CN103635386A

CN103635386A - 电子同步襟翼系统

Info

Publication number: CN103635386A
Application number: CN201280033176.6A
Authority: CN
Inventors: A·汤普森; J·A·贝克; J·D·涅利; P·A·托里斯
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-03-12
Also published as: EP2729362A1; CA2840391A1; US20130009017A1; WO2013006340A1; BR112014000233A2

Abstract

一种用于固定翼飞机的电子同步襟翼系统，包括第一机翼（120），该第一机翼包括第一襟翼面板（122），第一襟翼面板（122）与第一舷内致动器（124）和第一舷外致动器（126）连接，以及第二机翼（130），该第二机翼包括第二襟翼面板（132），第二襟翼面板（132）与第二舷内致动器（134）和第二舷外致动器（136）连接。系统进一步包括电子控制单元（ECU）（114），其被配置为控制第一和第二舷内和舷外致动器以电子同步第一和第二襟翼面板的位置。

Description

电子同步襟翼系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年6月26日提交的序列号为No.13/532,926的美国专利申请的优先权，通过引用将其全部内容合并入本文。美国申请序列号No.13/532,926要求申请日为2011年7月6日的临时申请序列号61/504,901的权益。

技术领域

本公开一般涉及飞机襟翼系统，包括固定翼飞机的电子同步的襟翼系统。

背景技术

一种已知类型的固定翼飞机襟翼系统是完全分布式的线传飞控（fly-by-wire）襟翼系统。在该系统中，每个襟翼致动器—例如左翼的舷内致动器和舷外致动器以及右翼的舷内致动器和舷外致动器—可独立放置和致动而没有任何互联。结果，致动器的位置进而襟翼面板可能难以一致同步。

一种用于同步襟翼致动器位置的常规方案在图1中示出的系统10中体现。常规系统10一般依靠襟翼面板致动器的机械同步。常规系统10可包括使用数据和信号通信路径13以与襟翼电子控制单元（ECU）14通信的襟翼面板位置输入12，电机/制动16，以及配电单元（PDU）18。在左翼20中，常规系统10可以包括左襟翼面板22，左舷内致动器24，左舷外致动器26和多个襟翼位置传感器28。右翼30类似地可包括右襟翼面板32，右舷内致动器34，右舷外致动器36和多个襟翼位置传感器38。出于视觉清晰的目的，没有指定所有的位置传感器28，38。

在常规系统10中，共同的电机/制动16可为左翼和右翼中的致动器24、26、36提供电力，这可由PDU 18向各个致动器分配。为了分配电力，诸如一系列可旋转柔性扭矩轴或扭矩管40的机械传输系统将PDU 18耦接到每个机翼中的舷内致动器24、34。诸如柔性轴或扭矩管42的其他机械传输将每个舷内致动器24、34与相应的舷外致动器26、36耦接。因此，单个电机/制动16和单个PDU 18通过机械传输40、42驱动两个襟翼面板22、32。

因为单个的中央电机/制动16和单个的中央PDU 18用于向在两个机翼中的襟翼致动器提供电力，因此传输40、42可能又大又重。另外，单个大PDU 18可能效率低下。结果，传统系统可能经常相对更重而更没有效率。

发明内容

在实施例中，相比于传统襟翼系统，可以相对更有效率并且重量更轻的襟翼系统可被配置为从左翼面板到右翼面板被电子同步，并且可在相同面板上在舷内和舷外致动器之间被机械同步（例如连接）。这种系统的一个实施例可以包括在第一机翼中的第一襟翼面板，在第二机翼中的第二襟翼面板以及电子控制单元（ECU）。第一襟翼面板可以与第一舷内致动器和第一舷外致动器连接，而第二襟翼面板可以与第二舷内致动器和第二舷外致动器连接。ECU可被配置为控制第一和第二舷内和舷外致动器以电子同步第一和第二襟翼面板的位置。

襟翼系统的另一个实施例可以包括一些前述特征并且可以提供类似的优点。这样的实施例可以包括在第一机翼中的第一襟翼面板，第二机翼中的第二襟翼面板，第一电机和第二电机，以及ECU。第一襟翼面板和第一电机可以与第一致动器连接，并且第二襟翼面板和第二电机可以与第二致动器连接。ECU可以被配置为控制第一和第二电机以电子同步第一和第二襟翼面板的位置。

