CN101815857B - 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和系统 - Google Patents
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和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种控制用来致动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的方法,所述致动器受一电动机驱动,其包括一就其移位演变提供信息的相对位置传感器,其中所述发动机是根据所述整流罩在一开启位置与一闭合位置之间的移位的至少一部分的瞬时位置而受到控制,所述整流罩的瞬时位置是根据至少一参考位置绝对数据与所述发动机的相对位置传感器提供的相对于所述参考位置的相对位置数据来确认,其中,如果致动作用在中断后重新启动,所述参考位置的一个新的决定程序就会被启动。
Description
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方法和系统。
背景技术
一推力反向器的作用是当一飞机着陆时通过使涡轮喷气发动机产生的推力的至少一部分转向前方来改善飞机的制动能力。在此阶段,反向器会阻挡排气喷嘴并将发动机的排出气流导向发动机舱前部,从而产生一反向推力来改善飞机轮子的制动。
用来实现气流的重新定向的装置依反向器类型而有所不同。然而,在所有的情况中,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。
为了克服伴同气动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EP 0 843 089文档中描述。
通过使用这类致动器,可以根据整流罩在它的开启位置与它的闭合位置之间行进的位置来产生对一反推力装置整流罩的展开与闭合运动的一伺服控制。
为此,已知的是使用设在所述整流罩和/或所述致动器上的绝对位置传感器,和安装在致动器的电动机轴线上的速度传感器,如在WO2006/134253文档中的情况。
在这样的情况下,如果这些传感器发生故障,整流罩的活动就无法再受控制。
特别是从WO 03/010430文档中也已知,在退回或展开过程中,当发生一中断时,例如万一发生电力供应的一随后又重新启动的暂时性中断时,推力反向器的整流罩会自动返回它对应于退回位置的参考位置。因而不能够准确地知道整流罩的位置直到它到达它的退回位置。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种控制方法来限制反向器无效的情况以弥补这些缺陷。
为此目的,本发明的主题是一种控制用于致动一涡轮喷气发动机的一推力反向器的整流罩的至少一致动器的方法,致动器由一电动机驱动,所述电动机包括一提供其移位演变信息的相对位置传感器,其中所述发动机的控制是根据所述整流罩在一开启位置与一闭合位置之间的移位的至少一部分的瞬时位置而受到伺服控制,所述整流罩的瞬时位置是根据至少一参考位置绝对数据与所述发动机的相对位置传感器提供的相对于所述参考位置的相对位置数据来确认,且其中,如果致动作用在中断后被恢复,所述参考位置的一个新的决定程序就会被启动。
由于本发明的安排,所述瞬时位置是根据来自发动机的相对传感器的一系列相对位置信息来计算。所述参考位置信息能以多种不同方式来决定,这使得减少对绝对位置传感器的依赖与在一中断之后得到改进的操作成为可能。
有利地,所述参考位置被当作所述整流罩的行程的一极端位置來测定。
一整流罩的所述极端位置可以在,没有整流罩的一绝对位置传感器之下,例如用一近接传感器来决定。
根据一实施例,所述参考位置是根据所述整流罩的一绝对位置传感器提供的整流罩的至少一绝对位置数据来决定。
有利地,所述参考位置被当作所述整流罩的绝对位置传感器提供的至少二绝对位置数值的一平均值来计算。
根据一实施,所述整流罩的至少一绝对位置传感器所提供的位置数值被拿来与对应于所述整流罩的行程的一个范围的数值做比较。
根据一实施,如果不能决定一参考位置数值,对发动机的控制就会受到修正以减小发动机的转矩和/或速度。
这些安排使得所述反向器的开启和关闭减慢,但是允许它即使一传感器故障了也能使用。
