CN101304919B - 飞机以及在地面上使飞机制动地枢转转弯的方法 - Google Patents

Abstract

一种使飞机(1)制动地枢转转弯飞机的方法，该飞机(1)包括机身(3)和位于机身一侧的起落架组件(9、10)。所述起落架包括其上安装有多个轮子(19、20)的转向架(17)，至少一个轮子位于转向架(17)的第一侧上，而至少一个轮子位于转向架(17)的第二侧上。所述方法包括以下步骤：施加适于移动飞机或使飞机转弯的推力(7”)，以及通过制动至少一个轮子，对转向架(17)的第一侧施加比第二侧大的制动力。所述第一侧比所述第二侧更靠近于飞机的转弯中心(13)。由此，所述方法在起落架腿中产生相对低的扭矩载荷，减小了疲劳损坏。还提供一种制动控制系统，该系统在转弯过程中有选择地制动轮子。

Description

飞机以及在地面上使飞机制动地枢转转弯的方法

技术领域

本发明涉及飞机，尤其是涉及地面上操纵飞机的方法。

背景技术

飞机尤其是大型飞机需要能在地面上在小半径转弯圈内进行操纵。为了在小半径转弯圈内转动飞机，通常公知的是执行“制动的枢转转弯(braked pivotturn)”。该制动的枢转转弯通常通过如下方法实现：转动飞机的前轮，施加差动的发动机推力，并对其中起落架之一的所有轮子进行制动，一般地说，即围绕轮子使飞机转弯。

由于轮胎在地面上摩擦，如此的操纵会在该转弯内侧上的起落架中产生较大的扭矩载荷，在许多飞机上扭矩载荷大得足以对起落架结构造成疲劳损坏。可能发生显著疲劳损坏的飞机可被取缔作上述枢转转弯的操纵，因此，其地面上操纵性受到限制。

发明内容

本发明寻求提供一种使飞机制动地枢转转弯的方法，该方法在起落架结构中产生低的扭转载荷和/或至少减缓某些上述的问题。

本发明提供一种使飞机在地面上制动地枢转转弯的方法，飞机包括一机身和位于机身一侧的起落架组件，起落架组件包括其上安装有多个轮子的转向架，至少一个轮子位于转向架的第一侧上，而至少一个轮子位于转向架的第二侧上，

该方法包括以下步骤：

(i)施加适于移动飞机的推力，以及

(ii)通过制动至少一个轮子，对转向架的第一侧施加比第二侧大的制动力，第一侧比第二侧更靠近于飞机的转弯中心。

较之于起落架上所有轮子都被制动的情形，根据本发明实施例的制动的枢转转弯可在起落架中产生较低的扭矩载荷。可以想到在根据本发明实施例的枢转转弯过程中，通过飞机的转弯运动和轮胎在地面上的摩擦，起落架组件中可产生主要扭矩。此外，由于施加到转向架两侧的差动的制动力，可以想到在起落架组件中会产生第二扭矩。根据本发明的实施例，通过对起落架组件的转向架第一侧施加比第二侧大的制动力，则产生与主要扭矩方向相反的第二扭矩。由此可减小起落架所承受的净扭矩。

应该理解到，飞机通常关于其中心线对称，因此它通常包括至少两个起落架组件，每个起落架组件位于机身相应的一侧。飞机可包括两个以上的起落架组件。

还将理解到，根据本发明的方法所述的诸步骤不必按照所示顺序执行，事实上可按照任意的顺序进行。

起落架组件可包括一个腿，而腿中的第二扭矩的方向与主扭矩的方向相反，由此，减小了腿中的净扭矩。腿可以连接在偏离转向架第一侧的某一位置。腿可以连接在第一侧和第二侧之间的某一位置。该位置可以是第一侧和第二侧之间的中间。

起落架可以是机身的一侧，但在机身最宽点内顺翼展方向的某一位置，且起落架较佳地位于机身最宽点外顺翼展方向的某一位置。

推力可以是适于使飞机转弯的差动推力。应当理解，差动推力可包括位于飞机一侧上的向前推力(即，推动飞机向前移动的推力)。差动推力可包括飞机一侧上的向后推力。差动推力可以是向前和向后推力的组合。差动推力可包括一净向前推力。该推力较佳地由飞机上至少一个发动机产生。净推力可通过与机身中心线相间隔开的推力中心作用。推力中心离机身中心线的顺翼展方向的间距可大于起落架离机身中心线的顺翼展方向的间距。当然，净推力可以非常靠近或基本上沿着机身中心线作用。例如，这可以发生在一具有后机身引擎舱(RFN)构造的飞机上。