襟翼系统的又一实施例可以包括一些前述特征并且可以提供类似的优点，并且可以包括在第一机翼中的第一襟翼面板，在第二机翼中的第二襟翼面板，用于致动第一襟翼面板的第一单个电机，以及用于致动第二襟翼面板的第二单个电机。系统可以进一步包括ECU，该ECU被配置为控制第一和第二电机以电子同步第一和第二襟翼面板的位置。

附图说明

通过示例的方式，现在将参考附图描述本发明的实施例，在附图中，

图1一般示出传统襟翼系统。

图2一般示出电子同步襟翼系统的实施例。

图3一般示出电子同步襟翼系统的另一实施例。

具体实施方式

现在将对本发明的实施例做出详细参考，在本文中描述并在附图中示出本发明的示例。在将与实施例结合描述本发明的同时，将理解它们不旨在将本发明限制于这些实施例。相反，本发明旨在覆盖可以包括在如随附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等效。

电子同步襟翼系统的实施例一般在图2中示出。第一电子同步系统110可以包括使用数据和信号通信路径113以与襟翼电子控制单元（ECU）114通信的襟翼面板位置输入112。在左翼120中，第一电子同步系统110可以另外包括舷内和舷外左襟翼面板122_I，122_O，左舷内襟翼面板122_I的舷内和舷外襟翼面板致动器124_I，126_I，左舷外襟翼面板122_O的舷内和舷外襟翼面板致动器124_O，126_O，舷内和舷外电机/制动116_LI，116_LO，舷内和舷外配电单元（PDU）118_LI，118_LO，以及多个襟翼位置传感器128。右翼130类似地可以包括舷内和舷外右襟翼面板132_I，132_O，右舷内襟翼面板132_I的舷内和舷外襟翼面板致动器134_I，136_I，右舷外襟翼面板132_O的舷内和舷外襟翼面板致动器134_O，136_O，舷内和舷外电机/制动116_RI，116_RO，舷内和舷外PDU 118_RI，118_RO，以及多个襟翼位置传感器138。出于视觉清晰的目的，没有指定所有的襟翼位置传感器128、138。应当理解，尽管为每个机翼示出多个襟翼面板，但是在本文中描述的同步襟翼系统同样可以应用于在每个机翼中具有单个襟翼面板的飞机。

襟翼面板位置输入112可以是任意在现有技术中已知的用于支配一个或多个襟翼面板位置的装置。在实施例中，襟翼面板位置输入例如可以是飞行控制计算机或襟翼控制杆。襟翼面板输入可以在数据和信号通信路径113上发出襟翼面板命令。在实施例中，数据和信号通信路径可以根据ARINC 825或其他适当的通信协议操作。

ECU 114可以被配置为从用户/飞行员接收命令，例如通过襟翼面板位置输入112，并且被配置为将这些命令传输或翻译为一个或所有襟翼面板122，132的位置或移动。为了将命令转换为襟翼面板122、132的移动，ECU 114可以包括基于硬件和/或基于软件的控制（例如以算法或代码的形式）以用于将用户/飞行员命令传输或翻译为襟翼面板控制。在实施例中，ECU 114和在系统110中的其他组件可以从28V DC电源接收电力以用于产生控制和通信信号。

为了移动襟翼面板122，132，ECU 114可以向与每个襟翼面板122、132耦接的每个电机/制动116发出命令。来自每个电机/制动116的电力依次可以由与每个襟翼面板相关的PDU 118分配到与每个襟翼面板耦接的舷内致动器124、134和舷外致动器126、136，其中每个电力同样可以连接到相应的电机/制动116。因为致动器124、126、134、136可以连接到襟翼面板122、132，所以致动器的移动可以导致襟翼面板的对应移动。例如，ECU 114可以被配置为采用设定或规定的速度和方向（例如延伸或缩回）控制每个电机/制动116和PDU 118以延伸或缩回襟翼面板112、132。在一个实施例中，每个电机/制动116和PDU 118可以从115V AC电源接收电力。

每个电机/制动116可以包括被配置为用于移动襟翼面板122、132的相应一个的襟翼致动器124、126、134、136和用于阻止这种移动（例如用于减慢襟翼面板的移动或锁定襟翼面板的位置）的制动提供电力。应当理解，尽管统一示出，但是电机/制动116的电机和制动部分可以是物理上分离的组件。在实施例中，可以为每个机翼或襟翼面板提供单个电机和制动，或替代地可以提供每机翼或襟翼面板多于一个的电机/制动。在实施例中，每个电机/制动116可以包括各种在现有技术中已知的适于这种应用的可接受的设备或装置。

