(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のための動力機首航空機ホイールシステムであって、
航空機から延在する着陸装置と、
前記着陸装置に結合された少なくとも１つのホイールアクセルと、
前記少なくとも１つのホイールアクセルに結合された少なくとも１つのホイールと、
前記少なくとも１つのホイールアクセルおよび前記少なくとも１つのホイールに結合された少なくとも１つのホイールモータと、
前記少なくとも１つのホイールモータに結合され、前記少なくとも１つのホイールを回転させるコントローラと、を備え、
前記少なくとも１つのホイールモータのロータのスピンにより、遊星歯車システムの遊星歯車が回転し、遊星歯車が回転すると、作動ネジに固定された太陽ギアが回転し、さらに作動ネジが該ホイールアクセルの回りを回転し、
該作動ネジの回転により、円錐クラッチが横に駆動され、
該円錐クラッチが前記少なくとも１つのホイールを前記少なくとも１つのホイールモータと係合させる、システム。
【請求項２】
遠隔で生成された制御信号を受けて前記制御信号に応じて航空機を操縦する前記コントローラに結合されたレシーバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記着陸装置は、航空機機首着陸装置である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
補助電源装置または地上電源および運搬システムをさらに備え、前記少なくとも１つのホイールモータは、前記補助電源装置または地上電源に結合されて、前記補助電源装置または地上電源から電力を受ける、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
制御信号を生成する誘導管制システムをさらに備え、
前記コントローラは、前記制御信号に応じて航空機を操縦する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、パイロットコマンド信号に応じて航空機を操縦する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのホイールモータは、モータ、ジェネレータおよびブレーキの少なくとも１つとして機能する、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、概して、航空車両地上サポートシステムおよび自動制御地上移動性に関する。本発明は、より詳細には、一体化システムおよび航空機の地上走行中に制御移動性を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
効率的な航空機整備および地上移動性を提供することは、航空産業において望ましい。ゲートへおよびゲートから地上走行すること、および様々な整備タスクを行うことに関する時間は、航空機が飛行に費やすことが可能な時間と直接関係がある。航空機がより多く飛行中であるなら、航空機に関連する潜在的利益はより高い。
【０００３】
ゲートへおよびゲートからの航空機の地上走行は、典型的には、１つまたは複数のメイン航空機エンジンに動力を供給すること、およびけん引綱または航空機けん引車両を使用することによってなされる。パイロットの制御下の航空機は、１つまたは複数のメインエンジンからの動力を使用して、入場も含めてゲートまで低速で地上走行する。地上の人員は、航空機がゲートに接近する場合、航空機の誘導をサポートする。航空機が、過密または他の遅れによりゲートに入る前に駐車される場合、けん引車両を使用して、ゲートに航空機をもたらす。航空機がゲートを離れると、けん引車両を常に使用して、ゲートから航空機をバックさせる。航空機がゲートに存在する場合、航空機を押し返す間、１つまたは複数のメインエンジンが作動している。一旦、航空機が前進する位置にあれば、航空機は前進してもよい。けん引車両が航空機から分離され、１つまたは複数のメインエンジンから推力を使用して、誘導路から不要物を取り除く。
【０００４】
地上操作の間の航空機の操縦は、燃料コスト、排出コスト、ノイズ低減コスト、ジェット噴流によって引き起こされる損害による修理コスト、地上装置と衝突する航空機によるコスト、現在の地上走行させる手順、人員および装置によって引き起こされる損害に関連する航空機修理コスト、地上人員およびけん引操作のための人件費の点から、かなりの費用をもたらす可能性がある。
【０００５】
したがって、前述および他の関連する不利益を克服する、空港ターミナルゲート内に、およびから航空機を地上走行させる、向上した航空機地上操縦方法およびシステムを提供することが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の要旨
本発明の一実施の形態は、航空機のための動力機首航空機ホイールシステムを提供する。システムは、航空機から延在する着陸装置を備える。ホイールおよびアクセルは、着陸装置に結合されている。ホイールは、機首着陸装置ホイールアクセルに結合されていてもよい。ホイールモータは、ホイールアクセルおよびホイールに結合されている。コントローラは、ホイールモータに結合されており、ホイールモータに対して電流、電圧および周波数を設定することにより、航空機の速度についてのパイロットの要求に応答して、要求速度を満足する。
【０００７】
