遠程模塊化設備中心架構(gòu)的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001 ]本文中提出的實施方式涉及模塊化交通工具架構(gòu)，更特別地，涉及分布式電力和數(shù)據(jù)飛行器架構(gòu)。大多數(shù)商用飛行器具有用于容納電力和通信設備的一個或更多個集中設備艙。電力和數(shù)據(jù)從集中設備艙分配到整個飛行器，以控制飛行器內(nèi)的所有功能。集中設備艙跨飛行器中的一個或更多個分段隔斷相互移位。通常，一個集中設備艙處于前段中而另一個處于飛行器的后段中。
[0002]由主推進發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機產(chǎn)生用于飛行器的三相主電力。首先，將主電力路由到后設備艙，然后穿過飛行器，到達前設備艙。然后，將主電力集中配置用于分布于飛行器的整個其余部分，以服務于各種設備負載。設備艙內(nèi)的集中母線電力控制單元控制整個飛行器內(nèi)的所有電力功能。在進行集中轉(zhuǎn)換之后，將二次電力路由到遠程電力分配單元以服務于整個飛行器內(nèi)的設備負載或者直接路由到設備負載。
[0003]飛行器的所有功能依賴于集中電力和通信設備。如果來自集中設備艙的電力或數(shù)據(jù)被切斷，則接收設備進入備用狀態(tài)，其中，飛行人員變得難以確定對應系統(tǒng)的狀態(tài)。另外，通信網(wǎng)絡的骨干因為進出集中通信設備的峰值時間期間的高帶寬要求而必須被加大。
[0004]復合飛行器沒有用鋁底架充當返回電流路徑或網(wǎng)絡。因此，必須添加復雜的布線網(wǎng)絡以提供用于所有電路的電流返回路徑，或者必須為每個設備負載添加專用的返回布線。作為背景示例，傳統(tǒng)上添加沿著復合飛行器的長度縱向地以及跨復合飛行器的寬度橫向地延伸的導電布線，如名稱為“CURRENT RETURN NETWORK”的美國專利N0.8，031，458中描述的。這種解決方案增加了成本、制造和維修復雜度，增大了電壓降并且使復合飛行器增加了不期望的重量。因此，通過使布線最少而減輕復合飛行器中的重量的嘗試被需要在復合飛行器中增加防雷組件以及其它因素所抵消。
[0005]傳統(tǒng)飛行器的鋁底架(例如，構(gòu)成框架或外殼或其組合的組件)以及飛行器的任何其它導電金屬結(jié)構(gòu)被緊密相連在一起，以形成將電壓參考點返回到源分配接地點的電流返回網(wǎng)絡。電流返回網(wǎng)絡還提供防雷保護以及人員安全保護路徑。然而，在底架可由絕緣材料形成的復合飛行器中，從發(fā)電機、到前后設備艙到遠程電力分配單元和它們所服務的設備負載、經(jīng)由電流返回網(wǎng)絡回到前設備艙布線形成了大的布線回路。在復合飛行器中，在某些條件下，這個長布線回路可引發(fā)飛行器遭雷擊期間的大電流。為了解決這個問題，可屏蔽布線回路，但這個大的布線回路及其屏蔽將不期望地促使飛機中增加大量重量。
[0006]商用飛行器可用單獨的分段來制造，隨后將這些分段連接在一起，組裝成完整飛行器。飛行器中的各種系統(tǒng)可具有分布于多個分段的組件。在最終將這些分段組裝在一起之前，安裝分段中的一些組件并進行測試，以確認它們是被正確組裝的。因此，為了測試和驗證分段，系統(tǒng)中的建造序列中還未存在的那些部分必須被仿真。一旦已經(jīng)測試了分段安裝，就可最終執(zhí)行組裝形成飛行器的這些分段，從而由于可達性有限，導致難以校正在這個階段之后發(fā)現(xiàn)的錯誤的修復。
[0007]在現(xiàn)今的飛行器中，最終組裝是這樣的耗時過程的原因之一是因為大量的主電力連接和二次電力連接和相鄰分段之間的大量數(shù)據(jù)連接。通過在構(gòu)建周期中提早測試系統(tǒng)的功能，因此不再需要對位于飛行器中的其它部分中的一些設備進行仿真，減少了跨分段隔斷的連接的數(shù)量，不再用到集成面板，并且通過使飛行器布線的重量和復雜度最低，可以以更快的速率構(gòu)建飛行器并且可更快速地交付完整飛行器的定貨。
[0008]這是相對于提出本文中公開的這些和其它考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]應該理解，提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡化形式介紹構(gòu)思的選擇，以下在具體描述中進一步描述這些構(gòu)思。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在用于限制要求保護的主題的范圍。
[0010]根據(jù)本文中公開的一個實施方式，提供了一種用于交通工具的分布式電力和通信系統(tǒng)。電力和數(shù)據(jù)元件與交通工具內(nèi)的交通工具系統(tǒng)相互作用。模塊化設備中心(MEC)在空間上遍布所述交通工具，使得MEC中的一個或更多個位于交通工具分段中的每個中。所述MEC中的每個提供用于獨立地為設備負載提供服務的電力和通信數(shù)據(jù)。遠程模塊化設備中心(RMEC)遍布所述交通工具。各RMEC從鄰近的最接近的MEC接收電力和通信數(shù)據(jù)。由最接近的RMEC為所述電力和數(shù)據(jù)元件中的一個或更多個的區(qū)提供服務。各RMEC配置為將電力分配到關聯(lián)的區(qū)的電力和數(shù)據(jù)元件并且從關聯(lián)的區(qū)的電力和數(shù)據(jù)元件收集數(shù)據(jù)。
