DE102009025245A1

DE102009025245A1 - Anordnung zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009025245A1
Application number: DE102009025245A
Authority: DE
Inventors: Manfred Paul; Stefan SCHÖLLMANN
Original assignee: Lufthansa Technik AG
Current assignee: Lufthansa Technik AG
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-30
Also published as: US8375781B2; US20110185802A1; AU2010262071A1; WO2010145830A1; EP2443429A1; JP2012530250A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs, die eine Messmatrix (1) mit einer Mehrzahl von in einer vom Fahrwerksreifen überrollbaren Fläche angeordneten Lastsensoren aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sie wenigstens einen Temperarursensor zur Messung der Reifentemperatur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs, die eine Messmatrix mit einer Mehrzahl von in einer vom Fahrwerksreifen überrollbaren Fläche angeordneten Lastsensoren aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs sowie ein Wartungszyklus für ein Luftfahrzeug.
Der Reifendruck kommerzieller Verkehrsflugzeuge muss regelmäßig überprüft werden, da Fahrwerksreifen bei Starts und insbesondere Landungen hohen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Diese Reifendruckkontrolle erfolgt üblicherweise im Rahmen des sogenannten Z-Checks alle 24 h bei Kurzstreckenflugzeugen oder ggf. alle 49 h bei Langstreckenflugzeugen. Dies ist aufwendig, da häufig die Prüfung des Reifendrucks der einzige Kontrollpunkt im Z-Check ist und extra die Anfahrt eines Mechanikers zum parkenden Flugzeug erfordert.
Es ist bekannt ( EP 0 656 269 A1 , WO 2008/034411 A1 , WO 2008/034414 A1 ), den Druck im Inneren eines Fahrzeugreifens durch Auswertung des zweidimensionalen Lastprofils beim Überrollen einer Messmatrix aus Kraft- bzw. Lastsensoren zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, die bzw. das eine den hohen Anforderungen des Luftfahrtbereichs genügende Überwachung des Reifendrucks von Fahrwerksreifen ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist wenigstens einen Temperatursensor zur Messung der Reifentemperatur auf. Auf diese Weise kann die Bestimmung des Reifendrucks aus dem Lastprofil des Reifens der Messmatrix der Lastsensoren hinreichend genau gestaltet werden, um eine den Anforderungen der Luftfahrt genügende Bestimmung des Reifendrucks zu ermöglichen. Diese Temperaturbestimmung im Zuge der indirekten Druckmessung über das Lastprofil ist im Luftfahrtbereich von besonderer Bedeutung, da die Fahrwerksreifen bei Starts und insbesondere bei Landungen und dem anschließenden Bremsvorgang erheblichen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Die Erfindung ermöglicht es, dass diese thermischen Beanspruchungen und die daraus resultierenden Temperaturänderungen der Reifen bei der Druckbestimmung berücksichtigt werden und erlaubt somit beispielsweise eine Druckbestimmung kurz nach der Landung während des Rollens des Flugzeugs zum Gate.
Die Technologie zur Bestimmung des Innendrucks eines Reifens aus dem Lastprofil einer Messmatrix beim Überrollen dieser Messmatrix ist im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und beispielsweise in den drei eingangs genannten Offenlegungsschriften beschrieben. Dabei nimmt eine Matrix von Lastsensoren eine Verteilung der beim Überrollen der Reifenaufstandsfläche auf die einzelnen Sensoren ausgeübten Kraft aus. Aus dieser Kraft- bzw. Lastverteilung und bekannten weiteren Parametern (beispielsweise Gewicht bzw. Achslast des Flugzeugs) kann auf den Reifeninnendruck rückgeschlossen werden. Im Rahmen der Erfindung ist die Fläche eines einzelnen Lastsensors deutlich kleiner als die Aufstandsfläche eines überrollenden Fahrwerksreifens.
Erfindungsgemäß kann der Temperatursensor entweder unmittelbar beim Überrollen des Reifens in Kontakt mit der Lauffläche gera ten und deren Temperatur messen oder es kann sich um einen Sensor handeln, der eine berührungslose Temperaturmessung vornimmt. Beispielsweise kann ein Pyrometer oder eine Wärmebildkamera verwendet werden. Der Temperaturfühler kann innerhalb der Messmatrix bzw. in einem überrollbaren Randbereich der Anordnung mit der Messmatrix angeordnet sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung zur Messung der Druckdifferenz zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen aufgebildet. Insbesondere können Druckdifferenzen zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen einer Achse gemessen werden. Die Erfindung hat erkannt, dass im Rahmen der Z-Checks die Prüfung auf mögliche Beschädigungen von oder Unregelmäßigkeiten an einzelnen Fahrwerksreifen von besonderer Bedeutung ist, die sich häufig in einem höheren Druckverlust äußern. Durch diese Differenzdruckbestimmung kann beispielsweise eine zusätzliche manuelle Überprüfung des Reifendrucks bzw. der Reifen auch dann veranlasst werden, wenn eigentlich der absolute Druck aller Reifen noch innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs ist, der Druckverlust vergleichbarer Reifen aber unterschiedlich hoch ist. Ein weiterer Vorteil dieser Differenzdruckbestimmung ist, dass diese mit vergleichsweise hoher Genauigkeit erfolgen kann, da beispielsweise zwei Reifen auf einer Achse bei gleichem Druck und gleicher Temperatur ein identisches Lastprofil zeigen sollten und somit eine Abweichung im Lastprofil häufig ein direkter Indikator für einen entsprechenden Druckunterschied sein wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Flughafen, der wenigstens eine erfindungsgemäße Anordnung im Rollfeld aufweist. Der Begriff „Rollfeld” umfasst jeglichen Bereich des Flughafens, auf dem Flugzeuge parken oder (bevorzugt) über den Flugzeuge auf ihrem Weg zwischen Startbahn und Parkposition oder Gate rollen. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung in einem zentralen Bereich des Rollfelds angeordnet, über den viele oder alle Flug zeuge auf dem Weg vom bzw. zum Gate rollen. Die erforderliche Überwachung des Reifendrucks im Rahmen eines Z-Checks kann so ohne zusätzlichen Zeit- oder Mechanikeraufwand während des Rollvorgangs erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Bestimmen des Drucks in einem oder mehreren Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

