DE69529560T2

DE69529560T2 - Verfahren zum Festsetzen der Bremsen während des automatischen Bremsens

Info

Publication number: DE69529560T2
Application number: DE69529560T
Authority: DE
Inventors: Thomas T. Griffith; David T. Yamamoto
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: EP0742143A2; DE69529560D1; EP0742143A3; EP0742143B1; US5505531A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Flugzeugbremssystems während automatisierter Bremsbetätigung, wobei das Bremssystem ein Reibungselement, ein Mittel zur Erzeugung hydraulischer Kraft zur Aktivierung des Reibungselements und eine Systemsteuerungsvorrichtung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Füllen des Bremssystems mit einer vorgegebenen Menge Hydraulikflüssigkeit, die so gewählt ist, dass das Reibungselement zum Punkt des Festsetzens der Bremsen gebracht wird,
- Messen der momentanen Flugzeugverzögerung,
- Bestimmen des Verzögerungsfehlers durch Vergleich der gemessenen Flugzeugverzögerung mit einer vorherbestimmten Flugzeugverzögerung und
- Bestimmen der für die Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung eines automatischen Bremssteuerungsbefehls.
Ein derartiges Verfahren ist aus der EP-A-0 026 725 bekannt.

Beschreibung des Standes der Technik

Flugzeugbremsen der in großen kommerziellen Verkehrsflugzeugen verwendeten Art nutzen typischerweise eine Folge von rotierenden Elementen, die sich mit den Flugzeugrädern drehen (Rotoren) und die mit stationären Elementen (Statoren), die sich nicht drehen, verflochten sind, nicht unähnlich einer Mehrscheibenkupplung. Ein die Rotoren und Statoren zusammenzwingender und einen zusammengepressten Stapel von Rotoren und Statoren erzeugender Druck erzeugt Reibungskräfte zwischen den Rotoren und den Statoren, die der Rotation der Rotoren entgegenwirken und das Flugzeug verlangsamen. Die Anzahl von Rotoren und Statoren ist so gewählt, dass man die Reibungsfläche erhält, welche zur Entwicklung des Drehmoments, welches nötig ist, um das Flugzeug abzubremsen oder sanft und innerhalb einer vernünftigen Distanz anzuhalten, erforderlich ist. Erst nachdem die Rotoren und Statoren bis zu dem Punkt, bei dem sie in festem Kontakt miteinander stehen, dem Punkt, der als Festsetzen bekannt ist, zusammengedrückt sind, werden verzögernde Kräfte erzeugt.
Um das Schleifen der Bremsen zu verhindern, muss das das Zusammendrücken der Rotoren und Statoren kontrollierende Hydraulikkraftelement 22 in einer zurückgezogenen Position kurz vor dem Festsetzen gehalten werden, wenn keine Bremskraft erwünscht ist. Da große kommerzielle Verkehrsflugzeuge schwer sind, benötigen Bremssysteme für diese Verkehrsflugzeuge häufig den Einsatz einer großen Kraft, um eine zum Verlangsamen oder Anhalten der Vorwärtsbewegung nötige Bremskraft zu erreichen.
Es wurden automatische Bremssysteme entworfen, um die Bremskraft bei der Landung automatisch nach einem vordefinierten Zeitplan und als Antwort auf die Flugzeugverzögerung durch die kombinierten Auswirkungen von Bremsen, Schubumkehrern und Bremsklappen anzuwenden. Ebenso wurden Antiblockiersysteme entwickelt und eingebaut, um blockierte Räder oder Rutschen bei rutschiger Landefläche zu vermeiden.
Wenn ein automatisches Flugzeugbremssystem zuviel oder nicht genug Hydraulikflüssigkeitsdruck anwendet, als die Entwickler an irgendeinem Punkt des Landevorgangs vorgesehen haben, spricht man davon, dass im automatischen Bremssystem eine Drucküberschreitung oder Druckunterschreitung vorliegt. In ähnlicher Weise spricht man, wenn die Flugzeugverzögerung größer oder kleiner ist, als die Entwickler an irgendeinem Punkt des Landevorgangs vorgesehen haben, davon, dass im automatischen Bremssystem eine Verzögerungsüberschreitung oder -unterschreitung vorliegt. Diese Zustände können ein weiches Landeausrollen stören und ebenso Unbehagen und Besorgnis bei Passagieren und Besatzung hervorrufen.