[0011]根據(jù)本文中公開的另一個實施方式，提供了一種用于飛行器的分布式電力和通信系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括容納RMEC的線路可更換單元(LRU) IRU從MEC接收二次電力和通信數(shù)據(jù)，以為RMEC提供服務。LRU設置在鄰近LRU的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件的區(qū)中并且RMEC配置為將電力分配到電力元件并且從關聯(lián)的區(qū)的數(shù)據(jù)元件收集數(shù)據(jù)。
[0012]根據(jù)本文中公開的又一個實施方式，提供了一種用于將電力和數(shù)據(jù)提供到交通工具的遠程電力和數(shù)據(jù)元件的方法。所述方法包括將主電力分配到多個MEC并且將二次電力從至少一個MEC分配到RMEC。將RMEC與鄰近RMEC的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件關聯(lián)并且將二次電力分配到與RMEC關聯(lián)的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件。
[0013]另外，本公開包括根據(jù)以下條款的實施方式。
[0014]條款1.一種用于交通工具的分布式電力和通信系統(tǒng)，其包括:在空間上遍布所述交通工具的多個模塊化設備中心(MEC)，每個MEC提供用于獨立地服務設備負載的電力和通信數(shù)據(jù)；以及遍布所述交通工具的多個遠程模塊化設備中心(RMEC)，每個RMEC從鄰近的最接近的MEC接收電力和通信數(shù)據(jù)，每個RMEC設置在鄰近相應RMEC的一個或更多個電力和通信數(shù)據(jù)元件的區(qū)中并且與該區(qū)關聯(lián)，每個RMEC配置為將電力分配到關聯(lián)的區(qū)的電力和通信數(shù)據(jù)元件并且從關聯(lián)的區(qū)的電力和通信數(shù)據(jù)元件收集數(shù)據(jù)。
[0015]條款2.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述多個MEC中的每個MEC獨立地從一個或更多個主電源接收主電力并且每個MEC獨立地向一個或更多個RMEC提供二次電力，以服務RMEC的相應區(qū)內(nèi)的設備負載。
[0016]條款3.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述多個RMEC與遍布所述交通工具的所述MEC中的一個或更多個通信。
[0017]條款4.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述多個MEC中的至少一個是主MEC并且所述多個MEC中的至少另一個是次MEC，其中，來自所述RMEC中的一個或更多個的時間敏感的通信數(shù)據(jù)被路由到所述主MEC，來自一個或更多個RMEC的并不時間敏感的通信數(shù)據(jù)被路由到所述次MEC。
[0018]條款5.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具是飛行器并且所述RMEC被包含在LRU內(nèi)。
[0019]條款6.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，RMEC和至少一個電力和數(shù)據(jù)元件在所述系統(tǒng)安裝在所述交通工具內(nèi)之前生產(chǎn)合格。
[0020]條款7.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述RMEC設置在所述交通工具的輪艙中。
[0021]條款8.根據(jù)條款I所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具包括聯(lián)接在一起限定主體多個交通工具分段和相鄰的交通工具分段之間的分段隔斷，所述主體具有一個或更多個加壓部分和一個或更多個未加壓部分，其中，所述多個RMEC中的一個或更多個分布在所述交通工具的所述一個或更多個加壓部分外部。
[0022]條款9.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括設置在所述交通工具的所述一個或更多個加壓部分內(nèi)部的一個或更多個RMEC。
[0023]條款10.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，所述RMEC分布于所述交通工具的所述一個或更多個加壓部分的外部和內(nèi)部二者。
[0024]條款11.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具的所述一個或更多個加壓部分外部的所述多個RMEC中的所述一個或更多個與所述交通工具的所述加壓部分內(nèi)部的所述多個MEC中的一個或更多個通信；
