Sistema de inhibición de frenos de rodaje.

Un sistema (30) para controlar un modo de inhibición de frenos de rodaje de funcionamiento de un sistema de frenos de aeronave,

incluyendo el sistema de frenos de aeronave:

al menos un tren (38) de aterrizaje, incluyendo cada al menos un tren (38) de aterrizaje mencionado un par delantero de frenos (40a, 40b) de rueda y un par trasero de frenos (42a, 42b) de rueda, desactivándose al menos alguno de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda para el frenado a pesar de una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje,

al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico conectado operativamente a dicho al menos un tren (38) de aterrizaje y configurado para controlar el funcionamiento de dichos pares delantero y trasero de frenos de rueda de dicho al menos un tren (38) de aterrizaje; y

una unidad (32) de control de sistema de frenos operativa para recibir una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada, conectándose dicha unidad (32) de control de sistema de frenos a dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico, caracterizado por que dicha unidad (32) de control de sistema de frenos es operativa para controlar dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico para generar una fuerza de frenado mayor que la fuerza de frenado ordenada de la orden (52) de pedal de freno.

Sistema de inhibición de frenos de rodaje Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a sistemas de frenado de aeronave y, más en particular, pertenece a las mejoras en los sistemas de inhibición de frenos de rodaje que reducen el desgaste de los frenos de carbono.

Los frenos de carbono se instalan en muchas aeronaves modernas que están diseñadas para transportar muchos pasajeros o cargas útiles. Tales frenos se basan en el uso de un material de compuesto de carbono que sirve como material de fricción, así como un disipador de calor. Una pila de discos de rotor de carbono y discos de estator de carbono se disponen coaxialmente en una secuencia alterna a lo largo el eje de rueda donde los discos de rotor se introducen de manera giratoria en la rueda mientras que los discos de estator se introducen en el eje estacionario. La fuerza de frenado se genera por la presurización de unos accionadores de pistón que están configurados para comprimir la pila entre una placa de presión y una placa de refuerzo para hacer de este modo que las superficies de fricción de los discos adyacentes se acoplen entre sí. Aunque se prefieren los frenos de carbono por razones de peso y rendimiento sobre los frenos de acero, el coste de sustituir la pila en función de los ciclos de aterrizaje entre las sustituciones es mucho mayor que para los frenos de acero.

En contraste con los frenos de acero convencionales, para los que la vida del freno se determina en gran medida por la cantidad total de energía que se absorbe, los frenos de carbono se desgastan en función del número de veces que se aplican los frenos, aunque el desgaste es mayor tras la aplicación inicial del freno cuando la temperatura de los frenos es baja. En consecuencia, la mayor parte del desgaste de los frenos de carbono tiende a producirse durante el rodaje, ya que los frenos pueden aplicarse de manera rutinaria docenas de veces en la negociación de las pistas de rodaje entre la pista de aterrizaje y la puerta de embarque y durante el tráfico stop-and-go que puede encontrarse en la cola para despegar.

Los sistemas de frenos se han diseñado para reducir el número de aplicaciones de freno y por lo tanto la tasa de desgaste de los frenos de carbono deshabilitando uno o más frenos durante las aplicaciones de freno de baja energía, es decir, durante el rodaje. Como tal, los frenos individuales se someten a un número más bajo de aplicaciones de freno mientras que el aumento de la carga de frenado durante cada aplicación no tiene ningún efecto adverso sobre el desgaste. Estos sistemas pueden basarse en la determinación de la secuencia de desactivaciones del freno, con el fin de lograr una tasa de desgaste uniforme entre las diversas ruedas frenadas sin comprometer la capacidad de detención y sin influir negativamente en la estabilidad de la aeronave. No obstante, estos sistemas pueden sufrir ciertas deficiencias, incluyendo cambios bruscos y desagradables en la velocidad de desaceleración ("golpes de desaceleración"), fuerzas de guiñada no deseadas que requieren un contraviraje, y cambios en la "sensación" de freno cuando se superan los umbrales de Inhibición de frenos de rodaje.

Haciendo referencia a la figura 1, en el actual sistema de inhibición de frenos de rodaje de la aeronave Boeing 787, sin inhibición de frenos de rodaje en funcionamiento, funcionan todos los frenos de rodaje, y la energía de frenado o fuerza (Fb) de frenado de rodaje se distribuye simultáneamente a todos los frenos de aeronave del tren de aterrizaje, lo que da como resultado una "sensación" de pedal de freno normal. Sin embargo, como se ilustra en la figura 2, durante el funcionamiento del sistema de frenos de rodaje convencional de la aeronave Boeing 787 con un modo de de inhibición de frenos de rodaje convencional en funcionamiento, en una primera configuración (1) de frenado, una primera mitad de los frenos funcionan con una energía de frenado o fuerza (Fb) de frenado de rodaje, y una segunda mitad de los frenos funcionan con cero energía de frenado o fuerza (FB) de frenado de rodaje, y en una segunda configuración (2) de frenado, la segunda mitad de los frenos funcionan con una energía de frenado o fuerza (FB) de frenado de rodaje, y la primera mitad de los frenos funcionan con cero energía de frenado o fuerza (FB) de frenado de rodaje, y los frenos se alternan de esta manera en cada aplicación de frenado de rodaje normal para mejorar la vida de los frenos de carbono, de manera que se aplica dos veces el par la mitad del tiempo y la energía de frenado o fuerza (FB) de frenado de rodaje se distribuye de este modo de manera uniforme a todos los frenos.

