BR102012008032B1

BR102012008032B1 - Arquitetura de sistema de frenagem de aeronave

Info

Publication number: BR102012008032B1
Application number: BR102012008032-0A
Authority: BR
Inventors: Julien Thibault; Stéphane MUDRY; Dominique Onfroy
Original assignee: Messier-Bugatti-Dowty
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2020-09-01
Also published as: EP2508399A1; EP2508399B1; US20120273309A1; CA2773630A1; CA2773630C; FR2973776B1; BR102012008032A2; CN103085790B; CN103085790A; FR2973776A1

Abstract

arquitetura de sitema de frenagem de aeronave. a invenção se refere a uma arquitetura de sistema de frenagem de aeronave, compreendendo: freios com atuadores eletromecânicos (3) para aplicar seletivamente uma força de frenagem a respectivas pilhas de discos (2) a fim de exercer um torque de frenagem sobre respectiva rodas; pelo menos um módulo de energia (7) projetado para enviar correntes de fase para os atuadores eletromecânicos tal que os últimos podem exercer uma força de frenagem; pelo menos um módulo de controle (8) para controlar o módulo de energia em resposta a um comando de frenagem de modo que correntes de fase apropriadas são enviadas para os atuadores de modo que estes podem desenvolver a força de frenagem desejada; pelo menos uma unidade de fornecimento de energia (20) compreendendo meios (21) de geração de uma alta voltagem (hvdc) para suprir o módulo de energia com a alta energia que ele precisa para energizar os atuadores; bem como meios (22) para gerar uma baixa voltagem (lvdc) para energizar pelo menos o módulo de controle a uma baixa voltagem.

Description

[0001] A invenção se refere a uma arquitetura de sistema de frenagem de aeronave.

ANTECEDENTES TÉCNICOS DA INVENÇÃO

[0002] Sistema de frenagem de aeronave compreendendo: - freios com atuadores eletromecânicos para aplicar seletivamente uma força de frenagem a respectivas pilhas de discos a fim de exercer um torque de frenagem sobre respectivas rodas; - pelo menos um módulo de potência projetado para enviar correntes de fase para os atuadores eletromecânicos de modo que os últimos possam exercer uma força de frenagem; - pelo menos um módulo de controle para controlar o módulo de potência em resposta a um comando de frenagem de modo que correntes de fase apropriadas sejam enviadas para os atuadores de modo que estes possam desenvolver a força de frenagem desejada; - pelo menos uma caixa de alimentação compreendendo meios de geração de uma alta tensão a partir de um barramento de alimentação da aeronave e/ou a partir de uma bateria da aeronave, para suprir o módulo de potência com a alta potência que ele precisa para alimentar os atuadores, são conhecidos.

[0003] Em geral, o módulo de controle e o módulo de potência são agrupados conjuntamente em um controlador conhecido como um EMAC. A caixa de alimentação compreende geralmente um conversor (por exemplo, um transformador) capaz de transformar a potência fornecida pelo barramento de alimentação de aeronave para uma potência de alta tensão, calibrada para satisfazer as demandas de alta potência geradas pelo módulo de potência do EMAC.

[0004] As placas eletrônicas no módulo de controle do EMAC são alimentadas propriamente por uma fonte de baixa tensão da aeronave. Além disso, o EMAC incorpora geralmente o controle para um membro que trava o atuador eletromecânico na posição, que é usado como um freio de estacionamento, e que pode ser alimentado a uma baixa tensão ou a uma alta tensão a fim de atuá-lo.

[0005] Finalmente, a arquitetura compreende geralmente um computador de frenagem projetado para gerar o comando de frenagem (função de AUTOFREIO), aplicando proteção contra patinagem. As placas eletrônicas no computador são alimentadas pela fonte de baixa tensão da aeronave.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0006] A invenção busca prover uma arquitetura de sistema de frenagem simplificada que requer menos conexões aos sistemas elétricos da aeronave.

