CN107640313B - 飞行器控制面系统和对控制面进行定位的方法 - Google Patents

飞行器控制面系统和对控制面进行定位的方法 Download PDF

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Abstract

飞行器控制面系统和对控制面进行定位的方法。一种对控制面(210)进行定位的方法和设备。标识与气动飞行器结构(212)关联的控制面(210)的期望的位置(320)。使用位于气动飞行器结构(212)的内部的电控旋转致动器系统(208)来使控制面(210)移动至期望的位置(320)，其中，具有电控旋转致动器系统(208)的气动飞行器结构(212)的形状(216)具有期望的气动性能(220)。

Description

飞行器控制面系统和对控制面进行定位的方法
技术领域
本公开总体涉及飞行器，具体地讲，涉及飞行器的控制面。更具体地讲，本公开涉及一种控制飞行器的控制面的位置的方法和设备。
背景技术
飞行器上的控制面由飞行器的飞行员用来控制飞行器的移动。控制面允许飞行员控制飞行器绕彼此垂直的三个轴的移动。
例如，在飞行器的各个机翼的后缘上安装襟翼。控制襟翼的位置以改变机翼的曲率，继而改变机翼中的升力。作为另一示例，方向舵被设置在垂直稳定翼的后缘上。可改变方向舵的位置以使得头锥(nose)向右或向左偏航。
飞行器上的这些和其它控制面的位置通常使用采用线性致动器的飞行器控制面系统来控制。线性致动器具有附接至控制面的杆。线性致动器可利用杆来推或拉控制面以使控制面移动至期望的位置。
飞行器利用更高的展弦比和更薄的机翼翼型截面来设计和制造。在飞行器中使用线性致动器给减小飞行器的机翼的厚度带来限制。线性致动器可能需要更多的非增值结构空间以允许系统设备的空间整合并遭受气动性能惩罚。
因此，将可取的是具有一种考虑上面所讨论的至少一些问题以及其它可能问题的方法和设备。例如，将可取的是具有一种方法和设备，其克服飞行器控制面系统的气动结构中所需的空间的技术问题以使控制面移动。
发明内容
本公开的实施方式提供一种飞行器控制面系统。该飞行器控制面系统包括与气动飞行器结构关联的控制面和电控旋转致动器系统。电控旋转致动器系统位于气动飞行器结构的内部。另外，电控旋转致动器系统与控制面关联并在电控旋转致动器系统的操作期间利用可变压力来移动以对控制面进行定位。具有电控旋转致动器系统的气动飞行器结构的形状具有期望的气动性能。
本公开的另一实施方式提供一种飞行器控制面系统。该飞行器控制面系统包括控制面、旋转致动器、液压泵、电动马达系统、外壳和控制器。控制面与气动飞行器结构关联。旋转致动器具有可移动的输出轴。液压泵连接至旋转致动器，其中，液压泵将流体输送到旋转致动器中。电动马达系统操作以使得液压泵将流体输送到旋转致动器中，以使得输出轴利用可变压力使控制面朝着期望的位置移动。外壳容纳旋转致动器、液压泵和电动马达系统。控制器接收包括控制面的期望位置的位置命令，并且使用位置命令向电动马达系统发送命令。该命令被选择以使得电动马达系统操作液压泵以将流体输送到旋转致动器中，以使得输出轴使控制面朝着期望的位置移动。
本公开的另一实施方式提供一种对控制面进行定位的方法。标识与气动飞行器结构关联的控制面的期望的位置。另外，使用位于气动飞行器结构的内部的电控旋转致动器系统来使控制面移动至期望的位置，其中，具有电控旋转致动器系统的气动飞行器结构的形状具有期望的气动性能。
本公开的另一实施方式提供一种混合旋转致动器系统。该混合旋转致动器系统包括旋转致动器、电液伺服阀、远程电子单元和电液后备系统。旋转致动器连接至控制面，其中，旋转致动器被配置为使控制面移动。电液伺服阀控制流体进出旋转致动器。远程电子单元使用位置命令来控制电液伺服阀。电液后备系统包括液压泵、电动马达系统、入口截止阀和马达驱动器。液压泵通过电液伺服阀泵浦流体。电动马达系统被配置为控制液压泵。入口截止阀将中央液压系统连接至电液伺服阀。当液压旋转致动器系统没有如期望的那样操作时，通过远程电子单元来控制马达驱动器。远程电子单元被配置为切断与中央液压系统的连接。马达驱动器被配置为控制电动马达系统。电液后备系统是针对液压旋转致动器系统的后备。
本发明可涉及一种飞行器控制面系统(204)，该飞行器控制面系统(204)可包括：控制面(210)，其与气动飞行器结构(212)关联；以及电控旋转致动器系统(208)，其位于气动飞行器结构(212)的内部，其中，电控旋转致动器系统(208)与控制面(210)关联并且在电控旋转致动器系统(208)的操作期间利用可变压力(218)来移动以对控制面(210)进行定位，并且其中，具有电控旋转致动器系统(208)的气动飞行器结构(212)的形状(216)具有期望的气动性能(220)。电控旋转致动器系统(208)可包括：旋转致动器(300)，其中，旋转致动器(300)利用可变压力(218)来移动以对控制面(210)进行定位；液压泵(302)，其连接至旋转致动器(300)，其中，液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中；以及电动马达系统(306)，其能够操作以使得液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中，从而使得控制面(210)朝着期望的位置(320)移动。飞行器控制面系统(204)还可包括控制器(308)，其接收包括控制面(210)的期望的位置(320)的位置命令(318)并使用位置命令(318)来向电动马达系统(306)发送命令(326)，其中，命令(326)被选择以使得电动马达系统(306)操作液压泵(302)以将流体(316)输送至旋转致动器(300)中，使得控制面(210)朝着期望的位置(320)移动。控制器(308)可使用所检测的控制面(210)的位置(330)来调节发送给电动马达系统(306)的命令(326)。位置命令(318)还可包括速率(rate)(322)或飞行阶段(phase of flight)(324)中的至少一个。电控旋转致动器系统(208)还可包括外壳(314)，其中，旋转致动器(300)、液压泵(302)和电动马达系统(306)位于外壳(314)的内部。旋转致动器(300)的输出轴(702)可连接至控制面(210)。旋转致动器(300)可连接至气动飞行器结构(212)。电控旋转致动器系统(208)可用作液压旋转致动器系统(224)的后备。除了旋转致动器(300)之外电控旋转致动器系统(208)还可包括一组旋转致动器。
气动飞行器结构(212)可选自机翼、水平稳定翼和垂直稳定翼中的一个。控制面(210)可选自襟翼、缝翼、襟副翼、副翼、方向舵、升降舵和扰流板中的一个。
本发明可涉及一种飞行器控制面系统(204)，该飞行器控制面系统(204)可包括：控制面(210)，其与气动飞行器结构(212)关联；旋转致动器(300)，其具有可移动的输出轴(702)；液压泵(302)，其连接至旋转致动器(300)，其中，液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中；电动马达系统(306)，其能够操作以使得液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中，从而使得输出轴(702)利用可变压力(218)使控制面(210)朝着期望的位置(320)移动；外壳(314)，其容纳旋转致动器(300)、液压泵(302)和电动马达系统(306)；以及控制器(308)，其接收包括控制面(210)的期望的位置(320)的位置命令(318)并使用位置命令(318)来向电动马达系统(306)发送命令(326)，其中，命令(326)被选择以使得电动马达系统(306)操作液压泵(302)以将流体(316)输送到旋转致动器(300)中，使得输出轴(702)使控制面(210)朝着期望的位置(320)移动。
