CN111196348A - 具有独立致动控制的高升力致动系统 - Google Patents

Abstract

具有独立致动控制的高升力致动系统。本文公开了一种用于对飞机的多个高升力表面进行差速致动的高升力致动系统。一种示例性高升力致动系统包括多个独立的驱动装置，以单独致动所述多个高升力表面。所述独立的驱动装置可包括布置在相应的高升力表面的内侧致动器和外侧致动器之间的动力驱动单元(PDU)并且包括互连驱动系。至少一个独立驱动装置的PDU可包括两个马达，所述两个马达具有在扭矩加和布置中联接在一起的相应的马达输出部。一种控制器可实现为具有分别联接到两个马达中的一个的两个独立控制通道。

Description

具有独立致动控制的高升力致动系统

技术领域

本公开主要涉及飞机的飞行控制表面的致动，并且更具体地涉及飞机的高升力致动系统。

背景技术

许多固定翼飞机都包括高升力飞行控制表面，它们在一些飞行阶段期间展开和/或退回，以改变由机翼产生的升力的量。在一些飞机上，这些高升力飞行控制表面可包括多个前缘缝翼以及多个后缘襟翼。飞机的致动系统可包括位于飞机机身中间的中央驱动单元、共用传动轴系统以及在可移动的缝翼或襟翼的对应的支撑站上的局部机械致动器。共用轴系统的中央驱动单元被布置在机身的区域中需要很大的驱动动力和很大的角度变化，以将扭矩传递到每个机翼上的高升力表面。因而，中央驱动单元通常由并联作用的两个马达驱动，其中马达的驱动输出通过差速齿轮箱(例如，速度加和布置)传递到轴系统。差速齿轮箱，也称为速度加和齿轮箱，其特征在于齿轮系具有在操作上联接的三个轴，使得一个轴的旋转速度是其它轴的速度之和，并且相对较重且复杂。中央驱动单元同时一致地致动高升力飞行控制表面，例如，内侧和外侧后缘襟翼被作为单个系统致动。这种中央驱动单元架构确保了联接到系统的所有高升力表面同步展开，但可能会妨碍功能灵活性，并且由于马达被布置在机身区域中，所以可能增加机舱噪音。另外，经由共用传动轴系统来同步联接高升力表面会导致大量的安装费用，并具有大量的机械零件，诸如传动轴部分、接头、轴承和斜齿轮布置。

可能期望在不同的时间致动外侧装置，并且/或者将外侧装置致动到相对于内侧装置并且相对于彼此的不同位置，例如以改变机翼的弯度。可变弯度系统通常在飞机中使用以改变机翼的曲率(弯度)。在常规的公共轴系统中，独立表面致动(例如，可变弯度)可能需要在每个机翼上的将内侧装置和外侧装置分开的差速齿轮箱的复杂架构。为了实现独立的襟翼致动，除了中央驱动单元之外，可以将具有差速齿轮箱的辅助驱动单元联接到相邻襟翼的传动轴上。差速齿轮箱的输出处的传动轴速度取决于中央驱动单元以及辅助驱动单元的输入速度，因为输出速度是两个输入速度的总和，并且因而在很大程度上独立于由中央驱动单元所驱动的传动轴的速度。

可替选地，一些可变弯度系统可以使用单独驱动单元，所述单独驱动单元单独地驱动每个高升力表面以增加系统的灵活性。这些单独驱动单元可以包括例如双马达速度加和布置，其中两个马达将它们各自的输出传递给差速齿轮箱，所述差速齿轮箱组合/加和两个马达的输出。在这种双马达速度加和布置中，单独马达可能需要专用的马达制动器以停止相应的马达输出部的旋转，例如在一个马达发生故障的情况下，以使剩余的一个马达能够操作高升力表面。如果故障马达的输出未被相关联的马达制动器固定或以其它方式停止，则运行的马达的输出可能会反向驱动故障马达，使得差速输出处几乎没有或没有动力传递。在一些实施方式中，差速齿轮箱可设置有差速锁，以锁定差速器并停止相关联的高升力表面的旋转，这增加了整体重量和系统复杂性。

用于可变弯度系统的其它方法可以使用分别的驱动单元，这些分别的驱动单元包括直接驱动致动器的分布式系统，所述直接驱动致动器具有安装在高升力表面的两侧上的集成马达，所述直接驱动致动器可以经由传动轴互连，或者以完全分布的方式布置而无需机械相互作用。在高升力表面的两侧上布置直接驱动致动器可能会增加高升力表面的扭矩(扭转)，从而导致使用寿命缩短或潜在受损的操作。

将期望克服这些担忧。因而，需要改进的高升力架构和系统，其使复杂性最小化，同时使得能够独立地致动外侧装置和内侧装置。

附图说明

尽管权利要求不限于特定图示，但是通过讨论其各个示例可以最好地理解各个方面。尽管附图表示图示，但是附图不一定按比例绘制，并且某些特征可能被夸大以更好地说明和解释示例的创新方面。此外，本文所述的示例性图示并非旨在穷举或以其它方式限制或受限于附图中示出并在以下详细描述中公开的确切形式和配置。通过参考下列附图详细地描述示例性图示：

图1图示了示例性飞机的顶平面图；

图2图示了示例性高升力致动系统的示意图，其用于差速致动图1的飞机的多个高升力表面；

图3A图示了图2的系统的示例性驱动装置部分的示意图；

图3B图示了根据示例的图3A的驱动装置的详细示意图；

图3C图示了根据另一示例的图3A的驱动装置的详细示意图；

图4A图示了图2的系统的另一示例性驱动装置部分的示意图；

图4B图示了根据示例的图4A的驱动装置的详细示意图；

图5图示了根据一个实施方式的图2的高升力致动系统；

图6图示了根据另一实施方式的图2的高升力致动系统；

图7图示了另一示例性高升力致动系统的示意图，其用于差速致动图1的飞机的多个高升力表面；

图8图示了图7的系统的示例性驱动装置部分的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记和字符始终表示相同的或对应的部分，其中详细地示出了示例性图示。参考任一附图图示和描述的示例性方法的各种特征都可以与一个或多个其它附图中图示的特征相结合，因为应理解的是，也可能产生可能未明确图示或描述的可替选图示。所图示的特征的组合为典型应用提供了代表性方法。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导相一致的特征的各种组合和改型。

本公开涉及诸如飞机的高升力表面的飞行控制表面的致动，并且描述了示例性高升力致动系统。示例性高升力致动系统可包括一个或多个独立的驱动装置，以单独地致动高升力表面。根据一个方面，提供了多个独立的驱动装置，以单独地致动多个高升力表面，而在各个驱动装置之间没有机械相互作用。根据另一方面，提供了一种集中驱动装置，以集中控制至少两个高升力表面(例如，分别在第一和第二机翼上的第一和第二内侧高升力表面)，并且提供了至少两个独立驱动装置，以分别控制单个高升力表面(例如，第一和第二机翼中的每一个机翼上的外侧高升力表面)。本公开的实施方式可以包括本文所述的各方面的细节和特征的组合。

在各个方面，本公开描述了可用于致动飞机的高升力表面或其它可致动构件的系统、组件、设备和方法。例如，本文公开的系统、组件、装置和方法可用于差速致动高升力表面，诸如固定翼飞机的前缘缝翼和/或后缘襟翼。然而，应理解的是，本文所公开的系统、组件、装置和方法可以与本文所举例的那些以外的其它类型的飞行控制表面以及其它类型的飞机结合使用。如本公开中所引用的，高升力表面的不同致动意图涵盖以不同的量(例如，以实现相对于彼此的不同位置设置)和/或以不同的方向(例如，退回方向和伸出方向)致动两个或更多个高升力表面(例如，每个机翼侧)，无论是否经由同时致动(例如，包括在不同时间的单独致动)。还应理解的是，在各个方面，本文公开的系统、组件、装置和方法可以用于其它类型的致动，例如包括一致地(例如，同步地)同时致动多个高升力表面或(例如，异步地)致动至少单个飞行控制表面。还应理解的是，本文公开的系统、组件、装置和方法可以与本文所举例的那些以外的可致动构件(例如，在航空航天或非航空航天应用中)结合使用。

