BR102015011736B1

BR102015011736B1 - Sistemas de detecção de inclinação e de alta sustentação para uma aeronave

Info

Publication number: BR102015011736B1
Application number: BR102015011736-1A
Authority: BR
Inventors: Tony Jones
Original assignee: Goodrich Actuation Systems Limited
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2021-10-26
Also published as: BR102015011736A2; EP2965993A1; US9656764B2; CA2891585A1; EP2965993B1; CA2891585C; US20160001894A1; BR102015011736A8

Abstract

sistemas de detecção de inclinação e de alta sustentação para uma aeronave um sistema de detecção de inclinação para um sistema de alta sustentação para uma aeronave, em que os pares de sensores 4a, 4b fornecem uma determinação integrada da inclinação relativa entre os sensores de cada par como uma indicação da inclinação de um flape do sistema de alta sustentação.

Description

[0001] A presente invenção refere-se aos sistemas para percepção de inclinação em painéis de aeronaves.

[0002] As asas da aeronave são fornecidas com aerofólios ou os chamados sistemas de alta sustentação que se estendem a partir das bordas da asa. Os dispositivos de alta sustentação são conhecidos como "flapes" (quando no bordo de ataque da asa) ou "ripas" (quando no bordo de fuga da asa).

[0003] O acionamento dos mecanismos fazem com que os flapes ou ripas se elevem ou baixem em relação à asa para variar o arrastamento ou a sustentação aerodinâmica. Isso permite que a aeronave seja acelerada/desacelerada para um melhor controle na decolagem e aterrissagem.

[0004] Convencionalmente, os flapes/ripas são acionados por dois acionadores separados - um em cada extremidade do flape/ripa. Esses são coordenados para sustentar/estender o flape ou ripa de uma forma uniforme. Se um dos acionadores falhar ou não operar adequadamente, o painel pode ser inclinado ou posto em posição assimétrica em relação à asa. Isto pode afetar adversamente o controle da aeronave.

[0005] É importante, portanto, ser capaz de detectar e relatar/responder a essa inclinação nos dispositivos de alta sustentação. Na verdade, agora é uma exigência que as aeronaves incluam sistemas de detecção de inclinação.

[0006] Vários sistemas de monitoramento elétricos/eletrônicos e mecânicos foram discutidos. As soluções mecânicas atuais consistem em guiar um cabo ao longo do comprimento da asa através de cada painel móvel, tal que a inclinação do painel deslocaria o cabo para sinalizar uma troca. Alternativamente, dispositivos de movimento perdidos são, às vezes, usados para detectar uma alteração no percurso da carga estrutural devido à falha mecânica. As soluções baseadas no cabo e baseadas no movimento perdido estabelecem desafios de instalação significativos e a precisão do monitoramento pode ser ruim.

[0007] As soluções elétricas/eletrônicas atuais consistem em sensores individuais montados em cada ponto de ligação do painel, cujas saídas estão normalmente conectadas a um ponto de processamento central e são comparadas entre si para identificar informações de posição anormal. As soluções baseadas em sensor exigem conexões de aeronave de nível significativo uma vez que todos os sensores vêm para um único ponto, adicionam complexidade de interface significativa ao computador central (um sistema de flape típico exigiria interfaces 16 RVDT para monitorar 4 painéis), e exigem a integração de software de monitoramento complexo nas unidades de controle eletrônico dos flapes/ripas. US 5.680.124, US 2010/0100355 e US 8.646.346 todas descrevem sistemas de detecção de inclinação usando sensores elétricos/eletrônicos.

[0008] É desejável estabelecer um sistema de monitoramento de inclinação que seja menos complexo e menos propenso a falhas.

[0009] Nesse sentido, é fornecido um sistema de detecção de inclinação que compreende:um par de sensores, pelo menos um dos referidos sensores no referido par incluindo meios de comparação de informações de posição a partir de cada sensor do par, indicativo de uma posição do respectivo sensor, e determinação da inclinação relativa entre os sensores do par baseada na comparação.

[00010] Os sistemas geralmente (mas não necessariamente) terão vários pares de sensores para determinar a inclinação em diferentes níveis.

[00011] Também é fornecido um sistema de alta sustentação que compreende pelo menos um flape móvel fornecido com um sistema de detecção de inclinação, como descrito acima, em que a inclinação relativa entre os sensores é indicativa da inclinação do flape.

[00012] Preferencialmente, tais sistemas de alta sustentação têm vários flapes, cada um fornecido com vários pares de sensores.

[00013] Os exemplos serão agora descritos, à título de exemplo apenas, com referência às figuras.