本发明可涉及一种对控制面(210)进行定位的方法，该方法包括以下步骤：标识与气动飞行器结构(212)关联的控制面(210)的期望的位置(320)；以及使用位于气动飞行器结构(212)的内部的电控旋转致动器系统(208)来使控制面(210)移动至期望的位置(320)，其中，具有电控旋转致动器系统(208)的气动飞行器结构(212)的形状(216)具有期望的气动性能(220)。标识与气动飞行器结构(212)关联的控制面(210)的期望的位置(320)的步骤可包括：接收位置命令(318)；以及从位置命令(318)标识出控制面(210)的期望的位置(320)。该方法还可包括：根据位置命令(318)生成命令(326)；以及使用位置命令(318)向电动马达系统(306)发送命令(326)，其中，命令(326)被选择以使得电动马达系统(306)操作液压泵(302)以将流体(316)输送至旋转致动器(302)中，使得输出轴(702)使控制面(210)朝着期望的位置(320)移动。该方法还可包括：从用于控制面(210)的位置传感器(312)接收所检测的位置(330)；以及使用所检测的控制面(210)的位置(330)来选择性地调节发送给电动马达系统(306)的命令(326)。位置命令(318)还可包括速率(322)或飞行阶段(324)中的至少一个。旋转致动器(300)、液压泵(302)和电动马达系统(306)可位于外壳(314)的内部。电控旋转致动器系统(208)可包括：旋转致动器(300)，其中，旋转致动器(300)使输出轴(702)移动；液压泵(302)，其连接至旋转致动器(300)，其中，液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中；以及电动马达系统(208)，其能够操作以使得液压泵(302)将流体(316)输送到旋转致动器(300)中，从而使得输出轴(702)使控制面(210)朝着期望的位置(320)移动。输出轴(702)可连接至控制面(210)。旋转致动器(300)可连接至气动飞行器结构(212)。电控旋转致动器系统(208)可以是液压旋转致动器系统(224)的后备。除了旋转致动器(300)之外电控旋转致动器系统(208)可包括一组旋转致动器。
本发明可涉及一种混合旋转致动器系统(500)，该混合旋转致动器系统(500)可包括：液压旋转致动器系统(503)，其优选包括连接至控制面(210)的旋转致动器(502)，其中，旋转致动器(502)被配置为使控制面(210)移动；电液伺服阀(516)，其控制输送至旋转致动器(502)中以及旋转致动器(502)之外的流体(316)；远程电子单元(514)，其使用位置命令(518)来控制电液伺服阀(516)；以及电液后备系统(508)，其包括：液压泵(512)，其通过电液伺服阀(516)来泵浦流体(316)；电动马达系统(510)，其被配置为控制液压泵(512)；入口截止阀(517)，其将中央液压系统(506)连接至电液伺服阀(516)；以及马达驱动器(524)，其在液压旋转致动器系统(503)没有如期望的那样操作时被远程电子单元(514)控制，其中，远程电子单元(514)被配置为切断与中央液压系统(506)的连接；马达驱动器(524)，其被配置为控制电动马达系统(510)；以及电液后备系统(508)，其是液压旋转致动器系统(503)的后备。
所述特征和功能可在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其进一步的细节可参见以下描述和附图。
附图说明
在所附权利要求书中阐述了被认为是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，例示性实施方式以及优选使用模式、其另外的目的和特征将在结合附图阅读时参考本公开的例示性实施方式的以下详细描述最佳地理解，附图中：
图1是根据例示性实施方式飞行器的例示；
图2是根据例示性实施方式的控制面环境的框图的例示；
图3是根据例示性实施方式的飞行器控制系统的框图的例示；
图4是根据例示性实施方式的电动马达系统的框图的例示；
图5是根据例示性实施方式的混合旋转致动器系统的框图的例示；
图6是根据例示性实施方式的机翼的一部分的剖视图的例示；
图7是根据例示性实施方式的具有电控旋转致动器系统的机翼的一部分的横截面图的例示；
图8是根据例示性实施方式的电控旋转致动器系统中的部件的例示；
图9是根据例示性实施方式的电控旋转致动器系统的另一实现方式的例示；
图10是根据例示性实施方式的具有电控旋转致动器系统的机翼的一部分的横截面图的例示；
图11是根据例示性实施方式的对控制面进行定位的处理的流程图的例示；
图12是根据例示性实施方式的对控制面的移动进行控制的处理的流程图的例示；
图13是根据例示性实施方式的使用飞行阶段控制致动器中的压力的处理的流程图的例示；
图14是根据例示性实施方式的飞行器制造和服务方法的框图的例示；以及
图15是可实现例示性实施方式的飞行器的框图的例示。
具体实施方式
例示性实施方式认识并考虑到一个或更多个不同的思考。例如，例示性实施方式认识并考虑到线性致动器的几何形状以及由线性致动器所生成的力的方向方面的实际限制导致需要大的铰链力矩来对控制面进行定位。大的铰链移动常常导致大的角半径。这些大的角半径需要具有几何形状的空间，这常常导致线性致动器或者将线性致动器连接至控制面的其它部件突出于机翼的底部之外。
结果，例示性实施方式认识并考虑到机翼的底部的外模线(OML)可能不具有提供满足标准的气动性能水平的形状。例示性实施方式认识并考虑到这些部件的突出可使用整流罩来处理以减小阻力。然而，随着机翼的形状和厚度改变，与使用整流罩关联的阻力无法从机翼得到期望水平的气动性能。
例示性实施方式还认识并考虑到飞行器市场需求已促使原始设备制造商(OEM)减少飞行器的制造时间以及降低建造所述飞行器的成本。例示性实施方式认识并考虑到实现这些目的的一个选项是利用电致动系统替换使飞行器的控制面移动的一个中央液压致动系统。替换飞行器上的一个或更多个中央液压系统还获得重量和发动机轴功率提取方面的性能改进。另外，使用电致动系统减小了向飞行器系统输送功率所需的复杂度和工作量，因此使安装和维护功能更容易。
例示性实施方式还认识并考虑到原始设备制造商可设计具有混合致动系统的飞机飞行控制系统，其使用不同类型的动力以便于在致动器的中央液压系统中发生损失的情况下增加安全性。例如，例示性实施方式认识并考虑到电力成为中央液压系统的后备致动动力。
因此，例示性实施方式提供一种用于控制飞行器的控制面的位置的旋转致动器系统的方法和设备。在一个例示性示例中，飞行器控制面系统包括控制面和电控旋转致动器系统。控制面与气动飞行器结构关联。
电控旋转致动器系统被设置在气动飞行器结构的内部。电控旋转致动器系统与控制面关联并且在电控旋转致动器系统的操作期间利用可变压力来移动以对控制面进行定位，具有旋转致动器系统的气动飞行器结构的形状具有期望的气动性能。
当一个部件与另一部件“关联”时，这种关联是物理关联。例如，第一部件(例如，控制面)通过被固定至第二部件、结合至第二部件、安装至第二部件、焊接至第二部件、紧固至第二部件或者按照某种其它合适的方式连接至第二部件中的至少一种，可被认为与第二部件(例如，气动飞行器结构)物理关联。第一部件也可使用第三部件来连接至第二部件。第一部件通过作为第二部件的一部分、第二部件的延伸或这二者形成，也可被认为与第二部件物理关联。
现在参照附图，具体地讲，参照图1，根据例示性实施方式描绘了飞行器的例示。在此例示性示例中，飞行器100具有附接至机身106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附接至机翼102的发动机108和附接至机翼104的发动机110。机身106具有尾段112。水平稳定翼114、水平稳定翼116和垂直稳定翼118附接至机身106的尾段112。