In der Vergangenheit haben automatische Flugzeugbremssysteme typischerweise aus Stahl hergestellte Rotoren und Statoren und Steuerungssysteme zur Steuerung der automatischen Bremsfunktion, um Festsetzen zu erreichen, benutzt. Diese automatischen Bremssysteme erfahren normalerweise nicht die Probleme der Verzögerungsüberschreitung, bei denen die Bremsen mehr Bremsdrehmoment erzeugen als gewünscht, und somit waren Steuerungssysteme angemessen, um das anfängliche Festsetzen zu erreichen. Als jedoch moderne kommerzielle Flugzeuge mit der Benutzung von leichteren Carbonfaserrotoren und -statoren begannen, wurden Überschreitungs- und Unterschreitungsprobleme bedeutsam genug, um Lösungen zu verlangen.
Üblicherweise wird Drucküberschreitung dadurch erzeugt, dass das automatische Bremssteuerungssystem den genauen Bezug der Rotoren und Statoren zum Festsetzen nicht kennt und beim Bremsvorgang einen geplanten, jedoch unverhältnismäßig großen Druck auf das hydraulische System anwendet.
Frühere automatische Bremssysteme benutzen sorgfältig maßgeschneiderte Ventilsteuerungsbefehlprofile (Bremsfüllimpuls), um den anfänglichen Bremsdruck auf einen Punkt zu setzen, an dem die Reibungselemente der Bremse gerade eben anfangen, ein Drehmoment zu erzeugen (Festsetzen). Diese wird durch Dosierung einer vorgegebenen Menge Bremsflüssigkeit vom automatischen Bremsdruckkontrollventil in die Bremsen erreicht.
Ein Beispiel eines solchen automatischen Bremssystems wird in der oben bezeichneten Druckschrift zum Stand der Technik EP-A-0 026 725 gezeigt. Diese Druckschrift offenbart einen in ein Bremssystem integrierten Regelkreis, um dem Piloten zu erlauben, eine gewünschte Verzögerungsrate auszuwählen und um das Flugzeug bei der Landung dazu zu bringen, die ausgewählte Verzögerungsrate zu erreichen und zu halten. Im Wesentlichen enthält der Regelkreis einen Auswahlschalter, um die gewünschte Verzögerungsrate auszuwählen, und benutzt ein lineares Verzögerungsmessersignal mit einer Ausgangsleistung, die der momentanen Rate der tatsächlichen Verzögerung des Flugzeugs entspricht. Komparatorschaltkreise vergleichen die tatsächlichen und gewünschten Verzögerungsraten und liefern ein Fehlersignal an hoch- und niederratige Schaltkreise, welche eine Speicherkapazität aufladen, welche wiederum über einen Puffer und einen Stromsteuerkreis das zugeordnete Kontrollventil regelt. Wenn der Unterschied zwischen der tatsächlichen und gewünschten Rate einen bestimmen Wert überschreitet, steuert der hochratige Schaltkreis das Aufladen der Kapazität. Der niederratige Schaltkreis arbeitet, wenn der Unterschied zwischen der tatsächlichen und gewünschten Rate unter dem bestimmten Wert liegt, und arbeitet so, dass sich die tatsächliche Verzögerungsrate asymptotisch der gewünschten Rate nähert. Ebenso ist ein Initialisierungskreis zum schnellen Befüllen der Bremskavitäten, um den Bremsvorgang zu beginnen, enthalten.
Variabilität im Volumen der Bremsen und in der Antwort des automatischen Bremsdruckkontrollventils bewirkt oft einen anfänglichen Bremsdruck über oder unter dem gewünschten Wert. Wenn der anfängliche Druck zu hoch ist (Bremsüberfüllung) ergibt sich aus dem plötzlichen Angriff des Bremsdrehmoments eine unerwünschte Verzögerungsüberschreitung. Wenn der anfängliche Druck zu niedrig ist (Bremsunterfüllung), befehligt eine nachfolgende Verzögerungsregelung eine wachsende Druckzunahmerate an die Bremsen, weil das Fehlen eines Drehmomentausgangssignals einen zunehmend großen Fehler zwischen der befehligten Verzögerung und der tatsächlichen Verzögerung ergibt. Dies ergibt eine Bremsdrucküberschreitung mit einhergehender Verzögerungsüberschreitung im Moment des Festsetzens.
Das Problem, unter Benutzung eines automatischen Bremssystems das korrekte Festsetzen zu erreichen, ist in einigen modernen Flugzeugen verstärkt, weil die Flugzeughersteller die Flugzeuge mit wahlweisen Bremssystemen von verschiedenen Bremssystemherstellern anbieten. Die zur ausreichenden Befüllung des Bremssystems, um die Rotoren und Statoren zum Punkt des Festsetzens zu bewegen, nötige Menge an Hydraulikflüssigkeit kann für eine Bauweise von Bremsen viel größer sein als für eine andere, Falls das Steuerungssystem Unterschiede in der Bremssystemausführung zwischen Herstellern nicht berücksichtigt, kann die Benutzung einer vorgegebenen Menge Hydraulikflüssigkeit, die bei einer Bremsenart zum Erreichen des Festsetzens gut funktioniert, bei einer anderen zur Verzögerungsüberschreitung führen. Flugzeughersteller sehen es als vorteilhaft an, ein einzelnes automatisches Bremssteuerungssystem zu haben statt mehrere, welche auf die Ausführung des Bremssystems jedes unterschiedlichen Bremsenherstellers zugeschnitten sind.
