远程模块化设备中心架构的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001 ]本文中提出的实施方式涉及模块化交通工具架构，更特别地，涉及分布式电力和数据飞行器架构。大多数商用飞行器具有用于容纳电力和通信设备的一个或更多个集中设备舱。电力和数据从集中设备舱分配到整个飞行器，以控制飞行器内的所有功能。集中设备舱跨飞行器中的一个或更多个分段隔断相互移位。通常，一个集中设备舱处于前段中而另一个处于飞行器的后段中。
[0002]由主推进发动机驱动的发电机产生用于飞行器的三相主电力。首先，将主电力路由到后设备舱，然后穿过飞行器，到达前设备舱。然后，将主电力集中配置用于分布于飞行器的整个其余部分，以服务于各种设备负载。设备舱内的集中母线电力控制单元控制整个飞行器内的所有电力功能。在进行集中转换之后，将二次电力路由到远程电力分配单元以服务于整个飞行器内的设备负载或者直接路由到设备负载。
[0003]飞行器的所有功能依赖于集中电力和通信设备。如果来自集中设备舱的电力或数据被切断，则接收设备进入备用状态，其中，飞行人员变得难以确定对应系统的状态。另外，通信网络的骨干因为进出集中通信设备的峰值时间期间的高带宽要求而必须被加大。
[0004]复合飞行器没有用铝底架充当返回电流路径或网络。因此，必须添加复杂的布线网络以提供用于所有电路的电流返回路径，或者必须为每个设备负载添加专用的返回布线。作为背景示例，传统上添加沿着复合飞行器的长度纵向地以及跨复合飞行器的宽度横向地延伸的导电布线，如名称为“CURRENT RETURN NETWORK”的美国专利N0.8，031，458中描述的。这种解决方案增加了成本、制造和维修复杂度，增大了电压降并且使复合飞行器增加了不期望的重量。因此，通过使布线最少而减轻复合飞行器中的重量的尝试被需要在复合飞行器中增加防雷组件以及其它因素所抵消。
[0005]传统飞行器的铝底架(例如，构成框架或外壳或其组合的组件)以及飞行器的任何其它导电金属结构被紧密相连在一起，以形成将电压参考点返回到源分配接地点的电流返回网络。电流返回网络还提供防雷保护以及人员安全保护路径。然而，在底架可由绝缘材料形成的复合飞行器中，从发电机、到前后设备舱到远程电力分配单元和它们所服务的设备负载、经由电流返回网络回到前设备舱布线形成了大的布线回路。在复合飞行器中，在某些条件下，这个长布线回路可引发飞行器遭雷击期间的大电流。为了解决这个问题，可屏蔽布线回路，但这个大的布线回路及其屏蔽将不期望地促使飞机中增加大量重量。
[0006]商用飞行器可用单独的分段来制造，随后将这些分段连接在一起，组装成完整飞行器。飞行器中的各种系统可具有分布于多个分段的组件。在最终将这些分段组装在一起之前，安装分段中的一些组件并进行测试，以确认它们是被正确组装的。因此，为了测试和验证分段，系统中的建造序列中还未存在的那些部分必须被仿真。一旦已经测试了分段安装，就可最终执行组装形成飞行器的这些分段，从而由于可达性有限，导致难以校正在这个阶段之后发现的错误的修复。
[0007]在现今的飞行器中，最终组装是这样的耗时过程的原因之一是因为大量的主电力连接和二次电力连接和相邻分段之间的大量数据连接。通过在构建周期中提早测试系统的功能，因此不再需要对位于飞行器中的其它部分中的一些设备进行仿真，减少了跨分段隔断的连接的数量，不再用到集成面板，并且通过使飞行器布线的重量和复杂度最低，可以以更快的速率构建飞行器并且可更快速地交付完整飞行器的定货。
[0008]这是相对于提出本文中公开的这些和其它考虑。
【发明内容】
[0009]应该理解，提供本
【发明内容】
是为了以简化形式介绍构思的选择，以下在具体描述中进一步描述这些构思。本
【发明内容】
不旨在用于限制要求保护的主题的范围。