飞行器100是可实现电控旋转致动器系统以控制飞行器100的控制面的定位的飞行器的示例。飞行器100的控制面的定位意指控制面可被移动至不同位置或不同取向中的至少一个以改变飞行器100的操作。
如所描绘的，控制面包括例如前缘襟翼120、后缘襟翼122、副翼124、方向舵126、升降舵128、扰流板130和襟副翼132。电控旋转致动器系统的使用能够增加从机翼102、水平稳定翼114、垂直稳定翼118或飞行器100上的其它气动飞行器结构中的至少一个选择的气动飞行器结构的气动性能。
如本文所用，短语“……中的至少一个”当与项目列表一起使用时意指可使用一个或更多个所列项目的不同组合并且可能仅需要列表中的各个项目之一。换言之，“……中的至少一个”意指可从列表使用任何组合的项目和任何数量的项目，而不是需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或类别。
例如但不限于，“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可包括项目A、项目A和项目B、或者项目B。该示例也可包括项目A、项目B、项目C或者项目B和项目C。当然，可存在这些项目的任何组合。在一些例示性示例中，“……中的至少一个”可以是(例如但不限于)两个项目A；一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或者其它合适的组合。
在此例示性示例中，电控旋转致动器系统(未示出)可被设置在飞行器100的机翼104中的区段150中。该电控旋转致动器系统可用于在飞行器100的操作期间使副翼124移动至不同的位置。另外，电控旋转致动器系统也可被设置在飞行器100的机翼104中的区段152中。该电控旋转致动器系统可用于在飞行器100的操作期间使后缘襟翼122移动至不同的位置。
如所描绘的，飞行器100是商用飞机，并且被示出以呈现可实现电控旋转致动器系统以在气动飞行器结构中提供期望水平的气动性能的飞行器的一个例示性示例。其它例示性示例可在其它类型的飞行器中实现，包括但不限于军用飞行器、旋翼机、无人机(UAV)或者具有带控制面的气动飞行器结构的某种其它合适类型的飞行器。
现在参照图2，根据例示性实施方式描绘了控制面环境的框图的例示。在此例示性示例中，控制面环境200包括飞行器202。图1中的飞行器100是在此图中以方框形式示出的飞行器202可实现的一种方式的例示。
如所描绘的，飞行器202的飞行器控制面系统204包括控制面206和电控旋转致动器系统208。如所描绘的，电控旋转致动器系统208被配置为对飞行器202的一个或更多个控制面206进行定位。
在此例示性示例中，控制面206中的控制面210与气动飞行器结构212关联。控制面210可选自襟翼、缝翼、襟副翼、副翼、方向舵、升降舵、扰流板以及某种其它合适类型的控制面中的一个。
气动飞行器结构212可采取不同的形式。例如，气动飞行器结构212可选自机翼、水平稳定翼、垂直稳定翼或者可具有控制面206的某种其它合适的气动飞行器结构中的一个。
电控旋转致动器系统208与气动飞行器结构212关联。在此例示性示例中，电控旋转致动器系统208被设置在气动飞行器结构212的内部。
如所描绘的，电控旋转致动器系统208与控制面210关联。电控旋转致动器系统208在电控旋转致动器系统208的操作期间利用可变压力218使控制面210移动以对控制面210进行定位。
具有电控旋转致动器系统208的气动飞行器结构212的形状216具有期望的气动性能220。例如，气动飞行器结构212可具有满足规范的阻力、强度、失速速度、升力或其它参数。规范可以是执行不同的功能、燃油效率、声音或者其它合适的因素的那些规范。
例如，当气动飞行器结构212是机翼时，机翼的底部可具有与使用线性致动器相比具有更好的气动性能的外模线(OML)形状。例如，可减少或消除机翼的底面上的外模线的突出。结果，整流罩的尺寸可减小，或者可避免使用整流罩。结果，与使用整流罩相比机翼上的阻力减小。
另外，具有可变压力218的电控旋转致动器系统208还可提供期望的气动性能220。例如，具有可变压力218的电控旋转致动器系统208可考虑可施加于控制面210的不同量的载荷222。例如，随着控制面210移动的距离，来自控制面210上方流过的空气的载荷222可增加。另外，不同的速度可影响控制面210上的载荷222的量。这些不同的距离和速度可发生在飞行器202的不同飞行阶段期间。
利用电控旋转致动器系统208中的可变压力218，电控旋转致动器系统208可使控制面210按照期望的速率移动，将控制面210维持在期望的位置，或者其某种组合。在例示性示例中，可变压力218随着控制面210中的载荷222变化而改变，以提供控制面210的期望的移动，从而得到期望的气动性能220。
在例示性示例中，电控旋转致动器系统208克服了使控制面移动的飞行器控制面系统的气动结构中所需的空间方面的技术问题。例示性示例提供了允许气动结构具有期望的形状的一个或更多个技术方案。例如，与使用线性致动器系统相比，在使用电控旋转致动器系统208的情况下机翼可更薄。
在一个例示性示例中，电控旋转致动器系统208可用作液压旋转致动器系统224的后备。这样，可使用两种不同的能源，使得如果一种能源失效，则控制面210仍可移动至期望的位置。如所描绘的，液压旋转致动器系统224使用来自集中式液压系统的流体来驱动。电控旋转致动器系统208使用电力，并且更在位置上关于控制面210来设置。
接下来参照图3，根据例示性实施方式描绘了飞行器控制系统的框图的示例。在例示性示例中，相同的标号可用在一个以上的附图中。在不同的附图中这样重用标号表示在不同的附图中的相同元件。
在例示性示例中，电控旋转致动器系统208包括多个部件。如所描绘的，电控旋转致动器系统208还包括旋转致动器300、液压泵302、流体储存器304、电动马达系统306、控制器308、模式控制阀310、位置传感器312和外壳314。
在此示例中，旋转致动器300生成旋转运动并且移动以改变控制面210的位置。在此示例中，旋转致动器300根据流体316被泵浦到旋转致动器300中的方式顺时针或逆时针运动。旋转致动器300可使用任何类型的使用流体316来操作的当前可用的旋转致动器来实现。例如，旋转致动器300可使用活塞、叶片、弯曲叶片、螺旋棘、齿条齿轮、气囊或者可用于生成旋转运动的其它机构来实现。
如所描绘的，液压泵302连接至旋转致动器300并且将流体316输送到旋转致动器300中。液压泵302是使旋转致动器300运转的机械动力源。液压泵302通过流体316的压力或流动将机械动力转换为液压能。
在此例示性示例中，流体316被泵浦到旋转致动器300中以响应于图2中的控制面210上的载荷222使得旋转致动器300运动或者维持旋转致动器300的位置。在此示例中，与旋转致动器300的连接是通过模式控制阀310的间接连接。
如所描绘的，流体316被储存在流体储存器304中。在此例示性示例中，流体316是液压流体。流体316可以是可用于使得旋转致动器300运动的任何类型的流体或者多种类型的流体的组合。例如，流体316可包括矿物油、合成烃或者某种其它类型的流体中的至少一种。
电动马达系统306运转以操作液压泵302，使得液压泵302将流体316输送到旋转致动器300中。这种运动使得控制面210朝着期望的位置移动。
控制器308控制旋转致动器300的运动。旋转致动器300的这种控制是通过控制电动马达系统306和液压泵302的操作进行的间接控制。