Sin embargo, como se ilustra en las figuras 3 y 4, que representan la fuerza (FB) de frenado frente al desplazamiento (Xp) de pedal de freno correspondiente para el funcionamiento de los frenos de aeronave sin y con la ¡mplementación convencional de un modo de Inhibición de frenos de rodaje, la aplicación de la mitad de los frenos durante el funcionamiento normal de los frenos de rodaje se implementa habitualmente de acuerdo con una curva específica de orden de fuerza (FB) de frenado frente a aplicación (Xp) de pedal de freno, y da como resultado una "sensación" de pedal de freno que proporciona solo la mitad de la desaceleración de la aeronave por unidad de fuerza de pedal cuando la Inhibición de frenos de rodaje está activa. Esto, a su vez, da como resultado la duplicación del cambio en la "sensación" de pedal de freno entre la inhibición de frenos de rodaje "ON" y "OFF", y la duplicación de una diferencia asimétrica en la "sensación" de pedal de freno cuando la inhibición de frenos de rodaje está en "ON" en un lado de la aeronave y en "OFF" en el otro. Además, como se ilustra en la figura 7, que muestra los gráficos de desplazamiento (Xp) de pedal frente a tiempo (t) transcurrido, y fuerza (FB) de frenado frente a tiempo (t) transcurrido, debido a que la característica de Inhibición de frenos de rodaje incorpora un umbral de orden de fuerza de frenado del 45% ajustable por encima del que se aplican los frenos inhibidos, se produce una duplicación del

"golpe" de desaceleración cada vez que se supera el "umbral del 45%". Estos cambios en la "sensación" pueden ser muy grandes y desagradables.

Para cualquier implementación de inhibición de frenos de rodaje es necesario establecer un umbral de orden de fuerza de frenado por encima del que se desconecte la inhibición de frenos de rodaje. Esto garantiza que todos los frenos funcionen durante una parada de emergencia. Al establecer dicho umbral, debe establecerse lo suficientemente alto como para que no se supere el umbral durante el frenado de rodaje en servicio, porque se produce un "golpe de desaceleración" muy brusco y desagradable cuando los frenos inhibidos se vuelven activos de repente. Sin embargo, también debe establecerse lo suficientemente bajo como para que no se produzcan deslizamientos durante el frenado de rodaje en servicio debido a que se duplica la fuerza de frenado en los frenos "activos" para compensar que los otros frenos están "Inhibidos", ya que estos deslizamientos también provocarían "golpes de desaceleración" bruscos y desagradables. Determinadas características de inhibición de frenos de rodaje solo inhiben un tercio de los frenos al mismo tiempo, por lo que podría establecerse un umbral que cumpla ambos criterios, que sea lo suficientemente alto para evitar que se supere el umbral durante el frenado de rodaje normal, y sin embargo lo suficientemente bajo como para evitar la actividad de antideslizamiento. Otra característica de inhibición de frenos de rodaje inhibe la mitad de los frenos a la vez, y no puede establecerse un nivel de umbral que cumpla ambos criterios. Como resultado, la característica de inhibición de frenos de rodaje provocará golpes de desaceleración bruscos y desagradables durante el frenado de rodaje normal, o debido a la aplicación repentina de los frenos inactivos (umbral demasiado alto), o debido a la actividad de antideslizamiento (umbral demasiado bajo) o ambas.

Determinadas aeronaves incorporan dos unidades de control de sistema de frenos, una para los frenos en el lado derecho de la aeronave y la otra para los frenos en el lado izquierdo, y ninguna de las unidades de control de sistema de frenos (BSCU) conoce la aplicación de pedal de freno, el estado de freno desactivado, o el estado de fallo de antideslizamiento para los frenos en el otro lado. Esto crea desventajas para la característica de inhibición de frenos de rodaje porque se permite que un lado de la aeronave tenga operativa la inhibición de frenos de rodaje mientras que el otro lado no la tiene. Durante el tiempo que la inhibición de frenos de rodaje solo esté operativa en un lado de la aeronave habrá una... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (30) para controlar un modo de inhibición de frenos de rodaje de funcionamiento de un sistema de frenos de aeronave, incluyendo el sistema de frenos de aeronave:

al menos un tren (38) de aterrizaje, incluyendo cada al menos un tren (38) de aterrizaje mencionado un par delantero de frenos (40a, 40b) de rueda y un par trasero de frenos (42a, 42b) de rueda, desactivándose al menos alguno de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda para el frenado a pesar de una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje, al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico conectado operativamente a dicho al menos un tren (38) de aterrizaje y configurado para controlar el funcionamiento de dichos pares delantero y trasero de frenos de rueda de dicho al menos un tren (38) de aterrizaje; y una unidad (32) de control de sistema de frenos operativa para recibir una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada, conectándose dicha unidad (32) de control de sistema de frenos a dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico, caracterizado por que dicha unidad (32) de control de sistema de frenos es operativa para controlar dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico para generar una fuerza de frenado mayor que la fuerza de frenado ordenada de la orden (52) de pedal de freno.

