BR102023007983A2 - Aparelho de detecção de inclinação - Google Patents

Abstract

Um aparelho de detecção de inclinação (100) para detectar inclinação em pelo menos uma ou uma pluralidade de superfícies de controle (1) de um veículo é descrito neste documento; compreendendo um cabo de tensão (20) que é mantido sob tensão entre a) uma primeira mola (14) associada a um sensor (17) e um alvo de sensor (16) e b) uma segunda mola oposta (15) e em que durante a operação normal, o referido aparelho é configurado para manter o referido alvo de sensor (16) em uma primeira posição em relação ao referido sensor (17), indicando assim a referida operação normal e em que, em uma operação anormal, o referido aparelho é configurado para desviar o referido cabo de tensão (20) de modo que o referido alvo de sensor (16) seja traduzido para uma segunda posição, em relação ao referido sensor (17), indicando assim o referido estado anormal.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Os dispositivos e métodos descritos neste documento referem- se a sistemas para detectar inclinação em um sistema de alta sustentação de uma aeronave.

FUNDAMENTOS

[002] Uma aeronave pode ter muitos tipos de superfícies de controle de voo, incluindo ailerons, elevadores, lemes, spoilers, flaps, ripas, freios aéreos e/ou outras superfícies de controle adequadas. Essas superfícies de controle de voo são usadas para manobrar e controlar a altitude de uma aeronave.

[003] Por exemplo, múltiplas ripas podem estar localizadas nas bordas principais das asas em uma aeronave de asa fixa e permitem que uma asa opere em um ângulo de ataque mais alto quando as ripas são implantadas em comparação com quando elas não são implantadas ou usadas. As ripas são tipicamente acionadas entre uma posição estendida e uma retraída usando um sistema atuador. O movimento das ripas é tipicamente realizado de modo que as ripas estejam alinhadas ao longo de um eixo.

[004] Uma situação como um congestionamento ou desconexão pode fazer com que uma ou mais das ripas não se movam de uma maneira que mantenha o alinhamento ao longo de um eixo com as outras ripas. Este desalinhamento nas ripas é referido como inclinação e a quantidade de inclinação que está presente pode afetar a aerodinâmica da aeronave.

[005] Os sistemas de detecção de inclinação são, portanto, usados em aeronaves para detectar inclinação em ripas, de modo que alertas possam ser gerados e/ou ações possam ser tomadas no caso de ocorrer uma quantidade indesejada de inclinação.

[006] US 2010/0277346 descreve um sistema para detectar inclinação de ripas na asa de uma aeronave. Para cada superfície, a arquitetura de inclinação requer quatro faixas de sensor e 4 sensores. Assim, para uma aeronave A220, por exemplo, o sistema requer 32 faixas e 32 sensores.

[007] Existe, portanto, uma necessidade de um sistema de detecção de inclinação que seja menos complexo e dispendioso.

SUMÁRIO

[008] Um aparelho de detecção de inclinação para detectar inclinação em pelo menos uma ou uma pluralidade de superfícies de controle de um veículo é descrito neste documento; compreenderrndo um cabo de tensão que é mantido sob tensão entre a) uma primeira mola associada a um sensor e um alvo de sensor e b) uma segunda mola oposta. Durante a operação normal, o referido aparelho é configurado para manter o referido alvo de sensor em uma primeira posição em relação ao referido sensor, indicando assim a referida operação normal e em que, em uma operação anormal, o referido aparelho é configurado para desviar o referido cabo de tensão de modo que o referido alvo de sensor seja traduzido para uma segunda posição, em relação ao referido sensor, indicando assim o referido estado anormal.

[009] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, no referido estado anormal, a referida segunda mola pode ser configurada para desviar axialmente o referido cabo de tensão na direção do referido primeiro sensor.

[0010] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o referido estado anormal significa que o cabo é encaixado ou inclinado.