通常净推力是一向前的推力，而转弯中心位于起落架组件的外面(即，转弯中心离机身中心线的顺翼展方向的间距大于起落架组件离机身中心线的顺翼展方向的间距)。

对转向架第一侧上的一个或多个轮子可施加比转向架第二侧上轮子大的制动力。通常地，转向架第一侧上所有的轮子被完全地制动，而转向架第二侧上所有的轮子则可自由地转动。替换地或此外，施加制动的转向架第二侧上的轮子数量少于施加致动的转向架第一侧上的轮子。转向架第一侧上比第二侧上可多制动至少一个的轮子。

飞机可在操纵过程中以低速移动。飞机较佳地以低于40节的速度移动。飞机更佳地以低于20节的速度移动。飞机可以低于10节的速度移动。当飞机趋于围绕某一给定点转动时，飞机上不同点的速度将根据其离转弯中心的距离而变化。应该理解到，这里所说的飞机在操纵过程中的速度是指飞机前部某一点的速度，更准确地说，是指沿飞机中心线位于支承飞机前轮的起落架上的某一点的速度。

飞机还可包括一前轮。应该理解到，相对于机身中心线的某一角度转弯前轮可改进飞机的转弯圆半径和/或减小飞机起落架内的应力，尤其是减小前起落架内应力。当然，飞机可包括多个前轮，因此谈到前轮应当相应地作出解释。根据本发明实施例的方法还可包括以相对于飞机机身中心线的某一角度转弯前轮的步骤。该角度较佳地大于30度。更为较佳地是，该角度大于45度。更为较佳地是，该角度大于60度。

本技术领域内的技术人员将会理解到，前轮可以朝向或远离飞机转弯的方向转动。通常前轮可沿飞机转弯方向转动，使得在枢转转弯操纵过程中可向前驱动该轮子。

该方法还可包括如下步骤：

(i)接收关于飞机参数的信号，以及

(ii)根据信号施加制动力。

该方法可包括接收关于多个飞机参数的多个信号的步骤。飞机参数或多个飞机参数之一可以是飞机的速度。飞机参数或多个飞机参数之一可以是前轮相对于飞机机身中心线的角度。飞机参数或多个飞机参数之一可以是以下任何一个或多个：飞机发动机的推力，净推力的位置和/或大小，转弯中心的位置，允许确定转弯中心位置的数据。

该方法还可包括以下步骤：

(i)将飞机参数值与飞机参数参考阈值比较，以及

(ii)如果参数值在参考阈值之外，则施加制动力(以上述的差动方式)。

因此，本发明的实施例可以设置成只在某些条件下，对起落架组件的转向架的第一侧施加比第二侧更大的制动力。例如，当前轮相对于机身中心线的角度大于阈值时，可对起落架组件的转向架的第一侧施加比第二侧更大的制动力。阈值可以是预定的。

该方法可包括将制动力分配到转向架各侧的步骤。分配制动力的步骤可以完全自动化。

该方法可包括这样的步骤：接收关于将制动施加到飞机起落架轮子上的信号(例如，当飞行员施加起落架制动时)并根据该信号施加本发明所述制动力。由此，本发明的实施例可提供一种方法，在飞机制动的枢转转弯过程中，该方法根据飞机飞行员的相对低的输入有选择地控制飞机起落架上轮子的制动。

本发明实施例还可提供执行这里所述方法的至少一个步骤的制动控制系统，。较佳地，该制动控制系统设置成根据本发明制动起落架组件上至少一个轮子。该制动控制系统可设置成根据一信号，或更佳地根据多个信号，制动如本发明所述的起落架组件上至少一个轮子。例如，制动控制系统可以设置成当飞机速度低于阈值且前轮角度高于阈值时，所述系统制动起落架上的至少一个轮子，所述阈值由制动控制系统接收到的一个信号或多个信号所确定。

根据本发明的另一方面，提供一制动控制系统，其在飞机制动地枢转转弯过程中有选择地制动起落架组件上的轮子，该飞机包括机身和位于机身一侧上的起落架组件，该起落架组件包括其上安装有多个轮子的转向架，至少一个轮子位于转向架的第一侧上，而至少一个轮子位于转向架的第二侧上，

其中，制动控制系统设置成通过制动至少一个轮子来对转向架的第一侧施加比第二侧大的制动力，第一侧比第二侧更加靠近飞机转弯中心。

制动控制系统可包括制动输入接收器，其接收关于对飞机起落架轮子施加制动的信号，其中，制动控制系统设置成根据由制动输入接收器接收到的信号来施加制动力。当飞行员施加起落架制动时，制动输入接收器可接收信号。由此本发明的实施例可提供一种制动控制系统，该系统根据飞机飞行员的相对低的输入在飞机制动地枢转转弯过程中有选择地控制飞机起落架上的轮子的制动。

