CN101784964B - 控制一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩的至少一致动器的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制系统，适用于一涡轮喷气发动机中一推力反向器的整流罩的至少一致动器(6)，包含一组致动和/或控制组件。一控制装置(9)被用来检测一致动和/或控制组件(7，16，13)的故障、用来判定对于系统操作而言，故障是阻塞性或非阻塞性，且如果是一非阻塞性故障，就用来从一正常运转模式切换到一故障调节运转模式，其中所述致动和/或控制组件(7，16，13)的故障至少部分地由其它致动和/或控制组件(7，16，13)的一修正指令来补偿。

Description

控制一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩的至少一致动器的方法与系统

技术领域

本发明涉及一种控制一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩的至少一致动器的系统和方法。

背景技术

一推力反向器的作用是当一飞行器着陆时通过将涡轮喷气发动机产生的至少一部分推力转向前方来提高飞行器制动的能力。在此阶段，所述反向器阻挡排气管并将发动机的排出气流转向发动机舱前方，从而产生一反向推力来增加飞行器轮子的制动力。

实现此气流重新定向所使用的装置依反向器的类型而有不同。然而，就所有情况而论，一反向器的结构包含活动的整流罩，它们可在一展开位置和一退回位置之间移动，在展开位置，它们会在发动机舱中打开一个供转向气流所用的通道，而在退回位置，则会关闭这个通道。这些活动的整流罩也可以提供一转向功能或仅是启动其它转向装置。

例如，在栅型推力反向器中，多个活动的整流罩沿着轨道滑动以致于它们在开启阶段中往后退时，会让设在发动机舱厚度方向中的转向叶片的格栅露出来。一连杆系统把这个活动的整流罩连接到在排气通道内展开来并阻塞直流模式中的出口的锁止闸。另一方面在门式反向器中，每一个活动的整流罩会枢转以便阻塞气流并使其转向，从而在此重新转向中起到积极作用。

一般而言，这些活动的整流罩受需要一管路来输送一加压流体的液压或气动致动气缸所致动。依惯例，这种加压流体是通过或从涡轮喷气发动机分流空气，或从飞机的液压管路提取而获得。这类系统需要相当大量的维修，因为液压或气动管路中最轻微的泄露可能难以检测到并且有损坏反向器和发动机舱其它部件的风险。另外，由于反向器前段中仅有少量空间可用，安装和维护这样的管路就特别困难且显笨重。

为了克服伴同空气动力与液压系统的各种缺点，推力反向器制造商已寻求替换它们且尽可能地为他们的反向器装备较轻且更可靠的机电致动器。这样的推力反向器已在ＥＰ0843089文档中描述。

然而，如果充分利用机电致动器在节省重量及尺寸较小方面所提供的益处，它们也有一些需要克服的缺点。

特别地，机电致动器必需使用一包含所述多个致动器、电源与控制组件，和传感器的完整的电气系统，所有这些组件都可能会出现故障。

标准作业中，如果此系统的组件中有一个发生故障，就要让该系统失效，因为该推力反向器不能在规格所要求的性能水平下被使用。

发明内容

本发明的目的是减小所述系统失效的频率。

为此目的，本发明的主题是一种控制一涡轮喷气发动机的一推力反向器的至少一整流罩的致动器的系统，包含一组致动和／或控制组件，包含至少一：

－受至少一电动机驱动的至少一整流罩致动器，

－控制致动器与电动机的控制装置

－在控制装置与一飞行器控制系统之间的通信装置，

特征在于

所述控制装置用以检测一致动和／或控制组件的故障情形，判定对于系统的操作而言，该故障是阻塞性或非阻塞性，如果故障是非阻塞性，就从一正常运转模式切换到一故障调节运转模式，其中所述致动和／或控制组件的故障至少部分地由其它致动和／或控制组件的一修正指令来补偿。