本発明の他の実施の形態は、メインエンジンが、離陸のために出力を上げることができ
る場所に、またはメインエンジンが着陸後に停止することができる場所に、ターミナルゲートから航空機を地上走行させる方法を提供する。電力は、航空機の補助電源装置からホイールモータにモータコントローラを介して移動される。ホイールは、ホイールモータを介して回転する。航空機は操縦され、ホイールの速度は、１つまたは複数のコントローラによって制御される。操縦および速度は、パイロットのオンボード制御またはオフボードシステムによってモータおよび操縦コントローラに送信される信号によって制限される。方法は、各航空機機首着陸装置ホイールが、航空機の着陸または離陸の間に自由にスピンすることを可能にする。基本制御機能は、パイロット入力に基づく。しかし、外部コマンドが、コントローラへ入力されてもよい。
【０００８】
本発明の実施の形態は、いくつかの利点を提供する。そのような１つの利点は、パイロットまたは遠隔位置制御システムが、航空機のメインエンジンを使用することなく、ゲートおよび航空機の地上走行環境を制御することを可能にする着陸装置ホイールモータを提供することである。これは、到着および出発効率、および地上操作の生産性を向上する。これは、また、地上操作燃料コスト、ノイズ、空気および地下水汚染、人件費、他の車両との個別原因の影響からの航空機の損害、ゲート時間、ジェット噴流による破損を低減し、牽引操作の必要性を取り除く。地上サポート装置を取り除くと、さらに、空港施設のより効率的な使用のための利用可能なゲートスペースが増加される。
【０００９】
さらに、本発明の多数の実施の形態によって提供される他の利点は、関連するホイールが、高速操作の間に自由にスピンし、低速の操作の間にモータと係合することを可能にする着陸装置ホイールモータを提供することである。高速操作は、航空機の速度が、モータ速度をオーバードライブする場合を称してもよく、それは、自動的に取り外された円錐クラッチ機構によって実現されてもよい。ホイールモータは、ジェネレータとして、または、高速操作の間または低減されたホイール速度がエネルギーを獲得し、保存することが望まれる場合にブレーキとしてある程度使用されてもよい。保存エネルギーは、分離移動または航空機の加速中などのピーク負荷状況で利用されてもよい。ホイールモータは、低速度操作中に駆動源として使用されてもよい。ホイールモータは、また、着陸に先立って、タイヤをプレスピンするために操作され、したがって、機首着陸装置、タイヤおよびホイールモータセンブリの磨耗よび高いねじれ慣性負荷を低減する。
【００１０】
本発明の一実施の形態によって提供されるさらに他の利点は、単一制御源を介して多数の航空機の地上操縦を遠隔制御する一体化操縦地上サポートシステムを提供することである。この利点は、空港での動作において、すべての航空機の全体移動性の編成を可能にし、それは、安全性のより大きな利益幅を提供しながら、分離のより接近する基準を採用することを促進する。これは、全体の空港処理能力に有益な効果があり、将来の空港拡張プログラムの程度を緩和するとともに、ユーザの航空会社のより良好な利益率を可能にする。
【００１１】
本発明は、それ自体、さらなる目的および付随する利点と一緒に、添付の図面と共に得られる以下の詳細な説明への言及によって最も理解されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
詳細な説明
以下の各図において、同じ参照符号は、同じ構成要素を参照するために使用される。本発明は、地上操作を制御し、航空機を地上走行するシステムおよび方法に関して説明される一方、本発明は、航空システム、地上車両システムまたは同様の制御を必要とする本技術分野で公知の他の用途を含む様々な用途およびシステムに適応されてもよい。
【００１３】
以下の説明では、様々なオペレーティングパラメータおよび構成要素は、構成された一
実施の形態について記載される。これらの特定のパラメータおよび構成要素は、例として含まれており、限定を意図しない。
【００１４】
また、以下の説明では、用語「ホイールモータ」は、ホイールに直接結合され、ホイールを回転させるために使用される任意のモータを称する。航空機に別々に結合され、フライトオペレーションに使用される航空機のメインタービンエンジンは、ホイールモータと考えられない。本明細書でタービンエンジンに対する参照は、ターボプロップおよび内燃往復機関などのエンジンの他のタイプを有する航空機に適用されるために、本明細書に含まれる技術および実施の形態に対して限定を反映しない。例としてのホイールモータは、図２〜６の実施の形態に関して示される。示されたホイールモータは、関連する着陸装置のホイールアクセルに直接結合されて設けられるが、他のホイールモータが当業者に想定されてもよい。
【００１５】
さらに、用語「自由にスピン」は、駆動モータから分離される間にホイールが最小抵抗でスピンする性能を称する。この状態で、ホイールは、モータをオーバードライブすることができる。ホイールがモータで戻されるたびに、言いかえれば、ホイールがモータの速度を越える速度でモータを駆動することを試みるたびに、ホイールは、モータから自動的に分離される。用語、自由にスピンは、典型的には、ホイールなどの物体が取り外され、ギア、クラッチおよびモータなどの様々な装置からの抵抗なしで、そのベアリング上でスピンすることができることを示唆する。しかし、この用途では、用語、自由にスピンは、その回転を防ぎおよび／またはその回転のためにエネルギーを供給する装置からの解放を示唆する。自由なスピンモード中に、ホイールは、ホイールモータと係合してもよく、ホイールモータは、ジェネレータまたはブレーキとして使用されてもよい。さらに以下にこれを詳細に説明する。
