KR20070057070A

KR20070057070A - 랜딩 기어를 브레이킹하고 조종하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070057070A
Application number: KR1020067014406A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 설리번
Original assignee: 스티븐 설리번
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2007-06-04
Also published as: US20100006699A1; CA2549445A1; EP1704087B1; US20190047685A1; CN101575003A; WO2005102839A2; JP2013052874A; KR101200193B1; AU2004318747A1; CN1906082A; EP1704087A4; BRPI0417983A; CN101575003B; US20050224642A1; JP2007516882A; RU2403180C2; JP6162396B2; US20080179146A1; ES2669034T3; US10106250B2

Abstract

본 발명은 랜딩 기어 브레이킹 및 조종장치에 관한 것으로서, 항공기 랜딩 기어는 휠 지지체와 휠에 대해 장착된 교류 로터 및 스테이터를 포함하는 휠 허브 모터/제너레이터를 포함하며, 전력이 공급되었을 때, 즉 착륙 전에 휠에 원동력을 제공하여, 활주로의 상대 속도와 타이어 방사상 속도의 상대 속도차를 감소시키고 타이어의 슬라이딩 마찰마모를 감소시킨다. 착륙 후에, 휠 허브 모터/제너레이터는 제너레이터로서 사용될 수 있으며, 따라서 재생 브레이킹력 및/또는 전동화된 브레이킹 작용을 휠에 가하며, 랜딩시에 생성된 에너지는 레지스터를 통해 소모될 수 있으며 및/또는 항공기의 지상 이동 및 지면 조종을 위해 항공기 휠에 원동력을 제공하기 위한 공급원에 저장될 수 있으며, 본 발명에 따른 노즈 기어 스티어링 및 ABS 브레이킹을 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다.

Description

랜딩 기어를 브레이킹하고 조종하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BRAKING AND MANEUVERING}

본 출원은 2003년 12월 15일 출원된 미국 특허출원 제10/734,216호의 부분계속출원으로서 그 전체를 참조에 의해 본 명세서에 포함한다.

본 발명은 항공기 랜딩 기어에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 항공기 랜딩 기어 시스템을 위한 일체형 휠 허브 모터/제너레이터, 재생 브레이킹 및/또는 전동화된 브레이킹 방법에 관한 것이며, 이는 브레이킹 시스템과 관련 타이어의 마모를 감소시키는 동시에 항공기의 안정성을 향상시키고 마모에 따른 유지보수의 필요를 감소시킨다.

항공기 휠 및 브레이크 조립체에서 회전할 수 없는 휠 지지체, 회전을 위해 상기 휠 지지체에 장착된 휠, 및 디스크의 회전 운동을 상기 디스크를 마모시키는 마찰열로 변환하는 마찰 브레이킹을 사용하는 브레이크 디스크 스택을 제공하는 것이 알려져 있다. 미국특허 제4,381,049호, 제4,432,440호, 제4,542,809호, 제4,567,967호, 제4,865,162호 및 제6,615,958호에서와 같이 다양한 브레이크 작동 구성 및 방법이 알려져 있다.

항공기에 브레이킹 시스템을 제공하는 현재의 기술은 스테이터와 로터를 사용하여 이들을 서로 물리적으로 접촉시켜 마찰열을 발생시키고 이에 의해 관련 디스크의 마모를 초래하고 이 마모된 부분을 대체하는 주기적인 유지보수가 필요하다.

최신 설계의 탄소 디스크 브레이크의 첫 번째 단점은 강 디스크 브레이크에 비해서 동일한 양의 열 에너지를 흡수하는데 필요한 탄소재의 체적이 더 크다는 것이다. 탄소 디스크 브레이크의 다른 문제는 빗물에 의한 탄소 표면의 습기 오염으로 인해 브레이킹 능력이 감소되고 마모된 후 교체 비용이 높다는 것이다.

또한, 항공기는 제한된 항로, 활주로 및 터미널에서 조정하는 것이 요구된다. 그와 같은 한 가지 요구는 활주로의 폭과 상기 활주로의 물리적 폭 내에서 180도 선회를 실행하는 항공기의 능력에 기초하여 특정 활주로에 대해 항공기에 허용되는 상한을 부여하는 180도 선회가 있다. 현재의 랜딩 기어는 이와 같은 180도 선회를 수행하는데 제한된 능력을 제공한다.

항공기 브레이크 설계에서 한 가지 중요한 관심은 착륙과 거부된 이륙 상황 동안에 상기 랜딩 기어 시스템의 브레이킹 시스템 내의 항공기의 운동 에너지의 방출이다. 궁극적으로, 타이어와 랜딩 표면 사이에 구름 마찰이 존재하고, 이것이 항공기를 브레이킹하며, 브레이크 용량 요구사항은 항공기의 최대 착률 중량과 구름 마찰에 기초한다. 종래 기술의 브레이킹 시스템은 필요한 브레이킹력을 발생시키는 방법에 있어서 상대적으로 유연성이 없다.

발명의 목적

따라서, 본 발명의 목적은 항공기의 랜딩 기어에서 브레이킹 및 조종하는 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 항공기의 랜딩 기어에서 브레이킹 및 조종하는 종래의 시스템과 관련된 한계와 단점들을 해결하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 랜딩 기어와 브레이킹 시스템에 관련된 소자의 마모를 감소시키고, 항공기 구조에 안정성을 부가하고, 신뢰성을 향상시키며, 동시에 현재의 마찰 브레이킹 시스템에 관련된 필요한 유지보수를 줄이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 항공기로부터의 운동에너지를 복구하여 그와 같은 에너지를 전력으로 바꾸는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 항공기에 축소된 선회 반경을 허용하는 항공기 랜딩 기어용 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 착륙시 발생하는 속도의 차이가 대폭 감소하도록 랜딩 기어 타이어 반경 속도와 상대적인 지면 속도를 가깝게 일치시켜, 활주로 착륙 표면과 랜딩 기어 타이어의 착륙과 관련된 상기 타이어의 슬라이딩 마찰 마모를 대폭 감소시킴으로써, 착륙에 의한 슬라이딩 마찰 마모로 인한 항공기의 타이어의 마모를 감소시키는 것이다.

또 다른 목적은 항공기의 지상 이동(taxiing)과 지면 조종(maneuver)을 수행하는 목적으로 기동력 수단을 제공하여, 항공기의 효율성, 조정성, 안정성 및 안전성을 증가시키는데 기여하는 것이다.

또 다른 목적은 이륙을 지원하는 목적으로 기동력의 수단을 제공하는 것이며, 이는 항공기에 필요한 이륙거리를 감소하고, 또한 항공기의 효율성, 조정성, 안정성 및 안정성을 향상시킨다.

발명의 요약

본 발명은 재생 브레이킹 및/또는 전동화된 브레이킹의 사용이 종래의 마찰 브레이킹 시스템에 대해 장점을 제공하는 방법으로 적용되는 고유의 항공기 브레이킹 수단을 제공한다. 이것은 휠 및 축 구조체 내에 휠 허브 모터/제너레이터를 일체화함으로써 달성되며, 여기서 상기 브레이킹 동작은 상기 휠 허브 모터/제너레이터의 스테이터와 로터 디스크부들의 자기 토크 상호작용에 의해 제공된다. 상기 항공기의 운동에너지는 전력으로 변환되어, 레지스터에 의해 발산되고 및/또는 항공기가 이륙, 지상 이동 및 다른 지상 조종을 수행시 나중 사용을 위해 저장되거나, 전동화된 브레이킹 동작의 이용을 실시함으로써 전자석 브레이킹 시스템의 효율을 향상시키고, 그리하여 브레이킹 시스템의 전반적인 효율성을 향상시키며 항공기에 안정성과 안전성을 부가하기 위해 착륙시 사용될 수 있다.