受惠于根据本发明的安排，当所检测到的故障就所涉及的功能而言属于非阻塞性时，所述系统可实时地被重新设置并继续运转。

顾及系统的状态，当检测到的故障属于非阻塞性时，对于反向装置而言，要能够在一保留系统使用安全性的降级模式下实现驱动。

这些安排因而能够提高系统的可用性并从而提高电致动反向器的可用性。

有利地，所述系统包含至少一位置传感器，用于检测一反向器整流罩的位置或一反向器整流罩的一致动器的位置以用来对致动器提供反馈控制。当所述至少一个位置传感器故障时，控制装置会通过降低电动机的转矩和／或速度来执行一修正指令。

这些安排使所述反向器的开启和关闭变慢，但是使它即使在传感器发生故障时也能够被使用。

低速致动在没有位置信息的情况下避免了对结构的损坏。

有利地，控制装置通过电动机转矩的增加和／或电动机电流的增加来检测整流罩的行程终点。

根据一实施例，如果所述系统的电源供应或所述系统的功率级发生局部故障，控制装置会执行电动机的一修正指令来减小电动机电流使其不超过易于造成电力供应中断的一限制电流。

这些安排使反向器的开启和关闭变慢，但是使它即使在电源供应发生故障时也能够被使用。

根据一实施例，如果所述电动机发生故障，所述控制装置会执行一修正指令以便开启所述反向器，这包括解开整流罩的至少一止动器，所述整流罩通过一空气动力学的效应而开启。

有利地，在空气动力的影响下，控制装置检测致动器和／或整流罩的行程方向，以便通过电动机制动器来阻止向关闭方向的运动。

根据一实施例，所述系统包含警报装置，以在系统处于故障调节运转模式时，向一使用者示警。

这些安排允许一使用者，例如飞行员，在反向器的性能将轻微降级时，就实情获得示警。

本发明的另一主题是一种控制一推力反向器整流罩的至少一致动器的方法，包含以下的步骤：

－检测一致动器控制系统中的一故障，

－判定故障是阻塞性或非阻塞性，

－如果故障是非阻塞性，就在所检测到的非阻塞性故障类型的基础上选择一故障调节模式，

－应用所选择的故障调节模式，及

－配置至少一位置传感器，用于检测一反向器整流罩的位置或一反向器整流罩的一致动器的位置，以用来对致动器提供反馈控制，其中，当所述至少一个位置传感器故障时，降低至少一用以驱动所述致动器的电动机的转矩和／或速度来执行一修正指令。

无论如何，本发明将借助于以下说明，并同参考所附的示意图，以非限制性例子、此系统的一实施例，获得清楚的理解。

附图说明

图1是包含一栅型推力反向器的一发动机舱的一部分概略透视图。

图2是活动的整流罩与它们的致动系统的一概略表示。

图3是活动的整流罩的致动器的控制系统的一概略表示。

图4是根据本发明的一方法的一流程图。

具体实施方式

在详细描述本发明的一实施例之前，重要的是要强调所描述的方法和系统都不局限于一种类型的推力反向器。虽然本发明以一栅型反向器说说明，但是本发明还可用不同设计，特别是门型的反向器来实施。

图1显示包含一推力反向器1的一发动机舱的一个部分概略示意视图。涡轮喷气发动机没有被描绘。推力反向器1有一个包含两个半圆的活动的整流罩2的结构，能够滑动以不使位于活动的整流罩2与被转向的空气流的一通道段之间的转向叶片的格栅3露出。阻断闸5位于所述结构内以便能够枢转并从一不阻碍空气流4的通道的位置转变成一阻断此通道的位置。为了使活动的整流罩2的开启与所述阻断闸5的一阻断位置相配合，阻断闸5通过铰链机械式地连接到活动的整流罩2并通过一连杆系统（未描绘）连接到固定的结构。