如所描绘的，控制器308接收位置命令318。在此例示性示例中，位置命令318接收自飞行控制电子设备319。飞行控制电子设备319是用于图2中的飞行器202的飞行控制计算机。在其它例示性示例中，位置命令318可来源于除了飞行控制电子设备319之外或者代替飞行控制电子设备319的源。另一源可以是例如电传飞行控制系统、驾驶舱航空电子设备或者用于飞行器202的某种其它合适的系统。
在此示例中，位置命令318包括用于控制面210的期望的位置320。位置命令318还可包括速率322、飞行阶段324或者可用于控制电动马达系统306的操作以操作旋转致动器300的其它信息中的至少一个。
如所描绘的，速率322是控制面210应该移动的速率。例如，速率322可为每秒10度。
飞行阶段324是当控制面210要移动时呈现的飞行器202的飞行阶段。飞行阶段324选自滑行、起飞、上升、巡航、下降、着陆以及图2中的飞行器202可使用的其它合适的飞行阶段中的一个。
在例示性示例中，控制器308控制电动马达系统306的操作，电动马达系统306继而操作以控制液压泵302如何将流体316泵浦到旋转致动器300中。例如，控制器308使用位置命令318向电动马达系统306发送命令326。继而，电动马达系统306操作以运转液压泵302。
如所描绘的，命令326控制电动马达系统306操作的速度或方向中的至少一个。命令326可选自电流命令、电压命令或者控制电动马达系统306的操作的某种其它合适类型的命令中的一个。
在此例示性示例中，在控制器308和旋转致动器300之间存在反馈回路。位置传感器312检测旋转致动器300的位置并且将位置数据328发送回给控制器308。位置数据328包括所检测到的旋转致动器300的位置，并且可用于标识控制面210的位置。换言之，从位置数据328标识出的旋转致动器300的位置可用于计算或估计所检测的控制面210的位置330。另外，随时间过去使用位置数据328所标识出的控制面210的位置的变化也可用于标识控制面210的位置的变化速率。
控制器308使用所检测的控制面210的位置330来调节发送给电动马达系统306的命令326。例如，控制器308可基于控制面210是否到达从位置数据328所估计出的期望的位置320来调节命令326。作为另一示例，对命令326的调节可用于基于从位置数据328标识出的旋转致动器300的运动速率来改变旋转致动器300使控制面210移动的速率。例如，当命令326是电流命令时，电流命令可用于改变电流量以控制电动马达系统306操作的速度。
在此例示性示例中，在旋转致动器300的操作期间可改变旋转致动器300中的压力332。压力332可源自图2中的控制面210上的载荷222。载荷222对抗旋转致动器300在期望的方向上的运动，使得旋转致动器300移动，或者其某种组合。
可通过控制器308改变命令326来使旋转致动器300中的压力332变化。例如，当命令326是电流命令时，可通过改变命令电动马达系统306中使用的电流的量来改变电动马达系统306操作的速度。
通过使用液压泵302来改可变压力力332，控制器308改变由旋转致动器300施加在控制面210上的力334。因此，随着图2中的载荷222改变，压力332也可变化以使得控制面210按照期望的速率移动。这样，电控旋转致动器系统208可操作以提供控制面210的期望的操作。
例如，使用命令326来增加电流流动使液压泵302将流体316泵浦到旋转致动器300中的速率增大。当载荷222存在于控制面210上时，这种增大的速率导致旋转致动器300的操作中的压力332增加。按照相似的方式，可减少电流流动以使压力332减小。如所描绘的，在使控制面210移动或将控制面210的位置维持在期望的位置320中的至少一个期间，压力332可变化。
旋转致动器300中的压力332的变化可用于使控制面210按照期望的方式移动。例如，在不同的飞行阶段324期间控制面210上的力334的量变化。当飞行器巡航时，改变控制面210的位置所需的力的量小于当飞行器着陆或从机场起飞时。这样，当生成命令326时，除了期望的位置320之外，控制器308还可考虑诸如飞行阶段324和速度的信息。
在例示性示例中，控制器308控制模式控制阀310选择性地将流体316输送至旋转致动器300中。例如，流体316可按照使得旋转致动器300在期望的方向上运动的方式被输送至旋转致动器300中。在例示性示例中，该运动是可顺时针或逆时针的旋转运动。
另外，模式控制阀310可用于启用或禁用旋转致动器300。例如，除了位置命令318之外，控制器308还可接收用于启用或禁用旋转致动器300的命令。继而，控制器308可发送模式命令336以将模式控制阀310置于启用状态、禁用状态、维护状态或者某种其它合适的状态。
例如，如果旋转致动器300是后备致动器，则旋转致动器300在正常情况下可被禁用。如果主旋转致动器或其它致动系统没有如期望那样操作，则可启用旋转致动器300。另外，如果在移动控制面210时需要附加的力，则可启用旋转致动器300。
如所描绘的，外壳314是被设计为容纳旋转致动器300、液压泵302、流体储存器304、电动马达系统306、控制器308和模式控制阀310的结构。外壳314可由选自复合材料、塑料、聚碳酸酯、金属、铝、钢、钛或某种其它合适的材料中的至少一种的材料组成。
在此例示性示例中，具有这些部件的外壳314在电控旋转致动器系统208中形成单元338。换言之，单元338由外壳314以及设置在外壳314的内部的部件形成。在此例示性示例中，单元348包括与单元338相同的部件。单元348可用作单元338的后备。
例如，控制器308还可指示旋转致动器300何时没有如期望的那样起作用。另外，也可通过电动马达系统306、液压泵302或模式控制阀310中的至少一个的性能间接地影响旋转致动器300的性能。对旋转致动器300是否如期望的那样执行的确定可从位置传感器312来标识。控制器308可如从位置数据328预期那样快速地确定旋转致动器300的位置是否正确或达到期望的位置。
如果单元338中的旋转致动器300没有如期望的那样操作，则控制器308可向飞行控制电子设备319发送警报350。作为响应，飞行控制电子设备319可激活单元348中的后备致动器。例如，旋转致动器352也可存在于单元338中。在此示例中，模式控制阀310可被控制器308控制以激活旋转致动器352从而代替旋转致动器300使用。结果，旋转致动器352可操作以对控制面210施加力354。
如所描绘的，旋转致动器352还可具有检测旋转致动器352的位置的位置传感器312。如所描绘的，位置传感器356向控制器308发送位置数据358。
在另一示例中，为了增加单元338的性能，除了旋转致动器300之外，还可激活旋转致动器352以使用。换言之，除了旋转致动器300所施加的力334之外，旋转致动器300也可施加力354。
在例示性示例中，旋转致动器300和外壳314中的一个连接至控制面210。例如，旋转致动器300可连接至控制面210，而外壳314连接至图2中的飞行器202中的结构。在另一实现方式中，外壳314连接至控制面210，而旋转致动器300连接至飞行器202中的结构。所述结构可以是例如翼梁、肋或者某种其它合适的结构。
如本文所用，第一部件(例如，旋转致动器300)“连接至”第二部件(例如，控制面210)意指第一部件可直接或间接地连接至第二部件。换言之，在第一部件和第二部件之间可存在附加部件。当两个部件之间存在一个或更多个附加部件时，第一部件被认为间接地连接至第二部件。当第一部件直接连接至第二部件时，两个部件之间不存在附加部件。
现在转向图4，根据例示性实施方式描绘了电动马达系统的框图的例示。电动马达系统306包括多个不同的部件。如所描绘的，电动马达系统306包括转换器400，马达控制器402、电动马达404和速度传感器406。
在此例示性示例中，转换器400是交流(AC)至直流(DC)转换器。转换器400从电流源接收交流电408，并且将交流电408转换为用于操作电动马达404的直流电410。
