用于監測飛行器輪胎氣壓的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了用于監測飛行輪胎氣壓的方法及裝置，所述方法包括：在不同的時刻從輪胎采集兩個或更多個氣壓讀數；基于氣壓讀數來計算估計的泄氣速率；以及基于估計的泄氣速率來計算輪胎泄氣至參考氣壓水平時間。兩個或更多個溫度讀數中的每一個與氣壓讀數之一相關聯，以及估計的泄氣速率是通過以下方式來計算的：基于其關聯的溫度讀數和通用參考溫度來對每個氣壓讀數進行歸一化以獲得溫度歸一化的氣壓讀數，以及基于溫度歸一化的氣壓讀數來計算估計的泄氣速率。將估計的泄氣速率與閾值進行比較，以及在估計的泄氣速率超過該閾值的情況下提供警告。
【專利說明】
用于監測飛行器輪胎氣壓的方法和裝置
技術領域
[0001] 本發明設及用于監測飛行器輪胎氣壓的方法W及用于執行運樣的方法的裝置。
【背景技術】
[0002] 在US-A-2008/0055060中公開了一種飛行器輪胎監測系統。傳感器對輪胎的工作 參數(例如氣壓或溫度)進行感測，W及與所感測的參數有關的信號被傳送至位于飛行器機 身上或機身中的讀取器。該讀取器還可W將上述信息中的一些或全部發送至如顯示器的另 外的設備。
【發明內容】
[0003] 本發明的第一方面提供了一種用于監測飛行器輪胎氣壓的方法，所述方法包括： 在不同的時刻從輪胎采集兩個或更多個氣壓讀數；W及基于所述氣壓讀數來計算估計的泄 氣速率。
[0004] 本發明的第二方面提供了一種用于監測飛行器輪胎氣壓的裝置，所述裝置包括： 氣壓傳感器，其用于在不同的時刻從輪胎采集氣壓讀數；W及計算機系統，其被配置成基于 所述氣壓讀數中的兩個或更多個來計算估計的泄氣速率。
[0005] 可選地，基于估計的泄氣速率來估計輪胎泄氣至參考水平的時間。所估計的時間 然后可W被存儲W供后續分析和/或被顯示給飛行或維護機組人員W使得他們能夠采取適 當的動作。
[0006] 可選地，將估計的泄氣速率與闊值進行比較；W及如果估計的泄氣速率超過闊值， 則提供警告。
[0007] 如果輪胎的溫度在不同的氣壓讀數之間保持恒定，則可W直接使用運些氣壓讀數 來計算估計的泄氣速率。更典型地，所述方法包括針對每個氣壓讀數采集相關聯的溫度讀 數，W及通過W下方式來計算估計的泄氣速率:基于其關聯的溫度讀數和通用參考溫度對 每個氣壓讀數進行歸一化來獲得溫度歸一化的氣壓讀數，W及基于溫度歸一化的氣壓讀數 來計算估計的泄氣速率。溫度讀數可W例如通過由安裝有輪胎的機輪所攜帶的溫度傳感器 來采集，或者通過位于任何其他適合位置中的溫度傳感器(例如，制動溫度傳感器或環境溫 度傳感器)來采集。溫度讀數可W在與其相關聯的氣壓讀數相同的時間來采集，或者可W在 其相關聯的氣壓讀數之前不久或之后不久來采集。
[000引氣壓讀數全部可W在飛行器位于地面上時采集，或者所述氣壓讀數中至少之一可 W是當飛行器飛行時從輪胎中采集的飛行中氣壓讀數。
[0009] 典型地，氣壓讀數中至少之一是在飛行器飛行時輪胎未負重的情況下從輪胎中采 集的飛行中氣壓讀數，且通過W下方式來計算估計的泄氣速率:調整飛行中氣壓讀數W考 慮輪胎未負重從而獲得調整負重后的飛行中氣壓讀數，W及基于調整負重后的飛行中氣壓 讀數來計算估計的泄氣速率。
[0010] 可選地，飛行中氣壓讀數基于其關聯的溫度讀數和通用參考溫度而被歸一化W及 還被調整w考慮輪胎未負重，從而獲得溫度歸一化且調整負重后的飛行中氣壓讀數，w及 基于溫度歸一化且調整負重后的飛行中氣壓讀數來計算估計的泄氣速率。
