CN101595292B - 用于控制推力换向装置的电动马达的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制电动马达的方法，其中该电动马达用于致动安装在涡轮喷气发动机的推力换向装置上的可动罩，该方法的特征在于：该方法包括如下步骤：确定电动马达的运行状态；如果电动马达在设定周期内不运行，切断电动马达的电源；在停止工作周期之后重新启动电动马达，并且重复上述步骤或者如果这些步骤已经重复预定次数，则决定性地关闭电动马达。本发明还涉及用于管理电动马达的电源的方法，其中该电动马达设置在靠近涡轮喷气发动机设置的装置中。

Description

用于控制推力换向装置的电动马达的方法

技术领域

本发明涉及用于控制致动安装在涡轮喷气发动机的推力换向装置上的可动罩的电动马达的方法。

背景技术

当飞行器着陆时，推力换向装置的作用是通过使涡轮喷气发动机产生的部分推力换向而提高飞机的制动能力。在这个阶段，换向装置阻挡排气喷嘴，并将排出气流从发动机导向发动机舱的前面，从而产生反向推力，该反向推力增加了飞行器轮子的制动。

用于实现该气流换向的装置根据换向装置的类型而变化。然而，在所有情形下，换向装置的结构都包括可动罩，该可动罩能够在一方面展开位置和另一方面回收位置之间运动，在展开位置，它们打开在发动机舱中的设计用于转向气流的通道，在回收位置，它们关闭该通道。这些可动罩还可以执行偏转或简单地启动其他偏转装置的功能。

例如，在栅格换向装置中，可动罩沿着导轨滑动，从而通过在打开阶段向后运动，它们露出置于发动机舱的厚度中的偏转叶片栅格。连杆系统将该可动罩连接至阻挡门，该阻挡门在排气管道内展开，并关闭顺气流的出口。但是，在门换向装置中，每个可动罩枢转，从而关闭气流并将其转向，从而在该重新定向的方向上中起作用。

通常，这些可动罩通过液压或气动缸致动，液压或气动缸需要输送加压流体的网络。该加压流体按照惯例要么通过从涡轮喷气发动机中分流出空气(在气动系统的情况下)或者要么通过从飞行器的液压管路中分流的方式获得。这样的系统要求相当多的维护，因为检测液压或气动网络中的轻微的泄漏是困难的，并具有损坏换向装置及发动机舱的其他部分的风险。而且，由于在换向装置的前部框架中缩小的空间是可被利用的，安装和保护这样的管路特别棘手和拥挤。

为减小与气动和液压系统有关的各种缺点，推力换向装置的制造商已经寻求替换他们，并尽可能地将他们的换向装置与更轻更可靠的机电致动装置配合。文献EP0843089揭示了这样的换向装置。

然而，机电致动装置也具有一些需要解决的缺点，以充分利用他们在重量和体积方面提供的优点。

这些主要缺点中的一个在于这样的事实：电动马达不支持阻挡状态。更具体地，当电动马达意外地阻挡时，其电源不再被转换为动力，而是以热的方式散发，该热使该马达或其线圈的电力电子装置遭受损坏的风险。这样的情况在期望的应用中是不能接收的，并必须绝对避免。

在着陆中断的情形下，可动罩必须能够在由飞行员触发之后的六秒钟内再次闭合。已知地，对于在触发操作之后仅仅约三秒钟内要输出35Nm的电动马达，气动压力将是足够低的。马达的阻挡因此只是暂时的。

例如，电动马达在触发后一秒钟启动。此时，气动压力仍然大大高于电动马达能够输出的动力，因此电动马达维持阻挡，引起其温度的增加。这些压力下降到电动马达能够输出的动力下之后的周期不能精确地知道，并且由于在着落中断的情况下遵守六秒钟的要求，迟的触发将导致时间的损失。类似的时间需求也在展开和回收的其他情形下被限定。

然而，换向装置的可动罩必须保持这样的位置，在该位置马达被阻挡，并且肯定不能在外部负载的作用下返回到对应程序开始的位置。上述在位置的保持必须能够在阻挡一旦消失就终止在初始指令方向上的程序。

需要注意的是，在能够完全安全地启动电动马达之前的等待时间不能精确地知道，而且该等待时间依赖于遇到的情形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，为此，提供一种用于控制致动安装在涡轮喷气发动机的推力换向装置上的可动罩的电动马达的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