Ein verwandtes Problem tritt auf, wenn das automatische Bremssystem die Bremse zum Verweilen am Festsetzdruck anweist, wenn die geforderte Verzögerung durch andere Verzögerungsvorrichtungen wie Schubumkehrer oder Flügellandeklappen erreicht oder übertroffen wird. Die vorhandene Technologie für die Herstellung von automatischen Bremsdruckkontrollventilen erlaubt nicht die nötige Präzision, um die Druckausgabe während der Steuerung genau zu steuern. Als Ergebnis kann der Bremsdruck zu hoch, was unerwünschtes Bremsenschleifen verursacht, oder zu niedrig, was bei Rückkehr des automatischen Bremssteuerungssystems zur Verzögerungsregelung Verzögerungsüberschreitung verursacht, angesetzt werden.
Frühere Versuche, das Festsetzen zu erreichen, verließen sich auf die Auswahl eines gesteuerten Bremsfüllimpulses, welcher gerade das Volumen einer durchschnittlichen Bremsanlage füllen würde, und auf eine Form des Füllimpulsbefehls (Strom gegen Zeit), welcher die Auswirkung von Variationen zwischen automatischen Bremsventilen minimieren würde. Variationen des tatsächlichen Volumens der Bremse und der Leistung des automatischen Bremsventils bewirkten immer noch, dass einige Flugzeuge unerwünschtes Verzögerungsverhalten erfuhren. Ein zweiter Ansatz benutzte für jede Art von Bremsen einen unterschiedlichen Füllimpuls. Dies erfordert, dass die Konfigurationssteuerung zwischen automatischen Bremssteuerungsgeräten mit unterschiedlichen Softwareversionen unterscheidet, so dass das Steuerungsgerät an die eingebaute Bremsenart angepasst werden kann.
Frühere Versuche, den Bremsdruck auf dem Festsetzwert zu halten, während die Verzögerung durch Schubumkehrer verursacht wird, verließen sich darauf, den Bremsdruck um einen durch eine Analyse bestimmten spezifischen Wert über den Festsetzdruck eines hohen Festsetzens zu setzen, um sicherzustellen, dass alle Bremsen geschlossen sind. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit einer Verzögerungsüberschreitung durch Verhinderung einer Bremsunterfüllung. Eine Nebenwirkung dieser Technik ist unerwünschtes Bremsenschleifen. Schleifende Bremsen erzeugen übermäßige Verzögerung, vergrößern den Bremsabrieb, und verlangen längere Wartezeiten, um der Bremstemperatur zu erlauben, vor dem nächsten Start auf einen akzeptablen Wert zu fallen. Das letztere beeinflusst die Fähigkeit des Verkehrsflugzeugs zu schnellen Weiterflügen bei Kurzstreckenflügen nachteilig. Diese und andere Probleme sind von der vorliegenden Erfindung gelöst worden.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung verbessert die Leistung des automatischen Bremssteuerungssystems durch Beseitigung von Verzögerungsüber- und -unterschreitungen während des Landungsausrollens und erlaubt die Benutzung eines einzelnen Softwarealgorithmus zur Steuerung einer breiten Palette von Bremsanlagen mit unterschiedlichen hydraulischen Füllvolumina. Zu diesem Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren des oben beschriebenen Typs bereit, das ferner die folgenden Schritte einschließt:
- Vergleichen des Werts der Summe aus automatischem Bremssteuerungsbefehl und der zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls mit einem vorgegebenen minimalen automatischen Bremssteuerungsbefehl zuzüglich einer vorgegebenen Toleranz, um zu bestimmen, welcher größer ist,
- Messen des hydraulischen Bremsflüssigkeitsdrucks, falls die Summe aus automatischem Bremssteuerungsbefehl und der zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls kleiner ist als der minimale automatische Bremssteuerungsbefehl zuzüglich einer vordefinierten Toleranz,
- Bestimmen des hydraulischen Bremsflüssigkeitsdruckfehlers durch Vergleich des gemessenen hydraulischen Bremsflüssigkeitsdrucks mit einem dem Festsetzen entsprechenden vorgegebenen hydraulischen Bremsflüssigkeitsdruck,
- Bestimmen der zur Beseitigung des Druckfehlers nötigen Änderung des hydraulischen Bremsflüssigkeitdrucks,