또한, 슬라이딩 마찰 마모가 최소화되어 랜딩 기어 타이어의 수명을 향상시키고 상기 랜딩 기어 타이어의 성능을 증가시키도록 착륙시 2개의 속도 사이에 차이가 최소가 되도록 타이어 반경 속도와 상대적인 지면 속도를 조화시키기 위해 착륙 전에 상기 휠 허브 모터/제너레이터를 모터로서 사용하여 항공기의 랜딩 기어 타이어 마모를 감소시키는데 다른 특징들이 적용될 수 있음이 발견되었으며, 이는 항공기에 조절가능성과 안전성을 부가한다. 상기 랜딩 기어 휠이 비행 중 모터 구동될 때 회전 안정화 효과를 제공한다는 추가적인 효과가 있으며, 이는 상기 랜딩 기어 휠의 회전 속도에 따라 항공기를 획기적으로 안정화 시킨다.

한 실시예에서, 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택은 교류 로터 및 스테이터를 포함하며 여기서 각 로터 디스크는 회전을 위해 상기 휠에 결합되고 각 스테이터 디스크는 지지를 위해 상기 타이어 회전에 대해 정적인 축 및/또는 토크 튜브에 결합된다. 바람직한 실시예에서 상기 휠 허브 모터/제너레이터는 역시 재생 브레이킹으로 알려진 제너레이터 동작에 의해 브레이크로서 기능하며 여기서 로터 디스크부와 스테이터 디스크부 사이의 자기 토크 상호작용은 상기 휠 및 타이어 조립체에 브레이킹력을 제공하고 상기 생성된 전력은 나중 사용을 위해 저장된다.

휠 허브 모터/제너레이터는 개별적으로, 순차적으로 또는 모터 및/또는 재생식 및/또는 전동화된 브레이킹 동작에 대한 필요에 따라 가지각색의 방향으로 전류의 응용 또는 전류의 생성과 조화하여 활성화 또는 비활성화될 수 있는 복수의 관련된 스테이터 및 로터 디스크 부재가 그 위에 장착되었을 수 있다. 그와 같은 하나의 경우에 전자석 브레이킹이 관련된 로터와 스테이터 디스크를 제너레이터로서 사용함으로써 응용되고, 그것으로부터 상기 스테이터로부터의 출력 파워는 상기 다른 스테이터 디스크의 관련된 로터의 브레이킹 효과를 증가시키는 방법으로 다른 스테이터 디스크에 적용되며, 따라서 같은 또는 다른 휠 허브 모터/제너레이터 내에서 제너레이터로서 동작하는 디스크 또는 디스크들, 상기 제너레이팅 디스크 또는 디스크들의 브레이킹 동작 또는 구동으로서 디스크 스택의 전동화된 브레이킹 동작 또는 구동을 달성한다.

본 명세서에서 개시된, 같거나 다른 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택 내의 상이한 스테이터 디스크 및 디스크들의 모터/제너레이터 전기적 상호 연결 방법 또는 전동화된 브레이킹 방법은 본 발명 내에서 제너레이터 디스크 또는 디스크들과 모터 디스크 또는 디스크들의 다수 조합으로 변경될 수 있으며 디스크형 축류 모터/제너레이터의 영역에서 유일하고 항공기 착륙 중량 및/또는 랜딩 기어 설계 요구에 기초하여 디스크 또는 디스크들의 전기적 및/또는 물리적 추가 또는 디스크 또는 디스크들의 제거를 허용함으로써 항공기 응용에서 유연성을 제공한다. 상기 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택 내의 임의의 디스크가 모터 또는 제너레이터로서 또는 그것들의 임의의 조합으로 동작하는 이러한 디스크들의 상호연결은 본 발명에서 제안된 전동화된 브레이킹 방법으로서 알려져 있으며, 이것은 항공기 랜딩 기어의 설계에 유연성을 부가한다. 디스크형 축류 모터/제너레이터의 이용을 병합하는 것은 상기 모터/제너레이터의 구동 및 브레이킹에 이 유연성으로 인한 설계 비용을 대폭 감소시킨다.

상술한 바와 같이, 항공기 브레이크 설계에서 한 가지 관심은 착륙과 거부된 이륙 상황 동안에 상기 랜딩 기어 시스템의 브레이킹 시스템 내의 운동 에너지의 발산이다; 즉 궁극적으로, 항공기를 브레이킹하는 것은 타이어와 착륙 표면 사이에 존재하는 구름 마찰이며, 따라서 브레이크 용량 요구는 항공기의 최대 착륙 중량과 상기 구름 마찰에 기초한다. 본 발명에 따른 전동화된 브레이킹의 방법은 현재 상태의 브레이킹 시스템에서 부족한 요구되는 브레이킹력을 생성하는데 있어서 유연성을 도입하며, 과적된 항공기가 스위칭 제어를 통한 전기적 접속을 변경하여 항공기의 안전성을 증가시킴으로써 브레이킹 용량을 증가시킬 수 있다는 점에서 더욱 효율적인 설계를 허용한다.

또한, 상기 랜딩 기어 내에서 디스크형 축류 휠 허브 모터/제너레이터의 이용을 실현함으로서 상기 항공기는 회전 반경을 감소시킬 수 있으며 여기서 180도 회전은 랜딩 기어의 한 세트를 한 방향으로 구동하고 랜딩 기어의 다른 세트를 반대 방향으로 구동함으로써 달성될 수 있으며, 따라서 이 회전 방법은, 본 발명의 회전 중심이 항공기의 중심선상의 주 랜딩 기어 사이에 위치하고 현재 상태의 랜딩 기어와 같이 노즈 기어(nose gear)와 랜딩 기어의 축으로부터 연장하는 선들의 교차부에 위치하지 않는다는 사실 때문에, 현재 상태의 랜딩 기어의 것과 반대로 더 작은 회전 반경 내에서 180도 회전하는 것을 허용한다.

본 발명은 첨부한 도면에 도시된 실시예를 참조하여 이하에 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크형 축류 휠 허브 모터/제너레이터의 실시예의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 랜딩 기어 방법을 실행하는데 사용된 스위칭 제어의 일실시예를 도시하는 플로루차트 및

도 3은 본 발명에 따른 퍼지 논리 ABS 제어를 위한 방법 및 장치를 도시하는 플로우차트이다.

도 1은 랜딩 기어 휠의 전자석 브레이킹 및/또는 전동을 달성하기 위해 사용된 디스크 스택 축류형(disk stack axial flux type) 휠 허브 모터/제너레이터의 단면도이다. 로터(1)는 휠(4)에 결합되어 휠(4)과 함께 회전된다. 전기전도성 재료로 구성될 수 있는 스테이터 디스크(2)는 샤프트(3) 및/또는 중앙 토크 튜브에 결합되며, 휠에 대해 고정되어 있으며, 상기 디스크는 이용가능한 전기 연결부(도시되지 않음)에 의한 것을 제외하고는 서로 전기적으로 격리되어 있다. 전기전도성 재료로 구성되거나 또는 영구자석으로 구성될 수 있는 로터 디스크(1)는 휠(4)에 결합된다. 휠(4)은 인보드(inboard) 또는 아웃보드(outboard) 베어링 세트 또는 슬리브, 에어 또는 자기형 베어링으로 구성될 수 있는 베어링 세트(5)에 의해 지지된다.

바람직힌 실시예에 있어서, 휠(4)은 착륙 전에, 모든 영구자석이 동일 벡터 방향인 축류 방위를 구비한 로터 디스크(1)내에 실질적으로 위치된 네오디뮴과 같은 고밀도 에너지의 영구자석의 로터 디스크(1)의 축방향 자속 필드와 상호작용하는 축방향 자속 필드(axial magnetic flux field)를 생성시키는 스테이터 디스크(2)를 통한 전류의 방사 흐름으로 전력을 공급하는 것에 의해 전동된다. 이 실시예는 로터 디스크(1)와 스테이터 디스크(2) 사이에 자기 토크(magnetic torque)를 발전시켜 휠(4)이 모터 작용을 경험하도록 한다. 스테이터 디스크(2) 및/또는 로터 디스크(1)는 구리 코팅 알루미늄, 은 코팅 알루미늄 및/또는 강도를 증가시키기 위해 베릴륨, 구리 및/또는 전도성 폴리머와 같은 어떠한 다른 합금의 조합으로 구성될 수 있다. 도시되지 않은 전기 연결부(electrical connection)는 잘 알려져 있다. 이러한 전기 연결부는 구름 접촉 및/또는 슬라이딩 카본 브러시를 포함할 수 있다. 선택적으로, 본 명세서에 기술된 축방향 자속 상호작용에 의한 모터/제너레이터 작용을 달성하기 위해 브러시리스(brushless) 설계가 사용될 수 있다.

