BR102022006918A2 - Sistema atuador, aeronave, e, método para fabricar um sistema atuador - Google Patents

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Abstract

Trata-se de um sistema atuador (100) descrito no presente documento para atuar o movimento de uma superfície de controle (3) de uma asa de aeronave (1), em que o dito sistema (100) compreende: um trilho de entrada comum (160) conectável a um meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada (160); uma pluralidade de atuadores de engrenagem rotativa “RGAs” (110); um trilho de saída comum (130) conectável à dita superfície de controle (3); em que cada um da dita pluralidade de RGAs (110) é conectado ao dito trilho de entrada (160) por uma embreagem de entrada individual (170) e também conectado ao dito trilho de saída (130) por uma embreagem de saída individual (171) e em que a embreagem de entrada (170) funciona independentemente da embreagem de saída (171). Um método para fabricar tal sistema atuador (100) também é divulgado.

Description

SISTEMA ATUADOR, AERONAVE, E, MÉTODO PARA FABRICAR UM SISTEMA ATUADOR
[001] Os exemplos descritos no presente documento referem-se a sistemas atuadores para uso em ou com asas de aeronave.
FUNDAMENTOS
[002] As aeronaves modernas que têm configurações de asa fina necessitam de disposições de atuação. Tradicionalmente, visto que os atuadores que são grandes o suficiente para distribuir o desempenho necessário à superfície de controle são muito grandes para encaixar na seção de asa fina, os mesmos são usualmente alojados em bolhas na asa.
SUMÁRIO
[003] Um sistema atuador é descrito no presente documento para atuar o movimento de uma superfície de controle de uma asa de aeronave, em que o dito sistema compreende: um trilho de entrada comum conectável a um meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada; uma pluralidade de atuadores de engrenagem rotativa “RGAs”; um trilho de saída comum conectável à dita superfície de controle; em que cada um da dita pluralidade de RGAs é conectado ao dito trilho de entrada por uma embreagem de entrada individual e também conectado ao dito trilho de saída por uma embreagem de saída individual e em que a embreagem de entrada funciona independentemente da embreagem de saída.
[004] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, a embreagem de entrada pode ser definida a um torque de limiar.
[005] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o torque de limiar pode exceder um torque operacional máximo necessário pelo RGA, com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante operação normal.
[006] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, a embreagem de saída pode ser definida a um torque de limiar.
[007] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o torque de limiar da dita embreagem de saída pode exceder um torque operacional máximo fornecido pelo RGA com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante a operação normal.
[008] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o RGA pode compreender um eixo de entrada e a dita embreagem de entrada pode compreender uma correia de entrada que, em uso, é giratória em torno do dito trilho de entrada e o dito eixo de entrada de RGA.
[009] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o RGA pode compreender um eixo de saída e a dita embreagem de saída pode compreender uma correia de saída que, em uso, é giratório em torno do dito eixo de saída de RGA e o dito trilho de saída.
[0010] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o eixo de entrada de RGA e o dito eixo de saída de RGA podem ser concêntricos e o dito eixo de entrada de RGA pode ser posicionado dentro do dito eixo de saída de RGA.
[0011] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o dito trilho de entrada comum pode ser conectado a um sensor de posição.
[0012] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, a embreagem de entrada individual de cada um da dita pluralidade dos ditos RGAs pode ser posicionado adjacente à embreagem de entrada individual de um RGA adjacente ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de entrada comum.
[0013] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, a embreagem de saída individual de cada um da dita pluralidade de RGAs pode ser posicionada adjacente à embreagem de saída individual de um RGA adjacente ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de saída.
[0014] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, o dito meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada comum pode compreender uma caixa de engrenagens eletricamente acionada e uma unidade de distribuição de potência e o dito trilho de entrada comum pode ser configurado para ser conectável à dita caixa de engrenagens eletricamente acionada e unidade de distribuição de potência.
[0015] Em alguns dos exemplos descritos no presente documento, a caixa de engrenagens de acionamento pode compreender mais do que um motor e pode operar com o uso de um acionamento de embreagem com mancais tolerantes à interferência.
[0016] Uma aeronave pode compreender qualquer um dos exemplos do sistema novo descrito no presente documento e a aeronave pode compreender uma fuselagem e a asa de aeronave. O meio para fornecer o movimento ao dito trilho de entrada comum pode ser conectado ao dito trilho de entrada e pode ser fornecido dentro da dita fuselagem.
