BR102016008178A2 - dispositivos de verificação e detecção de falha de caminho de carga primário, fixação, e, atuador de controle de voo - Google Patents

Abstract

um dispositivo de verificação é fornecido para um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário do atuador voo 13, do tipo que desliga um sensor de posição 15 do caminho de carga primário 1 em caso de uma falha de caminho de carga primário. o dispositivo de verificação compreende: uma ligação mecânica 40, 42, 44 para simular a desconexão do sensor de posição 15 ao permitir o movimento relativo das, pelo menos, primeira e segunda partes mecânicas 32, 34 do atuador que são incapazes de se mover uma em relação à outra, em utilização normal, sem que ocorra falhas do caminho de carga primário 1, em que estas primeira e segunda peças mecânicas 32, 34 incluem uma primeira peça mecânica 32 com movimento detectado pelo sensor de posição 15 do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13.

Description

“DISPOSITIVOS DE VERIFICAÇÃO E DETECÇÃO DE FALHA DE CAMINHO DE CARGA PRIMÁRIO, FIXAÇÃO, E, ATUADOR DE CONTROLE DE VOO” [001] A invenção refere-se a um dispositivo de verificação de falha no caminho de carga primário de um atuador de voo, o dispositivo de verificação sendo, portanto, para a verificação do funcionamento de um dispositivo que detecta o rompimento de um caminho de carga primária do atuador. r [002] E bastante comum que um atuador de voo inclua dois caminhos de carga mecânicos, um primário e um secundário, sendo este último construído com a intenção de que ele assuma a carga caso o primeiro falhe em fazê-lo. Num dispositivo típico da técnica anterior, como mostrado na Figura 1, quando se opera sobre o caminho de carga primário, as cargas são transmitidas através de um parafuso de esferas ou esfera oca. O parafuso oco aloja uma haste de segurança, também chamada de uma barra à prova de falhas, que está ligada ao parafuso com uma pequena quantidade de folga. Durante a operação normal do parafuso, quando o caminho de carga primário está funcionando corretamente, o caminho de carga secundário formado por esta barra de ligação não carrega nenhuma carga, pois não há contato devido à pequena quantidade de folga. No entanto, no caso de uma falha do parafuso no caminho de carga primário, a barra de ligação, então, executa a sua função de prevenir falhas e permite a continuidade da transmissão de carga pelo atuador.

[003] Em referência à Figura 1, o que é conhecido normalmente como um atuador de controle de voo de um tipo de atuador estabilizador horizontal ajustável (THSA) inclui um caminho de carga primário com um parafuso de esferas 2 conectado em sua extremidade superior à aeronave através de um sistema de juntas Cardan 4 que se conecta os primeiros elementos estruturais da aeronave 5. O caminho de carga primário inclui ainda um conjunto de porca (não mostrado) montada sobre o parafuso 2, e o conjunto de porca é conectado ao estabilizador da aeronave, e pode-se conseguir esta conexão, por exemplo, através um outro sistema de juntas Cardan.

[004] O caminho de carga secundário é fornecido por meio de uma barra de ligação 3, que está dentro do parafuso 2. A barra de ligação 3 encerra-se na sua extremidade superior por uma parte macho, que neste caso toma a forma de uma cabeça esférica 7, que está montada dentro de um recesso numa parte de fixação 8. A peça de fixação 8 conecta -se à estrutura da aeronave por meio de segundos elementos estruturais de aeronaves 9. O sistema conhecido pode também incluir alguns meios para impedir o movimento do conjunto de porca em relação ao parafuso 2 e/ou para a fixar o estabilizador no lugar quando o caminho de carga primário falhar. Assim, a fixação inferior, do qual o conjunto de porca é uma parte, também podería incluir elementos de caminho de carga secundário usados quando o caminho de carga primário falhar.

[005] Um atuador de voo com as características básicas discutidas acima pode ser encontrado no estado da técnica, por exemplo, na US 8702034 ena US 2013/105623.

[006] US 2013/105623 divulga um dispositivo para a detecção da quebra de um caminho primário de um atuador de controle de voo, tendo este atuador um caminho primário que compreende um parafuso de esferas rotativo e um caminho secundário que compreende uma haste de segurança que reage a carga que passa através do parafuso. O dispositivo da US 2013/105623 compreende um sensor de posição, ligado ao parafuso, para medir a informação representativa da posição angular dos mesmos, e um sistema de separação capaz de desligar o sensor de posição do parafuso em caso de movimento relativo da haste em relação ao parafuso no caso do caminho do primário quebrar. Assim, quando o caminho primário falha, o sistema de desconexão desliga o sensor de posição do parafuso, e toma possível que o piloto seja avisado de uma falha no caminho primário. Vantajosamente, este sistema da técnica anterior não necessita da adição de novos sensores para detectar a falha do caminho primário, uma vez que o sensor de posição é geralmente já está presente com o objetivo de determinar a posição do parafuso para determinar assim a posição do atuador.