[00014] A Fig. 1 mostra um diagrama em bloco simples de um sistema de detecção de inclinação convencional;

[00015] A Fig. 2 é um diagrama simples que mostra a guia para os sinais do sensor num sistema convencional, tal como mostrado na Fig. 1;

[00016] A Fig. 3 é um diagrama em bloco simples que mostra um sistema de detecção de inclinação de acordo com a presente divulgação.

[00017] Com referência, primeiramente, às Figs. 1 e 2, a operação dos sistemas de monitoramento de inclinação elétricos conhecidos será brevemente descrita.

[00018] Um sistema de alta sustentação, tal como sistema de flape ou ripa consistiria normalmente numa série de caixas de câmbio (2a, 2b) que são acionados por eixos de transmissão alimentados a partir de um motor central. Um painel de alta sustentação tem um acionador de caixa de câmbio dedicado a acionar cada uma de suas extremidades que são conectadas a ele através de uma ligação mecânica ou frequentemente através de um arranjo de cremalheira denteada. O sistema de detecção de inclinação visa estabelecer se o mecanismo de ligação ou caixas de câmbio quebraram, o que deixaria uma extremidade do painel não apoiada ou inclinada em relação à outra. Por esta razão o sistema de inclinação tenta colocar o sensor o mais perto possível da extremidade do painel para maximizar o número de potenciais falhas que seriam detectadas. Cada painel de flape/ripa na aeronave seria fornecido com um arranjo de detecção de inclinação semelhante.

[00019] A Fig. 2 mostra como os sinais do sensor estão conectados para o processamento, mostrando dois painéis 1, 10, à título de exemplo apenas. Qualquer número de painéis pode ser fornecido. Por exemplo, um sistema de flape típico teria de quatro a seis painéis, enquanto que um sistema de ripa pode ter doze. Os sensores convencionais seriam normalmente do tipo transformador diferencial variável linear (LVDT) ou transformador diferencial variável giratório (RVDT), que dependem do nível de isolamento de falha necessário, teriam 5 ou 6 fios cada. Geralmente, os sensores em cada extremidade do painel necessitaria ser duplo, significando que pode necessitar ter 10 ou 12 fios em cada extremidade de até 12 painéis. A saída de cada sensor é enviada para o computador ou processador de controle central de flape/ripa ao longo de um fio respectivo, onde os sinais são analisados para determinar a inclinação.

[00020] Os sensores RVDT e LVDT são dispositivos passivos, assim o computador central, nesse exemplo, normalmente teria que acionar uma bobina de excitação dentro do sensor com uma voltagem de excitação de alta frequência. O computador central então mediria as voltagens induzidas resultantes em bobinas de dois sentidos dentro do sensor, e na base das magnitudes relativas das duas voltagens induzidas, a posição do sensor é inferida. Os sinais dos sensores de posição em cada extremidade do painel são demodulados desta forma para gerar um valor para a posição rotacional ou translacional do sensor. Esses sinais de posição demodulados podem então ser transferidos através de um função que representa a cinemática da ligação do painel em relação ao sensor a fim de estimar a posição de cada extremidade do painel de alta sustentação. A diferença na posição entre as duas extremidades do painel é então, em um algoritmo, comparada contra um limite de inclinação aceitável para determinar se uma falha ocorreu.

[00021] Como mencionado acima, tais sistemas de detecção de inclinação podem exigir conexão e processamento complexos.

[00022] A presente divulgação substitui os sensores convencionais com pares dos chamados "sensores inteligentes", em que cada par realiza, localmente, uma comparação das posições relativas dos sensores nesse par. A comparação é feita localmente/na placa no(s) sensor(es) em vez de no computador central.

[00023] Preferencialmente ambos os sensores do par têm capacidades de processamento de dados integradas. Mais preferencialmente, todos os sensores do sistema são funcionalmente os mesmos.

[00024] Cada painel a ser monitorado terá pelo menos um par de sensores. Em um sistema prático, vários pares de sensores inteligentes serão fornecidos para cada painel, com os pares operando juntos para detectar a inclinação num nível de painel respectivo.

[00025] Para identificar a inclinação, os sinais do respectivo sensor são comparados entre si e a diferença comparada a um limite e/ou a um perfil de monitoramento de inclinação armazenado no sensor. Na prática, um pequeno grau de inclinação pode ser tolerado por uma aeronave e estará frequentemente presente. O sistema deve preferencialmente ser configurado para evitar ser desencadeado por tal inclinação de baixo nível.

[00026] Por causa da capacidade de processamento integrada ou local dos sensores inteligentes, a complexidade das conexões LVDT/RVDT dos sistemas convencionais está contida dentro do sensor em si, significando que a conexão do nível da aeronave é muito mais simples.

[00027] Um exemplo da invenção, simplificado para mostrar apenas dois painéis, para facilidade de explicação, é mostrado na Fig. 3.

