液压制动系统及其相应方法和飞行器与流程

本公开内容涉及液压系统。本发明涉及液压系统的操作。更具体地但非排他性地，本发明涉及在飞行器上使用液压子系统例如制动系统的方法。本发明还涉及用于启动飞行器的机轮制动器的液压制动系统以及其他相关主题。

背景技术：

1、图1示意性地示出了用于现有技术(例如，空客a350飞行器——以下简称为“a350”)的飞行器(图1中未单独示出)的机轮12的制动系统10。控制单元14控制各个阀的动作，以便提供对飞行器的机轮的制动。在由液压回路控制的液压流体的作用下液压地致动制动器16。在图1中仅示出了a350的典型液压回路的一部分。液压回路在制动系统中提供了冗余，因为有正常制动系统和备用制动系统，以及两种不同的液压动力供应(在a350的上下文中，用标签“黄色”液压系统和标签“绿色”液压系统提及——图1中未单独示出)。

2、在正常情况下，在飞行器的飞行员通过踩下制动踏板18对制动器16的动作进行命令时，控制单元14使液压回路的阀以使高压(“hp”)液压流体将制动器16移动到接合位置的方式操作，在该接合位置制动力被施加至机轮12。在这种正常制动配置中，正常制动选择器阀20处于其正常制动配置(备用制动选择器阀22处于使得能够正常制动的位置)，并且相关联的伺服阀24可操作以控制所需的制动水平。

3、在正常制动不可用的情况下或者另外需要备用制动的情况下，启动液压回路的备用制动部件，包括备用制动选择器阀22和相关联的伺服阀26。可选地，这可以由(可选的)自动阀28自动选择，例如，如果回路的正常制动侧具有压力损失，则自动阀28进行操作。正常制动回路和备用制动回路都由供应装置29供给高压液压流体。供应装置包括流体的储存器30、用于对流体加压的液压泵(未示出)和帮助调节液压体积/压力的蓄能器32。因此，可以用由蓄能器32保持的压力下的流体对至少备用制动回路提供动力。一旦需要，则该蓄能器32本身就可以被加压并经由专用的再填充阀34填充液压流体。提供了用于从制动器16释放压力的回流管线38(图1中未示出所有回流管线38)。例如，还可以有与选择器阀和伺服阀中的每一个相关联的回流管线路径38。在较低压力下，液压流体经由回流管线38通过阀流到飞行器的液压回路(由图1中的“lp回流”框36示意性示出)。应当理解，在某些飞行器中，回流管线共享用作供应管线的管道，例如制动器本地的管道。蓄能器40被设置用于调节回流管线中的流体量。系统中存在止回阀(check valve)(图1中未示出)。还提供了停驻制动子系统(图1中未示出)。

4、在备用制动选择器阀22与相关联的伺服阀26之间的高压管线中提供自动复位液压保险器42。保险器42在非典型高流体流量的情况下跳闸，这表明系统中存在故障，例如破裂的管道或其他泄漏。

5、通常作为着陆前测试的一部分对备用制动系统的功能进行常规检查。这可以是至少部分自动化的和/或作为标准程序的一部分由飞行机组人员进行。已经观察到，备用制动系统的测试导致系统故障的错误报告和/或故障报告比理想情况更频繁。液压保险器42的跳闸是可以如何检测此类故障(无论是错误的还是其他的)的示例。当然，对于标准和常规系统测试，可靠地检测故障是至关重要的。然而，具有比期望的更多的错误(或可避免的)故障报告可能导致操作延迟和/或额外的潜在不必要的维护时间，如果实施更准确/可靠的测试制度和/或如果提供改进的制动系统，则可以减轻这种情况。