在一些方面，本文公开的系统、组件、装置和方法可以例如允许定制沿着固定翼飞机的机翼的翼展方向的升力分布(例如，在飞行期间)。例如，沿着机翼的高升力表面的差速致动可用于通过将被布置在机翼的不同翼展位置处的单独的高升力表面展开不同的量，来选择性地在机翼的不同翼展位置处以不同的量调节机翼的弯度。这包括：同步运动，其中机翼的两个或更多个高升力表面被同时一致地移动；异步运动，其中机翼的至少一个高升力表面相对于至少一个固定的高升力表面运动；和/或异步运动，其中两个或更多个高升力表面相对于彼此以不同的速度运动。高升力表面能够在完全或预定运动范围内移动(例如，伸出和退回)到各种位置，以影响飞机的升力。例如，分别的高升力表面可移动其完全运动范围的10％、15％、25％、35％等。除其它益处外，沿着机翼的翼展方向选择性地定制升力分布可以允许例如将机翼上的合成升力转移到更靠近机翼翼根(即，内侧)，以减轻由机翼产生的升力在机翼上引起的弯矩。此外，对各个高升力表面进行差速致动或调节以移动到不同的相对位置或以不同增量运动(例如，机翼的外侧高升力表面可以偏转10％，而内侧高升力表面可以偏转12％)来移动，可以促进高升力表面的最佳定位，以减少阻力和/或增加升力，因而提高燃油效率。其它的翼展方向升力分布可能适合于不同的飞行阶段和/或状况。

本公开的实施方式可以包括上述特征的组合。通过以下对飞机的高升力致动系统的非限制性示例的讨论，本公开的这些和其它方面的细节将变得显而易见。

现在参考图1，其中以100整体示出了示例性飞机，本公开的一个或多个系统、组件、设备和方法可结合到飞机100。飞机100例如可以包括任何合适的飞机，诸如公务机、私人飞机、商务机或任何其它类型的飞机，这些飞机可包括一个或多个飞行控制表面。飞机100可以是固定翼飞机，但是应理解的是，本公开的各方面也能够应用于旋翼飞机。飞机100可以例如是窄体双引擎喷气式客机。飞机100可包括机身102和机翼104A、104B，所述机翼在机翼翼根106处附接到机身102，并沿着横向轴线或侧向轴线或俯仰轴线114(以下称为“横向轴线114”)朝向机翼尖端108向外地或在外侧方向上延伸。在所图示的示例中，飞机100具有相对于滚转轴线或纵向轴线或中心纵向轴线110(以下称为“纵向轴线110”)附接到机身102的相反侧的一对机翼104A、104B，这对机翼104包括第一机翼或左机翼或左手机翼104A(以下称为“第一机翼104A”)和第二机翼或右机翼或右手机翼104B(以下称为“第二机翼104B”)。每个机翼104A、104B都可包括一个或多个可移动的飞行控制表面(例如，112A至112F)。例如，每个机翼104A、104B都可包括一个或多个高升力飞行控制表面，所述一个或多个高升力飞行控制表面包括一个或多个前缘缝翼112A和/或一个或多个后缘襟翼112B。前缘缝翼112A可包括沿着机翼104A、104B在翼展方向116上分布并且设置在机翼104A、104B的前缘处或附近的多个表面。后缘襟翼112B还可包括沿着机翼104A、104B在翼展方向116上分布并且可设置在机翼104A、104B的后缘处或附近的多个表面。翼展方向116显示为沿着横向轴线114延伸，横向轴线114从机翼尖端108到机翼尖端108平行于机翼104A、104B延伸，使得横向轴线114与飞机100的纵向轴线110相交。在各个方面，前缘缝翼112A和/或后缘襟翼112B可被认为是“高升力”表面或面板(以下称为“高升力表面”)，它们可被展开以增加升力的量或在展开时减小由机翼104A、104B产生的阻力的量。例如，前缘缝翼112A和/或后缘襟翼112B可以在地面上、在着陆、起飞期间和/或在任何其它适当的飞行阶段或需要增加升力的状况期间展开。每个机翼104A、104B都可包括一个或多个副翼112C以及一个或多个扰流板112D。飞机10还可包括一个或多个升降舵112E和一个或多个方向舵112F。

图2是示例性高升力致动系统200的示意性表示图，其用于对飞机100的多个高升力表面202(作为非限制性示例，诸如后缘襟翼112B)进行差速致动。高升力表面202在翼展方向116上分布，并且包括在每个机翼104A、104B上的内侧高升力表面204A、204B和外侧高升力表面206A、206B。高升力致动系统200包括用于单独地致动所述多个高升力表面202的多个独立的驱动装置208。驱动装置208可操作以将单独的高升力表面202移动到用于升力增强的选定位置，其中每个高升力表面202都可经由相关联的独立驱动装置208在退回位置和一个或多个伸出位置之间移动，而相应的驱动装置208或高升力表面202之间没有机械相互作用。控制器210在功能上连接到每个独立的驱动装置208，并且可以引导和协调驱动装置208的操作(例如，控制、动力、监视等)，以在内侧高升力表面204A、204B和外侧高升力表面206A、206B之间提供一致运动和差速运动。高升力致动系统200实现了对高升力表面202的独立致动，这提供了与内侧高升力表面204A、204B不同地驱动外侧高升力表面206A、206B以及在第一和第二机翼104A、104B之间不同地驱动的能力，包括对外侧高升力表面206A、206B和/或内侧高升力表面204A、204B的对称和非对称操作，从而带来了飞机层面上的益处(例如，质量节约、燃料高效、阻力降低、机翼弯矩降低以及整体的简单架构)并且改进了成本和制造。高升力致动系统200可以实现的功能包括但不限于同步高升力控制、可变弯度控制、机翼负载转移以及横滚配平。

独立驱动装置208分别包括局部动力驱动单元(PDU)212、机械联接到相应的高升力表面202的至少两个致动器或致动站(以下称为“致动器214A、214B”)，以及互连驱动系216。每个局部PDU 212都离开机身102设置，并且可以布置在飞机100的相应的机翼104A、104B中。此外，每个局部PDU 212都可以相对于相关联的高升力表面202对中地布置在沿翼展方向116布置在高升力表面202的两侧上的致动器214A、214B的中间的位置处。局部PDU212例如可包括：至少一个适当控制的电动或液压马达(图2中未示出)，或者适于致动驱动系216的任何其它动力源；在操作上将马达连接到驱动系216的齿轮箱(图2中未示出)；以及至少一个位置传感器218。在一些情况下，一个或多个PDU 212可包括马达制动器(未示出)，以使马达的输出停止旋转或出于安全目的(例如，在故障状况的情况下)。独立驱动装置208的相应的PDU 212能够独立地操作以驱动高升力表面202，并且可响应于从控制器210接收到的命令信号而受控，以同步、异步、差速(例如，非对称地)和一致地(例如，对称地)驱动高升力表面202。