a) Überrollen der Messmatrix mit einem oder mehreren Fahrwerksreifen,
b) Ermitteln des von dem Fahrwerksreifen auf die Messmatrix ausgeübten Lastprofils,
c) Ermitteln der Temperatur des Fahrwerksreifens,
d) Errechnen des Reifendrucks aus den in den Schritten b) und c) ermittelten Messwerten.

Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Temperatur des Fahrwerksreifens im Rahmen der möglichen Messgenauigkeit zu bestimmen und den Temperaturwert in die Berechnung des Reifendrucks einfließen zu lassen. Alternativ ist es möglich, die Temperaturbestimmung lediglich dergestalt auszuführen, dass eine Entscheidung getroffen werden kann, ob der betreffende Reifen als kalt oder handwarm einzustufen ist. Die sogenannten Aircraft Maintenance Manuals eines Flugzeugs geben in der Regel Reifendrucksollwerte für die Reifentemperatur kalt bzw. handwarm vor.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die oben bereits beschriebene Differenzdruckmessung zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen wiederum besonders bevorzugt. Insbesondere ist der Vergleich des Drucks von zwei oder mehr Fahrwerksreifen auf ei ner Achse möglich. Da bei ungleichem Druck zweier Reifen auf einer Achse der Reifen mit dem höheren Druck deutlich stärker beansprucht wird und somit erheblich schneller verschleißt, kann durch diese Differenzdruckbestimmung die Lebensdauer eines Satzes von Fahrwerksreifen erhöht werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, dass zusätzlich der Verschleißzustand der Fahrwerksreifen bestimmt wird. Zu diesem Zweck kann der Reifen eine oder mehrere Laufrillen aufweisen, die beim Überrollen der Messmatrix im gemessenen Lastprofil als ein Bereich geringerer Belastung erfasst werden. Wenn eine solche Rille weitgehend oder vollständig abgefahren ist, ändert sich das Lastprofil entsprechend, so dass auf den Verschleißzustand des Reifens rückgeschlossen werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass beispielsweise Fahrwerksreifen verwendet werden, deren Laufrillenbreite sich über die Tiefe der Laufrille ändert (beispielsweise ein etwa V-förmiges Laufrillenprofil), so dass eine Aussage über den Verschleißzustand der Reifen auch vor Erreichen der Verschleißgrenze aufgrund des sich kontinuierlich ändernden Lastprofils möglich ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Wartungszyklus für ein Luftfahrzeug, der folgende Schritte aufweist:

a) Betrieb des Luftfahrzeugs über einen Zeitraum von 12 bis 96 h,
b) Bestimmen des Drucks in jedem Fahrwerksreifen mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
c) Auswertung der Messergebnisse aus Schritt b) zur Bestimmung, ob der Druck wenigstens eines Reifens einen unteren Grenzwert unterschreitet und/oder ob die Druckunterschiede zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen einen oberen Toleranzwert überschreiten,
d) Einstellen des Reifendrucks, sofern ein unterer Grenzwert unterschritten oder ein oberer Toleranzwert überschritten wird.