[0017] Um método para fabricar um sistema atuador para atuar o movimento de uma superfície de controle de uma asa de aeronave também é descrito no presente documento e compreende fornecer um trilho de entrada comum que é conectável a um meio para fornecer o potência ao dito trilho de entrada, fornecer uma pluralidade de atuadores de engrenagem rotativa “RGAs”; fornecer um trilho de saída comum conectável ao dito superfície de controle; conectar cada um da dita pluralidade de RGAs ao dito trilho de entrada por uma embreagem de entrada individual e conectar cada um da dita pluralidade de RGAs ao dito trilho de saída por uma embreagem de saída individual de modo que a embreagem de entrada funcione independentemente da embreagem de saída.
[0018] Nos exemplos em que o RGA compreende adicionalmente um eixo de entrada e em que o dito embreagem de entrada compreende uma correia de entrada, o método pode compreender adicionalmente fornecer a dita correia de entrada de modo que, em uso, seja giratória em torno do dito trilho de entrada e o dito eixo de entrada de RGA.
[0019] Nos exemplos em que o RGA compreende um eixo de saída e em que a dita embreagem de saída compreende uma correia de saída, o dito método pode compreender adicionalmente a etapa de fornecer a dita correia de saída de modo que, em uso, seja giratória em torno do dito eixo de saída de RGA e o dito trilho de saída.
[0020] O método pode compreender adicionalmente fornecer o dito eixo de entrada de RGA e o dito eixo de saída de RGA são concêntricos e em que o dito eixo de entrada de RGA é posicionado dentro do dito eixo de saída de RGA.
[0021] O método pode compreender adicionalmente fornecer um sensor de posição conectado ao dito trilho de entrada comum. Em alguns exemplos, o sensor de posição pode estar localizado na extremidade do trilho de entrada que é mais distante do meio para fornecer potência.
[0022] O método pode compreender adicionalmente fornecer uma pluralidade das ditas embreagens de entrada que são posicionadas adjacentes entre si ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de entrada comum.
[0023] O método pode compreender adicionalmente fornecer uma pluralidade de embreagens de saída posicionadas adjacentes entre si ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de saída.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0024] A Figura 1 mostra uma asa de aeronave com um exemplo de um novo tipo de sistema atuador conforme descrito no presente documento instalado.
[0025] A Figura 2 representa um corte transversal obtido da asa e sistema atuador ao longo da linha B-B conforme mostrado na figura 1.
[0026] A Figura 3 representa uma vista mais detalhada de um RGA e suas conexões à entrada e trilho de saída.
[0027] A Figura 4 representa uma vista detalhada de como a entrada e a embreagem de saída do sistema são conectadas entre si.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0028] Sistemas de atuador conhecidos que são encontrados em aeronaves modernas que têm configurações de asa fina são usualmente alojados em bolhas na asa. Foi constatado, entretanto, que isso pode causar arrasto indesejável. Os exemplos descritos no presente documento objetivam, portanto, lidar com esse problema.
[0029] Um exemplo de um novo tipo de sistema atuador para uma asa de aeronave 1, e em particular, uma configuração de asa fina, é mostrado na figura 1. A asa é denotada com a referência numérica 1 e a fuselagem da aeronave é denotada com a referência numérica 2. A aba móvel da asa é denotada com a referência numérica 3.
[0030] O sistema atuador novo 100 compreende uma pluralidade de RGAs 110 (por exemplo, RGAs de estágio de potência), um trilho de entrada de transmissão comum 160, uma pluralidade de embreagens de entrada 170 que compreende uma pluralidade de correias de acionamento de entrada individual 173 e uma pluralidade de embreagens de saída 171 que compreende uma pluralidade de correias de saída individuais 120, um sensor de posição 140 e um trilho de saída comum 130.
[0031] O sensor de posição 140 fornece a indicação da posição da superfície de controle e é tipicamente posicionado na extremidade do trilho de entrada de transmissão comum 160. O mesmo também pode ser fornecido em outras localizações; entretanto, quando fornecido nessa localização, o sistema de controle geral pode detectar por modos de falha de assimetria no trilho de entrada de transmissão comum 160 comparando-se as saídas de sensores de posição fornecidos em cada asa.