도 2는 브러시리스 설계에서의 항공기 랜딩 기어 휠 허브 모터/제너레이터의 전동 및/또는 브레이킹을 제어하기 위해 필요한 신호를 달성하는데 사용된 스위칭 제어시스템 신호 및 전력신호의 플로우차트이다.

휠 허브 모터/제너레이터(wheel hub motor/generator)에 모터 작용을 제공하는 경우에 있어서, 로터 디스크내의 영구자석의 위치를 표시하는데 홀효과 센서(1)가 사용되며, 영구자석은 축방향으로 정렬되고 조합된 스테이터 필드 코일과 정렬된 자속으로 북극과 남극을 선택한다. 로터 디스크의 위치정보는 제어신호의 적절한 타이밍을 위해 프로세서(3)로 보내지고, 광학 분리기(5)로 보내지며, 그 후 전력저장장치 및/또는 온보드(onboard) 전력공급부(9)로부터 단일 스테이터 디스크(12)내의 스테이터 필드 코일로 전력을 공급하는 다상(polyphase) 브러시리스 통신 구동기 제어부(10)로 보내지며, 모터 작용은 광학 분리기(5)를 통해 프로세서(3)로 정보를 제공하는 사용자 브레이크 및 전동 입력 제어부(7)로부터의 입력에 따라 정방향 또는 역방향으로 모터 작용이 생산되며, 휠 허브 모터/제너레이터내의 정방향 또는 역방향 모터 작용에 대한 사용자 입력을 초기화하며, 파킹 브레이크 제어기(4)로부터 프로세서(3)로의 입력은 파킹 브레이크 시스템이 맞물려있는지를 표시한다. 알람(2)은 파킹 브레이크가 맞물려 있다면 작동할 것이며, 사용자 브레이크 및 전동 입력 제어부(7)로부터의 사용자 입력은 모터 작용을 초기화한다. 파킹 브 레이크가 해제되어 있다면, 프로세서(3)는 사용자 브레이크 및 전동 입력 제어부(7)로부터의 사용자 입력에 따라 정방향 또는 역방향으로의 모터 작용을 허용할 것이다.

휠 허브 모터/제너레이터로부터 제너레이터 작용을 제공하는 경우에 있어서, 단일 스테이터 디스크(12)내의 스테이터 필드 코일로부터 재생 브레이킹 및 다상 정류 제어부(11)로 전력 연결부가 제공되며, 스테이터부와 로터부 사이에 상대 거동이 발생할 때 다상 전력 신호가 횔 허브 모터/제너레이터 스테이터 코일내에서 생성되며, 이 신호는 사용자 브레이크 및 전동 입력 제어부(7)로부터의 사용자 입력 제어신호에 의존하는 프로세서(3)로부터 생성된 제어신호에 기초한 DC신호로 상기 가변 다상 전력신호를 전환시키는 재생 브레이킹 및 다상 정류 제어부(11)로 보내진다. 전력 저장 및/또는 전력 소모와 같은 프로세서 제어신호가 요구되면, DC 전력신호는 나중 사용을 위해 재생 브레이킹 및 다상 제어부(11)로부터 전력 저장장치 및/또는 온보드 전력공급부(9)로 보내지며 및/또는 생성된 전력의 소모를 위해 전력소모 레지스터(13)으로 보내진다. 재생 브레이킹 및 다상 정류 제어부(11)는 바람직한 실시예에 기술된 바와 같이 전동화된 브레이킹 명령을 가하는 신호를 제어하는 프로세서(3)에 의해 제어된 전동화된 브레이킹 제어부(6)에 다상 전력을 공급하는데 또한 사용될 수 있으며, 다상 전력신호는 동일 또는 다른 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택내의 다른 스테이터 디스크(8)의 스테이터 필드 코일에 공급되어, 상기 다른 스테이터 디스크의 스테이터 필트 코일(8)이 제너레이터 작용을 경험하고 따라서 로터 회전방향에 반대방향으로 디스크를 전동시키는 것에 의해 브 레이킹 효과를 증가시키며, 따라서 브러시리스 축류 모터 및 제너레이터의 영역에 고유의 전동화된 브레이킹 효과를 제공하도록 한다.

분할된 로터 및 스테이터부가 사용된 브러시리스 축류 모터 및 제너레이터는 잘 알려져 있다. 브러시리스 축류 모터 및 제너레이터는 미국특허 제4,223,255호, 제4,567,391호, 제4,585,085호, 제6,046,518호, 제6,064,135호, 제6,323,573호, 제6,617,748호 및 제6,633,106호 및 미국공개출원 제2003/0159866호 및 제2002/0171324호에 상세히 기술되어 있다. 어떠한 축류형 모터/제너레이터는 아직 특허되지 않은 상기 특허출원에 기술된 바와 같은 전동화된 브레이킹 방법에 사용될 수 있는 디스크 또는 팬케이크 모터로서 또한 알려져 있다. 로터 또는 스테이터는 일반적으로 축방향으로 정렬된 자속으로 북극과 남극을 선택하는 영구자석 부분으로 구성되어 있다. 로터 또는 스테이터부는 상기 로터 또는 스테이터 디스크에 부착된 홀효과 센서를 구비한 스테이터 또는 로터 디스크에 부착된 단일 스테이터 또는 로터 디스크내의 스테이터 또는 로터 코일로 구성되며, 또한 로터 또는 스테이터내에 사용된 영구자석을 구비한 코일 세트를 정렬하도록 분할되어 있다. 단일 디스크내의 스테이터 또는 로터 코일은 모터 작용을 일으키도록 다상 브러시리스 정류 구동기 제어부로부터 상기 코일로의 제어된 전류 공급을 요구한다. 이러한 다상 브러시리스 정류 구동기 제어부에 공급된 제어신호는 홀효과 센서에 의해 제공된 위치정보를 이용하여 광학 분리기를 통해 프로세서로부터 생성된다. 또한, 이러한 브러시리스 모터는 제너레이터 작용수단에 의해 전류를 공급하고 전기 스위칭 제어수단에 의해 전류 경로를 제공하기 위한 재생 브레이킹에서 사용되며, 생성 된 전력은 나중 사용을 위해 제어시스템을 통해 저장된다.

축류 모터 및/제너레이터의 형태는 아래와 같이 요약될 수 있다. 일반적으로, 권선(winding)은 고정식 또는 회전식일 수 있으며, 이하의 구조로 통합될 수 있다. 이러한 구조의 한가지는 슬롯내에 위치된 권선을 구비한 슬롯 적층 또는 복합 철심 재료이다. 다른 구조는 권선이 탄소와 같은 비철 재료내에 매설된 코일로 감겨지거나 또는 적층 또는 복합 철심 재료를 둘러싸며 감겨질 수 있는 무슬롯(slotless) 구조이다. 또 다른 구조는 강자성 재료일 수 있는 고체 전도성 재료내에서 도입된 전류를 순환시키는 고체 구조이다. 디스크 구조체의 권선은 인쇄회로형 및/또는 구리 시트로부터 스탬프된 형태일 수 있으며 및/또는 리츠선(litz wire) 구조일 수 있는 개별 코일내로 감겨진 구리 권선일 수 있다.

