下で体積「ｎ」と呼ばれる、この実例では７．４１４ｄｍ３（４５２．３９立方インチ）であるガス３９の体積と相関する。体積「ｎ」はさらに４２．９８ｃｍ（１．４１フィート）である寸法「ａ」と相関する。図６ｃに示すように、支柱が縮むと、窒素ガス３９の圧力は１７３２ｋＰａ（２５１．１５ｐｓｉ）まで上昇する。この支柱７内の上昇したガス３９圧力は、７．０６１ｄｍ３（４３０．８９立方インチ）である体積「ｏ」に対するガスの減少体積に相関し、４０．５４ｃｍ（１．３３フィート）である寸法「ｂ」の減少値に直接関連する。図６ｄに示すように、支柱７がさらに縮むと、内部支柱圧力が１８８２ｋＰａ（２７２．８５ｐｓｉ）まで上昇し、ガス３９の体積がさらに６．４９９ｄｍ３（３９６．６１立方インチ）である体積「ｐ」まで減少し、３７．８ｃｍ（１．２４フィート）である寸法「ｃ」の減少値に直接関連する。体積「ｋ、ｌ、及びｍ」は支柱内の圧力上昇に直接線形比例するとともに、減少する寸法「ａ、ｂ、及びｃ」に直接比例する。この実例では、０．７５秒以内の非常に短い時間であるため、温度変化に対して圧力値又は体積値を調整する必要はない。
次に図７を参照すると、ソフトウェア・プログラム「ブラボー」が示される。ここでは、航空機着陸前に着陸装置プリチャージ圧力が監視され、経過時間に対して測定される着陸装置支柱圧力の変化が記録され、プロファイルされ、ルックアップ・テーブルに記憶される。この図７は、図６ｂ、図６ｃ、図６ｄと比較した図５ｂ、図５ｃ、図５ｄのグラフであり、適切に供給された着陸装置支柱を、過剰な窒素ガスが過剰供給された支柱と比較したときに、着陸装置支柱の圧縮からの変化とともに内部支柱圧力値を追跡したものである。過剰量の窒素ガスが過剰供給された着陸装置支柱は、適切に供給された支柱よりもプリチャージ圧力が高い。
油に対して適量のガスが支柱にあるか否かを判定する１つの方法は、初期接地前の支柱圧力を測定することである。図７に示すように、正常なプリチャージ圧力よりも高いという表示が、過剰な窒素ガスの初期表示である。より正確にするために、圧力測定を温度について補償することができる。閾値を使用して、支柱内のガスの適量を表示することができる。圧力が閾値を超えると、これが記録され、表示が行われる。例えば、閾値が正常圧力を約１０％超えた１３７９ｋＰａ（２００ｐｓｉ）である場合、その圧力が記録され、表示が行われる。
着陸事象中の支柱の圧縮を使用して、より正確な情報を得ることができる。測定されたプリチャージ圧力の上昇量を、過剰な窒素ガス量に相関させるルックアップ・テーブルが作成され、コンピュータ・メモリに記憶される。完全に伸長した着陸装置支柱の圧縮性ガスの過剰量により、初期接地後、最初の１秒間により柔軟なばねが形成される。これにより、航空機が地面に初期接触し、着陸装置支柱が初期圧縮を開始すると、過剰な体積の窒素ガスによって支柱内の圧力が、適切に供給された支柱内の圧力よりも緩やかに上昇する。
航空機が地面に初期接触する前に、着陸装置支柱７（図３ａ）は一般に「完全伸長」呼ばれる姿勢を取る。この姿勢では、伸縮式支柱内に含まれる窒素ガスのプリチャージ圧力により、支柱が最大伸縮長さまで延びる。非圧縮性油圧油と圧縮性窒素ガスとが、着陸装置衝撃支柱内に含まれる。圧縮性ガスはばねのように作用して、支柱が重量を支持していないときには支柱を伸ばし、伸縮式支柱の圧縮中には航空機着陸エネルギーを吸収する。航空機が地面と初期接触すると、支柱内の圧力が航空機の垂直降下速度に対抗する力を生じさせるまで、地面との初期接触を過ぎても航空機の垂直速度（又は降下速度）が継続する。したがって、内部支柱圧力が降下速度を減速させるのに十分に上昇するまで、着陸装置支柱の初期伸縮伸長は変化しない。支柱内の窒素ばねが小さい（例えば図５ｂ〜図５ｄ）ほど、支柱容積が減少するときの圧力上昇が早くなる。窒素ばねが大きいほど（例えば図６ｂ〜図６ｄ）、支柱容積が減少するときの圧力上昇が遅くなる。このことは、これらの支柱容積の減少が同一の経過時間中に生じる場合であっても当てはまる。
