Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Zustands ^¬ überwachung einer mechanischen Bremse eines Luftfahrzeugs. Mechanische Bremsen eines Luftfahrzeugs weisen häufig Brems ^¬ scheiben aus Kohlenstoff bzw. Carbonmaterial auf. Carbon- Bremsscheiben unterliegen nicht nur mechanischem Verschleiß im Betrieb, sondern können unabhängig davon durch Oxidation in ihrem Zustand und ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wer- den. Eine solche Oxidation wird beispielsweise gefördert durch Pistenenteisungsmittel .

Eine übliche Sichtprüfung der Bremsscheiben erkennt Schäden durch Oxidation häufig erst dann, wenn bereits die struktu- relle Integrität der Scheiben beeinträchtigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und System der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine effiziente Zustandsüberwachung ermöglichen und eine frühzeitige Erkennung auch von Oxidationsschäden erlauben.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist in einer ersten Variante folgende Schritte auf: a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens einem

Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs, b. Vergleich der gemessenen Temperatur T mit einer für die Bremse ermittelten Standardtemperatur zu dem wenigstens einem Zeitpunkt t2 während eines Landevorgangs nach Be ^¬ ginn eines mechanischen Bremsvorgangs, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei ^¬ nes Überschreitens der gemessenen Temperatur T über die Standardtemperatur über ein vorgegebenes Maß hinaus.

In einer zweiten Variante weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf: a. Messung der Temperatur T der Bremse zu wenigstens zwei Zeitpunkten ti, t2, wobei ti ein Zeitpunkt während des Landevorgangs vor Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs und t2 ein Zeitpunkt während des Landevorgangs nach Beginn eines mechanischen Bremsvorgangs ist, b. Ermittlung eines Temperaturanstiegs ΔΤ, c. Erkennen eines Verschleißzustands der Bremse anhand ei ^¬ nes Überschreitens des Temperaturanstiegs ΔΤ über einen Standardtemperaturanstieg über ein vorgegebenes Maß hinaus .

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be- griffe erläutert. Eine mechanische Bremse wandelt Bewegungsenergie in thermisch« Energie durch Reibung um. Es handelt sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt um eine Scheibenbremse, die Scheiben sind be ^¬ vorzugt Carbonscheiben.

Die Bremsen können an Luftfahrzeugen aller Art Verwendung fin den, bevorzugt an Luftfahrzeugen mit Tragflächen, die mit bestimmten Mindestgeschwindigkeiten landen müssen.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Messung der Temperatur T der Bremse durch einen geeigneten Sensor. Es handelt sich um die absolute Temperatur zu einem oder mehreren Zeitpunkten währenc eines Landevorgangs und einem dabei stattfindenden mechanischen Bremsvorgang. In einer weiteren Variante der Erfindung kann eine Temperaturmessung auch vor Beginn des mechanischen Bremsvorgangs erfolgen. Die Temperaturmessung erfolgt mit ei ^¬ nem oder mehreren Sensoren, der oder die die Temperatur der Bremsscheiben erfassen oder die Temperatur eines Bauteils, dessen Temperatur mit der der Bremsscheiben hinreichend korreliert .

Die Standardtemperatur bzw. der Standardtemperaturanstieg ist die Temperatur bzw. Temperaturdifferenz, die zu dem betreffenden Zeitpunkt bzw. über einen entsprechenden Zeitraum üblicherweise an einer intakten Bremse des Luftfahrzeugs herrscht bzw. vorliegt. Die Ermittlung dieser Werte kann im Rahmen der Erfindung in einer unten noch näher erläuterten Art und Weise erfolgen .

Das Erkennen eines Verschleißzustands erfolgt erfindungsgemäß entweder anhand des absoluten gemessenen Temperaturwerts oder des Temperaturanstiegs. Die Erfindung hat erkannt, dass sich sowohl ein üblicher mechanischer Verschleiß einer Bremse als auch eine insbesondere durch Oxidation beeinträchtigte Integ ^¬ rität von Carbon-Bremsscheiben darin äußert, dass eine höhere Temperatur bzw. ein höherer Temperaturanstieg während des Bremsvorgangs nach dem Landen erfolgt.

