CN102016331A - 尤其用于航空器的蓄能器状态的控制方法 - Google Patents

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Abstract

与流体系统相连的蓄能器的状态的控制方法包括在流体系统压力稳定后的以下相继步骤：测量流体系统从第一预定压力(P1)到小于第一预定压力(P1)的第二预定压力(P2)所用的第一时间段(Δt1)；测量流体系统从小于第二预定压力(P2)的第三预定压力(P3)到小于第三预定压力(P3)的第四预定压力(P4)所用的第二时间段(Δt2)；和比较第一和第二时间段(Δt1，Δt2)，以确定蓄能器的状态。尤其应用于航空器中。

Description

尤其用于航空器的蓄能器状态的控制方法
技术领域
本发明涉及与流体系统相连的蓄能器的状态的控制方法。
本发明相应地还涉及适于实施该方法的控制装置及应用本发明的航空器。
背景技术
一般性地，飞机配备有多个液压回路，以允许致动飞机的所有辅助设备。
一般性地，出于安全性的原因，被液压回路控制的每个装置同时安装在主液压回路上和独立和自主的辅助液压回路上。
如在文献FR 2888898中所描述的，已知在这类液压系统上使用蓄能器，所述蓄能器允许向受控元件释出其液压能储备，以使得将液压回路中的压力保持在接近这些元件的额定运行压力的水平上。
该蓄能器布置在流体系统的高压液压管线上，在液压功率发生器和远离该功率发生器的受控元件之间。
这类蓄能器允许吸收在液压回路中由各种受控元件运行所产生的超压，并且因此避免在管道系统中压力突然变化时飞机的结构和设备受到损坏。
为了控制蓄能器的状态，文献FR 2888898提出一种用以检查蓄能器的增压状态的方法。
该控制方法在其原理上，在使流体系统增压到运行压力之后在于：测量为从第一预定压力变到第二预定压力所述流体系统所必需的时隙，和将该时隙与一预定的参照时间段进行比较。
通过在参照蓄能器上应用该控制方法，来确定该参照时间段。
然而，在液压系统的某些配置中，该控制方法是无效的。
实际上，流体压力在流体系统中降低的速度取决于该系统的体积容量(capaciévolumique)。
因此，流体量越大，流体系统的压力就需要越长时间来降低。
此外，在流体系统中，在系统的高压部分和低压部分之间存在内部泄漏。低压部分和高压部分之间的泄漏越小，降低系统压力所需的时间越长。
因此，在小漏率和/或带有大体积容量的流体系统的航空器中，由于液压系统本身的配置，系统为从第一预定压力过渡到第二预定压力所用的持续时间会很长，并且因此不能直接地体现蓄能器的运行状态。
发明内容
本发明的目的在于解决前述弊端，并且提出一种有效的蓄能器状态的控制方法，从而允许检查蓄能器的运行而不受该蓄能器安装在其上的液压系统的配置的影响。
为此，本发明涉及蓄能器状态的控制方法，所述蓄能器与流体系统相连，其特征在于，所述控制方法包括以下相继的步骤：
-使流体系统增压；
-在至少一预定时间段内将流体保持在运行压力，以保证流体系统的稳定；
-停止对流体系统的增压；
-测量流体系统从第一预定压力到小于第一预定压力的第二预定压力所用的第一时间段；
-测量流体系统从小于第二预定压力的第三预定压力到小于第三预定压力的第四预定压力所用的第二时间段；和
-比较第一时间段和第二时间段，以确定蓄能器的状态。
因此，通过在流体系统中的压力下降的曲线上比较两个时隙测量值，可从中推导出与该流体系统相连的蓄能器的运行状态，同时摆脱液压系统特征(体积容量、内部漏率)的影响。
在允许容易比较测量出的时段的本发明一实用的实施方式中，在第一预定压力和第二预定压力之间的差基本等于在第三预定压力和第四预定压力之间的差。
实际上，第二预定压力大于在基本等于60℃的温度下的蓄能器的预载压力。
此外，第三预定压力小于在基本等于-40℃的温度下的蓄能器的预载压力。