6、飞行器中液压系统的故障可能由各种原因造成，包括液压系统部件的故障和/或由碎片或物体撞击一个或更多个输送液压流体的管道造成的损坏。这些故障可能导致流体泄漏。为了减轻此类泄漏并降低液压系统损耗的风险，可以采取措施——例如安装止回阀和/或液压保险器——以确保尽管例如在系统的一部分中出现泄漏管道，尽可能多的液压系统仍保持运行。由于流体动力学、飞行器通常承受的极端温度变化和运动的影响，发明人已经意识到这些措施可能导致与液压管线内的气穴现象(cavitation)(即，管线中存在气穴，例如气泡、真空或没有液压流体的其他穴(pocket))相关联的问题。这可能导致系统在标称条件(即，没有故障)下的不当行为，从而导致错误的故障报告/检测。管线中的气穴现象还可能影响液压系统出于其预期目的的有效或正确操作。移除诸如止回阀和/或液压保险器的保护措施会有失去针对管道破裂或爆裂或者系统中严重泄漏的保护的风险。

7、本发明力图减轻上述问题中的一个或更多个问题。可替选地或另外地，本发明力图为飞行器提供改进的制动系统。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明提供了一种用于启动飞行器的一个或更多个机轮制动器的液压制动系统。制动系统包括供应管线和对应的回流管线。可能有一条以上的供应管线和一条以上的回流管线。经由供应管线向一个或更多个制动器供应液压流体。机轮制动器被布置成在如此供应的液压流体的作用下向飞行器的机轮施加制动力。机轮形成飞行器的起落架组件的一部分。液压流体经由回流管线从机轮制动器流出。制动系统包括阀，该阀将例如在较高压下的液压流体的源与例如包含较低压下的液压流体的回流管线的至少一部分分开。该阀可以例如提供单向止回阀(即，止逆阀)的功能，其阻止流体经由阀在第一方向上流动，而允许液压流体经由阀在第二方向上的高流速(flow rate)，第二方向与第一方向相反。根据本发明，提供了与阀相关联的泄漏路径，该泄漏路径在使用中保持回流管线的所述一部分中的液压流体的压力和/或体积在最小可接受水平以上。因此，这样的泄漏路径的提供降低了回流管线中不期望的气穴现象的风险。然而，泄漏路径不需要使非常高的流体流量流向回流管线。因此，在本发明的实施方式中，可以设计泄漏路径，使得在系统中的其他地方发生意外泄漏的情况下，在单次飞行操作(即，包括单次起飞、到设定目的地的飞行和单次着陆)内不可能经由泄漏路径耗尽液压流体。因此，该阀可以执行止回阀的功能，而不会像标准止逆阀那样导致与气穴现象相关联的问题或气穴现象的原因。

2、回流管线的所述一部分中液压流体的压力的最小可接受水平可以是正常预期压力水平的百分比。例如，压力的最小可接受水平可以是正常预期压力水平的50％(可能是80％)。压力的最小可接受水平可以是至少3巴、可能至少4巴或5巴的压力。回流管线的所述一部分中液压流体的最小可接受体积可以是正常预期体积的百分比，例如正常体积的90％(可能是95％)。保持回流管线的所述一部分中液压流体的压力和/或体积在最小水平以上的需要可以限于特定的操作时间(即，紧接在需要制动系统之前)。因此，泄漏路径可能仅需要在那些时间保持回流管线的所述一部分中液压流体的压力和/或体积在这样的最小可接受水平以上，而在其他时间可以允许液压流体的压力和/或体积下降到最小水平以下。

3、方便地，泄漏路径可以直接与阀相关联，使得例如局部地设置泄漏路径。泄漏路径可以形成阀的一部分。例如，阀可以具有主体，并且泄漏路径至少部分地包含在阀的主体内。例如，阀可以具有阀构件(例如，提升阀)，在阀处于其关闭位置时阀构件与阀座协作(例如，以关闭开口(否则该开口将使得流体流动)——从而存在对应的打开位置，在该打开位置阀构件抬离阀座以使得流体能够经由开口通过)，并且泄漏路径至少部分地包含在阀构件内——例如是专门加工到阀构件中的通道。