[0032] O sistema atuador 100 é configurado para ser conectável ou conectado a uma caixa de engrenagens eletricamente acionada 200 e a unidade de distribuição de potência (não mostrado) que, em alguns exemplos, pode estar localizada na fuselagem da aeronave.
[0033] A caixa de engrenagens de acionamento 200 é configurada, em uso, para acionar o trilho de entrada comum 160 que, por sua vez, por meio das embreagens de entrada e correias de acionamento de embreagem de entrada, aciona as montagens de engrenagem rotativa (RGAs) 110 do sistema atuador 100, que, por sua vez, aciona as correias de acionamento de saída 120 (como correias de Kevlar) que são conectadas ao trilho de saída comum 130. Visto que o trilho de saída 130 é conectado à superfície de controle 3 da asa de aeronave, dessa maneira, a superfície de controle pode ser movida.
[0034] O sistema atuador 100 será descrito agora em mais detalhes com referência às figuras. No exemplo mostrado na figura 1, uma asa de aeronave 1 é conectada a uma fuselagem de aeronave 2 conforme mostrado.
[0035] Embora seis RGAs 110 sejam mostrados na figura 1, outros números de RGAs 110 também podem ser usados e os exemplos descritos no presente documento não são limitados a seis.
[0036] Nesse exemplo, a caixa de engrenagens de acionamento 200 está localizada na fuselagem 2 da aeronave e isso permite o acesso mais fácil à caixa de engrenagens de acionamento 200, como com propósitos de manutenção. Em alguns exemplos, a caixa de engrenagens de acionamento 200 pode compreender dois motores e pode operar com o uso de um acionamento de embreagem com mancais tolerantes à interferência. Isso fornece tolerância a falhas acomodando-se uma interferência mecânica de um mancal que possibilita que o sistema continue a operar. A caixa de engrenagens de acionamento 200 pode compreender dois canais de acionamento de motor elétrico conectados por meio de um conjunto de engrenagens diferencial de aumento de velocidade 210 e pode operar de modo ativo-espera ou ativo-ativo. Outra alternativa também pode ser prevista.
[0037] O sistema atuador compreende um trilho de entrada comum 160 que é conectado em uma extremidade 161a à caixa de engrenagens de acionamento 200 e compreende, na extremidade oposta 161b, um sensor de posição 140. Em uso, o trilho de entrada 160 se estende para longe da caixa de engrenagens 200 e a fuselagem 2 e através da asa de aeronave 1 em direção à sua borda externa. O sensor de posição 140 está tipicamente localizado na extremidade do trilho de entrada comum 160.
[0038] Esse trilho de entrada 160 pode ser um trilho de transmissão de entrada comum 160 que é móvel pela caixa de engrenagens 200 e fornece uma entrada síncrona a cada um dos RGAs 110 por meio de embreagens de entrada individuais 170. Conforme mostrado nas figuras 3 e 4 cada embreagem de entrada individual 170 pode compreender uma correia de entrada 173 que gira em torno do trilho de entrada 160 assim como um eixo de entrada de RGA 111. Conforme pode ser visto nas figuras 1 e 3, cada RGA 110 funciona em conjunto com e incorpora uma embreagem de entrada individual única 170. Dessa maneira, o trilho de entrada 160 é conectado à pluralidade de RGAs 110 por meio da correia de entrada 173 de cada embreagem de entrada individual 170. A embreagem de entrada 170 pode ser definida a um torque de limiar que excede o torque operacional máximo necessário pelo RGA 110 com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante a operação normal.
[0039] Cada RGA 110 também tem um conjunto de embreagem de saída individual única 171 que compreende uma correia de saída ou acionamento 120 (como uma correia de Kevlar) que é fornecida na saída de RGA. Essas correias de acionamento 120 giram em torno de um eixo de acionamento de saída 112 do RGA 110 (conforme mostrado na figura 4) e um trilho de potência de saída comum 130 por meio das correias de embreagem de saída individual 120. O trilho de potência de saída 130 é conectado à superfície da asa de aeronave que deve ser controlada (isto é, a superfície de controle, ou aba 3). As embreagens de saída 171 também podem ser definidas a um torque de limiar que excede o torque operacional máximo fornecido pelo RGA 110 com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante a operação normal.