착륙 즉시, 모터로서 사용된 휠 허브 모터/제너레이터는 스테이터 디스크로의 전력 공급을 단속시키고 항공기의 운동에너지에 의해 로터 디스크의 자기장이 스테이터 디스크의 자기장과 상대 거동할 때 일어나는 제너레이터 작용에 의해 상기 스테이터 디스크로부터 전력을 뽑아내는 것에 의해, 및 생성된 전력이 재생 브레이킹으로서 저장되거나 및/또는 동적 브레이킹으로서 소모되거나 및/또는 전동화된 브레이킹 수단에 의한 브레이킹 효과를 증가시키는 다른 스테이터 디스크에 공급될 수 있도록 IGBT 또는 IGCT 및/또는 전기기계식 릴레이와 같은 전자적으로 제어된 스위치와 같은 공지된 전기 스위칭 작용 및 제어를 이용하는 것에 의해 제너레이터로서 사용되도록 전환될 수 있다.

스테이터 디스크로부터 생성된 전류는 배터리, 커패시터 뱅크(capacitor bank) 및 전자제어 구현 및/또는 물리적 접촉을 통해 스테이터 디스크에 전기적으로 연결된 자이로(gyro) 및/또는 토로이드 코일(toroidal coil)과 같은 다른 적절한 전력 저장장치에 의해 항공기에 저장될 수 있으며, 따라서 나중에 사용하기 위한 전력 공급 목적을 위해 생성된 전력의 소모 및/또는 저장을 허용한다.

전동화된 브레이킹 방법에서의 전자석 브레이킹은 제너레이터 출력이 다른 스테이터 디스크에 적용되고, 그 후 단독 재생 브레이킹을 능가하는 전동화된 브레이킹 작용을 생성하는 휠의 회전방향에 반대방향인 모터 작용을 생산할 때 조합된 로터와 스테이터 디스트를 이용하는 것에 의해 적용되며, 따라서 브레이킹 간격을 감소시키며 항공기의 안전을 증가시킨다.

전동화된 브레이킹 방법은 2개의 수단에 의해 달성된다. 제 1 수단은 조합된 로터 디스크의 상대 거동에 의해 한쪽 스테이터 디스크로부터 생성된 전력에 의해, 다른 스테이터 디스크의 다른 조합된 로터 디스크를 반대방향으로 전동시키는 것에 의해 브레이킹 효과를 증가시키는 방식으로 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택내의 상기 다른 스테이터 디스크에 적용될 수 있는 있으며, 따라서 동일 또는 다른 휠 허브 모터/제너레이터 디스크 스택의 전동화된 브레이킹 또는 전동은 상기 전력생성 디스크와 같이 달성된다. 제 2 수단은 전력이 제공된 전기 연결부를 통해 스테이터 디스크에 적용되고, 모터 작용이 휠 회전의 반대방향으로 로터 디스크에 적용되도록 저장 및/또는 온보드 생성 및/또는 외부 전력을 이용하는 것이며, 따라서 휠 허브 모터/제너레이터내의 디스크의 전동화된 브레이킹 또는 전동을 달성한다.

축류 횔 허브 모터/제너레이터는 항공기 랜딩 기어 휠에 모터 작용을 제공하는데 사용될 수 있으며, 따라서 항공기에 회전 안정화 효과(gyroscopic stabilization effect)를 제공한다. 랜딩 시퀀스에 있어서, 항공기는 랜딩 기어를 전개시킨 후 항공기 랜딩 기어 휠에 정방향 회전거동을 적용하여, 회전 효과에 의해 항공기를 안정화시키고 따라서 항공기의 안정성과 안전을 증가시킨다.

다른 실시예는 전자석 브레이킹과는 대조적으로 와전류(eddy current) 브레이킹을 사용하는 것이며, 로터 디스크는 알루미늄, 알루미늄합금, 강, 구리, 베릴륨, 은 또는 이들의 어떠한 조합으로 구성되며, 스테이터 디스크는 전술한 실시예의 전자석 경우와 같이 구성될 수 있으며, 브레이킹은 스테이터 디스크에 전류를 공급하는 것에 의해 달성되며, 스테이터 디스크의 자기장은 상기 로터 디스크내에 와전류를 유도하며, 상기 항공기의 휠에 브레이킹 작용을 생성하는 자기 토크가 발달된다.

상기 실시예의 어떠한 조합은 마찰 브레이킹 시스템을 부가하여 사용할 수 있으며, 따라서 수명을 증가시키고 마찰 브레이킹 시스템의 유용성을 촉진할 뿐만 아니라 요구된 마찰 디스크의 마모율과 갯수를 감소시키는 것에 의해 유지관리 비용을 감소시킨다. 마찰 브레이킹 시스템에 사용된 냉각시스템은 필요에 따라 상기 실시예에 또한 채용될 수 있다.

랜딩의 경우에 있어서, 파일롯이 랜딩 기어를 전개시키고, 파일롯 입력 제어에 의해 랜딩 기어 휠 허브 모터/제너레이터에 전력이 공급되어 랜딩 기어 타이어의 정방향 회전을 일으킨다. 랜딩 기어 타이어의 회전속도는 시간당 130 마일이 며, 전형적인 747 항공기의 경우에는 타이어와 지면 속도를 조화시키기 위해 대략 48 rad/sec이며, 따라서 상기 타이어의 슬라이딩 마찰마모를 크게 감소시킨다. 착륙 즉시, 제어시스템은 휠 허브 모터/제너레이터로부터 생성된 전력을 저장하는데 사용되며, 따라서 재생 브레이킹을 제공한다. 그 후 몇분 후에, 저장된 에너지는 제어시스템을 통해 휠 허브 모터로 공급되어 로터의 회전방향을 반대방향으로 모터 작용을 일으키며, 따라서 전동화된 브레이킹을 제공한다. 항공기를 완전히 정지시키기 위해, 파일롯은 전동화된 브레이킹을 사용하여 전방 거동이 정지되었을 때 해제할 것이며, 그 후 스테이터 디스크에 직류(DC)를 공급하여 각 스테이터 필드 코일은 로터의 영구자석에 의한 자속을 원조하여 항공기가 터미널에 파킹될 때 랜딩 기어 휠에 파킹 마찰력을 공급하는데 사용될 것이다.

이륙의 경우에 있어서, 파일롯은 랜딩 기어 타이어의 정방향 회전을 일으키고 제트엔진을 작동시키도록 입력제어를 초기화한다. 이는 항공기를 제트엔진 단독 사용보다 더 빠르게 활주로를 이동하도록 하여 특정 항공기에 대한 이륙에 필요한 활주로 길이를 감소시킨다.

거부된 이륙의 경우에 있어서, 모든 브레이킹 시스템은 항공기의 브레이킹 능력을 최대화하는 방식으로 맞물릴 것이다.

180도 회전 지면 조종의 경우에 있어서, 파일롯은 랜딩 기어의 한쪽 세트는 전방 방향으로 힘이 가해지고, 랜딩 기어의 다른 세트는 반대방향으로 힘이 가해지도록 입력제어를 초기화하며, 따라서 파일롯의 제어하에서 종결된 상기 항공기의 회전을 달성한다.

항공기 캐리어 조작의 경우에 있어서, 전력은 항공기 캐리어를 항공기를 추진 또는 발진시키는데 사용하도록 항공기로의 부착부를 통해 외부 전력공급원으로부터 공급된다. 전기 연결부는 직접 물리적 접촉 커넥터(direct physical contact connector) 또는 지면 트랙으로부터 항공기로 에너지를 전달하기 위해 자기 유도의 사용을 채용하는 비접촉식일 수 있다. 상업적 설비에서의 항공기 지면 트랙은 항공기 휠 허브 모터/제너레이터에 공급된 전력을 제어하는 것에 의해 항공기의 지면 이동을 직접 제어할 수 있는 항공기 제어 요원에 전력 전달을 허용하고 어떠한 수단을 제공하도록 공항 활주로에 통합될 수 있으며, 따라서 항공기 제어 요원에 대한 제어 레벨을 증가시킨다.