马达控制器402是电动马达系统306中的从图3中的控制器308接收命令326的部件。如所描绘的，命令326可采取不同的形式。例如，命令326可以是指示应该将多少电流输送至电动马达404的电流命令。在其它例示性示例中，命令326可包括电动马达404应该操作的速率。该速率可从图3中的位置命令318中的速率322获得。速率322标识图2至图3中的控制面210应该移动的速率。控制器308可计算电动马达404应该操作的速率以获得使控制面210移动时的速率322。
通过电动马达404的速率322，马达控制器402控制输送至电动马达404的直流电410的量。继而，电动马达404操作液压泵302以泵浦图3中的流体316。在此例示性示例中，速度传感器406检测电动马达404的速度412并且将速度412作为反馈发送给马达控制器402。这样，马达控制器402可使直流电410的量变化以控制电动马达404的速度412。
随着电动马达404的速度412增加，液压泵302泵浦流体316的速度也增加。当对抗通过图3中的旋转致动器300使控制面210向期望的位置320移动来对图2至图3中的控制面210施加力时，旋转致动器300中的压力增大。例如，在图2中的飞行器202飞行期间控制面210上方的气流形成力。该气流导致气动载荷(也被称作空气载荷)。该力可由于控制面210的位置或飞行器202的速度中的至少一个而变化。
如所描绘的，可控制直流电410以控制电动马达404的速度。电动马达404的速度控制液压泵302向旋转致动器300中输送图3中的流体316有多快。
图2中的控制面环境200的例示以及图1至图4中的不同部件并非意在暗示对例示性实施方式可实现的方式的物理或架构限制。可使用除了所示部件之外或者代替所示部件的其它部件。一些部件可能是不必要的。另外，呈现方框以示出一些功能部件。当在例示性实施方式中实现时这些方框中的一个或更多个可被组合、分割、或者组合并分割成不同的方框。
例如，在另一例示性示例中，图3中的位置传感器312可以是设置在图2至图3中的电控旋转致动器系统208外部的单独的部件。在另一示例中，液压泵302也可将流体316泵浦出旋转致动器300之外以使得图3中的旋转致动器300旋转运动。
作为另一例示性示例，除了旋转致动器300之外，电控旋转致动器系统208可包括一组旋转致动器。在另一例示性示例中，控制器308可被设置在图3中的外壳314的外部。
另外，除了具有液压泵、流体储存器和电动马达系统的外壳314之外电控旋转致动器系统208中可存在一个或更多个外壳。外壳中的部件的各个外壳可在电控旋转致动器系统208中形成单元。这些单元中的每一个由控制器308控制。具有部件的这些附加外壳可根据实现方式用于使相同的控制面或不同的控制面移动。
另外，电控旋转致动器系统208可以是后备系统。例如，电控旋转致动器系统208可以是当前用于对控制面进行定位的液压致动器系统的后备。在另一例示性示例中，除了位置传感器312之外或者代替位置传感器312的位置传感器可被用于检测控制面210的位置，而非检测旋转致动器300的位置。因此，可针对旋转致动器300或控制面210中的至少一个获得图3中的位置数据328。
作为另一示例，旋转致动器352可被设置在与图3中的旋转致动器300的外壳314不同的外壳中。在另一例示性示例中，除了旋转致动器300和旋转致动器352之外的一个或更多个旋转致动器可连接至图3中的模式控制阀310。
在例示性示例中，图3中的控制器308和图4中的马达控制器402是硬件部件，其也可包括软件、固件或其组合。当使用软件时，由这两个部件执行的操作可在被配置为在诸如处理器单元的硬件上运行的程序代码中实现。当使用固件时，由这两个部件执行的操作可在程序代码和数据中实现并被存储在持久存储器中以在处理器单元上运行。硬件可包括操作以执行控制器308和马达控制器402中的操作的电路。
在例示性示例中，硬件可采取选自电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置或者被配置为执行多个操作的某种其它合适类型的硬件中的至少一个的形式。通过可编程逻辑装置，装置可被配置为执行多个操作。装置可在稍后的时间被重新配置，或者可被永久地配置为执行多个操作。可编程逻辑装置包括例如可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列以及其它合适的硬件装置。另外，处理可被实现于与无机部件集成的有机部件中，并且可完全由有机部件(不包括人)组成。例如，处理可被实现为有机半导体中的电路。
现在参照图5，根据例示性实施方式描绘了混合旋转致动器系统的框图的例示。在此例示性示例中，混合旋转致动器系统500是包括来自电控旋转致动器系统和基于液压的旋转致动器系统的部件的混合系统。
如所描绘的，混合旋转致动器系统500包括设置在液压旋转致动器系统503中的旋转致动器502，其中旋转致动器502通过穿过模式控制阀504的流体流来操作。在此例示性示例中，液压旋转致动器系统503是图2中的液压旋转致动器系统224的一个实现方式的示例。
模式控制阀504控制使旋转致动器502移动的流体源。在此例示性示例中，流体源选自飞行器中的中央液压系统506或电液后备系统508中的至少一个。换言之，一个或更多个中央液压系统506可与诸如电液后备系统508的液压后备系统一起使用。
中央液压系统506可被设置在飞行器的机身中，是当前使用的用于操作旋转致动器502的液压系统。一个或更多个中央液压系统506可被设置在飞行器的机身中。
电液后备系统508包括马达驱动器524、电动马达系统510和液压泵512。这些部件对应于图3中的电控旋转致动器系统208中的电动马达系统306和液压泵302。电液后备系统508提供由中央液压系统506驱动的液压旋转致动器系统503的后备。与液压动力相反，电液后备系统508由电力驱动。如果一个或更多个中央液压系统506没有如期望的那样执行，则电液后备系统508可提供期望水平的性能。这样，电力成为液压旋转致动器系统503所使用的基于流体的动力的后备致动动力，其中从中央液压系统506接收基于流体的动力。
如所描绘的，来自中央液压系统506的流体由远程电子单元514结合电液伺服阀(EHSV)516来控制。流体流过连接至中央液压系统506和电液伺服阀516的入口截止阀517。入口截止阀517由远程电子单元514进行电控制。在一个位置，入口截止阀517使得流体能够从中央液压系统506流到旋转致动器502。在另一位置，从中央液压系统506至旋转致动器502的流体被切断。
入口截止阀517切断中央液压系统506与电液伺服阀516之间的连接。在例示性示例中，这种切断发生在电动马达系统510操作以使得液压泵512将流体泵浦到电液伺服阀516中之前。电液伺服阀516由远程电子单元514控制。
在此例示性示例中，远程电子单元514接收位置命令518。利用位置命令518，远程电子单元514控制电液伺服阀516以控制从中央液压系统506输送至旋转致动器502中以及输送出旋转致动器502的流体。
传感器532感测电液伺服阀516的位置。伺服阀位置534被发送至远程电子单元514。在此例示性示例中，传感器528感测旋转致动器502的位置。传感器528将致动器位置530发送至远程电子单元514。远程电子单元514使用该反馈来控制旋转致动器502的位置。
补偿器533连接至中央液压系统506和液压泵512。补偿器533补偿流体的损失(由外部泄漏造成)。如所描绘的，补偿器533中的流体被用于电液后备系统508中的液压泵512的操作。在其它示例中，可从诸如本地储存器的其它源供应流体。
电液后备系统508中的马达驱动器524由远程电子单元514控制。马达驱动器524控制电动马达系统510的操作，电动马达系统510继而控制液压泵512的操作。传感器544检测电动马达系统510操作的速度。传感器544将数据以马达速度546的形式发送回马达驱动器524。马达驱动器524使用马达速度546来将电动马达系统510的操作调节至期望的速度。马达驱动器524可根据马达速度546的形式的反馈来控制旋转致动器502移动的速度。