4、该阀可以是单向止回阀，例如防止液压流体从液压流体源流入回流管线的阀。该阀可以位于回流管线的与回流管线蓄能器直接流体连通的部分中。例如，在阀为单向止回阀的形式时，该阀可以位于回流管线的一部分中，其位置使得位于在该阀(具有泄漏路径)与制动器之间的液压流体路径上定位制动选择器阀。单向止回阀(即使在与泄漏路径相关联时)可以在制动系统中(例如在制动器与制动选择器阀之间以及包括制动器和制动选择器阀)存在意外泄漏的情况下，降低从与止回阀另一侧的回流管线流体连通的其他部件损失液压流体的风险。可以有位于具有泄漏路径的阀与制动器之间的液压流体路径(例如，低压流体路径)上的停驻制动选择器阀。另外地或可替选地，可以有位于具有泄漏路径的阀与制动器之间的液压流体路径(例如，低压流体路径)上的制动选择器阀(用于着陆时的制动，不是停驻制动器，例如正常制动或备用制动)。

5、如上面所提及的，泄漏路径可以被专门设计成提供足够的流体流量，以降低回流管线中的气穴现象风险。优选的是，这种流动在阀两端的低压差和高压差下(例如，在大约1巴的压差和大约5巴或更高的压差下)都是可能的。还期望确保泄漏路径不会有流体从系统中意外损失到会损害安全的程度的风险。期望确保在飞行期间液压系统受到保护，并且因此流速足够低以维持飞行器液压。例如，阀可以被配置成使得在整个飞行(即，包括起飞、飞往目的地和着陆)期间，能够经由泄漏路径在单个方向上流动的流体量的最大值将小于为了使飞行器能够起飞所需的液压流体的最小安全水平与所需的液压流体的推荐水平之间的差的基本全部，优选地小于该差的75％，并且可选地小于该差的一半。优选的是，在整个飞行期间能够经由泄漏路径在单个方向上流动的流体量小于如果从系统中完全损失则将导致液压系统不可操作的最小流体量(并且可选地不超过该流体量的一半或75％)。类似地，优选的是，流速被设计成使得由于经由泄漏路径的流动而可能损失的最大流体量小于可以安全损失的最大液压流体量的基本全部，优选地小于该最大液压流体量的75％，并且可选地小于该最大液压流体量的一半。优选地，在整个飞行是飞行器处于正常操作的情况下可实现的最长飞行(即，具有平均或典型有效载荷和总重量，并且是飞行器在实践中可能曾经进行的最长飞行)时，阀被这样配置成以这种方式如此限制流体流动的量。

6、在实施方式中，制动系统将通常与液压流体储存器流体连通。制动系统也可以形成较大液压系统的一部分，该较大液压系统也与这样的液压流体储存器流体连通。经由与阀相关联的泄漏路径的平均流速(即，在正常使用中)可以被认为是y升/秒。y可以是10-5x升/秒或更小(可能小于5x10-6x升/秒，并且可选地小于10-6x升/秒)，其中x与较大液压系统的液压流体的体积相关。例如，x可以等于液压流体储存器的容量的容积(以升为单位)——或该容积的一部分，例如五分之一或四分之一或三分之一。可替选地，x可以等于包括液压流体储存器的较大液压系统的容量的容积(以升为单位)——或该容积的一部分，例如五分之一或四分之一或三分之一。x可以是可以安全损失的液压流体的最大量。例如，x可以约为5升。在经由泄漏路径的平均流速为10-5x升/秒的12小时的时段内，流量的总容积将等于x的约43％。因此，即使在该时间内经由阀在该方向上流动的所有流体被损失掉，仍会有超过一半的流体剩余。上面讨论了泄漏路径的流速y小于以各种方式限定的上限。然而，经由泄漏路径需要允许有不可忽略的流动。可能是y>上限的1％，也可能是y>上限的5％。