[0025]條款12.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具的未加壓部分中的所述RMEC中的一個或更多個包括集中器，所述集中器配置為組合來自關聯(lián)的區(qū)中的多個數(shù)據(jù)元件的數(shù)據(jù)，以最小化穿透到所述加壓部分中的大小；
[0026]條款13.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，由于所述多個RMEC中的所述一個或更多個，導致在所述一個或更多個加壓部分外部的電力和數(shù)據(jù)元件與所述一個或更多個加壓部分內(nèi)部的一個或更多個MEC之間沒有直接的電力或數(shù)據(jù)路徑。
[0027]條款14.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，所述多個RMEC中的一個RMEC設置在所述交通工具的所述一個或更多個加壓部分內(nèi)部并且與乘客登機門的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件相互接口。
[0028]條款15.—種用于飛行器的分布式電力和通信系統(tǒng)，包括容納遠程模塊化設備中心(RMEC)的線路可更換單元(LRU)，LRU從模塊化設備中心(MEC)接收二次電力和通信數(shù)據(jù)，以服務RMEC，LRU設置在鄰近LRU的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件的區(qū)內(nèi)，RMEC配置為將電力分配到所述一個或更多個電力元件并且從關聯(lián)的區(qū)的數(shù)據(jù)元件收集數(shù)據(jù)。
[0029]條款16.—種向交通工具的遠程電力和數(shù)據(jù)元件提供電力和數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括:將主電力分配到多個模塊化設備中心(MEC);將二次電力從至少一個MEC分配到遠程模塊化設備中心(RMEC);將RMEC與鄰近RMEC的一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件關聯(lián)；以及將二次電力分配到與RMEC關聯(lián)的所述一個或更多個電力和數(shù)據(jù)元件。
[0030]條款17.根據(jù)條款16所述的方法，所述方法還包括:MEC將二次電力從MEC提供到設置在所述交通工具的未加壓部分中的RMEC。
[0031]條款18.根據(jù)條款16所述的方法，所述方法還包括:使配置為提供數(shù)據(jù)并且從RMEC接收命令的裝置在安裝在所述交通工具內(nèi)之前生產(chǎn)合格。
[0032]條款19.根據(jù)條款16所述的方法，所述方法還包括:從RMEC向主MEC路由時間敏感的通信，從RMEC向次MEC路由并非時間敏感的通信。
[0033]條款20.根據(jù)條款16所述的方法，所述方法還包括:RMEC從所述交通工具的加壓部分外部向所述交通工具的加壓部分內(nèi)部路由通信。
[0034]已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點可在本公開的各種實施方式中獨立地實現(xiàn)或者可在其它實施方式中進行組合，可參照下面的描述和附圖明白其中的其它細節(jié)。
【附圖說明】
[0035]根據(jù)【具體實施方式】和附圖，將變得更充分地理解本文中提出的示例，其中:
[0036]圖1示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的具有空間分布式模塊化設備中心(MEC)的飛行器的一種構(gòu)造的頂視圖，其中，設備負載由最近的MEC提供服務，
[0037]圖2示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的將兩個發(fā)電機分給飛行器的相對前后的各飛行器發(fā)動機，
[0038]圖3示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的與為電力母線網(wǎng)絡提供能量的發(fā)電機連接的主饋電線的一種構(gòu)造，
[0039 ]圖4示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的主MEC和次MEC的一種構(gòu)造，
[0040]圖5A至圖5F示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的主MEC、次MEC和備用MEC的故障容忍組合的主和二次電力分配網(wǎng)絡的一種構(gòu)造，
[0041]圖6示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的飛行器的前段中的二次電力匯流網(wǎng)絡的一種構(gòu)造，
[0042]圖7示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的用于服務設備負載并且具有計算和網(wǎng)絡接口模塊的MEC的一種構(gòu)造，計算和網(wǎng)絡接口模塊用于MEC之間的分布式計算功能和雙向數(shù)據(jù)的網(wǎng)關路由，
