JP5379105B2 - 電気機械式制動システムのための構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械式制動システムのための構造に関する。

制動システム構造、特に特許文献１の構造が公知であり、当該構造は、複数のブレーキ制御装置（電気機械式アクチュエータ制御装置又はＥＭＡＣとして公知）を含み、当該ブレーキ制御装置は、２つの車輪の電気機械式制動アクチュエータに校正された電力信号を供給するように対で構成される。一方のＥＭＡＣは、１つの車輪のアクチュエータの１つのグループと、さらに、互いに隣接する車輪のアクチュエータの１つのグループとに校正された電力信号を供給し、他方のＥＭＡＣは、両方の車輪のための残りのアクチュエータに校正された電力信号を供給し、両方のＥＭＡＣは、互いに異なる電力供給部に接続され、したがって、１つのＥＭＡＣの又は１つの電力供給部の喪失により、各車輪でアクチュエータのいくつかのみが喪失され、残りのアクチュエータが、他のＥＭＡＣによって制御され続ける。

前記特許文献において、ＥＭＡＣの故障が、故障したＥＭＡＣに接続されるアクチュエータを必然的に不良品と定めるように、アクチュエータが単一のＥＭＡＣにそれぞれ接続されるにもかかわらず、ＥＭＡＣは“冗長的（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）”と言われる。ＥＭＡＣの故障の場合に、その他のＥＭＡＣは、この故障したＥＭＡＣに対応するアクチュエータの制御を引き継がない。したがって、適切に言えば、ＥＭＡＣは冗長的ではない。それにもかかわらず、各ＥＭＡＣは、関連したＥＭＡＣ故障の場合に、稼動しているＥＭＡＣに接続されるアクチュエータによって及ぼされる力を増加させるように構成され、それにより、少なくとも部分的に、故障したＥＭＡＣと関連したアクチュエータとの喪失を補填する。

それにもかかわらず、そのような構造の場合、任意の１つのＥＭＡＣの喪失が着陸装置のうちの１つによって支持される関連したアクチュエータの喪失につながるので、このＥＭＡＣの喪失は臨界的（ｃｒｉｔｉｃａｌ）であると共に航空機の出発を妨げ、当該ＥＭＡＣと対でありかつ同じ着陸装置によって支持される他のアクチュエータに電力を供給するＥＭＡＣの相次ぐ故障は、この着陸装置の全てのアクチュエータでの制動作用の完全な喪失につながることになり、許容できるものでない。

特許文献２の図１０は、真に冗長的であるＥＭＡＣを有する構造を提案し、ＥＭＡＣが対で関連され、その結果、それらの両方が着陸装置のアクチュエータを制御し、したがって、例え１つのＥＭＡＣが故障したとしても、関連したＥＭＡＣが故障したＥＭＡＣによって制御される全てのアクチュエータを制御することができる。

しかしながら、ここでも、故障したＥＭＡＣと対をなすＥＭＡＣの任意の相次ぐ故障は、着陸装置のうちの１つによって支持される全てのアクチュエータでの制動作用の完全な喪失につながることになるので、１つのＥＭＡＣの損失は臨界的であると共に航空機の出発を妨げ、同様に許容できるものでない。

米国特許第６２９６３２５号明細書 米国特許第６４０２２５９号明細書

本発明は、ＥＭＡＣの喪失の影響を減ずるために、現存する制動構造を改善することを試みる。

この目的を達成するために、本発明は、
少なくとも２つの着陸装置を有する航空機のための航空機ブレーキに電力を供給するための構造であって、
各着陸装置は、一定数の車輪を有し、
各車輪にはブレーキが取り付けられ、
各ブレーキは、一定数の電気機械式制動アクチュエータを有し、
構造は、制動命令に応えてアクチュエータに電力信号を伝達するための制御装置（ＥＭＡＣ）を含み、
各着陸装置において車輪が、車輪の各グループに関して、
アクチュエータの第１のグループがこれらのアクチュエータのみを制御する１つの制御装置によって制御され、
アクチュエータの相補的な第２のグループがこれらのアクチュエータのみを制御する他の制御装置によって制御される
ように、第１のグループ及び第２の相補的なグループに共にグループ分けされる
構造を提供する。