[0011] 可W基于僅兩個氣壓讀數來計算估計的泄氣速率，但是更典型的是基于在不同時 刻從輪胎采集的Ξ個或更多個氣壓讀數來計算估計的泄氣速率。典型地，通過例如使用最 小二乘法擬合算法將曲線或直線擬合至氣壓讀數來計算估計的泄氣速率。
[0012] 可選地，估計第一時刻和第二時刻W使輪胎泄氣至第一參考氣壓水平和第二參考 氣壓水平(例如分別為標稱參考氣壓的100 %和95 % )。可選地，在同一時刻在一個顯示設備 上顯示第一時刻和第二時刻。
[0013] 可選地，通過W下方式來計算輪胎泄氣至參考氣壓水平的時間：將氣壓讀數中的 一個所選氣壓讀數換算至較低的溫度W獲得調整溫度后的氣壓水平，W及基于估計的泄氣 速率來計算輪胎從調整溫度后的氣壓水平泄氣至參考氣壓水平的時間。
【附圖說明】
[0014] 現將參考附圖來描述本發明的實施方式，其中：
[0015] 圖1是飛行器的平面圖；
[0016] 圖2示出了飛行器的起落架之一及其相關聯的傳感器系統；
[0017] 圖3示出了與駕駛艙計算機系統連接的兩個傳感器系統；
[0018] 圖4示出了駕駛艙計算機系統的一些元件；
[0019] 圖5是示出了8個氣壓讀數的圖；W及
[0020] 圖6是由駕駛艙計算機系統顯示的屏幕的示例。
【具體實施方式】
[0021] 圖1是飛行器10平面圖，其示出了飛行器的起落架：前起落架(NLGH和4個主起落 架(MLG) 2。圖2示出了其4個MLG之一的起落架系統，該系統包括6個機輪，每個機輪具有各自 的輪胎3至8。每個機輪攜帶各自的用于從機輪采集氣壓與溫度讀數的傳感器系統3a至8曰。 飛行器的所有22個機輪具有等同的傳感器系統。
[0022] 每個傳感器系統3a至8a具有用于將數據無線發送至接收器12的無線發送器。接收 器12可W或者被安裝在起落架的支柱上，或者被安裝在起落架艙內，在起飛后起落架縮回 起落架艙中。可替選地，每個傳感器系統3a至8a可W有線連接至接收器12。
[0023] 圖3是用于檢查飛行器10的輪胎氣壓的系統的示意圖。出于清楚的目的而示出了 僅兩個傳感器系統3a和4a。每個傳感器系統包括：用于測量輪胎氣壓W生成氣壓讀數的氣 壓傳感器3b、4b;W及用于測量機輪的溫度W生成溫度讀數的溫度傳感器3c、4c。接收器12 經由可W是有線或無線的連接來接收氣壓與溫度讀數，并且將上述讀數經由也可W是有線 或無線的連接來轉發至飛行器的駕駛艙中的駕駛艙計算機系統13。
[0024] 圖4是駕駛艙計算機系統13的一些元件的示意圖。該系統包括:用于接收來自接收 器12的氣壓與溫度讀數的接收器20;顯示設備21;存儲器22;處理器23;用戶接口化I)24，例 如觸摸屏或鍵盤；W及時鐘25。
[0025] 當飛行器在飛行前位于地面上時，每個傳感器系統3a至8a被操作成同時記錄其相 關聯的機輪的溫度W及其相關聯的輪胎的氣壓。相關聯的地面氣壓和溫度讀數被發送至駕 駛艙系統13且被存儲在存儲器22中。每個地面氣壓讀數還基于來自時鐘25的時間讀數而被 加上時間戳。
[0026] 當溫度讀數為（如通過環境溫度傳感器（未示出）來測量的）5°CW內的環境溫度 時，在飛行后采集地面氣壓讀數。還在飛行前不久采集地面氣壓讀數。地面氣壓讀數被顯示 在顯示設備21上，如有需要則連同警告一起顯示在顯示設備21上。
[0027] 每個地面氣壓讀數還基于其相關聯的溫度讀數和15°C的通用參考溫度來被歸一 化W獲得溫度歸一化的地面氣壓讀數。運使得能夠直接比較在不同溫度下采集的氣壓讀 數。溫度歸一化的地面氣壓讀數是通過使用W下事實來計算的：l〇°C的溫度變化使得輪胎 氣壓改變大約3.7 %。因此，例如如果地面氣壓讀數是25化si，并且其相關聯的溫度讀數是 30°C，則溫度歸一化的地面氣壓讀數按照W下來計算：250-[250*α5/10)*0.037]=250- l3.875=236.125psi。