传感器520检测液压泵512中的压力521并将压力521作为反馈发送给马达驱动器524。通过压力521，马达驱动器524可调节电动马达系统510的操作。
泵止回阀525将液压泵512连接至电液伺服阀516。当旋转致动器502由中央液压系统506驱动时，泵止回阀525防止来自中央液压系统506的流体进入电液后备系统508中。
另外，远程电子单元514可生成用于控制模式控制阀504的模式控制命令536。设定模式控制阀504的状态以选择用于控制旋转致动器502的源。
例如，如果远程电子单元514确定无法以期望的方式控制旋转致动器502的运动，则远程电子单元514可改变模式控制阀504以允许电液后备系统508控制旋转致动器502的运动。按照相似的方式，马达驱动器524还可生成模式控制命令536以改变模式控制阀504的位置，使得通过中央液压系统506来使旋转致动器502移动。
接下来参照图6，根据例示性实施方式描绘了机翼的一部分的剖视图的例示。在此例示性示例中，在图1中的线6-6的方向上示出机翼104上的区段150的剖视图。
在区段150的该示图中，电控旋转致动器系统600使扰流板123移动，并且是如图3中以方框形式示出的电控旋转致动器系统208的实现方式的示例。在该剖视图中仅示出一些结构以及一些结构的部分以避免使电控旋转致动器系统600中的部件的例示和说明模糊。
在所描绘的该示例中，电控旋转致动器系统600的外壳602和旋转活塞致动器603被示出为连接至机翼104中的后翼梁604。马达系统和液压泵被设置在外壳602的内部。这些部件被设置在诸如机翼104的相同结构中，而不是在诸如图1中的机身106的远处中心位置。尽管被示出为连接至后翼梁604，外壳602和旋转活塞致动器603可附接至机翼104中的任何结构。在此示例中，致动器输出曲轴605连接至扰流板123并使扰流板123移动。
另外，电控旋转致动器系统600中的旋转致动器(未示出)的输出轴连接至副翼124。该图中仅描绘了副翼124的一部分以示出电控旋转致动器系统600、以及电控旋转致动器系统600相对于副翼124的位置。
现在转向图7，根据例示性实施方式描绘了具有电控旋转致动器系统的机翼的一部分的横截面图的例示。如所描绘的，示出了沿图6中的线7-7截取的区段150中的机翼104的一部分的横截面图。
在该横截面图中，旋转活塞致动器603利用顺时针方向(如箭头704所指示)的旋转运动来使输出轴702移动。输出轴702连接至扰流板123。该运动是响应于流体被泵浦到腔室706中因此使活塞708在箭头704的方向上运动而发生的。输出轴702的运动导致扰流板130在箭头712的方向上相对于后缘襟翼122运动至由双点划线714所示的位置。另外，当流体被泵浦到腔室710中时，活塞708可在与箭头704相反的方向上运动。
现在参照图8，根据例示性实施方式描绘了电控旋转致动器系统中的部件的例示。在此示例中，示出了电控旋转致动器系统800的横截面图。在此示例中，与图6和图7中的示例相比所有部件被设置在外壳801中。
在此例示性示例中，外壳801保持电控旋转致动器系统800、液压泵802、流体储存器804、电动马达系统806、控制器808和模式控制阀810。外壳801内的部件的这些物理例示是图3中以方框形式示出的对应部件的实现方式的示例，是这些部件的一个实现方式的示例。
接下来转向图9，根据例示性实施方式描绘了电控旋转致动器系统的另一实现方式的例示。在此例示性示例中，从如图1中的线9-9的方向上所示的机翼104上的区段152的该剖视图可看出，电控旋转致动器系统600也被设置在后缘襟翼122中。在此示例中仅示出了后缘襟翼122的一部分。在该剖视图中仅示出一些结构以及一些结构的部分以避免使电控旋转致动器系统600中的部件的例示和描述模糊。
在此例示性示例中，电控旋转致动器系统600还包括连接至连杆906和后缘襟翼122的外壳902和外壳904。连杆906连接至后翼梁908。如所描绘的，外壳902和外壳904各自容纳诸如图3中以方框形式示出的旋转致动器300、液压泵302、流体储存器304、电动马达系统306和模式控制阀310的部件。在电控旋转致动器系统600中，外壳902以及外壳902内部的部件形成单元910，外壳904以及外壳904内部的部件形成单元912。
在此例示性示例中，单个控制器(未示出)控制外壳902和外壳904二者中的部件。在其它例示性示例中，各个外壳可容纳控制器。
接下来参照图10，根据例示性实施方式描绘了具有电控旋转致动器系统的机翼的一部分的横截面图的例示。在该图中，示出了沿图9中的线10-10截取的电控旋转致动器系统600的横截面图。
如该图中所描绘的，连杆906连接至图1中的机翼104中的后翼梁908。另外，连杆906连接至外壳902。继而，外壳902中的输出轴1002连接至后缘襟翼122。在电控旋转致动器系统600的操作期间，通过设置在图9中的外壳902或外壳904中的至少一个中的一个或更多个旋转致动器(未示出)来使输出轴1002旋转，这使得后缘襟翼122在箭头1004的方向上运动。
示出图6至图10中的电控旋转致动器系统600的例示作为图2至图4中以方框形式示出的电控旋转致动器系统208以及电控旋转致动器系统208中的部件的一些物理实现方式的示例。例如，尽管电控旋转致动器系统600中的单元被示出为直接连接至机翼104和副翼124并且两个单元被示出为连接至连杆906和后缘襟翼122，电控旋转致动器系统600的单元可被设置在其它位置。
例如，电控旋转致动器系统600可包括相对于图6中针对包括外壳602和旋转活塞致动器603的单元所示的至少一个位置按照相似的配置附接至襟翼的单元。在一些示例中，单元中的所有部件可被设置在单个外壳或结构中。换言之，电控旋转致动器系统600中的单元可被设置在襟翼的末端处，并且被定位以使得致动器的输出轴是用于襟翼的铰链的一部分。另一单元可被定位在襟翼的另一端以提供用于对襟翼进行定位的附加扭矩。
与使用单个单元相比，与襟翼一起使用两个单元使控制襟翼的运动的性能增加，因为襟翼的尺寸通常大于副翼。在一些例示性示例中，除了襟翼的末端处的单元之外的一个或更多个单元可作为穿过襟翼延伸的铰链线的一部分集成，以提供用于对襟翼进行定位的附加扭矩。铰链线是襟翼、副翼或其它控制面绕之旋转的轴线。
在一个例示性示例中，电控旋转致动器系统可用于使任何飞行控制面移动。传统液压、电液或电后备液压致动器是线性的，在固定的机翼结构与活动的表面之间具有适当连接。电控旋转致动器系统可直接集成在任何飞行控制面的铰链线上。该旋转电控液压致动器系统可具有远程设备、马达、泵、液压歧管和阀以控制向电控旋转致动器系统中的旋转液压致动器的液压流。另选地，旋转致动器可离开铰链线安装，并且在致动器的输出与铰链线之间具有运动连杆。
作为另一示例，如果旋转致动器的所需直径过大而难以安置在集成空间中，则(1)致动器的跨度可通过增加“切片”数来增加并且具有公共输出轴，或者(2)旋转致动器可被安装在其它地方并且具有通向控制面的铰链线的扭矩管。
增加旋转致动器的跨度可能更顺应长、薄且不易弯曲的机翼(其中集成扭矩管可能更困难)。使用扭矩管更顺应通常可在机身接合处附近或者在机翼与机身接合的机翼的舱内位置处找到附加空间的机尾应用。这些机尾应用可以是方向舵、升降舵或者某种其它合适的飞行控制面。
作为另一例示性示例，电控旋转致动器系统600中的单元可用于使其它控制面移动。例如，单元可连接至前缘襟翼120、方向舵126、升降舵128以及其它控制面以使图1中的飞行器100的这些控制面移动。在其它例示性示例中，外壳可以是结构的一部分，而非连接至飞行器100中的结构的单独的部件。例如，在另一例示性示例中，外壳602可作为图6中的后翼梁604的一部分形成。