Der Begriff Verschleißzustand bezeichnet im Rahmen der Erfin ^¬ dung sowohl einem durch die Betätigung der Bremse bewirkten mechanischen Verschleiß als auch eine Zustandsänderung durch Oxidation insbesondere von Carbon-Bremsscheiben. Besonders bevorzugt bezieht sich die Erfindung auf das Erkennen bzw. Fest ^¬ stellen des Oxidationszustands, d.h. einer durch Oxidation bewirkten Beeinträchtigungen der strukturellen Integrität, die durch übliche Prüfungen, insbesondere Sichtprüfungen, nicht o- der nur schwer festzustellen ist.

Zwar kann die Erfindung auch zum Erkennen eines mechanischen Verschleißes herangezogen werden, doch werden zu diesem Zweck häufig einfachere Verfahren zur Verfügung stehen, beispielsweise bekannte Sichtprüfungen, Dickenmessungen oder eine sensorische Erfassung der Stellung der Aktuatoren der Bremse.

Nachfolgend wird daher im Kontext der Erfindung auch vom Oxi- dationszustand gesprochen.

Die Erfindung hat ferner erkannt, dass überraschenderweise sich aus der Temperatur bzw. dem Temperaturanstieg als einziger Messgröße der Verschleißzustand und insbesondere Oxidati- onszustand hinreichend genau ableiten lässt. Erfindungsgemäß kann somit vorgesehen sein, dass nur die Temperatur bzw. der Temperaturanstieg (im Zeitverlauf) zur Ermittlung des Oxidati ^¬ onszustands herangezogen wird.

Die Erfindung erlaubt insbesondere auch ein Erkennen eines kritischen mechanischen Zustands einer Bremse, der sich nicht in einer sichtbaren Reduktion der Dicke einer Carbon-Bremsscheiben äußert, sondern in einer durch Oxidation bedingten Beeinträchtigung deren struktureller Integrität. Eine solche Oxidation ist unter Umständen bei einer Sichtprüfung nicht er- kennbar, kann aber in einem nachfolgenden Bremsvorgang zu einer vollständigen Zerstörung der Scheibe unter Verlust von deren Bremswirkung und mit Folgeschäden durch deren Bruchstücke führen . Vorzugsweise erfolgt eine Überwachung der Temperatur T in kurzen Zeitabständen (bevorzugt in Zeitabständen von 5 s oder weniger, weiter bevorzugt in Zeitabständen von 1 s oder weniger) bzw. vollständig kontinuierlich über ein Zeitintervall t, das die Erfassung eines repräsentativen Temperaturprofils einer Bremse über einen Teil eines Bremsvorgangs nach einer Landung, den vollständigen Bremsvorgang oder gegebenenfalls zusätzlich auch eine Abkühlphase nach dem Bremsvorgang erlaubt.

Dieses Zeitintervall t beginnt bevorzugt mit dem Aufsetzen (Touchdown) des Luftfahrzeugs bei der Landung und weist eine Dauer von 20 bis 1.000 s, vorzugsweise 50 bis 600 s, weiter vorzugsweise 100 bis 200 s auf. Beispielsweise kann eine Zeit ^¬ dauer von 160 s vorgesehen sein. Die Erfindung ist insbesondere geeignet, um Zustandsänderungen des Oxidationszustands einer Bremse über einen längeren Zeit ^¬ raum zu erkennen. Zu diesem Zweck kann es bevorzugt sein, dass die Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden durch Bildung eines vorzugsweise gleitenden Durchschnitts aus n Landevorgängen, wobei n vorzugsweise zwi ^¬ schen 10 und 50, weiter vorzugsweise 15 und 30 liegt, n kann beispielsweise 20 sein. Die Bildung eines solchen gleitenden Durchschnitts erlaubt es insbesondere, durch Änderung der Betriebsbedingungen des Luftfahrzeugs bedingte Änderungen der Temperatur oder des Tempera ^¬ turanstiegs (beispielsweise hohe oder niedrige Außentemperatu- ren, häufige Landevorgänge im Kurzstreckenbetrieb oder hinrei ^¬ chend lange Abkühlpausen im Mittel- und Langstreckenbetrieb) zu egalisieren und damit die Aussagekraft der Messungen zu er ^¬ höhen . Ebenfalls bevorzugt in diesem Zusammenhang ist es, wenn die