「背景技術」で説明したように、航空機着陸装置支柱の不適切な供給を生じ得る典型的な事象の例は、しばしば航空機の飛行前検査中の結果であり、操縦士が、着陸装置支柱が通常は「低」又はほぼ平らであると考えられる姿勢にあることに気づく。この航空機検査の考慮が、航空機が空港から出発する予定の数分前に生じると、ライン作業整備技術者が送り込まれて、問題を検討し対処する。整備技術者は、高加圧圧縮窒素ガスを支柱に注入する可能性が非常に高い。新しいガスを支柱に注入することにより、支柱が通常「適正」と考えられる姿勢まで上昇するときに、支柱内の圧力は変化せず支柱内の容積量のみが増加する。航空会社のライン作業整備技術者には、支柱に注入された追加の窒素ガスが、先に支柱から流出した窒素ガスに置き換わっているか否か、又は支柱に注入されたその新しいガスの体積が、支柱から流出した油圧油に実際に置き換わっていることを判定する手段がない。航空機を地面から持ち上げ、支柱に追加された追加の体積のガスにより、プリチャージ支柱圧力が適切に供給された支柱内に見られる圧力よりも高いという状況を実際に生じたと判定する手順の他に、支柱に対する唯一の変化は、支柱に適切に供給されたように見える点まで伸縮伸長が増加することである。これにより、支柱は、適量の油圧油及び窒素ガスの判定を確認する必要がなくなる。
航空機が離陸して飛行終了近くになった後、航空機が着陸の準備をしている間、着陸装置には重量がかからない。過剰量の窒素ガスが過剰供給された支柱は、適切に供給された支柱よりも高いプリチャージ支柱圧力を有する。より高いプリチャージ圧力の表示は、支柱内の過剰量の窒素ガスの初期表示である。不適切に供給された着陸装置支柱内に含まれる過剰ガスの体積を判定する手段は、支柱内部容積の減少と比較して支柱圧力上昇を経過時間に照らして測定し、判定された圧力プロファイルを使用し、これを適切に供給された着陸装置支柱について予め記録され記憶された圧力プロファイルと比較することによって達成される。
図７に示すグラフを説明すると、ページ左側の垂直矢印は、ｐｓｉで測定された内部支柱圧力の上昇を表す。ページ下部に沿った水平矢印は経過時間を示す。この経過時間は、一般に航空機が地面に初期接触したときの、最初の１秒未満の短時間に認められる。この図では、グラフ化され１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）の圧力で始まる太実線は、適切な体積の内部圧縮窒素ガスを有する航空機着陸装置支柱圧縮についての適切なシーケンス及び支柱圧力上昇率を有する支柱圧力プロファイルを表す。１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）の圧力で始まる太破線は、過剰な体積の内部圧縮窒素ガスを有する航空機着陸装置支柱圧縮についての不適切なシーケンス及び支柱圧力上昇率を有する支柱圧力プロファイルを表す。
航空機が地面に初期接触する時点が、経過時間矢印に沿って０．００秒として示される。
地面に初期接触する前に航空機が地面に向かって降下すると、適切に供給された着陸装置支柱は、航空機の真下から完全伸縮伸長で配備され、（この実例では）１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）のプリチャージ圧力を維持する。着陸装置支柱が地面に初期接触して０．３３秒の経過時間後に、降下する航空機の重量及び力によって、完全に伸長した着陸装置支柱が初期圧縮を開始する。適切に供給された支柱圧力（この実例では太実線）は１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）まで上昇する。追加の経過時間後０．７５秒の点で、さらに圧縮された、適切に供給された着陸装置支柱圧力（この実例では太実線）が１９６１ｋＰａ（２８４．４１ｐｓｉ）まで上昇する。
図７に示す前述した実例に続けて、グラフに示す太破線は、不適切に供給され、過剰な体積の窒素ガスを含む支柱について、経過時間に照らして上昇する圧力を表す。
