BR102019026111A2

BR102019026111A2 - sistema de atuação hidráulica e nacela para uma aeronave, e, método

Info

Publication number: BR102019026111A2
Application number: BR102019026111-0A
Authority: BR
Inventors: Julien Lassalle; Thibaut MARGER
Original assignee: Ratier-Figeac Sas
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-01-26
Also published as: EP3763621A1; CA3063057A1; RU2019140951A; US20210009253A1; US11535363B2; CN112208745A

Abstract

É fornecido um sistema de atuação hidráulica (10) para uma aeronave, o sistema de atuação hidráulica (10) inclui um atuador (A), um arranjo de atuação primário (100) para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador (A), em que o sistema de atuação hidráulico (10) está configurado para detectar uma falha no atuador (A). O sistema de atuação hidráulica (10) também inclui um arranjo de atuação secundário (200) para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador (A) em resposta a uma detecção de uma falha no atuador (A).

Description

SISTEMA DE ATUAÇÃO HIDRÁULICA E NACELA PARA UMA AERONAVE, E, MÉTODO

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta divulgação se refere a sistemas de atuação hidráulica. Em particular, esta divulgação se refere a sistemas hidráulicos para hélices, como atuadores de mudança de passo.

FUNDAMENTOS

[002] Os sistemas de atuação hidráulica que usam energia hidráulica para facilitar o movimento mecânico (por exemplo, movimento linear, rotativo ou oscilatório) têm muitos usos em uma variedade de tecnologias. Um sistema de atuação hidráulica normalmente inclui uma fonte de alimentação hidráulica, uma válvula de medição (por exemplo, uma servoválvula eletro-hidráulica) controlada por um controlador e um atuador acionado pelo fluxo hidráulico da válvula de medição. Por exemplo, um atuador hidráulico linear típico inclui um pistão que pode deslizar dentro de um tubo e pode ter ação simples ou dupla. Em um atuador de dupla ação, a pressão do fluido hidráulico é aplicada a partir de uma câmara em cada lado do pistão e o diferencial de pressão entre as duas câmaras move o pistão de uma maneira ou de outra.

[003] Os sistemas de controle de passo da hélice geralmente usam sistemas de atuação hidráulica para controlar o passo das pás da hélice, conhecidos como atuadores de mudança de passo. As hélices de passo variável são empregadas em muitos tipos diferentes de veículos, como aeronaves. Normalmente, as pás da hélice são montadas em um cubo rotativo para movimento giratório em torno de seu eixo longitudinal para permitir o ajuste do passo. O ajuste do passo é controlado por um atuador de mudança de passo hidráulico.

[004] Nos sistemas de atuação de mudança de passo existentes, o servocontrolador, a fonte de alimentação hidráulica e a válvula dosadora (por exemplo, servoválvula eletro-hidráulica) estão localizados na parte estática da nacela, por exemplo, na parte estática do motor que aciona a hélice. Nos sistemas existentes, quando há uma falha (por exemplo, perda de pressão) nos sistemas de atuação da mudança de passo, um dos dois métodos é usado para evitar consequências catastróficas da perda de controle do passo das pás da hélice. Um método e sistema é para fornecer o bloqueio do passo nas pás da hélice para garantir que o passo da pá seja travado em uma configuração ligeiramente menor que o passo da hélice no momento em que a pressão do óleo foi perdida. Outro exemplo de sistema e método usado quando há uma falha são os contrapesos. Os contrapesos neutralizam a força aerodinâmica que tenta mover as pás em direção a um ângulo de passo baixo. Ambos os exemplos requerem materiais complexos e pesados na parte rotativa da nacela.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] É fornecido um sistema de atuação hidráulica para uma aeronave, o sistema de atuação hidráulica inclui um atuador, um arranjo de atuação primário para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador, em que o sistema de atuação hidráulica está configurado para detectar uma falha no atuador. O sistema de atuação hidráulica também inclui um arranjo de atuação secundário para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador em resposta à detecção de uma falha no atuador.

[006] O atuador também pode incluir ainda uma primeira câmara e uma segunda câmara. O arranjo de atuação primário pode controlar o fluido hidráulico na primeira câmara e na segunda câmara. O atuador também pode incluir ainda uma terceira câmara. O arranjo de atuação secundário pode controlar o fluido hidráulico fornecido na terceira câmara.