接下来转向图11，根据例示性实施方式描绘了对控制面进行定位的处理的流程图的例示。图11中所示的处理可在图2中的控制面环境200中实现，并且可使用使图2中的飞行器202的控制面210移动的飞行器控制面系统204中的电控旋转致动器系统208来实现。
处理开始于标识与气动飞行器结构关联的控制面的期望的位置(操作1100)。处理使用设置在气动飞行器结构内部的电控旋转致动器系统来使控制面移动至期望的位置(操作1102)，随后处理终止。在此示例中，具有电控旋转致动器系统的气动飞行器结构的形状具有期望的气动性能。
现在参照图12，根据例示性实施方式描绘了控制控制面的移动的处理的流程图的例示。图12所示的处理是控制面可被定位的一个方式的更详细的示例。该处理中的流程图可在图2中的电控旋转致动器系统208中的图3中的控制器308中实现以控制图3中的电动马达系统306和液压泵302的操作以使图2中的控制面210移动至图3中的期望的位置320。
处理开始于接收位置命令(操作1200)。在此示例中，位置命令包括期望的位置(例如，期望的位置320)。
接下来，该处理生成针对模式控制阀的命令(操作1202)。然后该处理将命令发送给模式控制阀(操作1204)。该命令将模式控制阀设置在使得当流体被泵浦到旋转致动器中时，旋转致动器在期望的方向(例如，顺时针或逆时针)运动的配置。该处理从位置命令标识出控制面的期望的位置(步骤1206)。
另外，位置命令还可包括速率、飞行阶段或者其它合适的信息中的至少一个。该处理使用位置命令来标识旋转致动器的运动的速率和方向(操作1208)。
该处理根据位置命令生成电流命令(操作1210)。该电流命令被选择为使得电动马达系统按照使得液压泵将流体泵浦到旋转致动器中的方式来操作。该命令使得流体按照一定速率被泵浦到旋转致动器中，这导致旋转致动器使控制面按照位置命令中的速率移动。该处理将电流命令发送给电动马达系统(操作1212)。
该处理然后接收检测的位置(操作1214)。该检测的位置是对旋转致动器或控制面中的至少一个的位置的反馈。在操作1214中，位置信息可从用于旋转致动器或控制面的传感器中的至少一个接收。
针对控制面是否已到达期望的位置做出确定(操作1216)。通过使用在操作1214中接收的检测的位置来做出该确定。如果控制面已到达期望的位置，则处理终止。
否则，该处理使用所检测的控制面的位置来选择性地调节发送给电动马达系统的电流命令(操作1218)。随后该处理终止。
在操作1218中选择性地调节电流命令时，可不对电流命令进行改变。在其它例示性示例中，电流命令可增加或减小电流的量。
接下来转向图13，根据例示性实施方式描绘了使用飞行阶段来控制致动器中的压力的处理的流程图的例示。在此例示性示例中，飞行阶段可用于预测可发生于控制面上的载荷量并且在使控制面移动时考虑所预测的模式。
该处理开始于接收位置命令(操作1300)。在此示例中，位置命令包括期望的位置、速率和飞行阶段。该处理根据位置命令标识飞行阶段(操作1302)。在此示例中，位置命令除了控制面的期望的位置之外还包括飞行阶段。
该处理针对飞行阶段估计控制面上的载荷(操作1304)。该处理可考虑诸如速度、控制面的当前位置、控制面的期望的位置、控制面的移动速率以及其它合适的参数的参数。
该处理生成针对电动马达系统的命令(操作1306)。在此示例中，该命令告知电动马达系统多快地操作，电动马达系统继而控制流体多快地被泵浦到旋转致动器中。该命令被生成为使得旋转致动器使控制面以期望的移动速率从当前位置朝着期望的位置移动。
该处理将命令发送给电动马达系统(操作1308)，随后处理终止。该处理可被重复任何次数。例如，如果在来自位置传感器的位置数据中接收到关于旋转致动器的位置的反馈，则该处理可被重复。旋转致动器的位置可用于计算控制面的位置。
所描绘的不同实施方式中的流程图和框图示出了例示性实施方式中的设备和方法的一些可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的各个方框可表示模块、片段、功能或者操作或步骤的一部分中的至少一个。例如，一个或更多个方框可被实现为程序代码、硬件或者程序代码和硬件的组合。当以硬件实现时，硬件可例如采取被制造或配置为执行流程图或框图中的一个或更多个操作的集成电路的形式。当作为程序代码和硬件的组合实现时，实现方式可采取固件的形式。流程图或框图中的各个方框可使用执行不同操作的专用硬件系统或者专用硬件与专用硬件所运行的程序代码的组合来实现。
在例示性实施方式的一些另选实现方式中，方框中所提及的功能可不按图中所提及的顺序发生。例如，在一些情况下，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框可基本上同时执行，或者方框可有时按照相反的顺序执行。另外，除了流程图或框图中所示的方框之外可添加其它方框。
例如，在操作1210-1212以及操作1216中，使用电流命令来控制电动马达系统。在其它例示性示例中，可使用其它类型的命令，例如电压命令或者可用于控制电动马达系统的操作的某种其它命令。
本公开的例示性实施方式可在如图14所示的飞行器制造和服务方法1400以及如图15所示的飞行器1500的背景下描述。首先转向图14，根据例示性实施方式描绘了飞行器制造和服务方法的框图的例示。在制造前，飞行器制造和服务方法1400可包括图15中的飞行器1500的规格和设计1402以及材料采购1404。飞行器1500示出可在图1中的飞行器100和图2中的飞行器202中找到的系统的示例。
在生产期间，进行飞行器1500的部件和分总成制造1406以及系统集成1408。在飞行器1500的部件和分总成制造1406以及系统集成1408期间更大的电控致动器系统可被制造并集成到飞行器1500中。
随后，飞行器1500可经受认证和配送1410以投入服务1412。在认证和配送1410以及投入服务1412期间，电控旋转致动器系统可操作以对飞行器1500的控制面进行定位。
在由客户进行投入服务1412的同时，为飞行器1500安排例行维护和服务1414，其可包括修改、重新配置、改造以及其它维护或服务。在一个例示性示例中，作为飞行器1500的修改、重新配置或改造的一部分，电控旋转致动器系统可被安装在飞行器1500中。
飞行器制造和服务方法1400的各个处理可由系统集成商、第三方、运营商或其某种组合来执行或完成。在这些示例中，运营商可以是顾客。为了该描述的目的，系统集成商可包括(但不限于)任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括(但不限于)任何数量的卖方、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。
现在参照图15，描绘了可实现例示性实施方式的飞行器的框图的例示。在此示例中，飞行器1500通过图14中的飞行器制造和服务方法1400来制造，并且可包括具有多个系统1504和内部1506的机体1502。系统1504的示例包括推进系统1508、电气系统1510、液压系统1512和环境系统1514中的一个或更多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航天示例，但不同的例示性实施方式可被应用于其它工业，例如汽车工业。
可在图14中的飞行器制造和服务方法1400的至少一个阶段期间采用本文所具体实现的设备和方法。在一个例示性示例中，针对电控旋转致动系统在图14中的部件和分总成制造1406中生产的部件或分总成可按照与在图14中的飞行器1500投入服务1412的同时生产的部件或分总成相似的方式来加工或制造。作为另一示例，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在诸如图14中的部件和分总成制造1406以及系统集成1408的生产阶段使用。