2. El sistema de la reivindicación 1, donde la mitad de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda se desactivan durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje, y dicha unidad (32) de control de sistema de frenos es operativa para controlar dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico para generar el doble de la fuerza de frenado ordenada de la orden (52) de pedal de freno durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje.

3. El sistema de la reivindicación 1, donde dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico es operativo para generar un mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal de dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico, y dicha unidad (32) de control de sistema de frenos está conectada a dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico para recibir dicho mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal de dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico.

4. El sistema de la reivindicación 3, donde dicha unidad (32) de control de sistema de frenos es operativa para desconectar el modo de inhibición de frenos de rodaje en dichos pares delantero y trasero de frenos de rueda de

dicho al menos un tren (38) de aterrizaje en respuesta a dicho mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal de dicho al menos un controlador (34) de accionamiento de freno electrónico.

5. Un método para controlar un modo de inhibición de frenos de rodaje de funcionamiento de un sistema de frenos de aeronave, incluyendo el sistema de frenos de aeronave al menos un tren (38) de aterrizaje, incluyendo cada al menos un tren (38) de aterrizaje mencionado un par delantero de frenos de rueda y un par trasero de frenos de rueda, desactivándose al menos alguno de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda para el frenado a pesar de una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje, comprendiendo el método:

generar una orden (52) de pedal de freno para una fuerza de frenado ordenada para un par delantero de frenos de rueda y un par trasero de frenos de rueda de al menos un tren (38) de aterrizaje; y recibir dicha orden (52) de pedal de freno, caracterizado por que el método comprende, además, controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda de dicho al menos un tren (38) de aterrizaje para generar una fuerza de frenado mayor que la fuerza de frenado ordenada de la orden (52) de pedal de freno para compensar que al menos alguno de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda se desactivan durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje en respuesta a dicha orden (52) de pedal de freno.

6. El método de la reivindicación 5, donde dicha etapa de controlar el accionamiento de dicho par delantero de 55 frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda comprende generar una fuerza de frenado ordenada de acuerdo con una primera curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado cuando el modo de inhibición de frenos de rodaje está inactivo, y controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda para generar una fuerza de frenado ordenada mayor que la orden (52) de pedal de freno durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje de acuerdo con una segunda curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado.

7. El método de la reivindicación 6, donde dicha segunda curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado aplica el doble de la fuerza de frenado para una aplicación de pedal de freno determinada.

8. El método de la reivindicación 6, donde dicha etapa de controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda comprende la transición desde la primera curva de orden de 11

pedal frente a fuerza de frenado a la segunda curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado cuando no se aplican los frenos de rueda.

9. El método de la reivindicación 6, donde dicha etapa de controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda comprende la transición desde la segunda curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado a la primera curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado a través de una función de transferencia ajustada para minimizar un cambio en la fuerza total de frenado mientras que los frenos activos reducen su fuerza de frenado al mismo tiempo que se aplican los frenos inhibidos.

10. El método de la reivindicación 6, donde dicha etapa de controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda comprende la transición desde la segunda curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado a la primera curva de orden de pedal frente a fuerza de frenado a través de un retraso de tiempo que se aproxima a un retraso con el que vuelven a aplicarse los frenos desactivados.

11. El método de la reivindicación 10, donde dicho retraso es de aproximadamente 0, 3 segundos.

12. El método de la reivindicación 5, donde la mitad de dichos frenos (40a, 40b, 42a, 42b) de rueda se desactivan durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje, y dicha etapa de controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda comprende controlar el accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda para generar el doble de la fuerza de frenado ordenada de la orden (52) de pedal de freno durante dicho modo de inhibición de frenos de rodaje.

13. El método de la reivindicación 5, que comprende además las etapas de:

generar un mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal del accionamiento de dicho par delantero de frenos de rueda y dicho par trasero de frenos de rueda de dicho al menos un tren (38) de aterrizaje; recibir dicho mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal; y desconectar el modo de inhibición de frenos de rodaje en dichos pares delantero y trasero de frenos de rueda de dicho al menos un tren (38) de aterrizaje en respuesta a dicho mensaje de estado que indica el funcionamiento no normal.