飛行器自主后推的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用自主滑行系統(tǒng)使地面上的飛行器倒退，并且具體地，本發(fā)明涉及 在倒退時(shí)使飛行器減速。
【背景技術(shù)】
[0002] 有時(shí)需要在飛行器處于地面上時(shí)使飛行器倒退移動(dòng)。例如，經(jīng)常由稱為后推牽引 車或拖車的交通工具將飛行器向后推離停機(jī)位，即所謂的"后推"操縱。如果需要的話，相同 的牽引車或拖車也可以使飛行器向前移動(dòng)。雖然有些飛行器具有依靠其自身動(dòng)力使用主飛 行器引擎，例如通過(guò)使用稱為"回力(power back)"的操縱中的倒退推力來(lái)倒退的能力，但 是這對(duì)于民用飛行器來(lái)說(shuō)是不允許的，因?yàn)閬?lái)自引擎的噴射氣流或螺旋槳渦流可能損壞附 近的航站樓或設(shè)施。
[0003] 近來(lái)，已經(jīng)提出了為飛行器配備自主機(jī)輪驅(qū)動(dòng)滑行系統(tǒng)，該自主機(jī)輪驅(qū)動(dòng)滑行系 統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)飛行器起落架機(jī)輪中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使得飛行器可以依靠其自身動(dòng) 力滑行。使用機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)飛行器起落架機(jī)輪倒退的能力使得能夠在主引擎不運(yùn)行 的情況下進(jìn)行自主后推操作，以及能夠在主引擎中的一個(gè)或更多個(gè)主引擎運(yùn)行或不運(yùn)行的 情況下進(jìn)行向前滑行操作。自主后推操作使得自主機(jī)輪驅(qū)動(dòng)滑行系統(tǒng)尤其適合于民用飛行 器，但是該系統(tǒng)能夠廣泛適用于以下各種各樣的飛行器，包括民用和軍用飛行器；固定翼、 旋轉(zhuǎn)翼和動(dòng)力升力飛行器;有人駕駛和無(wú)人駕駛飛行器等。
[0004] 對(duì)于常規(guī)的后推操作，由牽引車執(zhí)行制動(dòng)。由于存在損壞前起落架和牽引車的風(fēng) 險(xiǎn)，因此通常禁止使用制動(dòng)踏板。在有自主機(jī)輪驅(qū)動(dòng)滑行系統(tǒng)即沒有牽引車單元的情況下， 將需要在飛行器上自主地執(zhí)行制動(dòng)。常規(guī)的飛行器制動(dòng)系統(tǒng)通常不被設(shè)計(jì)成執(zhí)行該功能， 常規(guī)的飛行器制動(dòng)系統(tǒng)更適合于著陸階段的高能量耗散，以及滑行階段的抵抗主飛行器引 擎的推力的低能量耗散。因此，常規(guī)的飛行器制動(dòng)系統(tǒng)通常不適合于在自主后推操作期間 進(jìn)行制動(dòng)。自主后推引入飛行器傾翻(其中，飛行器趨于使機(jī)頭繞其俯仰軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而 可能導(dǎo)致機(jī)尾觸地)和飛行器失控(其中，如果在斜坡上執(zhí)行自主后推操縱，則重力加速度 的縱向分量可能變得高于輪胎在地面上的滾動(dòng)阻力，從而使得飛行器以高于期望的后推速 度加速)的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一方面提供了一種當(dāng)飛行器與地面接觸時(shí)在飛行器的向后運(yùn)動(dòng)期間 控制飛行器的速度的方法，該方法包括:向飛行器的至少一個(gè)起落架機(jī)輪施加扭矩，該扭矩 在與起落架機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)的向后滾動(dòng)方向相反的方向上，其中，施加的扭矩不超過(guò)用于確保 飛行器的縱向穩(wěn)定性的極限。
[0006] 本發(fā)明的另一方面提供了一種用于飛行器的自主后推制動(dòng)系統(tǒng)，該飛行器具有： 用于驅(qū)動(dòng)飛行器的起落架機(jī)輪中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，機(jī)輪驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)能夠進(jìn)行操作以驅(qū)動(dòng)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以在飛行器與地面接觸時(shí)實(shí)現(xiàn)飛行器的向后運(yùn)動(dòng)； 以及用于向飛行器的至少一個(gè)起落架機(jī)輪施加扭矩的裝置，該扭矩在與起落架機(jī)輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 的向后滾動(dòng)方向相反的方向上，并且其中，施加的扭矩不超過(guò)用于確保飛行器的縱向穩(wěn)定 性的極限。
