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CN111824398A - 飞行器制动系统 - Google Patents

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CN111824398A
CN111824398A CN202010316411.7A CN202010316411A CN111824398A CN 111824398 A CN111824398 A CN 111824398A CN 202010316411 A CN202010316411 A CN 202010316411A CN 111824398 A CN111824398 A CN 111824398A
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CN
China
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wheel
brake
braking
lining material
consumable
Prior art date
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Application number
CN202010316411.7A
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English (en)
Inventor
安德鲁·比尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations GmbH
Airbus Operations Ltd
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

一种对飞行器起落架的轮子116执行的例行维护程序。该轮子集成有可消耗制动衬面材料。作为例行维护程序的一部分，以相同的连续间隔(图4中1012、1018、1020等)执行对轮胎的翻新或更换(图4中1014)以及对可消耗制动衬面材料轮胎的检查或更换(图4中1016)。如此可以减少存在于飞行器上的制动材料的总体积和总质量。为满足最大能量中断起飞的需求而提供的制动材料(例如，位于外制动套件的定子150和/或转子152上的制动材料)可以单独地提供(例如，与轮子所集成的定子120和/或转子122上的制动材料分开)。轮子可以由碳纤维复合材料制成为一个或两个部件。制动材料中的至少一些可设置在轮子的面向外的平坦表面上。

Description

飞行器制动系统
技术领域
本发明涉及飞行器制动系统和具有集成式制动组件的飞行器轮子。更具体地但非排他性地，本发明涉及飞行器轮子和相关联的制动组件的特定布置及其维护方法。本发明还涉及制动方法以及本文所述和要求保护的其他主题。
背景技术
在现有技术中已知的是提供了作为飞行器轮子的一部分的制动组件。已经提出了许多这样的建议，包括例如在US2,854,098和US2,672,220中公开的那些建议。这种系统的轮子往往很重。普遍希望减少飞行器上不必要的质量，以便例如增加燃料效率。在许多现有技术方案中，与轮子集成在一起的制动组件很复杂。还普遍希望能够在飞行器的使用寿命期间对飞行器进行高效的维护。
本发明意在解决上述问题中的一者或更多者。替代性地或附加地，本发明意在提供例如允许减轻质量的改进的飞行器轮子和/或与这种轮子相关联的制动系统。替代性地或附加地，本发明意在提供例如允许更高效地进行维护的改进的飞行器轮子和/或与这种轮子相关联的制动系统。替代性地或附加地，本发明意在提供改进的方法，该方法用于执行飞行器轮子和/或与这种轮子相关联的制动系统的维护。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了执行飞行器起落架的轮子的例行维护程序的方法。轮子包括轮胎和可消耗制动衬面材料(即，作为轮子的一部分)。该方法包括作为例行维护程序的一部分的以连续间隔对轮胎进行翻新或更换。该方法还包括以相同的连续间隔对可消耗制动衬面材料轮胎进行检查或更换。因此，在本发明的某些实施方式中，轮胎的例行维护与轮子上的制动衬面材料的例行维护是同步的。在本发明的各实施方式中，这消除了对制动材料进行单独的、可能独立的和不同步的维护计划的必要。在本发明的各实施方式中，所要求的对飞行器的例行维护可以被减少和/或至少部分地被替代为在轮子从飞行器上卸下时对轮子进行维护，从而提高了运行效率。除了需要更换或补充制动材料外，还可以增加制动器检查的频率，从而能够及早发现维护问题。
将理解的是，下述内容在本发明范围内：在单个维护间隔结束时，在检查并随后更换可消耗制动衬面材料轮胎中的至少一些的同时仅对轮胎进行一次翻新或更换。
将理解的是，轮子和/或制动衬面、制动组件等的例行维护是以设定的最小周期或操作周期等进行的维护。其他非例行维护可以在需要响应特殊情况时或根据需要执行，例如在某种紧急情况之后执行。连续间隔可以由各连续维护程序之间允许的最大周期数决定。连续间隔可以通过在一定数量的周期后要求尽快实际的维护来设置。周期数可以设置成在预定的各维护周期之间实现不间断的运行。在本发明的实施方式中，一次例行维护与下一次例行维护之间的飞行器运行周期数可以至少为100。一次例行维护与下一次例行维护之间的飞行器的运行周期数可以大于200，并且可以可选地小于500。