[0010]根据本文中公开的一个实施方式，提供了一种用于交通工具的分布式电力和通信系统。电力和数据元件与交通工具内的交通工具系统相互作用。模块化设备中心(MEC)在空间上遍布所述交通工具，使得MEC中的一个或更多个位于交通工具分段中的每个中。所述MEC中的每个提供用于独立地为设备负载提供服务的电力和通信数据。远程模块化设备中心(RMEC)遍布所述交通工具。各RMEC从邻近的最接近的MEC接收电力和通信数据。由最接近的RMEC为所述电力和数据元件中的一个或更多个的区提供服务。各RMEC配置为将电力分配到关联的区的电力和数据元件并且从关联的区的电力和数据元件收集数据。
[0011]根据本文中公开的另一个实施方式，提供了一种用于飞行器的分布式电力和通信系统。所述系统包括容纳RMEC的线路可更换单元(LRU) IRU从MEC接收二次电力和通信数据，以为RMEC提供服务。LRU设置在邻近LRU的一个或更多个电力和数据元件的区中并且RMEC配置为将电力分配到电力元件并且从关联的区的数据元件收集数据。
[0012]根据本文中公开的又一个实施方式，提供了一种用于将电力和数据提供到交通工具的远程电力和数据元件的方法。所述方法包括将主电力分配到多个MEC并且将二次电力从至少一个MEC分配到RMEC。将RMEC与邻近RMEC的一个或更多个电力和数据元件关联并且将二次电力分配到与RMEC关联的一个或更多个电力和数据元件。
[0013]另外，本公开包括根据以下条款的实施方式。
[0014]条款1.一种用于交通工具的分布式电力和通信系统，其包括:在空间上遍布所述交通工具的多个模块化设备中心(MEC)，每个MEC提供用于独立地服务设备负载的电力和通信数据；以及遍布所述交通工具的多个远程模块化设备中心(RMEC)，每个RMEC从邻近的最接近的MEC接收电力和通信数据，每个RMEC设置在邻近相应RMEC的一个或更多个电力和通信数据元件的区中并且与该区关联，每个RMEC配置为将电力分配到关联的区的电力和通信数据元件并且从关联的区的电力和通信数据元件收集数据。
[0015]条款2.根据条款I所述的系统，其中，所述多个MEC中的每个MEC独立地从一个或更多个主电源接收主电力并且每个MEC独立地向一个或更多个RMEC提供二次电力，以服务RMEC的相应区内的设备负载。
[0016]条款3.根据条款I所述的系统，其中，所述多个RMEC与遍布所述交通工具的所述MEC中的一个或更多个通信。
[0017]条款4.根据条款I所述的系统，其中，所述多个MEC中的至少一个是主MEC并且所述多个MEC中的至少另一个是次MEC，其中，来自所述RMEC中的一个或更多个的时间敏感的通信数据被路由到所述主MEC，来自一个或更多个RMEC的并不时间敏感的通信数据被路由到所述次MEC。
[0018]条款5.根据条款I所述的系统，其中，所述交通工具是飞行器并且所述RMEC被包含在LRU内。
[0019]条款6.根据条款I所述的系统，其中，RMEC和至少一个电力和数据元件在所述系统安装在所述交通工具内之前生产合格。
[0020]条款7.根据条款I所述的系统，其中，所述RMEC设置在所述交通工具的轮舱中。
[0021]条款8.根据条款I所述的系统，其中，所述交通工具包括联接在一起限定主体多个交通工具分段和相邻的交通工具分段之间的分段隔断，所述主体具有一个或更多个加压部分和一个或更多个未加压部分，其中，所述多个RMEC中的一个或更多个分布在所述交通工具的所述一个或更多个加压部分外部。
[0022]条款9.根据条款8所述的系统，所述系统还包括设置在所述交通工具的所述一个或更多个加压部分内部的一个或更多个RMEC。
[0023]条款10.根据条款8所述的系统，其中，所述RMEC分布于所述交通工具的所述一个或更多个加压部分的外部和内部二者。