INTRODUÇÃO PARA A INVENÇÃO

[0007] Para atingir este objetivo, a invenção propõe uma arquitetura de sistema de frenagem de aeronave compreendendo: - freios com atuadores eletromecânicos para aplicar seletivamente uma força de frenagem a respectivas pilhas de discos a fim de exercer um torque de frenagem sobre rodas respectivas; - pelo menos um módulo de potência projetado para enviar correntes de fase para os atuadores eletromecânicos tal que os últimos podem exercer uma força de frenagem; - pelo menos um módulo de controle para controlar o módulo de potência em resposta a um comando de frenagem de modo que apropriadas correntes de fase são enviadas para os atuadores de modo que esses podem desenvolver a força de frenagem desejada; - pelo menos uma caixa de alimentação compreendendo meios de geração de uma alta tensão para suprir o módulo de potência com a alta potência que ele precisa para alimentar os atuadores.

[0008] De acordo com a invenção, a caixa de alimentação compreende ainda meios para gerar uma baixa tensão para alimentar pelo menos o módulo de controle a uma baixa tensão.

[0009] A baixa tensão assim gerada é usada tanto para alimentar as placas eletrônicas do módulo de controle quanto para atuar o membro que trava os atuadores usados como um freio de estacionamento, se os atuadores forem assim equipados. Ainda, esta baixa tensão pode ser usada também para alimentar o computador ou computadores de frenagem se o sistema de frenagem for assim equipado. Assim, a conexão do sistema de frenagem da invenção às fontes de potência da aeronave será reduzida à conexão da caixa de alimentação ao barramento de alimentação da aeronave ou à sua bateria. Todos os outros itens de equipamento no sistema de frenagem serão alimentados diretamente pela unidade de fornecimento, e isto simplifica consideravelmente a conexão do sistema de frenagem às fontes de potência da aeronave.

[0010] De acordo com um aspecto particular da invenção, a caixa de alimentação é equipada com um comutador de potência controlado posicionado a jusante dos meios de geração de alta tensão. Este comutador é uma característica de segurança que garante que a alta tensão será fornecida para os atuadores somente se um comando de frenagem for fornecido, isto tornando possível prevenir frenagens indesejadas. Ele pode ser controlado, por exemplo, usando a lógica exposta em detalhe no documento FR 2 857 642.

[0011] De acordo com outro aspecto particular da invenção, em lugar de, ou bem como, ser equipada com o comutador de potência já mencionado, a caixa de alimentação é equipada com um comutador controlado, posicionado a jusante dos meios de geração de baixa tensão. Este comutador garante que o módulo de controle seja alimentado, e, por conseguinte, capaz de comandar o módulo de potência para gerar correntes de fase, somente se um comando de frenagem foi fornecido, e isto igualmente previne frenagens indesejadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] A invenção será mais bem entendida à luz da descrição que segue de algumas modalidades particulares da invenção, dadas com referência às figuras dos desenhos anexos, dentre os quais: - a figura 1 é um diagrama de um sistema de frenagem de aeronave de acordo com uma modalidade particular da invenção; e - a figura 2 é um diagrama ilustrando uma forma alternativa do sistema de frenagem ilustrado na figura 1.

[0013] Nessas figuras, fluxos de alta tensão são representados em linha grossa, fluxos de baixa tensão em linha fina, e fluxos de sinais em linha tracejada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0014] Com referência à figura 1, os freios eletromecânicos 1 do sistema de frenagem de aeronave da invenção compreendem, cada, uma pilha de discos 2 compreendendo, em alternação, discos que giram unitariamente com a roda que deve ser frenada, e discos que não giram. Cada freio 1 compreende uma pluralidade de atuadores 3 (somente um está representado aqui), que são suportados por um anel 4 de forma que eles estão situados voltados para a pilha de discos 2. Cada atuador 3 compreende um êmbolo mergulhador 5 que pode ser movido na direção para a pilha de discos 2 a fim de pressioná-la e assim gerar uma força de frenagem.