每个驱动装置208的局部PDU 212都在驱动系216上施加旋转运动和驱动动力，并且相应的高升力表面202由对应的驱动装置208的局部PDU 212经由互连驱动系216驱动。驱动系216包括机械驱动器，所述机械驱动器包括一个或多个可动(例如，可旋转)构件，诸如旋转轴(例如，挠性轴和/或扭矩管)，这些可动构件经由适当的已知或其它联接器(例如，万向节)被机械联接以形成公共驱动系，该公共驱动系用于每个驱动装置208的PDU 212致动(例如，向其传递动力)相关联的高升力表面202。驱动系216将来自相应的驱动装置208的PDU 212的动力传递到其确实起作用的部位，例如致动器214A、214B。驱动系216使相关联的高升力表面202的致动器214A、214B在机械上同步，以帮助减少高升力表面202的不对称运动，并提供机械故障保护负载路径，以允许在致动器214A、214B中的一个中发生故障或失常的情况下致动高升力表面202。此外，每个驱动装置208的且因此每个高升力表面202的驱动系216与另一驱动装置208的驱动系216分开，这可以促进节省安装空间和重量。例如，外侧高升力表面206A、206B的驱动系216关于内侧高升力表面204A、204B的驱动系216是分开的并且能够独立运动，并且内侧高升力表面204A、204B的相应的驱动系216是分开的并且能够彼此独立运动。

致动器214A、214B机械联接到驱动系216，并将驱动系216的旋转运动转换成与相应的致动器214A、214B联接的高升力表面202的运动。致动器214A、214B分别设置在相关联的高升力表面202的两侧上，例如，第一或外侧致动器214A设置在外侧上，而第二或内侧致动器214B设置在各高升力表面202的内侧上。每个驱动装置208的PDU 212介于与相关联的高升力表面202联接的内侧和外侧致动器214A、214B之间，以促进扭矩经由驱动系216传递到致动器214A、214B。应明白的是，致动器214A、214B可包括附加组件，包括但不限于致动器轨道布置连杆机构、联接器、齿轮、传感器等，以将动力从驱动系216传递到与其联接的高升力表面202。每个高升力表面202的致动器214A、214B都经由相应的驱动系216互连，并且因而由相应的驱动系216机械地同步。致动器214A、214B可各自包括线性致动器、旋转致动器或其它类型的致动器。例如，致动器214A、214B可包括螺杆/螺母致动器(例如，滚珠螺杆或滚子螺杆)、齿条齿轮致动器和/或其它合适的已知或其它类型的致动器。此外，致动器214A、214B可以是：可逆致动器，诸如上述的滚珠螺杆致动器；不可逆致动器，诸如导螺杆或ACME螺杆致动器；或具有无回位机构的可逆致动器。如果致动器214A、214B是可逆的，则空气动力学负载能够反向驱动相关联的高升力表面202，而不可逆致动器不能被空气动力学负载反向驱动，并且能够将高升力表面202保持就位，即使没有来自驱动系216的动力传递也是如此。

独立驱动装置208还可包括至少一个故障保护制动器220，其被结合在驱动系216中以制动PDU 212、锁定致动器214A、214B并且/或者将相关联的高升力表面202保持在期望的位置处。制动器220可以在功能上连接到控制器210并由其操作。另外或可替选地，控制器210还可以被配置成用以通过命令零速或以其它方式停用PDU 212的马达来停止或制动相应的PDU 212。制动器220可包括例如摩擦式动力断开制动器，除非施加了动力信号，否则其锁定这些机构，其在完全动力故障时也会导致PDU 212锁定。因而，制动器220可以默认为锁定或关闭，而当电源接通时例如通过来自控制器210的适当命令信号而释放(打开)。

控制器210能够向每个驱动装置208提供动力(例如，电力，液压动力等)，控制PDU212和制动器220的操作，以及通过与每个驱动装置208相关联的一个或多个位置传感器218和/或由每个高升力表面202驱动的一个或多个偏斜传感器222监视驱动器208的操作。控制器210包括在功能上连接到各驱动装置208的PDU 212、制动器220以及传感器218、222的至少一个控制通道224，以控制命令和动力供应，以及接收反馈信息。控制器210可以从电源(例如，28伏DC电源)接收电力，以产生控制和命令(例如，激活)信号。控制器210可以是单通道控制器或多通道控制器，和/或可以包括多个控制器。例如，控制器210可包括具有与电源相关联的单控制通道的单通道控制器，所述电源为所有PDU 212、制动器220以及传感器218、222供电，并命令这些组件。作为另一示例，控制器210可包括具有两个独立控制通道和两个电源的双通道控制器，这些控制通道和电源命令各个PDU212、制动器220以及传感器218、222并且为它们供电，这在下文中更详细地讨论。每个独立的控制通道都可以与独立电源相关联。例如，与液压马达联接的独立控制通道可以经由适当地控制电致动阀，来从飞机的液压系统供应液压流体动力。与电动马达和/或电制动器联接的独立控制通道可以被配置成用以从电力源(例如，115伏交流电源)供应电力。每个独立的控制通道都可基本上彼此隔离，使得在一个通道中发生的故障不会影响其余控制通道的继续操作。例如，每个控制通道都可以使用单独的处理器。应明白的是，控制器的数目和配置可以变化。例如，可以采用两个或更多个控制器来代替单个控制器，其中每个控制器都包括至少一个独立控制通道。

控制器210可以从布置在各高升力表面202上的位置传感器218(例如，旋转变压器、换能器等)和/或偏斜传感器222(例如，可调变压器)接收位置信号。由位置传感器218提供的位置信息可以被控制器210的适当的控制例程用来定位和/或移动高升力表面202，并且可以进一步被控制器210的适当的监视例程使用以检测高升力表面202的当前位置，并且将该位置值传输到控制器210。基于从位置传感器218和/或偏斜传感器222接收的位置信号，控制器210可以调节一个或多个高升力表面202的运动，从而例如电同步选定的高升力表面202的位置和/或运动，电协调选定的高升力表面202的受控差速运动和/或不同的相对位置，和/或改善当受到空气动力负载时相同机翼上的高升力表面202在翼展方向116上的连续性。由位置传感器218和/或偏斜传感器222提供的位置信息还可被控制器210使用，以通过发送例如驱动系216和/或高升力表面202的当前旋转或位移值给控制器210来确定两个或更多个高升力表面202的不对称性，该值是公差，或标识驱动系216的端部(例如，结合到相应的致动器214A、214B的端部)是否在预定范围内旋转。如果该值超过了预定范围，则控制器210可独立于另一高升力表面202(例如，内侧高升力表面204A)来调节一个高升力表面202(例如，外侧高升力表面206A)的运动，以使高升力表面204A和206A的位置同步。另外或可替选地，控制器210可以命令(例如，停用)相应的故障保护制动器220，以将相关联的高升力表面202锁定在适当位置。偏斜传感器222可以提供由控制器210使用以检测相应的高升力表面202中可能的扭曲或偏斜或其它故障状况的信息。如果偏斜传感器222检测到故障状况，则控制器210可以控制(例如，停用)相应的故障保护制动器220，以将相关联的高升力表面202锁定在适当的位置。