したがって、１つのＥＭＡＣの喪失は、このＥＭＡＣによって制御されるアクチュエータに影響するにすぎず、相補的なアクチュエータは未だに、第２のＥＭＡＣによって電力が供給されることができる。第２のＥＭＡＣの故障の場合、対応するアクチュエータは、完全に喪失される。したがって、最悪の場合、２つのＥＭＡＣの故障は、車輪のグループのうちの１つの制動作用の喪失につながるが、先行技術の構造と同様に、着陸装置の全ての車輪での制動作用の喪失にはつながらない。ここで、ＥＭＡＣは冗長的ではなく、好ましくは、１つのＥＭＡＣの喪失は、そのＥＭＡＣが制御するアクチュエータのグループの制動力を増加させるようにプログラムされているそのＥＭＡＣと対をなすＥＭＡＣによって補填される。

本発明の特別な実施形態での制動構造を示す図。

本発明は、図１の以下の記述を踏まえて、より良好に理解されることができる。

本発明は、Ａ３２０（登録商標）又はＢ７３７（商標）型の航空機、又は４つの制動車輪を有する任意の航空機に関して以下に説明され、当該航空機は、２つの制動車輪をそれぞれが支持する２つの主着陸装置又は主脚を有し、当該制動車輪はそれぞれ、左主着陸装置によって支持される車輪に関してＬ１及びＬ２と、右主着陸装置によって支持される車輪に関してＲ１及びＲ２とが、参照記号として付される。本発明はこの特定の型の航空機に制限されないことが明確であり、本発明が他の型の航空機に適用されることができるやり方は、本記載の最後に明記される。

各車輪には、電気機械式ブレーキが取り付けられ、ここで、各車輪は、ブレーキごとに４つのアクチュエータ（各車輪に対してそれぞれ番号１，２，３及び４）を具備する。

この実施形態において、構造は、それぞれＢ１，Ｂ２，Ｂ３及びＢ４が参照記号として付される４つの電力供給ユニットを有し、これらのユニットは、航空機の電源バスのうちの１つから電力を受け取るように構成される。具体的に言うと、電力供給ユニットＢ１及び電力供給ユニットＢ３は、（典型的には、１１５ボルト（Ｖ）で交流電流（ＡＣ）を供給する）第１の電源バスＡＣ１から電力を受け取り、電力供給ユニットＢ２及び電力供給ユニットＢ４は、第１の電源バスから独立している（同じ特性を有する）第２の電源バスＡＣ２から電力を受け取る。

加えて、４つの電力供給ユニットは、直流電流（ＤＣ）の電圧源に接続される（典型的には、航空機のバッテリが２８Ｖ ＤＣを供給する。）。

電力供給ユニットは本質的に、交流電流を電力供給部から直流電流（典型的には２７０Ｖ ＤＣ）に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換器と、直流電流をバッテリからＤＣ電流に変換するためのＤＣ／ＤＣ変換器とを具備する。電力供給ユニットはさらに、電力源同士の間を切り替えるための制御スイッチを含む。

以下にさらに詳細に説明されるように、（１つのみの電力供給ユニット又は“電力変換器”が設けられる特許文献２の図１０に示される構成とは違って）複数の電力供給ユニットの本発明による設備は、本発明の構造の可用性を改善することができる。

電力供給ユニットＢ１．．．Ｂ４のそれぞれは、ＥＭＡＣとして以下に参照される２つの制御装置に接続され、当該ＥＭＡＣは、８つの使用可能な制御装置から選択される。ＥＭＡＣは、制動コンピュータによって発生される制動信号に応えて、アクチュエータに三相の電力信号を供給するように電力供給ユニットによって供給される電力を校正する働きをする。このことをするために、ＥＭＡＣは、関連したアクチュエータモータのための制御電子機器を有する逆変換器の形で制御校正手段を具備する。

制御校正手段を適切に含むＥＭＡＣから分離している電力供給ユニット内の変換器手段の構成は、いくつかの利点を有する。数キロワットの電力で２８Ｖ ＤＣを２７０Ｖ ＤＣに変換することは、非常に高いアンペア数、ひいてはバッテリと変換器手段との間のケーブルの大きな断面の原因となり、それによりこのケーブルの長さを制限することが適切であるので、電力供給ユニットに隣接してバッテリを置くことができると有利である。したがって、好ましくは、電力供給ユニットは、バッテリの付近に置かれ、バッテリは通常、航空機の前部に置かれる。さらに、アクチュエータへの電力と着陸装置に沿った電流とを伝達するケーブルの（モータにつき３本のケーブルと、関連した角位置センサのための少なくとも４本のケーブルとの）長さを最小化するために、校正手段をできる限りアクチュエータの近くに置くと、有利である。したがって、二つの分離したユニット内のこれらの２つの手段を構成することは、これらの目的の両方を満足することを可能にする。

