Настоящее изобретение относится к системе управления торможением воздушного судна для управления множеством углеродных тормозных элементов и к системе торможения воздушных судов, содержащих множество углеродных тормозных элементов, оперативно связываемых с указанной системой управления торможением.
Способность остановить воздушное судно одновременно быстро и экономично имеет огромное значение, и необходимо рассеять огромное количество кинетической энергии, чтобы привести движущееся воздушное судно в положение покоя, в частности, в ситуации RTO (refused or rejected take-off - отказ от взлета или прекращенного взлета). Скорость воздушного судна должна быть уменьшена, и кинетическая энергия, тем самым, может быть рассеяна за счет сил лобового сопротивления путем применения устройств реверсирования тяги двигателя и путем применения тормозов колес воздушного судна. Силы лобового сопротивления могут быть увеличены путем ввода в действие воздушных тормозов или тормозных щитков на авиационных крыльях.
Однако случаи применения тормозов, рассчитанных на очень большую энергию, в ситуации RTO, к счастью, являются редкими и, следовательно, играют довольно незначительную роль в определении общей эффективности функционирования тормозов.
В настоящее время признано, что интенсивность износа углеродных тормозных дисков непропорциональна рассеянной энергии после применения тормозов, причем износ тормозных элементов непропорционально велик, когда подвод энергии к тормозному элементу незначителен. Следовательно, рационально применять только ограниченное количество имеющихся в наличии тормозных элементов, когда потребность в энергии торможения сравнительно низкая.
Идея применения только незначительных количеств тормозных элементов во время операций руления, но при этом применения всех имеющихся в наличии тормозных элементов при пробеге воздушного судна (при посадке), уже была раскрыта в патенте Великобритании GB 221629B и в патенте США US 4986610. Идея была описана по-разному и реализована за счет блокировки тормозных элементов, выборочного приведения в действие или за счет выбора тормозов руления.
В соответствии с одной из целей настоящего изобретения разработана тормозная система воздушного судна, содержащая множество углеродных тормозных элементов, средство для приведения тормозных элементов в действие, предназначенное для выборочного приведения тормозных элементов в действие, и устройство управления для автоматического приведения в действие дополнительных тормозных элементов при выборочном приведении в действие тормозных элементов в ответ, по меньшей мере, на один сигнал, характеризующий мгновенную потребность в уровне энергии торможения, причем указанное устройство управления приспособлено для выбора и приведения в действие некоторого количества тормозных элементов в зависимости от указанной мгновенной потребности в уровне энергии торможения, что необходимо для безопасного управления воздушным судном.
В основу настоящего изобретения положена задача разработать тормозную систему воздушного судна, содержащую множество углеродных тормозных элементов, средство для приведения тормозных элементов в действие, предназначенное для приведения тормозных элементов в действие в ответ на поданный управляющий сигнал, и устройство управления, причем указанное устройство управления может приводиться в действие для ограничения числа тормозных элементов, которые могут быть заблокированы на различных этапах полета, тем самым количество заблокированных тормозных элементов представляет собой функцию отслеживаемых условий, воздействующих на состояние воздушного судна в любой заданный момент времени, чтобы тем самым гарантировать, что не нанесен ущерб общему уровню безопасности работы воздушного судна.
Тормозная система воздушного судна может управляться, по меньшей мере, частично бортовым исполнительным устройством управления тормозными элементами, приводимыми в действие дистанционным сигнальным устройством наземного базирования.
Указанная система может использоваться для приведения в действие устройства, управляющего выборочной работой тормозных элементов, в ответ на срабатывание сигнального устройства, расположенного в месте соединения взлетно-посадочной полосы для воздушного судна и вспомогательными рулежными дорожками для него. При этом целесообразно выполнить "кольцевое ограждение" или аналогичным образом задать границы части взлетно-посадочной полосы и установить, что способ работы устройства для осуществления выборочного приведения в действие тормозных элементов зависит от того, находится ли воздушное судно в пределах обозначенной зоны взлетно-посадочной полосы.
Для аэропорта, имеющего более одной взлетно-посадочной полосы, может быть предусмотрена добавочная вспомогательная система управления, предназначенная для выбора из ограниченного количества из множества дистанционных сигнальных устройств. Такой выбор (или запрет) может зависеть от того, обозначена ли данная взлетно-посадочная полоса как находящаяся в оперативном использовании (или нет).
Указанные дистанционные сигнальные устройства могут применяться в сочетании с другими устройствами для осуществления выборочной работы тормозных элементов.
