BRPI0905185A2

BRPI0905185A2 - arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave

Info

Publication number: BRPI0905185A2
Application number: BRPI0905185-6A
Authority: BR
Inventors: Florent Nierlich; Francois-Noul Leynaert
Original assignee: Messier Bugatti
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-03-22
Also published as: FR2940245B1; CA2688818C; BRPI0905185B1; ES2403219T3; FR2940245A1; US20100156174A1; CA2688818A1; US20100156173A1; JP5405290B2; JP2010143575A; US8227933B2; EP2199201B1; CN101758924A; EP2199201A1; CN101758924B

Abstract

ARQUITETURA DE DISTRIBUIçãO DE POTêNCIA PARA UMA AERONAVE. A invenção refere-se a uma arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave, para acionar atuadores eletromecânicos de aeronave (105, 106, 108; 205, 206, 208; 109A, 109B; 209A, 209B), a arquitetura compreendendo pelo menos um dos membros de distribuição de potência (150, 250, 160, 260) para distribuir potência a tais atuadores eletromecânicos conectados à arquitetura, a arquitetura recebendo potência de pelo menos um barramento de fonte de alimentação (PW1, PW2) da aeronave. De acordo com a invenção, uma rede de CC (500) de voltagem que é variável de maneira controlada é interposta entre o barramento de fonte de alimentação da aeronave e os membros de distribuição de potência.

Description

"ARQUITETURA DE DISTRIBUIÇÃO DE POTÊNCIA PARA UMAAERONAVE"

A invenção refere-se a uma arquitetura de distribuição depotência para distribuir potência a atuadores eletromecânicos eletro-hidrostáticos de uma aeronave e, mais geralmente, a atuadores elétricos.

FUNDAMENTO TECNOLÓGICO DA INVENÇÃO

O documento EP 1.834.874 revela uma arquitetura dedistribuição de potência para atuadores eletromecânicos de aeronave, comoatuadores para a operação de trem de pouso e portas e ganchos associados, eatuadores para atuar dispositivos aerodinâmicos, como flapes ou ailerons.

Este documento recomenda a utilização de membros dedistribuição de potência para acionar atuadores que são fisicamente agrupadosuma aos outros, de mesma criticalidade, de mesma potência, e que operam emseqüência. Os membros de distribuição de potência compreendem,essencialmente, um inversor associado a um membro de comutaçãopossibilitando que a potência, conforme calibrada pelo inversor, seja enviadaao respectivo atuador. O membro de distribuição de potência é acionadodiretamente por uma das redes de potência da aeronave.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

Um objetivo da invenção é aperfeiçoar esta arquitetura, emparticular aperfeiçoando a segurança de operadores de manutenção chamadospara atuar sobre os atuadores, e fazer isto enquanto reduzindo perdas nosinversores.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De modo a atingir este objetivo, é provida uma arquitetura dedistribuição de potência para acionar atuadores eletromecânicos de aeronave,a arquitetura compreendendo pelo menos um membro de distribuição depotência para distribuir potência para o mesmo e tal atuador eletromecânico, aarquitetura recebendo a potência de pelo menos um barramento de energiaelétrica da aeronave. De acordo com a invenção, uma rede de voltagem de CCque é variável de maneira controlada é interposta entre o barramento de fontede alimentação elétrica da aeronave e o membro de distribuição de potência.

Desse modo, o membro de distribuição de potência não recebepotência diretamente do(s) barramento de fonte de alimentação da aeronave,mas de uma rede de CC que pode ser ajustada a diferentes circunstânciasoperacionais dos atuadores.

Em particular, quando a aeronave está estacionada, masfuncionando, no caso de ser necessário que o pessoal de manutenção agir, épossível reduzir a voltagem presente na rede de CC a um nível abaixo do queseria perigoso para um operador de manutenção caso ocorra um curto-circuito.

Além disso, se o membro de distribuição de potência forequipado com um inversor, a regulagem da voltagem da rede possibilita queperdas no inversor sejam limitadas. Além disso, para cada um dos atuadores,é possível ajustar a voltagem distribuída para o inversor de modo que sejapossível considerar o uso da mesma arquitetura para acionar atuadores queoperam à baixa voltagem e atuadores que, ao contrário, exigem altasvoltagens.

Além disso, a voltagem na rede de CC pode ser adaptada àimpedância da linha de distribuição de potência para o atuador, possibilitando,desse modo, que cada atuador seja suprido com uma voltagem que sejasuficiente, a despeito da queda de voltagem na linha.

Finalmente, a voltagem pode ser adaptada para controlar apotência que é distribuída para os atuadores, ou a potência que é retornada dosatuadores e distribuída para o barramento de fonte de alimentação da aeronave.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A invenção pode ser entendida pela leitura da descrição aseguir das figuras nos desenhos anexos, nos quais:• A Figura 1 é uma vista diagramática de uma arquitetura dedistribuição de potência incorporando uma rede de CC controlável local dainvenção; e

• A Figura 2 é uma vista diagramática mostrando a rede deCC da figura 1 com maior detalhe.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A arquitetura aqui descrita é uma arquitetura de distribuição depotência para atuadores associados ao trem de pouso de uma aeronave, masnão limitadora de modo algum.