每个起落架所携带的可消耗制动衬面材料的质量可以减少。在可消耗制动衬面材料的连续检查之间使用的可消耗制动衬面材料的质量可以减少。每个轮子所带的可消耗制动衬面材料的质量可以对应于由连续维护程序之间较短间隔所设置的量。在五个连续的间隔内可以使用了可消耗制动衬面材料中的至少四分之一、优选地至少三分之一、并且可能地使用了可消耗制动衬面材料中的大部分可消耗制动衬面材料(经使用的可消耗制动衬面材料可以例如被认为是形成轮子一部分的可消耗制动衬面材料在初始的、峰值的水平时的质量与在紧接对轮子上的轮胎进行第五次作为例行维护程序的一部分的翻新/更换之前的质量上的差值)。可以针对多个轮子执行例行维护程序，每个轮子包括轮胎和作为轮子一部分的可消耗制动衬面材料。该方法可以这样执行：对于更换可消耗制动衬面材料的五十个步骤的样本(所述五十个步骤可选地是在相同位置处和/或对于同一飞行器机群连续执行的一系列步骤，但可选地是随机样本)，这些步骤中的至少五个步骤对应于在前述的五个连续间隔中使用了可消耗制动衬面材料中的大部分可消耗制动衬面材料的情况(或者可选地，如果制动衬面材料被更换的时间早于五个连续间隔内，则这些步骤中的至少五个步骤对应于下述情况：自从此前更换制动材料以来，可消耗制动衬面材料中的大部分已被使用)。可消耗制动衬面材料中的大部分可以使用大约10％的时间(在五个连续的维护间隔中)。可消耗制动衬面材料的更换频率可以低于每个例行维护程序、并且可选地低于每个其他例行维护程序。平均而言，可消耗制动衬面材料的更换频率可以高于每二十个例行维护程序一次，并且可选地，可以高于每十个例行维护程序一次。在五个连续间隔(即五次轮胎翻新/更换)过程中所使用的可消耗制动衬面材料的质量可以在每个轮子3kg至20kg(可选地4kg至15kg)的范围内，并且可能大于5kg。在更换可消耗制动衬面材料之前，经使用的可消耗制动衬面材料的质量可以在每个轮子3kg至20kg的范围内，并且可能大于5kg。在紧接更换可消耗制动衬面材料的步骤之后，可消耗制动衬面材料的质量可以在每个轮子5kg至25kg的范围内、可选地大于10kg、并且可能在12kg至20kg的范围内。
飞行器制动机构可以包括定子-转子布置。轮子的可消耗制动衬面材料的至少一部分可以形成定子-转子布置中的定子和/或转子的一部分，例如，转子和/或定子可以衬有制动材料。可以借助于使定子-转子布置一起推动而将制动力施加到轮子。这可以由制动致动器的启用引起。轮子可以构造成使得轮子的可消耗制动衬面材料仅形成用于轮子的飞行器制动机构的一部分。飞行器制动机构的其他部分可以设置在除了轮子上以外的其他位置。例如，制动致动器可以被安装在起落架结构上件，例如被安装在与轮子相邻的起落架结构件上。与制动器相关联的壳体(例如，制动致动器壳体)可以被安装在起落架结构件上。
作为轮子的一部分的可消耗制动衬面材料本身可能没有足够的热容量来满足最大能量中断起飞(MERTO)的需求。这可能会导致轮子上的制动材料质量减少，但因此可能需要飞行器上别的位置的其他的制动材料。在安装在与轮子相邻的起落架结构件上的制动机构或该制动机构的一部分上可以设置附加的制动衬面材料。该附加的制动衬面材料可以构造成通过是否与设置为轮子的一部分的可消耗制动衬面材料组合来满足MERTO的需求。附加的制动衬面材料可以具有不同的维修间隔。例如，虽然轮子上的制动材料可能需要与轮胎的翻新/更换同步地经受频繁的例行维护，但是为满足MERTO的需求而提供的制动材料可能很少需要进行维修和/或仅在MERTO事件发生后进行维修。附加的制动衬面材料可以更大，与作为轮子的一部分而设置的可消耗制动衬面材料的质量和/或体积相比，具有更大的质量和/或体积，优选地大于作为轮子的一部分而设置的可消耗制动衬面材料的质量和/或体积的150％。
作为轮子的一部分的可消耗制动衬面材料可以构造成具有足够的热容量(例如，鉴于轮子和/或制动装置的其余部分的热特性)以满足最大能量中断起飞的需求。当轮子在飞行器上使用时，向轮子提供制动所需的基本上所有的制动衬面材料都可以设置为轮子的一部分。这可以通过使制动套件完全集成到轮子结构件中来实现。应当理解，这种制动套件可以以可移除的方式固定在轮子中，以允许例行维护。制动套件在轮子中安装成使得在将轮子从起落架的轮轴上拆下时也会使集成到轮子中的制动套件被拆下。轮子可以具有有助于固定被集成的制动套件的至少一部分的内部结构件。
在本发明的某些实施方式中，可消耗制动衬面材料直接附接到轮子本体的表面或与轮子本体的表面一体形成。例如，轮子的面向外的、优选地基本平坦的表面可以衬有制动材料或由制动材料形成。
轮子通常具有被布置为绕轮子轴线旋转的轮毂以及通过结构件连接至轮毂的轮辋。轮辋定形状并构造成接纳轮胎，位于轮毂与轮辋之间的结构件在轮毂与轮辋之间径向延伸。可以存在从轮毂径向地延伸的第一端部结构件和从轮毂径向地延伸的第二端部结构件，第二端部结构件与第一端部结构件在沿着轮子轴线的方向上间隔开。在这种情况下，轮胎在被安装在轮子上时占据第一端部结构件与第二端部结构件之间的空间中的至少一部分。可消耗制动衬面材料中的至少一些可消耗制动衬面材料可以附接到第一端部结构件和第二端部结构件中的一者或两者的面向外的表面。