图3A图示了根据示例性配置的用于致动对应的高升力表面202的示例性驱动装置300的示意图。驱动装置300可以在系统200中用作一个或多个独立驱动装置208，以单独地控制相应的高升力表面202。驱动装置300包括分别布置在高升力表面202的内侧和外侧处的两个致动器214A、214B，局部双马达PDU 302以及互连驱动系216。PDU包括扭矩加和布置(例如，扭矩加和齿轮组)306中的两个马达304A、304B，以及减速齿轮组308。在扭矩加和布置306中，当马达以相同速度运行时，每个马达304A，304B的转矩被相加。因而，马达304A、304B的输出力被组合并传递到驱动系216。即，扭矩加和布置306将由每个马达304A、304B输出的单独的扭矩相加(即，扭矩加和)，并将组合的扭矩传递给驱动系216。位置传感器218(例如，旋转变压器)可以结合到PDU 302中，例如，连接到齿轮箱308中的齿轮、布置在驱动系216上和/或布置在致动器214A、214B的区域中。此外，偏斜传感器222可以由高升力表面202驱动以检测故障状况。致动器214A、214B可包括机械致动器，每个机械致动器均由PDU302经由驱动系216驱动。另外，致动器304A、304B可包括线性致动器或旋转致动器，并且可以是可逆类型或不可逆类型。可以提供故障保护制动器220，例如单个双通道制动器，其被结合到PDU 302(未示出)中，例如连接到PDU 302的输出轴，和/或如图所示结合到驱动系216中，并且可以在功能上连接到控制器210(图3A中未示出)，并通过来自控制器210的命令信号进行操作。制动器220可以包括例如摩擦式动力断开制动器，除非施加了动力信号，否则其锁定驱动装置300，其在完全动力故障时也会导致PDU 302和高升力表面202锁定。因而，制动器220可以默认被锁定，并且当电源接通时释放(例如，被激活)。制动器220可以被电控制并且可以是电动或液压动力的。动力断开制动器可以优于经由马达的主动控制，因为在飞行期间用于高升力功能的工作周期相对较短，并且在错误或故障的情况下，制动器220提供附加的安全性。动力断开制动器可以优于经由马达的主动控制，因为在飞行过程中用于高升力功能的工作周期相对较短。如下所述，由于扭矩加和机构的操作特性，所以提供扭矩加和布置306可以消除对专用马达制动器的需求。根据一种实施方式，可以提供第二故障保护制动器(未示出)，以应对制动器故障和/或为致动器无后退故障提供后备。例如，第二制动器可被布置在任一马达输出部上(例如，在齿轮箱的上游)，或者驱动系制动器能够被双重化。

马达304A、304B可包括电动马达、液压马达或它们的组合。例如，第一马达304A可包括电动马达，第二马达304B可包括液压马达。马达304A、304B具有相应的马达输出部310(例如，输出轴)，其扭矩在扭矩加和布置306中相加。每个马达304A、304B都可提供全扭矩，以在故障情况下提供系统可靠性，例如，如果第一马达304A故障(导致输出扭矩损失50％)，则从扭矩加和布置306输出的组合的扭矩将对应于由运行的第二马达304B产生的全扭矩。相反，对于包括有连接到差速齿轮箱的两个马达的速度加和布置，每个马达的速度都可以减半以获得期望的动力，但是该速度加和布置不能提供比由单个马达将传递的扭矩输出更多的扭矩输出。因而，速度加和布置中的一个马达发生故障将导致输出速度损失50％。此外，由于致动器214A、214B能够在任何位置处停止和启动，例如将高升力表面202移入和移出可变弯度、差速位置以及横滚配平，所以在所有速度下都需要全扭矩，并且这里的马达304A、304B在所有转子位置处都产生全转矩，以促进在出现错误或故障事件时的可靠运行。马达304A、304B可具有不同的额定能力，例如，第二马达304B可通过不同的齿轮比提供比第一马达304A慢的输出速度，但具有全扭矩能力。因此，当例如第二马达304B驱动时，与第一马达304A相比，相应的局部PDU的输出可能较慢。马达304A、304B可相应地与至少一个独立控制通道(未示出)和至少一个电源(未示出)联接，如下文进一步所述。马达304A、304B可以在同一轴上，或者可以具有连接它们的齿轮。另外或可替选地，马达可以是平行轴配置(例如，相应的马达输出部平行于驱动系延伸)或直角配置。

图3B示出了图3A的示例性驱动装置300的示意性表示图，示出了局部PDU 302的第一配置312的示例，第一配置312包括在扭矩加和布置306中的马达304A、304B，扭矩加和布置306具有经由齿轮传动装置连接的示例性直角配置。应明白的是，直角配置仅是示例性的，并且在本公开的范围内预期其它配置，诸如平行配置。马达304A、304B可以同时运行，或者一个马达304A、304B可以运行，而另一个马达304A、304B被反向驱动，并且马达304A、304B之间的齿轮比可以相等或不同。扭矩加和布置306可以包括：两个驱动齿轮314A，每个驱动齿轮314A都旋转地连接到相应的马达输出部310；和从动齿轮316，其机械地联接两个驱动齿轮314B。相应的齿轮314A、314B、316可包括斜齿轮、锥齿轮、正齿轮或它们的组合，或其它合适的齿轮系统，诸如行星齿轮。每个马达304A、304B的扭矩都经由相应的驱动齿轮314A、314B传递到从动齿轮316，从动齿轮316将每个马达304A、304B的扭矩组合或相加，使得由从动齿轮316以及因而扭矩加和布置306输出的扭矩是两个马达扭矩的和，即组合的扭矩。当两个马达304A、304B同时操作时，从动齿轮316的输出扭矩是在驱动齿轮314A、314B处施加的扭矩的总和。在其中一个马达发生故障的情况下，例如，第一马达304A由于失常而发生故障，则运行的第二马达304B的驱动齿轮314B驱动从动齿轮316，而发生故障的第一马达304A的驱动齿轮314A处于空转状态。这样，可以完全省略对以下马达制动器的设置，从而在开支、复杂性和重量方面进一步节省：差速齿轮箱布置或速度加和布置在一个马达故障的情况下可能需要设置马达制动器，以固定故障马达的输出部或齿轮，并防止运行的马达反向驱动故障马达(这实际上会使差速输出的运动停止)。

减量齿轮箱(the reduction gearbox)308可以包括减速齿轮箱(speedreduction gearbox)(例如，将高速/低扭矩到低速/高扭矩的传递)，诸如行星齿轮组，或简单的减速齿轮组，其包括将扭矩加和布置的输出318在操作上连接到驱动系216的至少两个齿轮320、322。例如，输入齿轮320(例如，小齿轮)可以固定或机械地联接(例如，旋转地连接)到扭矩加和布置306的输出318，并与固定或机械地联接(例如，旋转地连接)到驱动系216的输出齿轮322(例如，齿轮)啮合，其中输出齿轮322比输入齿轮320旋转得慢，以提供减速。可以在输入齿轮320和输出齿轮322之间，和/或在扭矩加和布置的输出318和输入齿轮320之间，将另外的减速齿轮和/或惰齿轮324结合到齿轮箱布置308中。相应的齿轮320、322、324可包括正齿轮、锥齿轮、斜齿轮、蜗杆或其它合适的齿轮类型，包括它们的组合。应明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，齿轮箱308可包括皮带传动系而不是齿轮传动系。

简要参考图3C，其示出了根据局部PDU 302的第二配置326的示例的图3A的另一示例性驱动装置300，第二配置326包括被布置在扭矩加和布置306中的两个马达304A、304B，所述两个马达304A、304B处于关于驱动系216成平行配置的共用轴或共用输出轴(下文称为“共用轴328”)上。至少一个驱动齿轮314C与至少一个从动齿轮316啮合，所述至少一个从动齿轮316联接到形成扭矩加和布置306的输出318的中间轴330。输入齿轮320可以可旋转地连接到中间轴330，并且输出齿轮322可以可旋转地连接到驱动系216，其中输出齿轮322比输入齿轮320旋转得慢，以提供减速。