Nesta descrição, é feita referência apenas aos trens deaterrissagem principais esquerdo e direito 100 e 200 da aeronave. Estescompreendem:

• os trens de aterrissagem 101, 201, apropriadamente,articulados à estrutura da aeronave;

• atuadores eletromecânicos 106, 206 para elevar os trens deaterrissagem;

• ganchos eletromecânicos 106, 206 para bloquear os trensde aterrissagem na posição guardada; e

• atuadores eletromecânicos 108, 208 para atuar as portasque fecham as paredes nas quais os trens de aterrissagem são guardados.

Além disso, neste exemplo, cada trem de aterrissagem temduas rodas 109A & 109B e 209A &209B, cada uma equipada com quatroatuadores de freio 110A, 110B, 210A, 210B.

Em uma configuração conhecida, em particular como descritono documento EP 1.834.874, os atuadores eletromecânicos são acionados pormembros de distribuição de potência. Especificamente, os atuadoresassociados aos trens de aterrissagem 100 e 200 são acionados por doismembros de distribuição de potência 150 e 250. Estes membros dedistribuição de potência compreendem respectivos inversores 151 e 251associados aos respectivos comutadores 152 e 252, servindo para distribuirpotência a um ou outros dos respectivos atuadores.

Similarmente, os atuadores de freio são acionados pormembros de distribuição de potência particulares, especificamentecontroladores de freio 160, 260, cada um acionando dois atuadores de freiopor roda. Os controladores de freio 160, 260 compreendem, essencialmente,inversores que são controlados em função de pontos de ajuste de frenagemgerados por uma unidade de frenagem (não mostrada).

Os membros de distribuição de potência 150, 250 e oscontroladores de freio 160, 260 recebem energia elétrica respectivamente dedois barramentos de fonte de alimentação PWl e PW2, neste exemplo, os trêsbarramentos de potência de corrente alternada (CA) trifásica a alta voltagem

De acordo com a invenção, redes de CC controláveis locais500 são interpostas entre os barramentos de fonte de alimentação da aeronavee os membros de distribuição de potência. Mais precisamente, cada uma dasredes locais de CC 500 é acionada por um respectivo dos barramentos defonte de alimentação PWl e PW2 da aeronave, com um deles sendo associadoaos membros de distribuição de potência 150, 250 e ou outro aoscontroladores de freio 160, 260.

Uma das redes de CC controláveis está mostrada em detalhena figura 2.

Nesta figura, o barramento de fonte de alimentação PWl (aqui,uma rede de CA trifásica) é inicialmente conectado a um conversor CAJCC501 para converter a voltagem de CA em uma voltagem de CC. Em seguida, avoltagem de CC é suprida a um estágio regulador 502, esboçado em linhastracejadas na figura 2. Nesta figura, o barramento de fonte de alimentaçãoPWl (aqui uma rede de CA trifásica) é inicialmente conectado a umconversor CAJCC 501 para converter a voltagem CA em uma voltagem deCC. Em seguida, a voltagem CC é suprida a um estágio regulador 502,esboçado em linhas tracejadas na figura 2. 0 estágio regulador de oscilador503 é constituído por uma ponte de transistor controlada tendo sua saídaassociada a um transformador 504 servindo para prover isolamento elétricoentre o barramento de fonte de alimentação PWl da aeronave e o restante daarquitetura de distribuição de potência. O oscilador serve para ajustar o nívelde voltagem de CC produzido pela rede 500. A saída de voltagem oscilante dotransformador 504 é suavizada de maneira convencional por um filtro desuavização LC 506. A saída do filtro é, então, conectada a membrosconsumidores de potência, especificamente aos membros de distribuição depotência 150, 250 e controladores de freio 160, 260.

As vantagens obtidas pela invenção são numerosas:

• a presença de redes de CC controláveis interpostas entre osbarramento de fonte de alimentação da aeronave e os atuadores torna possívelprover cabos até os atuadores que são sujeitos à voltagem de CC apenas e,desse modo, menos prováveis de irradiar, contribuindo, assim, para umaredução nas emissões eletromecânicas e possibilitando, conseqüentemente, aredução de peso de blindagem para os cabos.