[0007] 為了縱向穩(wěn)定性，在后推操縱期間施加的使飛行器減速的扭矩不應(yīng)使飛行器具有 傾翻事件的風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以選擇扭矩極限，以使得:a)飛行器不會(huì)因后傾而機(jī)尾著地，和/ 或b)飛行器的前起落架不與地面局部接觸，和/或c)前起落架機(jī)輪上的基本上垂直的載荷 不低于閾值，其中在該閾值處，轉(zhuǎn)向定心裝置保持前起落架的機(jī)輪為直。
[0008] 扭矩極限可以基于當(dāng)施加扭矩時(shí)的下述瞬時(shí)飛行器參數(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)瞬時(shí) 飛行器參數(shù)：飛行器在上面移動(dòng)的地面的傾斜角；飛行器的重心；飛行器的質(zhì)量;繞飛行器 的橫向（y)軸的飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;飛行器的向后速度。
[0009] 飛行器的向后運(yùn)動(dòng)可以由機(jī)輪致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)，該機(jī)輪致動(dòng)器由飛行器承載，以用于 驅(qū)動(dòng)飛行器的起落架機(jī)輪中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，和/或飛行器的向后運(yùn)動(dòng)可以由歸 因于飛行器在上面移動(dòng)的地面的傾斜角的重力實(shí)現(xiàn)。
[0010] 在自主后推操縱中，飛行器的向后運(yùn)動(dòng)在沒有外部牽引車單元的情況下自主地實(shí) 現(xiàn)。然而，即使在沒有命令后推操縱時(shí)，也可能由停泊制動(dòng)器的非故意釋放引起后推失控。
[0011] 向起落架機(jī)輪施加扭矩的步驟可以包括:使用摩擦制動(dòng)器總成向機(jī)輪施加制動(dòng)扭 矩。
[0012] 可以測(cè)量飛行器速度，并且如果該速度超過(guò)不能確保飛行器的縱向穩(wěn)定性的預(yù)定 極限，則在飛行器駕駛艙中顯示指示。
[0013] 制動(dòng)扭矩可以由制動(dòng)控制系統(tǒng)或者由停泊制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。制動(dòng)扭矩可以由飛行員 輸入啟動(dòng)，例如使用駕駛艙制動(dòng)踏板或停泊制動(dòng)桿來(lái)啟動(dòng)。
[0014] 制動(dòng)控制系統(tǒng)可以僅向有限數(shù)目的制動(dòng)輪發(fā)送制動(dòng)命令。例如當(dāng)飛行器具有N個(gè) 制動(dòng)輪時(shí)，制動(dòng)控制系統(tǒng)可以向制動(dòng)輪中的η個(gè)制動(dòng)輪發(fā)送制動(dòng)命令，其中n〈N。
[0015] 制動(dòng)控制系統(tǒng)可以將適用于摩擦制動(dòng)器總成的最大制動(dòng)夾緊壓強(qiáng)限制為不超過(guò) 確保飛行器的縱向穩(wěn)定性的極限。
[0016] 最大制動(dòng)夾緊壓強(qiáng)可以根據(jù)飛行器的質(zhì)量和縱向重心位置變化。
[0017] 制動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)法則，該制動(dòng)法則初始地命令隨時(shí)間增加而上升的低 制動(dòng)壓強(qiáng)。
[0018] 可以在機(jī)輪致動(dòng)器向后驅(qū)動(dòng)飛行器的同時(shí)施加制動(dòng)扭矩。
[0019 ]機(jī)輪致動(dòng)器的扭矩和制動(dòng)扭矩可以由共同的控制器來(lái)控制。該控制器可以接收飛 行器速度的輸入，以及朝向目標(biāo)速度控制機(jī)輪致動(dòng)器的扭矩和制動(dòng)扭矩。
[0020] 向起落架機(jī)輪施加扭矩的步驟可替選地可以包括:使用發(fā)電機(jī)向機(jī)輪施加制動(dòng)扭 矩。
[0021] 發(fā)電機(jī)可以耦接至飛行器的電網(wǎng)或耦接至用于消耗由該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能的電 阻器。
