JP5711187B2 - 航空機ホイールの操向を操作する方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機ホイールを直線的に前向きに維持する方法に関する。

概して、航空機は前輪着陸装置を有する。着陸装置は操向可能な底部を含み、操向可能底部は、着陸装置のホイールを支えかつ地上で操向可能底部を操向する操向制御と関連付けられて、航空機の移動を容易にする。本発明は、特に、底部が着陸装置の緩衝器の摺動部分を形成する直接着陸装置に関する。

着陸装置が、着陸前に伸展されたとき、底部は、底部及び着陸装置の非操向可能部に配置されたカムによって、直線的に前向きに、すなわち航空機の軸線上に維持され、カムは、緩衝器内部の圧力によって協働するよう保持される。

航空機が着陸すると、着陸装置の底部は着陸装置の中へ押し込まれて、カム同士が離れる。航空機の速度が所与の閾値よりも下に低下すると、操向制御が起動され、その間、パイロットがホイールの操向を開始するまで着陸装置の底部を直線的に前向きに維持する。

それにもかかわらず、操向が制御されない段階の間に、１つのタイヤが空気抜けまたは破裂する危険がある。このような状況において、底部は、より大きな地面の摩擦が適切に膨張したタイヤを持つホイールへ加えられるために抗力効果を受けて回動し、その結果、ホイールが走行方向に対して直角を成し、それによってタイヤを破裂させ、ホイールのリムを損傷するおそれがある。

さらに、着陸後または離陸前の地上走行の間に、タイヤの１つの著しい空気抜けまたは破裂は、不意の回動傾斜（sudden swiveling lurch）により航空機の進路の逸れまたは着陸装置の破損の危険を生じる。

本発明の目的は、特にホイールが地面に触れたときに、操向可能底部の回動を回避しつつ、着陸装置のホイールの操向を操作する方法を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、
着陸装置の操向可能底部によって支えられた航空機の着陸装置ホイールの操向を操作する方法であって、
前記底部が、操向指示に応答して前記着陸装置の前記底部を操向するのに適する操向部を含む操向制御と関連付けられ、
前記方法が、
・前記ホイールによって支えられた前記タイヤの圧力を監視するステップと、
下記の事象、すなわち
・ １つの前記タイヤの圧力が第一の設定閾値未満であることと、
・ ２つの前記タイヤの圧力の差が第二の設定閾値よりも大きいことと、
のうち少なくとも１つの検出に応じて、
・前記操向制御が起動されていないならば、前記操向制御を起動するステップと、
・前記タイヤが適切に膨張しているときに使用される公称制御関係と比較して修正された操向制御関係を実現するステップと、
を含む、方法を提供する。

この方法は、着陸または離陸の段階の際に、特に操向制御が正常に非作動状態にある間に、有利に実現される。従って、この方法は、上記の事象のうちの１つが検出されると直ちに操向制御を起動することができ、それによって、修正された制御関係を適用して操向制御を直ちに作用できるようにして、ホイールの回動及び関連する損傷を防止し、または少なくともこれを減少する。

当然に、操向制御がすでに起動されているならば、それにより、上記の事象の検出に応じて、公称制御関係（nominal control relationship）から修正制御関係（modified control relationship）に変更すれば十分である。

当然に、上記のことは、対象となっている着陸装置のホイールの少なくとも１つが地面と接触していることが検出された場合に限り意味を持つ。

本発明は、図面を参照しつつ、以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解できる。

航空機の前輪着陸装置の側面図である。 図１の着陸装置の平面図である。 本発明の方法を実施するためのサーボ制御の概略図である。

本明細書において、航空機の前輪着陸装置、例えば２つの操向可能なホイールを有する着陸装置を参照しつつ、本発明を説明する。

このような航空機の前輪着陸装置は、典型的には、航空機の構造体に蝶番式に接続された支柱１を有する。航空機の構造体と支柱との間に延びるブレース部材（図示せず）は、支柱１、ひいては着陸装置を図示したような展開位置に安定させることができる。