活动的整流罩2沿着所述结构的外部的移动由被安装在一前框上的一组致动气缸6ａ、6ｂ来处理，所述前框中容设一电动机7和，分别被连接到致动气缸6ａ、6ｂ以致动它们的挠性传动轴8ａ、8ｂ。

在图2中单独描绘活动的整流罩2的致动系统。每一活动的整流罩2都可以在三个致动气缸6ａ、6ｂ的动作下被移动，三个致动气缸包含一中心致动气缸6ａ与二附加致动气缸6ｂ，由连接到包含一微控制器的控制装置9的一单一电动机7致动。电动机7传送的电力先通过二挠性传动轴8ａ配送到中心致动气缸6ａ，接着通过挠性传动轴8ｂ配送到附加致动气缸6ｂ。

根据未表示的一变体，对于每一整流罩仅使用受连接到一控制界面的单一电动机所致动的上与下两个两个致动气缸。电动机所传送的动力通过二挠性传动轴8ａ被传送给所述上与下两个致动气缸。

图3概略地显示致动两个整流罩的一控制系统，针对每一整流罩用上与下两个致动器。

如图3所示，根据本发明的一推力反向器的致动器的一控制系统包含一微控制器9。

此微控制器9通过通信装置10连接到飞行器的控制系统12。

所述控制系统也包括一连接到飞行器的供电网络14的功率级13。

微控制器9使得控制如前所述的一电动机7与致动气缸或致动器6变得可能。所述电动机包括一也受微控制器9控制的制动器15。

致动器6中有一些配备有位置传感器16以便于决定致动器6在开启与闭合位置之间的移动。同样地，电动机和／或制动器配备有位置传感器17，它们同样可以侦知致动器6和从而整流罩2的移位。

所述系统也包含当系统处于如下文描述的一故障调节运转模式时，向一使用者示警的装置，由一简单的界面18构成，利用通信装置10与飞行器控制系统12向飞行员示警。

微控制器9也控制被称为主止动器的一整流罩止动器19的开启和关闭。这个止动器会防止不希望出现的整流罩开启。

微控制器9用于检测一致动和／或控制组件的故障情形，判定故障是阻塞性或非阻塞性且，如果是非阻塞性故障，就从一正常运转模式切换到一故障调节运转模式，其中组件的故障至少部分地通过对其它致动和／或控制组件的一修正指令来补偿。

可能出现在系统中且能够通过切换到一故障调节模式来补偿的主要的故障类型是，传感器17、16的故障、电动机7的故障，或电源供应的局部故障。

一第一故障调节模式Ｍ1涉及一反向器整流罩2的位置传感器16的故障。

整流罩2的位置信息被用来提供致动器的反馈控制。特别地，开启或关闭的速度可以根据整流罩2的位置而改变，速度减低到临近止动点。

如果发生故障并进而缺少整流罩2的位置信息，在故障调节模式Ｍ1中，微控制器9会通过降低电动机7的转矩和／或速度并通过经由增加电动机转矩和／或增加电动机电流检测行程终点的方式来执行一修正指令。

一第二故障调节模式Ｍ2涉及功率级13的一局部故障或电源供应网络14的一局部故障。特别地，一已知的故障是损失三相电源供应中的一相。

当出现这个故障时，微控制器9会在两相上执行电动机7的一修正指令，减小电动机7的转矩从而减小电动机7内的电流强度以使其不超过易于引起电源供应14的中断的一限制电流。

特别地，电源供应网络14有一称为自动断路器的安全装置，当连接到此电源供应的一负载要求一太强的电流时，会切换电源供应。

一第三故障调节模式Ｍ3涉及电动机的一种故障。

当出现这个故障时，微控制器9执行一修正指令以开启反向器整流罩2，这在于解开整流罩的至少一止动器19并允许电动机7“线路开通”，就是说，使电动机制动器15无效。在此情况中的空气动力学效应致使反向器整流罩2开启。