[0022] 發(fā)電機(jī)優(yōu)選地為下述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)飛行器的起落架 機(jī)輪中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)飛行器的向后運(yùn)動(dòng)。
[0023] 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)路徑選擇性地耦接至起落架機(jī)輪。優(yōu)選地，該驅(qū)動(dòng)路 徑包括小齒輪和安裝至機(jī)輪的輪輞的齒輪，其中，小齒輪能夠在小齒輪與機(jī)輪的齒輪驅(qū)動(dòng) 嚙合的嚙合位置與小齒輪與機(jī)輪的齒輪物理分離的脫離位置之間移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 現(xiàn)在將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中：
[0025] 圖1示出了執(zhí)行自主后推操作的飛行器；
[0026] 圖2示出了在傾斜地面上的飛行器；
[0027]圖3示出了飛行器的機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；
[0028] 圖4示出了在自主后推操作期間對(duì)飛行器的縱向穩(wěn)定性和性能起主要作用的因素 的曲線圖；
[0029] 圖5示出了使用飛行器的制動(dòng)控制系統(tǒng)使飛行器制動(dòng)的方案；
[0030] 圖6示出了使用飛行器的停泊制動(dòng)器使飛行器制動(dòng)的方案；
[0031 ]圖7示出了飛行器制動(dòng)控制系統(tǒng)的坡道制動(dòng)法則；
[0032]圖8示出了用于控制飛行器的機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方案；
[0033]圖9示出了用于將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力耗散到飛行器電力網(wǎng)的方案；以及
[0034]圖10示出了用于將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力耗散到電阻器的方案。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了飛行器1，飛行器1具有機(jī)身2,機(jī)身2包括機(jī)頭2a和機(jī)尾2b、機(jī)翼3、主引 擎4、前起落架5和主起落架6。該飛行器具有單個(gè)前起落架5以及位于飛行器中心線兩側(cè)的 兩個(gè)主起落架6，兩個(gè)主起落架6和單個(gè)前起落架5形成三腳架。兩個(gè)主起落架6和單個(gè)前起 落架5中的每個(gè)起落架具有雙輪的內(nèi)凹式配置。
[0036]雖然可以理解，本發(fā)明適用于上面提及的各種各樣的飛行器類型，但是飛行器1通 常是短程單通道噴氣式客機(jī)。特別地，飛行器可以具有更多或更少數(shù)目的起落架;并且每個(gè) 起落架可以具有任意數(shù)目的機(jī)輪，包括具有一個(gè)機(jī)輪。
[0037] 每個(gè)主起落架6具有在圖3中詳細(xì)示出的機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10。機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10用于驅(qū) 動(dòng)主起落架6的一個(gè)機(jī)輪(通常為外側(cè)機(jī)輪，但是可替選地也可以為內(nèi)側(cè)機(jī)輪)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使飛 行器在地面上滑行。機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10在主引擎4不運(yùn)行的情況下進(jìn)行操作，以使飛行器倒 退。機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10在主引擎運(yùn)行或不運(yùn)行的情況下進(jìn)行操作，以使飛行器向前滑行。為避 免產(chǎn)生疑問(wèn)，前進(jìn)方向最初沿飛行器縱軸機(jī)頭，而倒退方向最初沿飛行器縱軸機(jī)尾。
[0038] 在圖1中，飛行器被示出為倒退，由方向箭頭R指示，同時(shí)起落架機(jī)輪與地面G接觸， 地面G基本上是水平的，即與水平面的坡度為零。在圖2中，飛行器1被示出為倒退，由方向箭 頭R指示，同時(shí)起落架機(jī)輪與地面G接觸，地面G與水平面h具有傾斜角阿爾法(α)。
[0039] 機(jī)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0040] 圖3示