轮子中或轮子上的可消耗制动衬面材料对于其覆盖的表面积的三分之二以上(或可选地对于其覆盖的表面积中的大部分)可以是平坦的(即，平面)。优选地，这种可消耗制动衬面材料，对于其所覆盖的基本上整个表面积而言，在该可消耗制动衬面材料的面向外的表面上是基本平坦的。在制动材料被直接设置在轮子的表面上并且在制动材料与轮子之间存在界定分明的边界的情况下，优选的是，由该边界限定的表面中的大部分(可选地，多于三分之二并且可能地基本上整个)基本上是平坦的。将理解的是，轮子和/或制动材料可以存在一些不是严格平坦的区域，以例如允许制动材料被键接到轮子表面中。在这种情况下，飞行器轮子的面向外的形状将具有与常规飞行器轮子形状明显不同的外观，以便提供轮子和支承制动材料的双重功能。
将理解的是，轮子的主体包括轮毂、轮辋和将轮辋连接到轮毂的结构件。轮子的主体通常不包括任何螺母、螺栓、插入件、轮毂盖等。轮子或轮子的一部分，例如主体可以由复合材料制成。例如，制成轮子的主体的材料的体积中的大部分可以是复合材料。这种复合材料可以呈碳纤维复合材料的形式，例如CFRP(碳纤维增强的聚合物)。替代性地，制成轮子的主体的材料的体积中的大部分可以是铝合金材料，例如适用于航空航天用途的轻质铝合金材料。轮子的主要结构可以由少量(例如一个或两个)单体式部件制成。例如，轮子的主体的体积中的至少75％(可选地，基本为整个体积)可以由一个或两个单体式轮子部分形成。轮子的主要结构可以呈单个单体式碳纤维轮子本体的形式。
根据本发明的第二方面，还提供了一种飞行器轮子和制动组件。飞行器轮子和制动组件可以构造成或适合于在本文中要求保护或描述的本发明的第一方面的方法中使用。轮子可以附带或不附带轮胎。飞行器轮子和制动组件可以包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分构造成使得制动组件的第一部分被设置为轮子的一部分并且使得制动组件的第二部分被设置成用于安装在与轮子相邻的起落架结构件上。在这种情况下，第一部分可以是可操作的，例如可以与第二部分分开操作，以便以第一水平提供制动并耗散能量。第一部分和第二部分两者都可以附加地一起操作，以便以第二水平提供制动并耗散能量，第二水平高于第一水平。例如，第一部分能够在正常制动需求期间操作，而第一部分和第二部分能够满足MERTO事件的需求，这种事件需要超过第一部分所能够单独提供的水平的制动。制动组件的第一部分可以比制动组件的第二部分更轻。制动组件的第一部分可以具有第一质量的可消耗制动衬面材料，该质量例如为至少1kg(可选地大于5kg)。制动组件的第二部分可以具有第二质量的可消耗制动衬面材料，第二质量大于第一质量，例如，大于第一质量的150％。飞行器轮子和制动组件可以布置为响应于接收到的制动需求而施加制动，使得在制动需求低于第一阈值水平时，第一部分对轮子施加制动，而第二部分不对轮子施加制动或施加较低水平的制动。在制动需求大于第二阈值水平且第二阈值水平等于或高于第一阈值水平的情况下可能的是，第一部分对轮子施加制动，第二部分对轮子施加更多制动。例如，在制动需求低于第一阈值水平时，第一部分对轮子施加制动但第二部分不对轮子施加制动，并且在制动需求高于相同阈值水平时(即第二阈值水平等于第一阈值水平)，第一部分和第二部分都对轮子施加制动。可以提供一种装置，当制动压力高于阈值时，该装置以使制动组件的第二部分致动的方式传递压力，而低于该阈值时，该装置以使制动组件的第一部分而非第二部分致动的方式传递压力。可以提供压力传递机构以便实现该功能或类似功能。该压力传递机构可以至少部分地设置为第二部分的一部分。第一部分可以包括至少一个定子和至少一个转子。第二部分可以包括至少一个定子和至少一个转子。第一部分和第二部分的转子和定子可以串联布置。制动组件的第一部分和第二部分可以布置成由相同的致动器来启用。
根据本发明的第三方面，提供了一种响应于飞行器的中断起飞而制动的方法。这样的方法可以包括使用如本文要求保护或描述的轮子和制动组件。该方法包括使用形成轮子的集成式部件的制动套件以及使用安装在起落架上但不形成轮子的集成式部件的制动套件对飞行器的起落架上的轮子施加制动。将理解的是，形成轮子的集成式部件的制动套件构造成使得在将轮子从起落架上移除时，制动套件保持为轮子的一部分，而起落架上的制动套件在如此移除轮子时仍保持在起落架上。形成轮子一部分的制动套件可以在轮子的轮胎经受例行维护的同时被检查，而起落架上的制动套件通常会在原地被检查。第一制动套件可以比第二制动套件具有更少的制动材料。第一制动套件和第二制动套件可以布置成仅通过第一制动套件来提供轮子的制动(即，第一制动组件是启用的，而第二制动组件是不启用的)。
根据本发明的第四方面，提供了一种飞行器轮子，该飞行器轮子包括可消耗制动衬面材料，该可消耗制动衬面材料直接附接到轮子的面向外的表面或与轮子的面向外的表面一体形成。例如，可消耗制动衬面材料可以位于轮子的端部结构件的面向外的表面上，端部结构件是那些从轮毂径向向外延伸的结构件并且轮胎位于端部结构件之间。制动材料可以在轮子的两个端部结构件的面向外的表面中的一者或两者上。飞行器轮子和被集成的制动衬面材料可以设置有集成式制动组件结构件，或者可以借助于与轮子上的制动衬面材料摩擦接合而将制动力施加到轮子上。轮子的至少一部分，例如轮子本体中的大部分(可选地，基本上全部)可以仅设置在一个或两个单体式部分中。附接到轮子或形成轮子的一部分的制动材料可以直接机械地附接到轮子的本体上。
根据本发明的第五方面，提供了一种飞行器轮子和制动组件，其中，该制动组件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分被定位和构造成使得轮子直接布置在该第一部分与该第二部分之间。例如，第一部分可以包括制动材料盘和盘形压板中的至少一者。第二部分可以包括制动材料盘。可以借助于将第一部分推向第二部分从而在轮子与至少第二部分之间直接引起制动摩擦来实现轮子的制动。在本发明的实施方式中，至少一个所述制动材料盘直接地附接到轮子的主体的面向外的表面或与轮子的主体的面向外的表面一体地形成。