ロッド２は、支柱１の中で摺動する。ロッド２の下端は軸体３を支え、軸体３はホイール４ａ及び４ｂを受け取る。カラー５は、支柱１の底部において回転するように取り付けられていると共に、この例においては、プッシュプル取付けアクチュエータ（push-pull mounted actuator）６によって実現される操向部によって制御されたやり方で操向されるように取り付けられる。カラー５及びロッド２は、ハサミ型リンク装置７によって一緒に回転するように拘束されるので、カラー５の操向は、ロッド２を操向し、ひいてはホイール４ａ及び４ｂを操向するのに役立つ。少なくとも１つの角度位置センサが支柱に配置されて、カラー５の、ひいてはホイール４の角度位置を測定する。角度位置センサ８は、角度位置情報を提供し、この情報を操向コンピュータが使用する。コンピュータは航空機内に配置されて、ペダルを押すことによってまたはステアリングホイールを回すことによってパイロットによって発せられた操向命令に応答してホイール４ａおよび４ｂの操向を制御する。

サーボ制御を図３に示す。この図から、フィードバック信号θｒが角度位置センサ８によって生成された角度位置情報によって構成されることが分かる。より明確には、操向コンピュータによって実現されるサーボ制御は、操向設定値θ、例えばコックピット内のステアリングホイールから得られる設定値とフィードバック信号θｒとの間の誤差εの計算を含む。誤差は、この例においては、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ１０へ提供される。比例積分微分コントローラは制御電流ｉを生成し、制御電流は、操向部のアクチュエータ６への供給を行うサーボ弁１１に提供される。

上記のことは周知であり、単に本発明の内容を位置づけるための情報として想起する。

着陸時に、支柱と協働して入れ子式の緩衝器を形成するロッドは、伸展位置にある。この位置において、ロッドに固定されたカムは、支柱に固定されたカムと協働して、ホイール４ａ及び４ｂを図に示すように航空機の軸線上で直線的に前向きに維持する。概して、操向部または操向コンピュータの故障の結果として、ホイールが最終的に回動することを回避するために、操向制御は、着陸時には抑制される。操向制御は、概して、ホイールが地面に触れ、それにより、ロッドが支柱の中へ入り込み始め、２つのカムが離れて、航空機の長手方向の速度が所定の閾値よりも下に下がって、初めて、起動される。

それにもかかわらず、タイヤの圧力が互いに非常に異なりながら着陸装置のホイールが地面に触れるならば、地面からの力は、優先的により膨張したタイヤを有するホイールを介して通過し、それにより、着陸装置の操向可能部に枢動モーメントを生じて、操向制御がまだ起動されていなくても操向可能部を回動させることができる。

このような事象を回避するために、本発明によれば、２つのタイヤの圧力Ｐａ及びＰｂは、それぞれの圧力センサ９ａ及び９ｂを用いて監視される。例えば、ホイールのリムに設置されたセンサを用いて、タイヤ内部の圧力を測定することが可能であり、センサはアンテナを介してホイールの軸体に配置されたレシーバ１０ａ及び１０ｂと交信する。レシーバ１０ａ及び１０ｂからの信号は、起動部１２へ提供される。起動部は、制御電流ｉをサーボ弁１１に提供することを選択的に許可するスイッチ１３を制御することが示されている。

圧力センサ９ａ及び９ｂによって、以下の事象、すなわち、
・タイヤの１つにおいて測定された圧力が第一の設定閾値Ｐ１よりも小さい。すなわち、Ｐａ≦Ｐ１またはＰｂ≦Ｐ１、かつ（または）、
・圧力センサ９ａ及び９ｂによって測定された圧力同士の差が第二の設定閾値Ｐ２よりも大きい。すなわち、｜Ｐａ−Ｐｂ｜≧Ｐ２、
を検出できる。

第一のケースにおいては、タイヤの１つがパンクしているおそれがあり、第二のケースにおいては、タイヤの一方の空気が抜けているおそれがある。

本発明においては、これらの状況のうちのいずれかを検出すると、起動部１２は、操向制御がまだ起動されていない場合には、操向制御を起動させて、着陸装置の操向可能底部が回動する傾向に対抗するようにされている。実用上は、起動部１２は、スイッチ１３を閉鎖し、それによって、サーボ弁１１を角度位置サーボ制御によって制御することができる。このように起動されると、操向制御は、パイロットが他の操向角度を指示するまで、操向可能底部を軸線上に維持する。従って、たとえタイヤが破裂した状態または深刻な空気抜け状態であっても、ホイールを直線的に前に向けたまま着陸を続けることができる。