- Anpassen des hydraulischen Bremsflüssigkeitsdrucks um den zur Beseitigung des Druckfehlers nötigen Wert,
- Halten der hydraulischen Bremsflüssigkeitsdrucksteuerungsdirektion innerhalb vordefinierten Grenzen für eine vordefinierte Zeitdauer,
- nochmaliges Bestimmen des Verzögerungsfehlers, und Erhöhung des automatischen Bremssteuerungsbefehls um einen zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Wert.
Somit benutzt die Erfindung eine Druckrückkopplungssteuerung, um Variationen während der Bremsbefüllung zu kompensieren. Der Bremsfüllimpuls ist so ausgeführt, dass er die Bremse mit dem kleinsten Volumen gerade bis unterhalb des Festsetzens füllt und somit das Problem der Bremsüberfüllung vermieden wird. Druckrückkopplungssteuerung wird nach der Bremsbefüllung ausgeführt, indem der Druck in der Bremse mit dem gewünschten Druckwert verglichen wird und die Befüllung fortgesetzt wird, bis der nominale Festsetzdruck erreicht wird. Sobald der Festsetzdruckwert erreicht ist, wird zur Steuerung des Bremsdrucks Verzögerungsrückkopplung verwendet.
Weiterhin benutzt diese Erfindung Druckrückkopplung zum Halten des Bremsdrucks am Festsetzwert, während die Verzögerung des Flugzeugs durch Schubumkehrer erreicht wird. Die Verzögerungssteuerung ist immer aktiv, und wenn sie das Steuerungskommando auf sein Minimum reduziert, wird Druckrückkopplungssteuerung benutzt, um den Bremsdruck bei einem spezifischen Zieldruck zum Halten des Festsetzens zu regulieren. Der Druckrückkopplungssteuerungsalgorithmus benutzt von einem am automatischen Bremsventilmodul platzierten Druckmessgeber erhaltene Druckinformationen. Die Steuerungsvorrichtung ist ein integriertes Steuerungsgesetz, das den Unterschied zwischen dem tatsächlichen und dem zu erzielenden Bremsdruck minimiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung liegt weiterhin in bestimmten neuen Merkmalen von Aufbau, Verknüpfungen und Anordnungen von Teilen, und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung offensichtlich, welches unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungsfiguren, die einen Teil dieser Spezifikation darstellen, beschrieben wird, wobei:
Fig. 1 eine mechanische schematische Abbildung eines erfindungsgemäßen automatischen Flugzeugbremssystems ist,
Fig. 2 ein Graph des über die Zeit aufgetragenen automatischen Bremssteuerungsbefehls ist, um einen für die Benutzung in der Erfindung geeigneten vordefinierten Zeitplan zu veranschaulichen, und
Fig. 3 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen automatischen Bremsdruckrückkopplungssteuerung darstellt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bezug nehmend auf die Zeichnung, worin in den verschiedenen Zeichnungsfiguren durchgängig gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Elemente bezeichnen, ist in Fig. 1 schematisch ein typisches Flugzeugbremssystem dargestellt. Dieses Bremssystem umfasst ein Reibungselement 23, welches selbst wieder wechselweise positionierte oder gestapelte Rotoren, welche sich mit den Flugzeugrädern drehen, und Statoren, die relativ zur Landungsradstruktur unbeweglich sind und sich nicht mit den Flugzeugrädern drehen, umfasst. Auf das Reibungselement 23 wird von dem Hydraulikkraftelement 22 eingewirkt, um die Rotoren und Statoren im Reibungselement 23 zusammenzudrücken, um das Festsetzen im Zustand, in dem der Zwischenraum zwischen benachbarten Rotoren und Statoren entfernt wurde und die Rotoren und Statoren durch Reibung aufeinander einwirken, zu erreichen. An diesem Punkt wird jegliche zusätzliche zusammendrückende Kraft die Erzeugung eines Reibungsdrehmoments, das der Rotation des gebremsten Flugzeugrads entgegenwirkt, hervorrufen.
Hydraulikflüssigkeitsleitungen 24 vermitteln einen Hydraulikflüssigkeitsdruck zwischen dem Hydraulikkraftelement 22 durch ein Servoventil 21, und einer Hochdruckquelle und Rückführung (nicht dargestellt). Eine automatische Bremssteuerungsvorrichtung 25 gibt ein Signal an das Servoventil 21, um die Betätigung des Hydraulikkraftelements 22 gemäß einem vorbestimmten Bremszeitplan und abhängig von einem Hydraulikflüssigkeitsdruck und einer Flugzeugverzögerung zu steuern. Ein Hydraulikflüssigkeitsdrucksensor 26 misst den tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdruck zu jedem Zeitpunkt und übermittelt diese Information an die automatische Bremsbefehlsteuerungseinheit 25.