[007] A primeira câmara pode ser configurada para diminuir o passo de uma pá de hélice da aeronave. A segunda câmara pode ser configurada para aumentar o passo da pá da hélice da aeronave. A terceira câmara pode ser configurada para aumentar o passo da pá da hélice da aeronave.

[008] O arranjo de atuação primário pode incluir pelo menos um sensor de pressão para detectar uma falha no atuador. O arranjo de atuação primário também pode incluir uma bomba elétrica, uma bomba principal, uma válvula de derivação e uma servoválvula eletro-hidráulica primária para controlar o atuador.

[009] O arranjo de atuação secundária pode incluir um módulo de sinal para fornecer um sinal a uma servoválvula eletro-hidráulica secundária para controlar o atuador.

[0010] O atuador pode ainda incluir pelo menos uma vedação.

[0011] O arranjo de atuação primário pode ser fornecido em uma parte estática de uma nacela e o arranjo de atuação secundário pode ser fornecido em uma parte rotativa de uma nacela.

[0012] Também é fornecido um método compreendendo fornecer um atuador, fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador com um arranjo de atuação primário, detectar uma falha no atuador por um sistema de atuação hidráulica e fornecer fluido hidráulico ao atuador com um arranjo de atuação secundário em resposta à falha detectada no atuador.

[0013] Também é fornecida uma nacela para uma aeronave, incluindo uma parte rotativa, uma parte estática e o sistema de atuação hidráulica, conforme descrito anteriormente. O arranjo de atuação primário é fornecido na ou sobre a parte estática e o arranjo de atuação secundário é fornecido na ou sobre a parte rotativa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] A Figura 1 mostra um sistema de atuação hidráulica.

[0015] A Figura 2 mostra um atuador do sistema de atuação hidráulica da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] A Figura 1 mostra um sistema de atuação hidráulica 10 para uso, por exemplo, com um atuador de mudança de passo A. Obviamente, o sistema de atuação hidráulica 10 aqui descrito pode ser usado com outros tipos de atuadores e não é limitado para uso com atuadores de mudança de passo.

[0017] O sistema de atuação hidráulica 10 da Figura 1 pode incluir um arranjo de atuação hidráulica primário 100 (isto é, um sistema de atuação hidráulica primário). O arranjo de atuação primário 100 pode incluir uma bomba de manutenção 101 (por exemplo, uma bomba elétrica), uma bomba principal 102 (por exemplo, uma bomba mecânica), uma válvula de desvio 103 e uma servoválvula eletro-hidráulica 104. A bomba de manutenção 101, bomba principal 102, válvula de desvio 103 e uma servoválvula eletrohidráulica primária 104 do arranjo de atuação primário 100 podem ser fornecidas em uma parte estática (referida na Figura 1 como 'parte estática') da nacela (não mostrada) para controlar o atuador A que é fornecido na parte rotativa (referida como 'parte rotativa' na Figura 1). O arranjo de atuação primário 100 também pode incluir sensores de pressão 105 e 106 na parte rotativa da nacela. A válvula de desvio 103 pode ser conectada por uma orientação de transferência 103a ao sensor de pressão 105. O sensor de pressão 105 pode ser conectado ao atuador A pela linha hidráulica 103b. A servoválvula eletro-hidráulica primária 104 pode ser conectada por uma linha hidráulica 104a ao sensor de pressão 106. O sensor de pressão 106 pode ser conectado ao atuador A pela linha hidráulica 104b.

[0018] O arranjo de atuação primário 100 funciona para fornecer operação normal ao atuador A para fornecer, por exemplo, mudança de passo para hélices. Ou seja, a pressão diferencial fornecida pela válvula de desvio 103 e pela servoválvula eletro-hidráulica primária 104 age para responder aos comandos do piloto, ou a um controlador da aeronave, para alterar o passo das pás da hélice. Os sensores de pressão 105 e 106 monitoram a pressão fornecida no atuador A e fornecem informações sobre a linha hidráulica que precisa ser alterada para manter ou alterar o passo das pás da hélice. Os sensores de pressão 105 e 106 podem fornecer dados para o piloto ou um controlador na aeronave. Os sensores de pressão 105 e 106 são capazes de detectar padrões no sistema hidráulico pelo controlador ou pelo piloto.