支柱に窒素ガスが過剰供給される場合、プリチャージ圧力は、支柱が完全伸縮伸長にあるときにより高くなり、（この実例では）１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）のプリチャージ圧力を維持する。着陸装置支柱が地面に初期接触し０．３３秒の経過時間後に、降下する航空機の重量及び力によって、完全に伸長した着陸装置支柱が初期圧縮を開始する。不適切に供給された支柱圧力（この実例では太破線）が１７３２ｋＰａ（２５１．１５ｐｓｉ）まで上昇する。追加の経過時間後０．７５秒の点で、さらに圧縮され不適切に供給された着陸装置支柱圧力（この実例では太破線）は１８８２ｋＰａ（２７２．８５ｐｓｉ）まで上昇する。
着陸装置支柱が地面に初期接触する前に航空機の真下から吊り下げられるときは、支柱内の総容積が公知の値になる。問題は、容積を圧縮性窒素ガスと非圧縮性油圧油との両方が占め、油又はガスのそれぞれの正確な体積がわからない点である。
更なる実例として、特定の着陸装置支柱に適正量の油圧油及び窒素ガスが適切に供給された直後で、次の予定された飛行時に、支柱が着陸前に航空機から吊り下げられている間、この適切に供給された支柱は航空機の真下に配備されるが、完全伸縮伸長では測定された支柱圧力（図３ａに示す圧力センサ２７、２９により測定される）、支柱製造業者により設定された公知の総容積、及び適切に供給された油圧油及び窒素ガスの公知の測定された体積を有する。この適切に供給された支柱が地面に初期接触すると、ソフトウェア・プログラムがこの「システム」（図１０）のコンピュータ・プロセッサ内で稼働し、総内部支柱容積の減少と比較した、経過時間に照らしたこの支柱内の圧力上昇の特徴が作られる。この「圧力対時間対体積」のプロファイルは、「支柱圧力上昇勾配アルファ」として記録され記憶される。
また図７は、支柱流体レベルの静止判定を示す。着陸装置が地面に接触する前（０秒時より前）の伸長した支柱からの温度補償圧力読取値が、メモリに記憶される。この読取値が、適量の流体を有する適切に供給された支柱からの所定の圧力と比較される。例えば、圧力は１６４８ｋＰａ（２３９ｐｓｉ）であり、これを適切に供給された支柱の１２５５ｋＰａ（１８２ｐｓｉ）と比較する。圧力読取値は、支柱が過剰なガスと不十分な量の油とを含むことを示す。ルックアップ・テーブルを使用して、油及びガスがどのくらいあるかを判定することができる。例えば、６８９．５ｋＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力上昇は、支柱が正常量Ｙよりも少ないＸリットルの油を含むことを示す。同様に、支柱はＣ−Ｘリットルのガスを含み、ここでＣは完全に伸長した支柱の総容積である。次の供給の機会に、地上作業員が支柱圧力を測り、ガスを抜き、Ｙ−Ｘリットルの油を追加し、ガスを支柱に戻して、手順前と同じ支柱圧力に達するようにする。
この実例の続きにおいて、同一の着陸装置支柱で、何週間も毎日発着を行い、操縦士の飛行前検査により支柱が低いことが明らかになって、ライン作業整備技術者が支柱を検査し再供給する機会を設ける事例が数回あると、この支柱は、不適切に供給され過剰量の窒素ガスを有する点に達する。これに続く着陸事象中、この不適切に供給された支柱は、完全伸長で、測定された支柱圧力（図３ａに示す圧力センサ２７、２９により測定される）を有し、支柱が完全伸長しているため総容積は公知であるが、油圧油及び窒素ガスの体積はわからない。この引続きの着陸事象が進み、本発明の装置が支柱形状の変化を監視して、支柱内部容積の変化を判定するとともに、経過時間に関連した圧力上昇を測定する。航空機が着陸し支柱が縮むときに、支柱圧力上昇勾配ベータが測定され特徴付けられる。数学アルゴリズムによる圧力勾配アルファと圧力勾配ベータとの比較によって、支柱に導入された過剰窒素ガス量を判定することができ、さらに流出した油圧油量を判定することができる。
しかし、航空機着陸装置支柱のプリチャージ圧力が支柱の温度変動によって変化し得るという事実において、この結果に不備が生じることがある。支柱の温度は、航空機が氷点下状態の高度で何時間も飛行している極端に冷気に晒された状態から、着陸装置が航空機の真下から配備されて、はるかに高温の８９．４１ｍ／ｓ（２００ｍｐｈ）の風によって支柱温度が急速に変化する、着陸のための最終接近に向けて急激に変化し得る。したがって、温度補償圧力センサの使用により、圧力判定を修正するように調整することができる。