【００１６】
以下、図１を参照して、本発明の一実施の形態による航空機の到着を含む、航空機誘導および移動性を説明する航空機１２についての一体化操作地上サポートシステム１０の平面図を示す。地上サポートシステム１０は、けん引綱に依存することなく、航空機１２の完全自律移動を提供する。これは、すべての地上移動の十分なパイロットオーバーライド権限および直接のパイロット制御を保持する方法でなされる。
【００１７】
図１で示される航空機１２は、例えば意図だけであることに留意されたい。本発明は、本技術分野で公知の様々な他の航空機に適用されてもよい。地上サポートシステム１０は、航空機１２を含む。航空機１２は、ターミナル１４へおよびからの航空機１２の誘導のために、オンボード航空機ターミナル一致制御システム４０を備えていてもよい。
【００１８】
オンボードシステム４０は、メインコントローラ１８、全地球測位システム（ＧＰＳ）またはナビゲーションシステム４２を備え、ＧＰＳ衛星４３（１つだけ示されている）および中心タワー４５と通信し、コントローラ４４によって使用されて、ターミナル１４に対して地上に着陸する際に航空機１２を誘導する。この誘導は、無車両道路操作と称してもよい。
【００１９】
メインコントローラ１８は、航空機１２のメインエンジン３７の出力を停止する、またはＯＦＦ状態で、通常の地上走行およびゲート操作を可能とし、航空機補助電源装置からの電力に依存して、機首ホイールハブに一体化された電気ホイールモータを操作する。もちろん、示さないが、ホイールモータは、機首着陸装置以外に、着陸装置に組み入れられてもよい。補助電源装置、電気ホイールモータおよび機首ホイールハブの例は、図２〜６に示される。組み入れることは、補助電源のみがメインエンジン３７をＯＦＦとすることができる状態で、地上で航空機１２を操縦することを意味する。これは、完全自動ゲートを可能にする。これも、すべての航空機の地上移動が、タワー４５などの単一遠隔源制御
下であることを可能にする。
【００２０】
他の実施の形態では、モータホイールのための電力は、産業上公知の地上電源の任意の１つまたはいくつかの手段によって供給されてもよい。地上電力分布およびピックアップは、さらに、空港から生成されるノイズ、空気および水質汚濁を低減する。
【００２１】
空港インフラストラクチャは、メンテナンス操作スケジューリングおよびサポート４６を含み、タワー４５または地上アンテナ４７を介して航空機５４と通信してもよい。飛行で発見される予定外の整備要件を行うために必要なシステム、装置および個人は、そのような性能のために、航空機１２、５４の到着で準備ができていてもよい。
【００２２】
滑走路５１にいる場合、誘導／制御信号３９は、タワー４５と航空機５４との間で送受信される。これは、適切な地上区別が維持され、目立たない原因の地上移動損害が最小限にされることを確実にする。誘導信号は、到着矢印８３およびバックアップ矢印８５によって示すように到着および出発の両方のために利用される。
【００２３】
航空機が地上にある間、航空機に対する最大の割合が生じる。地上走行し、他の航空機または地上装置と衝突する場合、またはサポート操作車両によってターミナルゲートに駐車される間、損害が生じる可能性がある。損害の他の原因は、地上走行間に、メインエンジンによる滑走路残骸の摂取である。地上走行操作のためのＡＰＵの実行によって、滑走路残骸の摂取によって引き起こされるエンジン損害は、著しく低減される。オンボードシステム４０は、自動手段によって航空機１２を誘導し、移動の間に各航空機の速度および位置を制御する。オンボードシステム４０は、自動操縦によって制御されたタワーであり、地上移動のために使用される。制御移動下で特定の空港で航空機を有することによって、地上区別要件を低減することができる。他の航空機および物体との衝突の危険を低減しながら、地上区分要件の低減は、空港の受け入れ能力を増加する。
【００２４】
一旦、航空機１２が、ターミナル１４に近接近すれば、精密誘導システム５０は、ナビゲーションシステム４２の代わりに使用される。精密誘導システム５０は、正確に、適切なドッキングポートまたは本技術分野で公知のマシンビジョン制御ロボット技術を使用するゲートに航空機１２を誘導する。滑走路５１上のニアゲート近接ガイドストリップまたはガイドライン５２も使用され、適切なドッキングポートまたはゲートに対して、航空機１２の迅速で正確な誘導に使用される。
【００２５】