该制动控制系统较佳地还包括第一接收器，其接收关于飞机参数的信号。制动控制系统可包括接收关于多个飞机参数的一个信号或多个信号的多个接收器。例如，飞机参数可以是飞机的速度。飞机参数可以是前轮相对于飞机机身的中心线的角度。

制动控制系统可以设置成通过制动至少一个轮子，并根据至少一个接收器接收到的一个信号或多个信号，且最好还根据制动输入接收器接收到的信号，对起落架组件转向架的第一侧上施加比第二侧上大的制动力来作用。

制动控制系统还可包括储存飞机参数参考阈值的数据库。该制动控制系统可以设置成比较飞机参数值和飞机参数参考阈值，并可设置成：根据飞机参数值和飞机参数参考阈值的比较，对至少一个轮子实施制动。

因此，本发明的实施例提供了一种方法和制动控制系统，在制动地枢转转弯过程中，该系统根据飞机飞行员的相对低的输入有选择地控制飞机起落架上轮子的制动。如果飞机参数在某些阈值之外，则该方法和制动控制系统可在致动地枢转转弯过程期间有选择地控制飞机起落架上轮子的制动。例如，如果飞机飞行员要操纵地面上的飞机，使前轮处于70度角，且起落架组件(最好是转弯内侧上的起落架组件)上所有轮子被制动，则制动控制系统可根据本发明有选择地控制飞机起落架上轮子的制动，这样，第二扭矩方向与主要扭矩方向相反。

根据本发明另一方面，提供一种使用如这里所述本发明方法的飞机，其中，飞机设置成对起落架组件转向架的第一侧施加比第二侧大的制动力。

根据本发明另一方面，提供一种包括如这里所述的制动控制系统的飞机。

根据本发明又一方面，还提供一种在地面上使飞机制动地枢转转弯的方法，该飞机包括机身、两个起落架组件，所述起落架组件位于机身的各侧，每个起落架组件包括其上安装有多个轮子的转向架，至少一个轮子位于转向架内侧上，至少一个轮子位于转向架外侧上，

所述方法包括如下步骤：

(i)施加适于移动飞机的推力，以及

(ii)制动较靠近飞机转弯中心定位的起落架组件上的至少一个轮子，

其中，通过制动至少一个轮子，对所述起落架组件的转向架外侧施加比内侧大的制动力。应当理解，当飞机在地面上时，转向架的内侧位于比外侧更加靠近机身。还应当理解到，当转弯中心位于起落架组件之外时，如此方法的实施例可以特别地有利。

本发明对于较大飞机有更大的应用。飞机较佳地重量大于50吨净重，更较佳地重量大于200吨净重。飞机的大小较佳地相当于设计成承载75名以上乘客的飞机，更较佳地是承载200名以上的乘客。

本发明的实施例可同样适用于其它类型的小半径转弯，例如，雅可比(Jacobs)操纵。

将会理解到，参照本发明方法所述的本发明诸方面可同样地适用于任何上述本发明的装置，诸如飞机和制动控制系统，或适用于任何本发明的其它方法，反之亦然。

附图说明

现将参照示意的附图，借助于实例来描述本发明各种实施例，在附图中：

图1a至1d示出执行制动地枢转转弯的飞机，

图2a至2c是计算机模拟图像，示出三种不同制动枢转转弯过程中起落架组件内的载荷，以及

图3是根据本发明实施例的执行第一类型制动枢转转弯的飞机上转向架的平面图。

具体实施方式

图1a至1d示出在狭窄跑道2上执行制动地枢转转弯的飞机1的平面图。飞机包括机身3和机翼5以及四个发动机7。两个起落架组件9、10位于机翼5下面并在机身3的两侧。各起落架组件包括(参照图3)腿15、转向架17(其中心连接到腿15)以及安装在转向架上的两对轮子19、20。两个轮子19a、20a位于转向架的第一侧上，而两个轮子19b、20b位于转向架的第二侧上。飞机1还包括位于机身前面的前轮11。

在图1中，飞机1已经到达狭窄跑道2的尽头，因此必须执行一小半径的右转弯。发动机在地面上空转并只产生小量的向前推力(图1a至1d中用箭头7’显示)。飞机的向前速度近似为5节。