[0019] A Figura 1 mostra ainda um arranjo de atuação secundário 200 (isto é, um sistema de atuação hidráulica secundário). A disposição de atuação secundária 200 pode incluir um módulo de sinal 201 que fornece um sinal 201a a uma servoválvula eletro-hidráulica secundária 205. O arranjo de atuação secundário 200 pode também incluir um módulo de energia 202 para fornecer energia a um motor acionado eletricamente 203, que por sua vez pode ser conectado a uma bomba hidráulica 204 que fornece fluido hidráulico à servoválvula eletro-hidráulica secundária 205. A servoválvula eletrohidráulica secundária 205 pode ser conectada por uma linha hidráulica 205a ao atuador A. No exemplo mostrado na Figura 1, o motor acionado eletricamente 203, a bomba hidráulica 204 e a servoválvula eletro-hidráulica secundária 205 podem estar localizados na parte rotativa da nacela.

[0020] O arranjo de atuação primário 100 fornece operação normal ao atuador A. No entanto, quando ocorre um vazamento no atuador A, ou ocorre uma perda de pressão no atuador A, os sensores de pressão 105 e 106 detectam uma falha no arranjo de atuação primário 100. Quando uma falha (por exemplo, perda de pressão) é detectada no arranjo de atuação primário 100, o sistema de atuação hidráulica 1 muda a operação para o arranjo de atuador secundário 200 que pode estar localizado na parte rotativa da nacela. Portanto, o arranjo do atuador secundário 200 atua como um sistema de backup na nacela para fornecer função hidráulica ao atuador A para retomar as operações manuais ou do controlador da mudança no passo das pás da hélice.

[0021] A Figura 2 mostra o atuador A da Figura 1. O atuador A pode incluir uma primeira câmara 300 (também conhecida como câmara fina) e uma segunda câmara 301 (também conhecida como câmara grossa). A primeira câmara 300 e a segunda câmara 301 juntas atuam no atuador A para fornecer, por exemplo, mudança de passo nas pás da hélice. A diferença de pressão entre a primeira câmara 300 e a segunda câmara 301 permite que o ângulo de inclinação das pás da hélice seja alterado por um piloto ou um controlador de uma aeronave. A primeira câmara 300, ou câmara fina, pode ser configurada em um valor limiar de pressão predeterminado, por exemplo, uma pressão de fornecimento predeterminada ("Pfornecimento"). A segunda câmara 301, ou câmara grossa, pode ser alterada a partir de uma pressão entre 0 e Pfornecimento. Isso permite que o passo das pás da hélice seja alterado através das pressões diferenciais fornecidas pelas primeira e segunda câmaras 300 e 301. Por exemplo, a primeira câmara 300 pode atuar para diminuir o passo da pá da hélice e a segunda câmara 301 pode atuar para aumentar o passo da pá da hélice.

[0022] Em relação à Figura 1, a primeira câmara 300 pode ser conectada à válvula de desvio 103 por meio de orientação de transferência 103a e da linha hidráulica 103b. A segunda câmara 301 pode ser conectada à servoválvula eletro-hidráulica primária 104

[0023] Os sensores de pressão 105 e 106 da Figura 1 detectam quando há uma falha (por exemplo, perda de pressão) na primeira câmara 300 e/ou na segunda câmara 301. Após a detecção de uma falha, por exemplo, por um controlador de aeronave, o sistema de atuação hidráulica 10 da Figura 1 alterna do arranjo de atuação primário 100 para o arranjo de atuação secundário 200 para retomar as operações do atuador A para permitir que o passo nas pás da hélice seja mantido em um nível seguro. Quando a disposição de atuação primária 100 falha, pode ser que as cargas externas nas pás da hélice estejam agindo para diminuir o passo devido ao centro de gravidade e aos efeitos aerodinâmicos das pás da hélice. Para garantir operações seguras, o arranjo de atuação secundário 200 permite que uma terceira câmara 306 controle hidraulicamente o atuador A e mova as pás da hélice para um passo alto para neutralizar a carga externa, de modo que o passo da pá esteja sempre sob controle. A pressão fornecida pela terceira câmara 306 pode estar entre 0 e Pfornecimento. A terceira câmara 306 pode ser conectada à servoválvula eletro-hidráulica secundária 205 que é fornecida na parte rotativa.