在实施例中，PDU 118能够在每个机翼或为每个襟翼面板提供以用于将电力从电机/制动116分配到相关的襟翼致动器124、126、134、136。每个PDU 118可以在襟翼面板的相应的舷内致动器124、134和舷外致动器126、136之间提供或连接到襟翼面板的相应的舷内致动器124、134和舷外致动器126、136，并且可以进一步连接到在该机翼中的电机/制动116。PDU 118可以被配置为以由ECU 114提供或中继的速度和方向旋转。采用实施例，PDU 118可以被配置为导致或启动被连接到舷内和舷外致动器的扭矩管和或挠曲轴的旋转—例如，导致致动器123、126、134、136旋转、延伸或缩回以延伸或缩回襟翼面板122、132。通过这种扭矩管或挠曲轴的使用，每个PDU 118可以被配置为机械同步单个襟翼面板的舷内和舷外致动器的移动。

如上所指出的，适当的飞行中操作需要左襟翼面板122和右襟翼面板132以同步的方式移动。出于这个或其他原因，一个或多个位置传感器128、138可以连接到左和右襟翼面板122、132并且可以被配置为传感和/或测量襟翼面板122、132的位置。ECU 114可操作地（例如电子地）与位置传感器128、138连接以用于监测襟翼面板122、132的一个或多个部分的位置。这样的耦合可以是非直接的，例如通过襟翼位置输入112或可以是直接的。使用位置数据或测量值，ECU 114例如可以被配置为确定襟翼面板122、132相对于彼此的不对称，以及单个襟翼面板的斜交。ECU 114同样可以使用来自位置传感器128、138的反馈，监测襟翼面板122、132诸如例如未命令的/无意的移动或当命令时的不能移动。在实施例中，位置传感器128、138可以（例如但不作为限制）是对于类似应用在本领域中已知的各种位置传感器。多种不同类型的位置传感器128、138可以用在单个飞机或机翼，或替代地所有位置传感器128、138可以具有相同的类型。

ECU 114（例如但不作为限制）可以将斜交、不对称、未命令的/无意的移动和/或失败的命令移动与和襟翼面板122、132的故障状态相关联的预订阈值相比较。系统可以被配置以使得在从位置传感器128读取的情况下指示已经发生故障状态—即，不对称、斜交和/或未命令的/无意的运动已经接近或超过阈值—ECU 114例如可以经由制动（例如电机/制动116）关闭（即锁定）襟翼面板122、132以帮助确保安全和可靠性。在实施例中，ECU 114可以被配置为发信令或命令电机/制动116校正一定量的不对称或斜交。

电子同步襟翼系统210的另一个实施例一般在图3中示出。示出的系统210类似于第一系统110，其中两个系统110和210中的襟翼面板均被配置为电子同步。除了如除此之外指示的，系统210的组件以与系统110相关联的类似组件基本上相同的方式操作。

所示出的系统210可以包括使用与襟翼ECU 114通信的数据和信号通信路径113的襟翼面板位置输入112。在左翼120中，第二电子同步系统210可以进一步包括舷内和舷外左襟翼面板122_I，122_O，左舷内襟翼面板122_I的舷内和舷外襟翼面板致动器124_I、126_I，左舷外襟翼面板122_O的舷内和舷外襟翼面板致动器124_O、126_O，舷内和舷外电机/制动116_LI，116_LO，舷内和舷外配电单元（PDU）118_LI、118_LO以及多个襟翼位置传感器128。右翼130类似地可以包括舷内和舷外右襟翼面板132_I、132_O，右舷内襟翼面板132_I的舷内和舷外襟翼面板致动器134_I、136_I，右舷外襟翼面板132_O的舷内和舷外襟翼面板致动器134_O、136_O，舷内和舷外电机/制动116_RI、116_RO，舷内和舷外PDU 118_RI、118_RO以及多个襟翼位置传感器138。出于视觉清楚的目的，没有指定所有襟翼位置传感器128、138。

在所示出的系统210中，ECU 114可以向每个机翼中的电机/制动116发出或传输命令以移动襟翼面板122、132。每个电机/制动116可以连接到舷内致动器124、134。舷内致动器124、134可以相应地通过机械传输（诸如扭矩管或挠性管242）连接到舷外致动器126、136。在实施例中，每个舷内致动器124、134可以包括PDU，该PDU被配置为将电力分配到舷外致动器126、136。结果，所连接的舷内和舷外致动器可以通过单个电机/制动116以机械同步方式移动。