低速致动避免了在缺少位置信息的情况下对结构的损坏。
根据一实施,在重新启动时,停止位置被用来决定参考位置。
有利地,提供给发动机的一相对位置信号和所述停止位置被用来决定新的参考位置。
本发明的另一主题是一种控制用来致动一涡轮喷气发动机一推力反向器的整流罩的至少一致动器的系统,其包含:
-受至少一电动机驱动的用来致动一整流罩的至少一致动器,和
-控制所述致动器与所述电动机的装置,
-所述电动机包括一提供它的移位演变信息的相对位置传感器
其中所述控制装置被设置来执行前面所描述方法的步骤。
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、实施根据本发明的一方法的系统的一实施例,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的透视视图。
图2是所述活动的整流罩与它们的致动系统的一概略表示。
图3是所述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。
图5是在一展开阶段根据一整流罩的位置来给出它的速度走向的一例子。
具体实施方式
在详细描述本发明的一实施例之前,重要的是要明确指出,所描述的方法和系统都非局限于一特定类型的推力反向器。虽然本发明以一栅型推力反向器做说明,但是本发明还可用不同设计,特别是门型的推力反向器来实施。
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。
根据未表示的一变化例,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。
所述系统也包含能够得知整流罩2在开启与闭合位置之间的移动的绝对位置传感器16。这些位置传感器16可置于整流罩2上或致动器6上。
电动机7包括一提供电动机活动部件的移动走向信息的相对位置传感器17。
系统也包括近接传感器18,如果所述整流罩在开启或闭合位置,就可以独立地识别绝对位置传感器16。
在所示实施例中这些传感器被直接连接到控制器9。根据一变化例,这些传感器被连接到飞行器的控制系统,其将信号从此传感器发射到控制器9。
控制装置9被配置以根据整流罩2在介于它的开启位置与它的闭合位置之间的行程中的位置来伺服控制电动机的控制。
为了产生此伺服控制,控制装置9被配置以根据一参考位置绝对数据Pref,以及由电动机的相对位置传感器所提供的从这个参考位置Pref到瞬时位置的相对位置数据δPref的积分或总和,来决定整流罩2的瞬时位置Pi,这可由下面的公式来表示:
Pi=Pref+∫δPrel
当绝对位置传感器16有效还有无效时,都必须决定参考位置。
图4说明使得决定参考位置Pref变得可能的方法。当一使用者启动一致动反向器的整流罩的操作时,必须决定这一位置。在一致动操作中断,随后此操作又重新启动时,这一参考位置Pref也必须重置。此种类型的中断与重新启动可能发生在例如,一暂时的电力供应中断时。
在这两种不同的情况中,所述方法遵循一组步骤来决定一可用的参考位置Pref。
在一参考位置Pref能被决定的情况下,通过使用,例如,速度伺服控制曲线V作为图5中所示的行程中的瞬时位置Pi的一函数,来实现一正常速度控制。应该注意的是,电动机的转矩也是根据位置而受到伺服控制。
在参考位置Pref不能被决定的情况下,系统没有整流罩位置的可靠信息,却会在低速和/或低转矩下应用致动控制C2。这一安排使得反向器的开启与关闭变慢,但允许它即使缺少位置信息依然能够发挥功能。
低速致动避免了在缺少位置信息的情况下对结构的损坏。整流罩行程的终点可以通过增加电动机转矩和/或增加电动机电流,或甚至通过接收一来自一近接传感器的信号来检测。
如图4所示,在接收一来自一使用者的指令时,从一展开或开启操作中的一起点EI0开始用一参考位置Pref来执行瞬时位置Pi的初始化。
在第一步骤EI1,检查从绝对位置传感器16接收到的信号SA1与SA2的一致性。这里,一“一致信号”应该被理解为是与可用位置信息一致的一有效信号。
如果源自这两个传感器16的信号确实一致,就执行第二步骤E2。