[0011] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o aparelho pode compreenderr uma Unidade de Sensor de Inclinação, a referida unidade de sensor de inclinação compreenderrndo a referida primeira mola, o referido sensor e o referido alvo de sensor.

[0012] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o aparelho pode compreenderr ainda uma Unidade de Tensão do Cabo compreenderrndo a referida segunda mola.

[0013] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o aparelho pode ser configurado para ser fixado à referida pelo menos uma ou pluralidade de superfícies de controle por meio de um primeiro atuador, fornecido em uma primeira extremidade e um segundo atuador, fornecido na extremidade oposta.

[0014] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, a primeira mola pode fornecer uma força oposta inferior à referida segunda mola.

[0015] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o aparelho pode compreenderr ainda um Atuador de Derivação Diferencial Rotativo para cada uma das referidas pelo menos uma ou pluralidade de superfícies de controle sendo monitoradas.

[0016] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o referido Atuador de Derivação Diferencial Rotativo pode compreenderr um Dispositivo de Rampa Esférica carregado por mola, um Dispositivo de Movimento Axial Perdido, uma Mola de Pré-carga de Rampa Esférica, Dois Eixos de Entradas Rotativas, cada um conectado a dois Coletores Rotativos, cada um dos quais se comunica com cremalheiras em cada extremidade da superfície de controle sendo monitorada.

[0017] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, em operação normal, os Eixos de Entrada Rotativos podem girar em uníssono, sem qualquer rotação diferencial e o Dispositivo de Rampa Esférica pode permanecer em uma condição pré-carregada.

[0018] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, em uma condição anormal, uma rotação diferencial entre os Eixos de Entrada Rotativos pode ser configurada para ativar o dispositivo de Rampa Esférica contra a Mola de Pré-Carga, de modo que o referido dispositivo de Rampa Esférica ativado induz um desvio axial para o cabo de tensão e translada o cabo e o Alvo do Sensor para a referida segunda posição em relação ao Sensor.

[0019] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o referido cabo pode ser flexível.

[0020] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o referido veículo pode ser uma aeronave.

[0021] Em qualquer um dos exemplos descritos neste documento, o referido cabo pode se estender através de uma pluralidade das referidas superfícies de controle.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] A Figura 1a representa um aparelho de detecção de inclinação geral com uma superfície de controle em operação normal A Figura 1b representa o aparelho de detecção de inclinação da figura 1 com uma superfície de controle em uma condição de inclinação A Figura 1c representa o aparelho de detecção de inclinação da figura 1 com uma superfície de controle em operação normal e com um cabo de tensão com falha A Figura 2a representa a Unidade do Sensor de Inclinação A Figura 2b representa a unidade de sensor de inclinação em operação normal A Figura 2c representa a unidade do sensor de inclinação em uma condição de inclinação ou falha A Figura 3 representa a Unidade de Tensão do Cabo A Figura 4a representa o Atuador de Derivação Diferencial Rotativo A Figura 4b representa o Atuador de Derivação Diferencial Rotativo em normal (operacional - sem inclinação) A Figura 4c representa o Atuador de Derivação Diferencial Rotativo em condições anormais (falha - inclinação) A Figura 5 representa o aparelho de detecção de inclinação da Figura 1 quando usado com uma pluralidade de superfícies de controle.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0023] Os exemplos descritos neste documento referem-se a superfícies de controle de uma aeronave, no entanto, este aparelho também pode ser usado para detectar inclinação de superfícies de controle presentes em outros veículos. Para uma aeronave, as superfícies de controle 1 podem ser fornecidas na borda dianteira ou na borda traseira da asa da aeronave.

[0024] A Figura 1a representa um novo tipo de aparelho de detecção de inclinação geral 100 para detectar inclinação em pelo menos uma ou uma pluralidade de superfícies de controle 1 de um veículo. O aparelho 100 compreenderr uma Unidade de Sensor de Inclinação 10, um Cabo de Tensão 20, uma Unidade de Tensão de Cabo 30 e um Atuador de Derivação Diferencial Rotativo 40 para cada superfície sendo monitorada quanto à inclinação.