Система управления может содержать бортовой банк данных, в котором хранится информация, касающаяся условий, относящихся к тем аэропортам, куда часто летает воздушное судно, и система управления выборочным приведением в действие тормозных элементов может получать входную информацию из такого банка данных. Таким образом, при использовании перед приземлением воздушного судна может быть предварительно задано минимальное количество тормозных элементов, подлежащих приведению в действие, причем, при этом учитываются фиксированные параметры, например, длина взлетно-посадочной полосы, высота аэропорта над уровнем моря, и переменные параметры, такие как температура окружающей среды, состояние взлетно-посадочной полосы (сухая/влажная/обледенелая).
Кроме того, в соответствии с изобретением разработан способ управления тормозными элементами многоколесного воздушного судна при его выруливании, когда воздушное судно имеет всего N тормозных элементов, и при данном способе может выборочно приводиться в действие меньшее число n1, n2, ..., nx тормозных элементов, и N > nx > n2 > n1, причем указанный способ включает:
- выборочное управление воздушным судном при минимальном количестве n1 тормозных элементов, которое исходно требуется для безопасного управления воздушным судном при рулении,
- выявление условия, которое, по меньшей мере, потенциально требует усилия торможения, добавочного по отношению к тому, которое может быть обеспечено указанными n1 тормозными элементами,
- приложения добавочного усилия торможения постепенно или дискретно путем увеличения от n1 до n2 числа тормозных элементов, которые выборочно приводятся в действие,
- выявление того, существует ли условие, требующее дополнительного увеличения усилия торможения,
- в ответ на усилие, требующее дополнительного увеличения усилия торможения, постепенное или дискретное увеличение от n2 до nx числа тормозных элементов, которые выборочно приводятся в действие, пока продолжает существовать условие, требующее указанного дополнительного увеличения усилия торможения.
В соответствии с изобретением также разработан способ уменьшения скорости воздушного судна такого типа, у которого имеется система торможения, содержащая множество углеродных дисковых тормозных элементов, при котором выбирается и приводится в действие минимальное число тормозных элементов, соответствующее безопасному управлению воздушным судном и согласующееся с мгновенной потребностью воздушного судна в усилии торможения.
Система управления торможением по изобретению может быть запрограммирована таким образом, что она может определять минимальное количество n1 тормозных элементов, которые требуются для безопасного управления воздушным судном в конкретном аэропорту. Если исходно приводятся в действие n1 тормозных элементов из общего количества N тормозных элементов, которыми оснащено воздушное судно, то после приема входного сигнала, например, указывающего на работу противоскольжения одного или более из указанных n1 тормозных элементов, которые выборочно приводятся в действие, может быть увеличено до n2, где N > n2 > n1 при условии, что воздушное судно может продолжать работать абсолютно безопасным образом. Аналогично, если работа противоскольжения после этого продолжает выполняться в одном или более из n1 тормозных элементов или инициируется в дополнительных n2 - n1 тормозных элементах, которые дополнительно выборочно приводятся в действие, то число выборочно приводимых в действие тормозных элементов может быть увеличено до n3, где N > n3 >n2 >n1. Обобщая, можно сказать, что количество выборочно приводимых в действие тормозных элементов может быть увеличено дискретно от n1 до nx, где N > nx > n1.
Далее, на примере рассматривается случай использования воздушного судна с 16 тормозными элементами, для которого исходно достаточно 4 тормозных элементов для обеспечения необходимого торможения в процессе частичного торможения при рулении, но тогда инициируется работа противоскольжения. Если при этом выборочное приведение в действие 8 тормозных элементов все же обеспечивает возможность надежного управления воздушным судном, то рациональным образом можно предусмотреть, что будут применяться только 8 тормозных элементов вместо всех 16 тормозных элементов, поскольку выборочное приведение в действие указанных 8 тормозных элементов приведет к эффективному уменьшению общего износа тормозных элементов на воздушном судне и обеспечит существенное увеличения срока службы при использовании вышеописанного типа каскадной системы приведения в действие вместо обычной системы, при которой "отменяется" цикл выборочного приведения в действие всех шестнадцати тормозных элементов при начале противоскольжения или в каком-либо другом случае.
В следующем варианте исполнения, в том случае, когда внешние входные сигналы, указывающие на требования летчика, на работу по управлению противоскольжением или на близость других транспортных средств средств или объектов, лежат за пределами диапазона приемлемых мгновенных значений, может быть предусмотрено, тем не менее, не будет необходимости всегда одновременно использовать все тормозные элементы.