[007] Visto a partir de um primeiro aspecto, a invenção proporciona um dispositivo de verificação para dispositivo de detecção de falhas em um caminho de carga primária de um atuador de voo, do tipo que desliga um sensor de posição do caminho de carga primário, no caso de uma falha no caminho de carga primário, o dispositivo de verificação compreende: uma ligação mecânica para simular a desconexão do sensor de posição ao permitir o movimento relativo de, pelo menos, primeira e segunda peças mecânicas do atuador que são incapazes de se mover uma em relação à outra, em utilização normal, sem que aja falhas no caminho de carga primário, em que estas primeira e segunda peças mecânicas incluem uma primeira peça mecânica com movimento detectado pelo sensor de posição do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário. r [008] E conhecido na técnica anterior por vários sistemas a serem fornecidos que dão uma indicação visual ou um sinal eléctrico quando o caminho de carga primário falhar. No exemplo acima descrito no documento US 2013/105623, um sensor de posição está desconectado do caminho de carga primário no caso de uma falha no caminho de carga primário. É claro que é importante ser capaz de determinar, com um elevado grau de certeza, que o dispositivo de detecção de falha do caminho de carga está funcionando corretamente. Se o caminho de carga primário vier a falhar, sem que isto se tome conhecido, então seria estabelecido potencial para uma falha catastrófica da aeronave caso o caminho de carga secundário também falhasse. Através da utilização de uma ligação mecânica, tal como estabelecido acima, é possível testar a ambos os elementos mecânicos e também elementos eléctricos do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário, uma vez que o sistema utiliza um movimento mecânico dos elementos importantes e isto pode ser verificado através de sinais eléctricos provenientes do sensor de posição. Sensores adicionais não são necessários uma vez que o dispositivo de verificação se utiliza do mesmo sensor que o dispositivo primário de detecção de falha de caminho de carga.

[009] O dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário pode ser do tipo que inclui o sensor de posição como um primeiro sensor de posição para a detecção da posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da primeira parte mecânica, e também inclui um segundo sensor de posição para detectar a posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da segunda parte mecânica. Vantajosamente, os dois sensores de posição e as partes mecânicas associadas podem ser elementos que já estão presentes no sistema atuador de voo, evitando assim a necessidade de introduzir peças mecânicas ou elétricas adicionais para a implementação do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário. Isto também minimiza as partes adicionais necessárias para o dispositivo de verificação.

[0010] O dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário pode ser do tipo que inclui um elemento removível, normalmente acoplado entre as peças mecânicas e atuando para inibir o movimento relativo do mesmo, e este elemento removível pode ser utilizado como uma parte do dispositivo de verificação. Assim, o dispositivo de controle pode incorporar um elemento destacável do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário, sendo este elemento removível ligado entre as partes mecânicas, como notado acima. O elemento removível está vantajosamente disposto para ser desligado em caso de falha do caminho de carga primário, em que a desconexão do elemento removível desliga o sensor de posição do caminho de carga primário, opcionalmente através da desconexão da primeira peça mecânica do caminho de carga primário.

[0011] O elemento removível pode ser um elemento de pino removível, por exemplo, um pino que está em uso normal acoplado entre elementos do caminho de carga primário e o caminho carga secundário, e é liberado em caso de falha do caminho de carga primário. Uma forma possível para este elemento de pino removível é um pino quebrável (ou pino fusível) disposto de modo a ser quebrado quando a carga é transferida a partir do caminho de carregamento primário para o caminho de carga secundário. Um pino quebrável adequado é divulgado, por exemplo, no documento US 2013/105623. Neste caso, a remoção do pino assume a forma de corte de uma parte do pino originalmente presa pelo caminho de carga secundário, e subsequente libertação do pino para girar.

[0012] O sensor de posição e, opcionalmente, o segundo sensor de posição, se presente, pode ser de qualquer tipo adequado de sensor, por exemplo um sensor para detectar uma posição angular de uma peça mecânica, ou um sensor para detectar um movimento linear, em que a posição angular ou o movimento linear resultam de uma mudança de posição de um elemento de propulsão do caminho de carga primário, o qual pode ser, por exemplo, um parafuso.

[0013] Em algumas modalidades, as peças mecânicas são engrenagens acopladas a um parafuso em um caminho de carga primário do atuador. As engrenagens podem ser dispostas de tal modo que, em utilização normal, elas rodam em conjunto, e a ligação mecânica do dispositivo de verificação pode ser disposta de tal modo que, quando acionada, desloca uma das engrenagens em relação à outra. Preferencialmente, o movimento da engrenagem que é movida é detectado pelo sensor de posição. Com esta disposição será entendido que ele é facilmente possível assegurar o correto funcionamento do dispositivo de detecção de falhas do caminho de carga primário, uma vez que quando a ligação mecânica do dispositivo de verificação é acionada, em seguida, tanto o funcionamento mecânico das engrenagens e o funcionamento eléctrico do sensor de posição irão ser testados. O dispositivo de detecção de falhas do caminho de carga primário deve, portanto, fornecer um sinal indicando falha do caminho de carga primário sempre que o dispositivo de verificação é acionado. O operador pode assegurar que o dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário está funcionando corretamente, por meio do dispositivo de verificação e sem a necessidade de procedimentos de teste extensos.

[0014] Uma forma possível para a ligação mecânica é uma haste de ligação acoplada entre um elemento removível do dispositivo de controle (que pode ser um elemento removível do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário, tal como discutido acima) e a primeira peça mecânica, com a haste de ligação disposta para mover a primeira parte mecânica em relação à segunda parte mecânica quando da ligação mecânica é acionada. Num exemplo, a primeira peça mecânica é uma primeira engrenagem, uma primeira extremidade da haste de ligação é montada sobre um deslizador que permite o movimento da haste ao longo de uma direção radial da engrenagem, e uma segunda extremidade da haste de ligação estende-se numa ranhura, a ranhura tendo uma medida diagonal ao longo de ambas direções da engrenagem, radial e circunferencial. Assim, quando o cursor se move radialmente e a primeira extremidade da haste de ligação, portanto, move-se radialmente, em seguida, a segunda extremidade da haste de ligação é impelida ao longo da fenda com movimentos radiais e circunferenciais, resultando num movimento circunferencial relativo da engrenagem e do elemento removível e, portanto, simulando desconexão temporária da engrenagem.