如在系统110中，与系统210相关联的ECU 114可被配置为同步左襟翼面板122和右襟翼面板132的移动和位置。因此，ECU 114可以被配置为通过襟翼选择器控制杆或飞行控制系统（例如诸如襟翼位置输入112）从飞行员接收移动指令或命令—即，命令襟翼到位置的移动。ECU 114可以被配置为（例如通过控制参数或算法）控制每个电机/制动116的电机部分，例如关于沿着每个电机/制动116的制动部分的速度和方向（即延伸或回缩）。在实施例中，每个电机/制动116可以被配置为驱动齿轮组和互联的传输轴242来控制舷内和舷外致动器124、126、134、136的移动以及每个襟翼面板122、132的相关移动。致动器124、126、134、136的位置或电机/制动116可以相互通过与ECU 114相关联（即，由其执行）的控制规律或参数电子同步每个襟翼面板122_I，122_O，132_I，132_O。

闭环位置控制的位置反馈可以通过襟翼位置传感器128、138提供，该位置传感器可以被配置为监测面板。在实施例中，在单个机翼内或与单个襟翼面板耦接的襟翼位置传感器128、138可以相互独立和冗余。基于来自位置传感器128、138的反馈，ECU 114（例如但不作为限制）可以检查襟翼面板122、132的不对称、斜交、未命令的/无意的移动和/或失败的命令移动。ECU 114可以将斜交、不对称、未命令的/无意的移动和/或失败的命令移动与和襟翼面板122、32的故障状态相关联的预定阈值相比较。在从指示已经出现故障状态—即该不对称、斜交或未命令的/无意的移动已经接近或超出阈值—的位置传感器128读取的情况下，ECU 114可以被配置为经由制动（例如电机/制动116）关闭（即锁定）襟翼面板122、132以帮助确保安全和可靠性。在实施例中，如果可能的话，ECU 114可以被配置为命令电机/制动116以校正不对称或斜交。

诸如在本文中一般描述的那些电子同步襟翼系统110、210对于已知襟翼系统可以提供多个优点。因为每个机翼或襟翼面板可以被配置为包括其自身的电机/制动116（并且，在某些实施例中是其自身的PDU 118），可以减少或消除对于与一些常规系统相关联的巨大并且无效率的集中PDU、互联齿轮箱、集中扭矩传输管/挠性轴和相关的支撑轴承的需求。结果，系统110、210可以具有相比常规系统更低的重量和更高的效率并且可以更易于安装和维护。此外，在每个机翼中或对于每个襟翼面板独立电机/制动的存在可以允许ECU 114校正在一个或多个左襟翼面板122和右襟翼面板132的位置上的较小斜交以及在一个或多个左襟翼面板122_I，122_O，右襟翼面板132_I，132_O的位置之间的不对称。

出于说明和描述的目的，已经呈现了本发明的特定实施例的前述描述。它们不旨在详尽或限制本发明为所公开的精确形式，并且依据上述教导各种修改和变化也是可能的。选择和描述实施例以便于解释本发明的原理和其实际应用因而使本领域技术人员能够采用适于特定使用预期的各种修改来利用本发明和各种实施例。其目的在于由权利要求和其等价所定义的本发明的范围。

Claims

1.一种飞机的襟翼系统，包括：

第一机翼，其包括第一襟翼面板，所述第一襟翼面板与第一舷内致动器和第一舷外致动器连接；

第二机翼，其包括第二襟翼面板，所述第二襟翼面板与第二舷内致动器和第二舷外致动器连接；

电子控制单元（ECU），其被配置为控制所述第一和第二舷内和舷外致动器以电子同步所述第一和第二襟翼面板的位置。

2.如权利要求1所述的襟翼系统，进一步包括：

第一配电单元，其放置在所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器之间并且连接到所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器；以及

第二配电单元，其放置在所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器之间并且连接到所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器，