本发明还提供了一种飞行器起落架组件和/或飞行器，该飞行器起落架组件和/或飞行器包括如本文所述或要求保护的轮子和相关联的制动组件。飞行器可以是商用客机，例如能够运载多于五十名乘客、例如多于一百名乘客的飞行器。该飞行器可以是单通道飞行器。本发明的某些实施方式具有与具备小于140吨、可选地小于120吨并且可能小于100吨的最大起飞重量(MTOW)的飞行器相关的特定应用。这样的飞行器通常可以具有足够低的MTOW，以使得飞行器的重量能够由仅三个各自承载两个轮子的起落架、通常为前起落架和两个对称布置的主起落架支承。例如，在空中客车的A320飞行器上可以找到这种六轮布置。
当然，应当理解，关于本发明的一个方面描述的特征可以被并入本发明的其他方面。例如，本发明的方法可以结合参照本发明的设备描述的特征中的任何特征，且本发明的设备也可以结合参照本发明的方法描述的特征中的任何特征。
附图说明
现在将参照所附的示意图仅通过示例的方式来描述本发明的各实施方式，在附图中：
图1是包括根据本发明的第一实施方式的位于主起落架上的轮子的飞行器的侧视图。
图2是第一实施方式的轮子的横截面侧视图(省略轮胎)。
图3是图2的轮子的横截面侧视图，但示出了轮子的两个彼此分离的部分。
图4是表示关于本发明的第一实施方式执行的维护方法的步骤的流程图。
图5是根据本发明的第二实施方式的轮子的横截面侧视图。
图6是图5的轮子的横截面侧视图，但是示出了轮子的彼此分离的两个部分。
图7至图9示出了处于制动/非制动的各种状态期间的根据第二实施方式的轮子。
图10是根据本发明的第三实施方式的轮子的横截面侧视图。
图11是图10的轮子的局部分解立体图；以及
图12是根据本发明的第三实施方式的轮子的横截面侧视图。
具体实施方式
本发明的第一实施方式涉及对飞行器的主起落架的轮子执行例行维护的方法。如现在将参照图1至图3进行描述的，所述轮子各自配备有它们自己的集成式制动套件。图1示出了具有前起落架12和两个主起落架14(在图1中仅一个主起落架14是可见的)的飞行器10。每个主起落架14包括两个轮子16，两个轮子16中的一个轮子在图2中以横截面图示出。飞行器因此总共具有六个轮子。图2的轮子16包括轮辋18，轮胎安装在轮辋18上(在图1中示出该轮胎，但是在图2中未示出)。制动套件包括一组定子20和一组交错的转子22。定子20被键接到扭矩管24，扭矩管24在使用中在轮子旋转时保持静止。转子22被键接到轮子上(并因此随轮子旋转)。扭矩管24的一端具有反作用板26，该反作用板26位于布置有定子20和转子22的一端。在布置有定子20和转子22的一端的相反端设置有制动保持板28。制动套件布置成借助于制动活塞30(配备有壳体32)向正在旋转的轮子提供制动，该制动活塞推动推力板34抵靠制动保持板28，制动保持板28进而抵抗由反作用板26提供的反作用力将定子20和转子22推到一起。在这种情况下，每个定子20两侧衬有可消耗制动衬面材料。该轮子在图2中示出为安装在轮轴36上。轮子具有安装成绕轮轴36旋转的轮毂38和轴承组件(未单独示出)。在使用中，扭矩管24及其相关联的反作用板26被螺栓固定至轮轴，或相对于轮轴36固定就位。制动活塞壳体32和推力板34附接到起落架结构件(未示出)。
如图3所示，轮子和制动组件具有两个不同的子组件：第一子组件40和第二子组件42，第一子组件40安装在起落架上并包括制动活塞壳体32和推力板34；第二子组件42安装在轮轴上，并包括轮子16及该轮子的集成式扭矩管24和制动部件(包括定子20和转子22)。
图4是图示根据第一实施方式的、用于维护图1至图3所示的轮子所采用的过程1000的流程图。在初始阶段1010，开始在飞行器上使用该轮子，并且该轮子具有新轮胎和新衬里(具有制动材料)的集成式制动套件。当在飞行器上使用时，对轮子提供制动所需的所有制动衬面材料都设置为轮子的一部分。在飞行器轮子的多个运行周期(每个周期包括起飞、飞行和随后的降落)的间隔(由箭头1012表示)之后，对轮胎进行翻新1014并且必要时对制动衬面进行检查和更新/更换1016。周期次数可以是设定的次数，例如400个周期，或者可以替代性地是当轮胎充分磨损至需要进行轮子更换时所达到的周期次数。该实施方式假定该间隔为400个周期，但是应当理解，许多其他的维护间隔也是可能的，并且在执行例行维护时，在连续的轮子更换之间，周期数无需完全相同。通过从轮子/扭矩管的内部拆下转子和定子来检查制动套件。如果剩余的制动衬面不足，则更换新的制动衬面和/或替换包覆有足够制动材料的定子/转子。在另外400个周期的连续间隔1018、1020、1022之后，实施对轮胎进行翻新1014和对制动衬面1016进行检查/更新的相同的步骤。(可以理解的是，当从飞行器上卸下轮子时通常会用不同的轮子替换，并且再次维修过的轮子通常随后会用在不同的飞行器上。)因此，存在例行维护程序，通过该例行维护程序，可消耗制动衬面材料的检查和更换得以与轮胎的翻新同步进行。这在某种程度上是通过增加制动材料的检查频率来实现的，通常仅在每2000个周期左右才进行制动材料的检查，并且制动材料的检查通常在与轮胎翻新不同的时间和/或位置。由于增加了制动衬面维护的频率，每个轮子被提供的制动材料更少。在这种情况下，初始提供的制动材料的质量可以约为每个轮子20kg(相比于通常35kg的量)，从而节省约60kg的质量(每架飞行器4个制动装置)。