因此，用于控制蓄能器运行状态所使用的预定压力考虑到蓄能器的预载压力，只要流体系统压力大于预载压力，所述蓄能器就可给流体系统提供能量。
根据本发明的第二方面，其还涉及蓄能器状态的控制装置，所述蓄能器与流体系统的高压管线相连并且所述流体系统包括至少一系统增压泵，其特征在于所述装置包括：
-实时处理单元；
-至少一压力探测器，用于测量在高压管线中的流体压力，压力探测器向实时处理单元发送代表探测器所测的压力的测量信号；
-并且所述处理单元包括：电子部件，用于测量压力探测器发送的第一预定压力测量和第二预定压力测量所间隔的第一时间段，和压力探测器所发送的第三预定压力测量和第四预定压力测量所间隔的第二时间段；以及比较部件，其比较第一时间段和第二时间段，以确定蓄能器的状态。
该控制装置具有与参照蓄能器运行状态的控制方法前述的特征和优点相似的特征和优点。
最后，本发明涉及航空器，其包括与流体系统的高压管线相连的至少一蓄能器，其特征在于，所述航空器包括适于实施符合本发明的方法的部件。
附图说明
本发明的其他特征和优点还将在后序描述中体现出来。
在以非限定性示例给出的附图中：
-图1是根据本发明的一实施方式的控制蓄能器状态的装置的示意图；和
-图2是示出实施根据本发明的一实施方式的蓄能器状态的控制方法的曲线图。
具体实施方式
图1示出根据本发明一实施方式的用于控制蓄能器状态的装置。所述蓄能器与流体系统相连。
这里，液压回路适于控制航空器的导向机构1的操纵。每个流体系统包括其本身的流体储存器2，储存器与封闭的流体分配回路3相连，流体分配回路包括高压管线HP和用于使低压流体向储存器2回流的低压管线BP。所使用的流体是用于飞机的不可压缩的液体，不过对于除航空应用外的一些应用(陆或海)，可以使用任何其它液体或者空气。
在该实施方式中，流体分配回路与液压千斤顶4相连。该分配回路3包括刚性的管道系统并且必要时包括用于活动连接件(制动器、起落架等)的柔性的管道系统。液压功率产生例如通过变流量的活塞泵5得到保证。
当飞行员作用在操纵装置6如操作杆上时，操纵信号向控制选择器8的计算机7传送。千斤顶4的一表面承受输入室9中的液压，从而驱动千斤顶运动(向图1右侧)。导向机构1则向下移动。该千斤顶的输出室10则相对地连向储存器2，在该输出室10中存在的流体被送往储存器2。发送器11向计算机7发送导向机构1的状态信号，用以显示12。当然，选择器8可根据导向机构1向下或向上的所需移动方向，将高压流体送往输入室9或送往输出室10。
已知为了有效地运行，液压功率消耗元件如上述的千斤顶根据待实施的操作，需要输入室9或输出室10中的恒定的额定压力。不过，快速操作使得额定压力暂时性降低，这是因为液压泵不能保证使该压力保持，尤其是如果消耗装置4位于远离该动力源的位置。进入输入室9中的流体实际上应低于额定压力，以使得导向机构1以最优的方式移动。输出室10的低压流体经过低压液压管线BP向储存器2返回。正是输入室9和输出室10之间的这种压力差对导向机构1进行致动。
因而使用蓄能器13，蓄能器适于向所述消耗装置4释放其液能储备，以将压力保持在接近额定运行压力的水平。蓄能器13布置在液压功率发生器5和离该功率发生器5最远的消耗装置4之间的高压液压管线HP上。
蓄能器13还允许吸收由消耗装置4的运行在液压回路中产生的超压。因而避免在管道系统中的压力突然变化时飞机的结构和设备受到损坏。
每个流体系统包括至少一蓄能器13，蓄能器的数目取决于辅助设备对额定压力下的流体的需求。以下在与流体系统相连的蓄能器的状态的控制范围内所描述的本发明装置，对于本领域技术人员而言适于控制流体系统的所有蓄能器。
蓄能器13这里是膜式蓄能器，即其包括弹性壁，弹性壁将该蓄能器的内部空间限定成两个腔室14、15。在一变型中，该蓄能器可以是金属膜盒式的液压蓄能器。
蓄能器的良好运行只有在蓄能器恰当地被增压时才得到保证，需要有规律地对蓄能器13的状态进行确认。