地上サポートシステム１０は、ＧＰＳクロスラナウェイおよび滑走路ルート制御を利用する。ＧＰＳクロスラナウェイは、ターミナル滑走路領域５３へおよびから地上走行する場合に、航空機１２が横断する滑走路間の舗道接続を称する。滑走路ルート制御は、滑走路５１上の航空機５４の位置制御を称し、本技術分野で公知の他の航空機と同様に、航空機１２の制御を含んでいてもよい。航空機の位置は、滑走路ガイドストリップ５５内または上にある地上アンテナアレイ４１を介してＧＰＳを含むガイダンスシステム５０によってモニターされる。最終の正確な誘導は、マシンビジョンによって行なわれる。地上ベースアンテナアレイ４１は、航空機の位置を決定する際に、三角測量を行うために使用されてもよい。航空機５４の制御は、空港の要件および構成を特徴づけるためにカスタマイズされたソフトウェアであってもよい。正確なポジショニングおよび緊急状態で故障に絶える性能を確実にするために、航空機５４の操縦性能は、コントロールシステムによっても使用される。ガイドライン５２と連携してＧＰＳクロスラナウェイおよび滑走路ルート制御を使用することは、迅速な地上移動、制御および最小のシステムインプリメンテーションコストで正確なゲート整列を可能にする。本発明の一実施の形態では、ガイドライン５２は、航空機１２の制御を連続して維持する。
【００２６】
一旦、航空機１２が、ターミナル１４に位置すれば、マシンビジョン技術に基づくシステムは、垂直方向および水平方向にドッキングポートを適応させる。整列後、ブリッジ１６などのブリッジは、延在され、航空機５４と結合される。一旦、航空機５４が、ブリッジ１６に結合されれば、１つまたは複数の航空機ドアが開放され、航空機５４が使用可能となる。
【００２７】
以下、図２を参照して、本発明の一実施の形態による航空機誘導および移動性システム５６の斜視図を示す。誘導および移動性システム５６は、衛星５８および無線コントロールタワー５９などのＧＰＳ衛星と通信するモータ駆動速度およびステアリング制御パネル５７を備える。制御パネル５７は、移動制御のためのＧＰＳ衛星５８から位置情報を受ける。制御パネル５７は、また、ターミナルゲートへおよびからの速度およびルート制御のためにタワー５９から無線制御信号を受ける。誘導および移動性システム５６はまた、電子および電気制御分配ベイ５３、パワーステアリング装置６１、動力機首航空機ホイールシステム６２および動力運搬システム６５を備える。ホイールシステム６２は、牽引ホイールモータ６３を備えた多数のホイールアセンブリを有する（ホイールアセンブリおよびホイールモータは、図４〜６に最も見られる）。誘導および移動性システム５６は、ターミナルゲートへおよびから航空機１２を地上走行させることを制御するためにタワー４５から信号を受けてもよい。これは、そのような地上走行のために一般に使用されるように、ホイールウオーカおよびテイルウオーカの必要性を取り除く。
【００２８】
分配ベイ５３は、航空機電子システムの電子制御を提供し、航空機電子システムに電力を提供する。図示されるように、制御パネル５７は、分配ベイ５３の一部であってもよく、または個別であってもよい。
【００２９】
パワーステアリング装置６１は、航空機１２の操縦性能に呼応して誘導システム５６の使用を通じて、航空機１２を独立して操縦するために利用される。パワーステアリングシステム６１は、コックピットオーバーライド６７を介して、航空機１２のパイロット、または航空機１２から外側の空港当局制御によってオーバーライドされてもよい。
【００３０】
ホイールシステム６２は、着陸に先立って、正面ホイール６９などの航空機ホイールのプレスピンに関してと同様に、滑走路移動および移動性に使用される。ホイールモータ６３は、正面ホイール６９に直接結合され、正面ホイール６９を回転させる。ホイールモータ６３は、正面ホイール６９のハブ内または他のところに位置し、牽引モータタイプであってもよい。現代の牽引モータは、ウェイトレシオに対して大きなトルクを生成することができる。ホイールモータ６３は、着陸場または滑走路上に航空機１２が着陸する前にスピンされ、タイヤ磨耗、および機首ギアタイヤやモータセンブリへの慣性の加速度荷重を低減してもよい。ホイールモータ６３のプレスピンは、また、滑らかな滑走路上をブレーキシーケンス中の制御を増加する。ホイールモータ６３は、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）モータであってもよい。ホイールモータ６３は、誘導システム５６、または航空機１２のパイロットによって始動される。ホイールモータ６３は、ブレーキを使用することなく、航空機１２の移動および地上走行速度を低減するために使用されていてもよく、ブレーキ磨耗と関連してコストを低減する可能性がある。
【００３１】
ホイールモータセンブリを組み込むと、経済的に、航空機１２の地上移動性の要件が促進される。ホイールモータアセンブリは、エンジン推力および牽引トラックの代わりに、または組み合わせて使用されてもよい。ホイールモータアセンブリを使用すると、ヒューマンエラーが最小限にされ、航空機１２の安全性および完全性が向上される。
【００３２】
ホイールモータセンブリは、ＧＰＳシステム４２によってガイドストリップ５２にわたって位置してもよく、したがって、ガイドストリップ５２および地上無線アンテナアレイ
を、インターフェースターミナル１４へおよびから所定の方向づけられて制御されたルートにわたって正確に航空機１２を誘導する。ホイールモータセンブリは、空港のホストコンピュータ地上管制システムによって制御して、地上通行の適切な分離を確実にし、著しく、地上移動性の効率、安全性および速度を向上する。ホイールモータアセンブリは、滑走路を地上走行する場合、航空機のメインエンジンの代わりに使用されてもよく、燃料消費を低減する。ホイールモータアセンブリを使用すると、さらに、地上人員が航空機１２を誘導する必要性が取り除かれる。
【００３３】