Еще одной задачей настоящего изобретения является оптимизация преимуществ выборочного приведения в действие/блокировки тормозных элементов при обеспечении того, что не наносится ущерб состоянию летной годности воздушного судна и общей безопасности воздушного судна. Для этого, в соответствии с изобретением, предусмотрено, что установлены ограничения на количество и/или часть тормозных элементов, которые могут быть заблокированы не только на каждой стадии из всех этапов полета (то есть выруливания на взлетно-посадочную полосу, взлета, полета в воздухе, приземления, заруливания на стоянку или неподвижного положения на земле), но также предусмотрено то, что указанное количество и/или часть тормозных элементов, применяемых на каждой стадии, может дополнительно регулироваться в зависимости от определенных факторов, воздействующих на состояние воздушного судна в любой заданный момент времени.
В системе управления торможением, которая обеспечивает возможность выборочной работы, для управления операциями приведения тормозных элементов в действие могут использоваться замкнутые системы (системы с обратной связью).
Система управления тормозными элементами может быть связана с управлением системой ввода в действие воздушных тормозов и с управлением реверсированием тяги двигателя таким образом, что осуществляется полное торможение в каждый момент времени, когда работают подобные другие системы.
При задании технических требований для воздушного судна конструктор должен предусмотреть наихудшую ситуацию.
Конструктор должен учесть вероятное увеличение максимального взлетного веса воздушного судна, которое может произойти во время выполнения его программы, когда он вводит новые варианты в пределах его диапазона моделей. При максимальном увеличении взлетного веса воздушного судна на 10%, что является типичной ситуацией, требуемая энергия торможения увеличивается на 20%, поскольку потребуется большая скорость при взлете для получения увеличенной подъемной силы, требуемой для взлета.
Конструктору также необходимо определить тормозные элементы, которые можно использовать при экстремальных условиях, например, соответствующих тем, которые присущи аэропортам, находящимся на большой высоте над уровнем моря в жарких зонах, например, аэропортам Мехико или Денвера.
Конструктору также необходимо обеспечить наличие у воздушного судна способности приземляться и взлетать в аэропортах с относительно короткими взлетно-посадочными полосами.
Следовательно, существует много случаев, когда реальные условия приземления значительно менее затруднительны, чем указанные в технических требованиях спецификации. Кроме того, потребность (в энергии торможения) при приземлении всегда значительно меньше, чем потребность (в энергии торможения) при прекращенном взлете, поскольку к концу полета запас авиационного топлива будет использован.
Работа системы управления выборочным приведением тормозных элементов в действие может зависеть от того, являются ли нормальными другие параметры, например параметры полета. Таким образом, система может быть заблокирована, по меньшей мере, частично, если, например, скорость воздушного судна при заходе на посадку или точка приземления находятся за пределами указанных граничных условий. Может существовать одно граничное условие, за пределами которого существует полный запрет, то есть запрет блокировки тормозных элементов приводит, тем самым, к полному торможению. Может существовать другое граничное условие, которое приводит только к частичному запрету, то есть приводится в действие большее число тормозных элементов, чем при обычной ситуации, но в действие приводятся не все тормозные элементы. Может быть предусмотрено, что система может определять параметры перед соприкосновением с землей и предварительно выбирать или предварительно устанавливать, находятся ли параметры полета и сопутствующие параметры в пределах одного или более заданных граничных условий или нет.
Следующей задачей изобретения является уменьшение общего износа во время пробега при посадке путем приведения в действие тормозных элементов, количество которых, по меньшей мере, на единицу меньше общего количества доступных тормозных элементов во время пробега при посадке, при условии, что это согласуется с поддержанием безопасности при эксплуатации, и такое средство будет рассмотрено ниже.
Ранее считалось, что (1) при превышении верхнего порога скорости, представляющего собой максимальную скорость при рулении, должны приводиться в действие все тормозные элементы, чтобы обеспечить безопасность при эксплуатации, или что (2) может продолжаться выборочное торможение за эксплуатационным порогом без достижения преимуществ дополнительных мер безопасности, как это описано в Европейском патенте EP 0443213 A2, или что (3) единственная дополнительная мера безопасности обеспечивается за счет второй ручной "приоритетной" системы управления (системы, позволяющей пересиливать вручную действие автоматических исполнительных устройств), как это описано в патенте США US 5172960.