制动材料的通常磨损平均为每2000个周期约8kg(在五个例行维护周期过程中，所使用的制动材料不到可用制动材料的一半)。所使用的制动材料的质量可以根据飞行器运行计划的类型而变化。当然，通常期望提供足够的制动材料，从而在例行维护间隔之间(假设飞行器的标准运行和无异常操作)不存在所有制动材料都被使用的风险，但是仍然要降低需要/提供的制动材料的质量。大部分的可消耗制动衬面材料可能至少使用了10％的时间(在五个连续的例行维护周期过程中)。在大约2000个周期(第五个连续间隔箭头1024)之后，对轮胎进行更换(方框1030)，并且对制动套件进行全面检查(方框1032)。然后该周期重复。可能的情况是，在十次中大约有一次更换制动材料(即，此类情况的10％)，更换制动材料可以与轮胎更换(即，不仅是翻新)一样频繁(或不比其频繁)地发生，制动材料的多于一半的质量被使用。当然，取决于制动材料的几何形状和形状，这可能相当于约60mm的磨损。可以通过对更换制动材料事件进行50次采样并发现至少5次这种相当于已经消耗了制动材料的多于一半的质量的事件来判断这种磨损。
提供下述轮子允许减少整个飞行器上的制动材料的质量：与常规制动系统相比，该轮子自身具有的制动材料的质量被更加频繁地检查。这也意味着飞行器操作员无需经常检查飞行器上的制动系统——可以在轮子的车间维护期间进行主要检查。这样的检查可以包括例如磨损销检查。如此，可以降低运营成本。还可以在每次更换轮子时检查制动器，这也能够更早地识别出制动器的问题，否则，如果长时间不被发现，则或许会导致操作中断。
图5至图9图示了根据第二实施方式的轮子和相关联的制动组件。使用后两位数字相同的附图标记来标示类似的部件。类似于第一实施方式，轮子116设置有其自己的集成式制动套件，该制动套件包括键接到扭矩管124的一组定子120和键接到轮子的一组交错的转子122。然而，在该实施方式中，与轮子集成在一起的制动套件比第一实施方式中的要轻，但是因此设置有与该轮子分离的附加的制动套件。轮子的制动套件将被称为内制动套件，而附加的制动套件将被称为外制动套件。外制动套件形成安装在起落架上的子组件的一部分。内制动套件的定子120和转子122被夹在扭矩管反作用板126与制动保持板128之间。外制动套件包括一对较大的定子150，在所述一对定子之间安置有单个较大的转子152。较大的定子150经由中间结构件键接到扭矩管124。单个较大的转子152键接到轮子。外制动套件的转子-定子组布置在中间反作用板156与推力板134之间。外制动套件的转子-定子组设置成与内制动套件的转子-定子组串联。
外制动套件还包括压力传递装置160，该压力传递装置160设置成与外制动套件的转子和定子布置平行。在低于由制动活塞130施加的第一阈值制动压力时，压力传递装置160的压缩量可以忽略不计，使得施加的制动压力基本上全部被传递至内制动套件。在高于第二更高的阈值制动压力时，压力传递装置160经受显著的压缩，使得施加的制动压力也被传递到外制动套件的转子和定子布置。内制动套件和外制动套件构造成使得在飞行器的正常运行期间很少使用外制动套件。内制动套件定尺寸为可以满足除了最大能量中断起飞之外的所有常规制动需求。在最大能量中断起飞的情况下所需的制动需要耗散大量的热能，通常需要较大体积的制动材料来应对所产生的热量。外制动套件的制动材料与内制动套件的组合提供足够的热容量，以满足最大能量中断起飞(MERTO)的需求。内制动套件中制动材料的质量约为8kg，而外制动套件中制动材料的质量约为15kg(即大约两倍)。而在该实施方式中，内制动套件的可消耗制动衬面材料本身不具有足以满足MERTO的需求的热容量，在第一实施方式中，作为轮子一部分的制动材料被构造为具有满足MERTO的需求的足够的热容量。在特定的制动需求下，内制动套件将对轮子施加制动，而外制动套件在存在的情况下会施加最小的制动。在MERTO的情况下(即，在更高的制动需求下)，与内制动套件相比，外制动套件将施加显著更大的制动(就制动套件的耗能率而言)。
轮胎和由轮子本身带有的制动材料的例行维护可以以与图4中所示的方法几乎相同的方式进行(因为在每个轮胎翻新间隔中检查制动材料)。MERTO是一种罕见的事件，通常在此类事件发生后必须尽快进行非例行维护检查。如果没有发生MERTO，则相比于定尺寸并构造成用于常规制动且用于MERTO情况下的额外制动的常规制动套件通常所采用的维护(间隔)可以更减少进行外制动套件的定期维护。鉴于制动材料的定期替换/检查被提供为内制动套件的例行维护的一部分，外制动套件上的制动材料的更换可以例如无需那么频繁。
在图6中示出第二实施方式的两个不同的子组件。存在第一子组件140，该第一子组件安装在起落架上并包括外制动套件(包括定子150和转子152)、制动活塞壳体132和推力板134。还存在第二子组件142，该第二子组件包括轮子116和内制动套件(包括定子120和转子122)。
现在将参照图7至图9描述轮子和制动组件的操作。图7示出了致动器130未施加制动的情况。轮子上的内制动套件(包括图5和图6中所示的定子120和转子122)用附图标记170表示。起落架上的外制动套件(包括图5和图6中所示的定子150和转子152)用附图标记172表示。在图8中示出由致动器130施加的正常水平的制动。在这种情况下，内制动套件170被接合(由箭头174示意性地示出)，压力传递装置160实际上未启用，并且外制动套件172因此未启用。在紧急制动期间(诸如，在MERTO的情况下)，如图9所示，由致动器130施加增大的压力。由致动器130施加的增大的压力使压力传递装置160允许将压力递送至外制动套件172(如箭头176示意性地示出的)。内制动套件170和外制动套件172都完全接合。
