阅读说明：本技术 飞行器自动制动系统 (Automatic braking system of aircraft ) 是由 M·B·莫利纳阿格拉达诺 L·C·利塞林 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：一种飞行器自动制动系统,包括：第一功能模块(11),其被布置成用以实现包括第一分支、第二分支以及诸转换的状态机,第一分支包括与飞行器的着陆相对应的诸第一状态,第二分支包括与飞行器的中断起飞相对应的诸第二状态,诸第一状态、诸第二状态以及诸转换是独立于诸减速度来定义的；第二功能模块(12),其被布置成用于至少基于诸减速度和状态机的当前状态来定义飞行器的目标减速度(Td)；第三功能模块(13),其被布置成用于至少基于所述当前状态和所述目标减速度来定义自动制动命令(Comm),以控制所述飞行器的诸轮制动器的致动器。(An aircraft autobrake system comprising: a first functional module (11) arranged to implement a state machine comprising a first branch comprising first states corresponding to landing of the aircraft, a second branch comprising second states corresponding to aborted takeoff of the aircraft, and transitions, the first states, second states, and transitions being defined independently of decelerations; a second function (12) arranged for defining a target deceleration (Td) of the aircraft based at least on the decelerations and the current state of the state machine; -a third functional module (13) arranged for defining an autobrake command (Comm) to control actuators of wheel brakes of the aircraft based at least on the current state and the target deceleration.)

飞行器自动制动系统

技术领域

本发明涉及飞行器自动制动系统的领域。

背景技术

常规上，飞行器包括用于制动飞行器的某些轮(它们称为“制动轮”)的系统。制动系统包括多个制动器，每一制动器适用于对一制动轮进行制动。每一制动器包括摩擦部件(例如碳盘堆)和致动器，致动器向摩擦部件施加制动力以对制动轮进行制动并从而减慢飞行器。致动器一般是液压或机电致动器。

自动制动(或即自动刹车)功能被实现在包括此类制动系统的飞行器中。自动制动功能自动地控制用来控制制动致动器的自动制动命令，以向飞行器施加所选择的减速度而无需飞行员干预。

所选择的减速度可以是由飞行员从多个预定减速度来选择的特定速度，或者是在着陆期间根据飞行器和所选出口滑行跑道之间的距离动态地计算得到的减速度，或者在某些特定场景中(诸如中断起飞或在着陆期间冲出跑道的可能性)是自动制动功能准许的最大减速度。

参考图1，在一些飞行器中，自动制动系统0由第一功能模块1和第二功能模块2来实现，第一功能模块1确定自动制动状态Sab，第二功能模块2根据自动制动状态Sab来计算自动制动命令Comm。

参考图2，自动制动状态由状态机3来定义。自动制动状态对应于状态机3的实时(即在当前时刻)当前状态。

状态机3包括与自动制动功能中定义的减速度一样多的分支4。在此，状态机3因而包括四个分支4，每一分支包括根据减速度来定义的若干状态5。分支4a与低减速度相关联，分支4b与中等减速度相关联，分支4c与高减速度相关联，而分支4d与最大减速度相关联。

实现自动制动功能的此种方式造成数个困难。

因为诸状态5各自依赖于一减速度值，所以改变减速度或增加新的减速度是复杂的，因为这涉及改变所有状态5。

另外，已知的是，诸单独减速度值与每一型号或族系的飞行器(例如，A320、A340、A380、A350)相关联。这些值取决于飞行器的具体特征。同样，因为状态机3的状态5是根据诸减速度值来定义的，所以改变所有状态5以使初始被提供用于一种型号的飞行器的状态机3适配到另一型号的飞行器是必要的。

另外，定义状态机3需要复杂的规范，包含多个副本，因为大多数转换条件6对于所有分支4而言是共用的。此类规范难以保持并且更改起来非常复杂。

发明主题

本发明的目标是提供更简单的自动制动功能，该自动制动功能更易于根据在其上使用该自动制动功能的飞行器的型号来保持、更改和适配。

发明内容

为了实现这一目标，提出了一种飞行器自动制动系统，包括用于采集适于由自动制动系统施加到飞行器的减速度的装置以及诸分开的功能模块，这些功能模块包括：

第一功能模块，其被布置成用于实现包括第一分支、第二分支以及诸转换的状态机，第一分支包括与飞行器的着陆相对应的诸第一状态，第二分支包括与飞行器的中断起飞相对应的诸第二状态，诸第一状态、诸第二状态以及诸转换是独立于诸减速度来定义的；

