CN110672308B - 探测飞行器增升系统中的断裂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在考虑飞行器(特别是飞机)的增升系统区域内的负载值的情况下探测所述增升系统中的断裂的方法。

Description

探测飞行器增升系统中的断裂的方法

技术领域

本发明涉及一种在考虑飞行器(特别是飞机)的增升系统区域内的负载值的情况下探测所述增升系统中的断裂(Disconnect)的方法。

背景技术

同类型方法用于监测具有中央驱动系统的增升系统。这类增升系统目前应用于所有常见的单通道远程飞机。其中，增升系统的中央驱动单元借助转轴系统沿着整个翼展与着陆襟翼系统或缝翼系统的各节段的相应驱动站连接。

本发明用于探测驱动站、运动系统(Kinematik)和/或增升系统的结构侧单一节段中的断裂。一旦出现这样的断裂，这个单一节段最初所设置的至少两个负载路径中完好无损的那个负载路径就得独自承担全部的空气负载。这种故障通常须在飞行期间被识别出来。本发明基于负载测量而实现了这种故障的探测。其中，对单一负载路径在总负载中所占的份额进行监测。

现有技术通过位置测量、单一负载路径中的负载测量且/或通过按规定时间对机械组件进行检查来探测驱动站、运动系统或结构侧单一节段的这种断裂。

一旦出现断裂且由此造成第二负载路径或其他负载路径发生故障或中断，相应的襟翼就会倾斜。当驱动单元输出端处或运动系统处的位置传感器的值的定义差异被超过时，就表明存在这样的倾斜。

对两个负载路径中的一个进行断裂探测时，测量单一驱动站上或从属于该驱动站的运动系统上的负载。如果具有负载传感器的负载路径发生断裂，实测负载就会超过预定义值。当不具有负载传感器的负载路径发生断裂时，具有负载传感器的完好负载路径的实测负载会超过预定义值。

在规定的检查间隔内进行断裂检查时，对机械组件进行目视检查或基于方法的检查并探测机械组件中的断裂。

现有技术中的这些已知方法的不足之处在于，进行位置测量时无法与其他功能(例如负载限制)共享检测到的传感器信息。这会增加飞机中的组件或传感器的数量。此外，进行基于位置测量的断裂探测时，只有当襟翼发生相应程度的倾斜时，才能识别到所出现的断裂。

另外，由于系统中的公差或误差大而无法设计出稳健的监测器，导致得出错误的断裂探测结果，进而采取不必要的养护措施。以位置测量为例，断裂探测的可靠性必须通过数次测量以及通过将飞行途中的测量与地面测量相比较来加以确认。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种经改善的探测飞行器增升系统中的断裂的方法，具体而言，这种方法的工作方式更简单，功效更可靠。所述方法能够探测驱动站中的断裂以及中央驱动系统与经相应调节的襟翼或相应的运动系统之间的结构的断裂。可以在一个飞行周期内探测这样的断裂。

根据本发明，这个目的通过一种具有权利要求1的特征的方法而达成。有利的技术方案是从属权利要求的主题。根据本发明，所述方法包括以下步骤：

·检测所述增升系统区域内的至少两个负载值；

·计算所述至少两个负载值的至少一个比率；

·将所述比率与至少一个极限值进行比较；并且

·输出与所述比较有关的信息。

上文所述的断裂造成驱动系统与襟翼之间的其中一个负载路径中断。如此一来，襟翼的全部空气负载将由剩余的负载路径传递。本发明对这个状态进行探测，并且基于按本发明所进行的比较，可以将相应的信息例如输出至飞行器的机载计算机和/或飞行员。

其中，可以借助至少一个相应的传感器检测每个负载路径的负载值。这个传感器可以布置在沿负载路径的选定位置上。

在本发明的优选实施中，可以设想的是：为了探测一个襟翼的负载路径中的断裂，测量所述增升系统的这单独一个襟翼上的负载值。作为替代或补充方案，可以设想的是：测量所述增升系统的至少两个不同襟翼上的负载值。这两种可能性例如可应用于飞行器的不同飞行阶段或养护阶段，因而必要时也可以组合使用。

在特别优选的实施中，可以设想的是：所述至少两个不同的襟翼是所述飞行器的左机翼和右机翼的彼此对称相对的襟翼和/或任意襟翼，且/或，所述至少两个不同的襟翼是所述飞行器的单一机翼的内侧襟翼和外侧襟翼。

相应地，本发明也包括如下实施：对两个以上彼此对称布置或相对于彼此以其他方式布置的襟翼的悬挂

或其他组件进行断裂检查。

在进一步的优选实施中，可以设想的是：根据以下等式中的至少一者计算所述比率(R)：

R＝|L1|/(|L1|+|L2|)；

R＝|(|L1|-|L2|)|/(|L1|+|L2|)；

R＝L1/L2；

R＝|L1_r|/(|L1_l|+|L2_l|)；和/或

R＝(|L1_r|+|L2_r|)/(|L1_l|+|L2_l|)