图10和图11图示了根据第三实施方式的轮子和相关联的制动组件。使用后两位数字相同的附图标记标示类似的部件。图10是截面图，而图11是示意性分解图。类似于第一实施方式，轮子216设置有其自己的集成式制动衬面材料组。然而，在该实施方式中，可消耗制动衬面材料280直接附接到轮子的本体的表面，在这种情况下位于轮子的内侧。轮子本体自身是单体式碳纤维复合结构件，因此在制动衬面材料280由于摩擦发热时能够作为散热器。轮子216具有轮毂238，该轮毂238安装成可绕轮轴236而绕轮子轴线(在图10中标记为A)旋转。图10还示出了轮毂盖284。轮子具有从轮毂径向延伸到外侧端部处的轮辋218的外侧端部，以及从轮毂径向地延伸到内侧端部处的轮辋218的内侧端部。在轮辋218上轮子的内侧端部与外侧端部之间安装有轮胎(该轮胎在图10中未示出)。轮辋218设置有隔热件286，以在轮子发热时保护轮胎。轮子组件包括带花键的扭矩管224，该带花键的扭矩管224在使用中在轮子旋转时保持固定。借助于一组制动活塞230(经由壳体232安装到起落架)向旋转中的轮子216提供制动，该制动活塞将压力板234推靠在形成为轮子一部分的制动衬面280(制动材料设置为轮子的内侧端部的向外的表面的组成部分)。压力板234也衬有制动材料282。可以观察到，制动衬面280、282两者完全是平坦的(即，对于轮子的所有被制动材料覆盖的表面而言制动衬面是平坦的)且制动衬面280、282的表面积大于轮子的内侧端部的平坦向外的表面的可用表面积的50％。
当活塞230被致动时，旋转的制动衬面280和非旋转的制动衬面282彼此压靠，来自压力板234的力反作用于轮子的外侧的盘形反作用板226。该轮子在图10和图11中示出为安装在轮轴236上。通过利用作为散热器的碳轮的热容量，可以减少所需的碳制动材料的量。碳制动衬面的质量可以显著地降低，同时在发生MERTO的情况下仍能够提供有效制动。轮子的100％制动所需的制动材料全部设置为轮子的组成部分。这样就可以使轮胎和制动器的例行维护程序简化并同步。
根据第四实施方式的轮子和相关联的制动组件由图12图示，其可以与如图10中所示的根据第三实施方式的轮子和相关联的制动组件进行比较和对照。使用后两位数字相同的附图标记来标示类似的部件。与第三实施方式相似，存在直接附接到碳轮的内侧端部结构件的表面的可消耗制动衬面材料380。主要区别在于轮子的外侧端部结构件也衬有制动材料390。这提高了制动力并减少制动盘中的任一组制动盘中的过多热量积聚。轮子上的制动材料也是通过将制动材料直接机械地附着在轮子的本体上而形成的。
扭矩管324具有位于外侧端部处的外侧反作用板326和位于内侧端部处的内侧反作用板327。当施加制动时，键接到扭矩管并衬有制动材料392的内侧压力板334与轮子的内侧端部上的制动材料盘380接合。当施加制动时，扭矩管324的衬有制动材料394的外侧反作用板326与轮子的外侧端部上的制动材料盘390接合。借助于一组制动活塞330(经由扭矩管324的内侧反作用板327安装到起落架)向旋转中的轮子316提供制动，该制动活塞将制动衬面380、392推到一起并且将制动衬面390、394推到一起。制动力在由扭矩管的端部板326、327提供的闭环机械联接中受到反作用，使得制动力就不会如图10选项中那样通过轮子传递到轮轴。
以下条款限定本公开的主题：
条款A.一种飞行器轮子，包括
轮子轴线；
轮毂；
从所述轮毂径向地延伸的第一端部结构件，以及
从所述轮毂径向地延伸的第二端部结构件，所述第二端部结构件与所述第一端部结构件在沿着所述轮子轴线的方向上间隔开；
所述第一端部结构件与所述第二端部结构件之间的空间中的至少一部分限定了用于接纳轮胎的区域，以及
可消耗制动衬面材料，所述可消耗制动衬面材料直接附接到所述第一端部结构件的面向外的表面或与所述第一端部结构件的面向外的表面一体地形成。
条款B.根据条款A所述的飞行器轮子，其中，
另外的可消耗制动衬面材料直接附接到第二端部结构件的面向外的表面或与第二端部结构件的面向外的表面一体地形成。
条款C.一种飞行器轮子和制动组件，其中，所述制动组件包括第一部分和第二部分，第一部分包括制动材料盘和盘形压板中的至少一者，第二部分包括制动材料盘，其中，轮子的主体布置在制动组件的第一部分与制动组件的第二部分之间。
条款D.根据条款C所述的飞行器轮子和制动组件，其中，至少一个所述制动材料盘直接附接到轮子的主体的面向外的表面或与轮子的主体的面向外的表面一体地形成。
条款E.一种飞行器轮子和制动组件，包括根据条款A或条款B的飞行器轮子。
条款F.根据条款D或条款E所述的飞行器轮子和制动组件，其中，附接到面向外的表面的制动材料是平坦的，以使多于一半的表面积的被覆盖。
条款G.根据条款C至条款F中的任一项所述的飞行器轮子和制动组件，其中，制成所述轮子的主体的材料的体积中的大部分是复合材料。
条款H.根据条款G所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述复合材料是碳纤维复合材料。
条款I.根据条款C至条款F中的任一项所述的飞行器轮子和制动组件，其中，制成所述轮子的主体的材料的体积中的大部分是铝合金材料。
条款J.根据条款C至条款I中的任一项所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述轮子的主体的体积中的至少75％由一个或两个单体式轮子部分形成(例如在制动期间作为散热器)。