其中所述ECU驱动所述第一地第二配电单元以控制所述第一和第二舷内和舷外致动器。

3.如权利要求2所述的襟翼系统，进一步包括：

第一电机，其连接到所述第一配电单元；以及

第二电机，其连接到所述第二配电单元，

其中所述ECU控制所述第一和第二电机以驱动所述第一和第二配电单元。

4.如权利要求1所述的襟翼系统，进一步包括：

第一电机，其通过第一传输连接到所述第一舷内致动器并且连接到所述第一舷外致动器；

第二电机，其通过第二传输连接到所述第二舷内致动器并且连接到所述第二舷外致动器，

其中所述ECU驱动所述第一和第二电机以控制所述第一和第二舷内和舷外致动器。

5.如权利要求1所述的襟翼系统，进一步包括：

第一位置传感器，其被配置为测量所述第一襟翼面板的位置；以及

第二位置传感器，其被配置为测量所述第二襟翼面板的位置。

6.如权利要求5所述的襟翼系统，其中所述ECU被配置为根据来自所述第一和第二位置传感器的输出监测所述第一和第二襟翼面板的相应位置。

7.如权利要求6所述的襟翼系统，其中所述ECU被配置为如果所述第一和第二襟翼面板的相应位置指示故障状态，则锁定所述第一和第二襟翼面板的相应位置。

8.如权利要求7所述的襟翼系统，其中所述故障状态包括在所述第一和第二襟翼面板的位置之间的不对称，横跨在所述第一和第二襟翼面板中的至少一个的位置的斜交，以及所述第一襟翼面板或所述第二襟翼面板的未命令的移动中的一个或多个。

9.如权利要求1所述的襟翼系统，进一步包括：

第一制动，其与所述第一襟翼面板连接；以及

第二制动，其余所述第二襟翼面板连接。

10.如权利要求1所述的襟翼系统，其中每个机翼包括多个襟翼面板，每个襟翼面板与相应的舷内致动器和相应的舷外致动器连接。

11.一种飞机的襟翼系统，包括：

第一机翼，其包括第一襟翼面板，所述第一襟翼面板与第一致动器连接；

第二机翼，其包括第二襟翼面板，所述第二襟翼面板与第二致动器连接；

第一电机，其与所述第一致动器连接；

第二电机，其与所述第二致动器连接；以及

电子控制单元（ECU），其被配置为控制所述第一和第二电机以电子同步所述第一和第二襟翼面板的位置。

12.如权利要求11所述的襟翼系统，其中所述第一致动器包括第一舷内致动器和第一舷外致动器并且所述第二致动器包括第二舷内致动器和第二舷外致动器。

13.如权利要求12所述的襟翼系统，其中所述第一电机被放置在所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器之间，并且所述第二电机被放置在所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器之间。

14.如权利要求12所述的襟翼系统，进一步包括：

第一配电单元，其被配置为将电力从所述第一电机分配到所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器；以及

第二配电单元，其被配置为将电力从所述第二电机分配到所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器。

15.如权利要求12所述的襟翼系统，其中所述第一舷内致动器与所述第一舷外致动器机械地连接，并且所述第二舷内致动器与所述第二舷外致动器机械地连接。

16.如权利要求11所述的襟翼系统，进一步包括：

第一制动，其与所述第一襟翼面板连接；以及

第二制动，其与所述第二襟翼面板连接。

17.一种飞机的襟翼系统，包括：

第一机翼，其包括第一襟翼面板；

第二机翼，其包括第二襟翼面板；

第一单个电机，其用于致动所述第一襟翼面板；

第二单个电机，其用于致动所述第二襟翼面板；以及

18.如权利要求17所述的襟翼系统，进一步包括：

第一舷内致动器，其在所述第一机翼中连接到所述第一襟翼面板和所述第一电机；

第一舷外致动器，其在所述第一机翼中连接到所述第一襟翼面板和所述第一电机；

第二舷内致动器，其在所述第一机翼中连接到所述第二襟翼面板和所述第二电机；以及

第二舷外致动器，其在所述第一机翼中连接到所述第二襟翼面板和所述第二电机。

19.如权利要求18所述的襟翼系统，其中所述第一电机通过第一传输被连接到所述第一舷内致动器并且被进一步连接到所述第一舷外致动器，另外其中所述第二电机通过第二传输被连接到所述第二舷内致动器并且被进一步连接到所述第二舷外致动器。

20.如权利要求18所述的襟翼系统，进一步包括：

第一配电单元，其连接到所述第一电机，并且被放置在所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器之间以及连接到所述第一舷内致动器和所述第一舷外致动器；以及

第二配电单元，其连接到所述第二电机，并且被放置在所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器之间以及连接到所述第二舷内致动器和所述第二舷外致动器。

21.如权利要求17所述的襟翼系统，进一步包括：

第一单个制动，其连接到所述第一襟翼面板；以及

第二单个制动，其连接到所述第二襟翼面板。