[0025] Na Figura 1a, a superfície de controle 10 é fixada à asa da aeronave através de um primeiro atuador 11, provido em uma primeira extremidade e um segundo atuador 12, provido na extremidade oposta. Estes atuadores 11, 12 são usados para acionar a superfície de controle 1 entre uma posição estendida e uma retraída e tipicamente através de um arranjo de cremalheira e pinhão com o pinhão sendo parte do atuador e a cremalheira sendo parte da superfície de controle. Quando múltiplas superfícies de controle 1 são fornecidas em uma asa de aeronave, o movimento da superfície de controle 1 é tipicamente realizado de modo que as superfícies de controle estejam todas alinhadas ao longo de um eixo X.

[0026] Durante o uso, se um desses atuadores 11, 12 ficar desconectado ou emperrado, a posição da superfície de controle 1 pode ficar inclinada e a posição da superfície de controle 1 fica desalinhada em relação ao eixo X. É importante que essa inclinação seja detectada, como se ambos os atuadores de uma superfície de controle fossem desalojados durante o voo, a superfície de controle 1 poderia se desprender da superfície da asa da aeronave e colocar em risco a aeronave. O aparelho descrito neste documento fornece um meio de detectar essa inclinação. O aparelho 100 também fornece um meio de detectar o encaixe completo da linha que se estende através da superfície de controle. Isso agora será descrito em mais detalhes.

[0027] As Figuras 1a, b e c representam este novo tipo de aparelho de detecção de inclinação 100 em três estágios de função. 1a representa o aparelho em operação normal. 1b representa o aparelho 100 quando ocorreu inclinação da superfície de controle 1. 1c representa o aparelho 100 quando a linha de tensão, ou cabo 20 falhou por encaixe.

[0028] A linha de tensão, ou cabo 20, é uma linha flexível que pode ser mantida sob tensão. Em uso, a linha 13 é mantida sob tensão através do uso de duas molas de tensão opostas 14, 15:

[0029] uma primeira Mola de Atuação 14 fornecida como parte da Unidade de Sensor de Inclinação 10 na primeira extremidade da linha 20 e uma segunda Mola de Tensão 15 fornecida como parte da Unidade de Tensão do Cabo 30 na segunda extremidade oposta da linha 20.

[0030] A mola de tensão 15 fornece uma força de tração mais alta na linha 20 ao longo de um eixo X1 paralelo ao eixo X e mantém a linha 20 em uma posição de referência ao longo desse eixo X1. A mola de Atuação 14 fornece uma força oposta inferior à mola de tensão 15. Estas duas molas trabalhando desta maneira, portanto, mantêm a linha 20 sob tensão constante, a menos que o cabo 20 se encaixe.

[0031] A Unidade de Sensor de Inclinação 10 é representada em mais detalhes na Figura 2 e compreenderr a Mola de Atuação 14, um Alvo de Sensor 16 e um número de Sensores 17. O número de sensores 17 empregados será determinado pelos requisitos do veículo/aeronave, mas será tipicamente dois para fornecer status de indicação a dois canais de controle independentes.

[0032] Uma Unidade de Tensão do Cabo 30 é representada em mais detalhes na Figura 3 e compreenderr uma Mola de Ajuste do cabo 15 que posiciona o Cabo de Tensão 20 em uma posição de referência no eixo X1. A força fornecida pela Mola de Ajuste 31 excede a força fornecida pela Mola de Atuação 14 na Unidade de Sensor de Inclinação 10.

[0033] A Unidade do Sensor de Inclinação 10 tem duas condições de status; status normal (operacional, ou seja, sem inclinação) (como mostrado na figura 1b) ou status anormal (falha) (como mostrado nas figuras 1b e 1c).