确定电动马达的运行状态，

如果电动马达在一定时间内不运行，切断电动马达的电源，

在停止工作周期之后重新启动电动马达，并且重复上述步骤或者如果这些步骤已经重复预定次数，则永久地关闭电动马达。

因此，通过交替电动马达的运行周期和允许其冷却的停止工作周期，避免了电动马达和电力电子装置的过热。这些运行重复几次，直至阻挡消失，且最初的程序可以继续。在相反的情形下，如果阻挡不是暂时的，马达在没有过热的情况下被永久地关闭。一旦飞行器在地面上，将可足够简单地在该飞行器的维护过程中松开该马达，但是不必替换烧坏了的电动马达。根据本发明的方法因此能够保护电动马达及其电力电子装置，并具有缩小的维护空间。

优选地，停止工作周期和/或不运行周期是预定的。清楚地，这些周期的实际值依赖于相关的电动马达及其电源和绝缘性。在阻挡的情况下最大供电时间和需要的冷却时间可由本领域技术人员容易地确定。

有利地，停止工作周期和/或不运行周期是基于通过至少一个适当的传感器确定的马达的温度来确定的，以致获得电力电子装置和马达的温度的渐近线，或者该马达的温度更简单地通过理论研究来确定。

优选地，根据本发明的方法包括另外的步骤，该另外的步骤旨在分析代表涡轮喷气发动机的管路中的压力的参数，并相应地设定由所述电动马达输出的动力。如果代表参数的分析表示只需要一定的动力以致动可动罩，电动马达将会比在需要输出最大动力时更慢地发热。

有利地，根据本发明的方法包括另外的步骤，该另外的步骤在不运行的情况下关闭所述电动马达之前，并且旨在控制电动马达以输出没有被采用的更高的动力。特别地，马达动力的增加使得能够增加马达不被阻挡并继续打开或闭合程序的机会。

附图说明

本发明的实施例将在下面结合附图给出的具体说明中得到更好的理解，其中：

图1是结合有栅格推力换向装置的发动机舱的部分示意立体图。

图2是可动罩及他们的致动系统的示意图。

图3是表示根据本发明的控制方法运行步骤的流程图。

图4是根据本发明控制方法的时间一方面与当指令展开或者重新关闭推力换向装置时与马达速度的下降相关的抵抗力的下降以及另一方面与电动马达的活动性之间的函数关系的曲线图。

具体实施方式

在具体说明本发明的实施例之前，需要重要明确的是被描述的方法不限于一种具体类型的换向装置。尽管通过栅格换向装置进行示例，本发明可以应用于不同设计的换向装置，特别是带门的换向装置。

图1表示结合有推力换向装置1的发动机舱的部分示意图。涡轮喷气发动机未示出。该推力换向装置1具有包括两个半圆形的可动罩2的结构以及用于转向气流的通道4的部分，其中该两个半圆形的可动罩2能够滑动以露出设置在该可动罩2之间的偏转叶片栅格3。阻挡门5设置在上述结构内，以能够枢转并能从他们不阻挡气流的通道4的位置到它们阻挡该通道的位置移动。为使可动罩2的开口与阻挡门5的阻挡位置相协调，阻挡门5通过铰接件机械地连接到可动罩2，并通过连杆(未示出)系统连接到固定结构。

可动罩2通过一组缸6a、6b来沿着上述结构的外面移动，其中该缸6a、6b安装在前框架上，在该前框架里面容纳有电动马达7和柔性传输轴8a、8b，该柔性传输轴8a、8b分别连接到上述缸6a、6b以致动他们。

用于致动可动罩2的系统只在图2中示出。每个可动罩2在三个缸6a、6b的作用下可以平移运动，这三个缸包括通过单个电动马达7致动的中心缸6a和两个附加缸6b，其中电动马达7连接到控制界面9。电动马达7输出的动力首先通过两个柔性传输轴8a配送到中心缸6a，然后经由柔性传输轴8b配送到附加缸6b。

图3示出了用于在正常条件下打开推力换向装置1的根据本发明方法的步骤的流程图。

起初，飞行员给出指令100以展开换向装置。电动马达7在步骤101过程中打开并根据确定的打开程序进行动作。电动马达7的运行状态在步骤102过程中的打开程序中被有规律地检测。如果当电动马达7接收大于每分钟200转的速度设定值，而电动马达7的实际转速小于每分钟100转，则认为电动马达7被阻挡了，并且应用根据本发明的方法的步骤。

首先，第一步103在于分析可动罩2的运动。如果可动罩2滑动小于10mm，那么遭受的阻挡可能是因为压力，其中该压力对电动马达7输出初始的低电动马达转矩而言太高，本例中该电动马达转矩为10Nm。在这种情形下，固定电动马达7的更高转矩(此例为35Nm)的设定值通过指令104发出。在相反的情形下，马达转矩保持固定在10Nm。