一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在飞行器1500投入服务1412的同时、在图14中的维护和服务1414期间或这二者期间使用。使用多个不同的例示性实施方式可显著加速飞行器1500的组装，降低飞行器1500的成本，或者加速飞行器1500的组装并降低飞行器1500的成本二者。例如，与安装用于线性致动器系统的液压线路相比，安装用于电控旋转致动器系统的导线和其它部件可不太复杂并花费较少时间。
因此，例示性实施方式提供一种用于对控制面进行定位的方法和设备。不同例示性示例中的电控旋转致动器系统增加飞行器发动机可操作的效率。例如，利用电控旋转致动器系统，需要较少或不需要排气以控制控制面的移动。结果，发动机效率和燃油使用得以改进。另外，电控旋转致动器系统可用作解决飞行器中发生液压损失时的问题的后备，从而增加了安全性。在其它例示性示例中，电控旋转致动器系统可代替当前所使用的液压系统用于使控制面移动。
电控旋转致动器系统的使用可代替飞行器中当前所使用的对控制系统进行定位的液压系统。结果，对于在飞行器中使用电控旋转致动器系统的飞行器，可节省重量。在例示性示例中，各个系统、旋转致动器、电动马达系统和液压泵被本地地设置在气动飞行器结构内。
另外，与使用线性致动器相比，电控旋转致动器系统的使用可使机翼更便宜并且更轻。另外，与线性致动器系统相比，电控旋转致动器系统的使用使得设计更简单并且相同空间中的装载更高。另外，通过包含更多电动飞行控制架构和旋转铰链线控制架构，飞行器建造工艺可简化，其中，致动器基本上是到表面的动力铰链。
另外，电动飞行控制架构导致其动力传输元件安装更简单。结果，电动飞行控制架构与旋转铰链线控制架构(旋转铰链线控制架构使用旋转铰链线致动)的一起使用也优化了飞行器机翼建造，因此飞行器的原始设备制造商可在满足更严格的飞行器性能要求的同时降低了建造飞行器的成本。结果，增加了灵活安装几何形状的灵活性并且减小了飞行器的原始设备制造商的集成负担。
不同的例示性实施方式的描述是为了例示和描述的目的而呈现，并非旨在为穷尽性的或者限于所公开的形式的实施方式。不同的例示性示例描述了执行动作或操作的部件。在例示性实施方式中，部件可被配置为执行所描述的动作或操作。例如，部件可具有为部件提供执行例示性示例中描述为由该部件执行的动作或操作的能力的结构的配置或设计。
另外，对于本领域普通技术人员而言许多修改和变化将是显而易见的。另外，与其它可取的实施方式相比，不同的例示性实施方式可提供不同的特征。所选择的实施方式被选择并描述以便最佳地说明实施方式的原理、实际应用，并且使得本领域普通技术人员能够理解各种实施方式的公开以及适合于可以想到的具体用途的各种修改。

Claims (10)

1.一种飞行器控制面系统(204)，该飞行器控制面系统(204)包括：
控制面(210)，该控制面(210)与气动飞行器结构(212)关联；以及
电控旋转致动器系统(208)，该电控旋转致动器系统(208)位于所述气动飞行器结构(212)的内部，其中，所述电控旋转致动器系统(208)与所述控制面(210)关联，并且在所述电控旋转致动器系统(208)的操作期间利用可变压力(218)来移动以对所述控制面(210)进行定位，并且其中，所述电控旋转致动器系统(208)包括：
旋转致动器(300)，其中，所述旋转致动器(300)利用所述可变压力(218)来移动以对所述控制面(210)进行定位；
液压泵(302)，该液压泵(302)连接至所述旋转致动器(300)，其中，所述液压泵(302)将流体(316)输送到所述旋转致动器(300)中；
电动马达系统(306)，该电动马达系统(306)能够操作以使得所述液压泵(302)将所述流体(316)输送到所述旋转致动器(300)中，从而使得所述控制面(210)朝着期望的位置(320)移动；以及
控制器(308)，该控制器(308)接收包括所述控制面(210)的所述期望的位置(320)的位置命令(318)并且使用所述位置命令(318)向所述电动马达系统(306)发送命令(326)，其中，所述命令(326)被选择以控制所述电动马达系统(306)操作的速度并改变所述旋转致动器(300)中的压力(332)和液压流体到所述旋转致动器(300)的流速，以使得所述控制面(210)朝着所述期望的位置(320)移动。
2.根据权利要求1所述的飞行器控制面系统(204)，其中，所述控制器(308)使用所检测的所述控制面(210)的位置(330)来调节发送给所述电动马达系统(306)的所述命令(326)。
3.根据权利要求1所述的飞行器控制面系统(204)，其中，所述位置命令(318)还包括速率(322)和飞行阶段(324)中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的飞行器控制面系统(204)，其中，所述电控旋转致动器系统(208)还包括：
外壳(314)，其中，所述旋转致动器(300)、所述液压泵(302)和所述电动马达系统(306)位于所述外壳(314)的内部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的飞行器控制面系统(204)，其中，所述旋转致动器(300)的输出轴(702)连接至所述控制面(210)。
6.一种对控制面(210)进行定位的方法，该方法包括以下步骤：
接收位置命令(318)；
从所述位置命令(318)标识与气动飞行器结构(212)关联的所述控制面(210)的期望的位置(320)；
使用位于所述气动飞行器结构(212)的内部的电控旋转致动器系统(208)来使所述控制面(210)移动至所述期望的位置(320)，其中，所述电控旋转致动器系统(208)包括：旋转致动器(300)，其中，所述旋转致动器(300)使输出轴(702)移动；液压泵(302)，该液压泵(302)连接至所述旋转致动器(300)，其中，所述液压泵(302)将流体(316)输送到所述旋转致动器(300)中；以及电动马达系统(208)，该电动马达系统(208)能够操作以使得所述液压泵(302)将所述流体(316)输送到所述旋转致动器(300)中，从而使得所述输出轴(702)使所述控制面(210)朝着所述期望的位置(320)移动；
根据所述位置命令(318)生成命令(326)；以及
使用所述位置命令(318)将所述命令(326)发送给电动马达系统(306)，其中，所述命令(326)被选择以控制所述电动马达系统(306)操作的速度并改变所述旋转致动器(300)中的压力(332)和液压流体到所述旋转致动器(300)的流速，以使得所述输出轴(702)使所述控制面(210)朝着所述期望的位置(320)移动。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：
从用于所述控制面(210)的位置传感器(312)接收所检测的位置(330)；以及
使用所检测的所述控制面(210)的位置(330)来选择性地调节发送给所述电动马达系统(306)的所述命令(326)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述位置命令(318)还包括速率(322)和飞行阶段(324)中的至少一个。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述旋转致动器(300)、所述液压泵(302)和所述电动马达系统(306)位于外壳(314)的内部。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的方法，其中，所述输出轴(702)连接至所述控制面(210)。
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