[0015] O êmbolo mergulhador 5 é movido por um motor elétrico do atuador via uma linha de acionamento que converte um movimento de rotação do motor elétrico para um movimento de translação do êmbolo mergulhador 5. O motor elétrico é alimentado via um controlador ou EMAC 6 compreendendo um módulo de potência 7 que fornece para o motor do atuador correntes de fase dependentes de um comando unidade de controle 16 fornecido por um módulo de controle 8.

[0016] Os comandos fornecidos pelo módulo de controle 8 são formulados com base em vários sinais que se originam em particular a partir de um computador de frenagem 9, um pedal de freio 10 ou um seletor de estacionamento 11.

[0017] O sistema de frenagem inteiro da aeronave é projetado aqui para operar em três modos: um modo normal, um modo de emergência, e um modo de estacionamento.

[0018] No modo normal, o módulo de controle 8 gera um comando 16 com base em uma instrução de frenagem 12 recebida a partir do computador de frenagem 9.

[0019] No modo de emergência, em que o computador está defeituoso, o módulo de controle 8 gera um comando 16 com base em um sinal de pedal 13 representativo da depressão do pedal de freio 10 que é atuado diretamente pelo piloto.

[0020] No modo de estacionamento, que tem prioridade sobre os outros modos, o módulo de controle 8 gera um comando de frenagem de estacionamento 17 em resposta a um sinal de estacionamento 14 emitido quando o seletor de estacionamento 11 é atuado pelo piloto. A fim de permitir que a frenagem de estacionamento seja suspensa enquanto a aeronave está estacionária, o atuador 3 é equipado com um membro de travamento de estacionamento, aqui, por exemplo, um freio de nenhuma corrente 15, o qual, quando não alimentado, trava o êmbolo mergulhador na posição pelo travamento de um dos eixos de transmissão do trem de acionamento entre o motor elétrico e o êmbolo mergulhador 5.

[0021] Tudo o que é então requerido é assegurar que o freio de nenhuma corrente 15 seja alimentado, para comandar o movimento do êmbolo mergulhador 5 tal que ele exerça uma força de estacionamento sobre a pilha de discos, e então corte o fornecimento de energia, ou a alimentação, para o freio de nenhuma corrente 15 de modo que o atuador é travado na posição de freio de estacionamento.

[0022] A arquitetura compreende uma caixa de alimentação 20 que incorpora conversores 21 e 22 que, com base em pelo menos um barramento de alimentação de aeronave PW e, onde apropriado, a bateria de aeronave, produzem potências (neste caso, correntes de CC) usadas para alimentar os vários itens de equipamento do sistema de frenagem, estes sendo respectivamente um HVDC de alta tensão 23 e um LVDC de baixa tensão 24.

[0023] Evidentemente, um conversor deve ser entendido para significar qualquer dispositivo que, a partir das fontes de potência disponíveis (por exemplo, os alternadores acionados pelos motores a jato ou pela unidade de potência auxiliar da aeronave), torna possível gerar as duas potências necessárias para a operação do sistema de frenagem. Por preferência, cada conversor inclui um comutador controlado que torna possível comutar para a bateria de aeronave quando as fontes de potência não são mais disponíveis.

[0024] O HVDC de alta tensão 23 é usado para alimentar o módulo de potência 7 do EMAC 6, de forma que o último pode gerar as correntes em fase necessárias para alimentar os motores dos atuadores de freio. O LVDC de baixa tensão 24 propriamente dito alimenta o módulo de controle do EMAC 6, e o computador de frenagem 9 e é usado para fornecer a eletricidade necessária para a operação das placas eletrônicas associadas. Assim, somente a caixa de alimentação 20 é conectada às fontes de potência da aeronave.