다른 실시예가 본 발명의 기술사상내에 포함된다. 예를 들면, 전동화된 브레이킹을 달성하도록 시스템은 한쪽 스테이터-로터 디스크 세트가 다른쪽 스테이터-로터 디스크 세트를 보충하는 것과 같이 제어를 매우 유연하게 할 수 있다. 전동화된 브레이킹은 랜딩에 의한 회전 거동의 방향에 반대방향으로 회전 토크를 적용하는 것에 의해 달성될 수 있다.

이용가능한 한가지는 하기와 같다: 랜딩에 있어서 휠은 랜딩 속도까지 스핀업되며, 착륙 즉시 전력 공급은 제거되어, 휠이 제너레이터로서 작용할 것이다. 시스템은 이 에너지를 저장하고, 몇분 후에 저장된 에너지는 회전 방향에 반대방향으로 회전 토크를 적용하도록 스테이터-로터 세트에 공급될 수 있으며, 따라서 전동화된 브레이킹을 달성한다. 이는 브레이킹의 유효레벨을 증가시키도록 완전히 컴퓨터 제어될 수 있는 랜딩에 대한 비선형 토크 곡선을 생성할 수 있다.

다른 실시예와 같이, 본 발명은 축류 모터의 이용을 필요로 하지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 어떠한 전기 모터-제너레이터 장치는 그들의 대응 이득을 달성하기 위해 개시된 다양한 랜딩 기어 조립체 실시예에 적용될 수 있다.

스테이터-로터 세트에 공급된 전압에 의존하는 브레이킹 정도를 제어하기 위한 능력과 같은 열거된 이점의 측면에서, 본 발명은 다른 이점을 포함한다. 예를 들면, 주 랜딩 기어의 2개 또는 그 이상의 휠은 다른 방향 및/또는 반대방향으로 회전될 수 있어, 항공기를 180°선회시키는데 필요한 "선회 반경" 또는 활주로의 폭이 감소되며, 따라서 어떤 항공기는 이용할 수 없는 작은 활주로를 이용가능하게 할 수 있다. 이는 항공기가 더욱 직선 이동 경로를 취할 수 있도록 하며, 긴급상황에서 보조 활주로에 의지할 수 있으며, 따라서 비행시간 및 연료소모를 감소시킨다.

다른 실시예에서의 이점과 같이, 항공기, 특히 제트기의 지상 주행(taxiing)은 제트엔진 효율이 증가된 속도와 함께 증가하기 때문에 매우 비효율적이다. 따라서, 전기에너지(전기에너지 저장장치의 온보드 또는 오프보드에 저장되고 유도를 통해 전달된)를 휠의 회전에너지로 전환하기 위한 스테이터-로터 세트의 능력은 저속에서의 항공기 제트엔진 작동의 비효율을 완화시키는데 일조할 수 있다. 또한, 전기적으로 작동된 휠은 지상 주행 및 이륙 지원 뿐만 아니라 어려운 방식(즉, 역주행)으로 항공기를 이동시키는데 전통적으로 사용되는 2개의 모터의 필요성을 감소시키거나 또는 제거할 수 있다.

다른 실시예에서의 이점과 같이, 랜딩 기어 휠을 랜딩시의 항공기 속도와 대략 조화되는 속도로 스핀업시키기 위한 시스템의 능력은 종래의 항공기의 고정식 휠이 항공기 착륙시 빠르고 맹렬하게 가속될 때 전형적으로 생기는 "급격한 요동(jolt)" 또는 충격을 감소시킨다. 이 급격한 요동의 감소 또는 제거는 부가된 승차감, 타이어 및 활주로 마모 감소의 이점을 가지며, 또한 회전 효과(gyroscopic effect)의 안정화를 제공할 수 있다.

휠 허브 모터/제너레이터의 모터 작용은 랜딩을 위한 준비에서의 랜딩 기어의 전개 또는 신장 또는 이륙 후에 랜딩 기어의 수축을 위한 원동력(motive power)의 공급원으로써 사용될 수 있으며, 모터 작용은 랜딩 기어의 위치지정 및 로킹을 일으키기 위한 기계식 연동장치를 통해 전달된다. 이러한 시스템은 휠 허브 모터/제너레이터로부터 랜딩의 경우에는 아래로 로킹된 위치로 및 이륙 후에는 위로 안전한 위치로 랜딩 기어 지주(strut) 또는 지지조립체의 이동으로 이동의 전달을 위해 제공되는 스크류 구동메카니즘 또는 다른 기계식 수단을 이용하여 실행될 수 있다.

본 발명의 적용에서의 다른 고찰은 하기를 포함한다. 첫번째로, 조립체는 노즈 기어(nose gear)와 주 랜딩 기어 양쪽을 포함할 수 있다. 노즈 기어는 프로세서에 의해 제어가능한 하나 또는 그 이상의 모터-제너레이터(축류 모터-제너레이터와 같은)와 같은 주 랜딩 기어와 대다수 또는 모두 동일한 특징을 가질 수 있다. 또한, 노즈 기어는 사용자로부터 및 프로세서에 의해 처리된 스티어링 신호에 따라 다르게 회전될 수 있는 2 또는 그 이상의 휠을 포함할 수 있다.

이전의 항공기 스티어링 방법은 노즈 기어를 다르게 브레이킹 및/또는 선회시키는 것이다. 차동 브레이킹은 핸드 휠 및/또는 방향키 입력 수단에 의한 노즈 기어 방향에 대해 파일롯으로부터의 입력에 따라 항공기를 선회시키는데 요구된 것과 같은 항공기의 한쪽 측면 또는 다른쪽 측면에 적용된 브레이크를 사용한다. 차동 브레이킹은 지면 또는 활주로의 심한 침식을 일으키며, 지속적인 사용은 랜딩 기어 고장을 일으킬 수 있다. 이전의 노즈 휠 스티어링 각도는 푸시-풀(push-pull) 액추에이터, 랙 및 피니언, 회전식 액추에이터 및 다중 연동장치 기계시스템과 같은 이용가능한 방법에 의해 강제된 ±60도로 제한된다. 이러한 기계식 액추에이터는 자기중심(self-centering) 시스템의 오류시에 비행동안 노즈 기어의 이동을 일으킬 수 있다.

노즈 기어의 회전하는 2개 또는 그 이상의 휠은 지면 또는 활주로와 물리적 접촉하는 타이어가 항공기의 어떠한 전방 거동없이 휠을 스티어링하도록 요구된 토크를 제공할 때에만 다른 노즈 기어의 선회를 제공한다. 이 스티어링은 한쪽 노즈 기어 휠 허브 모터/제너레이터를 일방향으로 전동시키고, 다른쪽 노즈 휠 허브 모터/제너레이터를 다른 방향으로 전동시키는 수단에 의해 달성되며, 따라서 핸드휠의 입력을 통해 파일롯에 의해 어떠한 소망 위치에 노즈 기어를 위치지정할 수 있다. 선택적으로, 각각의 노즈 휠 허브 모터/제너레이터는 다른 속도로 동일 방향으로 선회될 수 있다.

따라서, 이 새로운 스티어링 방법은 조종성을 증가시키며, 증가된 신뢰도의 부가 특징으로 중량 감소를 제공한다. 항공기가 거동하고, 지면과 접촉하는 양 타 이어가 동일 방향으로 회전하고 핸드 휠로부터 파일롯으로부터의 입력시에, 한쪽 타이어는 다른쪽 타이어 보다 더 빠르게 회전할 것이며, 따라서 휠 허브 모터/제너레이터에 차등 입력 전력을 제공하여 이동동안 어떠한 소망 방향으로 노즈 기어를 스티어링 할 수 있다. 항공기의 노즈 기어에 사용된 이전의 방법은 랜딩 동안 노즈 기어 타이어의 고르지 않은 마모를 발생시키며, 따라서 노즈 기어 타이어에 불균형을 일으킨다. 노즈 기어 타이어의 이 불균형은 노즈 기어 휠에 심한 진동(shimmy)을 일으킬 수 있다.