• a possibilidade de ajustar a voltagem de CC torna possívelreduzir a voltagem arbitrariamente a um nível que não apresenta nenhumrisco a operadores de manutenção que precisem tomar alguma providêncianos atuadores. Desse modo, muito embora os atuadores sejam capazes de seracionados a alta voltagem enquanto em operação, os operadores não corremrisco de ficar expostos a esta alta voltagem enquanto executam operações demanutenção;

• a presença de rede de CC controlável é particularmentefavorável à arquitetura mostrada aqui, onde os atuadores a ele conectadosoperam em seqüência, e nunca simultaneamente (exceto, naturalmente, osatuadores de frenagem que atuam em conjunto, mas nunca ao mesmo tempodos atuadores de elevação, dos atuadores de porta, ou os atuadores de ganchode travamento). Desse modo, é possível distribuir uma voltagem para omembro de distribuição de potência ou ao controlador de freio em questão oqual é bem adaptado às necessidades de potência e controle do atuador a seracionado, contribuindo, desse modo, para reduzir perdas nos inversores, emantendo a demanda de potência no barramento de fonte de alimentação daaeronave à da potência estritamente necessária,

Em particular, é possível levar em conta a impedância da linhade fonte de alimentação do atuador em questão, e ajustar a voltagem da redede CC de modo que o membro de distribuição de potência do controlador defreio receba uma voltagem que é compensada à queda inevitável na voltagemao longo da linha.

Deve ser observado que cada um dos membros de distribuiçãode potência 150, 250 acione todos os atuadores, de modo que, no caso de umdos membros de distribuição de potência falhar, continue a ser possívelacionar todos os atuadores usando o outro membro de distribuição depotência.

Ao contrário, cada um dos controladores de freio 160, 260aciona apenas metade dos atuadores de freio sobre cada uma das rodas. Aperda de um dos controladores, por conseguinte,m leva a uma perda demetade dos atuadores de freio. Esta perda é compensável, pelo menos emparte, pelo aumento da voltagem da rede de CC associada, de modo que osatuadores que ainda estejam sendo acionados temporariamente recebampotência maior do que potência nominal.

De acordo com um aspecto particular da invenção, a rede deCC interposta desse modo inclui uma conexão de derivação possibilitandoque a potência seja recuperada dos atuadores sem a necessidade de seuretorno ao barramento de fonte de alimentação da aeronave. Para estafinalidade, pode ser visto uma ponte de diodo 505 disposto à frente do filtroLC 506, impedindo, desse modo, que a potência venha dos atuadores eretorne para o barramento de fonte de alimentação PWl da aeronave. Estapotência é, assim, direcionada a um conversor CCICC 507, esboçado em linhatracejada, para calibrar a voltagem da potência recuperada desse modo. Estapotência à voltagem calibrada é armazenada em um membro dearmazenamento 508, especificamente um capacitor. Um membro dissipador509 é acoplado ao membro de armazenamento para dissipar excesso depotência retornado dos atuadores.

Em uma variante, ao invés de dissipar esta potência, ela podeser reinjetada no barramento de fonte de alimentação da aeronave, de modo adisponibilizá-la a outros consumidores de potência da aeronave. E possíveltambém reinjetar esta potência aos atuadores conectados à rede de CC,reduzindo, desse modo, a demanda de potência sobre o barramento de fontede alimentação da aeronave.

A invenção não está limitada à descrição acima, mas, aocontrário, inclui qualquer variante abrangida pelo âmbito definido pelasreivindicações.

Em particular, embora adaptada ao acionamento de atuadoresassociados a trens de pouso, é possível, no contexto da invenção, prover umaarquitetura de distribuição para acionar outros atuadores associados a outroselementos móveis, como atuadores para dispositivos de elevação, portas debaias,....

Embora uma arquitetura de potência seja descrita tendo duasredes de CC, nas quais cada rede de CC é associada a um barramento de fontede alimentação de CA da aeronave, é possível associar uma rede de CC a umapluralidade de barramentos de fonte de alimentação, ou a outras fontes depotência, como baterias, por exemplo.

Claims

1. Arquitetura de distribuição de potência para uma aeronave,caracterizada pelo fato de ser para acionar atuadores eletromecânicos deaeronave (105, 106, 108; 205, 206, 208; 109A, 109B; 209A, 209B), aarquitetura compreendendo pelo menos um dos membros de distribuição depotência (150, 250, 160, 260) para distribuir potência a tal atuadoreletromecânico conectado à arquitetura, a arquitetura recebendo potência depelo menos um barramento de fonte de alimentação (PW1, PW2) daaeronave, a arquitetura sendo caracterizada pelo fato de uma rede de CC (500)de voltagem que é variável de maneira controlada ser interposta entre obarramento de fonte de alimentação da aeronave e os membros de distribuiçãode potência.

2. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato da rede de (500) incluir meios deconexão de derivação (507, 509, 509) para extração de potência provenientedos atuadores, e impedir que esta mencionada potência retorne para obarramento de fonte de alimentação da aeronave.

3. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com areivindicação 2, caracterizada pelo fato dos meios de conexão e derivaçãoincluírem meios (508) para armazenar a potência extraída desse modo.

4. Arquitetura de distribuição de potência de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato da rede de voltagem de CC (500)incluir meios de isolamento elétrico (504) isolando o barramento de fonte dealimentação da aeronave em relação aos atuadores acionados.