この実例に加えて、航空機が着陸するときに、同じ航空機の２本の主脚の比較が考慮される。適切な供給レベルを有する支柱は、支柱圧力上昇勾配アルファを有する。圧縮性窒素ガスが過剰な支柱は、異なる圧力対経過時間プロファイルを有する。勾配ベータと比較した圧力勾配アルファの異なる勾配プロファイルはより急な勾配であり、窒素ガス量がより少ないことを示すのに対し、より浅い勾配（勾配ベータの場合のように）は窒素ガス量がより多いことを示すことになる。
過剰窒素ガスにより、内部支柱圧力がより緩やかに上昇するため、過剰量のガスが検出される。着陸装置支柱の大きさ及びタイプに応じて、圧力上昇率を測定する数学アルゴリズムが作られ、各支柱に含まれるガスの体積を判定する。適切に供給された支柱内のガスのより少ない体積の値を、過剰供給された支柱内の過剰なガスの体積の判定値から減算し、過剰ガス量の算出を可能にする。過剰ガス量が判定されると、支柱から流出した油圧油の量の値に対してこれらの判定値を外挿するアルゴリズムが作られる。
次に図８を参照すると、より高い支柱プリチャージ圧力の認識を使用して、支柱に含まれる過剰ガスの増加量を判定する、ソフトウェア・プログラム「エコー」が示される。プログラム「エコー」は支柱容積を使用する。支柱容積の判定は、支柱ピストン１３の直径と支柱の伸長とを知ることにより行われる。支柱の伸長は、回転センサ２５により、且つアーム１５、１７（図３ａ参照）の長さを知ることにより測定することができる。着陸前の支柱プリチャージ圧力を監視することにより、予測された支柱の１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）が現在の支柱圧力として特定されていないが、代わりに１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）の圧力が測定されることを表示することができる。このより高いプリチャージ圧力（氷点下温度で飛行中の航空機の、極端に冷気に晒された温度からの歪みについて修正されたもの）により、システムコンピュータは、着陸装置支柱内に追加の１．８５３ｄｍ３（１１３．１０立方インチ）の過剰窒素ガスがあることを判定することができる。この結果は、（適切な体積であるはずだった）５．５６ｄｍ３（３３９．２９立方インチ）を（より高いプリチャージ圧力により判定された）７．４１４ｄｍ３（４５２．３９立方インチ）から減算することにより達成される。航空機が着陸事象を開始すると、航空機の重量が着陸装置支柱に伝えられることにより、支柱圧力の上昇とともに追加の判定が行われ確認される。所定の、メモリに記憶された圧力上昇プロファイル「エコー」は、コンピュータのメモリに記憶された多くのルックアップ・テーブルの１つであり、存在し得る過剰なガス体積の量の判定を可能にする。種々のルックアップ・テーブルはわずかに異なる勾配を有し、これは過剰なガス体積の種々の量を含む支柱の多くの試験に対して予め検証されたものである。
再びボイルの法則についてこの例で検討する。伸縮式着陸装置支柱内の総容積が圧縮性窒素ガスで完全に満たされていれば、ガス圧力と総容積の減少との間に直接の関係がある。伸縮式支柱容積が非圧縮性油圧油で「部分的に満たされている」と、ボイルの法則は、圧縮性ガスを含む内部容積の部分のみに通用する。したがって、支柱内に過剰なガス体積がある場合、完全に伸長した支柱内のプリチャージ圧力は、適量のガスを有する支柱よりも高い。これにより、適切に供給された着陸装置支柱の圧力と比較して、予測される支柱圧力プロファイルにずれが生じる。