第二步骤EI2包含检查来自传感器16的两个信号SA1与SA2是否被包含在对应于整流罩2的行程的一个范围的数值I中。这组数值可能通过公差而增大。例如,在等级为730mm的行程上,可提供10mm的公差,这样就得出一个介于-10到+740mm的数值范围。
在这两个信号SA1与SA2都被包含在范围I中的情况下,会执行第三步骤。
第三步骤EI3在于检查源自传感器的信号SA1与SA2是否一致,也就是说,通过与一预定的可接收差阈做比较,检查它们的数值是否相近。
在这两个信号SA1与SA2相近的情况下,就执行第四步骤EI4。
第四步骤EI4在于,将发动机的瞬时位置Pi初始化为与来自绝对位置传感器16的信号SA1与SA2的平均值一致的一参考值Pref。
一旦完成第四步骤EI4,就通过根据一参考位置绝对数据Pref与由电动机的相对位置传感器17根据此参考位置Pref而提供的相对位置数据Prel的积分来计算整流罩的瞬时位置Pi,执行整流罩的致动在正常速度下的控制C1。
介于EI0与C1之间的此第一序列步骤对应于一标称使用情况,其中两个绝对位置传感器16的数值SA1与SA2是有效且可用的。
在对步骤3中的数值的一致性测试显示数值不相近的情况下,会执行第五步骤E5。
第五步骤E5对应于初始位置Pi初始化失败的一判定。
在这些状况下,需要一低速控制C2。在第二步骤EI 2的测试显示绝对传感器16的两信号值SA1与SA2并不在范围I中的情况下,执行第六步骤。
第六步骤EI6在于检查源自一绝对传感器16的信号SA1与SA2中是否至少有一个被包含在范围I中。
在绝对传感器16的信号有一个确实在范围I中的情况下,执行第七步骤EI7。
第七步骤EI7在于将电动机的瞬时位置Pi初始化为对应于绝对位置传感器16的在范围I中的信号值SA的一参考值Pref。
一旦完成第七步骤EI7,就通过使用新决定的参考值Pref来执行整流罩的致动在正常速度下的控制C1。
在第六步骤EI6的测试显示绝对传感器16的信号值SA1与SA2无一位在范围I中的情况下,执行第八步骤EI8。
第八步骤在于检查一源自例如,来自一近接传感器19,显示整流罩2在它们的行程的一末端,例如邻近开启或闭合位置的信号SE的存在。
如果这些邻近位置信息Pb是可以得到的,就执行第九步骤EI9。
第九步骤EI9在于将电动机的瞬时位置初始化为对应于检测到的终端位置SE的一参考值Pref。
一旦完成第九步骤,就通过使用适时决定的参考值Pref来执行整流罩2的致动在正常速度下的控制C1。
在第一步骤EI1的测试显示来自两个绝对传感器16的信号SA1与SA2并不一致的情况下,执行第十步骤EI10。
第十步骤EI10在于检查来自一绝对位置传感器16的信号SA1与SA2是否至少有一个是合适的。
在第十步骤EI10的测试显示来自一绝对传感器16的信号SA适用的情况下,执行第十一步骤EI11。
第十一步骤在于检查源自一绝对传感器16的信号值SA是否包含在范围I中。
在来自绝对传感器16的信号SA确实处于范围I的情况下,将如前所述地执行第七步骤,接着是通过使用适时决定的参考值Pref执行整流罩2的致动在正常速度下的控制C1。
在步骤EI11的测试显示来自绝对位置传感器16的信号SA并不在范围I的情况下,将如前所述地执行步骤EI8,并执行以下的步骤。
在步骤EI10的测试显示来自绝对位置传感器16的信号并不合适的情况下,将如前所述地执行步骤EI8,并执行以下的步骤。
上文所描述的方法的步骤对应于一初始化与基于接收到的一致动控制指令的致动控制。
在致动操作在展开期间被中断的情况下,将会根据下文描述的步骤从起点ER0重启致动操作。
第一步骤ER1在于检查由初始位置Pref与来自传感器的相对位置数据的积分∫δPrel构成的变量值就系统的状态而言是否还有效。例如,可以认为这些数值在一定程度的中断时间之后将不再有效。
在上文的变量值被认为有效的情况下,重新计算Pref的一个新数值是先验而非必需的。
尽管如此,执行两个补充测试步骤ER2和ER3是有利的。
第二步骤ER2在于识别由提供相对位置数据δPrel的电动机的电动机位置传感器所提供的相对位置信号SR的数值是否与控制器9具有的变量值Pref与∫δPrel相容。
第三步骤ER3在于查核信号SR不包括源自绝对位置传感器对应于信号峰值现象的异常值,也称为假信号。
如果这两个步骤ER2与ER3的测试都是肯定的,就执行第四步骤ER4。
第四步骤在于通过使用中断之前已存在的Pref与∫δPrel值来重启致动操作。