[0015] A primeira extremidade da haste de ligação pode ser conectada a um controle deslizante no elemento removível com a segunda extremidade da haste de ligação estendendo-se até a ranhura formada na engrenagem. Esta disposição permite o acionamento simples da ligação mecânica, empurrando o controle deslizante e/ou elemento removível na direção radial. Neste caso, o controle deslizante pode ser formado como uma luva acoplada ao elemento removível, com o elemento removível movendo-se com a manga e, opcionalmente, a manga movimentando-se também em relação ao elemento removível. Altemativamente, seria possível para o controle deslizante estar na engrenagem e a ranhura ser formada no elemento removível. A haste de ligação pode ser formada integralmente com o controle deslizante, ou ser mantida em um furo no controle deslizante.

[0016] A ligação mecânica do dispositivo de verificação pode ser disposta para ser acionada a partir do exterior do atuador de voo, ou seja, sem a necessidade de remover um invólucro ou caixa do atuador de voo. Em alguns exemplos de modalidade a ligação mecânica é acionada pela operação de um botão ou alavanca do lado de fora da caixa do atuador voo, e a operação do botão ou alavanca mexe peças mecânicas no interior da caixa. O dispositivo de controle pode incluir um botão disposto para movimento linear e acessível a partir do lado de fora do invólucro do atuador de voo, com o movimento linear do botão de acionamento da ligação mecânica, por exemplo, proporcionando que o movimento linear de um controle deslizante mova uma haste de ligação, tal como descrito acima.

[0017] A ligação mecânica pode ser proporcionada com uma mola de retomo ou outro mecanismo resiliente que se opõe às forças aplicadas para acionar as ligações mecânicas e retoma as ligações mecânica para a sua posição de repouso após estas forças serem removidas. Quando um controle deslizante está presente, tal como descrito acima, então pode haver um retomo de mola para impelir o controle deslizante para uma posição de repouso em que a primeira engrenagem move-se juntamente com a segunda parte mecânica. Isso garante que, durante o uso normal, o dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário não seja ativado.

[0018] Visto de um outro aspecto, a invenção proporciona dispositivo de detecção de falha da caminha de carga primário incorporando um dispositivo de verificação conforme descrito acima. O dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário pode ter características tais como descritas acima, e, em particular, pode incluir um sensor de posição conectado a um parafuso do atuador e sendo para medir a informação relativa à posição do parafuso, junto com um sistema de separação disposto de modo a desconectar o sensor de posição do parafuso em caso de falha do caminho de carga primário, por exemplo como resultado de um deslocamento relativo do parafuso do caminho de carga primário em comparação com uma haste de um caminho de carga secundário do atuador.

[0019] O dispositivo de detecção pode incluir uma calculadora disposta para receber informação a partir do sensor de posição, para receber a informação medida por um segundo sensor de posição, que é independente do sistema de separação e comparar as informações dos dois sensores de posição, a fim de indicar quando houve uma falha do caminho de carga primário.

[0020] Ainda num outro aspecto, a invenção proporciona um vínculo, por exemplo, um vínculo inferior, para um atuador de voo, a fixação, incluindo um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primária, como descrito acima.

[0021] Em outro aspecto, a invenção proporciona ainda um atuador de controle de voo que inclui: um caminho de carga primário com um parafuso oco; um caminho de carga secundária que possui uma haste que passa através do parafuso, o caminho de carga secundário está disposto para assumir a carga exercida sobre o caminho de carga primário, no caso de uma ruptura no caminho de carga primário; e um dispositivo de detecção de falha no caminho de carga primário que inclui um dispositivo de verificação, como descrito acima.

[0022] Certas modalidades preferenciais da invenção serão agora descritas por meio de exemplo somente e com referência às figuras anexas, nos quais: A Figura 1 apresenta uma técnica anterior de um atuador de voo; A Figura 2 é uma representação esquemática de um dispositivo de detecção para a detecção de falha do caminho de carga primário num atuador de controle de voo; A Figura 3 mostra o dispositivo de detecção e o atuador da Figura 2 quando o caminho de carga primário falhou; A Figura 4 é uma representação esquemática de um atuador de controle de voo semelhante à Figura 2 com um dispositivo de detecção mostrado em maior detalhe; A Figura 5 mostra o dispositivo de detecção e o atuador da Figura 2 quando o caminho de carga primário falhou; A Figura 6 ilustra partes de um atuador incluindo um dispositivo de detecção para a detecção de falha de caminho de carga primário, bem como um dispositivo de verificação para assegurar que o dispositivo de detecção está funcionando corretamente; A Figura 7 mostra as partes semelhante à da Figura 6, em corte transversal;

Figura 8 mostra uma engrenagem de feedback do sistema quantificador de posição angular do atuador e ilustra a ligação entre a engrenagem de feedback e o dispositivo de verificação das Figuras 6 e 7; A Figura 9 é uma secção transversal de um dispositivo de verificação semelhante aos das Figuras 6 e 7, quando integrado num invólucro que tem um acionador externo para o dispositivo de verificação.

[0023] Um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13 para um atuador de controle de voo 12 é mostrado na Figura 2. O dispositivo de verificação proposto pode ser utilizado com um dispositivo de detecção 13 desse tipo.

[0024] O atuador de controle de voo 12 inclui um caminho de carga primário 1 e um caminho de carga secundário 10. O atuador 12 é, por exemplo, um atuador do tipo THSA para controlar uma superfície de controlo horizontal variável de uma aeronave (não representado). Os caminhos de carga primário e secundário 1, 10 incluem numerosos elementos, e apenas alguns destes elementos serão descritos. A estrutura básica dos atuadores de controle de voo que compreende um caminho de carga primário e um secundário é conhecida.