条款K.根据条款J所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述轮子的主体形成为一个单体式结构件。
尽管已经参照特定实施方式描述和说明了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，本发明适用于许多在本文中未具体图示的不同变型。现在将描述某些可能变型，这些变型仅作为示例。
可以在轮子内提供更多的制动材料，这意味着无需在每次更换/翻新轮胎时都更换制动衬面。这样的设计虽然不会使质量大幅减小，但仍可以节省时间，因为可以在车间进行作为轮胎例行维护的一部分的制动器检查(而不是如本领域中常规的那样，必须在制动组件保持在飞行器起落架上的位置时进行制动器检查)。
制动套件的转子中的一些转子可以设置有制动材料。定子可以均不衬有制动材料。
图10至图12的轮子本体可以由两个单体式部分(两部分式轮子本体)形成。直接附接到图10和图11的轮子本体的制动衬面材料可以与轮子本体一体地形成。制动衬面材料可以直接机械地附接到轮子本体表面上。
上述压力传递装置的功能可以借助于可压缩构件来执行，该可压缩构件被布置成以基本上线性的方式压缩。压力传递装置在液压制动致动器的作用下沿平行于轮子轴线以及平行于转子和定子轴线的方向压缩。压力传递装置有效地包括两个推板：内推板和外推板。在非启用状态下，内推板定位成与内制动套件直接相邻，而外推板则设置为背对外制动套件。当施加任何不可忽略的制动压力时，内推板抵靠内制动套件推动，这提供了正常制动。随着压力增大，内推板继续抵靠内制动套件推动，而外推板逐渐靠近外制动套件。在一定的制动压力阈值下，外推板将接触并开始抵靠外制动套件推动，使得借助于内制动套件和外制动套件两者的组合制动开始进行。替代性地，压力传递装置可以为简单的弹簧型机构，该弹簧型机构随着制动压力增大逐渐地接合外制动套件，从而在紧急制动需求之前借助于内制动套件和外制动套件执行组合制动。
在前面的描述中，提及了具有已知、明显或可预见的等同物的整体或元素时，则这些等同物被并入本文，如同单独阐述一样。应当参考权利要求书来确定本发明的真实范围，应该将本发明的真实范围解释为涵盖任何这样的等同形式。读者还将意识到，被描述为优选、有利、方便等的本发明的整体或特征是可选的，并且不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解，尽管这些可选的整体或特征在本发明的某些实施方式中可能具有益处，但是在其他实施方式中可能是不希望的，并且因此可能是不存在的。
除非上下文另外要求，否则术语“或”应解释为“和/或”。

Claims (28)

1.一种对飞行器起落架的轮子执行例行维护程序的方法，其中，
所述轮子包括轮胎和可消耗制动衬面材料，并且
所述方法包括
作为所述例行维护程序的一部分，以连续的间隔翻新或更换所述轮胎，以及
以相同的连续间隔检查或更换所述可消耗制动衬面材料轮胎。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在五个连续间隔的过程中使用了所述可消耗制动衬面材料的至少三分之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对多个轮子执行所述例行维护程序，所述多个轮子中的每个轮子包括轮胎和作为所述轮子的一部分的可消耗制动衬面材料，其中，对于五十个更换所述可消耗制动衬面材料的步骤的样本而言，至少五个步骤对应于所述可消耗制动衬面材料中的大部分可消耗制动衬面已被使用的情况。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，在紧接更换所述可消耗制动衬面材料的所述步骤之后，所述可消耗制动衬面材料的质量在每个轮子5kg至25kg的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在五个连续间隔的过程中所使用的所述可消耗制动衬面材料的质量为平均每个轮子大于5kg。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轮子被构造成使得所述轮子的可消耗制动衬面材料仅形成飞行器制动机构的用于所述轮子的部分，所述飞行器制动机构的其他部分设置在除了所述轮子上的其他位置处。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述飞行器制动机构包括
定子-转子布置，所述轮子的所述可消耗制动衬面材料的至少一部分形成所述定子-转子布置的定子和/或转子的一部分，以及
致动器，所述致动器用于使所述定子-转子布置一起推动以在使用中在所述轮子上施加制动力，
所述致动器安装在与所述轮子相邻的起落架结构件上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，作为所述轮子的一部分的所述可消耗制动衬面材料的热容量不足以满足最大能量中断起飞的需求。