Ein solcher Wartungszyklus erlaubt einen sicheren und zugleich kostengünstigen Betrieb eines Flugzeugs.
Nach dem Aircraft Maintenance Manual eines typischen Verkehrsflugzeugs ist die zulässige Untergrenze für den Betrieb der Fahrwerksreifen 80% des Nenndrucks. Der Druckverlust in einem Fahrwerksreifen soll in 24 h maximal 5% betragen, ein typischer Erfahrungswert der Praxis ist etwa 2%. Ein Wartungszyklus mit einem Betrieb des Flugzeugs über maximal 96 h zur Durchführung der nächsten Reifendruckkontrolle stellt somit sicher, dass die technisch zulässige Untergrenze (der untere Grenzwert) des Reifendrucks nicht unterschritten wird. Bevorzugte Zeiträume zwischen zwei Reifendruckkontrollen sind 24 bis 72 h, weiter bevorzugt 24 oder 48 h. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass beispielsweise nach 96 h in jedem Fall eine zusätzliche manuelle Kontrolle der Reifen und ggf. ein Auffüllen mit Gas (vorzugsweise Stickstoff) erfolgt.
Als unterer Grenzwert, bei dessen Unterschreiten ein Auffüllen des Reifendrucks erfolgt, kann ein Bereich von 80 bis 95% des Nominaldrucks, vorzugsweise 85 bis 90% des Nominaldrucks angesetzt werden. Als oberer Toleranzwert für den Differenzdruck zwischen zwei oder mehr Reifen (bevorzugt zwei oder mehr Reifen auf einer Achse) kann eine Differenz von 5% oder weniger, weiter vorzugsweise 4, 3 oder 2% oder weniger angesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung im Rollfeld.
In einem Rollfeld ist eine schematisch bei 1 angedeutete Messmatrix aus Lastsensoren angeordnet, deren größte Erstreckung quer zur vorgesehenen Rollrichtung 2 eines darüber rollenden Flugzeugs 3 angeordnet ist. Die Breite der Messmatrix quer zum Rollweg 2 entspricht mindestens der Fahrwerksbreite eines darüber rollenden Flugzeugs, so dass bei einem mittig auf dem Rollweg 2 über die Messmatrix 1 rollenden Flugzeugs sämtliche Fahrwerksreifen die Lastsensoren der Messmatrix überrollen. Im Randbereich der Messmatrix 1 sind in der Zeichnung nicht dargestellte Temperatursensoren angeordnet, die die Temperatur eines überrollenden Reifens messen. Die Messergebnisse werden mittels einer bei 4 angedeuteten Antenne drahtlos zu einer Auswerteeinheit 5 übertragen, die die von den Lastsensoren der Messmatrix 1 übertragenen Messergebnisse auswertet und in der gewünschten Weise darstellt. Die Messergebnisse der Temperatursensoren werden entsprechend mit übertragen und fließen in die Auswertung ein.
Es kann ferner der Messmatrix 1 eine Einrichtung zur Erkennung des überrollenden Flugzeugs zugeordnet sein, beispielsweise eine Kamera, die die Flugzeugkennung vom Leitwerk abliest und an die Auswerteeinheit 5 überträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0656269 A1 [0004]
- WO 2008/034411 A1 [0004]
- WO 2008/034414 A1 [0004]

Claims

Anordnung zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs, die eine Messmatrix (1) mit einer Mehrzahl von in einer vom Fahrwerksreifen überrollbaren Fläche angeordneten Lastsensoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Temperatursensor zur Messung der Reifentemperatur aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor zur berührungslosen Temperaturmessung ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor ein Pyrometer oder eine Wärmebildkamera aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor Temperaturfühler in einem überrollbaren Randbereich der Anordnung aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Messung der Druckdifferenz zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen ausgebildet ist.
Flughafen, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 im Rollfeld aufweist.
Verfahren zum Bestimmen des Druckes in einem Fahrwerksreifen eines Luftfahrzeugs unter Verwendung einer Anordnung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten: a) Überrollen der Messmatrix (1) mit einem oder mehreren Fahrwerksreifen, b) Ermitteln des von dem Fahrwerksreifen auf die Messmatrix ausgeübten Lastprofils, c) Ermitteln der Temperatur des Fahrwerksreifens, d) Errechnen des Reifendrucks aus den in den Schritten b) und c) ermittelten Messwerten.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenzdruckmessung zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Verschleißzustand der Fahrwerksreifen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand bestimmt wird aus dem zweidimensionalen Lastbild des Fahrwerksreifens auf der Messmatrix (1).
Wartungszyklus für ein Luftfahrzeug, mit den Schritten: a) Betrieb des Luftfahrzeugs über einen Zeitraum von 12 bis 96 h, b) Bestimmen des Drucks in jedem Fahrwerksreifen mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10, c) Auswertung der Messergebnisse aus Schritt b) zur Bestimmung, ob der Druck wenigstens eines Reifens einen unteren Grenzwert unterschreitet und/oder ob die Druckunterschiede zwischen zwei oder mehr Fahrwerksreifen einen oberen Toleranzwert überschreiten, d) Einstellen des Reifendrucks, sofern ein unterer Grenzwert unterschritten oder ein oberer Toleranzwert überschritten wird.
Wartungszyklus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Luftfahrzeugs über einen Zeitraum von 24 bis 72 h, vorzugsweise 24 bis 48 h erfolgt.
Wartungszyklus nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert 80 bis 95% des Nominaldrucks, vorzugsweise 85 bis 90% des Nominaldrucks beträgt.
Wartungszyklus nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Toleranzwert 5% oder weniger beträgt.