[0024] O atuador A pode incluir pelo menos uma de uma primeira, segunda, terceira, quarta e quinta vedações dinâmicas 311, 312, 313, 314 e 315 para evitar vazamentos da primeira câmara 300, segunda câmara 301 e terceira câmara 306. Embora existam cinco vedações mostradas na Figura 2, prevê-se que um número maior de vedações também pode ser usado para evitar vazamentos. Também pode ser fornecido um dreno 316 entre a primeira e a segunda vedações dinâmicas 311 e 312. No exemplo mostrado na Figura 2, a primeira vedação 311 pode impedir o vazamento externo da terceira câmara 306 para o dreno 316. A segunda vedação 312 evita vazamentos externos da primeira câmara 300 para o dreno 316. A terceira vedação 313 evita vazamentos externos da terceira câmara 306. A quarta vedação 314 evita vazamentos entre a primeira câmara 300 e a segunda câmara 301. A quinta câmara 315 impede vazamento externo da segunda câmara 301. O dreno 316 também atua para evitar vazamentos da primeira câmara 300 e da terceira câmara 306. O dreno 316 também evita que os óleos se misturem dentro do atuador A.

Claims

Sistema de atuação hidráulica (10) para uma aeronave, caracterizado pelo fato de que o sistema de atuação hidráulica (10) compreende:
um atuador (A);
um arranjo de atuação primário (100) para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador (A), em que o sistema de atuação hidráulica (10) está configurado para detectar uma falha no atuador (A);
um arranjo de atuação secundário (200) para fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador (A) em resposta a uma detecção de uma falha no atuador (A).
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador (A) compreende ainda:
uma primeira câmara (300) e uma segunda câmara (301), e em que o arranjo de atuação primário (100) controla o fluido hidráulico na primeira câmara (300) e na segunda câmara (301); e
uma terceira câmara (306), em que o arranjo de atuação secundário (100) controla o fluido hidráulico fornecido na terceira câmara (306).
Sistema hidráulico (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira câmara (300) está configurada para diminuir o passo de uma pá de hélice da aeronave;
em que a segunda câmara (301) está configurada para aumentar o passo da pá da hélice da aeronave; e
em que a terceira câmara (306) está configurada para aumentar o passo da pá da hélice da aeronave.
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação primário (100) inclui pelo menos um sensor de pressão (105, 106) para detectar uma falha no atuador (A).
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação primário (100) inclui uma bomba elétrica (101), uma bomba principal (102), uma válvula de desvio (103) e uma servoválvula eletro-hidráulica primária (104) para controlar o atuador (A).
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação secundário (200) inclui um módulo de sinal (201) para fornecer um sinal (201a) a uma servoválvula eletro-hidráulica secundária (205) para controlar o atuador (A).
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o atuador (A) compreende ainda pelo menos uma vedação (311, 312, 313, 314, 315).
Sistema de atuação hidráulica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação primário (100) é fornecido em uma parte estática de uma nacela e o arranjo de atuação secundário é fornecido em uma parte rotativa de uma nacela.
Método, caracterizado pelo fato de que compreende:
fornecer um atuador (A);
fornecer fluido hidráulico para controlar o atuador (A) com um arranjo de atuação primário (100);
detectar uma falha no atuador (A) por um sistema de atuação hidráulica (10);
fornecer fluido hidráulico ao atuador (A) com um arranjo de atuação secundário (200) em resposta à falha detectada no atuador (A).
Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o atuador (A) compreende ainda:
uma primeira câmara (300) e uma segunda câmara (301), e em que o arranjo de atuação primário (100) controla o fluido hidráulico na primeira câmara (300) e na segunda câmara (301); e
uma terceira câmara (306), em que o arranjo de atuação secundário (100) controla o fluido hidráulico fornecido na terceira câmara (306).
Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação primário (100) inclui uma bomba elétrica (101), uma bomba principal (102), uma válvula de desvio (103) e uma servoválvula eletro-hidráulica primária (104) para controlar o atuador (A).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o arranjo de atuação secundário (200) inclui um módulo de sinal (201) para fornecer um sinal (201a) a uma servoválvula eletro-hidráulica secundária (205) para controlar o atuador (A).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o atuador (A) compreende ainda pelo menos uma vedação (311, 312, 313, 314, 315).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda:
fornecer o arranjo de atuação primário (100) em uma parte estática de uma nacela e fornecer o arranjo de atuação secundário (200) em uma parte rotativa de uma nacela.
Nacela para uma aeronave, caracterizada pelo fato de que compreende:
uma parte rotativa;
uma parte estática;
o sistema de atuação hidráulica, conforme exigido na reivindicação 1;
em que o arranjo de atuação primário (100) é fornecido na ou sobre a parte estática e o arranjo de atuação secundário é fornecido na ou sobre a parte rotativa.