9.根据权利要求1或权利要求8所述的方法，其中，在安装在与所述轮子相邻的所述起落架结构件上的制动机构或所述制动机构的一部分上设置有附加的制动衬面材料，所述附加的制动衬面材料构造成满足所述最大能量中断起飞的需求。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述附加的制动衬面材料的质量大于设置为所述轮子的一部分的所述可消耗制动衬面材料的质量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，作为所述轮子的一部分的所述可消耗制动衬面材料构造成具有满足最大能量中断起飞的需求的足够的热容量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当在所述飞行器上使用时，基本上所有的必须向所述轮子提供制动的所述制动衬面材料都被设置为所述轮子的一部分。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可消耗制动衬面材料直接附接到所述轮子的本体的表面或与所述轮子的本体的表面一体地形成。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轮子具有
轮子轴线，
轮毂，
从所述轮毂径向地延伸的第一端部结构件，以及
从所述轮毂径向地延伸的第二端部结构件，所述第二端部结构件与所述第一端部结构件在沿着所述轮子轴线的方向上间隔开，以及
轮胎，所述轮胎占据所述第一端部结构件与所述第二端部结构件之间的空间中的至少一部分，并且其中
所述可消耗制动衬面材料中的至少一些附接到所述第一端部结构件的面向外的表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，
所述可消耗制动衬面材料中的至少一些附接到所述第二端部结构件的面向外的表面。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，附接到所述轮子的面向外的表面的所述可消耗制动衬面材料是平坦的，以用于覆盖所述表面的多于三分之二的表面积。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，用于制造所述轮子的主体的材料的体积中的大部分是铝合金材料或碳纤维复合材料。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，制成所述轮子的主体的材料的体积中的大部分是碳纤维复合材料。
19.根据权利要求1或权利要求18所述的方法，其中，所述轮子的主体的体积的至少75％由一个或两个单体式轮子部分形成。
20.一种飞行器轮子和制动组件，所述制动组件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分构造成使得所述制动组件的所述第一部分被设置为所述轮子的一部分，并且所述制动组件的所述第二部分被设置为用于安装在与所述轮子相邻的起落架结构件上，
所述第一部分能够独立于所述第二部分操作，以便以第一水平提供制动并耗散能量，并且
所述第一部分和所述第二部分两者能够一起操作，以便以第二水平提供制动并耗散能量，所述第二水平高于所述第一水平。
21.根据权利要求20所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述制动组件的所述第一部分具有第一质量的可消耗制动衬面材料，所述质量至少为1kg，并且所述制动组件的所述第二部分具有第二质量的可消耗制动衬面材料，所述第二质量大于所述第一质量。
22.根据权利要求20所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述飞行器轮子和所述制动组件布置成响应于接收到的制动需求施加制动，使得在低于制动需求的第一阈值水平时，所述第一部分对所述轮子施加制动，但是所述第二部分对所述轮子或者不施加制动或者以较低水平施加制动，并且使得在高于制动需求的第二阈值水平时，所述第一部分对所述轮子施加制动并且所述第二部分对所述轮子施加更大的制动，所述第二阈值水平等于或高于所述第一阈值水平。
23.根据权利要求22所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述第二部分构造成在最大能量中断起飞的情况下向所述轮子施加制动。
24.根据权利要求20所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述第一部分包括至少一个定子和至少一个转子，所述第二部分包括至少一个定子和至少一个转子，所述第一部分和所述第二部分的所述转子和定子串联布置。
25.根据权利要求20所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述制动组件的所述第一部分和所述第二部分布置成由相同的致动器致动。
26.根据权利要求25所述的飞行器轮子和制动组件，其中，所述相同的致动器构造成经由可压缩的压力传递装置来启用由所述制动组件的所述第一部分提供的制动，所述可压缩的压力传递装置在阈值压力以上时以使所述制动组件的所述第二部分致动的方式压缩。
27.一种响应于飞行器的中断起飞的制动方法，所述制动方法包括利用形成所述轮子的集成部分的第一制动套件并且利用安装在所述起落架上但不形成所述轮子的集成部分的第二制动套件对所述飞行器的起落架上的轮子施加制动。
28.根据权利要求27所述的制动方法，其中，所述第一制动套件比所述第二制动套件具有更少的制动材料，并且所述第一制动套件和所述第二制动套件布置成仅通过所述第一制动套件提供所述轮子的制动。
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