より高い「プリチャージ圧力」が生じ得る状況の実例として、航空会社のライン整備技術者が、支柱が低く見えることを見つけた場合を再び検討する。航空機の全重量が着陸装置支柱内の窒素ガス圧力により支持された状態で、航空機が地面に載置される。着陸装置支柱が伸縮式であることを考慮すると、窒素ガス又は油圧油の流出は、着陸装置支柱内の「測定された圧力」に何の影響もない。この測定された圧力は、支持している航空機の重量に関連するからである。油又はガスの損失により、「支柱圧力」は変化せず「支柱姿勢」のみが変化する。これは、圧力が、重量（ポンドｐ）と支柱の水平横断面積（平方インチｓｉ）とを掛けた関数で、その結果「ｐｓｉ」で測定された圧力であり、実際に支持される重量に関連するときの圧力であるからである。過剰なガスがあっても、ガスが失われていても、過剰な油があっても、油が失われていても、支柱内の静圧は同じであり、支柱の内部容積のみが変化するため、支柱の伸縮伸長が変化する。このため、ライン整備技術者には、「低い」着陸装置支柱が油を必要としているのか、ガスを必要としているのかを表示する測定可能な手段がない。
支柱にかかる重量がないときに受ける１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）ｐｓｉの比較的低いプリチャージ圧力に対して、支柱内の圧力（航空機が地面に載置されているとき）は、１５８６０ｋＰａ（２３００ｐｓｉ）の範囲にある。航空機の重量を担持する間に計５．０８ｃｍ（２インチ）支柱姿勢を低下させる量だけ油圧油が支柱から流出すると、支柱内の内部容積を増加させて支柱伸長を５．０８ｃｍ（２インチ）増加させるのに必要な高圧窒素ガス量によって、支柱の「非重量担持」プリチャージ圧力がより高くなる。
例えば、この図８で、過剰供給された支柱内の過剰窒素ガスが、予測された１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）から現在特定され測定された１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）までの、現在測定された着陸前プリチャージ支柱圧力まで増加する。
本明細書でさらに説明するように、適切に供給された伸縮式支柱内で、予測した圧力プロファイル勾配が、立方インチ単位で測定された体積の変化（この場合、及び多くの場合、減少する）と比較して、左から右へ延びる太実線として示される。
適切に供給された着陸装置支柱を考慮し、この実例では太実線で示されるが、航空機が地面に初期接触する前に、着陸装置支柱が１２５７ｋＰａ（１８２．２５ｐｓｉ）のプリチャージ圧力と５．５６ｄｍ３（３３９．２９立方インチ）の油及びガスの総体積とにより完全伸長を維持する。航空機が地面に初期接触し、支柱の圧縮が始まると、内部ガス体積は４．２３６ｄｍ３（２５８．５０立方インチ）まで減少し、支柱内の初期プリチャージ圧力は１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）のより高い圧力まで上昇する。支柱の圧縮が続くと、ガスの体積が再び３．５６３ｄｍ３（２１７．４１立方インチ）まで減少し、内部支柱圧力は１９６１ｋＰａ（２８４．４２ｐｓｉ）まで上昇する。この圧力対体積プロファイル勾配「ガンマ」は、このシステムのコンピュータ・メモリ内のルックアップ・テーブルに記憶される。
この実例をさらに検討すると、不適切に供給された着陸装置支柱が太破線で示される。航空機が地面に初期接触する前に、着陸装置支柱は、１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）のプリチャージ圧力と、７．４１４ｄｍ３（４５２．３９立方インチ）の油及びガスの総体積とにより、完全伸長を維持する。不適切に供給された支柱を有する航空機が地面に初期接触し、支柱が圧縮を開始すると、支柱内部の総容積が、適切に供給された着陸装置支柱と同様だが、わずかに高い圧力範囲で、同一の容積減少勾配に沿って減少する。この理由は、プリチャージ完全伸長からの着陸装置支柱の初期圧縮で、内部圧力が比較的低いからである。全負荷の航空機の質量が重く、航空機の操縦士は定義された着陸滑空勾配飛行路をたどるため、航空機は均一な降下速度を維持している。航空機が地面に初期接触すると、着陸装置支柱内の非常に少量のプリチャージ圧力は、航空機の垂直降下速度を、最初の０．７５秒以内まで、すなわち着陸装置支柱の容積減少率を変化させる降下速度まで低下させるのには不十分である。したがって、適切に供給された支柱の引込み率は、着陸事象の初期接触点の最初の０．７５秒の間、不適切に供給された支柱と同じとなる。着陸事象における後の時点でのみ、十分な圧力が支柱内に生じて航空機の垂直降下速度を低下させ、これにより、着陸事象の残りを通して降下速度をさらに低下させる。