[0025] O atuador aqui descrito é do tipo mecânico, que usa um parafuso rotativo 2 para a condução de movimento linear. O caminho de carga primário 1 inclui, assim, um parafuso oco rotativo 2 cuja terminação de uma das suas extremidades é em um membro de fixação, o chamado alto clipe primário 4, através do qual ele está ligado a uma estrutura 5 da aeronave. De um modo geral, o caminho de carga primário 1 também inclui uma porca (não representada) que coopera com o parafuso ao ser montada ao mesmo e que é ligado à superfície a ser controlada. O parafuso 2 é controlado em rotação por um motor, o que permite que a porca seja movimentada em translação, sendo o último preso em rotação para este fim. Movimento de translação da porca permite, assim, o controle da deflexão que se deseja conferir à superfície horizontal variável.

[0026] Uma haste de segurança 3 passa pelo interior do parafuso oco 2. A haste de segurança é um dos elementos do caminho de carga secundário 10. Geralmente, a referida haste 3 é encerrada por uma cabeça esférica 7 posicionada com alguma folga dentro de uma reentrância esférica de um membro de fixação 8 do caminho de carga secundário, o chamado alto clipe secundário. O referido alto grampo secundário 8 é, por sua vez ligado a aeronave por meio de um elemento de fixação de aeronave 9 diferente daquele que é utilizado para suportar o caminho de carga primário 1. A fixação do alto grampo secundário é conhecida per se, e é realizado, em particular, por sistemas que empregam forquilhas de fixação e parafusos.

[0027] Em operação "normal", é o caminho de carga primário 1 que transporta as cargas. Em caso de falha do caminho de carga primário 1, particularmente em caso de quebra de um dos elementos que constituem o caminho de carga primário 1, tais como a alto grampo principal 4 ou o parafuso 2, por exemplo, é o caminho de carga secundária 10, que transporta a carga. Esta falha deve ser detectada, a fim de que seja informada ao piloto para que, se necessário, inicie-se as operações de manutenção no solo ou possivelmente em voo.

[0028] O dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13 é capaz de detectar tais defeitos. O dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13 inclui um sensor de posição 15 ligado ao parafuso 2 para medir a informação que representa a sua posição. O sensor 15 pode ser um sensor de posição angular 15. O sensor de posição angular 15 está configurado para medir a posição angular do parafuso 2 e/ou o seu deslocamento angular. Isto pode envolver o deslocamento angular e/ou posicionamento angular, que pode ser absoluto ou relativo, dependendo das convenções selecionadas. Portanto, quando o sensor 15 e o parafuso 2 estão ligados, o sensor 15 mede a posição angular do veio parafuso 2. O sensor de posição angular 15 pode ser, por exemplo, um sensor de quantificação de deslocamento rotacional ativo elétrico (indutivo) do tipo RVDT (Transformador Diferencial Variável Rotativo). Outros sensores de posição angular podem ser utilizados.

[0029] Altemativamente, a informação que representa a posição do parafuso pode envolver um sensor de posição linear, tal como um sensor de medição de deslocamento linear do tipo LVDT (Transformador Diferencial de Variável Linear). Nesse caso, o sensor de posição linear 15 está ligado ao parafuso 2 por meio de um mecanismo de fuso de esferas reticulares por exemplo, que transforma o movimento de rotação do parafuso 2 em um movimento de translação. O sensor de posição linear 15, por conseguinte, mede a posição ou o deslocamento que é linear, mas representa a posição angular do parafuso 2.

[0030] Qualquer sensor de posição 15 capaz de medir a informação que representa a posição do parafuso 2 pode ser utilizado, isto é, a informação medida (uma posição por exemplo) está correlacionada com a posição angular do parafuso 2 e, assim, permite que se deduza a posição do parafuso.

[0031] O dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13 inclui um sistema de desconexão 17 capaz de desconectar o parafuso 2 do sensor de posição 15 no caso de um deslocamento relativo da haste 3 em relação ao parafuso 2 caso ocorra quebra do caminho de carga primário 1. Por conseguinte, esta desconexão provoca a quebra da ligação entre o sensor 15 e o parafuso 2. De um modo vantajoso, o sistema de separação 17 é calibrado para desconectar ligação entre o parafuso 2 e o sensor 15 somente no caso de uma quebra do caminho de carga primário 1.

[0032] No caso de ruptura de um elemento do percurso de carga primário 1, é o caminho de carga secundário 10, que assume a carga. A haste 3 passa, então, por um deslocamento relativo em relação ao parafuso 2, sendo o referido deslocamento substancialmente orientado paralelamente ao parafuso 2, num movimento de translado num sentido ou no outro. Com este tipo de sistema, o deslocamento relativo da haste 3 em relação ao parafuso 2 é detectado pelo sistema de separação 17, que, em seguida, opera uma desconexão entre o parafuso 2 e o sensor de posição 15. A referida separação é disparada no momento em que o deslocamento relativo da haste 3 em relação ao parafuso 2 ou a magnitude da carga aplicada à haste 3 excede um limiar predeterminado para deslocamento ou carga, este limiar correspondendo a uma ruptura do caminho de carga primário 1. O limiar pode, por exemplo, ser encontrado a partir de uma simulação ou a partir de uma medição in situ. O objetivo é evitar falsas detecções devido ao movimento relativo entre o parafuso 2 e a haste 3 e/ou cargas sobre a haste 3 que não são o resultado de uma falha do caminho de carga primário 1. Apenas uma carga grande o suficiente ou um deslocamento relativo da haste 3 em relação ao parafuso 2 acima do limiar corresponde a uma falha do caminho de carga primário 1.