[0034] Durante a operação normal, tal como é representado na figura 1a, a Unidade de Tensão do Cabo 30 mantém o Alvo do Sensor 16 dentro da Unidade de Sensor de Inclinação 10, na posição em relação aos Sensores 17 que resulta em um estado normal a ser indicado. Isso está representado na figura 2b.

[0035] Em qualquer evento anormal (tal como é representado nas figuras 1b e 1c) em que o Cabo de Tensão 20 é desviado axialmente em direção à Unidade de Sensor de Inclinação 10, a Mola de Atuação 15 traduz o Alvo do Sensor 16 para uma segunda posição em relação aos Sensores 17 que relatam status anormal.

[0036] Se a linha 20 falhar, por exemplo, se ela se encaixar ou se inclinar, então a Mola de Atuação 14 dentro da Unidade de Sensor de Inclinação 10 empurrará o Alvo do Sensor 16 para uma segunda posição em relação aos Sensores 17, o que resulta em status anormal (falha) sendo relatado. A falha da linha de tensão é, portanto, detectável. Isso é mostrado na figura 1c.

[0037] Um atuador de derivação diferencial rotativo 40 também é fornecido para cada superfície de controle 1 a ser monitorada pelo Aparelho 100 e é representado nas figuras 4a a 4c. Um Atuador de Derivação Diferencial Rotativo 40 compreenderr um dispositivo de rampa esférica carregado com mola 41, tendo um rolamento 46, um Dispositivo de Movimento Axial Perdido 42, uma mola de pré-carga de rampa esférica 43, dois eixos de entradas rotativas, 44a, 44b, cada um conectado a dois coletores rotativos 45a, 45b, cada um dos quais se comunica com cremalheiras em cada extremidade da superfície de controle 1.

[0038] Em operação normal, sem inclinação (figura 4b), os Eixos de Entrada Rotativos 44a, 44b giram em uníssono, sem qualquer rotação diferencial e o Dispositivo de Rampa Esférica 41 permanece em uma condição pré-carregada.

[0039] No caso de inclinação (figura 4c), uma rotação diferencial entre os Eixos de Entrada Rotativos 44a, 44b servirá para ativar o dispositivo de Rampa Esférica 41 contra a Mola de Pré-carga 43. O dispositivo de Rampa Esférica ativado 41 induz um desvio axial ao cabo de tensão 20 ao longo do eixo X1 que translada o cabo 20 contra a pré-carga da Unidade de Tensão do Cabo 30 e permite que a Mola de Atuação 14 dentro da Unidade de Sensor de Inclinação 10 translade o Alvo do Sensor 16 para uma segunda posição em relação aos Sensores 17 para registrar um estado anormal.

[0040] O Dispositivo de Rampa Esférica 41 é bidirecional e pode, portanto, detectar qualquer permutação de rotação diferencial entre os Eixos de Entradas Rotativas 44a, 44b, por exemplo, se o primeiro Atuador 11 travar ou se o segundo Atuador 12 travar, e se a inclinação ocorrer durante a extensão ou retração da superfície 1.

[0041] A Figura 5 ilustra o Aparelho geral 100 configurado para monitorar uma pluralidade de superfícies de controle 1. Cada superfície incorpora seu próprio atuador de derivação diferencial rotativo 40 e cada um desses atuadores faz interface com um Cabo de Tensão Comum 20 por meio de um Dispositivo de Movimento Perdido 42. Os Dispositivos de Movimento Perdido 42 incorporados em cada Atuador de Desvio Diferencial Rotativo 40 permitem que qualquer um dos Atuadores de Desvio Diferencial Rotativo 40 incorporados forneça com sucesso um desvio axial ao Cabo de Tensão 20 e, assim, permita que o estado anormal seja detectado pela Unidade de Sensor de Inclinação 10.