この実例では太破線で示される、不適切に供給された着陸装置支柱に関する構成では、航空機が地面に初期接触する前に、着陸装置支柱は、１６４９ｋＰａ（２３９．２１ｐｓｉ）のプリチャージ圧力と、７．４１４ｄｍ３（４５２．３９立方インチ）の油及びガスの総体積とにより、完全伸長を維持する。航空機が地面に初期接触し、支柱が圧縮を開始すると、内部ガス体積が７．０６１ｄｍ３（４３０．８９立方インチ）まで減少し、支柱内の初期プリチャージ圧力が１７３２ｋＰａ（２５１．１５ｐｓｉ）のより高い圧力まで上昇する。支柱が圧縮を続けると、ガス量が再び６．４９９ｄｍ３（３９６．６１立方インチ）まで減少し、内部支柱圧力が１８８２ｋＰａ（２７２．８５ｐｓｉ）まで上昇する。特定タイプの航空機着陸装置支柱の寸法に特有の数学アルゴリズムを、油及びガスの正確な値を特定する手段として使用する。この圧力対体積プロファイル勾配「デルタ」は、このシステムのコンピュータ・メモリ内のルックアップ・テーブルに記憶される。
次に図９ｂを参照すると、従動アーム２１を使用する主脚７の「代替設計」の実例が示される。従動アーム２１が主脚７の底部から後方へ延びる。この設計により、着陸装置７及び従動アーム２１が、図３に示すトルクリンクに関するものと同様に作用し、シリンダ１１内で圧縮されるピストン１３の伸縮式緩衝装置機構の回転を防止する。この主脚７の代替設計の要素は三角形の三辺を形成し、シリンダ１１内のピストン１３の伸縮作用により、三角形に可変の辺が生じる。シリンダ１１内のピストン１３の伸縮作用の可変長さは、従動アーム・ヒンジ２３により形成される対向角に直接比例する（対応する辺と角度との関係を特定する、２辺とその間の角がそれぞれ等しい三角形の合同条件）。この内角の変化値はここでは角度「ｘ」で示される。ピストン１３及びシリンダ１１の伸縮式機構の変化長さは関連し、ここでは寸法「ｘ」として示される。回転センサ２５は従動アーム・ヒンジ２３の回転移動を測定するため、従動アーム２１の回転移動を着陸装置７本体の回転移動に関連して測定し、角度「ｘ」を形成する。この実例では、角度「ｘ」は１０６０ｋＰａ（１５３．７５ｐｓｉ）の値で示される。従動アーム構成を有するこの代替設計を使用する種々の航空機のタイプがあり、これらの寸法は本明細書に示すものとは異なる。したがって、この実例に示される値は、本発明に適用され使用される形状及び数学原理を単に示すために使用される。着陸装置７の本体の長さは一定であり変化しない。従動アーム２１の長さも一定であり変化しない。
角度「ｘ」から角度「ｙ」（図９ｃに示す）及びさらに角度「ｚ」（図９ｄに示す）への変化値を使用して、寸法「ｘ」から寸法「ｙ」及びさらに寸法「ｚ」への変化値を算出する。
上部圧力センサ２７及び下部圧力センサ２９により記録された上昇する圧力測定値と比較し、さらに経過時間の流れに照らした、寸法「ｘ」から寸法「ｙ」（図９ｃに示す）及びさらに寸法「ｚ」（図９ｄに示す）への値の減少を使用して、シリンダ１１内で圧縮されるピストン１３の伸縮式緩衝装置機構に含まれる窒素ガス量を測定する。
寸法「ｘ」から寸法「ｙ」及びさらに寸法「ｚ」への移行が、上部加速度計３１から下部加速度計３３（図３ａで前述したように）へ記録された微分データ流により算出される。
支柱圧力が測定されると、この圧力は記憶されて支柱履歴を作成し、この支柱履歴を使用して、圧力に対する油及びガスの相対量のルックアップ・テーブルを作成する。より多くの情報が記憶され蓄積されると、測定値の精度が高まる。例えば、支柱測定の動的方法を使用して、支柱履歴を作成することができる。履歴が作成されると、静温度補償圧力測定をより確実に使用することができる。
次に図１０を参照すると、本発明の装置を示すブロック図が示される。ここでは複数の（前脚及び左右主脚の）上部圧力センサ２７及び下部圧力センサ２９が、コンピュータ２５へのデータ入力源である。航空機の機体傾斜計３５も、コンピュータ２５への入力を行う。コンピュータ２５は、航空機電源から電力を受ける。コンピュータ２５は内部クロック及びカレンダを備えて、記憶されたデータの時間及び日付を記録する。コンピュータ２５は、複数のソフトフェア・パッケージを有し、ソフトフェア・パッケージには以下が含まれる。