如本技术领域内所公知的，为了实现第一类型的制动的枢转转弯，飞行员需执行三个步骤。首先，前轮11转到一侧。然后，飞行员对其中一个起落架9的轮子施加制动，如图1b和1c中的交叉圆所示。最后，产生适于使该飞机转弯的推力。在第一实施例中，最左边发动机的向前推力7”增加而高于惰转。发动机推力的纯粹效果是净推力(未示出)。净推力通过与机身中心线间隔开的推力中心(未示出)作用，并关闭最左边的发动机。

由此，飞机以相当小转弯半径的圆，围绕靠近其上施加有制动的起落架9定位的转动中心13转弯。起落架移动，最初在小半径圆14内向前运动(为了清晰起见，起落架的运动已经放大)。当飞机转过180度时，飞行员减小最外发动机的推力使其空转，拉直前轮并释放起落架9上的制动器。

在现有技术的制动的枢转转弯中，在操纵过程期间，起落架9上的所有轮子被制动。由于轮胎在跑道2上摩擦，这就在起落架组件9的腿中产生大的扭矩。然而，根据本发明的本实施例，只有较靠近转弯中心13的转向架17一侧上的轮子19a、20a被制动。正如参照图2和3将要描述的，这减小腿15所承受的扭矩。可以想到有选择地制动转向架形成了第二扭矩，该第二扭矩沿上述由因轮胎在跑道上摩擦产生的扭矩相反的方向作用，由此减小了总的扭矩。

图2包括计算机模拟得到的图像，示出三种不同制动枢转转弯过程中的起落架组件内的载荷。图表显示了三种不同制动枢转转弯过程中在30至80秒时间内起落架腿内的载荷。

图2a显示转向架上所有四个轮子都被制动的操纵，图2b显示只有更远离转弯中心的转向架一侧上的轮子被制动的操纵，而图2c显示只有更靠近转弯中心的转向架一侧上的轮子被制动的操纵。箭头23表示轮子和起落架腿上的力方向和大小。箭头越长，则力的大小越大。

首先参照图2a，起落架组件上所示的载荷是制动的枢转操纵过程中所发生的载荷，其中，转向架17上所有四个轮子19、20都被制动。当飞机1转弯时，轮子19、20通过轮胎在跑道上的摩擦承受相当大的摩擦载荷。每一轮子上的摩擦力沿不同方向作用，但摩擦的组合效果将在起落架腿中产生主要扭矩23。正如图形显示中所示，在整个测量时间周期中，扭矩近似为2.5×10⁸Nmm。

现参照图2b，起落架上所示的载荷是制动的枢转操纵过程中所发生的载荷，其中，只有更远离转弯中心13的转向架17一侧上的轮子被制动。当飞机转弯时，由于轮胎19b、20b摩擦跑道，被制动的轮子仍承受相当大的摩擦载荷。该摩擦载荷在起落架腿15中产生主要扭矩(未示出)。腿15中净扭矩23在整个测量时间周期中近似为3.2×10⁸Nmm。这大大高于图2a中的数值。可以想到扭矩的提高是由于转向架上差动的制动力造成的第二扭矩，该第二扭矩沿与上述主要扭矩沿相同的方向作用。

图2c示出制动的枢转操纵过程中起落架组件内的载荷，其中，只有更靠近转弯中心13的转向架17一侧上的轮子19a、20a被制动(即，根据本发明实施例的方法)。如在上述的操纵中，当飞机1转弯时，由于轮胎摩擦跑道2，被制动的轮子19a、20a承受相当大的摩擦载荷。该摩擦载荷在起落架中产生主要扭矩。然而，腿15中净扭矩23在整个测量时间周期中近似为0.5×10⁸Nmm。这大大低于图2a(和2b)中的数值。可以想到扭矩的减小是由于转向架上差动的制动力造成的第二扭矩，该第二扭矩沿与主要扭矩沿相反的方向作用。

因此，技术人员将会认识到，较之于执行现有技术的制动的枢转转弯，执行本发明实施例的方法可在起落架组件内产生显著降低的扭矩。由此，根据本发明实施例，可允许以前被取缔作如此操纵的大型飞机执行制动的枢转转弯，并因此能够在小半径内转弯。

图3示出根据本发明第一实施例的执行制动的枢转转弯的飞机1上的转向架17的平面图。飞机1包括制动控制系统(未示出)，其允许分别地制动每个轮子19a、19b、20a、20b。

如图2c所示和以上所述，较靠近转弯中心13的转向架17一侧上的轮子19a、20a被制动，而转向架17另一侧上的轮子可自由地转动。

根据本发明第二实施例(未示出)，飞机设置有制动控制系统，该系统包括控制单元、地面速度接收器和前轮角度接收器。该制动控制系统还包括制动输入接收器，当飞行员想对起落架的轮子施加制动时，该制动输入接收器接收一信号。