本発明において、操向制御は、上記の事象のいずかの検出に応答して操向制御が起動されると、両方のタイヤが適切に膨張している公称状況において使用される公称制御関係に対して修正された制御関係を実現するようにプログラムされている。

好ましくは、修正は下記の行為から選択される。
・大回りのみを許容して、１８０度の小回り（tight about-turns）を防止するように着陸装置の操向可能部の操向角度を制限する（例えば、±４５度）。
・低速の地上走行のみ許容するように、ホイールを操向できるときの航空機の最大速度を制限する（例えば、５ノット）。
・急激な移動を回避するために、ホイールを操向できるときの角速度を制限する（例えば、±５度／秒）。
・過剰な振幅による操向を避けるために、小さい角度における制御の感度を高める（例えば、５度の設定値のとき２.５度の操向、すなわち２倍））。
・着陸装置の操向可能部が０度付近で揺動するのを避けるために不感領域（dead region）を増加させる。
・制御に使用されるゲインまたは使用されるコレクタの構造を修正することによって制御の動力を減少させる。

当然に、操向制御がすでに起動されており、通常の制御関係を実現するように作動しているならば、それにより、上記の事象のいずれか１つが検出されると、公称制御関係は修正制御関係に変更されることになる。

本発明の方法は、当然に、操向制御が非作動状態にあるか否かに関係なく、ホイールが地面に触れている全ての段階に適用できる。

Claims (6)

1. 着陸装置の操向可能底部によって支えられた航空機の着陸装置ホイール（４ａ、４ｂ）の操向を操作する方法であって、
   前記底部が、操向指示に応答して前記着陸装置の前記底部を操向するのに適する操向部（６）を含む操向制御と関連付けられ、
   前記方法が、
   ・前記ホイールによって支えられたタイヤの圧力（Ｐａ、Ｐｂ）を監視するステップと、
   下記の事象、すなわち
   ・ １つの前記タイヤの圧力が第一の設定閾値（Ｐ１）未満であることと、
   ・ ２つの前記タイヤの圧力の差が第二の設定閾値（Ｐ２）よりも大きいことと、
   のうち少なくとも１つの検出に応じて、
   ・前記操向制御が起動されていないならば、前記操向制御を起動するステップと、
   ・前記タイヤが適切に膨張しているときに使用される公称制御関係と比較して修正された操向制御関係を実現するステップと、
   を含む、方法において、
   前記修正操向制御関係が、下記の行為、すなわち、
   ・ 前記着陸装置の前記操向可能部の操向角度を制限し、
   ・ 前記ホイールを操向できる前記航空機の最大速度を制限し、
   ・ 前記ホイールを操向できる角速度を制限し、
   ・ 小さい角度における制御の感度を向上させ、
   ・ ０度付近において不感領域を増加させ、かつ、
   ・ 制御の動力を減少させる、
   ことのうち１つまたはそれ以上を適用して前記公称制御関係に対して修正されることを特徴とする、
   方法。
2. 前記着陸装置の前記操向可能部の操向角度が±４５度に制限される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記ホイールを操向できる前記航空機の最大速度が５ノット未満に制限される、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記ホイールを操向できる角速度が±５度／秒に制限される、
   請求項１に記載の方法。
5. 小さい角度における制御の感度が２倍に向上される、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記修正操向制御関係が、下記の行為、すなわち、
   ・ 前記着陸装置の前記操向可能部の操向角度を±４５度に制限し、
   ・ 前記ホイールを操向できる前記航空機の最大速度を５ノット未満に制限し、
   ・ 前記ホイールを操向できる角速度を±５度／秒に制限し、
   ・ 小さい角度における制御の感度を２倍に向上させ、
   ・ ０度付近において不感領域を増加させ、かつ、
   ・ 制御の動力を減少させる、
   ことのうち１つまたはそれ以上を適用して前記公称制御関係に対して修正されることを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。

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