其中，负载值L1_r、L1_l、L2_r和L2_l涉及的是右机翼(r)和左机翼(l)中的第一和第二负载值。

如此一来，例如可以根据飞行状况、飞机的运行状态和/或计算至少一个比率(R)的时间点来使用上述等式中的单一等式或等式组合。相应地，必要时也可以使用以不同方式计算出来的比率(R)。

在进一步的优选实施中，可以设想的是：在飞行时、在襟翼角较大时、在静止不动的襟翼位置上、在空气制动器处(bei Airbrakes)且/或紧接着在襟翼伸出后计算所述比率(R)，特别是仅在其中一个上述情形下计算所述比率。“计算所述比率(R)”这一表述也可以包括对进行该计算所需要的负载值的检测和/或所述方法的至少一个其他步骤。“紧接着在襟翼伸出后”这一表述可以涉及襟翼伸出后几秒钟至几分钟的时间。

所述方法优选实施为始终在测定所述比率(R)。可以设想的是：可以在所述系统的特定运行状态下停止所述方法。

附图说明

下面结合附图中例示性所示的实施对本发明进一步的细节和优点进行说明。其中：

图1为增升系统的襟翼示意图；以及

图2为本发明方法的流程示意图。

符号说明

GRA1:驱动站1；GRA2：驱动站2；WOW：飞机状态；Pos.1L:襟翼位置；T1.1：负载值L1；T1.2：负载值L2；501和801：数学模型；100,200,300,400,500,600,700,800,900和1000：步骤。

具体实施方式

本发明可以监测增升系统的襟翼与具有负载传感器的中央驱动系统之间的所有负载路径。在无故障状态(无断裂)下，两个负载路径之间所形成的负载比在一定限度内变动。

图1的实施例中示出襟翼，该襟翼可由图中未示出的中央驱动系统通过两个驱动站GRA1、GRA2加以驱动。在图1所示的情形中，两个驱动站GRA1、GRA2是两个不同负载路径的一部分，作用于襟翼的空气负载通过这两个负载路径被传递到飞行器的结构上。在图示示例中，空气负载以30/70的比例被两个负载路径不对称地传递到飞行器上。

当其中一个负载路径中出现断裂时，这个负载比会发生明显变化。故障情况下的负载比(负载路径在总负载中所占的份额)与无故障状态下的负载比之间的这个偏差表明存在断裂。

根据解决方案1，利用以下式子求襟翼的两个负载路径的(借助负载传感器而测得的)两个负载值L1和L2的比率R：

R＝│L1│/(│L1│+│L2│)，

其中，总是使用实测负载值的绝对值来避免奇点。在增升系统的无故障状态下，这个负载比R在极限Low_THR(下限值)与Up_THR(上限值)之间变动，其中，这些极限值可以受襟翼位置影响而改变。

当第一负载路径1内部出现断裂(例如L1＝～0)时，比率变成R<Low_THR。当第二负载路径2内部出现断裂(例如L2＝～0)时，比率变成R>Up_THR。借此可在相关的负载路径上实现明确的故障隔离(Fehlisolierung)。

当低于或超过相关极限值而探测到断裂时，输出这个信息。

为了提高方法的稳健性，只能在特定的飞行阶段对比率R进行评估：

·仅在飞行时，

·仅在襟翼角较大时，

·仅在襟翼静止不动时，

·仅在空气制动器缩入时，且/或

·仅在襟翼伸出后。

这些条件不是实现监测器功能的强制性前提条件，也可以只是部分地运用或者补充其他条件。

根据解决方案2，可以不同于解决方案1地根据以下式子计算比率R：

R＝|(|L1|-|L2|)|/(|L1|+|L2|)

通过选择这个比率，只需要一个极限值THR。在无故障状态下，R<THR。当一个负载路径断裂(L1＝～0或L2＝～0)时，R显著上升而变成R>THR。当超过极限值时，通过机组报警系统(Crew Alerting System，CAS)消息表明存在断裂。

这种方法无法在有故障的负载路径上实现明确的故障隔离。

根据解决方案3，可以不同于解决方案1地根据以下式子计算比率R：

R＝L1/L2。

在变体方案中，也可以对不同襟翼的负载进行比较。以解决方案1、解决方案2和解决方案3所描述的方法涉及的是一个襟翼的两个负载路径的负载比较。同样的方法也可以用来对不同襟翼的负载进行比较。例如：