7、经由与阀相关联的泄漏路径的平均流速y升/秒(即，在正常使用中)可以使得y大于10-5z升/秒(优选地大于5x10-5z升/秒，并且可选地大于10-4z升/秒)，其中z是为了保持回流管线的所述一部分中液压流体的压力和/或体积在最小可接受水平以上而在系统的一部分中需要由阀馈送的流体量的度量。例如，z可以是回流管线可以容纳的液压流体的最大容积。z可以是回流管线的正常工作容量。z可以是在完全充满的情况下从制动器到阀的回流管线的一部分——以及该部分中与阀流体连通的任何相关联的部件中的流体容积。应当理解，在5x10-5z升/秒(约为3x10-3z升/分钟)的平均流速保持达51/2小时的情况下，经由泄漏路径供应的流体容积将为约z升。与阀打开时经由阀的峰值流速相比，这样的流速将是相对低的，峰值流速通常为大约每分钟许多升。

8、可以选择经由与阀相关联的泄漏路径的平均流速，使得该平均流速小于w，其中w等于最低安全值，该最低安全值可以用作在单次飞行中可以损失的液压流体的容积除以飞行器在其寿命中可能进行的最长飞行的时间。

9、为了使泄漏路径允许足够的流量以对降低气穴现象风险具有实际影响，同时在阀上游的系统中出现重大泄漏的情况下保持阀降低液压流体完全耗尽的风险的能力，上述变量w、x、y和z可以满足下式中的一个或更多个：

10、5x10-5z升/秒<y<10-5x升/秒，

11、10-4z升/秒<y<2x10-6x升/秒，

12、10-8x升/秒<y<3x10-6x升/秒，

13、10-4z升/秒<y<w，以及

14、10-8x升/秒<y<w。

15、本发明还提供了一种结合本发明的实施方式的飞行器。例如，飞行器可以包括如本文所描述或所要求保护的本发明的液压制动系统。飞行器将通常包括缩回式起落架组件，可以通过使用液压系统使该起落架组件缩回。使起落架缩回可以利用来自液压系统的大量动力，所述动力如果与制动系统共享以为液压制动器提供动力，则液压系统可以以使得本发明特别有益的方式对制动系统产生各种影响。

16、在飞行器包括较大液压系统和共用的液压流体储存器的情况下，本发明可以具有特别的益处。例如，液压流体储存器可以与液压制动系统和较大液压系统两者流体连通。这种较大液压系统被配置用于液压地为飞行器的不是机轮制动系统的一部分提供动力。例如，较大液压系统可以被配置用于液压地为飞行器的控制表面例如副翼、升降舵、方向舵、板条、襟翼、扰流板、翼尖装置等提供动力。另外地或可替选地，较大液压系统可以被配置用于液压地为飞行器的起落架组件的展开(例如，伸展)和/或收起(例如，缩回)提供动力，或者液压地为飞行器的展开和收起(或打开和关闭)的其他部分例如门(包括在打开时使得起落架能够通过的通往起落架舱的门)提供动力。另外地或可替选地，较大液压系统可以被配置用于液压地为——例如前起落架的——起落架机轮的转向或驱动提供动力。

17、本发明可以应用于液压系统或不是液压制动系统的子系统。此外，还可以应用于防止液压管道或不是回流管线的其他部件中的气穴现象或降低所述气穴现象风险。因此，本发明还提供了一种包括用于向飞行器的部件(例如，机轮制动器)供应液压动力的液压子系统的飞行器，该液压子系统包括单向止回阀，该单向止回阀阻止流体经由该阀在第一方向上流动，而允许液压流体经由该阀在第二方向上的高流速，第二方向与第一方向相反。可以提供泄漏路径，该泄漏路径允许流体通过阀和/或绕过阀以以下速率在第一方向上流动，该速率足以降低液压子系统的一部分(例如，管道)中的气穴现象风险，但是足够低以使得止回阀仍然针对故障泄漏提供足够的保护。这种止回阀应该在液压子系统中存在故障泄漏的设想场景中提供足够的保护，使得(a)如果止回阀不包括有意的泄漏路径，则该止回阀将针对故障泄漏提供足够的保护，以及(b)如果止回阀不包括对液压流体在第一方向上的流动的限制，则故障泄漏将使液压子系统不可操作。应当理解，液压流体经由阀在第二方向上的高流速很高，因为所述高流速高于(优选地显著高于)经由止回阀在第一方向上的流速。