타이어 마모 감소 방법의 사용을 통합하는 것에 의해, 노즈 기어 스티어링 시스템 효율은 랜딩시에 노즈 타이어의 고르지 않은 마모에 의한 심한 진동의 감소에 의해 증가되며, 따라서 현재 사용된 방법 이상으로 안정성을 증가시킬 수 있다.

스티어링에 도움을 주기 위해 자주 사용된 노즈 기어에 대한 다른 고려사항은 노즈 기어가 착륙 후에 즉시 활주로에 대해 강하게 힘이 가해지므로 더욱 훌륭한 스티어링이 필요하며, 따라서 시스템은 노즈 기어의 힘을 증가시키고 항공기의 전면이 활주로를 향하도록 공기가 위쪽으로 향하도록 구성된 핀(fin) 또는 스포일러(spoiler)를 포함할 수 있다.

다른 관점에 있어서, 본 발명은 ABS 브레이킹을 제공한다. 전자석 브레이킹 시스템의 상당한 이점은 이 시스템내의 피드백 신호가 유압 시스템내의 신호보다 1000배 이상 빠르다는 것이며, 따라서 ABS의 유효 브레이킹 능력을 증가시켜 안정성 레벨을 증가시키며 또한 증가된 신뢰도 레벨로 구성될 수 있으며, 전자석 장치는 유압장치보다 본질적으로 더 나은 신뢰성을 갖는다. 전자석 브레이킹 시스템은 또한 본질적으로 안티-록킹(anti-locking)이다.

안티-록 브레이킹 시스템(Anti-lock Braking System)(ABS)를 제조하는 다수의 수단과 어떠한 종래의 ABS 또는 개선된 ABS는 항공기의 소망 브레이킹을 생산하도록 본 발명내에 편입될 수 있다. 이용가능한 수단의 하나는 제어수단으로서 퍼지 논리를 사용한 장치이다.

최근, 퍼지 논리 제어기술이 폭넓은 시스템에 적용되고 있다. 안티-록 브레이킹 시스템(ABS)내에 많은 전자제어시스템이 추구되고 있다. 이들 전자제어시스템은 전통적인 제어 알고리즘 보다 퍼지논리 제어의 사용을 통해 놀랄만한 특성을 실현한다.

ABS는 엄격한 또는 긴급 브레이킹 동안 최적의 제어와 최소 정지거리를 보장하도록 실행된다. ABS가 채용된 항공기 수는 몇년 동안 계속해서 증가하고 있으며, 현재 ABS는 항공기 안전을 위해 본질적인 구성요소로서 간주되고 있다. ABS에 의한 유용한 제어방법은 개선된 시스템에 대한 신뢰를 제공하며, ABS 능력을 개선하는 것이 항공기 제조자의 목표이다.

전자제어유닛(ECU), 휠 속도 센서 및 브레이크 모듈레이터는 ABS 모듈의 주 구성성분이다. 휠 속도 센서는 휠 속도에 비례하는 주파수로 ECU에 펄스를 전달한다. 그 후, ECU는 이 정보를 처리하여 브레이크를 조정한다. ECU와 제어 알고리즘은 ABS 시스템이 ABS 시스템에서 사용하기 위한 퍼지 논리 제어 알고리즘을 얼마나 잘 실행시키는지를 부분적으로 제공한다.

ABS 시스템은 본질적으로 비선형이며 동적이기 때문에, 퍼지 논리 제어에 대 한 주요한 후보이다. 대부분의 활주로 표면에 있어서 브레이킹력이 항공기의 휠 시스템에 적용될 때, 항공기와 활주로 표면 사이의 마찰의 길이방향 관계는 빠르게 증가한다. 이들 조건하에서의 휠 슬립은 브레이킹력의 적용 동안 항공기 속도와 휠 속도의 감소 사이의 차이로 고려된다. 브레이크는 슬립에 대한 마찰작용이다. 슬립에 대한 충분한 마찰은 항공기 운동량을 견디는 브레이킹력을 가져온다. 유감스럽게도, 슬립은 RTO 동안 또는 표면마찰계수가 변화하는 젖었거나 또는 빙판인 표면에서 일어날 것이다. 브레이킹력이 활주로 표면의 유용한 마찰계수 이상으로 연속해서 적용된다면, 브레이크는 비마찰 환경에서 효과적으로 작동되기 시작한다. 마찰감소환경에서의 브레이킹력 증가는 완전 휠 고정(full wheel lockup)으로 종종 얻어진다. 수학적 및 경험적으로, 슬라이딩 휠은 이동 휠(moving wheel)의 구름 마찰보다 낮은 마찰을 생산하는 것이 증명되었다.

ABS 제어 알고리즘은 온도변화 및 동적 자속 필드 상호작용에 의한 브레이크 토크에서의 비선형성을 고려하여야 한다. 또한, 마찰계수와 활주로 표면의 변화와 같은 외부 불안요소인 타이어 마모 및 시스템 구성요소 노화의 영향도 말할것도 없이 고려되어야 한다. 이들 영향력이 있는 인자는 시스템의 복잡성을 증가시키며, 시스템을 기술하는데 사용된 수학적 모델에 영향을 끼친다. 이러한 모델은 ABS를 제어하기 위해 상당히 복잡한 방정식이 요구된다. ABS의 높은 동적 본질(dynamic nature) 때문에, 많은 가설과 초기 조건이 달성가능한 제어를 이루는데 사용되고 있다. 제어가 달성되면, 시스템은 프로토타이프 증명 설정(prototype demonstration setup) 및 테스트로 실행되었다. 그 후, 시스템은 테스트 설정에 의해 규정되는 것과 같은 소망 제어 상태를 얻도록 수정된다.

퍼지 논리의 본질 때문에, 영향력이 있는 동적 인자는 ABS의 규칙-기반 기술(rule-based description)에서 고려된다. "지능" 제어 형태는 시스템 코드의 빠른 개발을 허용한다. 시스템 제조자의 전망으로부터 퍼지 ABS의 초기 개발과 조합된 것은 "Fuzzy Logic Anti-Lock Brake System for a Limited Range Coefficient of Friction Surface" 1993 IEEE에서 제기되고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 퍼지 논리 ABS 제어를 위한 방법 및 장치를 도시하는 블록도이다. 퍼지 논리 ABS로의 입력 및 그 구성이 도 3에 도시되어 있다.

1. 브레이크 : 이 블록은 브레이크 페달 변위를 나타낸다. 이 정보는 디지털 또는 아날로그 형태로 획득되며, 또한 파킹 브레이크의 위치를 지시한다.

2. 랜딩 모드 : 이는 항공기가 랜딩 모드에 있는 것을 지시하며, 또한 시스템으로의 데이터 입력과 같은 특정 활주로 데이터로 프로그램될 수 있다.

3. 이륙 모드 : 이 입력은 항공기가 이륙을 준비중에 있고 엔진이 가동 또는 미가동인지를 등록한다.

4. 피드백 : 이 블록은 온도, 생성된 전류 레벨과 같은 ABS 시스템의 상태에 관한 입력 세트를 나타내며, 휠 허브 모터/제너레이터에 적용된다.

5. 휠 속도 : 전형적인 적용에 있어서, 이는 각각의 휠의 속도에 관한 정보를 이송하는 각각의 주 랜딩 기어 조립체내의 각각의 휠 허브 모터/제너레이터로부터의 4세트의 입력 신호를 나타낼 것이다. 이 정보는 제어 알고리즘을 위한 모든 필요정보를 끌어내는데 사용된다.

6. 데이터 입력 및 가변 가중은 주 프로그램 인터페이스 엔진내에 설치된 ABS 제어 알고리즘상에 보내기 전에 타당성과 적절한 가중에 대해 조합 및 접근되도록 다양한 데이터를 입력한다.