Der Hydraulikflüssigkeitsdrucksensor 26 ist ein Druckmessgeber nach Industriestandard zur Messung des Hydraulikflüssigkeitsdrucks im Bereich von 0 bis 27,6 · 10&sup6; N/m² (0 bis 4000 psi) und zur Ausgabe eines proportionalen Signals zwischen 4 und 20 Milliampere. Obwohl diese Erfindung unter Benützung eines solchen Drucksensors ausgeführt wurde, ist eine breite Auswahl von Messgebern, die in der vorliegenden Erfindung benutzt werden könnten, erhältlich. Auf gleiche Weise ist das Servoventil 21 ein Ventil nach Industriestandard, welches von einem Signal zwischen 0 und 8 Milliampere betätigt wird, um einen Hydraulikflüssigkeitsdruck zwischen 0 und 20,7 · 10&sup6; N/m² (0 bis 3000 psi) zu steuern. Natürlich gibt es eine breite Auswahl an anderen Ventilen, die in der vorliegenden Erfindung benutzt werden könnten.
Fig. 2 ist ein Graph, der die im automatischen Bremsbetrieb inhärenten automatischen Bremssteuerungsgebiete darstellt. Für die Fig. 2 und 3 treffen die folgenden Definitionen zu:
I automatischer Bremssteuerungsbefehl
IMIN minimaler automatischer Bremssteuerungsverzögerungsbefehl
IOUT ausgegebener automatischer Bremssteuerungsbefehl
IPMAX maximaler automatischer Bremssteuerungsdruckbefehl
IPMIN minimaler automatischer Bremssteuerungsdruckbefehl
GP Drucksteuerungsverstärkung
GD Verzögerungssteuerungsverstärkung
D Verzögerung
ΔID zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötige Veränderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls
ΔIP zur Beseitigung des Druckfehlers nötige Änderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls
P Druck
Verzögerungsfehler ist der Unterschied zwischen der vorherbestimmten Flugzeugverzögerung und der tatsächlichen Flugzeugverzögerung zu jeglichem Zeitpunkt nach dem Aufsetzen des Flugzeugs während des Ausrollens.
Druckfehler ist der Unterschied zwischen dem vorherbestimmten Bremshydraulikflüssigkeitsdruck, der das Festsetzen anzeigt, und dem tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdruck zu jeglichem Zeitpunkt nach dem Aufsetzen des Flugzeugs während des Ausrollens.
Toleranz ist ein vorgewählter Wert der automatischen Bremssteuerungsbefehlsschrittweite, welcher Variationen von IMIN auf Grund eines verrauschten Eingangssignals (wie es bei realen Systemen auftritt) erlaubt.
Beispielsweise ist der Graph in drei ausgeprägte Bereiche aufgeteilt. Der erste Bereich auf der linken Seite von Fig. 2 ist der Bremsfüllimpulsbereich. Dieser Bereich veranschaulicht den automatischen Bremssteuerungsbefehl, der nötig ist, die Hydraulikkraftelemente 22 des Bremssystems anfänglich mit genug Bremsflüssigkeit zu füllen, um die Reibungselemente 23, sowohl die Rotoren, welche sich mit den Flugzeugrädern drehen, als auch die Statoren, welche relativ zur Landungsradstruktur stationär sind und sich nicht mit den Flugzeugrädern drehen, zum Festsetzen zu bringen. Festsetzen der Bremsen allein reicht nicht zur Erzeugung eines signifikanten Drehmoments aus, um der Bewegung des Flugzeugs entgegenzuwirken, aber es ist der Punkt, an dem ein zusätzlicher automatischer Bremsbefehl ein proportionales Entgegenwirken des Drehmoments hervorrufen wird. Das Halten des Festsetzens der Bremsen während des Landungsausrollens erlaubt eine genauere Anwendung von auf der Verzögerung des Flugzeugs beruhender automatischer Bremskraft. Das Halten des Festsetzens der Bremsen vermeidet ebenso, den Bremshydraulikflüssigkeitsdruck so hoch zu setzen, dass die Bremsen Druck- oder Verzögerungsüberschreitung erfahren, und dass die Bremsen weiterhin schleifen und Hitze erzeugen, selbst nachdem eine ausreichende Flugzeugverzögerung erreicht wurde.
Das automatische Bremssteuerungsbefehlprofil in dem Bremsfüllimpulsbereich ist ausgestaltet, um das interne Volumen des Hydraulikkraftelements 22 schnell mit Hydraulikflüssigkeit zu füllen. Da Bremssysteme von verschiedenen Herstellern entwickelt und geliefert werden, haben sie typischerweise nicht genau die gleichen internen Volumina. Da ein bestimmtes Flugzeug optional ein von irgendeinem der verschiedenen Bremssystemhersteller geliefertes Bremssystem haben kann, ist der Bremsfüllimpuls so ausgestaltet, dass das aus der erhältlichen Auswahl von Bremsausrüstungsentwürfen ausgewählte Bremssystem mit dem kleinsten internen Hydraulikflüssigkeitsvolumen gefüllt wird.