[0040] Conforme pode ser visto na figura 4, o trilho de entrada de RGA 111 em torno do qual a correia de embreagem de entrada 173 da embreagem de entrada 170 gira, nesse exemplo, é concêntrico com, mas fornecido internamente do eixo de acionamento de saída 112. Devido a isso, o conjunto de embreagem de entrada 170 funciona independentemente do conjunto de embreagem de saída 171.
[0041] Em sistemas conhecidos, se um sistema de atuador tem interferência, então, a superfície de controle 3 será travada em posição e não funcionará mais como uma superfície de controle de voo ativa. Nesse exemplo, entretanto, se qualquer um dos RGAs 110 tem interferência, então, todos os atuadores adjacentes continuarão a funcionar e a superfície de controle 3 continuará a funcionar. Isso é devido ao fato de que cada atuador 110 é conectado em sua entrada e sua saída por embreagens dedicadas 170, 171 as quais podem se mover e funcionar independentemente uma da outra e, então, no caso de uma interferência, a caixa de engrenagens de acionamento 200 continuará a acionar os atuadores adjacentes 110 e sobreporá simultaneamente a embreagem de entrada 170 do atuador interferido. De modo semelhante, os atuadores adjacentes 110 continuarão a acionar o trilho de saída 171 e sobreporão simultaneamente a embreagem de saída 171 do atuador interferido.
[0042] Desse modo, o sistema continuará a operar no caso de uma interferência única de qualquer um da pluralidade de RGAs 110.
[0043] O uso dos RGAs 110 dessa maneira permite a configuração flexível de relações de engrenagem e seções de asa. A configuração de acionamento de correia também permite a provisão de raio de torque de acionamento máximo dentro da seção de asa.
[0044] O sistema atuador mostrado na figura 1 pode explorar seu espaço de instalação e é dimensionado e conformado de modo que se encaixe na seção de asa fina.
[0045] Um método para fabricar o sistema atuador 100 descrito acima compreende fornecer o trilho de entrada comum 160, o trilho de saída comum 130 e a pluralidade de RGAs e conectar cada um da pluralidade de RGAs ao trilho de entrada por uma embreagem de entrada individual 170 assim como conectar cada um da pluralidade de RGAs 110 ao trilho de saída 130 por uma embreagem de saída individual 171 conforme mostrado nas figuras. O método compreenderia conectar esses componentes conforme descrito no presente documento de modo que a embreagem de entrada 170 funcione independentemente da embreagem de saída 171.
[0046] O método pode compreender adicionalmente fornecer a correia de entrada 173 de modo que, em uso, seja giratório em torno do trilho de entrada 160 e o eixo de entrada de RGA 111 conforme mostrado na figura 4. O método pode compreender adicionalmente fornecer a correia de saída (120 de modo que, em uso, seja giratório em torno do eixo de saída de RGA 122 e o trilho de saída 160 conforme também conhecido na figura 4.
[0047] O método também pode compreender fornecer o eixo de entrada de RGA 111 e o eixo de saída de RGA de modo que os mesmos sejam concêntricos e de modo que o eixo de entrada de RGA 111 seja posicionado dentro do eixo de saída de RGA 122 conforme mostrado na figura 4. O método também pode compreender fornecer o sensor de posição 140 conforme descrito acima na extremidade mais externa do trilho de entrada.
[0048] Além do supracitado, o método pode compreender posicionar a pluralidade de RGAs de modo que a embreagem de entrada individual 170 de cada um da pluralidade dos ditos RGAs seja posicionada adjacente à embreagem de entrada individual 170 de um RGA adjacente 110 ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de entrada comum 160 e de modo que a embreagem de saída individual 171 de cada um da pluralidade de RGAs seja posicionado adjacente à embreagem de saída individual 171 de um RGA adjacente 110 ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de saída 160.
[0049] O método pode compreender adicionalmente fornecer uma caixa de engrenagens eletricamente acionada 200 e uma unidade de distribuição de potência como o meio para fornecer movimento ao trilho de entrada e conectar o trilho de entrada comum 160 à caixa de engrenagens eletricamente acionada 200 e à unidade de distribuição de potência.