装置包括压力探测器16，其用于测量在该流体系统的高压管线HP中的流体的压力。压力探测器16被安装在分配回路3上、在布置有待测试的蓄能器13的相同高压管线HP上。压力探测器向实时处理单元17发送代表探测器所测的压力的测量信号。
探测器16有利地允许测量直达至420bar(巴)的压力，并具有小于+/-2.5bar的测量精度。压力探测器16应具有非常快速的测量值采集速度，以能够响应小于一秒的压降时间。
实时处理单元17例如是机载电脑。其包括用于测量压力探测器16进行的两预定压力测量所间隔的时隙Δt的电子部件18。此外，其包括用于将时隙Δt相互间加以比较的比较部件19。所述部件由软件设备实施，这些软件设备对于本领域技术人员是已知的，这里不再进行描述。
每次泵以稳定方式额定地使流体系统增压、继而停止时，蓄能器13的状态的控制能在并行操作时间进行。因此，通过在测试所必需的时间保持功率发生，可例如在维护操作之后进行所述控制。不过二次功率发生应能够即时地切断。因此可使用例如电功率源的液压泵。
因而，处理单元以预先设计的方式启动如下所述的蓄能器状态的控制方法。
实时处理单元17可向显示部件传送蓄能器13的状态信号，从而向操作人员指示出是否应对蓄能器13进行维护操作。
现在将参照图2对如前所述的安装在流体系统上的蓄能器13的状态的控制方法进行描述。
首先使该流体系统增压。为此，使用至少一如前所述的增压泵5。在至少一时间段τ内将该流体保持在运行压力PF，例如210bar，以保证流体系统的稳定。当在流体系统中不再观察到任何压力变化时，达到系统的稳定。
继而停止流体系统的增压并监控系统的压力降低。因而，从对流体系统的降压时间Δt的分析，推导出蓄能器13的第二腔室中的气体压力。
在其原理上，所述控制方法在于：测量流体系统从第一压力P1变到小于第一压力P1的第二压力P2所用的第一时间段Δt1，继而测量流体系统从小于第二压力P2的第三压力P3到本身小于第三压力P3的第四压力P4所用的第二时间段Δt2。
可以注意到，第一和第二压力大于蓄能器13的预载压力PP，而第三和第四压力小于蓄能器13的预载压力。该预载压力PP对应于在其新状态的蓄能器13的第二腔室15中的气体压力，即对应于如其出厂时规定的压力。
作为示例，对于氮类型的气体，该预载压力PP典型地在20℃为133巴。
该意味着只要流体系统的压力大于预载压力，蓄能器13可给流体系统供能。
尤其可以注意到，该预载压力PP取决于蓄能器13所处于的温度。
在航空应用中，蓄能器的状态的控制方法应在-40℃或+60℃类型的极端温度以外进行实施。
因此可根据以下标准决定符合本发明的控制方法所使用的不同的预定压力。
第二预定压力P2应大于在基本等于60℃的温度下的蓄能器13的预载压力：P2＞PP+60℃。
同样地，第三预定压力P3小于在基本等于-40℃的温度时的蓄能器的预载压力：P3＜PP-40℃。
作为非限定性的示例，当PP+20℃大约等于133巴时，PP-40℃的值大约为106巴而PP+60℃的值大约为152巴。
第一预定压力P1应大于第二预定压力P2，同时保持小于流体系统的运行压力PF。
最后，第一预定压力P1和第二预定压力P2之间的差大致等于第三预定压力P3和第四预定压力P4之间的差：(P1-P2)＝(P3-P4)。
因此，观察并测量为降低在20℃下的蓄能器13的预载压力PP各侧的相同压力差而所述流体系统所用的必需时间段。
实际上，如果第一时间段Δt1大于第二时间段Δt2，因而在比较步骤中从中推导出：蓄能器处于运行状态中，即蓄能器释出液能给介于第一压力P1和第二压力P2之间的流体系统。
相对地，如果第一时间段Δt1小于第二时间段Δt2，这意味着：蓄能器不释出任何能量给流体系统，并且因此蓄能器不再是运行的。
典型地，处理单元17向操作人员指示出蓄能器的运行或非运行的状态，以便在蓄能器13不再是运行的时候必要时引起维护介入。
以纯粹示意性的例子，在具有为206巴的额定压力的流体系统的航空器中，在蓄能器状态的控制方法中使用的预定压力的典型数值可以如下：