Durch das Maßschneidern des Bremsfüllimpulses an das Hydraulikkraftelement 22 mit dem in Vergleich zu von anderen Herstellern gelieferten größeren Hydraulikkraftelementen kleinsten internen Volumen kann ein Zeitplan der automatischen Bremssteuerungsbefehlanwendung im Bremsfüllimpulsgebiet standardisiert werden, so dass unabhängig von der Marke des für den Einbau in einem bestimmten Flugzeug ausgewählten Bremssystems ein einzelner automatischer Bremssteuerungssystemsalgorithmus benutzt werden kann. Wenn der Bremsfüllimpuls auf eines der größeren internen Volumina maßgeschneidert wäre, dann würde der Bremsfüllimpuls das interne Volumen überfüllen und Drucküberschreitung verursachen, wenn er auf ein Bremssystem mit einem kleineren internen Volumen angewendet würde, was ein unsanftes Bremsen als Ergebnis hätte.
Der zweite Bereich in Fig. 2 ist das Druckrückkopplungssteuerungsgebiet. Dieser Bereich wirkt in denjenigen Situationen ausgleichend, in denen das tatsächlich in einem Flugzeug eingebaute Bremssystem ein größeres internes Hydraulikflüssigkeitsvolumen hat als das kleinste für dieses Flugzeug erhältliche Bremssystem, auf das der Bremsfüllimpuls des automatischen Bremssteuerungssystems maßgeschneidert ist. Während des Betriebs im Druckrückkopplungssteuerungsbereich hat das automatische Bremssystem bereits den Bremsfüllimpuls angewendet und die Verzögerung des Flugzeugs gemessen und registriert, dass die Verzögerung geringer ist als geplant. Als Antwort auf diese Registrierung misst das automatische Bremssystem den tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdruck im Bremssystem und bestimmt den Unterschied zwischen dem tatsächlichen Druck und dem geplanten Druck am Punkt des Festsetzens der Bremsen. Wenn der tatsächliche Druck größer oder kleiner als ein vorherbestimmter Druck am Punkt des Festsetzens der Bremsen ist, gibt das automatische Bremssteuerungssystem einen Befehl, den Hydraulikflüssigkeitsdruck zum Punkt des Festsetzens der Bremsen anzupassen, um somit eine bekannte Beziehung zwischen Rotoren und Statoren zu erreichen. Wenn dies passiert, wird der Druckregler in der automatischen Bremssteuerungsvorrichtung innerhalb enger Grenzen über und unter dem Punkt des Festsetzens der Bremsen gehalten. Dies bedeutet, dass auf Hydraulikflüssigkeitsdruck basierende automatische Bremsbefehle in einem schmalen Bereich gehalten werden, obwohl ein auf der Verzögerung beruhender automatischer Bremsbefehl auf die Druckkomponente überlagert werden wird, wie im nächsten Bereich zu sehen ist.
Der dritte Bereich des Diagramms in Fig. 2 ist der Verzögerungs- und Drucksteuerungsbereich, in dem das Festsetzen der Bremsen aufrecht erhalten wird und der Druckregler im automatischen Bremssteuerungssystem innerhalb enger Grenzen sowohl über als auch unter dem bestimmten dem Festsetzen der Bremsen entsprechenden Druck begrenzt ist. Zusätzlich bestimmt das automatische Bremssteuerungssystem den Verzögerungsfehler des Flugzeugs, den Unterschied zwischen tatsächlicher Verzögerung und geplanter Verzögerung, und wendet einen zusätzlichen automatischen Bremssteuerungsbefehl an, um die richtige Verzögerung zu erreichen.
Wiederum auf Fig. 2 Bezug nehmend ist es klar, dass während des Landungsausrollens der automatische Bremssteuerungsbefehl im Druckrückkopplungsgebiet anfänglich eingestellt ist, um einen vordefinierten Druck hervorzurufen, und der automatische Bremssteuerungsbefehl dann basierend auf der Messung des tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdrucks schrittweise von dem Produkt der Druckverstärkung GP und der Größe des Druckfehlers angepasst wird. Ähnlich wird im Verzögerungs- und Drucksteuerungsbereich der Darstellung in Fig. 2 der automatische Bremssteuerungsbefehl falls notwendig durch das Produkt aus der Verzögerungsverstärkung GD mit dem Verzögerungsfehler erhöht oder angepasst.