動力運搬システム６５は、供給線７１および補助電源装置（ＡＰＵ）７３を備える。電力は、供給線７１を介して、ＡＰＵ７３から分配ベイ５３に供給される。ＡＰＵ７３は、本技術分野で公知の様々なタイプおよび種類であってもよい。
【００３４】
誘導システム５６は、ウルトラコンデンサ７５のバンクをさらに備えていてもよく、航空機１２が休止位置から最初に移動し、または、急速に加速する場合などのピーク動力需要間に、負荷を供給する。移動の最初に引き起こされるこの初期荷重は、時々、ブレイクアウェイ負荷と称する。誘導システム５６は、また、近接近誘導用のセンサ７７を備えていてもよい。センサ７７は、制御パネル５７に結合されている。センサ７７は、ターミナルゲートなどの航空機１２の前方の物体を検知し、近接信号を生成し、マシンビジョン装置によって使用されて、航空機１２の位置を正確に決めてもよい。
【００３５】
誘導システム５６は、従来構成された航空機をサポートし、動力移動性としてメインエンジンを使用してもよく、一方、地上にいる間および空港１３近傍で誘導管制システム５６を使用して、航空機の移動を誘導する。この方法で使用される一方、誘導管制が、パイロットの操縦などの原因、および滑走路および誘導路の衝突からの損害からの個別の原因の損害から航空機を保護する。
【００３６】
航空機１２は、ダイナミックブレーキアセンブリ９０をさらに備えてもよい。ホイール６９を駆動するために供給される電力は、航空機の移動の反対方向にモータ６３に電力を導入することにより、航空機１２の速度を低減するように制御されてもよい。着陸の間など、外部から駆動される場合、ホイールモータ６３の電場は、ジェネレータとして機能してもよい。ホイールモータ６３の電場は、大量の電磁界エネルギーを生成するために確実に交差される。ダイナミックブレーキは、超コンデンサ７５を充電するために適切なエネルギーを供給することができ、要求に応じて利用可能であるように、予備にエネルギー保持することができる。保存エネルギーは、航空機移動が始められる場合に、またはモータホイール電力下である間の加速のより高い割合のために、ブレイクアウェイ開始エネルギーとして使用されていてもよい。一旦、エネルギー保存性能が十分に使用されれば、モータ６３は、動的モードから離れ、過充電状態を回避するために自由に回転する。
【００３７】
以下図３を参照にして、本発明の一実施の形態による着陸装置制御システム６２についてのブロック線図を示す。制御システム６２は、配電回路１００、制御回路１０２および着陸装置１０４を備える。配電回路１００は、ＡＰＵ７３から着陸装置１０４に電力を供給する。制御回路１０２は、着陸装置１０４内の電動装置を制御するために使用される。着陸装置１０４は、ホイールモータ１０６およびパワーステアリングモータ１０８を備える。
【００３８】
配電回路１００は、ＡＰＵ７３、ＡＰＵジェネレータ１１０、配電パネル１１２および電力コンバータ１１４を備える。ＡＰＣ７３およびＡＰＵジェネレータ１１０は、電力を貯蔵し生成するために使用される。ＡＰＣ７３およびＡＰＵジェネレータ１１０は、電気エネルギーを提供し、様々な車両システムタスクを行うために、地上またはその空中で使用されていてもよい。ＡＰＣ７３およびＡＰＵジェネレータ１１０は、また、緊急操作お
よび余分電力ニーズのために電力を供給する。配電パネル１１２は、ＡＰＣ７３、ＡＰＵジェネレータ１１０、制御回路１０２および着陸装置１０４などの他の車両システムおよび装置の間で電力を分配する。
【００３９】
電力コンバータ１１４は、配電パネル１１２と様々な車両システムおよび装置との間で電力を変換する。電力コンバータ１１４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータとして、ダウンコンバータ、アップコンバータまたは本技術分野で公知の他のコンバータとして機能してもよい。電力コンバータ１１４は、航空機を移動または駆動するために要求されるトルクを生成するために所望の電圧、電流および波形を提供する。電力コンバータ１１４への入力は、十分に一体化されたパイロットの操縦およびパイロット入力装置１１６などの速度制御装置に基づき、パワーステアリング制御装置１１８およびホイールモータコントローラ１２０に送られるコマンド信号を生成する。
【００４０】
制御回路１０２は、メインコントローラ１８、パワーステアリング制御装置１１８およびホイールモータコントローラ１２０を備える。メインコントローラ１８は、パイロット入力装置１１６およびレシーバ１２２からの制御信号を受けるための入力を有する。メインコントローラ１８は、パイロットおよびレシーバ１２２から制御信号またはコマンドを受け、それに応答して、ホイールモータコントローラ１２０およびパワーステアリング制御装置１１８を介して、ホイールモータ１０６およびパワーステアリングモータ１０８を制御する。上述するように、レシーバ１２２は、管制塔または衛星から、制御信号３９などの制御信号を受けてもよい。コントローラ１８、１１８、１２０は、中央処理装置を有するコンピューターなどに基づくマイクロプロセッサーであってもよく、メモリ（ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）および関連する入出力バスを有する。コントローラ１８、１１８、１２０は、アプリケーション特有集積回路であってもよいし、同回路を備えてもよく、または本技術分野で公知の他の論理装置からなってもよい。コントローラ１８、１１８、１２０は、組み合わせても、単一制御装置に組み込まれても、あるいは図示されるように分離独立コントローラであってもよい。コントローラ１８、１１８、１２０は、制御パネル５７の一部であってもよい。