[00%]如果在下一次飛行之前溫度讀數沒有足夠的時間減小至5°CW內的環境溫度，貝U 在上一次飛行之后30分鐘采集地面氣壓讀數(在此時間點上機輪仍會因制動而是熱的）。在 此情況下，調整地面氣壓讀數W估計環境溫度下的氣壓。因此，例如如果地面氣壓讀數是 240psi，其相關聯的溫度讀數是50°C并且環境溫度是20°C，則調整環境溫度后的地面氣壓 讀數按照 W 下來計算：240-[ 240* (30/10) *0.037 ] = 240-26.64 = 213.36ps i。
[0029] 此調整環境溫度后的地面氣壓讀數被顯示在顯示設備21上，如有需要則連同相關 聯的警告一起顯示在顯示設備21上。
[0030] 在隨后的時間，當飛行器在飛行時，每個傳感器系統3a至8a再次被操作成同時記 錄其相關聯的機輪的溫度W及其相關聯的輪胎的氣壓。飛行中的氣壓與溫度讀數被發送至 駕駛艙系統13并且連同它們的時間戳一起被存儲在存儲器22中。當飛行器在空中時，由于 輪胎未負重，因此預期輪胎氣壓會減小大約4%。因此，飛行中的氣壓讀數不僅關于溫度被 歸一化，而且還被調整W考慮此未負重效果。因此，例如如果地面氣壓讀數在緊接著飛行之 前為25化si,飛行中氣壓讀數為22化si并且飛行中溫度讀數是10°C，則溫度歸一化且調整 負重后的飛行中氣壓讀數按照W下來計算：220+[220*(5/10)*0.037] + [250*0.04] = 220+ 4.07+10 = 234.OTpsio
[0031] 最終，在隨后當飛行器在飛行之后回到地面上時，針對每個輪胎采集另外一組溫 度歸一化的地面氣壓讀數，并且連同它們的時間戳一起記錄該組氣壓讀數。
[0032] 圖5是示出了一組8個氣壓讀數的圖。其中有4個溫度歸一化的地面氣壓讀數Pg(l) 至Pg(4)W及4個溫度歸一化且調整負重后的飛行中氣壓讀數Pf(l)至Pf(4)。輪胎被充氣在 Pg(2)與Pg(3)之間。處理器23將直線30擬合至最后4個氣壓讀數Pg(3)、Pf(3)、Pf(4)、Pg(4)W 確定估計的泄氣速率。基于最后4個氣壓讀數?8(3)、？^3)、？八4)、？8(4)來計算估計的泄氣 速率，并且由于在Pg(2)與Pg(3)之間的氣壓增加大于5psi，因此忽略前4個氣壓讀數Pg(l)、 口:（1)、？^2)、？8(2)。由于所有4個氣壓讀數?8(3)、？八3)、？^4)、？8(4)已經被溫度歸一化至 15°C的通用參考溫度并且如有需要負重還被調整4%，因此可W有效地將它們彼此進行比 較W確定泄氣速率。
[0033] 任何合適的方法可W用于計算直線30-一例如最小二乘法擬合。直線30的梯度給 出了估計的泄氣速率R= ΑΡ/ΔΤ。
[0034] 估計的泄氣速率針對每個輪胎來計算。處理器23確定具有最高泄氣速率的輪胎， w及可選地將最高泄氣速率與闊值進行比較且在估計的泄氣速率超過闊值的情況下在顯 示設備21上提供警告。適合的闊值可W例如是將導致在24小時內氣壓損耗超過2%的泄氣 速率。因此，如果最新的氣壓讀數是250psi，則大于闊值(0.02*250)/24 = 0.208psi/小時的 泄氣速率會導致警告被顯示。