Jetzt Bezug nehmend auf Fig. 3 ist dort ein Blockdiagramm der automatischen Druckrückkopplungssteuerung dargestellt, das die der vorliegenden Erfindung innewohnende Logik veranschaulicht. Bei Beginn der Anwendung des automatischen Bremsens wird das Hydraulikflüssigkeitskraftelement 22 anfänglich bis zu einem vorherbestimmten Wert mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, wie in dem abgerundeten Kasten 11 in Fig. 3 dargestellt. Daraufhin misst das automatische Bremssteuerungssystem 25 sofort die momentane Flugzeugverzögerung und vergleicht sie mit der geplanten Verzögerung, um den augenblicklichen Wert des Verzögerungsfehlers zu bestimmen. Die im Kästen 12 der Fig. 3 gezeigte Gleichung 1) zeigt, wie der Verzögerungsfehler mit der verzögerungsbasierten Verzögerungsfehler mit der verzögerungsbasierten Systemverstärkung GD multipliziert wird, um die für die Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötige Änderung des automatischen Bremsbefehls zu ergeben.
1) ΔID = GD · (Verzögerungsfehler)
Dieser Wert wird dann mit dem anfänglich ausgegebenen automatischen Bremssteuerungsbefehl IouT kombiniert und dann mit einem vorherbestimmten minimalen automatischen Bremssteuerungsbefehl inklusive einem ausgewählten Toleranzwert, IMIN plus Toleranz, verglichen, um zu ermitteln, ob der automatische Bremsbefehl plus der verzögerungsbasierten Erhöhung größer ist als der spezifizierte automatische Bremsbefehl plus Toleranz. Beim Übergang von Verzögerungssteuerung zur Drucksteuerung muss diese Bedingung mindestens für 0,25 Sekunden erfüllt sein, um den Übergang zu beenden. Diese Bedingung dient zum Glätten des Eingangssignals und zur Unterscheidung von echten Signalen von Rauschsignalen.
2) IOUT + ΔID > IMIN + TOLERANZ
Wenn dieser Vergleich ein "NEIN" als Antwort liefert, was bedeutet, dass der anfängliche automatische Bremsbefehl und die verzögerungsbasierte Erhöhung unter dem minimalen automatischen Bremsbefehl für dieses Flugzeug an diesem Punkt der Landungssequenz liegt, dann sollte das Festsetzen der Bremsen gehalten werden.
An diesem Punkt bestimmt die automatische Bremssteuerung den tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdruck und vergleicht den tatsächlichen Hydraulikflüssigkeitsdruck mit dem dem Festsetzen der Bremsen entsprechenden vorherbestimmten Hydraulikflüssigkeitsdruck und benutzt diesen Wert des Druckfehlers in der Gleichung im Kasten 14 in Fig. 3.
3) ΔIP = GP · (Druckfehler)
Die druckbasierte Verstärkung GP wird mit dem Druckfehler multipliziert, um den Wert zu ergeben, um den der automatische Bremssteuerungsbefehl zur Beseitigung dieses Druckfehlers und zum Festsetzen der Bremsen erhöht oder angepasst werden muss. Das automatische Bremssteuerungssystem 25 benutzt dann diesen Wert zur Erhöhung des ausgegebenen automatischen Bremssteuerungsbefehls IOUT, erhöht damit den ausgegebenen automatischen Bremsbefehl IOUT auf einen höheren Wert und erhöht den hydraulischen Druck bis zu dem für das Halten des Festsetzens der Bremsen nötigen Punkt.
4) IOUT = IOUT + ΔIP
Dann wird eine Begrenzung auf die Hydraulikflüssigkeitsdrucksteuerungseinrichtung im automatischen Bremssteüerungssystem 25 angewandt, so dass auf dem Hydraulikflüssigkeitsdruck beruhende automatische Bremssteuerungsbefehle innerhalb enget Grenzen oberhalb und unterhalb der dem Festsetzen der Bremsen entsprechenden vorherbestimmten Hydraulikflüssigkeitsdruck gehalten werden. Dies ist in Kasten 16 gezeigt.
5) IOUT = IOUT + ΔID
Der automatische Bremssteuerungsbefehl IOUT wird an das Servoventil 21 ausgegeben, welches der angeforderten Menge an Hydraulikflüssigkeitsdruck aus den Hydraulikflüssigkeitsleitungen 24 erlaubt, in das Hydraulikkraftelement 22 zu fließen, welches dann auf das Reibungselement 23 einwirkt, um Reibung zum Abbremsen des Flugzeugs hervorzurufen.
Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf mehrere bevorzugte Ausführungen gezeigt und beschrieben wurde, ist für Fachleute offensichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Änderungen sowie weitere Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details der Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