18、本发明的实施方式的飞行器可以具有第一液压系统和第二液压系统，该第二液压系统被提供为提供冗余的备用系统。第一液压系统可以例如被布置成为飞行器的各种部件提供动力，所述部件包括一个或更多个控制表面和一个或更多个机轮制动器。第二液压系统可以被布置成为飞行器的各种部件提供动力，所述部件包括一个或更多个控制表面(其中一些可能与由第一液压系统提供动力的控制表面相同，但不一定全部相同)和一个或更多个机轮制动器(其中至少一些，优选地全部与由第一液压系统提供动力的机轮制动器相同)。

19、因此，在涉及机轮制动器的实施方式中，飞行器的制动系统可以包括主制动子系统和副制动子系统。副制动子系统可以被提供为备用制动子系统，以在飞行器的整体制动系统中提供冗余。本发明的实施方式关于这样的副制动子系统可以特别有益。在实施方式中，这可以是有利的，因为备用制动子系统可能更容易出现与制动系统中回流管线的气穴现象相关联的问题。

20、飞行器可以是载客飞行器。载客飞行器优选地包括客舱，客舱包括用于容纳多名乘客的多排和多列座椅单元。飞行器可以具有至少20名乘客、更优选地至少50名乘客、并且更优选地多于50名乘客的容量。飞行器可以是商用飞行器，例如商用载客飞行器，例如单通道或双通道飞行器。飞行器不一定被配置用于运载乘客，而是可以例如是被配置用于货运和/或在非商业基础上使用的同等大小的飞行器。飞行器可以具有至少20吨、可选地至少40吨、并且可能为50吨或更多的最大起飞重量(mtow)。飞行器可以具有至少20吨、可选地至少30吨、并且可能为约40吨或更多的操作空重。

21、还提供了一种在飞行器上使用液压子系统的方法。液压子系统可以是如本文所描述或所要求保护的本发明的液压系统或子系统。液压子系统形成飞行器的较大液压系统的一部分，并且通常共享公共的液压流体储存器。较大液压系统用于为飞行器的不由液压子系统提供动力的一个或更多个部件提供动力。例如，液压子系统可以是用于为机轮制动器提供动力的制动系统，而较大液压系统被配置用于液压地为控制表面、起落架组件/门的展开/收起和/或起落架机轮的转向或驱动提供动力。液压子系统包括用于向飞行器的一个或更多个液压动力部件供应例如高压下的液压流体的供应管线。液压子系统包括对应的回流管线，该回流管线用于液压流体从一个或更多个液压动力部件回流，例如回流回公共储存器。液压子系统包括用于控制子系统内液压流体的流动的阀。

22、根据本发明的这一特定方面，一种使用液压子系统的方法包括通过使用经由供应管线供应的压力下的液压流体为一个或更多个液压动力部件提供动力，然后释放液压压力。特别是在释放压力时，液压流体可以经由阀在一个方向上流动。该方法还包括以下步骤(之前和/或之后)，在液压子系统中的液压流体不为这些液压动力部件提供动力时，阀阻止但不完全防止流体经由阀在相反方向上的流动。因此，在使用(例如，下一次使用)液压子系统为一个或更多个液压动力部件提供动力时，阀可以有利地允许在相反方向上的足够泄漏，以降低回流管线中的气穴现象风险。

23、本发明还提供了一种制造阀的方法，该阀用作如本文所描述或所要求保护的本发明的任何方面的阀。这种方法可以例如包括以下步骤：在阀的阀构件(例如，提升阀)中加工(例如，钻孔)或以其他方式形成流体路径，以形成泄漏路径的至少一部分。

24、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，本发明的方法可以包含参考本发明的设备描述的任何特征，反之亦然。