[0042] Ao contrário dos sistemas conhecidos para detectar inclinação de ripas na asa de uma aeronave, o aparelho 100 pode monitorar inclinação através de um sistema de controle inteiro com um número mínimo de sensores. O sistema de inclinação para o Sistema de Ripas A220 requer 32 sensores, enquanto um sistema baseado nesta invenção exigiria apenas 4 sensores; 2 por Unidade de Sensor de Inclinação por asa, oferecendo benefícios significativos de custo e confiabilidade.

Claims (14)

1. Aparelho de detecção de inclinação (100) para detectar inclinação em pelo menos uma ou uma pluralidade de superfícies de controle (1) de um veículo; caracterizadopelo fato de que compreendem um cabo de tensão (20) que é mantido sob tensão entre a) uma primeira mola (14) associada a um sensor (17) e um alvo de sensor (16) e b) uma segunda mola oposta (15) e em que durante a operação normal, o referido aparelho é configurado para manter o referido alvo de sensor (16) em uma primeira posição em relação ao referido sensor (17), indicando assim a referida operação normal, e em que, em uma operação anormal, o referido aparelho é configurado para desviar o referido cabo de tensão (20) de modo que o referido alvo de sensor (16) seja traduzido para uma segunda posição, em relação ao referido sensor (17), indicando assim o referido estado anormal.

2. Aparelho de acordo coma reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, no referido estado anormal, a referida segunda mola (15) é configurada para desviar axialmente o referido cabo de tensão (20) na direção do referido primeiro sensor (14).

3. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o referido estado anormal compreende o referido cabo de tensão (20) sendo encaixado ou inclinado.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que compreende uma Unidade de Sensor de Inclinação (10), a referida unidade de sensor de inclinação (10) compreendendo a referida primeira mola (14), o referido sensor (17) e o referido alvo de sensor (16).

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que uma Unidade de Tensão do Cabo (30) compreendendo a referida segunda mola (15).

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o referido aparelho é configurado para ser fixado à referida pelo menos uma ou pluralidade de superfícies de controle (1) através de um primeiro atuador (11), fornecido em uma primeira extremidade e um segundo atuador (12), fornecido na extremidade oposta.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que a referida primeira mola (14) fornece uma força oposta inferior à referida segunda mola (15).

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que compreende ainda um Atuador de Derivação Diferencial Rotativo (40) para cada uma das referidas pelo menos uma ou pluralidade de superfícies de controle (1) sendo monitoradas.

9. Aparelho de acordo coma reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o referido Atuador de Derivação Diferencial Rotativo (40) compreende um Dispositivo de Rampa Esférica carregado por mola (41), um Dispositivo de Movimento Axial Perdido (42), uma Mola de Pré-carga de Rampa Esférica (43), Dois Eixos de Entradas rotativas (44a, 44b), cada um conectado a dois Coletores Rotativos (45a, 45b), cada um dos quais se comunica com cremalheiras em cada extremidade da superfície de controle (1) sendo monitorados.

10. Aparelho de acordo coma reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, em operação normal, os Eixos de Entradas Rotativos (44a, 44b) são configurados para girar em uníssono, sem qualquer rotação diferencial e o Dispositivo de Rampa Esférica (41) permanece em uma condição pré-carregada.

11. Aparelho de acordo coma reivindicação 9 ou 10, caracterizadopelo fato de que, em uma condição anormal, uma rotação diferencial entre os Eixos de Entrada Rotativos (44a, 44b) é configurada para ativar o dispositivo de Rampa de Esfera (41) contra a Mola de Pré-carga (43), de modo que o referido dispositivo de Rampa de Esfera ativado (41) induz um desvio axial para o cabo de tensão (20) e translada o cabo (20) e o Alvo do Sensor (16) para a referida segunda posição em relação ao Sensor (17):

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o referido cabo (20) é flexível.

13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o referido veículo é uma aeronave.

14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o referido cabo (20) se estende através de uma pluralidade das referidas superfícies de controle.