这对应于整流罩在中断之前还没有相对于它的停止位置Pa被移动的情况。
通过使用适时决定的Pref与∫δPrel数值来执行整流罩的致动在正常速度下的控制C1。
根据一变化例,在此情况下可以把数值Pa当作新的参考值再使用并重新开始求算相对位置值的积分。
在前面三步骤ER1、ER2、ER3的测试都是否定的情况下,要从第五步骤开始执行一系列步骤以决定一新的参考位置Pref,根据此参考位置Pref将执行相对位置数值的一新的积分。
第五步骤ER5在于检查从绝对位置传感器16接收到的信号SA1与SA2的一致性。
如果源自这两个传感器16的信号SA1与SA2确实一致,就执行第六步骤ER6。
第六步骤ER6在于使用在发生中断时由绝对传感器提供的最接近于位置Pa的位置值SA,以通过使用适时决定的参考值Pref来重新启动其后是整流罩2的致动在正常速度下的控制C1的致动动作。
在第五步骤ER5的测试显示来自两个绝对传感器16的信号SA1与SA2并不一致的情况下,执行第七步骤ER7。
第七步骤在于检查是否至少一来自一绝对位置传感器16的信号SA是合适的。
在第七步骤ER7的测试显示来自一绝对传感器16的一个信号SA确实合适的情况下,执行第八步骤。
第八步骤ER8在于使用由绝对传感器提供的合适的位置值SA,来重新启动致动动作,致动动作之后则是通过使用适时决定的参考值执行整流罩2的致动在正常速度下的控制C1。
在第七步骤ER7的测试显示来自一绝对传感器16的信号SA1、SA2无一合适的情况下,执行第九步骤ER9。
步骤ER9在于确认没有有效位置信息可用。
在这些条件下,需要一低速控制C2。
应该注意的是,上面所描述的控制方法可通过计算机上的软件装置被程序化。
当然,本发明并不局限于上文以例子描述的系统的单个实施例,而是包含它们的所有变化例。
Claims (8)
1.一种控制用以致动操作一涡轮喷气发动机的推力反向器整流罩(2)的至少一致动器(6)的方法,所述致动器由一包括一就其移位演变提供信息(SR,δPrel)的相对位置传感器(17)的电动机(7)所驱动,其中所述电动机(7)的控制是根据所述整流罩(2)在介于其开启位置与闭合位置之间的行程的至少一部分的瞬时位置(Pi)而受到伺服控制,所述整流罩的瞬时位置(Pi)被当做至少一参考位置绝对数据与由电动机的所述相对位置传感器(17)提供的相对于所述参考位置的相对位置数据(δPrel)的一个函数来决定,
其中,如果所述致动操作在一中断之后又重新启动,一个新的参考位置的一个决定程序就会在所述致动操作重新启动之前被启动。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述参考位置或所述新的参考位置被当作所述整流罩的行程的一极端位置(SE)来决定(EI8,EI9)。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述参考位置或所述新的参考位置是根据所述整流罩(2)的一绝对位置传感器(16)所提供的所述整流罩的至少一绝对位置数据(SA1,SA2)而被决定(EI4,EI7)。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述参考位置或所述新的参考位置被当作所述整流罩(2)的绝对位置传感器(16)所提供的至少二绝对位置值(SA1,SA2)的一平均值来计算(EI4)。
5.根据权利要求1所述的方法,其中由所述整流罩(2)的至少一绝对位置传感器(16)所提供的位置值(SA1,SA2)与对应于所述整流罩(2)的行程的一数值范围(I)做比较。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,在无法决定参考位置值或新的参考位置值的情况下,电动机(7)的控制会被修改以降低所述电动机的转矩和/或速度。
7.根据权利要求1所述的方法,其中在重新启动时,停止位置被用来决定所述新的参考位置。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述电动机的一相对位置信号(SR)与所述停止位置(Pa)被用来决定新的参考位置。
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