Standardtemperatur und/oder der Standardtemperaturanstieg ermittelt werden unter Zuhilfenahme eines Vergleichs der Werte mehrerer mechanischer Bremsen eines Luftfahrzeugs. Eine solche Durchschnittsbildung über mehrere Bremsen erleichtert es, eine Zustandsänderung von Bremsscheiben, die beispielsweise durch Oxidation beschädigt ist zu unterscheiden von Temperaturände ^¬ rungen durch geänderte Betriebsbedingungen.

Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Tempera- tur T und/oder der Temperaturanstieg ΔΤ normalisiert werden, d. h. bestimmte Betriebsbedingungen während einer Landung berücksichtigt werden zur Umrechnung der gemessenen Werte auf sogenannte Normalwerte. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Normalisierung er ^¬ folgt unter Zuhilfenahme der kinetischen Energie des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des Aufsetzens, da diese kinetische Energie maßgeblich die thermische Belastung der Bremsen bestimmt. Zur Ermittlung der kinetischen Energie werden bevorzugt die Masse und die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs im Zeitpunkt des

Aufsetzens gemessen und/oder berechnet. Auf diese Weise können Änderungen der Messwerte herausgerechnet werden, die sich bei- spielsweise ergeben durch eine hohe Landemasse des Luftfahr ^¬ zeugs im Kurzstreckenbetrieb oder eine hohe Aufsetzgeschwin- digkeit bedingt beispielsweise durch die Windverhältnisse.

Ebenfalls ist es möglich, bei der Normalisierung andere Einflussfaktoren zu berücksichtigen, beispielsweise den Einsatz anderer Verzögerungsmittel wie Umkehrschub oder Hochauftriebs ^¬ hilfen und Luftbremsen, den Zeitpunkt der Betätigung der mechanischen Bremsen nach dem Aufsetzen, die gewählte automatische Bremsverzögerung etc. All dies trägt dazu bei, durch die Änderung der Betriebsbedingungen bedingte Änderungen der Messwerte zu unterscheiden von Änderungen, die tatsächlich auf den Oxidationszustand der Bremse zurückzuführen sind.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses System weist auf : a. wenigstens einen der Bremse zugeordneten Temperatursensor, b. eine Speichereinrichtung für gemessene Temperaturen

und/oder Temperaturverläufe, c. eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich der gemessenen Temperaturen und/oder Temperaturverläufen mit entsprechenden Standardwerten.

In der Speichereinrichtung können neben Temperatur und/oder Temperaturverläufen auch weitere relevante Daten gespeichert werden, beispielsweise Parameter, die für die Berechnung einer Normalisierung der Temperaturen erforderlich sind. Dies können beispielsweise Landemasse und/oder Landegeschwindigkeit sein. Die Systemkomponenten Speichereinrichtung und Vergleichseinrichtung können im Rahmen der Erfindung räumlich getrennt vom Luftfahrzeug angeordnet sein, beispielsweise am Boden. In die ^¬ sem Fall ist eine Einrichtung zur Datenkommunikation mit dem Luftfahrzeug vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung kann die Einrichtung zur Datenkommunikation eine drahtlose Kommunikation, eine leitungsgebundene Kommunikation (beispielsweise während das Luftfahrzeug am Gate parkt) oder eine Kommunikation per Datenträger umfassen. Eine Kommunikation per Datenträger kann beispielsweise ein geeignetes Speichermittel an Bord des Fahr ^¬ zeugs aufweisen, das manuell zu einer bodengebundenen Speichereinrichtung gebracht und dort eingelesen wird.