·左机翼和右机翼的对称相对的负载路径，

·一个机翼上的不同襟翼的负载路径，

·右机翼的任意负载路径和左机翼的任意负载路径

还可以比较两个以上的负载路径。以解决方案1和解决方案2所描述的负载比R可扩展至两条以上的负载信息。为此，求左机翼和右机翼的彼此对称设置的襟翼的负载比。

·具有如下负载值的示例3：R＝│L1_r│/(│L1_1│+│L2_1│)，其中：r-右；l-左

·具有如下负载值的示例4：R＝(│L1_r│+│L2_r│)/(│L1_1│+│L2_1│)，其中：r-右；1-左

其中，可以使用两级极限值以获得更好的故障隔离效果。根据不同比率(R)可推断出以下事件：

R<Low_THR2-->右侧负载路径L1中有断裂

Low_THR2<R<Low_THR 1→右侧负载路径L2中有断裂

Low_THR1<R<Up_TRH1-->无故障状态

Up_THR1<R<Up_THR2-->左侧负载路径L2中有断裂

Up_THR2<R-->左侧负载路径L1中有断裂

据此，附图标记L1和L2可以涉及负载路径以及在相应的负载路径中检测到的负载值。

可以借助数个访问不同负载信息的监测器或监测方法/监测装置来冗余实施负载路径中的断裂探测。可以通过“与”运算或“或”运算来合并这些监测器的结果。

本发明的优点在于：在相应襟翼不倾斜的情况下也能探测断裂。此外，可以不受负载测量的绝对值影响地进行探测，这能减小系统性传感器误差的影响。此外，本发明不需要使用专用传感器，因为负载测量通常支持进一步的功能。所述方法还能实现明确的故障隔离。

图2示出本发明如权利要求1中所记载的方法的流程示意图。只要不与本发明的基本理念存在冲突，图2所示方法的各个步骤可以稍作变化且/或以不同的顺序加以实施。

所述方法开始于第一步骤100并且形成第一询问200，即询问飞机状态(WOW)。如果飞行器位于地面，就重复第一询问200。若飞行器不位于地面，则进行第二询问300。在第二询问300中询问增升系统的襟翼是否处于特定位置。这些位置例如可对应完全或部分伸出的襟翼和/或已偏转的襟翼。

如果在第二询问300中确定襟翼处于特定位置，就在步骤400中计算两个负载值L1、L2的负载比R。为此，可以通过相应的传感器读入负载值L1、L2。如果襟翼不处于预定位置，就从第一询问200开始重复所述方法。两个询问200、300可以作为有条件的询问被实施，例如仅在飞行器的特定状态下进行有条件的询问。

在步骤500中，针对襟翼的给定位置Pos.1L为计算出来的负载比R调用上限值。这个极限值可被保存在相应的表格中或者保存为数学模型501。在步骤600中进行比较以确定负载比R是否低于这个上限值。如果不是，就输出相应要求实施可能为必要的养护的信息，特别是机组报警系统(Crew Alerting System，CAS)信息。在步骤700中输出该信息。

如果负载比R低于上限值，就在步骤800中从表格或数学模型801读入用于给定位置Pos.1L的下限值。在步骤900中进行比较以确定负载比R是否高于该下限值。如果不是，就输出相应要求实施可能为必要的养护的信息，特别是机组报警系统(Crew AlertingSystem，CAS)信息。在步骤1000中输出该信息。如果确定负载比R高于下限值，就从询问200的第一步骤开始重复所述方法。

所述方法例如可由机载计算机1100实施，特别是实时实施。在图2中，用附图标记Pos.1L表示襟翼位置，用附图标记T1.1和T2.1表示负载值L1、L2。

Claims (2)

1.一种在考虑飞行器的增升系统区域内的负载值的情况下探测所述增升系统中的断裂的方法，包括以下步骤：

检测所述增升系统区域内的至少三个负载值；

计算所述至少三个负载值的至少一个比率R；

将所述至少一个比率R与极限值Low_THR1、Low_THR2、Up_THR1、Up_THR2进行比较；并且

输出与所述比较有关的信号；

其中，所述计算所述至少三个负载值的所述至少一个比率R，所述将所述至少一个比率R与极限值Low_THR1、Low_THR2、Up_THR1、Up_THR2进行比较和所述输出与所述比较有关的信号的步骤，包括：

根据以下公式计算所述至少三个负载值的所述至少一个比率R：

R = |L1_r| / (|L1_l|+|L2_l|)或

R = (|L1_r| + |L2_r|) / (|L1_l|+|L2_l|)，

其中，L1_r表示右机翼中的第一负载路径的第一负载值；L2_r表示右机翼中的第二负载路径的第二负载值；L1_l表示为左机翼中的第一负载路径的第一负载值；以及L2_l表示为左机翼中的第二负载路径的第二负载值；

所述将所述至少一个比率R与极限值Low_THR1、Low_THR2、Up_THR1、Up_THR2进行比较和所述输出与所述比较有关的信号的步骤包括：

当R<Low_THR2时，输出所述右机翼的所述第一负载路径断裂的信号；

当Low_THR2<R<Low_THR1时，输出所述右机翼的所述第二负载路径断裂的信号；

当Low_THR1<R<Up_THR1时，输出无故障信号；

当Up_THR1<R<Up_THR2时，输出所述左机翼的所述第二负载路径断裂的信号；以及

当Up_THR2<R时，输出所述左机翼的所述第一负载路径断裂的信号。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，根据飞行状况、飞机的运行状态和/或时间点使用所述公式中的一项或者组合来计算所述至少一个比率R。

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