【００４１】
ホイールモータコントローラ１２０は、ホイールモータ１０６の柔軟なスタートサイクルのための制御論理を有する。ホイールモータ１０６に対する電力は、徐々に増加され、または上昇されて、モータ１０６および他の航空機ギアに対する始動影響を低減する。
【００４２】
ホイールモータ１０６は、下り坂を移動する場合に、航空機が速度を増加することを防ぐためにブレーキとして使用することができる。これは、前方駆動モードと逆駆動モードとの間で交互に行うことによって、遂行することができる。ホイールモータ１０６を使用して、航空機を短距離移動させ、短期間静止して保持して、ホイールブロック（図示せぬ）の除去を可能とする。
【００４３】
以下、図４〜６を参照して、本発明の一実施の形態による例としてのホイールモータ構成を説明する。サンプル動力機首航空機着陸装置システム１３０の下部の断面および等角図法を説明する。着陸装置システム１３０は、制御システム６２を備え、図示されるように、１対のリム／ホイール１３４に設けられる１対のタイヤ１３２を備える。ホイール１３４は、自由に、リムベアリング１３８を介してアクセル支柱１３６上でスピンする。ホイール１３４も、ホイールモータ１０６を介して回転する、または再生エネルギーリターンのために回転エネルギー源として使用されてもよい。
【００４４】
ホイールモータ１０６は、前方または逆の操作のために設計されてもよい。ホイールモータ１０６は、様々な係合および解放メカニズムを備えてもよい。デュアル作動円錐メカニズムは、前方または逆の係合のために使用されてもよく、または逆の輪止め（つめ）機
構は、前方にオーバーランし、逆にロックする場合、使用されることが望ましい。デュアル作動円錐メカニズム１４０の例を以下に記載する。タイヤ、ホイールおよびホイールモータの特定の数を示すが、航空機および設計の構成に依存して、それぞれ任意の数を利用してもよい。
【００４５】
図示されるように、各ホイールモータ１０６は、巻き線１４４を有するステータ１４２を備え、アクセル１３６に堅く固定され、ロータ１４６によって部分的に含まれる。ロータ１４６は、アクセル１３６の周りをロータベアリング１４８上で自由に回転することができる。磁界は、ステータ１４２とロータ１４６との間で生成され、ロータ１４６の回転を引き起こす。ロータ１４６がスピンすると、リングギア１５２を介して、遊星歯車システム１５０の遊星歯車１４９を回転させる。リングギア付属ボルト１５４は、リングギア１５２を通って延在し、ロータ１４６に固定される。遊星歯車１４８は、キャリア１５６に設けられ、アクセル１３６に固定される。遊星歯車１４９は、遊星ベアリング１５８を介してキャリア１５６上で回転する。遊星ボルト１６０は、キャリア１５６および遊星ベアリング１５８を通って延在し、遊星歯車１４９に固定されている。遊星歯車１４９が回転すると、太陽ギア１６２を回転させ、太陽ギアボルト１６６を介して作動ネジ１６４に固定される。作動ねじ１６４は、作動ねじベアリング１６８上でアクセル１３６の周りを回転する。ステータ１４２、キャリア１５６、ベアリング１４８、１６８は、分離リング１７０によってアクセル１３６上で分離される。リング１７０は、ホイールモータ部品の位置を維持する。ベアリング１３８、１４８、１５８、１６８は、様々なタイプ、サイズ、形状および種類であってもよい。遊星歯車システムは、十分なモータトルクが、航空機の回転抵抗に対して生成される用途でオーバーランするクラッチ機構によって、取り除かれ、ダイレクトドライブで置換してもよい。
【００４６】
作動ネジ１６４が回転すると、アクセル１３６のセンターライン１７４に沿ってデュアル円錐クラッチ１７２を横に駆動する。ロータ１４６が第１の方向に回転する場合、作動ねじ１６４とのネジ係合１７６は、第１のクラッチリアクションプレート１７８と係合するロータ１４６に向けて内側にデュアル円錐クラッチ１７２を横に移動させる。ロータ１４６が第２の方向すなわち反対方向に回転する場合、作動ねじ１６４は、デュアル円錐クラッチ１７２が第２のクラッチリアクションプレート１８０と係合するために外方向に横に移動させる。アセンブリを簡略化するために、単一リアクションプレートとは対照的に、２つのクラッチ反応プレートを利用する。
【００４７】
ホイール１３４の速度が、ほぼ作動ねじ１６４の回転速度以上に増加する場合、デュアル円錐クラッチ１７２は、リアクションプレート１７８、１８０から離れ、航空機が離陸または着陸する間など、ホイール１３４が、自由にスピンすることを可能にする。太陽ギア１６２とデュアル円錐クラッチ１７２との間で結合される解放スプリング１８２を使用して、ホイール１３４の自由なスピンのために、リアクションプレート１７８、１８０を解放する。リアクションプレート１７８、１８０が解放する場合、航空機メインエンジンは、ホイールモータ１０６とは対照的に動力を提供する。
【００４８】
リム付属ボルト１８４は、クラッチプレート１７８、１８０を通って延在し、ホイール１３４をクラッチプレート１７８、１８０に固定する。リムアセンブリボルト１８６を使用して、外側リム半分１８８を各ホイール１３４の内側リム半分１９０に互いに結合する。内側リム半分１９０は、内側ホイールベアリング１９２上に乗り、外側リム半分は、外側ホイールベアリング１９４上に乗る。ベアリング１９２、１９４は、タブ１９６を介して適所に保持される。