ソフトウェア・プログラム・アルファ − 航空機着陸支柱圧力の上昇を監視するためのソフトウェア・ルーティンであり、適正な体積の油圧油及び圧縮窒素ガスが適切に供給された着陸装置支柱について、航空機着陸事象中に受ける典型的な圧力上昇率を特徴付ける圧力上昇率勾配を、経過時間に関連して判定するソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・ベータ − 航空機着陸支柱圧力の上昇を監視するためのソフトウェア・ルーティンであり、不適切に供給され過剰な体積の圧縮窒素ガスを有する着陸装置支柱について、航空機着陸事象中に受ける典型的な圧力上昇率を特徴付ける圧力上昇率勾配を、経過時間に関連して判定するソフトウェア・ルーティンであり、支柱内の過剰ガス量を判定するソフトウェア・プログラム・アルファと比較して使用されるソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・ガンマ − 航空機着陸支柱圧力の上昇を監視するためのソフトウェア・ルーティンであり、圧縮ガスの体積の減少に関連して、着陸装置支柱内に含まれる過剰ガス量を特徴付ける圧力上昇勾配を提供するソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・デルタ − 航空機着陸支柱圧力の上昇を監視するためのソフトウェア・ルーティンであり、圧縮ガスの体積の減少に関連して、より高いプリチャージ圧力の測定及び判定を通じて着陸装置支柱内に含まれる過剰ガス量を特定する圧力上昇勾配を提供するソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・エプシロン − 平らでない航空機姿勢を修正するための傾斜計データを使用する航空機接近角度補償。
ソフトウェア・プログラム・ブラボー − 着陸事象の最初の１秒間の、異なる支柱圧力上昇率の判定において、ソフトウェア・プログラム・アルファ及びベータを比較して、着陸装置支柱内の過剰圧縮ガスを判定するソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・エコー − 着陸装置支柱内のより高いプリチャージ圧力の特定において、ソフトウェア・プログラム・ガンマ及びデルタを比較して、着陸装置支柱内の過剰圧縮ガス量をさらに判定するソフトウェア・ルーティン。
ソフトウェア・プログラム・ズールー − 航空機の機体角度の修正を行って、地面に対して支柱が垂直にならないように調整するソフトウェア・ルーティン。
過剰ガスを抜いて追加の油を供給することにより支柱に適切に供給することのできる整備員に対して、過剰なガスを含む支柱を特定する。支柱が必要とする油の量を判定して、整備員に提示する。
本発明を流体タイプの航空機着陸装置支柱の伸縮式要素に取り付けられた測定実施例について説明したが、本発明を他のタイプの工業用伸縮式装置にも適用することができる。
支柱伸長を航空機の着陸とともに説明したが、支柱伸長は、航空機の離陸時にも生じ得る。例えば、図３ａ〜図３ｄが、経過時間は異なるが逆に動作する。
本発明の例示的実施例について開示し説明したが、本発明の他の適用例が可能であり、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、開示された実施例に種々の変更、修正、及び置換を行ってもよいことを理解されたい。

Claims (12)

  1. 航空機の着陸装置の内部流体レベルを監視する方法であって、前記着陸装置が伸縮式支柱を備え、前記内部流体が圧縮性流体及び非圧縮性流体を含み、前記伸縮式支柱が伸長可能である、方法において、
    ａ）前記航空機の飛行中に、前記支柱が無負荷で完全に伸びることができるようにするステップと、
    ｂ）前記支柱内の前記流体の温度補償圧力を判定するステップと、