В соответствии с еще одной из задач настоящего изобретения разработано автоматическое устройство для приведения в действие дополнительных тормозных элементов при выборочном приведении в действие тормозных элементов в ответ на сигналы датчиков, характеризующее (1), по меньшей мере, один из следующих параметров по отношению к воздушному судну среды:
a) близость других транспортных средств;
b) относительную скорость других транспортных средств или объектов по отношению к рассматриваемому воздушному судну;
c) коэффициенты сцепления шин с грунтом;
d) местоположение воздушного судна внутри границ аэропорта;
e) какие-либо другие соображения, имеющие существенное значение при эксплуатации;
f) внешние сигнальные устройства;
(2) взаимодействие, по меньшей мере, между одним указанным сигналом, характеризующим внешнюю среду, и сигналом датчика, характеризующим, по меньшей мере, один параметр воздушного судна, такой как:
a) скорость воздушного судна;
b) скорость колес;
c) общий полетный (взлетный) вес воздушного судна;
d) степень износа тормозного дискового узла.
Эти процедуры выбора обеспечивают сложную "приобретенную" систему, которая может гарантировать то, что система каскадного приведения в действие функционирует только таким образом, который совместим с поддержанием общей безопасности воздушного судна в любой момент времени.
Таким образом, может выбираться переменное количество тормозных элементов и может быть принято пропорциональное или дискретное приведение в действие таких тормозных элементов, когда необходимо торможение воздушного судна. Число тормозных элементов, подлежащих использованию, не выбирается предварительно, а может определяться эксплуатационными параметрами воздушного судна в тот конкретный момент времени, когда требуется приложение усилия торможения. Количество выбранных тормозных элементов может последовательно регулироваться в соответствии с одним или более из различных параметров, подробно описанных выше.
Соответствующее неконтактное устройство (устройство ближней локации) может вращаться, чтобы гарантировать выполнение сканирования всех направлений.
Соответствующие системы управления тормозными элементами для вышеуказанных целей содержат электронные блоки управления, микропроцессоры или специализированные компьютеры для управления шасси, причем предусмотрено, что при использовании на воздушном судне операции каскадного приведения в действие работой тормозных элементов можно управлять во взаимосвязи с другими системами и устройствами воздушного судна, и эта операция может применяться во взаимосвязи с управлением или функционированием других систем и устройств воздушного судна.
Из-за влияния последствий отказов систем на летную годность, а именно из-за того, что только некоторые из тормозных элементов работают во время операции приземления, может оказаться предпочтительным предусмотреть множество устройств распознания, так что в систему выборочного приведения тормозных элементов в действие закладывается (некоторая) избыточность.
Распознавания операций приземления и руления может быть выполнено с помощью устройств, или содержащихся внутри воздушного судна, или смонтированных снаружи по отношению к нему, причем эти устройства определяют, находится ли воздушное судно в воздухе или уже приземлилось.
Подобный процесс распознавания может включать устройства для установления того, собирается ли воздушное судно приземлиться или уже приземлилось. Указанные устройства могут запускаться, например, за счет работы устройств управления полетом или поверхностью полета в последовательности, указывающей на неизбежное приземление, за счет ввода в действие воздушных тормозов или за счет работы устройств управления двигателем. Альтернативное устройство может реагировать на результаты работы указанных устройств управления, то есть может запускаться, когда скорость снижения упадет ниже порогового значения, то есть указывает на соприкосновение воздушного судна с землей; это устройство может запускаться с помощью одного или более датчиков скорости колес, когда указанная скорость увеличивается выше порогового уровня, указывающего на раскрутку колеса при касании (взлетно-посадочной полосы). Факт приземления или неминуемого приземления воздушного судна может быть установлен наземным бесконтактным предупреждающим/сигнальным устройством.
Одно или более запускающих устройств, упомянутых в предыдущем абзаце, могут использоваться в сочетании с устройствами задержки времени достаточной продолжительности, чтобы блокировать работу системы выборочного приведения тормозных элементов в действие в течение периода задержки и, тем самым, гарантировать то, что пробег воздушного судна при посадке уже завершен до того, как вводится в действие система выборочного приведения тормозных элементов в действие.
В альтернативном варианте исполнения запускающее устройство может приводить в действие датчик скорости воздушного судна, который блокирует работу устройств выборочного приведения в действие тормозных элементов до тех пор, пока скорость воздушного судна не упадет ниже порогового значения. В этом случае работа системы выборочного приведения в действие тормозных элементов будет начинаться при фиксированной скорости. Скорость воздушного судна может быть определена путем изменения скорости колес воздушного судна, что является обычной практикой в данной области.