第二功能模块，其被布置成用于至少基于诸减速度和状态机的当前状态来定义飞行器的目标减速度，所述当前状态是诸第一状态之一或诸第二状态之一；

第三功能模块，其被布置成用于至少基于所述当前状态和所述目标减速度来定义自动制动命令，以控制所述飞行器的诸轮制动器的致动器。

根据本发明的自动制动系统的第一功能模块因而定义当前状态或自动制动状态。第二功能模块定义目标减速度。第一功能模块和第二功能模块是两个分开的功能模块，使得可能改变一个而不改变另一个。诸第一状态、诸第二状态以及诸转换不取决于诸减速度，使得可能改变诸减速度而不改变状态机。状态机仅包括两个分支，并且因此规定和设计起来相对简单。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，该自动制动系统被布置成用于采集在自动制动系统外部生成并表示飞行器的状态的外部参数，诸转换取决于至少基于外部参数来定义的诸第一条件。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中第二功能模块被布置成用于也通过使用外部参数来定义目标减速度。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，还包括第四功能模块，其被布置成用于至少基于外部参数和从诸减速度中选择的所选减速度来产生经统一的参数，状态机包括取决于至少基于经统一的参数来定义的诸第二条件的至少一个转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中诸第一状态包括停用状态、第一激活状态、预接合状态、第一接合状态以及全接合状态。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中诸第二状态包括停用状态、第二激活状态、以及第二接合状态。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中当飞行器处于飞行器着陆之前的飞行中且飞行器的飞行员选择与飞行器的着陆相对应的第一自动制动模式时，发生从停用状态到第一激活状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在飞行器触地，并且飞行器的大多数轮的速度与飞行器的速度之差小于或等于第一预定速度阈值，并且接收到自动制动命令时，发生从第一激活状态到预接合状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在飞行器稳定在地面上时发生从预接合状态到第一接合状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在检测到飞行器冲出跑道的风险时，发生从预接合状态或第一接合状态到全接合状态的转换，并且其中在所述风险消失时发生从全接合状态到第一接合状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在飞行器起飞滑跑之前，在飞行器的飞行员选择与飞行器的中断起飞相对应的第二自动制动模式时，发生从停用状态到第二激活状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在接收到自动制动命令并且飞行器的速度大于或等于第二预定速度阈值时，发生从第二激活状态到第二接合状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在飞行器的飞行员在制动踏板上施加大于预定压力阈值的压力时，或者如果飞行器起飞并且飞行器的起落装置不再接触地面，发生从预接合状态或第一接合状态或全接合状态或第二接合状态到停用状态的转换。

还提出了一种诸如刚描述的系统之类的自动制动系统，其中在装备中发生造成实现自动制动的故障时，或者在飞行器的飞行员手动停用自动制动时，发生从属于诸第一状态或属于诸第二状态的任何特定状态到停用状态的转换。

根据以下对本发明的特定非限制性实施例的描述，可以更清楚地理解本发明。

附图说明

将对附图作出参考，附图中：

图1示出了现有技术的自动制动功能的第一功能模块和第二功能模块；

图2示出了现有技术的自动制动功能的状态机；

图3示出了根据本发明的自动制动系统；

图4示出了根据本发明的自动制动系统中实现的状态机；

图5示出了图4中的状态机和根据本发明的自动制动系统的第四功能模块。

具体实施方式

在此，本发明被实现在包括液压制动系统的飞机中。

液压制动系统包括多个制动器，每一制动器适用于对飞机的制动轮进行制动。每一致动器包括多个液压致动器。液压制动系统还包括一个或多个制动计算机和液压电路。在飞机的飞行员通过按压驾驶舱中的制动踏板产生手动制动指令时，制动计算机将这一手动制动指令转换成经由液压电路控制制动轮的制动器的液压致动器的手动制动命令。在此，手动制动命令是压力命令。

飞机还包括根据本发明的自动制动系统，其连接到液压制动系统并与其相结合地工作。根据本发明的自动制动系统使得可能向飞机施加影响并维持所选减速度，而无需飞行员的任何干预。