[0033] Abaixo do limiar predeterminado, o sistema de separação 17 não corta a ligação entre o parafuso 2 e o sensor de posição 15, o que evita detecções falsas. O sistema de separação pode incluir um sensor ou conjunto de medição do movimento relativo da haste 3 em relação ao parafuso 2 (ou vice-versa), o que faz com que seja possível separar o parafuso 2 a partir do sensor de posição 15, apenas no caso de uma ruptura do caminho de carga primário 1. Altemativamente, o sistema de separação 17 está configurado para desligar o sensor de posição 15 do parafuso 2, quando a haste 3 exerce uma carga predeterminada sobre o parafuso 2, que corresponde a uma força mecânica exercida pela haste 3 no parafuso 2 caso ocorra uma ruptura do caminho de carga primário 1. Assim, um limiar para a detecção de falha do caminho de carga primário pode ser implementado com um sistema unicamente mecânico, evitando a necessidade de componentes eléctricos adicionais. No caso de uma ruptura do caminho de carga primário, a haste 3 se move em relação ao parafuso 2 e logo a seguir exerce uma carga mecânica sobre o parafuso 2, que é maior do que um limiar predeterminado, a referida carga mecânica ao ser usada pelo sistema de desconexão 17 para desconectar mecanicamente o parafuso 2 a partir do sensor de posição 15 no caso de uma ruptura no caminho de carga primário 1.

[0034] O dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13 inclui, adicionalmente, uma calculadora 18 configurada para comparar a informação que representa a posição angular do parafuso 2 medida pelo sensor de posição 15 e a informação que representa a posição angular do parafuso 2 medida por um segundo sensor de posição 19 do dispositivo de detecção 13. Quando o sensor de posição 15 é desligado as informações dos dois sensores não estarão de acordo. Por conseguinte, é fácil determinar quando uma falha do caminho de carga primário é indicada pelo dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13.

[0035] A informação que representa a posição angular do parafuso 2 medido pelo segundo sensor de posição 19 pode ser a posição angular em si ou pode ser uma medição de posição linear, tal como mencionado acima. O segundo sensor de posição 19, diverge do sensor 15 na medida em que não está ligado ao parafuso 2 através do sistema de separação 17. O segundo sensor de posição 19 é, por conseguinte, independente do sistema de separação 17. Para além desta diferença, ele é tipicamente um sensor do mesmo tipo, capaz de medir a informação que representa a posição angular do parafuso 2. Se os dois sensores são idênticos é simples, portanto, comparar as suas saídas para identificar uma falha no caminho de carga primário.

[0036] Este segundo sensor de posição 19 pode ser um sensor de posição angular que pertence à própria aeronave, utilizado para controlar a rotação do parafuso 2 em operação "normal". Vantajosamente, pode ser, em particular, um sensor de posição angular conectado com o parafuso 2 e existente em todos os atuadores de controle de voo, o que evita a instalação de novos sensores. De um modo vantajoso, o sensor de posição 15 e o segundo sensor de posição 19 são incorporados em um e mesmo sensor multicanal.

[0037] O dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13, por conseguinte, permite a utilização de sensores já existentes na aeronave, através de uma simples integração do dispositivo de detecção de 13 e, em particular, o sistema de separação 17 no atuador.

[0038] A Figura 3 mostra uma ruptura do caminho de carga primário 1 e uma aquisição carga pelo caminho de carga secundário 10. A ruptura é ilustrada na localização do alto grampo primário 4, mas pode ocorrer em qualquer elemento que participa do caminho de carga primário 1 do atuador. Antes da referida ruptura, isto é, durante a operação "normal", o sensor 15 está ligado ao parafuso 2 e, por conseguinte, mede a informação que representa a posição angular do parafuso 2. Além disso, o parafuso 2 é controlado em rotação pelo piloto através de comandos de voo que ele comunica à aeronave. Informação que representa a posição angular do parafuso 2 é medida por um segundo sensor de posição 19 que, por sua parte, continua a medir a informação que representa a posição angular do parafuso 2, mesmo no caso de uma ruptura no caminho de carga primário 1, porque não é ligado ao parafuso 2 através do sistema de desconexão 17.

[0039] Em caso de uma ruptura no caminho de carga primário 1, é o caminho de carga secundária 10 que suporta a carga. Neste caso, a haste 3 passa por um deslocamento relativo em relação ao parafuso 2, o referido deslocamento superior a um limiar pré-determinado característico de uma ruptura do caminho de carga primário 1.

[0040] Quando este deslocamento excede o limiar ocorre, o sistema de desconexão 17 provoca o corte da ligação entre o parafuso 2 e o sensor de posição 15. Por conseguinte, o sensor 15 não mede a informação que representa a posição angular do parafuso 2. O sensor de posição 15 mede então um sinal que é igual a zero ou constante, o que permite a detecção da ruptura do caminho de carga primário 1 e, portanto, da falha. O segundo sensor 19 continua a medir a informação que representa a posição angular do parafuso 2 e as variações no referido posicionamento.

[0041] Se a calculadora 18 compara o sinal proveniente do segundo sensor 19 com o sinal medido pelo sensor de posição 15, que foi desligado do parafuso 2 pelo sistema de separação 17, é evidente que os sinais serão diferentes, enquanto que, antes da falha estes eram iguais ou, pelo menos, correlacionados. A calculadora 18 é configurada para detectar uma falha quando a comparação entre os dados medidos pelo sensor de posição 15 e a informação medida pelo segundo sensor de posição 19 é maior ou menor do que um limiar predeterminado.