-P1＝190巴，
-P2＝160巴，
-P3＝90巴，和
-P4＝60巴。
当然，在不离开本发明的范围内，可对前述实施例进行多种修改。

Claims (9)

1.蓄能器(13)的状态的控制方法，所述蓄能器(13)与流体系统(3)相连，其特征在于，所述控制方法包括以下相继的步骤：
-使所述流体系统(3)增压；
-在至少一预定时间段(τ)内将流体保持在运行压力(PF)，以保证所述流体系统(3)的稳定；
-停止使所述流体系统(3)增压；
-测量所述流体系统(3)从第一预定压力(P1)到小于所述第一预定压力(P1)的第二预定压力(P2)所用的第一时间段(Δt1)；
-测量所述流体系统(3)从小于所述第二预定压力(P2)的第三预定压力(P3)到小于所述第三预定压力(P3)的第四预定压力(P4)所用的第二时间段(Δt2)；和
-比较第一和第二时间段(Δt1，Δt2)，以确定所述蓄能器(13)的状态。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定压力(P1)和所述第二预定压力(P2)之间的差基本等于所述第三预定压力(P3)和所述第四预定压力(P4)之间的差。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述第二预定压力(P2)大于在基本等于60℃的温度下的所述蓄能器(13)的预载压力(PP+60℃)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述第三预定压力(P3)小于在基本等于-40℃的温度下的所述蓄能器(13)的预载压力(PP-40℃)。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的控制方法，其特征在于，在比较步骤，当所述第一时间段(Δt1)大于所述第二时间段(Δt2)时，所述蓄能器(13)处于运行状态。
6.控制蓄能器(13)的状态的装置，所述蓄能器(13)与流体系统(3)的高压管线(HP)相连，并且所述流体系统(3)包括至少一使所述流体系统增压的增压泵(5)，其特征在于，所述装置包括：
-实时处理单元(17)；
-至少一压力探测器(16)，用于测量所述高压管线(HP)中的流体压力，所述压力探测器(16)向所述实时处理单元(17)发送代表所述压力探测器(16)所测的压力的测量信号；
-并且，所述实时处理单元(17)包括：电子部件(18)，用于测量所述压力探测器(16)发送的第一预定压力(P1)的测量和第二预定压力(P2)的测量所间隔的第一时间段(Δt1)、与所述压力探测器(16)发送的第三预定压力(P3)的测量和第四预定压力(P4)的测量所间隔的第二时间段(Δt2)；和比较部件(19)，其比较所述第一时间段(Δt1)和所述第二时间段(Δt2)，以确定所述蓄能器(13)的状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括适于显示由所述实时处理单元(17)传送的所述蓄能器(13)的状态信号的显示部件，当所述第一时间段(Δt1)大于所述第二时间段(Δt2)时，所述蓄能器(13)的状态是运行的。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，第一和第二预定压力(P1，P2)大于所述蓄能器的预载压力(PP)，而第三和第四预定压力(P3，P4)小于所述蓄能器的预载压力(PP)，所述第一和第二预定压力(P1，P2)之间的差基本等于所述第三和第四预定压力(P3，P4)之间的差。
9.航空器，其包括与流体系统(3)的高压管线(HP)相连的至少一蓄能器(13)，其特征在于，所述航空器包括适于实施根据权利要求1到5中任一项所述的控制方法的部件。
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