在此，自动制动系统包括一个或多个计算机，即包括电气组件和硬件的一件或多件装备，包括其上编程有一段或多段软件的处理组件(例如，微控制器、处理器、FPGA等)。

参考图3，根据本发明的自动制动系统9包括用于采集减速度Rd的装置10，连同第一功能模块11、第二功能模块12以及第三功能模块13。在此，采集装置10和诸功能模块是在功能上定义的。它们执行自动制动功能的子功能。子功能由自动制动系统9的计算机的硬件和软件组件来实现。

采集装置10所采集的减速度Rd包括例如所选择的减速度(即，自动制动系统9中实际使用的减速度)和/或诸预定减速度，和/或动态地计算得到的诸减速度，和/或最大减速度，等等。

采集装置10可例如包括在其中存储有预定减速度和最大减速度的存储器，和/或采集所选择的减速度或动态地计算得到的减速度的信号接收机。

第一功能模块11、第二功能模块12以及第三功能模块13是分开的并且根据分开的规范来定义。它们也是独立的：诸功能模块彼此连接并交换数据，但并包括任何共用子模块。诸功能模块之一的任何改变或更改不暗示另一功能模块的改变。

参考图4，第一功能模块11实现包括第一分支16和第二分支18的状态机15，第一分支16包括与飞机的着陆相对应的诸第一状态17，第二分支18包括与飞机的中断起飞(或即RTO)相对应的诸第二状态19。诸第一状态17因此在选择了与飞机的着陆相对应的第一自动制动模式时使用，并且诸第二状态19因此在选择了与飞机的中断起飞相对应的第二自动制动模式时使用。

诸第一状态17包括停用状态17a、第一激活状态17b、预接合状态17c、第一接合状态17d以及全接合状态17e。全接合状态17e与使得可能在着陆期间冲出跑道的可能性的情况下产生最大制动力的自动制动命令相对应。

诸第二状态19包括停用状态19a(等同于停用状态17a)、第二激活状态19b以及第二接合状态19d。

状态机15还包括诸第一状态17之间和诸第二状态19之间的诸转换20。

诸第一状态17、诸第二状态19和诸转换20是独立于采集装置10所采集的减速度Rd来定义的。

诸转换20取决于至少基于外部参数Pex来定义的诸第一条件。外部参数Pex是在自动制动系统9的外部生成的，例如由飞机的传感器生成，并且由自动制动系统9来采集。

外部参数Pex表示飞机的状态。外部参数Pex包括测得或估算的数据并且表征飞机的状态。外部参数Pex表示例如飞机的速度、飞机的诸轮的速度、飞机冲出跑道的风险、中断起飞的发生、飞机在地面上的位置或飞机在飞行中的位置，等等。

外部参数Pex是经由表示所述外部参数的各个值的变量的采集来被采集的。

在飞机的着陆的标称情形中，从停用状态17a到第一激活状态17b的转换20因此在飞机着陆之前飞机在飞行中时且飞机的飞行员选择有效的自动制动模式(即第一自动制动模式，它对应于飞机的着陆)时发生。由自动制动系统9采集的变量In_Flight和Autobrake_Selection(它们必定对应于第一自动制动模式)分别使得可能检查这两个第一条件被满足。

在飞机触地，并且飞机的大多数轮的速度与飞机速度之差小于或等于第一预定速度阈值，并且接收到自动制动命令时，发生从第一激活状态17b到预接合状态17c的转换20。由自动制动系统9采集的变量On_Ground、Global_Spun_Up以及Autobrake_Activation分别使得有可能检查这三个第一条件被满足。在产生已展开扰流板信号时或在引擎杆处于空闲位置时，变量Autobrake_Activation表现出或采用与自动制动的激活相对应的值。

在飞机稳定在地面上时，发生从预接合状态17c到第一接合状态17d的转换20。由自动制动系统9采集的变量Nose_On_Ground使得可能检查这一第一条件被满足。在接收到并确认了机头在地面信号(指示辅助(前)起落装置在地面上)时，这一变量表现出或采用与飞机的稳定相对应的值。

在检测到飞机冲出跑道的风险(Runway_Overrun_Protection变量)时，发生从预接合状态17c或第一接合状态17d到全接合状态17e的转换20。在该风险消失时(Runway_Overrun_Protection变量的消失)，发生从全接合状态17e到第一接合状态17d的转换20。