    ｃ）前記支柱内の前記流体の前記温度補償圧力を、適切に供給された支柱の所定の圧力と比較するステップと、
    ｄ）前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を前記圧力から判定するステップと
    を含む方法。
  2. ａ）圧力と、それに対応する前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量の割合とのルックアップ・テーブルを作成するステップをさらに含み、
    ｂ）前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を前記圧力から判定する前記ステップが、前記ルックアップ・テーブルを使用するステップをさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記支柱が無負荷で完全に伸びることができるようにする前記ステップが、前記航空機が地面から離陸した後に前記支柱が伸びることができるようにするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記支柱が無負荷で完全に伸びることができるようにする前記ステップが、前記航空機が地面に着陸する前に前記支柱が伸びることができるようにするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記圧縮性流体が窒素ガスを含み、前記非圧縮性流体が油を含む、請求項１に記載の方法。
  6. ａ）前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を前記圧力から判定する前記ステップが、前記圧力を所定の閾値と比較するステップをさらに含み、
    ｂ）前記圧力が前記閾値を超えた場合には、低非圧縮性流体の表示が行われる、
    請求項１に記載の方法。
  7. 前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を記録するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  8. 航空機の着陸装置の内部流体レベルを監視する方法であって、前記着陸装置が伸縮式支柱を備え、前記内部流体が圧縮性流体及び非圧縮性流体を含み、伸縮式支柱が伸長可能である、方法において、
    ａ）前記航空機が乗客又は貨物を輸送している間に前記支柱を動かすステップと、
    ｂ）前記支柱を動かしている間に、前記支柱を完全に伸ばすことができるようにするステップと、
    ｃ）前記支柱内の前記流体の圧力を経過時間にわたって判定するステップと、
    ｄ）前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を前記圧力から判定するステップと
    を含む方法。
  9. 前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を前記圧力から判定する前記ステップが、圧縮性流体及び非圧縮性流体の量を、経過時間にわたる圧力変化率から判定するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記航空機が乗客又は貨物を輸送している間に前記支柱を動かす前記ステップが、前記航空機の着陸中に前記支柱を動かすステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
  11. 前記航空機が乗客又は貨物を輸送している間に前記支柱を動かす前記ステップが、前記航空機の離陸中に前記支柱を動かすステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
  12. 前記支柱内の圧縮性流体及び非圧縮性流体のそれぞれの量を記録するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
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