[00028] Os painéis 1' e 10' são como mostrados nas Figs. 1 e 2 e pode ser acionado de qualquer forma conhecida, tal como é mostrado na Fig. 1. Os sensores 4'a, 4'b, 14'a, 14'b, entretanto, são sensores inteligentes - isto é, têm capacidades de processamento integradas e operam em pares. Dentro de cada par, os sensores são conectados por uma ligação cruzada de dados, o que poderia ser através de um barramento de dados local, ou através de uma conexão análoga. Os pares de sensores podem ser configurados para definir um indicador de inclinação na base de comparação com seu sensor parceiro, e na base de um indicador de inclinação que vem dos sensores externos (isto é, de outros painéis). Usando esta abordagem, seria possível fazer um encadeamento em série de qualquer número de pares de sensores pela aeronave, e manter uma entrada discreta simples no computador de controle que resumisse o estado do sistema completo em relação à inclinação.

[00029] Em tal abordagem de "encadeamento em série", cada par de sensores verificará um painel individual para ver se ocorreu uma falha que leva à inclinação. Em vez de cada par que se comunica então individualmente com o computador central, cada par pode passar uma mensagem a seu par integrado adjacente, capturando se existe uma inclinação e contendo possivelmente outras informações de resumo (por exemplo, um identificador cujo par detectou uma inclinação). Esta mensagem pode ser passada ao longo da linha de pares de sensores, tal que apenas o par de sensores mais integrado necessitaria de uma conexão ao computador central. A mensagem poderia estar, por exemplo, na forma de um sinal análogo discreto (voltagem HI/LO), ou um item de dados digitais.

[00030] No arranjo mais simples, as funções dentro do sensor em si deveriam ser razoavelmente simples. Dentro do sensor inteligente pode estar um RVDT ou LVDT com seu circuito de acionamento associado. Isto demodularia a posição do sensor e alimentação da posição resultante através de uma tabela de pesquisa que compensaria a cinemática local de onde o sensor está anexado. A conexão de dados do sensor cruzada forneceria uma posição de referência compensada para a outra extremidade do painel. Essas duas posições seriam então comparadas em relação a um limite de assimetria aceitável e se a diferença entre as duas excedem o limite de um indicador de falha seriam definidas como verdadeiras (possivelmente definindo um alto sinal discreto análogo simples). O sensor também definiria seu indicador de falha se o indicador de falha do sensor imediatamente externo a ele fosse definido como alto. O computador de controle, portanto, só precisaria tomar uma entrada do sensor inteligente mais integrado.

[00031] A lógica por trás da passagem de um indicador de falha do par de sensores para o par de sensores ao longo da asa, em algumas modalidades, é simplificar a interface com o computador de controle. A passagem do sinal por este caminho significa que há menos interfaces exigidas no computador de controle, e que o sistema é escalonável em uma aeronave com mais painéis sem ter que modificar o computador de controle.

[00032] Em comparação aos sistemas convencionais, o presente sistema tem várias vantagens, incluindo:a conexão de aeronave é reduzida devido à demodulação do sensor local;a precisão do sensor é melhorada devido à demodulação do sensor local;a complexidade do software dentro do computador de controle de flape/ripa é significativamente reduzida;a definição da interface com o computador de controle de flape/ripa é significativamente simplificada;a integração do sistema de inclinação no sistema de controle de alta sustentação é significativamente simplificada;a cronologia do desenvolvimento do sistema de inclinação não é mais dependente da cronologia de software de computador de flape/ripa;uma pequena família de sensores inteligentes poderia cobrir possivelmente a maioria dos sistemas de aeronave;a funcionalidade benéfica adicional seria facilmente integrada no software do sensor, tal como uma otimização automática dos limites de monitoramento da inclinação para cada painel.

Claims

1. Sistema de detecção de inclinação, compreendendo:um par de sensores (4a, 4b), caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos referidos sensores no referido par incluindo meios de comparação de informações de posição a partir de cada sensor do par, indicativo de uma posição do respectivo sensor, e determinação da inclinação relativa entre os sensores do par baseada na comparação.

2. Sistema de detecção de inclinação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ambos os sensores do par incluem meios de processamento integrados para a comparação das informações de posição.

3. Sistema de detecção de inclinação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de tais pares de sensores.

4. Sistema de detecção de inclinação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os resultados da comparação para um primeiro par de sensores são enviados para o próximo par de sensores, e assim por diante até que o último par de sensores, que envia os resultados da comparação para todos os pares de sensores a um computador central.

5. Sistema de alta sustentação para uma aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um flape móvel (1, 10) fornecido com um sistema de detecção de inclinação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a inclinação relativa entre os sensores é indicativa da inclinação do flape.