可以添加一个步骤，该添加的步骤能够在几个情形之间进行区分，特别是在正常展开和起飞中断(ATO)展开(对应紧急和高机械压力的情况)之间。在ALD展开的情况下，马达的动力将立即固定在其最大值，即35Nm，而在正常展开的情况下，在运用更高的动力之前，对低的并且理论上足够的马达的动力进行第一次检测。这同样适用于在正常情形下的闭合和在着落中断(ALD)的情形下的紧急闭合之间的闭合程序。

一旦检测到阻挡并且适当的转矩被固定，指令105触发过热记时器。当过热记时器达到预定持续时间，在本例中0.5秒作为最小值，而且电动马达7不运转，那么电动马达7的电源通过指令106切断。步骤106经由指令107触发冷却记时器。当冷却记时器达到根据采用的电动马达7而预定的冷却周期时，电动马达7再次通过指令108启动。电动马达7的重新启动108只发生限定次数。该次数可以是预定并倒计的，或者可以关联到上述循环的一定运行时间。特别地，电动马达7的重新启动和在切断与重新启动之间的循环比率被计算，从而获得马达和/或马达控制元件的温度的渐近线，从而能够根据飞行员的要求来维持平均转矩，而不达到这样的温度应力，该温度应力在确保允许飞行器实施“盘旋”并再次着落的最少时间时能损坏系统的元件。

当达到重复次数或者循环执行的时间已经终止时，电动马达没有不被阻挡的情况下，那么其电源将永久地被切断。清楚地，能提供传送给飞行器的飞行员的信息，并通知他必须进行维护操作。

图4示出了将根据本发明的方法应用到在着陆中断的情形下(涡轮喷气发动机处于高速)关闭推力换向装置1。在这样的情形下，可动罩必须能够在飞行员触发之后的少于六秒钟的时间内再次被关闭，且电动马达7必须输出比正常关闭情形下更大的动力，以克服由于涡轮喷气发动机高速运行产生的高气动压力。

然而，如图4中的曲线所示，这些气动压力非常快速地减小。已知地，对于在触发操作之后仅仅约三秒钟内要输出35Nm的电动马达，气动压力将是足够低的。

为在这样的情形下再次关闭可动罩2，可以设想两种方案：要么采用适应初始高压力的电动马达，或者采用较差动力的电动马达7，而且该较差动力的电动马达7仅仅在压力已经充分减小的时候启动。这里需要注意的是，设备的重量在飞行器构造中是重要的要点，而且换向装置是发动机舱中最重的组件。因此在遵守安全和强度标准的同时尽可能地设法减小其重量是有利的。因此，采用较差动力的电动马达的方案是优选的。

然而，如已经解释了的，电动马达启动的时刻不能准确确定。而且，如果需要克服的压力仍然很高，太快地启动该电动马达将冒引起其过热的风险。因此，根据本发明的方法是尤其合适的。如图4所示，电动马达7例如在触发后一秒钟开启，并间歇地运行，直至气动压力已经充分地减小。根据本发明的方法能够在一定阻挡时间之后关闭电动马达7的电源，从而防止其过热，并允许其在重复尝试之前冷却下来。而且，也考虑了相对气动压力理论下降的差别，因此能够采用较差动力因此更小更轻的而且还使得过热风险最小化的电动马达。

尽管本发明已经参考具体实施例进行了描述，很清楚，本发明并不局限于此，而且本发明包括描述特征的等同物以及其组合，只要这些组合包括在本发明的范围内。

Claims (6)

1.用于控制电动马达的方法，其中该电动马达用于致动安装在涡轮喷气发动机的推力换向装置上的可动罩，其特征在于：该方法包括如下步骤：

确定电动马达的运行状态，

如果电动马达在一定时间内不运行，切断电动马达的电源，

在停止工作周期之后重新启动电动马达，并且重复上述步骤或者如果这些步骤已经重复预定次数，则永久地关闭电动马达。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：停止工作周期和/或不运行周期是预定的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述停止工作周期和/或不运行周期是基于通过至少一个适当的传感器确定的马达的温度和/或电力电子装置的温度来确定的。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：其包括另外的步骤，该另外的步骤旨在分析代表涡轮喷气发动机的管路中的压力的参数，并相应地设定由所述电动马达输出的动力。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：其包括另外的步骤，该另外的步骤在不运行的情况下关闭所述电动马达之前，并且旨在控制电动马达以输出没有被采用的更高的动力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述另外的步骤只在可动罩已经完成小于预定长度的行程的情形下采用。

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