[0025] Aqui, um comutador de potência controlado 25 é posicionado a jusante do conversor de alta tensão 21 a fim de permitir que o módulo de potência do EMAC seja alimentado somente se um comando de frenagem tenha sido emitido ou pelo computador de frenagem, ou pelos pedais, ou pelo seletor de estacionamento.

[0026] A lógica de controle para o comutador de potência 25 pode ser, por exemplo, a lógica detalhada no documento FR 2 857 642.

[0027] Esta lógica, à revelia, posiciona o comutador 25 em uma posição aberta, para a qual o módulo de potência do atuador 7 não é alimentado. Nesta posição, o êmbolo mergulhador 5 do atuador 3 não pode se mover em resposta a um comando a partir do módulo de controle 8. Esta lógica posiciona o comutador 25 em uma posição fechada somente em resposta a um comando de fechamento que se origina do módulo de controle 8, confirmado por um sinal de confirmação que não se origina a partir do módulo de controle 8 e independente do mesmo.

[0028] As vantagens das provisões da invenção são muitas: - Disponibilidade melhorada de capacidade de frenagem. Com uma caixa de alimentação de acordo com a invenção, é possível frenar a aeronave sem que a rede de potência de aeronave esteja disponível (com todos os motores a jato e unidades de potência auxiliares desligadas e sem nenhum suprimento de energia externo disponível) porque a caixa de alimentação é capaz de passar automaticamente a partir da bateria para gerir o fornecimento de alta e baixa tensões para os itens de equipamento do sistema de frenagem. - Sistema de frenagem simplificado, obtido pela limitação do número de conversores de tensão no sistema de frenagem e do número de entradas de alimentação para os vários itens do equipamento no sistema de frenagem. Além disto, a caixa de alimentação pode ser programada simplesmente para reajustar os vários itens de equipamento através de uma operação de corte e então realimentação para as placas associadas. - Confiabilidade melhorada do sistema de frenagem. A confiabilidade dos itens de equipamento que constituem o sistema de frenagem é consideravelmente aumentada porque a caixa de alimentação pode ser programada para desligar os vários itens de equipamento do sistema de frenagem durante as fases de vôo, com o trem de pouso recolhido, e permite que energia seja fornecida para os mesmos somente quando o trem de pouso está abaixado. - Consumo de bateria otimizado. No caso de uma ligação à bateria de aeronave, a baixa tensão pode ser autorizada somente quando existe uma demanda por frenagem, a fim de limitar o consumo de bateria. Uma cópia do estado de bateria pode ser enviada pela caixa de alimentação para os módulos de controle de atuadores e computadores a fim de iluminar as instruções de controle (desempenho de frenagem mais baixo usando a bateria é geralmente permitido pelo fabricante da aeronave). - Transparência aperfeiçoada do sistema de frenagem. Quando os comandos de desligamento são emitidos, a caixa de alimentação pode gerir a transparência necessária para os computadores que ela aciona, a fim de registrar os dados ou sustentar os fornecimentos para os dispositivos de estacionamento, por exemplo.

[0029] De acordo com uma forma alternativa de modalidade ilustrada na figura 2, é permissível, em lugar de (ou também com) se ter o comutador de potência 25 disposto na linha de alimentação de alta tensão, prover o comutador 25’ disposto na linha de alimentação de baixa tensão. O comutador 25’ é controlado de uma tal maneira que ele se fecha se um comando de frenagem é gerado, permanecendo aberto em outros casos, a fim de prevenir qualquer risco de frenagem indesejada. Mais especificamente, ao invés de privar-se do módulo de potência de alta tensão, prevenindo assim que os atuadores apliquem qualquer força de frenagem em qualquer momento, o novo comutador priva-se do módulo de controle de baixa tensão, prevenindo assim que o módulo de controle formule as instruções necessárias para o módulo de potência para alimentar os atuadores. O efeito é, por conseguinte, o mesmo, mas o novo comutador 25’ naturalmente é de um tamanho menor e, portanto, menos pesado e menos volumoso.