Claims (15)

  1. Sistema atuador (100) para atuar movimento de uma superfície de controle (3) de uma asa de aeronave (1), sendo que o dito sistema (100) é caracterizado pelo fato de que compreende:
    um trilho de entrada comum (160) conectável a um meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada (160);
    uma pluralidade de atuadores de engrenagem rotativa “RGAs” (110);
    um trilho de saída comum (130) conectável à dita superfície de controle (3);
    em que cada um da dita pluralidade de RGAs (110) é conectado ao dito trilho de entrada (160) por uma embreagem de entrada individual (170) e também conectado ao dito trilho de saída (130) por uma embreagem de saída individual (171), e em que a embreagem de entrada (170) funciona independentemente da embreagem de saída (171).
  2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita embreagem de entrada (170) é definida a um torque de limiar.
  3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito torque de limiar excede um torque operacional máximo necessário pelo RGA (110), com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante operação normal.
  4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita embreagem de saída (171) é definida a um torque de limiar.
  5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito torque de limiar da dita embreagem de saída (171) excede um torque operacional máximo fornecido pelo RGA (110) com margem suficiente de modo a garantir que a embreagem não escorregue durante operação normal.
  6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito RGA (110) compreende um eixo de entrada de RGA (111) e em que a dita embreagem de entrada (170) compreende uma correia de entrada (173) que, em uso, é giratória em torno do dito trilho de entrada (160) e o dito eixo de entrada de RGA (111).
  7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito RGA (110) compreende um eixo de entrada de RGA (122) e em que a dita embreagem de saída (171) compreende uma correia de saída (120) que, em uso, é giratória em torno do dito eixo de saída de RGA (122) e o dito trilho de saída (160).
  8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito eixo de entrada de RGA (111) e o dito eixo de saída de RGA (122) são concêntricos e em que o dito eixo de entrada de RGA (111) é posicionado dentro do dito eixo de saída de RGA (122).
  9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito trilho de entrada comum (160) é conectado a um sensor de posição (140).
  10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a embreagem de entrada individual (170) de cada um da dita pluralidade dos ditos RGAs é posicionada adjacente à embreagem de entrada individual (170) de um RGA adjacente (110) ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de entrada comum (160).
  11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a embreagem de saída individual (171) de cada um da dita pluralidade de RGAs é posicionada adjacente à embreagem de saída individual (171) de um RGA adjacente (110) ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trilho de saída (160).
  12. Sistema atuador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada comum (160) compreende uma caixa de engrenagens eletricamente acionada (200) e uma unidade de distribuição de potência e em que o dito trilho de entrada comum (160) é configurado para ser conectável à dita caixa de engrenagens eletricamente acionada (200) e unidade de distribuição de potência.
  13. Aeronave que compreende o sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo que a aeronave é caracterizada pelo fato de que compreende uma fuselagem (2) e a dita asa de aeronave (1) e em que o dito meio para fornecer o movimento ao dito trilho de entrada comum (160) é conectado ao dito trilho de entrada (160) e é fornecido dentro da fuselagem (2).
  14. Método para fabricar um sistema atuador (100) para atuar o movimento de uma superfície de controle (3) de uma asa de aeronave (1) caracterizado pelo fato de que compreende:
    fornecer um trilho de entrada comum (160) conectável a um meio para fornecer movimento ao dito trilho de entrada (160);
    fornecer uma pluralidade de atuadores de engrenagem rotativa “RGAs” (110);
    fornecer um trilho de saída comum (130) conectável à dita superfície de controle (3);
    conectar cada um da dita pluralidade de RGAs (110) ao dito trilho de entrada (160) por uma embreagem de entrada individual (170) e
    conectar cada um da dita pluralidade de RGAs (110) ao dito trilho de saída (130) por uma embreagem de saída individual (171), de modo que a embreagem de entrada (170) funcione independentemente da embreagem de saída (171).
  15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito RGA (110) compreende um eixo de entrada (111) e em que a dita embreagem de entrada (170) compreende uma correia de entrada (173) e o método compreende adicionalmente fornecer a dita correia de entrada (173) de modo que, em uso, ela seja giratória em torno do dito trilho de entrada (160) e o dito eixo de entrada de RGA (111) e em que o dito RGA (110) compreende um eixo de saída (122) e em que a dita embreagem de saída (171) compreende uma correia de saída (120) e o dito método compreende adicionalmente a etapa de fornecer a dita correia de saída (120) de modo que, em uso, ela seja giratória em torno do dito eixo de saída de RGA (122) e o dito trilho de saída (160).
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