[0035] 下面的表1給出了在機輪溫度為20°C時所采集的地面氣壓讀數25化si的示例。存 儲器22存儲參考氣壓水平244psi并且將地面氣壓讀數與此參考氣壓水平相比較W計算氣 壓百分比。因此，對于25化si的地面氣壓讀數而言，氣壓百分比為102 %。基于0.34psi/小時 的泄氣速率，氣壓會在6個小時內從25化si下降至參考氣壓水平(244psi)，并且會在53個小 時內下降至參考氣壓水平的95%。注意，在此情況下，由于機輪處于相對較低的溫度，因此 在不首先關于溫度來調整初始氣壓讀數的情況下，輪胎泄氣至100%和95%的時間是從初 始氣壓讀數25化si開始計算的。因此，在此情況下，6小時和53小時的時間估計是基于溫度 保持20°C不變運一假設的。
[0036]
[0037]
[0038] 在表1的示例中，泄氣速率〇.34psi/小時大于闊值(0.0巧250)/24 = 0.208psi/小 時，因此除了表1所呈現的數據W外還可W顯示警告。
[0039] 下面的表2給出了在機輪處于55°C高溫時所采集的地面氣壓讀數3(K)psi的示例。 在此情況下，不同于上面的表1，輪胎泄氣至參考氣壓水平的時間通過W下來計算：首先將 氣壓讀數換算至環境溫度傳感器(未示出）所采集的環境溫度讀數(在此情況下為15°C ) W 獲得調整溫度后的氣壓水平，然后基于估計的泄氣速率來計算輪胎從此調整溫度后的氣壓 水平泄氣至參考氣壓水平的時間。運給出了調整溫度后的氣壓讀數256psi(105%)，并且基 于泄氣速率0 . Wpsi/小時，氣壓會在34小時內從256psi (105 % )減小至參考氣壓水平 (244psi)并且在69小時內減小至參考氣壓水平的95%。因此，在此情況下，時間估計是基于 溫度從55°C減小至更低的環境溫度15°C運一假設的。注意，此示例中的環境溫度是15°C，其 恰好與上文中用于計算估計泄氣速率的通用參考溫度相同。然而，不必是運種情況，相反環 境溫度讀數可W是例如l〇°C或20°C。
[0042] 圖6是可W在顯示器21上呈現給飛行機組人員的顯示屏幕的示例。注意，該顯示屏 幕用于具有僅6個而非（如在圖1的示例中的個機輪的不同飛行器。針對每個機輪，輪胎 氣壓、氣壓百分比和溫度連同達到100%和95%的估計時間一起被顯示。圖6的示例W圖表 的形式呈現信息，然而可替選地可W用圖形顯示信息。
[0043] 估計時間是基于每個輪胎的最近的氣壓讀數的時間戳和實際氣壓(而非基于當前 時間或調整溫度后的氣壓讀數）。
[0044] 如果百分比在100%之下，則在標題為"輪胎氣壓警告"的列中顯示警告。
[0045] 環境溫度傳感器(未示出）測量當前環境溫度，該溫度連同目的地機場名稱W及預 期到達時間的目的地溫度一起被顯示。該目的地溫度可W借助于目的地的天氣預報通過處 理器23自動獲得，或者可W經由用戶接口 24人工輸入。
[0046] 調整溫度后的氣壓讀數是基于當前環境溫度被計算的，并且被顯示在標題為"估 計的環境氣壓"的列中。因此，例如如果地面壓力讀數是28化si,其相關聯的地面溫度讀數 是50°CW及環境溫度是20°C，則估計的環境氣壓按照W下來計算：280-[280*(30/10)* 0.037] =280-31.08 = 248.92psi〇
[0047] 調整溫度后的氣壓讀數還基于估計目的地溫度而被計算，并且被顯示在標題為 "估計的目的地氣壓"的列中。因此，例如如果地面氣壓讀數是28化si，其相關聯的地面溫度 讀數是50°C W及目的地溫度是0°C，則估計的目的地氣壓按照W下來計算：280-[280*(50/ 10)*0.037] =280-51.8 = 228. ^si。
[0048] 估計的目的地氣壓低會生成提示地勤人員在飛行前對輪胎進一步充氣的警告。
[0049] 前起落架和主起落架的機輪的參考氣壓水平(通過其來計算壓力百分比）也被顯 /J、- 〇