[0030] Como uma alternativa, o comutador 25’ poderia ser deixado, à revelia, na posição fechada e ser aberto em resposta a um comando para desligar o equipamento, ou em fases de operação da aeronave que não requerem frenagem (por exemplo, em resposta à detecção de que o trem de pouso está recolhido no compartimento de trem de pouso).

[0031] Evidentemente a invenção não é restrita ao que acabou de ser descrito, mas, de forma mais geral, abrange qualquer forma alternativa que cai dentro do escopo definido pelas reivindicações.

[0032] Em particular, embora o módulo de controle e o módulo de potência sejam aqui representados como sendo fisicamente agrupados conjuntamente em um e no mesmo controlador ou EMAC, esses dois módulos poderiam ser separados. Assim, o módulo de controle poderia, por exemplo, ser incorporado no computador de frenagem, enquanto o módulo de potência poderia ser posicionado tão perto quanto possível dos atuadores de frenagem.

[0033] Ainda, embora a presença de um comutador de potência controlado a caixa de alimentação torne possível prevenir frenagem indesejada, um tal comutador poderia ser omitido se outras características de segurança em algum lugar permitirem que tais eventos sejam evitados.

[0034] Os meios para geração de baixa tensão na caixa de alimentação podem trabalhar fora de várias fontes de potência: - um barramento de alimentação da aeronave (tensão de CA ou CC, alta ou baixa, disponível com os alternadores acionados pelos motores, a APU, um fornecimento de energia externo, etc.); - a bateria de aeronave, ou uma bateria interna da caixa de alimentação, esta fonte normalmente sendo sempre disponível; - a alta tensão gerada pela caixa de alimentação propriamente dita.

[0035] Finalmente, a caixa de alimentação da invenção poderia ser equipada com uma fonte de potência interna, por exemplo, uma bateria dedicada, concebida para assumir o barramento de alimentação e as baterias da aeronave se essas falharem ou se tornarem indisponíveis.

Claims

1. Arquitetura de sistema de frenagem de aeronave compreendendo: freios com atuadores eletromecânicos (3) para aplicar seletivamente uma força de frenagem a respectivas pilhas de discos (2) a fim de exercer um torque de frenagem sobre respectivas rodas; pelo menos um módulo de potência (7) projetado para enviar correntes de fase para os atuadores eletromecânicos de modo que os últimos possam exercer uma força de frenagem; pelo menos um módulo de controle (8) para controlar o módulo de potência em resposta a um comando de frenagem de modo que correntes de fase apropriadas sejam enviadas para os atuadores de modo que estes possam desenvolver a força de frenagem desejada; pelo menos uma caixa de alimentação (20) compreendendo meios (21) de geração de uma alta tensão (HVDC) para fornecer ao módulo de potência a alta potência que ele precisa para alimentar os atuadores; caracterizado pelo fato de que a caixa de alimentação compreende ainda meios (22) para geração de uma baixa tensão (LVDC) para alimentar pelo menos o módulo de controle a uma baixa tensão; em que a caixa de alimentação (20) é equipada com um comutador controlado (25’) posicionado a jusante dos meios (22) de geração de baixa tensão (LVDC) e comutado para uma posição fechada em resposta a um comando de frenagem fornecido para o módulo de controle (8).

2. Arquitetura de sistema de frenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios (22) de geração de uma baixa tensão também alimentam um computador de frenagem (9) projetado para fornecer um comando de frenagem ao módulo de controle.

3. Arquitetura de sistema de frenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a caixa de alimentação (20) é equipada com um comutador controlado (25) posicionado a jusante dos meios (21) de geração de alta tensão (HVDC) e comutado para uma posição fechada em resposta a um comando de frenagem fornecido para o módulo de controle (8)