控制单元设置成通过地面速度接收器和前轮角度接收器接收关于飞机速度和前轮角度的信号。控制单元还设置成将从地面速度接收器中接收到的信号和从前轮角度指示器中接收到的信号与储存在制动控制系统内的数据库中的参数参考阈值进行比较。在第二实施例中，飞机速度低于20节的阈值，而前轮离机身中心的角度大于60度的阈值。

在使用过程中，制动输入接收器接收因飞行员施加制动引起的信号。控制单元将取自接收器的信号与参数参考阈值进行比较。在此特殊实施例中，速度和前轮角度都在其相应阈值之外。因此，制动控制单元仅对更靠近转弯中心的转向架一侧上的轮子施加制动作用。由此起落架腿中的扭矩保持在可接受的水平上，这样，发生疲劳损坏的可能性相对较低。

尽管参照特定实施例描述和图示了本发明，但本技术领域内的技术人员将会认识到，本发明可作出这里未特别示出的许多不同的变化。现将借助于实例描述对上述实施例所作出的某些变化。

每一起落架不需包括四个轮子。例如，起落架可包括两个轮子(在此情形中，术语“转向架”应理解为意指两个轮子共用的起落架腿一端处的结构，例如，轴)。起落架可包括6以上的轮子。实现制动的枢转转弯所执行的诸步骤不必按照上述的顺序进行。可采用雅可比操纵，而不是对于第一实施例所述的制动的枢转转弯。

在以上描述中，提到了整体或构件，它们具有已知的、明显的或可预见的等价物，则这种等价物也包含于此，就如分别作了阐述一样。应该参照确定本发明真正范围的权利要求书应当认为该权利要求书包括任何这种等价物。读者还将认识到，被描述为较佳、有利、方便的或诸如此类的本发明的整体或特征都是可选的，它们并不限制独立权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种在地面上使飞机制动地枢转转弯的方法，所述飞机包括机身和两个起落架组件，所述起落架组件位于所述机身的各侧上，且各所述起落架组件包括其上安装有多个轮子的转向架，至少一个轮子位于所述转向架的第一侧上，而至少一个轮子位于所述转向架的第二侧上，

所述方法包括以下步骤：

(i)施加适于移动所述飞机的推力，以及

(ii)制动所述起落架组件上较靠近所述飞机转弯中心的至少一个轮子，其中通过制动至少一个轮子，对所述转向架的所述第一侧施加比所述第二侧大的制动力，所述第一侧比所述第二侧更靠近所述飞机的转弯中心。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一侧是所述转向架的所述外侧，所述第二侧是所述转向架的所述内侧。

3如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述推力是适用于使所述飞机转弯的差动推力。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转向架的所述第一侧比所述第二侧多制动至少一个轮子。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞机移动速度小于20节。

6.如权利要求1所述的方法，所述飞机还包括前轮，其中，所述方法还包括以相对于所述飞机机身中心线大于45度角度使所述前轮转弯的步骤。

7.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

(i)接收关于飞机参数的第一信号，以及

(ii)根据所述信号施加所述制动力。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(i)将飞机参数值与飞机参数参考阈值比较，以及

(ii)如果所述参数值在所述参考阈值之外，则施加所述制动力。

9.如上述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞机重量大于50吨净重。

10.一种飞机，包括机身和两个起落架组件，所述起落架组件位于所述机身的各侧，且各所述起落架组件包括其上安装有多个轮子的转向架，至少一个轮子位于所述转向架的第一侧上，而至少一个轮子位于所述转向架的第二侧上，所述飞机进一步包括致动控制系统在制动地枢转转弯过程中有选择地制动所述起落架组件上较靠近所述飞机转弯中心的轮子，其中，所述制动控制系统设置成通过制动至少一个轮子来对所述转向架的所述第一侧施加比所述第二侧大的制动力，所述第一侧比所述第二侧更加靠近所述飞机的转弯中心。

11.如权利要求10所述的飞机，其特征在于，还包括制动输入接收器，所述制动输入接收器用于接收关于对所述飞机起落架的轮子施加制动的信号，其中，所述制动控制系统设置成根据由所述制动输入接收器接收到的信号来施加所述制动力。

12.如权利要求10或11所述的飞机，其特征在于，还包括接收关于飞机参数的信号的第一接收器，以及用来储存飞机参数参考阈值的数据库，

其中，所述制动控制系统设置成比较所述飞机参数值和所述飞机参数参考阈值，且所述制动控制系统设置成根据所述飞机参数值和所述飞机参数参考阈值的比较，对至少一个轮子实施制动。

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