ＥＭＡＣにはそれぞれ１〜８が番号として付され、各ＥＭＡＣは、所与のブレーキの（又は、ひいては所与の車輪の）２つのアクチュエータのみを制御し、この実施例において、構成は以下の通りである。
・ ＥＭＡＣ１は、左主着陸装置によって支持される車輪Ｌ１のアクチュエータ１及びアクチュエータ２を制御し、
・ ＥＭＡＣ２は、左主着陸装置によって支持される車輪Ｌ１のアクチュエータ３及びアクチュエータ４を制御し、
・ ＥＭＡＣ３は、左主着陸装置によって支持される車輪Ｌ２のアクチュエータ３及びアクチュエータ４を制御し、
・ ＥＭＡＣ４は、左主着陸装置によって支持される車輪Ｌ２のアクチュエータ１及びアクチュエータ２を制御し、
・ ＥＭＡＣ５は、右主着陸装置によって支持される車輪Ｒ２のアクチュエータ１及びアクチュエータ２を制御し、
・ ＥＭＡＣ６は、右主着陸装置によって支持される車輪Ｒ２のアクチュエータ３及びアクチュエータ４を制御し、
・ ＥＭＡＣ７は、右主着陸装置によって支持される車輪Ｒ１のアクチュエータ３及びアクチュエータ４を制御し、
・ ＥＭＡＣ８は、右主着陸装置によって支持される車輪Ｒ１のアクチュエータ１及びアクチュエータ２を制御する。

したがって、先行技術の構造とは違って、ＥＭＡＣは、ここでは、１つのみの車輪のアクチュエータの一部のみを制御する。したがって、ＥＭＡＣは、用語の通常の意味であるところの冗長的ではない。

電力供給ユニットは、以下の構成において、ブレーキのアクチュエータに電力を供給する。
・ ユニットＢ１は、ＥＭＡＣ１及びＥＭＡＣ８に電力を供給し、
・ ユニットＢ２は、ＥＭＡＣ２及びＥＭＡＣ５に電力を供給し、
・ ユニットＢ３は、ＥＭＡＣ４及びＥＭＡＣ６に電力を供給し、
・ ユニットＢ４は、ＥＭＡＣ３及びＥＭＡＣ７に電力を供給する。

この配置は、表１に示される利点を有し、表１は、航空機の制動能力に関する電力供給ユニットのいずれか１つの故障の発生を示す。

したがって、電力供給ユニットのいずれか１つの故障により、各着陸装置において、６つの制動アクチュエータに電源が供給され続けるように、一方の着陸装置の１つの車輪において２つのアクチュエータと、他方の着陸装置の１つの車輪において２つのアクチュエータとを、喪失させることが理解されることができる。したがって、完全に対称的である制動を行い続けることができる。

さらなる制動力を供給するように電力が供給され続けるアクチュエータを呼び出すことによって、少なくとも部分的に故障を補填するのは簡単である。

以下に、１つのユニットのさらなる故障の結果が検証される。以下の表２〜表５において、１つのユニットの故障（表の見出しにおいて特定される）に続いてもう１つのユニットの故障がある場合に、どのアクチュエータに電源が供給され続けるかが相次いで検証される。

したがって、２つの電力供給ユニットの喪失が常に、各着陸装置において電力が供給されることが可能である４つのアクチュエータをもたらすことが理解されることができる。状況に応じて、電力が供給されるのは、車輪につき２つのアクチュエータである場合があり、又は一方の車輪において４つのアクチュエータであり、次いで他方の車輪は電力が供給されるアクチュエータをもはや少しも有しない場合がある。

それにもかかわらず、対称的な制動が、依然として可能であり続ける。単一の故障と同様に、さらなる制動力を供給するように電力が供給され続けるアクチュエータを呼び出すことによって、電力が供給されていないアクチュエータの喪失を少なくとも部分的に補填することが依然として可能なままである。このことは当然に、印加される追加の量の力が滑走路のグリップ限界である制動の程度を超えない場合に限り、有効である。そのような状況下において、制動作用はわずかに非対称となり、このことは、方向舵により、又は前脚の舵を取ることにより、少々の補填を必要とする場合がある。