[0042] A Figura 4 mostra um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13 em mais pormenor. Neste dispositivo 13, o sistema de separação 17 inclui um pino quebrável 23, também conhecido como um pino fusível. O referido pino quebrável 23 tem uma secção transversal calibrada de modo a quebrar quando exposta a uma carga predeterminada, correspondendo a uma carga mecânica exercida pela haste 3 no parafuso 2 no caso de uma ruptura do caminho de carga primário 1 (ruptura do parafuso ou de um outro elemento do caminho de carga primário 1). Isto permite que o sistema de separação 17 opere automaticamente em caso de falha do caminho de carga primário 1 com apenas os componentes mecânicos e não mais sensores ou semelhantes. O pino 23 pode ser colocado numa ranhura que atravessa o parafuso 2 e a haste 3, ou ser aparafusado dentro de um recesso que tem um sulco para esta finalidade. Além disso, o eixo do referido pino quebrável 23 é submetido a uma carga de extração predeterminada, permitindo a extração do pino 23 a partir do parafuso 2 no caso de ruptura do referido pino 23. A referida carga de extração é exercida pelos pinos 20, em ângulos retos com o parafuso 2. O pino quebrável 23 pode ligar o parafuso 2 a um pinhão 22, o qual, através de um sistema de engrenagens, aciona o sensor de posição 15, por exemplo, um sensor de posição angular acionado em rotação.

[0043] No caso de uma ruptura no caminho de carga primário 1, e tal como ilustrado na Figura 5, a haste 3 exerce uma carga mecânica acima do limiar de ruptura do pino 23, e isto faz com que o pino 23 quebre. Devido à carga da mola exercida sobre o pino 23, ele se desencaixa do parafuso 3. No desengate, o pinhão 22 toma-se livre para girar, graças, em particular, a um suporte 21.0 pinhão 22, portanto, não segue mais a rotação do parafuso 2, o que significa que o sensor 15 não mede a informação que representa a posição angular do parafuso 2, e é desligado do referido parafuso 2, que permite a detecção de uma ruptura no caminho de carga primário 1.

[0044] Quando a calculadora 8 compara o sinal medido pelo sensor de posição 15 com o sinal medido pelo segundo sensor de posição 19, ela detecta uma falha quando a comparação é maior (ou menor, conforme for o caso) a um limiar predeterminado. r [0045] E desejável ser capaz de testar o dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13, a fim de assegurar que ele está funcionando corretamente. Claramente, o dispositivo de separação 17 pode ser testado através do carregamento do caminho de carga secundário, mas isto é indesejável, uma vez que implicaria intervenção significativa na aeronave, eventualmente através de desacoplamento do caminho de carga primário, e pode também envolver alterações irreversíveis a alguns componentes, para exemplo o pino quebrável 23. Assim, um mecanismo adicional para o controle do dispositivo de detecção que proporcionaria vantagens, especialmente se fosse possível verificar o dispositivo de detecção, sem a necessidade de desacoplar o caminho de carga primário ou a danificar os elementos quebráveis do dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13.

[0046] As Figuras 6 e 7 mostram um exemplo de disposição de um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13 adaptado para incluir um dispositivo de verificação. Neste exemplo, o funcionamento do dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário 13 é semelhante ao descrito acima para as Figuras 4 e 5. O parafuso 2, que passa verticalmente através do centro dos elementos mostrados na Figura 6, está acoplado às partes mecânicas na forma de engrenagens de feedback 32, 34, os quais estão eles próprios acoplado a sensores de posição adequados, por exemplo sensores RVDT. Em utilização normal, ambas as duas engrenagens de feedback 32, 34 rodam com o parafuso 2, e, portanto, ambas fornecem a mesma indicação da posição do parafuso 2. A primeira engrenagem de feedback 32 pode ser ligada ao sensor de posição 15 do dispositivo de detecção de falha de 13, e a segunda engrenagem de feedback 34 pode ser ligada ao segundo sensor de posição 19 do dispositivo de detecção de falha 13. Como descrito acima, quando o caminho de carga primário falhar, o dispositivo de detecção de falha 13 irá desligar o sensor de posição 15, de modo que existam diferentes leituras proporcionadas por este sensor e o segundo sensor de posição 19. Neste exemplo, isto é conseguido por meio de dois pinos quebráveis 23, que são montados simetricamente em relação ao parafuso 2 e são descritos em mais detalhe abaixo.

[0047] O dispositivo de verificação é implementado de tal forma que, quando acionado provoca a desconexão temporária ou desacoplamento entre o sensor de posição 15 e o parafuso 2, simulando assim uma falha do caminho de carga primário. Neste exemplo o desacoplamento temporário é conseguido através de um sistema mecânico que permite o movimento relativo da primeira e segunda engrenagens de feedback 32, 34 em relação ao parafuso 2, e o movimento relativo da primeira engrenagem de feedback 32 em comparação com a segunda engrenagem de feedback 34. Isto resulta em diferentes leituras do sensor de posição 15 e do segundo sensor de posição 19, o que significa que a falha no caminho de carga primário é imediatamente evidente e facilmente detectada.

[0048] Considerando o arranjo exemplar do pino quebrável 23 em mais pormenor, com particular referência à Figura 7, como pode ser visto na secção transversal, o pino quebrável 23 neste exemplo tem uma parte de gargalo 36 situada em frente uma junção entre uma haste 3 do caminho de carga secundário do atuador e um parafuso 2 no caminho de carga primário. Como colocado acima, quando o caminho de carga primário falha, haverá, então, uma carga axial na haste 3, que direciona a haste 3 a se deslocar axialmente em relação ao parafuso 2. A carga axial, quando além de um certo limiar, vai quebrar o pino quebrável 23 no gargalo 36. O gargalo 36 é cuidadosamente calibrado de modo que se rompe a um limiar adequado indicativo de falha do caminho de carga primário, e de modo que não se quebre durante a utilização normal quando não há carga significativa através do caminho de carga secundário e o caminho de carga primário transporta a carga sobre o atuador.