【００４９】
巻き線１４４は、電線２００を介して電力を受け、電源ボルト２０２を介して結合される。電線２００は、絶縁材料２０８によって分離される送電線２０４およびアースライン
２０６を備え、ボルト２０２内に含まれる。電力ボルト２０２は、アクセル１３６を通ってステータ１４２内に延在し、アクセル１３６に固定されている。アースライン２０６は、接合部２１０に結合されていてもよく、アクセル１３６上に配置され、アクセル１３６とステータ１４２との間、キャリア１５６とロータベアリング１４８との間に設けられる。
【００５０】
遊星ギアシステム１５０は、ホイールモータ１０６と結合して、地上走行ための航空機整備要件の設計トルク／速度操作エンベロープを操作するために必要とされる必要なモータサイズおよび重量を低減する。適切なトルク出力を有し、重量およびサイズ要件を満足するホイールモータを使用する場合、遊星歯車システム１５０を取り除いてもよい。
【００５１】
以下、図７を参照して、本発明の一実施の形態による、地上操作を制御し航空機を地上走行する方法を説明する論理フローチャートを示す。
【００５２】
ステップ２５０において、航空機の１つまたは複数のホイールが、航空機の着陸または離陸などの高速状態の間、自由にスピンすることが可能とされる。高速状態は、航空機がターミナルに、およびから地上走行する場合を称しない。
【００５３】
ステップ２５２において、ホイールは、航空機の着陸に先立って、プレスピンされて、着陸時の磨耗磨耗およびシステム影響を最小限にする。電力は、ＡＰＵまたはメインエンジンの電源装置からホイールに結合された１つまたは複数のホイールモータに送られる。コントローラ１８、１２０などのメインコントローラおよびホイールモータコントローラは、電力をホイールモータのステータおよびロータに供給して、磁界を生成して、タイヤ回転を開始するトルク／回転比を生成する。電源供給を増加させて、徐々にホイールの速度を増加させる。
【００５４】
ステップ２５４において、航空機の着陸時に、メインエンジンはアイドル状態にされ、ＡＰＵで上述するように動力が供給される。航空機の速度が、地上走行速度に接近するために低減される場合、メインエンジンは、出力が停止され、停止する。地上走行は、ホイールモータを介して行われ、したがって、ホイールモータ速度は増加される。ホイールモータ速度が、ホイール速度より大きくなると、ホイールモータは、係合されて、ホイールを駆動、または回転させる。航空機が、ホイールモータによって駆動されるので、メインエンジンは、所定のアイドル期間または冷却期間の間、アイドリングされてもよい。メインエンジンが、安全停止に先立ってまたはその間、適温であるように、冷却期間が決定される。ステップ２５６において、メインエンジンは、所定のアイドル時間後に停止される。
【００５５】
ステップ２５８において、離陸の間、モータは出力が停止され、メインエンジンは、動力が供給されて、飛行に必要な推力を提供する。メインコントローラおよびホイールモータは、航空機速度が増加し、駆動動力が切り換えられ、メイン駆動モータによって提供される場合、ホイールモータに供給される電力を徐々に低減する。
【００５６】
ステップ２６０において、航空機は、ターミナルへおよびから地上走行させられる。ステップ２６０Ａにおいて、タワー４５などのオンボードコントローラまたはオフボードコントローラを介して、航空機を操縦し、ホイールの速度を制御する。操縦および速度制御コマンド信号が生成されて、ホイールモータコントローラに送られる。コマンド信号は、パイロット入力装置から、または入力装置１１６およびレシーバ１２２などのレシーバを介して受けてもよい。
【００５７】
ステップ２６０Ｂにおいて、電力変換信号は、パイロット操縦および速度制御コマンド
信号の処理に応じて生成される。電力変換信号は、電圧、電流、および適切なホイールモータ性能のための所望の波形などの情報を含む。
【００５８】
ステップ２６０Ｃにおいて、パイロットが、航空機地上操縦の直接の感触を有するように、フィードバックは、パイロットに供給される。フィードバックは、上述されるものなどのホイールモータ、ステアリングモータ、電力コンバータおよびコントローラから生成または送られたフィードバック信号の形態であってもよい。
【００５９】
ステップ２６０Ｄにおいて、オーバーライド制御信号は、緊急事態の間などのパイロット入力装置によって生成されてもよい。
【００６０】
以下、図８を参照して、本発明のさらなる他の実施の形態による燃料供給栓供給システム７２０の斜視図を示す。燃料供給栓供給システム７２０は、図示されるように、４点供給栓システムであり、それは、滑走路７２４から延在して航空機７２６に結合する２対の供給栓７２２を備える。各供給栓７２２は、また、航空機７２６からガスを抜くために、内側供給チューブ（図示せぬが、内側チューブ２３３に類似する）および外側ジャケット７２８を有していてもよい。供給栓７２２は、図示されるように、胴部管７３０に対する翼の機内の航空機７２６の側部に結合されてもよく、または航空機７２６上の他の位置に結合されてもよい。
【００６１】