加えて、電源バスＡＣ１又は電源バスＡＣ２のうちの１つの喪失により、ＤＣ電力供給部から利用できる電力に関するユニット（それぞれＢ１，Ｂ３、又はＢ２，Ｂ４）に電力を供給するのに利用できる電力が制限される。それにもかかわらず、このことは、関係する電力供給ユニットに接続されるアクチュエータに、制動するための全ての能力を喪失させる原因とはならない。特に、航空機バッテリが名目上の制動力の少なくとも５０％を供給することができるように寸法設定されているならば、その結果、関係する車輪において、名目上の力の２５％でブレーキをかけることが常にでき、名目上の力の２５％が、実質的に湿潤滑走路上で生成されることのできる力、すなわち臨界距離を画定する力を有するので、リムプホーム（ｌｉｍｐ−ｈｏｍｅ）状態（例えば、ＥＭＡＣのうちの１つの故障した場合、又は電力供給ユニットのうちの１つが故障した場合）にある航空機の出発の後の電源バスのうちの少なくとも１つの喪失は、臨界制動距離に全く影響しない。

各電力供給ユニットは、２つの互いに異なる取出口であって、１つが各ＥＭＡＣのためである取出口を有することが観察されるべきである。したがって、ユニットとＥＭＡＣとの間の電気的な接続の喪失は、ユニットにより電力が供給される２つのみのアクチュエータの喪失をもたらし、４つ全てのアクチュエータの喪失をもたらさない。

最終的に、ＥＭＡＣのうちの１つの喪失は、２つのアクチュエータの喪失よりも多い喪失をもたらさず、第２のＥＭＡＣの喪失は、４つのアクチュエータの喪失をもたらし、これにより、最悪の状況下において、１つの車輪での制動作用の完全な喪失をもたらすことになる。

好ましくは、制動の間に、乾燥滑走路上で着陸中に対応する車輪をホイールロック限界（ｗｈｅｅｌ−ｌｏｃｋ ｌｉｍｉｔ）に至らしめるように、全てのアクチュエータに電力が供給される場合に、ブレーキの２つのアクチュエータによって生成される力に相当する制動力を、各アクチュエータが、少なくとも場合によっては生成することができるように寸法設定される。

そのような制動作用のために、電力が供給される全てのアクチュエータを有するブレーキのアクチュエータによって生成される最大の力は、名目上の力（定義により、最大重量で離陸断念の間にアクチュエータによって発生されることが必要である制動力）の６６％のオーダである。したがって、アクチュエータが名目上の力の１３２％に等しい力を供給することが場合によってはできるように、アクチュエータを寸法設定することが適切である。

したがって、４つのアクチュエータではなく２つのみでもって、関係する車輪において、名目上の制動力の１３２／２＝６６％に等しい制動力を生成することが可能であり、この制動力は、乾燥滑走路上に着陸したときに、ホイールロックが起こる前に、電力が供給される全てのブレーキのアクチュエータを有するブレーキによって生成される力に相当する。

本発明は、上の記載に制限されることはないが、それとは逆に、特許請求の範囲によって定義される範囲内に含まれる任意の変形を含む。

具体的には、偶数のアクチュエータを有するブレーキと、１つのユニットにより電力が供給される第１のクループのアクチュエータ（アクチュエータ１，２）と他のユニットにより電力が供給される相補的な第２のグループのアクチュエータ（アクチュエータ３，４）とに構成されるアクチュエータと、互いに等しい数のアクチュエータを有する複数のグループと、が取り付けられた車輪が実施例において示されたが、さらに一般的に、例えアクチュエータの数が奇数であっても、２つのグループにアクチュエータを区分することができる。そのような状況下ある各車輪に関して、１つのアクチュエータだけ違うアクチュエータの２つのグループを画定すると、有利である。