参考图4A和图4B，其示出了根据另一示例性配置的用于致动对应的高升力表面202的示例性驱动装置400的示意性表示图。驱动装置400可以在系统200中用作一个或多个独立驱动装置208，以单独地控制相应的高升力表面202。驱动装置400包括分别布置在高升力表面202的内侧和外侧处的两个致动器214A、214B，被布置在两个致动器214A、214B之间(例如，在中心)的局部PDU 402，以及互连驱动系216。PDU 402包括单个马达404，和将马达输出部408(例如，输出轴)机械地连接到传动系216的齿轮箱或齿轮组406。马达404可以包括电动马达或液压马达，并且马达404可以与至少一个独立的控制通道(未示出)以及至少一个电源(未显示)联接。齿轮箱406可以包括减速齿轮箱(例如，从高速/低扭矩传递到低速/高扭矩)，诸如行星齿轮箱，或简单的减速齿轮组，其包括固定到马达输出部408的输入齿轮410(例如，小齿轮)，输入齿轮410机械地联接到被固定至驱动系216的输出齿轮412(例如，齿轮)。齿轮箱406可在输出齿轮412的任一侧上将全转矩和相等速度传递到驱动系216。相应的齿轮410、412可以围绕固定的轴线旋转，并且可包括正齿轮、锥齿轮、斜齿轮、蜗杆或其它合适的齿轮类型，包括平行轴齿轮箱和直角齿轮箱。可以将另外的减速齿轮和/或惰齿轮(未示出)结合到齿轮箱406布置中以进一步降低速度。应明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，齿轮箱406可包括皮带传动系而不是齿轮系。

位置传感器218(例如，旋转变压器)可被结合PDU 402中，例如，连接到变速箱406中的齿轮，布置在驱动系216上，和/或布置在致动器214A、214B的区域中。此外，偏斜传感器222可以由高升力表面202驱动以检测故障状况。致动器214A、214B可包括线性或旋转致动器，并且可以是可逆或不可逆类型。故障保护制动器220，例如摩擦式动力断开制动器，被结合到驱动系中，并且可以在功能上连接到控制器210(未示出)，并且可以通过来自控制器210的命令信号进行操作。制动器220可以是单通道或双通道制动器，如下所述。可以提供可选的第二故障保护制动器(未示出)以应对制动器故障和/或为致动器无后退故障提供后备。能够将第二制动器作为马达制动器结合到PDU 402(例如，该制动器可被布置在齿轮箱406上游的马达输出部408处)中，或者能够将驱动系制动器220双重化(例如，双绕摩擦式制动器)。

图5是图2的高升力系统200的示意性表示图，其示出了根据一个示例性实施方式的用于独立地致动多个高升力表面202的双通道控制结构500。控制器210可以是例如多通道控制器，其具有至少两个独立控制通道502、504，所述至少两个独立控制通道502、504可独立操作以对每个驱动装置208的PDU 212进行控制和提供动力。在所图示的示例中，控制器210被双重化或被划分为具有两个独立的控制通道502、504的双通道控制器210，所述控制通道与每个高升力表面202相关联的每个PDU 212、制动器220，以及传感器218、222联接。为了清楚起见，在图示中省略了联接到制动器220和传感器218、222的控制通道。位置传感器218和偏斜传感器222向控制器210的每个控制通道502、504提供反馈，并且因而每个传感器218、222(例如，双通道传感器)都与两个独立控制通道502、504联接。控制器210例如经由跨通道数据链路506共享通道502、504的位置和偏斜反馈信号，以进行比较和故障监视。致动器214A、214B可以是具有集成无后退功能的不可逆机械致动器。设置不可逆致动器214A、214B可以有利地防止左右机翼104A、104B之间的不对称性，并且在动力切断之后将相关联的高升力表面202保持在所命令的位置，而无需使用附加的无后退制动器，因为这些要求都由于不可逆配置而固有地实现了。独立驱动装置208的相应的PDU 212可选择性地操作以例如响应于来自控制器210的适当命令或控制信号而独立于彼此并独立于内侧高升力表面204A、204B地致动外侧高升力表面206A、206B。

根据第一实施方式，系统200的双通道控制结构500采用结合图3A至图3C所述的驱动装置300。参考图3A至图3C和图5，多个驱动装置300分别包括双马达PDU 302(例如，扭矩加和布置306中的两个马达304A、304B以及减量齿轮箱308)，两个机械致动器214A、214B以及互连驱动系216。双通道控制器210向单独的PDU马达304A、304B，制动器220以及传感器218、222提供动力并发命令，使得每个驱动装置300都与两个独立的控制通道502、504联接。例如，使用第一电源的第一独立控制通道502对每个PDU 302的第一马达304A进行控制和供电，而使用第二电源的第二独立控制通道504对每个PDU 302的第二马达304B进行控制并供电。传感器218、222是双通道的并且与两个独立的控制通道502、504联接。故障保护制动器220(例如，动力切断制动器)被结合到驱动系216中，并且能够通过两个独立的控制通道502、504中的任何一个释放或打开(例如，激活)。制动器220将相关联的高升力表面202保持在期望位置处，并停止PDU 302的输出。在紧急停机期间以及当达到期望位置时，可断开电源，以便当高升力表面202静止时，马达304A，304B不需要被加电。可以采用可选的第二故障保护制动器(未示出)来为致动器无后退故障和/或制动器220的故障提供后备。可以使可选的第二制动器更小和/或具有小于第一故障保护制动器220的额定扭矩，如果致动器214A、214B是不可逆的致动器或以其它方式具有集成的无后退功能，则第二制动器可在正常操作期间执行用于相关联的高升力表面202的主制动功能。如果致动器214A、214B是可逆的，则出于可靠性和冗余性考虑，则可能需要提供与第一故障保护制动器相同额定扭矩的第二制动器。

根据第二实施方式，系统200的双通道控制结构500采用结合图4A至图4B所述的驱动装置400。参考图4A至图5，多个驱动装置400分别包括单个马达PDU 402(包括马达404、位置传感器218和减量齿轮箱406)，两个致动器214A、214B以及互连驱动系216。每个驱动装置400的马达404都与具有两个电源的两个独立控制通道502、504联接，并且可以由任一个控制通道控制和供电。例如，每个驱动装置400的马达404都可由使用第一电源的第一独立控制通道502控制和供电，并且可以单独地由使用第二电源的第二独立控制通道504控制和供电。因而，如果一个通道502或504发生故障，则可操作通道502或504能够操作整个系统200，以提供冗余和可靠性。制动器220和传感器218、222是双通道类型，并且如上所述地与两个独立的控制通道502、504联接。

图6是图2的高升力系统的示意性表示图，其示出了根据另一示例性实施方式的用于独立地致动多个高升力表面202的双通道控制结构600。系统200的双通道控制结构600可采用结合图4A至图4B所述的驱动装置400。参考图4A至图4B和图6，多个驱动装置400分别包括具有单个马达404的局部PDU 402，位置传感器218和减量齿轮箱406，两个机械致动器214A、214B(例如，不可逆致动器)，互连驱动系216，故障保护制动器220以及偏斜传感器222。控制器210可以被双重化或划分为双通道控制器210，其具有第一控制通道602，以及相关联的第一电源，其控制内侧高升力表面204A和204B的驱动装置400并为其供电，和第二控制通道604，以及相关联的第二电源，其控制外侧高升力表面206A和206B的驱动装置400并为其供电。故障保护制动器220分别与专用于相关联的驱动装置的控制通道602、604联接并由其控制(例如，激活或停用)(例如，与用于致动内侧高升力表面204A或204B的驱动装置400相关联的故障保护制动器220能够被第一控制通道602激活)。类似地，位置传感器218和偏斜传感器222经由专用于相关联的驱动装置400的控制通道602、604与控制器210通信，并且因而包括单通道传感器。为了清楚起见，从图示中省略了联接到制动器220和传感器218、222的控制通道602、604。

根据进一步的实施方式，图2的系统200能够被配置成单通道系统，其中具有单控制通道224的单通道控制器210对所有驱动装置208进行控制并使用单个电源供电。对于这种配置可以采用结合图4A至图4B所述的驱动装置400。每个驱动装置400的组件都是单通道的，并且与控制器210的单控制通道224联接。