[0043]圖8不出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的在被分段隔斷分開的空間分布的MEC之間具有通信母線接口的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的一種構(gòu)造，
[0044]圖9示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的計算和接口模塊一種構(gòu)造，計算和接口模塊用于分布式計算功能和雙向數(shù)據(jù)的網(wǎng)關路由，
[0045]圖1OA至圖1OD示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的相對特定電力輸入源和多個不同電力輸出的主MEC的高電壓主電力匯流結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)造，
[0046]圖11示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的具有供主MEC使用的公共電力輸入源和多個公共電力輸出的主電力開關網(wǎng)絡裝置的公共結(jié)構(gòu)和布局，
[0047]圖12A至圖12C示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的從發(fā)電機接收三相電力的供主MEC使用的一組主電力開關網(wǎng)絡裝置的一種構(gòu)造，
[0048]圖13示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的MEC的多層集成桁架系統(tǒng)的分解透視圖，
[0049]圖14示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的具有多個電力和通信傳遞層的主MEC的一種構(gòu)造，
[0050]圖15總體上示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的從主發(fā)電機路由到多個變壓器整流器單元(TRU)和自動變壓器單元(ATU)的導致零直流(DC)偏移電壓的三相主電力的一種構(gòu)造，
[0051]圖16示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的利用雙絞屏蔽電導體對將交流(AC)或DC電力從TRU和ATU分配到設備負載的一種構(gòu)造，
[0052]圖17示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的飛行器的地板內(nèi)的MEC的集成桁架系統(tǒng)的一種構(gòu)造，
[0053]圖18示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的具有遠程MEC(RMEC)的飛行器的一種構(gòu)造，RMEC遍布飛行器中，處于飛行器的加壓部分和未加壓部分中，
[0054]圖19示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的具有故障容忍電力和通信系統(tǒng)并且可基于飛行器子系統(tǒng)的需求進行定制的RMEC的框圖的一種構(gòu)造，
[0055]圖20A和圖20B示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的用于起落架控制和指示系統(tǒng)的RMEC的一種構(gòu)造，
[0056]圖21A和圖21B示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的乘客登機門系統(tǒng)的乘客登機門上的RMEC的一種構(gòu)造，以及
[0057]圖22示出根據(jù)本文中公開的至少一個實施方式的向交通工具的遠程電力和數(shù)據(jù)元件提供電力和數(shù)據(jù)的例程的一種構(gòu)造。
【具體實施方式】
[0058]下面的具體描述涉及具有模塊化設備中心以增加交通工具系統(tǒng)冗余的交通工具，同時還以使所需線連接的線重量和數(shù)量最少以減少整體交通工具重量和制造時間這樣的方式將模塊化設備中心(MEC)遍布交通工具。本發(fā)明允許許多不同形式的實施方式。不旨在將本發(fā)明的原理限于特定公開的實施方式。下文中對諸如(例如)“前”、“后”、“左”和“右”的特定方向的引用是從向前看的交通工具的后面觀察到的。在下面的具體描述中，參照形成其部分并且通過例證特定實施方式或示例的方式示出的附圖?，F(xiàn)在參照附圖，在這多個附圖中，類似的標號代表類似的元件，將展現(xiàn)本公開的一些方面。
[0059]本公開的一些方面可用于許多類型的交通工具(諸如，例如，飛行器、航天器、衛(wèi)星、船舶、潛艇、和乘客用、農(nóng)用或施工用交通工具)。本公開的一些方面還可用于不同交通工具構(gòu)造。雖然直接的益處是針對具有非導電框架、底架或外殼的交通工具，但本公開的特征對于由導電材料構(gòu)成的交通工具而言是合適且有益的。出于簡單說明本公開的方面的緣故，本說明書將以復合飛行器10作為主要示例進行。然而，如將明白的，本公開的許多方面不限于復合飛行器10。
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