在中断起飞的情形中，在飞机的飞行员选择有效的自动制动模式(即，第二自动制动模式，其对应于飞机的中断起飞)时，在飞机的起飞滑跑之前，发生从停用状态19a到第二激活状态19b的转换。

由自动制动系统9采集的变量On_Ground(而非In_Flight)和Autobrake_Selection(它们必定对应于第二自动制动模式)分别使得可能检查这些第一条件被满足。

在接收到自动制动命令并且飞机的速度大于或等于第二预定速度阈值时，发生从第二激活状态19b到第二接合状态19d的转换。分别使用变量Autobrake_Activation和Aircraft_Speed。在产生已展开扰流板信号时或在引擎杆处于空闲位置时，变量Autobrake_Activation表现出或采用与自动制动的激活相对应的值。

在第一自动制动模式和第二自动制动模式中，在飞机的飞行员通过在制动踏板上施加大于预定压力阈值的压力时，或者如果飞机起飞并且飞机的主起落装置不再接触地面，发生从预接合状态17c或第一接合状态17d或全接合状态17e或第二接合状态19d到停用状态17a、19a的转换。变量Main_Landing_Gear_On_Ground被用于该最后条件。

在第一自动制动模式和第二自动制动模式中，在装备中发生造成实现自动制动的故障时，或者在飞机的飞行员手动停用自动制动时，发生从属于诸第一状态17或属于诸第二状态19的任何特定状态到停用状态17a、19a的转换。

变量Autobrake_Fault被用于该故障。故障是在将自动制动功能中使用的无效信号、性能损失、以及非对称制动纳入考虑的外部模块中计算得到的。变量Autobrake_Selection被用于手动停用(在这一变量采用值OFF(关)时检测到停用)。

第一功能模块11具有输出自动制动状态Sab(Autobrake变量)，这对应于状态机15的当前状态。当前状态是诸第一状态17之一或诸第二状态19之一。当前状态因变于诸转换20所取决的诸第一条件的满足而实时变化。

第二功能模块12至少基于减速度Rd、状态机15的当前状态以及外部参数Pex来定义飞机的目标减速度Td。第二功能模块12生成目标减速度Td，以使得在尽可能短的时间达到所选择的减速度，同时确保飞机上的乘客的舒适。

第三功能模块13被用来至少基于当前状态和目标减速度Td生成自动制动命令Comm，以控制飞机的各轮上的制动器。在此，自动制动命令Comm是压力命令。

参考图5，根据本发明的自动制动系统9还可包括第四功能模块14。第四功能模块14是可任选的。

在使用第四功能模块14的情形中，它被定位在第一功能模块11的输入端处。第四功能模块14被用来至少基于外部参数Pex和减速度Rd并且尤其基于所选择的减速度Rds(它是减速度Rd之一并且已被飞行员或由飞机的系统自动地选中)以产生经统一的参数Pc。

第四功能模块14被用在非常特定的情形中，其中从一个状态17、19到另一状态的转换必定取决于所选择的减速度Rds。

为了避免诸转换20直接取决于所选减速度Rds，使得诸转换20取决于在经统一的参数Pc的基础上来定义的诸第二条件。

例如，在某些类型或族系的飞机中，刚提到的表示飞机状态的一些外部参数Pex因而是不可用的。在这一情形中，第四功能模块14用取决于所选减速度Rds的值来替换这些外部参数Pex并从而产生经统一的参数Pc。

类似地，例如，在减速度因变于所选择的出口滑行跑道而可变的情形中，所选减速度Rds是由外部模块动态地计算得到的。第四功能模块14不仅在源自传感器的外部参数Pex的基础上操作，还根据所选减速度Rds统一外部参数，以获得经统一的参数Pc。

第四功能模块14随后将经统一的参数Pc传送给第一功能模块11。经统一的参数Pc被用来定义诸转换20所取决的诸第二条件。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落在由权利要求所定义的本发明范围内的所有变型。

在此，根据本发明的自动制动系统被描述为结合液压制动系统来工作。根据本发明的自动制动系统可结合不同制动系统来工作，例如电制动系统。自动制动系统可完全合并到液压或电制动系统中，并且具体而言，实现在液压或电制动系统的一个或多个制动计算机中。

自动制动命令当然并非必然是压力命令，而可以是不同命令，例如电流(在电制动系统的情形中)、扭矩、致动器或推杆的移动，等等。