在操作期间，控制器210例如基于来自飞行员、飞行控制控制器或飞机的其它控制器的基于飞行条件的输入(例如，指示移动命令的电信号)控制，并将动力引导到各个驱动装置208、300、400，以选择性地致动多个高升力表面202。控制器210可以被配置成用以通过将输入与由位置传感器218和/或偏斜传感器222提供的信息进行比较，而将输入转换成高升力表面202的运动，并生成一个或多个控制信号以激活和停用PDU 212马达和制动器。控制器210能够将命令发送到每个PDU 212(例如，马达、制动器等)，以在规定的速度和方向上操作，从而伸出或退回高升力表面202。来自PDU 212的动力被传输到互连驱动系216，互连驱动系216机械地同步相应的高升力表面202的内侧和外侧致动器214A、214B的运动。控制器210在操作上(例如，电)连接到每个PDU 212的位置传感器218和由每个高升力表面202驱动的偏斜传感器222。传感器218、222可以提供用于闭环位置控制的位置反馈，使得控制器210能够基于来自传感器218、222的反馈来电控制PDU 212(例如，马达)和制动器220的操作，从而电同步和协调高升力表面202的运动和位置。控制器210还能够基于来自传感器218、222的反馈，监视高升力表面202的不对称、偏斜和/或无意运动。控制器210可以基于一个或多个设定点(例如，可以表示相关联的高升力表面202的一个或多个期望速度和/或位置)和一个或多个反馈信号(例如，可以表示由位置传感器218和/或偏斜传感器222确定的相关联的高升力表面202的一个或多个实际速度和/或位置)生成控制信号。控制器210可接收设定点和反馈，并为控制信号的生成而生成一个或多个误差信号。控制器210可以根据已知的或其它合适的控制算法进行操作。在各个方面，控制器210可以被配置成用以进行比例控制、微分控制和积分控制中的一个或多个。

为了控制高升力功能，控制器210被配置成用以选择性地对多个驱动装置208(例如，相应的PDU 212和制动器220)供电和进行控制，从而电协调多个高升力表面202的致动。控制器210可以被配置成用以电同步高升力表面202的运动和位置，并且电控制高升力表面202的差速运动和位置。高升力表面202之间的同步运动和受控的差速运动基于来自相应的驱动装置208的位置传感器218的反馈被电执行。例如，控制器210可被配置成用以电同步所有高升力表面202的对称运动，仅内侧高升力表面204A、204B的对称运动(例如，独立于外侧高升力表面206A、206B)，和/或仅外侧高升力表面206A、206B的对称运动(例如，独立于内侧高升力表面204A、204B)。另外或可替选地，控制器210可被配置成用以电协调外侧高升力表面206A和206B的受控差速运动(例如，非对称运动)。

为了一致同时对称地移动高升力表面202，每个驱动装置208的相应的制动器220都被释放(例如，被激活)，并且每个驱动装置208的相应的PDU 212被操作(例如，被供电)并且电同步以提供内侧高升力表面204A、204B和外侧高升力表面206A、206B的对称运动。为了操作相应的PDU 212，可以激活、供电或以其它方式命令其相关联的马达来驱动或机械地移动驱动系216，这又使致动器214A、214B移动，联接到致动器214A、214B的高升力表面202对应地移动。

为了独立于外侧高升力表面206A和206B(例如，对于可变弯度)对称地移动内侧高升力表面204A和204B，内侧驱动装置208(例如，用于每个内侧高升力表面204A，204B的驱动装置208)的相应的制动器220被释放(例如，激活)，并且内侧驱动装置208的相应的PDU 212被操作(例如，被供电)并被电同步以提供内侧高升力表面204A、204B的对称运动。外侧驱动装置208(例如，每个外侧高升力表面206A、206B的驱动装置208)的相应的制动器220被接合(例如，停用)或以其它方式闭合，以将外侧高升力表面206A、206B锁定在适当位置。

为了独立于内侧高升力表面204A和204B(例如，对于可变弯度)对称地移动外侧高升力表面206A和206B，外侧驱动装置208(例如，每个外侧高升力表面206A和206B的驱动装置208)的相应的PDU 212被操作(例如，被供电)并被电同步以提供外侧高升力表面206A、206B之间的对称运动。外侧驱动装置208的相应的制动器220被释放(例如，被激活)，并且内侧驱动装置208(例如，每个内侧高升力表面204A、204B的驱动装置208)的相应的制动器220被接合(例如，停用)以锁定内侧高升力表面204A、204B。

为了独立于内侧高升力表面204A和204B(例如，为了横滚配平)差速地移动外侧高升力表面206A和206B，外侧驱动装置208(例如，每个外侧高升力表面206A、206B的驱动装置208)的相应的PDU 212被操作并被电控制，以在外侧高升力表面206A和206B之间提供受控的差速(非对称)运动。外侧驱动装置208的相应的制动器220被释放(例如，被激活)，并且内侧驱动装置208(例如，每个内侧高升力表面204A、204B的驱动装置208)的相应的制动器220被接合(例如，停用)以锁定内侧高升力表面204A、204B。

另外或可替选地，控制器210可被配置成用以电控制相应的机翼104A、104B的内侧高升力表面204A、204B与外侧高升力表面206A、206B之间的差速运动，和/或电协调外侧高升力表面206A和206B之间的对称或不对称运动。例如，为了差速地移动第一机翼104A的外侧高升力表面206A和内侧高升力表面204A，驱动装置208的用于相应的高升力表面204A和206A的相应的PDU 212被操作(例如，被供电)并且被电控制，以在相关联的制动器220被释放(例如，被激活)的情况下提供外侧和内侧高升力表面204A和206A之间的受控差速(非对称)运动。此外，控制器210可被配置成用以与一个或多个其它高升力表面202相比，以不同的量和/或以不同的运动速率来移动一个或多个高升力表面202。

应明白的是，在不脱离本公开的范围的情况下，控制器210可被配置成用以致动高升力表面202以提供其它类型的运动。例如，控制器210可被配置成用以通过上述运动的任何组合单独地或同时地移动一对或多对高升力表面202(例如，一对内侧高升力表面204A、204B和/或一对外侧高升力表面206A、206B)。

图7图示了另一示例性高升力致动系统700的示意性表示图，其用于差速地致动图1的飞机100的多个高升力表面202。系统700可包括以相同附图标记或符号表示的上述系统200的相同或对应的组件，其描述适用于下文的讨论。

系统700包括用于对内侧高升力表面204A、204B进行集中致动控制的中央驱动装置702，用于对外侧高升力表面206A、206B进行个体化(individualized)致动控制的至少两个独立驱动装置208，以及操作地连接到驱动装置208、702的组件的控制器210。系统700可操作以将外侧高升力表面206A和206B独立于彼此且独立于内侧高升力表面204A和204B地致动，而相应的机翼104A，104B的内侧高升力表面204A、204B与外侧高升力表面206A、206B之间无机械相互作用。控制器210可以电协调高升力表面202的运动和位置，例如以将高升力表面202移动到同步位置和/或不同的相对位置。