7. 주 프로그램 인터페이스 엔진은 전자제어유닛에 의해 사용하기 위한 입력 데이터를 에러 신호 및 브레이킹 시스템의 휠 허브 모터/제너레이터에 공급된 전력을 제어하는 펄스폭 변조 제어기와 같은 파일롯에 대한 지시기로 처리하도록 이용가능하게 하는 개선과 같이 갱신될 수 있다.

각 휠에 대한 가속 및 슬립은 각 휠로부터의 신호를 조합하는 것에 의해 계산될 수 있다. 그 후, 이들 신호는 퍼지 논리 ABS 시스템에서 처리되어 소망 제어를 달성하며, 이러한 아키텍처(architecture)는 이용가능하게 하는 개선과 같은 개선된 매스 집행 타이밍(mass execution timing)의 이점을 취하도록 한다.

동적 브레이킹이 활성화되면, 동적 브레이킹은 제너레이터와 같은 휠 허브 모터/제너레이터를 이용하여 레지스터 뱅크에 출력을 공급하는 것으로 구성되며, 양 브레이킹 시스템이 너무 많은 저항을 발생시키고 휠에 슬라이드를 발생시켜 휠의 타이어상에 평탄 영역을 일으킬 수 있기 때문에 브레이킹 시스템은 휠 허브 모터/제너레이터상의 자동 브레이킹 시스템을 해제하도록 설정될 수 있다. 다른 변화는 혼합 브레이킹(Blended braking)이다. 혼합 브레이킹은 더욱 유효한 브레이킹을 이루는데 사용된다. ABS의 피드백 일렉트로닉스에 의해 생성된 혼합 브레이킹은 저전류 동력(Dynamic)에 있는 동안 어떤 자동 브레이킹 시스템(Automatic Braking System)을 사용할 것이며, 고전류 동력에서는 자동 브레이킹의 사용이 적 다. 완전 동력에 있어서, 자동 브레이크는 완전하게 해제될 것이다. 혼합 브레이킹은 휠 슬립 및 휠 허브 모터/제너레이터상의 가속율과 속도와 같은 다른 브레이킹 제어 회로로 결합된다.

본 발명의 예시적 실시예를 기술하였지만, 이는 본 발명의 기술사상은 한정하는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 첨부한 청구범위의 본 발명의 기술사상내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 청구범위에 있어서, 수단과 기능은 본 명세서에서 기술된 구조적 개념을 포함하는 것이다.

바람직한 실시예로 본 명세서에 기술된 본 발명의 방법은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 않는 범위내에서 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 넓은 관점에서의 본 발명의 원리는 브레이크가 요구되는 기차, 버스, 트럭, 자동차 및 보트 또는 다른 전기구동 장치와 같은 전기 운송수단에 대한 원동/브레이킹 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

노즈 기어와 주 랜딩 기어를 포함하며,

상기 주 랜딩 기어는

항공기의 기체에 연결되도록 구성된 비회전 베이스부;

상기 베이스부에 연결되고 회전축을 중심으로 상기 베이스부에 대하여 회전가능한 휠;

상기 베이스부에 연결되며, 각각 상기 회전축에 실질적으로 수직인 평면을 갖는 디스크를 포함하는 복수의 스테이터; 및

상기 휠에 연결되고, 상기 스테이터에 대해 회전되도록 구성되며, 각각 상기 회전축에 실질적으로 수직인 평면을 갖는 디스크를 포함하는 복수의 로터를 포함하며,

상기 복수의 스테이터와 로터의 각각은 상기 회전축에 실질적으로 평행한 축방향 자속을 생성하도록 구성되며,

상기 복수의 스테이터와 로터의 각각은 그들의 축방향 자속의 상호작용이 전기에너지를 상기 휠의 회전 토크 에너지로 전환시키는 작용 및; 상기 휠의 회전 토크 에너지를 전기에너지로 전환시키는 작용 중 하나 이상의 작용을 일으키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스에 연결되며, 자기 브레이킹이 마찰형 디스크 브레이크와 혼합되는 혼합 브레이킹 시스템에서 상기 베이스부에 대해 상기 휠을 브레이킹하도록 구성된 마찰형 브레이크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터와 로터는 그들의 축방향 자속의 상호작용이 전기에너지를 상기 휠의 회전 토크 에너지로 전환시키고; 상기 휠의 회전 토크 에너지를 전기에너지로 전환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터와 로터는 탄소재의 전도성 와이어를 포함하여, 그들의 축방향 자속의 상호작용이 전기에너지를 상기 휠의 회전 토크 에너지로 전환시키고; 상기 휠의 회전 토크 에너지를 전기에너지로 전환시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 4 항에 있어서,

상기 전도성 와이어는 고온 초전도성 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터는 탄소재의 고 에너지 밀도 영구자석을 포함하며,

상기 복수의 로터는 탄소재의 전도성 와이어를 포함하여,

상기 복수의 스테이터와 로터는 그들의 축방향 자속의 상호작용이 전기에너지를 상기 휠의 회전 토크 에너지로 전환시키고; 상기 휠의 회전 토크 에너지를 전기에너지로 전환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 6 항에 있어서,

상기 전도성 와이어는 고온 초전도성 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터와 로터는 그들의 축방향 자속의 상호작용이 휠의 회전에너지의 실절적인 전부가 전기에너지로 전환되고, 그 후 상기 복수의 스테이터와 로터 중 적어도 하나에서의 와전류의 형성에 의해 전기에너지를 열에너지로 전환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 로터는 탄소재의 고 에너지 밀도 영구자석을 포함하며,

상기 복수의 스테이터는 강을 포함하여,

상기 영구자석의 자속은 스테이터내에 와전류가 생성되도록 하고, 상기 휠내에 자기 항력 토크 에너지가 생성되도록 함으로써, 상기 휠의 회전에너지를 소모하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 9 항에 있어서,

상기 복수의 로터는 전도성 와이어를 포함하며,

상기 복수의 스테이터는 전력이 상기 와이어에 공급될 때 와전류를 생성시키기 위한 고체 전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 9 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터는 전도성 와이어를 포함하며,

상기 복수의 로터는 전력이 상기 와이어에 공급될 때 와전류를 생성시키기 위한 고체 전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 항공기 랜딩 기어는 상기 베이스부에 연결되어 상기 축을 중심으로 상기 베이스부에 대해 독립적으로 회전가능한 2개의 휠을 포함하며,

상기 2개의 휠의 각각은 상기 복수의 로터의 일부와 상기 복수의 스테이터의일부와 결합되는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터의 하나 이상의 전기전도성 와이어를 포함하며, 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 축에 실질적으로 평행한 제 1 자속을 생성하도록 구성되며,

상기 복수의 로터의 하나 이상은 상기 축에 실질적으로 평행한 제 2 자속을 생성하도록 구성된 영구자석을 포함하며,

상기 랜딩 기어는 상기 제 1 및 제 2 자속의 자기 토크 상호작용에 의해 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 휠을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터 각각은 전기전도성 와이어를 포함하며, 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 축에 실질적으로 평행한 제 1 자속을 생성하도록 구성되며,

상기 복수의 로터 각각은 상기 축에 실질적으로 평행한 제 2 자속을 생성하도록 구성된 영구자석을 포함하며,

상기 랜딩 기어는 상기 제 1 및 제 2 자속의 자기 토크 상호작용에 의해 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 휠을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 로터의 하나 이상은 전기전도성 와이어를 포함하며, 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 축에 실질적으로 평행한 제 1 자속을 생성하도록 구성되며,

상기 복수의 스테이터의 하나 이상은 상기 축에 실질적으로 평행한 제 2 자속을 생성하도록 구성된 영구자석을 포함하며,

상기 랜딩 기어는 상기 제 1 및 제 2 자속의 자기 토크 상호작용에 의해 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 휠을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 로터 각각은 전기전도성 와이어를 포함하며, 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 축에 실질적으로 평행한 제 1 자속을 생성하도록 구성되며,