Работа устройств выборочного приведения в действие тормозных элементов может быть запрещена, если при любой скорости воздушного судна работает система управления противоскольжением (то есть сброс давления для ограничения давления приведения тормозных элементов в действие).
Запускающее устройство типа описанного выше может функционировать независимо или в сочетании (тем самым увеличивая общую надежность) и, кроме того, может использоваться в сочетании с устройством, различающим режим приземления и режим руления, и устройством блокировки выборочного приведения в действие тормозных элементов, причем типы подобных устройств сами по себе известны.
Эксплуатационное состояние воздушного судна может отслеживаться датчиком давления, смонтированным внутри или снаружи воздушного судна, который измеряет атмосферное давление вне воздушного судна. Может быть предусмотрено, что выборочное торможение возможно только тогда, когда атмосферное давление превышает пороговое значение. Таким образом, может быть предотвращено выборочное приведение тормозных элементов в действие при работе воздушного судна в аэропортах/на аэродромах, находящихся на большой высоте над уровнем моря. Это может быть особенно желательной дополнительной мерой безопасности.
Аналогичным образом, рабочее состояние воздушного судна может отслеживаться датчиком температуры, который измеряет температуру вне воздушного судна, и выборочное приведение в действие тормозных элементов может быть разрешено только в том случае, когда температура выше порогового уровня, например, 0oC.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА МНОГОКОЛЕСНОГО САМОЛЕТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭТОЙ СИСТЕМОЙ | 1995 |
|
RU2146625C1 |
УСТРОЙСТВО ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС | 2013 |
|
RU2680213C2 |
КОНФИГУРАЦИЯ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС | 2015 |
|
RU2683710C2 |
СИСТЕМА И СПОСОБ КОНТЕКСТНО-ЗАВИСИМОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В СЕТИ | 2017 |
|
RU2722366C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОПЕРЕЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИМ РУЛЕНИЕ | 2009 |
|
RU2435190C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРМОЖЕНИЯ И МАНЕВРИРОВАНИЯ | 2004 |
|
RU2403180C2 |
БОРТОВАЯ ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ЭКИПАЖА И КОГНИТИВНЫЙ ФОРМАТ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПОЛЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ЭТАПЕ "ВЗЛЕТ" МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ВОЗДУШНОГО СУДНА | 2013 |
|
RU2550887C2 |
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ | 2001 |
|
RU2284274C2 |
Способ и устройство управления вращением колес шасси самолета | 2021 |
|
RU2780699C1 |
Способ инструментального контроля за качеством посадки летательных аппаратов | 2017 |
|
RU2676510C1 |
Система торможения воздушного судна содержит множество углеродных тормозных элементов, в ней предусмотрено устройство управления некоторым количеством и/или частью тормозных элементов, которые могут быть заблокированы на каждой стадии полета (то есть при выруливании на взлетно-посадочную полосу, взлете, полете в воздухе, приземлении, заруливании на стоянку или при неподвижном положении на земле), а также некоторым количеством и/или частью тормозных элементов, приводимых в действие при выполнении каждой стадии, дополнительно регулируемых в зависимости от определенных факторов, воздействующих на состояние воздушного судна в любой заданный момент времени исходя из сохранения безопасности воздушного судна. Система торможения воздушного судна может включать систему управления тормозными элементами, работа которой управляется по меньшей мере частично бортовым исполнительным устройством управления тормозными элементами, которое приводится в действие дистанционным сигнальным устройством наземного базирования. Выборочное приведение в действие тормозных элементов позволяет уменьшить их износ. 2 с. и 28 з.п. ф-лы.
SU, 291831 (Антонов и др.) А1, 06.01.71 | |||
SU, 935347 (ХАДИ) А1, 15.06.82 | |||
Тарельчатая пружина | 1972 |
|
SU443213A1 |
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ СЛАДОСТИ И УЛУЧШЕНИЯ ВКУСА СМЕСИ СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИХ ПОДСЛАСТИТЕЛЕЙ | 1997 |
|
RU2216209C2 |
US 4986610 (BECK et al) А, 22.01.91 | |||
US 5172960 (CHAREIRE) А, 22.12.92. |
Авторы
Даты
1999-02-10—Публикация
1994-03-04—Подача