[0050] 上述方法可W由駕駛艙系統13與傳感器系統3a至8a相配合地實現，或者其可W通 過手持設備(未示出）來實現，地勤人員使用該手持設備查詢傳感器系統3a至8aW及計算并 且顯示圖6所示的信息。
[0051] 執行上述輪胎氣壓監測方法W提供每個機輪的輪胎氣壓歷史記錄且提供迫切問 題及建議動作的提前通知:具體地，有可能幫助預測何時需要進行下一次輪胎充氣;通過監 測每個機輪的氣壓損耗速率W及檢測到高于平均泄氣速率來監測故障的發生；W及檢測糟 糕的輪胎充氣實踐。
[0052] 在本發明的上述實施方式中，提供了機輪溫度傳感器3c和4cW生成每個機輪的機 輪溫度讀數。還提供了制動溫度傳感器(未示出）W用于采集MLG 2的每個機輪的制動溫度 讀數(對于NLG 1，由于沒有制動器，因此也沒有制動溫度傳感器）。如果(在機輪溫度傳感器 3c、4c不工作的情況下或在沒有提供機輪溫度傳感器3c、4c的情況下）機輪溫度讀數不可 用，則系統可W通過W下處理來使用制動溫度讀數或環境溫度讀數來替代機輪溫度讀數。 在飛行后，當制動溫度讀數與（如由環境溫度傳感器所讀取的）環境溫度讀數+/-5Γ相同 時，或者當制動溫度讀數等于5°C時，或者自上次飛行起3小時之后且制動溫度讀數小于50 °(：時，采集地面氣壓讀數W及相關聯的制動溫度讀數和環境溫度讀數。對于MLG 2,地面氣 壓讀數基于其相關聯的制動溫度讀數而被歸一化，并且針對NLG 1，地面氣壓讀數基于其相 關聯的環境溫度讀數而被歸一化。
[0053] 如果針對給定輪胎的制動溫度讀數不可用，則可W同時記錄其輪胎氣壓和其輪軸 配對輪胎（即，共享相同輪軸的輪胎)的氣壓。如果輪軸配對輪胎的溫度也不可用，則當該起 落架上的上一個輪胎氣壓被記錄時記錄輪胎氣壓。
[0054] 當MLG 2的讀數被采集時記錄化G1的每個機輪的輪胎氣壓讀數和環境溫度讀數。 如果未采集任何MLG讀數（由于快速周轉），則在發動起起動時記錄NLG 1的每個機輪的輪胎 氣壓讀數和環境溫度讀數。
[0055] 如果飛行器飛行了很長一段時間，則當處理器23被告知起落架正在展開(表示飛 行器快要著陸）時，該告知被用作采集飛行中氣壓讀數W及相關聯的制動溫度讀數的觸發 事件。由于NLG 1的制動溫度讀數不可用，因此此飛行中方法僅適用于MLG 2。
[0056]盡管上面已經參考一個或更多個優選實施方式描述了本發明，但是應當理解，在 不背離本發明的在所附權利要求書中限定的范圍的情況下，可W作出各種變化或修改。
【主權項】
1. 一種用于監測飛行器輪胎氣壓的方法，所述方法包括：在不同的時刻從所述輪胎采 集兩個或更多個氣壓讀數;以及基于所述氣壓讀數來計算估計的泄氣速率。2. 根據權利要求1所述的方法，還包括:將所述估計的泄氣速率與閾值進行比較；以及 在所述估計的泄氣速率超過所述閾值的情況下提供警告。3. 根據權利要求1或2所述的方法，還包括:基于所述估計的泄氣速率來計算所述輪胎 泄氣至參考氣壓水平的時間。4. 根據權利要求3所述的方法，還包括：顯示所述輪胎泄氣至所述參考氣壓水平的時 間。5. 根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述輪胎泄氣至所述參考氣壓水平的時間是 通過以下方式來計算的：將所選的一個氣壓讀數換算至較低的溫度，以獲得調整溫度后的 氣壓水平，以及基于所述估計的泄氣速率來計算所述輪胎從所述調整溫度后的氣壓水平泄 氣至所述參考氣壓水平的時間。6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括:基于所述估計的泄氣速率來計算 所述輪胎泄氣至第一參考氣壓水平的第一時間；以及基于所述估計的泄氣速率來計算所述 輪胎泄氣至第二參考氣壓水平的第二時間。