[0049] Existem dois pinos quebráveis 23 em lados opostos do parafuso 2, como mostrado na Figura 6. Um pino 23 está ligado à primeira engrenagem de feedback 32, e o outro pino 23 está ligado à segunda engrenagem de feedback 34. Os pinos 23 formam uma parte do acoplamento entre as engrenagens de feedback 32, 34 e o parafuso 2, e permitem movimentos vinculados das engrenagens do feedback 32, 34 e o parafuso 2, durante o uso normal quando o caminho de carga primário está intacto.

[0050] Figura 7 também mostra as conexões entre as duas engrenagens de feedback 32, 34 e o parafuso 2, bem como as conexões entre um dos pinos quebráveis 23 e a primeira engrenagem de feedback 32. Durante a utilização normal, quando os pinos 23 quebráveis estão intactos, as duas engrenagens de feedback 32, 34 irão, então, rodar para a mesma posição angular dependente da posição do parafuso 2. No entanto, quando os pinos quebráveis 23 se romperem, as duas engrenagens de feedback 32, 34, em seguida, já não rodarão em conjunto. Em vez disso, a engrenagem 38 em conjunto com os suportes anexam as engrenagens de feedback 32, 34 ao o eixo e tem como efeito o fato de que a segunda engrenagem de feedback 34 e a primeira engrenagem de feedback 32 deixarão de rodar com o parafuso 2 e são desacoplados um do outro. Assim, os sensores 15, 19 ligados às engrenagens de feedback 32, 34 podem ser utilizados para fornecer uma indicação de falha do caminho de carga primário do modo descrito acima, por exemplo usando uma calculadora 18, uma vez que as duas engrenagens 32, 34 irão mostrar posições diferentes para o parafuso 2.

[0051] Uma pequena haste conectora 40 está acoplada entre o pino quebrável 23 e a primeira engrenagem de feedback 32, de tal forma a limitar o movimento de rotação relativo. A haste de ligação 40 está localizada em um orifício 42 de um lado e uma ranhura diagonal 44 no outro lado. A ranhura diagonal 44 é diagonal no sentido de que ela se estende tanto radialmente quanto circunferencialmente em relação à engrenagem 32. No exemplo ilustrado nas figuras, o orifício 42 é acoplado ao pino 23 e a ranhura 44 é formada na engrenagem 32, embora deva-se compreender, evidentemente, que a disposição oposta podería ser utilizada. A Figura 8 mostra a ranhura diagonal numa vista em perspectiva. Será apreciado que um movimento radial da haste de ligação 40 em relação à engrenagem 32 resultará num movimento de rotação da engrenagem 32. Durante a operação normal, a haste de ligação 40 não se move radialmente de modo que as engrenagens de feedback 32, 34 se movem em conjunto. Sempre que for necessário testar o funcionamento do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13, a haste de ligação 40 é movida radialmente a fim de deslocar a primeira engrenagem de feedback 32 em relação à segunda engrenagem de feedback 42. Como resultado, uma discrepância é introduzida entre as medições do sensor de posição 15 e do segundo sensor de posição 19. Isto significa que ambos os aspectos mecânicos e eléctricos do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13 podem ser testados, uma vez que durante o deslocamento radial da haste de ligação 40 e o consequente movimento de rotação da primeira engrenagem de feedback 32, uma falha do caminho de carga primário é simulada.

[0052] Neste exemplo movimento radial da haste de ligação 40 é atingido através do movimento radial do pino quebrável 23 motivado por uma força na direção indicada na Figura 7 pela seta A. Esta força empurra o pino quebrável 23 para dentro, comprimindo uma mola 46 e também movendo a haste de conexão 40 radialmente para dentro, virando, assim, a primeira engrenagem de feedback de 32. Será visto que o pino de conexão 40 é localizado dentro de um orifício 42 em uma cinta 48 ligada ao pino quebrável e lá se encontra móvel na medida em que a mola 46 comprime. Quando a força na direção A é removida a mola faz, em seguida, com que o conjunto volte à sua posição normal, retomando a haste de ligação 42 a sua posição utilizável e girando a primeira engrenagem de feedback 32 de volta ao alinhamento com a segunda engrenagem de feedback 34.

[0053] Assim, será entendido que por meio deste arranjo simples, e sem a necessidade de quaisquer sensores adicionais ou componentes complexos, toma-se fácil para simplesmente testar os componentes mecânicos e eléctricos do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário 13, ao permitir-se um desacoplamento temporário simulando a quebra do caminho de carga primário.

[0054] Um outro arranjo exemplar para um dispositivo de verificação é mostrado na Figura 9, e esta figura também mostra. O dispositivo in situ no interior de um invólucro 49, estando o invólucro 49 provido com um atuador exterior 50 que permite que o dispositivo de verificação seja acionado a partir do exterior do invólucro 48. Será visto que o dispositivo de verificação da Figura 9 inclui também uma característica adicional àquelas das Figuras 6 e 7, uma vez que, além de uma mola 46 para compressão quando o pino quebrável 23 é empurrado para dentro, o dispositivo da Figura 9 tem também a cinta 48 ligada ao pino quebrável 23 de uma maneira que permite o movimento radial relativo, com uma outra mola 52 a ser comprimida quando a cinta 48 é empurrada para dentro em relação ao pino quebrável 23. Este mecanismo permite um maior movimento radial da haste de ligação 40, uma vez que a cinta 48 pode mover-se para além da extensão do intervalo de movimento do pino quebrável 23. Deverá, contudo, ser compreendido que a disposição da Figura 7 podería substituir o arranjo da Figura 9 e ser utilizado num invólucro 49 semelhante com um atuador exterior 50 semelhante.