[0024]条款11.根据条款8所述的系统，其中，所述交通工具的所述一个或更多个加压部分外部的所述多个RMEC中的所述一个或更多个与所述交通工具的所述加压部分内部的所述多个MEC中的一个或更多个通信；
[0025]条款12.根据条款8所述的系统，其中，所述交通工具的未加压部分中的所述RMEC中的一个或更多个包括集中器，所述集中器配置为组合来自关联的区中的多个数据元件的数据，以最小化穿透到所述加压部分中的大小；
[0026]条款13.根据条款8所述的系统，其中，由于所述多个RMEC中的所述一个或更多个，导致在所述一个或更多个加压部分外部的电力和数据元件与所述一个或更多个加压部分内部的一个或更多个MEC之间没有直接的电力或数据路径。
[0027]条款14.根据条款8所述的系统，其中，所述多个RMEC中的一个RMEC设置在所述交通工具的所述一个或更多个加压部分内部并且与乘客登机门的一个或更多个电力和数据元件相互接口。
[0028]条款15.—种用于飞行器的分布式电力和通信系统，包括容纳远程模块化设备中心(RMEC)的线路可更换单元(LRU)，LRU从模块化设备中心(MEC)接收二次电力和通信数据，以服务RMEC，LRU设置在邻近LRU的一个或更多个电力和数据元件的区内，RMEC配置为将电力分配到所述一个或更多个电力元件并且从关联的区的数据元件收集数据。
[0029]条款16.—种向交通工具的远程电力和数据元件提供电力和数据的方法，所述方法包括:将主电力分配到多个模块化设备中心(MEC);将二次电力从至少一个MEC分配到远程模块化设备中心(RMEC);将RMEC与邻近RMEC的一个或更多个电力和数据元件关联；以及将二次电力分配到与RMEC关联的所述一个或更多个电力和数据元件。
[0030]条款17.根据条款16所述的方法，所述方法还包括:MEC将二次电力从MEC提供到设置在所述交通工具的未加压部分中的RMEC。
[0031]条款18.根据条款16所述的方法，所述方法还包括:使配置为提供数据并且从RMEC接收命令的装置在安装在所述交通工具内之前生产合格。
[0032]条款19.根据条款16所述的方法，所述方法还包括:从RMEC向主MEC路由时间敏感的通信，从RMEC向次MEC路由并非时间敏感的通信。
[0033]条款20.根据条款16所述的方法，所述方法还包括:RMEC从所述交通工具的加压部分外部向所述交通工具的加压部分内部路由通信。
[0034]已经讨论的特征、功能和优点可在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可在其它实施方式中进行组合，可参照下面的描述和附图明白其中的其它细节。
【附图说明】
[0035]根据【具体实施方式】和附图，将变得更充分地理解本文中提出的示例，其中:
[0036]图1示出根据本文中公开的至少一个实施方式的具有空间分布式模块化设备中心(MEC)的飞行器的一种构造的顶视图，其中，设备负载由最近的MEC提供服务，
[0037]图2示出根据本文中公开的至少一个实施方式的将两个发电机分给飞行器的相对前后的各飞行器发动机，
[0038]图3示出根据本文中公开的至少一个实施方式的与为电力母线网络提供能量的发电机连接的主馈电线的一种构造，
[0039 ]图4示出根据本文中公开的至少一个实施方式的主MEC和次MEC的一种构造，
[0040]图5A至图5F示出根据本文中公开的至少一个实施方式的主MEC、次MEC和备用MEC的故障容忍组合的主和二次电力分配网络的一种构造，
[0041]图6示出根据本文中公开的至少一个实施方式的飞行器的前段中的二次电力汇流网络的一种构造，
[0042]图7示出根据本文中公开的至少一个实施方式的用于服务设备负载并且具有计算和网络接口模块的MEC的一种构造，计算和网络接口模块用于MEC之间的分布式计算功能和双向数据的网关路由，