1. Ein Verfahren zur Steuerung eines Flugzeugbremssystems während der Anwendung automatischer Bremsen, wobei das Bremssystem ein Reibungselement (23), ein Mittel zur Erzeugung hydraulischer Kraft (22) zur Aktivierung des Reibungselements (23) und eine Systemsteuerungsvorrichtung (25) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Füllen des Bremssystems mit einer vorgegebenen Menge Hydraulikflüssigkeit, welche so gewählt ist, dass das Reibungselement (23) zum Punkt des Festsetzens der Bremsen gebracht wird,

- Messen der momentanen Flugzeugverzögerung (D),

- Bestimmen des Verzögerungsfehlers durch Vergleich der gemessenen Flugzeugverzögerung (D) mit einer vorgegebenen Flugzeugverzögerung, und

- Bestimmen der für die Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung eines automatischen Bremssteuerungsbefehls (ΔID), der von der Systemsteuerungsvorrichtung (25) auf das Mittel zur Erzeugung hydraulischer Kraft (22) anzuwenden ist;

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Vergleichen des Wertes der Summe von automatischem Bremssteuerungsbefehl (IOUT) und der für die Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls (ΔID) mit einem vorgegebenen minimalen automatischen Bremssteuerungsbefehl (IMIN) zuzüglich einer vordefinierten Toleranz, um zu bestimmen, welcher Wert größer ist,

- Messen des Hydraulikflüssigkeitsdrucks (P) der Bremse, falls die Summe aus automatischem Bremssteuerungsbefehl (IOUT) und der zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Änderung des automatischen Bremssteuerungsbefehls (ΔID) kleiner ist als der minimale automatische Bremssteuerungsbefehls (IMIN) zuzüglich einer vordefinierten Toleranz,

- Bestimmen des Hydraulikflüssigkeitsdruckfehlers der Bremse durch Vergleich des gemessenen Hydraulikflüssigkeitsdrucks (P) der Bremse mit einem dem Festsetzen der Bremse entsprechenden vorgegebenen Hydraulikflüssigkeitsdruck der Bremse,

- Bestimmen der zur Beseitigung des Druckfehlers nötigen Änderung des Hydraulikflüssigkeitsdrucks der Bremse (ΔIP),

- Erstellen des Hydraulikflüssigkeitsdrucks der Bremse um den für die Beseitigung des Druckfehlers nötigen Wert,

- Halten der Bremshydraulikflüssigkeitsdrucksteuerungsvorrichtung innerhalb vorgegebener Grenzen (IPMIN, IPMAX) für eine vorgegebene Zeitspanne (T),

- erneutes Bestimmen des Verzögerungsfehlers, und Erhöhen des automatischen Bremssteuerungsbefehls (IOUT) um einen zur Beseitigung des Verzögerungsfehlers nötigen Wert.