[0055] Considerando-se o atuador exterior 50 de forma mais detalhada, será visto que este tem a forma de um botão de pressão de mola 54 que passa através de selos no invólucro 49 de modo a aplicar força sobre a cinta 48 e sobre o pino quebrável 23. No exemplo da Figura 9, onde a cinta pode mover-se em relação ao pino quebrável 23 o botão de pressão 54 tem, na sua extremidade, um recesso 56 para acomodar o movimento relativo. Deve evidentemente ser entendido que este recesso 56 pode não ser necessário no caso de ser utilizado o arranjo ligeiramente mais simples da Figura 7.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Dispositivo de verificação para um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário de um atuador de voo do tipo que desconecta um sensor de posição do caminho de carga primário no caso de uma falha no caminho de carga primário, o dispositivo de verificação caracterizado pelo fato de que compreende: uma ligação mecânica para simular a desconexão do sensor de posição ao permitir o movimento relativo das, pelo menos, primeira e segunda partes mecânicas do atuador que são incapazes de se mover uma em relação à outra, em utilização normal, sem que ocorra falhas do caminho de carga primário, em que estas primeira e segunda peças mecânicas incluem uma primeira peça mecânica com movimento detectado pelo sensor de posição do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário.

2. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser para um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário do tipo que inclui o sensor de posição como um primeiro sensor de posição para a detecção da posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da primeira parte mecânica, e também inclui um segundo sensor de posição para detectar a posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da segunda parte mecânica.

3. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário é do tipo que inclui um elemento removível normalmente acoplado entre as peças mecânicas e atuando para inibir o movimento relativo do mesmo, e este elemento removível é usado como parte do dispositivo de verificação.

4. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de verificação inclui um elemento removível do dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário, sendo este elemento removível acoplado entre a primeira e a segunda partes mecânicas.

5. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o elemento removível é disposto de forma a ser desconectado no caso de falha do caminho de carga primário, em que a desconexão do elemento removível desliga o sensor de posição do caminho de carga primário ao desligar a primeira parte mecânica do caminho de carga primário.

6. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o elemento removível é um elemento de pino removível que está, em uso normal, acoplado entre elementos do caminho de carga primário e o caminho de carga secundário e é liberado em caso de falha do caminho de carga primário.

7. Dispositivo de verificação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as partes mecânicas são engrenagens acopladas a um parafuso em um caminho de carga primário do atuador, as engrenagens sendo dispostas de tal modo que, em utilização normal, elas rodam em conjunto, e a ligação mecânica do dispositivo de verificação estando disposta de tal modo que, quando acionada, desloca uma das engrenagens em relação à outra.

8. Dispositivo de verificação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a ligação mecânica compreende uma haste de ligação acoplada entre um elemento destacável do dispositivo de verificação e a primeira peça mecânica, com a haste de ligação disposta de modo a mover a primeira parte mecânica em relação à segunda parte mecânica quando a ligação mecânica é acionada.

9. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a primeira peça mecânica é uma primeira engrenagem, uma primeira extremidade da haste de ligação é montada sobre um controle deslizante que permite o movimento da haste ao longo de uma direção radial da engrenagem, e uma segunda extremidade da haste de ligação estende-se numa ranhura, a ranhura tendo uma medida diagonal ao longo de ambas direções da engrenagem, radial e circunferencial.

10. Dispositivo de verificação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade da haste de ligação está conectada a um controle deslizante em um elemento removível com a segunda extremidade da haste de ligação que se prolonga para uma ranhura formada na engrenagem.

11. Dispositivo de verificação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a ligação mecânica está disposta para ser acionada a partir do exterior do atuador de voo, sem a necessidade de remover um invólucro ou caixa do atuador de voo, por exemplo por operação de um botão ou alavanca no exterior da caixa do atuador voo, com a operação do botão ou alavanca movimentando peças mecânicas no interior da caixa.

12. Dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário, caracterizado pelo fato de que incorpora um dispositivo de verificação de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores.

13. Dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário de acordo com a reivindicação 12, o dispositivo de detecção caracterizado pelo fato de que inclui o sensor de posição como um primeiro sensor de posição para a detecção da posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da primeira parte mecânica, e incluindo também um segundo sensor de posição para detectar a posição do caminho de carga primário de acordo com o movimento da segunda parte mecânica, e opcionalmente, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção de falha de caminho de carga primário inclui um elemento removível normalmente acoplado entre as peças mecânicas e atuando para inibir o movimento relativo do mesmo, e este elemento removível é utilizado como uma parte do dispositivo de verificação.

14. Fixação, por exemplo, uma fixação inferior, para um atuador de voo, a fixação caracterizada pelo fato de que inclui um dispositivo de detecção de falha caminho de carga primário como definido na reivindicação 12 ou 13.

15. Atuador de controle de voo, caracterizado pelo fato de que inclui: um caminho de carga primário com um parafuso oco; um caminho de carga secundário que possui uma haste que passa através do parafuso, o caminho de carga secundário está disposto para assumir a carga exercida sobre o caminho de carga primário, no caso de uma ruptura no caminho de carga primário; e um dispositivo de detecção de falha do caminho de carga primário como definido na reivindicação 12 ou 13, ou um dispositivo de verificação com definido em qualquer das reivindicações 1 a 11.