以下、図９を参照して、本発明の他の実施の形態によるマシンビジョンアライメントシステム７５０の斜視図は示す。アライメントシステム７５０は、カメラ７５２およびアライメントカプラ７５４を備える。アライメントシステム７５０は、車両オンボードシステムによって機首航空機着陸装置システムと連動して使用されて、アライメントカメラ７５２をカプラ７５４と整列する。このアライメントシステム７５０および機首航空機着陸装置システムは、航空機７５８の燃料ポートをフローバックおよび蒸気収集ジャケット７５６と整列することに役立つ。図９のサンプルの実施の形態は、また、滑走路７６２と航空機７５８のブレーキシステム７６４との間の冷却液ライン７６０を介してブレーキ冷却液の供給を説明する。ブレーキ冷却液ラインは、本発明の他の実施の形態で使用される滑走路空冷システムに対する代替的実施の形態である。
【００６２】
以下、図１０を参照して、本発明の他の実施の形態による排液システム８５２を組込む燃料供給栓供給およびブレーキ冷却システム８５０の斜視図を示す。燃料供給およびブレーキシステム８５０は、カメラ８５６およびアライメントカプラ８５８を有するアライメントシステム７５０に類似するマシンビジョンアライメントシステム８５４を備える。燃料供給およびブレーキ装置８５０はまた、フローバックおよび蒸気収集ジャケット８６０および流出トラップ８６２を有する燃料ポートを備える。フローバックおよび蒸気収集ジャケット８６０近くの滑走路上の任意の液体または燃料流出は、下滑走路レベル８６４の地下の流出トラップ８６２を通って流出し、航空機８６６から分離される。燃料ライン８６８は、フローバックおよび蒸気収集ジャケット８６０および燃料制御弁８７０に結合され、それは、航空機８６６に対する燃料の流れを調節するために使用される。流動性ドレインパイプ８７１は、下滑走路レベル８６４に存在し、そこに存在する液体の排水を可能にする。
【００６３】
さらに、滑走路ブレーキ冷却液穴８７２は、冷却空気が滑走路８７４から放射されることを可能とするために設けられており、航空機８６６のブレーキ（図示せぬ）に向けられる。穴８７２は、空気口および流出トラップとして役立つ。周囲空気は、穴８７２を通って流れてもよい。ブレーキ近くの航空機８６６漏れる任意の液体は、穴８７２を通って流出し、保持容器８７６に集められ、結局、排水管８７８から外に出る。空気供給パイプ８８０は液面８８２上方の保持容器８７６に結合されており、大気がその中に入っている任
意の液体を通って流れないようになっている。ブレーキに向けられた空気は、矢印８８１によって表わされる。
【００７５】
本発明は、航空会社および航空機の乗客の両方に便利で、効率的である短いゲートターンアラウンド時間を提供する一体化地上サポートシステムを提供する。一体化システムのアーキテクチャは、短いゲートターンアラウンドサイクル、低減した地上サポート人員、低減した地上サポート装置、地上サポート活動によって航空機に対する低減した損害の危険を提供する。本発明は、さらに、空港の滑走路受け入れ能力およびゲートを向上し、したがって、空港処理能力は、空港拡張プログラムの長期的な必要性を低減する。本発明は、また、航空機整備ために必要とされる地上サポート装置を最小限にする。
【００７６】
上記装置および方法は、当業者に対して、車両の整備を要求する本技術分野で公知の、航空システム、地上車両システム、水中フェリーおよび船システム、または他の用途またはシステムなどの様々な用途およびシステムに適応することができる。上記発明は、本発明の真の範囲から逸脱することなく変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施の形態による航空機の到着を含む航空機の誘導および移動性を説明する、航空機のための一体化操縦地上サポートシステムの平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による航空機誘導および移動性システムの斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態による着陸装置制御システムのブロック線図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるホイールモータの構成を説明する動力機首航空機着陸装置システムの下部の断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態による単一ホイールモータの構成の半断面接近図である。
【図６】本発明の一実施の形態による単一ホイールモータの構成の等尺断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態による航空機の地上操作および地上走行を制御する方法を説明する論理フローチャートである。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態による燃料供給栓供給システムの斜視図である。
【図９】本発明の他の実施の形態によるマシンビジョンアライメントシステムの斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による排液システムを組込む燃料供給栓供給およびブレーキ冷却システムの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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