[0043]图8不出根据本文中公开的至少一个实施方式的在被分段隔断分开的空间分布的MEC之间具有通信母线接口的数据网络结构的一种构造，
[0044]图9示出根据本文中公开的至少一个实施方式的计算和接口模块一种构造，计算和接口模块用于分布式计算功能和双向数据的网关路由，
[0045]图1OA至图1OD示出根据本文中公开的至少一个实施方式的相对特定电力输入源和多个不同电力输出的主MEC的高电压主电力汇流结构的各种构造，
[0046]图11示出根据本文中公开的至少一个实施方式的具有供主MEC使用的公共电力输入源和多个公共电力输出的主电力开关网络装置的公共结构和布局，
[0047]图12A至图12C示出根据本文中公开的至少一个实施方式的从发电机接收三相电力的供主MEC使用的一组主电力开关网络装置的一种构造，
[0048]图13示出根据本文中公开的至少一个实施方式的MEC的多层集成桁架系统的分解透视图，
[0049]图14示出根据本文中公开的至少一个实施方式的具有多个电力和通信传递层的主MEC的一种构造，
[0050]图15总体上示出根据本文中公开的至少一个实施方式的从主发电机路由到多个变压器整流器单元(TRU)和自动变压器单元(ATU)的导致零直流(DC)偏移电压的三相主电力的一种构造，
[0051]图16示出根据本文中公开的至少一个实施方式的利用双绞屏蔽电导体对将交流(AC)或DC电力从TRU和ATU分配到设备负载的一种构造，
[0052]图17示出根据本文中公开的至少一个实施方式的飞行器的地板内的MEC的集成桁架系统的一种构造，
[0053]图18示出根据本文中公开的至少一个实施方式的具有远程MEC(RMEC)的飞行器的一种构造，RMEC遍布飞行器中，处于飞行器的加压部分和未加压部分中，
[0054]图19示出根据本文中公开的至少一个实施方式的具有故障容忍电力和通信系统并且可基于飞行器子系统的需求进行定制的RMEC的框图的一种构造，
[0055]图20A和图20B示出根据本文中公开的至少一个实施方式的用于起落架控制和指示系统的RMEC的一种构造，
[0056]图21A和图21B示出根据本文中公开的至少一个实施方式的乘客登机门系统的乘客登机门上的RMEC的一种构造，以及
[0057]图22示出根据本文中公开的至少一个实施方式的向交通工具的远程电力和数据元件提供电力和数据的例程的一种构造。
【具体实施方式】
[0058]下面的具体描述涉及具有模块化设备中心以增加交通工具系统冗余的交通工具，同时还以使所需线连接的线重量和数量最少以减少整体交通工具重量和制造时间这样的方式将模块化设备中心(MEC)遍布交通工具。本发明允许许多不同形式的实施方式。不旨在将本发明的原理限于特定公开的实施方式。下文中对诸如(例如)“前”、“后”、“左”和“右”的特定方向的引用是从向前看的交通工具的后面观察到的。在下面的具体描述中，参照形成其部分并且通过例证特定实施方式或示例的方式示出的附图。现在参照附图，在这多个附图中，类似的标号代表类似的元件，将展现本公开的一些方面。
[0059]本公开的一些方面可用于许多类型的交通工具(诸如，例如，飞行器、航天器、卫星、船舶、潜艇、和乘客用、农用或施工用交通工具)。本公开的一些方面还可用于不同交通工具构造。虽然直接的益处是针对具有非导电框架、底架或外壳的交通工具，但本公开的特征对于由导电材料构成的交通工具而言是合适且有益的。出于简单说明本公开的方面的缘故，本说明书将以复合飞行器10作为主要示例进行。然而，如将明白的，本公开的许多方面不限于复合飞行器10。
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