7. 根據權利要求6所述的方法，還包括:在單個顯示設備上同時顯示所述第一時間和所 述第二時間。8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括針對每個氣壓讀數來采集相關聯的 溫度讀數，其中，所述估計的泄氣速率是通過以下方式來計算的:基于其相關聯的溫度讀數 和通用參考溫度來對每個氣壓讀數進行歸一化以獲得溫度歸一化的氣壓讀數，以及基于所 述溫度歸一化的氣壓讀數來計算所述估計的泄氣速率。9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述氣壓讀數中至少之一是當所述 飛行器在飛行中所述輪胎未負重時，從所述輪胎采集的飛行中氣壓讀數。10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述估計的泄氣速率是通過以下方式來計算的： 調整所述飛行中氣壓讀數以考慮所述輪胎未負重，獲得調整負重后的飛行中氣壓讀數，以 及基于所述調整負重后的飛行中氣壓讀數來計算所述估計的泄氣速率。11. 根據權利要求10所述的方法，其中，所述飛行中氣壓讀數基于其相關聯的溫度讀數 和所述通用參考溫度而被歸一化，并且還被調整以考慮所述輪胎未負重，以獲得溫度歸一 化且調整負重后的飛行中氣壓讀數；以及所述估計的泄氣速率是基于所述溫度歸一化且調 整負重后的飛行中氣壓讀數來被計算的。12. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述估計的泄氣速率是基于在不同 的時刻從所述輪胎采集的三個或更多個氣壓讀數來被計算的。13. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述估計的泄氣速率是通過計算機 系統來被計算的。14. 一種用于監測飛行器輪胎氣壓的裝置，所述裝置包括：氣壓傳感器，其用于在不同 的時刻從所述輪胎采集氣壓讀數；以及計算機系統，其被配置成基于所述氣壓讀數中的兩 個或更多個來計算估計的泄氣速率。15. 根據權利要求14所述的裝置，其中，所述計算機系統被配置成基于所述估計的泄氣 速率來估計所述輪胎泄氣至參考氣壓水平的時間。16. 根據權利要求14或15所述的裝置，其中，所述計算機系統被配置成將所述估計的泄 氣速率與閾值進行比較，以及在所述估計的泄氣速率超過所述閾值的情況下提供警告。17. 根據權利要求14、15或16所述的裝置，還包括用于采集溫度讀數的溫度傳感器，其 中，所述估計的泄氣速率通過以下方式來計算的：基于來自所述溫度傳感器的相關聯的溫 度讀數和通用參考溫度來對每個氣壓讀數進行歸一化以獲得溫度歸一化的氣壓讀數，以及 所述計算機系統被配置成基于所述溫度歸一化的氣壓讀數來計算所述估計的泄氣速率。18. 根據權利要求14所述的裝置，其中，所述氣壓讀數中至少之一是當所述飛行器在飛 行中所述輪胎未負重時從所述輪胎采集的飛行中氣壓讀數。19. 根據權利要求18所述的裝置，其中，所述估計的泄氣速率是通過以下方式來計算 的：調整所述飛行中氣壓讀數以考慮所述輪胎未負重，以獲得調整負重后的飛行中氣壓讀 數，以及基于所述調整負重后的飛行中氣壓讀數來計算所述估計的泄氣速率。
【文檔編號】B60C23/20GK105984292SQ201610162301
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月21日
【發明人】安德魯·比爾
【申請人】空中客車營運有限公司