Insbesondere können die Systemkomponenten Speichereinrichtung und Vergleichseinrichtung erfindungsgemäß mehreren Luftfahrzeugen zugeordnet sein. Erfindungsgemäß kann dann vorgesehen sein, dass eine Einrichtung zur Ermittlung von Standardtemperatur und/oder Standardtemperaturanstieg vorgesehen ist, die unter Zuhilfenahme eines Vergleichs der Werte mehrerer Bremsen einer Mehrzahl von Luftfahrzeugen gleichen oder ähnlichen Typs arbeitet .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie ^¬ len erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Scheibenbremse für ein Luftfahrzeug. Die Bremse weist fünf Carbon-Statorscheiben 1 und vier Carbon-Rotorscheiben 2 auf. Die Temperatur wird von einem Temperatursensor 3 erfasst und als Spannungssignal ausgegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde durchgeführt an Airbus A321 der Deutschen Lufthansa, die im innereuropäischen Kurz- streckenverkehr im Einsatz waren. Die maximale Landemasse eines A3 21 beträgt 75,5 t, die Refe ^¬ renzlandegeschwindigkeit 73, 6 m/s in der sogenannten füll flap Konfiguration. Die kinetische Energie im Zeitpunkt des Aufset ^¬ zens zu einer solchen Referenzlandung beträgt etwa 204.000 kJ.

Fig. 2 zeigt beispielhaft normalisierte Temperaturdaten für eine Landung, die über einen Zeitraum von 900 s ab dem Zeitpunkt des Aufsetzens aufgezeichnet wurden. Folgende Messwerte sind in der Grafik enthalten:

BT1 - BT4 : Temperaturen der vier Bremsen

BF: Bremsenlüfter ein

Av: Mittelwert aus BT1 - BT4

dL _A : Abweichung der kältesten Bremse von Av

dH _A : Abweichung der heißesten Bremse von Av

Man erkennt, dass der Anstieg der Temperatur insbesondere in den ersten 160 s nach der Landung erfolgt, danach erfolgt, gefördert durch das Einschalten des Lüfters, eine Abkühlung. Ein geringfügiger Anstieg erfolgt wieder im weiteren Verlauf im Zuge des Rollens.

Fig. 3 zeigt normalisierte Temperaturdaten für eine Landung, die über einen Zeitraum von 150 s ab dem Zeitpunkt des Aufsetzens aufgezeichnet wurden.

Man erkennt in dieser Grafik, dass die an Bremse 4 gemessene Temperatur in der Spitze um 140 °C höher ist als die Durch- Schnittstemperatur aller vier Bremsen. Dies ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein klarer Indikator für einen kritischen Bremsenzustand aufgrund von Oxidation. 17 Tage nach dieser Messung wurde bei einer Routineinspektion festgestellt, dass diese Bremse versagt hatte. Die gemessene (normalisierte) Temperaturabweichung vom Durchschnitt war so ^¬ mit ein verlässlicher Indikator für einen kritischen Zustand der Bremse aufgrund von Oxidation.

In der rückblickenden Betrachtung der Daten aller Landungen dieses Zeitraums wurde das oben beschriebene Verhalten häufig, aber nicht bei jeder Landung beobachtet. Um das dauerhaft ver- änderte Verhalten der betroffenen Bremse sichtbar zu machen, wurde ein gleitender Durchschnitt der Abweichung von der

Durchschnittstemperatur über 30 Landungen ermittelt. Dieser lag bei einem dauerhaft hohen Wert, welcher den problemati ^¬ schen Zustand der Bremse anzeigte.