微控制器9检测空气动力的影响下致动器和／或整流罩行程的方向，以便阻止电动机的制动器15在一关闭方向上的移动，如果这样的移动被检测到。

第4图描绘根据本发明的方法的步骤摘要图。

在一第一步骤Ｅ1，系统中有一故障被检测到。在一第二步骤Ｅ2，故障被判定为阻塞性或非阻塞性。如果故障属于阻塞性，系统会在一第三步骤Ｅ3用信号指示其不可用性。

如果不是，在一第四步骤Ｅ4会根据检测到的非阻塞性故障的类型选择一故障调节模式Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3。

在一最后步骤Ｅ5，应用所述故障调节模式Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3。

应该注意的是，上文所描述的控制方法可以使用软件装置程序化到电脑中。

当然，本发明并不仅限于上文以举例方式描述的系统的实施例，而相反地包含所有的变化例。

Claims (8)

1.一种控制一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩的至少一致动器的系统，包含一组致动和／或控制组件，至少包含：

－受至少一电动机（7）驱动的至少一整流罩（2）致动器（6），

－控制所述致动器和所述电动机（7）的控制装置（9），

－在所述控制装置（9）与一飞行器控制系统之间通信的装置（10），特征在于

所述控制装置（9）用以检测一致动和／或控制组件（7、16、13）的故障，判定对于系统操作而言，故障是阻塞性或非阻塞性，如果所述故障是非阻塞性，就从一正常运转模式切换到一故障调节运转模式（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3），其中所述致动和／或控制组件（7、16、13）的故障至少部分地由其它致动和／或控制组件（7、16、13）的一修正指令来补偿，且其中，所述系统包含至少一位置传感器（16），用于检测一反向器整流罩的位置或一反向器整流罩的一致动器的位置，以用来对致动器提供反馈控制，其中，当所述至少一个位置传感器（16）故障时，所述控制装置（9）会通过降低所述电动机（7）的转矩和／或速度来执行一修正指令。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制装置（9）通过电动机转矩的增加和／或电动机电流的增加来检测所述整流罩（2）的行程终点。

3.根据前面权利要求中任一项所述的系统，其中，如果所述系统的电源供应或所述系统的功率级（13）发生一局部故障，所述控制装置（9）会执行所述电动机（7）的一修正指令来减小电动机电流使其不超过易于造成电力供应中断的一限制电流。

4.根据前面权利要求1至2中任一权利要求所述的系统，其中，如果所述电动机（7）发生一故障，所述控制装置（9）会执行一修正指令以便开启所述反向器，这包括解开所述整流罩（2）的至少一止动器（19），所述整流罩（2）通过一空气动力学的效应开启。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，在空气动力的影响下，所述控制装置（9）检测所述致动器（6）和／或所述整流罩（2）的行程方向，以便通过电动机制动器（15）来阻止向关闭方向上的运动。

6.根据前面权利要求1至2中任一权利要求所述的系统，其包含警报装置（18），以在系统处于故障调节运转模式时，向一使用者示警。

7.一种控制一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩的至少一致动器的方法，包含以下的步骤：

－检测（Ｅ1）一致动器控制系统中的一故障，

－判定（Ｅ2）所述故障是阻塞性或非阻塞性，

－如果所述故障是非阻塞性，就在所检测到的非阻塞性故障类型的基础上选择（Ｅ4）一故障调节模式（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3），

－应用（Ｅ5）所选择的故障调节模式（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3），及

－配置至少一位置传感器（16），用于检测一反向器整流罩的位置或一反向器整流罩的一致动器的位置，以用来对致动器（6）提供反馈控制，其中，当所述至少一个位置传感器（16）故障时，降低至少一用以驱动所述致动器（6）的电动机（7）的转矩和／或速度来执行一修正指令。

8.根据权利要求7所述的方法，其另外包含当所述系统处于故障调节运转模式时，向一使用者提出警示的步骤。