独立驱动装置208包括：第一外侧驱动装置或第一局部驱动装置(下文称为“第一外侧驱动装置704A”)，第一外侧驱动装置704A包括设置在第一机翼104A上离开飞机100的中心纵向轴线110的第一局部PDU 212(参见图1)，第一局部PDU 212在操作上联接到第一外侧驱动系或第一局部驱动系(下文称为“第一外侧驱动系216”)，以驱动第一机翼104A上的第一外侧(例如，局部)高升力表面206A；和第二外侧驱动装置或第二局部驱动装置(下文称为“第二外侧驱动装置704B”)，第二外侧驱动装置704B包括设置在第二机翼104B上离开中心纵向轴线110的第二局部PDU，第二局部PDU在操作上联接到第二外侧驱动系或第二局部驱动系(下文称为“第二外侧驱动系216”)，以驱动第二机翼104B上的第二外侧(例如，局部)高升力表面206B。第一和第二外侧驱动装置704A、704B的局部PDU 212可以相对于外侧高升力表面206A、206B分别在至少两个第一机械致动器214A、214B和至少两个第二机械致动器214A、214B之间居中布置。第一和第二局部PDU 212可以包括经由减速齿轮组机械地联接到相应的驱动系216的至少一个马达。独立驱动装置704A、704B可以采用结合图3A至图3C所述的局部PDU 302，结合图4A至图4B所述的局部PDU 402或它们的组合，所述独立驱动装置包括致动器、制动器、传感器和控制通道分配的结构和布置(如参考图5至图6所述的)。例如，第一外侧驱动装置704A可包括第一局部PDU 302，其包括具有减速齿轮组308的扭矩加和布置306中的两个马达304A、304B(参见图3A至图3C)，并且第二外侧驱动装置704B可包括第二局部PDU 402，其包括具有减速齿轮组406的单个马达404(参见图4A至图4B)，反之亦然。此外，第一和第二外侧驱动装置704A、704B可均包括局部PDU 302，所述局部PDU 302具有在扭矩加和布置306中的两个马达304A、304B，并且可具有相同的配置(例如，相应的PDU 302都包括第一配置312或第二配置326)或分开配置(例如，驱动装置704A的PDU 302包括第一配置312，而驱动装置704B的PDU 302包括第二配置326，反之亦然)。可替选地，第一和第二外侧驱动装置704A、704B可均包括PDU 402以及图4A至图4B的驱动装置400的相关联的组件。第一和第二外侧驱动装置704A、704B是分开的并且独立于中央驱动装置702。

中央驱动装置702包括中央动力驱动单元(PDU)706，中央PDU706在操作上联接到公共中央驱动系708，以驱动第一机翼104A上的第一高升力表面或第一内侧高升力表面204A以及第二机翼104B上的第二高升力表面或第二内侧高升力表面204B。中央PDU 706设置在第一机翼104A和第二机翼104B之间，例如在图1中所示的飞机100的机身102中(例如，在中心纵向轴线110的区域中)。中央PDU 706机械地联接到公共中央驱动系708，并且可包括单马达或双马达类型布置的适当的受控电动马达或液压马达(包括电动马达和液压马达的组合)以及齿轮组。公共中央驱动系708在翼展方向116上延伸穿过飞机100的机身102(例如，穿过中心纵向轴线110)，并将中央PDU 706连接到多个机械致动器214A、214B(例如，每个高升力表面204A、204B的外侧致动器214A和内侧致动器214B)。应明白的是，每个高升力表面204A、204B可设置有两个或更多个致动器214A、214B。公共中央驱动系708包括一个或多个旋转或可移动的(例如，可旋转的)机械构件，例如一个或多个轴部分(例如，扭矩管或挠性轴)，机械联接器(例如，万向节)，轴承，斜齿轮布置等，以形成用于致动内侧高升力表面204A和204B(例如，向其传递动力)的公共驱动系。此外，公共中央驱动系708在翼展方向116上与第一外侧驱动装置704A的第一外侧驱动系216和第二外侧驱动装置704B的第二外侧驱动系216分开并间隔开，而无机械相互作用，以促进用于差速致动高升力表面202的更大灵活性。

位置传感器218(例如，旋转变压器)可以设置在公共中央驱动系708上的不同翼展方向位置处，或者连接到公共中央驱动系708，以测量或检测内侧高升力表面204A、204B的位置。位置传感器218可以例如布置在每个外侧端(例如，分别在每个内侧高升力表面204A和204B的外侧致动器214A处)处和/或公共中央驱动系708的中心区域处(例如，在机身102中)。诸如偏斜传感器222的其它传感器可以设置在内侧高升力表面204A和204B上，以检测故障状况。另外或可替选地，中央PDU 706可以结合一个或多个集成传感器(未示出)以检测马达的旋转位置和/或速度。

中央PDU 706向公共中央驱动系708施加旋转运动和驱动动力，公共中央驱动系708继而将动力传递给致动器214A、214B，以移动内侧高升力表面204A和204B。由于公共中央驱动系708与相应的外侧驱动系216是分开的(例如，没有机械相互作用)，因此中央PDU706需要应对显著较低的机械负载，因而产生比共用轴系统的传统中央驱动单元小的驱动动力，结果是中央PDU 706可被做得更小，以促进总体重量和安装的节省。通过使用公共中央驱动系708，中央PDU 706可以被配置成用以机械地同步第一内侧高升力表面204A和第二内侧高升力表面204B的运动，并由此限制或减小第一和第二机翼104A和104B之间的不对称性。

为了解决驱动系故障和飞机安全，可以在公共中央驱动系708的相对于中心纵向轴线110的相对侧处设置并布置至少两个不对称制动器710，诸如故障保护制动器220。例如，制动器710(例如，动力断开摩擦式制动器)可以结合在中央驱动装置702的每个机翼侧(例如，图1中所示的各个机翼翼根106的外侧)上的公共中央驱动系708上，并且可被布置在翼展方向116上的相应的内侧高升力表面204A、204B的内侧致动器214B和外侧致动器214A中的至少一个的外侧上(例如，布置在内侧致动器214B和外侧致动器214A之间，或各高升力表面204A、204B的外侧致动器214A的外侧)。根据一种实施方式，单个制动器710可以安装在第一内侧高升力表面204A和第二内侧高升力表面204B各自的内侧致动器214B和外侧致动器214A之间的公共中央驱动系708上。如果致动器214A、214B被实现为具有集成的无后退功能的不可逆致动器，则故障保护制动器710可以被省略或减小尺寸，从而为致动器无后退故障提供后备，因而减轻了重量和安装费用。

参考图7和图8，中央PDU 706可包括两个马达制动器组合件716，例如，具有第一制动器712A的第一马达714A和具有第二制动器712B的第二马达714B，它们联接到速度加和齿轮组718。所述两个马达714A、714B可以是其速度能够调节的可独立操作的马达。通过速度加和，每个马达714A、714B的输出速度都能够减半以产生期望的马力，使得与每个马达都提供全速度的两个马达相比，能够使用更小和/或更轻的马达。所述两个马达714A、714B可以经由相应的马达输出部720接合到速度加和齿轮组718(例如，差速齿轮箱)，所述速度加和齿轮组718以速度加和方式联接相应的马达输出部720。即，速度加和齿轮组718可以被配置成用以接收并加和两个马达714A、714B的输出速度。在一些实施方式中，两个马达714A、714B可以同时操作以驱动内侧高升力表面204A、204B，在这种情况下，速度加和齿轮组718输送加和的输出，该加和的输出将两个马达714A、714B的单独输出速度相加(加和)在一起。在其它实施方式中，第一马达714A和第二马达714B中仅一个可以在给定时间操作，以驱动内侧高升力表面204A、204B。如果两个马达714A、714B中只有一个正在驱动，则速度加和齿轮组718输送降低的加和的输出速度。速度加和齿轮组718将加和的输出输送到可旋转地连接到公共中央驱动系708的减速齿轮组722，并且与其联接。减速齿轮组722，诸如上述类型的齿轮箱308、406，机械地联接在速度加和齿轮组718和公共中央驱动系708之间。

第一马达714A和第二马达714B可各自包括电动马达或液压马达，或它们的组合。例如，第一马达714A可包括液压马达，第二马达714B可包括电动马达。第一制动器712A和第二制动器712B可以联接到第一马达714A和第二马达714B的相应的马达输出部720(例如，在速度加和齿轮组718的上游)，并且可以被配置成动力断开制动器，以防止相应的马达输出部720旋转。第一马达714A和第二马达714B可同时操作以驱动内侧高升力表面204A、204B。