本発明は、２つの主着陸装置を有する航空機であって、各主着陸装置が２つの制動車輪を有する航空機に関して説明されたのではあるが、本発明は、２つの主着陸装置を有する航空機であって、各主着陸装置が２つよりも多い制動車輪、例えば４つ又は６つの制動車輪を支持する航空機に、直ちに一般化されることができる。各着陸装置のために車輪の２つのグループを定義すれば十分である（例えば、車輪の各グループが着陸装置の所与の側に格納される車輪を具備する。）。このように画定されるような車輪の（ひいてはブレーキの）各グループのために、本発明の構成において、アクチュエータの第１のグループには、１つのユニットによって電力が供給され、相補的な第２のグループには、他のユニットにより電力が供給される。本発明はさらに、２つよりも多い主着陸装置を有する航空機に一般化されることができる。例えば、航空機が、（Ａ３４０（登録商標）−６００に適用するように）２つの主翼着陸装置と中央主着陸装置とを有し、その全てが制動車輪を有するならば、翼主着陸装置の車輪によって形成される車輪のグループの一方又は他方に、中央主着陸装置によって支持される車輪を割り当てれば十分である。

拡張して、及び特許請求の範囲において共通の語彙を使用するために、用語“車輪のグループ”は、実施例において説明されたときに当該グループが１つのみの車輪を有するときにも使用される。

Claims (4)

1. 少なくとも２つの着陸装置を有する航空機のための航空機ブレーキに電力を供給するための構造であって、
   各着陸装置は、一定数の車輪（Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２）を有し、
   各車輪にはブレーキが取り付けられ、
   各ブレーキは、一定数の電気機械式制動アクチュエータ（１，２，３，４）を有し、
   構造は、制動命令に応えてアクチュエータに電力信号を伝達するための制御装置（ＥＭＡＣ）を含み、
   各着陸装置において車輪が、車輪の各グループに関して、
   アクチュエータ（１，２）の第１のグループがこれらのアクチュエータのみを制御する１つの制御装置（ＥＭＡＣ１／ＥＭＡＣ４／ＥＭＡＣ５／ＥＭＡＣ８）によって制御され、
   アクチュエータ（３，４）の相補的な第２のグループがこれらのアクチュエータのみを制御する他の制御装置（ＥＭＡＣ２／ＥＭＡＣ３／ＥＭＡＣ６／ＥＭＡＣ７）によって制御される
   ように、第１のグループ及び第２の相補的なグループ（Ｌ１，Ｒ１；Ｌ２，Ｒ２）に共にグループ分けされる
   構造。
2. 車輪の所与のグループのアクチュエータを制御する２つの制御装置（ＥＭＡＣ１／ＥＭＡＣ２；ＥＭＡＣ３／ＥＭＡＣ４；ＥＭＡＣ５／ＥＭＡＣ６；ＥＭＡＣ７／ＥＭＡＣ８）には、互いに異なる電力供給部（ＡＣ１／ＡＣ２）により電力が供給される、
   請求項１に記載の構造。
3. 航空機の電力供給部（ＡＣ１／ＡＣ２）から制御装置（ＥＭＡＣ）に電力を供給するための電力供給ユニット（Ｂ１．．．Ｂ４）を有し、
   各電力供給ユニットが、２つの制御装置に電力を供給する、
   請求項２に記載の構造。
4. 電力供給ユニットが、以下のように制御装置に電力を供給する、
   請求項３に記載の構造。
   ・ 第１のユニット（Ｂ１）は、
   第１の着陸装置の、車輪の第１のグループ（Ｌ１）の、アクチュエータ（１，２）の１つのグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ１）と、
   第２の着陸装置の、車輪の第１のグループ（Ｒ１）の、アクチュエータ（１，２）の１つのグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ８）と、
   に電力を供給し、
   ・ 第２のユニット（Ｂ２）は、
   第１の着陸装置の、車輪の第１のグループ（Ｌ１）の、アクチュエータ（３，４）の相補的なグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ２）と、
   第２の着陸装置の、車輪の第２のグループ（Ｒ２）の、アクチュエータ（１，２）の１つのグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ５）と、
   に電力を供給し、
   ・ 第３のユニット（Ｂ３）は、
   第１の着陸装置の、車輪の第２のグループ（Ｌ２）の、アクチュエータ（１，２）の１つのグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ４）と、
   第２の着陸装置の、車輪の第２のグループ（Ｒ２）の、アクチュエータ（３，４）の相補的なグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ６）と、
   に電力を供給し、
   ・ 第４のユニット（Ｂ４）は、
   第１の着陸装置の、車輪の第２のグループ（Ｌ２）の、アクチュエータ（３，４）の相補的なグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ３）と、
   第２の着陸装置の、車輪の第１のグループ（Ｒ１）の、アクチュエータ（３，４）の相補的なグループを制御する制御装置（ＥＭＡＣ７）と、
   に電力を供給する。

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