상기 복수의 스테이터 각각은 상기 축에 실질적으로 평행한 제 2 자속을 생성하도록 구성된 영구자석을 포함하며,

상기 랜딩 기어는 상기 제 1 및 제 2 자속의 자기 토크 상호작용에 의해 상기 와이어를 통해 전류가 흐를 때 상기 휠을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터와 상기 복수의 로터는 복수의 스테이터-로터 세트로 구성되며,

각 세트는 하나 이상의 스테이터와 하나 이상의 로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 17 항에 있어서,

상기 로터-스테이터 세트의 각각에 있어서 상기 하나 이상의 스테이터와 하나 이상의 로터의 하나 이상은 와어어를 통해 전류가 흐를 때 상기 축에 실질적으로 평행한 자속을 생성하도록 구성된 전기전도성 와이어를 포함하며,

상기 스테이터-로터 세트의 각각은 상기 와이어를 통해 공급된 전압에 의존하는 모터와 제너레이터의 적어도 하나로 독립적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 18 항에 있어서,

상기 스테이터-로터 세트에 연결된 프로세서;

전기에너지 저장장치와 전기에너지 소모장치의 적어도 하나를 포함하는 전기장치를 추가로 포함하며,

상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트를 서로 접속/해제시키고 상기 전 기장치에 접속/해제시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 가변 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 열소모가 안전하게 제어되는 위치에서 전력을 열에너지로 소모시키기 위해 구성된 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 가변 레지스터와 레지스터 뱅크의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

항공기의 랜딩 작동동안, 상기 프로세서는 상기 휠이 항공기의 선형 속도에 실질적으로 대응하는 접선 속도로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 25 항에 있어서,

상기 전기장치는 전기에너지 저장장치를 포함하며,

항공기의 착륙 후에, 상기 포로세서는 상기 휠의 회전방향에 대항하는 극성으로 상기 스테이터-로터 세트의 적어도 하나를 상기 전기에너지 저장장치에 연결하여 항공기에 전동화된 브레이킹을 가하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 25 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 휠을 시간당 약 100 내지 180 마일의 접선 속도로 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

항공기의 랜딩 작동동안, 상기 프로세서는 항공기를 회전적으로 안정화시키도록 상기 휠을 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

항공기의 랜딩 작동동안, 상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트의 적어도 하나를 상기 전기장치에 연결하여, 상기 휠의 회전에너지를 상기 전기장치에 전달되는 전기에너지로 전환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 29 항에 있어서,

상기 프로세서는 안티-록 브레이킹 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 30 항에 있어서,

상기 안티-록 브레이킹 시스템은 퍼지 논리를 이용하는 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트의 제 1 부분을 상기 스테이터-로 터의 제 2 부분에 연결하여, 상기 스테이터-로터 세트의 제 1 부분에 의해 생성된 전기에너지를 상기 스테이터-로터의 제 2 부분으로 공급하며, 이에 의해 항공기에 전동화된 브레이킹을 가하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 전기에너지 저장장치를 포함하며,

항공기의 이륙 작동 동안, 상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트의 적어도 하나를 상기 전기에너지 저장장치에 연결하여, 상기 전기에너지 저장장치에 저장된 전기에너지를 상기 휠의 회전에너지로 전환시키고,

항공기의 랜딩 작동 동안, 상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트의 적어도 하나를 상기 전기에너지 저장장치에 연결하여, 상기 휠의 회전에너지를 상기 전기에너지 저장장치의 전기에너지로 전환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 항공기 외측에서 항공기용 활주로에 연결되도록 구성되며,

상기 전기장치는 항공기로부터 탈착가능한 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 전기장치는 직접 전기접촉을 통해 상기 스테이터-로터 세트에 전기적으로 연결가능한 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 전기장치는 전력의 전달을 위한 전기유도에 의해 직접 전기접촉없이 상기 스테이터-로터 세트에 전기적으로 연결가능한 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 프로세서는 항공기 외측에서 상기 전기장치에 연결된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 34 항에 있어서,

상기 프로세서에 무선으로 연결되며, 항공 교통 제어기가 항공기의 방향을 지시하고 가동시키도록 하는 외부 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는 연속으로 상기 스테이터-로터 세트를 서로 직렬로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 스테이터-로터 세트를 서로 병렬로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체..
제 19 항에 있어서,

상기 전기장치는 상기 전기에너지 저장장치를 포함하며,

상기 프로세서는 상기 전기에너지 저장장치에 의해 상기 스테이터-로터 세트의 적어도 하나에 공급된 전압을 가변 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서에 연결된 중량 입력부를 추가로 포함하며,

상기 프로세서는 상기 중량 입력부를 통해 수신된 항공기의 중량정보의 적어도 일부분에 기초하여 상기 스테이터-로터 세트를 서로 접속/해제시키고 상기 전기장치에 접속/해제시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 42 항에 있어서,

상기 프로세서에 대한 가중은 다양한 기후조건에 대한 조정 능력과 시스템 학습 시간 가중 조정 능력을 구비한 각 활주로에 대하여 고유한 것을 특징으로 하 는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 42 항에 있어서,

상기 프로세서는 기후 조건에 대한 고려사항을 갖는 특정 활주로에 대한 최적 브레이킹 토크 곡선을 수신하기 위한 수단을 포함하며, 이에 의해 브레이킹 제어가 상기 활주로에 대해 맞춰질 수 있는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 항공기 랜딩 기어 조립체는 비회전 베이스부에 연결되며, 상기 회전 축을 중심으로 상기 비회전 베이스부에 대해 독립적으로 회전가능한 2개의 휠을 포함하며,

상기 2개의 휠 각각은 상기 복수의 스테이터의 일부와 상기 복수의 로터의 일부와 결합되며,

상기 항공기 랜딩 기어 조립체는 상기 프로세서에 연결된 사용자 입력부를 추가로 포함하며,

상기 프로세서는 상기 사용자 입력부를 통해 수신된 회전 명령의 적어도 일부분에 기초하여 상기 2개의 휠의 제 1 부분을 일방향으로 회전시키며, 상기 2개의 휠의 제 2 부분을 반대방향으로 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 19 항에 있어서,

상기 항공기 랜딩 기어 조립체는 비회전 베이스부에 연결되며, 상기 회전 축을 중심으로 상기 비회전 베이스부에 대해 독립적으로 회전가능한 2개의 휠을 포함하며,

상기 2개의 휠 각각은 상기 복수의 스테이터의 일부와 상기 복수의 로터의 일부와 결합되며,

상기 항공기 랜딩 기어 조립체는 상기 프로세서에 연결된 사용자 입력부를 추가로 포함하며,

상기 프로세서는 상기 사용자 입력부를 통해 수신된 회전 명령의 적어도 일부분에 기초하여 상기 2개의 휠의 제 1 부분을 제 1 속도로 일방향으로 회전시키며, 상기 2개의 휠의 제 2 부분을 상기 제 1 속도와는 다른 제 2 속도로 상기 방향으로 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 로터 디스크는 상기 회전 축에 평행하게 이동하도록 구성되며,

상기 로터 디스크의 영구자석은 파킹 브레이크 기능을 제공하도록 대응하는 스테이터 디스크에 클램핑력을 공급하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 47 항에 있어서,

상기 하나 이상의 로터 디스크 및 대응하는 스테이터 디스크의 물리적 접촉면은 탄소 재료를 포함하며,

상기 로터 디스크의 영구자석은 상기 탄소 재료내에 매설된 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 47 항에 있어서,

상기 로터 디스크의 평행 이동은 전자석 피스톤 이동에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 로터 디스크에 직류가 공급되어, 상기 로터 디스크의 영구자석은 파킹 브레이크 기능을 제공하도록 대응하는 스테이터 디스크에 정적인 비회전 클램핑력을 공급하는 것을 특징으로 하는 항공기 랜딩 기어 조립체.