另外或可替选地，第一马达714A和第二马达714B可以具有单独的专用功能，并且可以根据飞行条件在不同的时间操作。第一马达714A可以用作主马达，而第二马达714B可以用作辅助马达和/或备用马达。在正常操作期间，第一马达714A能够向内侧高升力表面204A、204B提供动力，而第二马达714B能够在第一马达714A不能提供动力的情况下作为后备向高升力表面204A、204B提供动力。第一马达714A可以具有与第二马达714B不同的额定能力。例如，第一马达714A可以具有大于第二马达714B的马力，和/或第二马达714B可以以小于第一马达714A速度的速度运行。提供不同的额定能力允许例如使第二马达714B比第一马达714A更小和/或更轻，以进一步减轻中央PDU 706的重量。此外，第二马达714B可以特别适合于使内侧高升力表面204A、204B少量移动和/或以低运动速率移动，以在巡航或其它高速飞行状态期间改善飞机100的性能。

第一马达714A和第二马达714B可以在不同的飞机飞行条件期间选择性地操作。例如，在第一飞机速度下(例如，在诸如起飞和降落的低速飞行期间)，第一马达714A可以操作从而驱动内侧高升力表面204A、204B，而在第二飞机速度下(例如，在包括巡航状态的高速飞行条件下)，第二马达714B可以驱动内侧高升力表面204A，204B。在第二飞机速度下，第二制动器712B被释放(例如，被激活)，从而允许第二马达714B驱动内侧高升力表面204A、204B，并且第一制动器712A被接合以锁定第一马达714A。此外，第二马达714B可以被控制或以其它方式操作，从而以与第一马达714A相比低的运动速率来驱动内侧高升力表面204A、204B。

另外或可替选地，第二马达714B可以被选择性地操作以操纵机翼弯度。例如，第二马达714B可提供动力以用于内侧高升力表面204A、204B的可变弯度控制，并且第一马达714A可提供动力以用于内侧高升力表面204A、204B的高升力控制。第二马达714B可进一步被配置成用以使内侧高升力表面204A、204B少量(例如，其全部运动范围的一部分)移动，以优化内侧高升力表面204A、204B相对于外侧高升力表面206A、206B的位置。例如，作为非限制性示例，第二马达714B可以提供动力，以将内侧高升力表面204A、204B的偏转角在增量上调节例如仅1％。作为另一示例，第一马达714A可以提供动力，以使内侧高升力表面204A、204B移动第一调节量，并且第二马达714B可以提供动力，以使内侧高升力表面204A、204B移动小于第一调节量的第二调节量。

控制器210可被配置成用以操作(例如，控制、供电和监视)中央PDU 706以及第一和第二外侧驱动装置704A、704B的相应的局部PDU 212、302、402，从而基于多个位置传感器218和/或偏斜传感器222提供的位置信息而将多个高升力表面202的运动(例如，同步运动和受控的差速运动)选择性地电协调为第一机翼104A和第二机翼104B中的至少一个机翼上的同步位置和不同相对位置。控制器210可以是上述类型的双通道控制器，其具有在操作上联接到中央PDU 706、第一和第二外侧驱动装置704A、704B的相应的局部PDU 212、302、402(包括马达、致动器和传感器)中的每一个PDU的两个独立的控制通道724、726。例如，第一独立控制通道724(使用第一电源)可以选择性地对中央PDU 706的第一马达714A和第一制动器712A进行控制和供电，而第二独立控制通道726(使用第二电源)可以选择性地对中央PDU706的第二马达714B和第二制动器712B进行控制和供电。如果采用传感器218、222和制动器710，则所述传感器218、222和制动器710可以是双通道的，并分别与第一和第二独立控制通道724、726联接。控制器210可以经由跨通道数据链路728在通道724和726之间共享反馈信息。

控制器210可被配置成用以操作中央PDU 706，以通过选择性地对两个马达制动器组合件716进行控制和供电来移动内侧高升力表面204A、204B。例如，控制器210可被配置成用以操作中央PDU 706，以通过经由第一独立控制通道724释放第一制动器712A并驱动第一马达714A并且经由第二独立控制通道726用第二制动器712B锁定第二马达714B，从而将第一和第二内侧高升力表面204A，204B移动第一调节量，以及通过经由第二独立控制通道726释放第二制动器712B和驱动第二马达714B并且经由第一独立控制通道724用第一制动器712A锁定第一马达714A，从而将第一和第二内侧高升力表面204A，204B移动小于第一调节量的第二调节量。另外或可替选地，控制器210可被配置成用以在第一飞机速度下并且以第一运动速率，控制器210释放第一制动器712A，并控制第一马达714A以驱动内侧高升力表面204A、204B；并且控制器210可以被配置成用以在大于第一飞机速度的第二飞机速度下并且以小于第一运动速率的第二运动速率，控制器210释放第二制动器712B并控制第二马达714B从而驱动内侧高升力表面204A、204B。在第一飞机速度下，第二马达714B可以经由第二制动器712B锁定，而在第二飞机速度下，第一马达714A可以经由第一制动器712A锁定。可替选地，在某些情况下，第一马达714A和第二马达714B在第一飞机速度和/或第二飞机速度下被同时操作是可接受的。

用于第一和第二外侧驱动装置704A、704B的控制通道分配取决于局部PDU 212的配置。如果第一和/或第二外侧驱动装置704A、704B包括局部PDU 302，其在图3A至图3C的每个变体中包括扭矩加和布置306中的两个马达304A、304B，则相应的局部PDU 302的一个马达(例如，马达304A)可以由使用第一电源的第一独立控制通道724控制并供电，而相应的局部PDU 302的另一马达(例如，马达304B)可以由使用第二电源的第二独立控制通道726控制并供电。因而，控制器210可被配置成用以电控制相应的局部PDU 302的两个马达304A、304B，以选择性地驱动第一和第二外侧高升力表面206A、206B，从而分别在第一和第二机翼104A、104B之间提供同步运动和差速运动。例如，控制器210可被配置成用以将中央PDU 706的第一马达714A和外侧驱动装置704A、704B的相应的局部PDU 302的两个马达(例如，马达304A和304B)的操作电同步，从而同时一致对称地移动高升力表面202。在这种情况下，中央PDU 706的第二马达714B可以经由第二制动器712B锁定，并且可以用作第一马达714A的后备。作为另一示例，控制器210可被配置成用以锁定第一和第二外侧驱动装置704A、704B的相应的局部PDU 302，并且操作中央PDU 706以通过经由第二独立控制通道726释放第二制动器712B并驱动第二马达714B以移动内侧高升力表面204A和204B，从而改变弯度，或者以其它方式操纵第一机翼104A和第二机翼104B的升力分布。第一制动器712A可以被接合以锁定第一马达714A。

如果第一和/或第二外侧驱动装置704A、704B包括局部PDU 402，其在图4A至图4B的每个变体中都包括单个马达404，则相应的局部PDU 402的马达404可与第一和第二独立控制通道724和726两者联接，并且可以由其任何一个控制。第一和第二外侧驱动装置704A、704B的传感器218和故障保护制动器220是双通道的，并且与第一和第二独立控制通道724、726都联接。控制器210可以被配置成用以操作第一和第二外侧驱动装置704A、704B的相应的局部PDU 402的马达404以及中央PDU 706的一个或两个马达714A、714B，从而电同步高升力表面202的位置并电控制高升力表面202的不同位置。

本文所述的系统200、700能够实现飞机100上的高升力表面202的独立和差速致动，以促进性能增益，诸如阻力减小、沿着机翼翼展的升力分布的选择性调整、偏移机翼负载以降低机翼弯曲，以及燃油效率。系统200、700消除了或至少减少了对差速齿轮箱的需求，差速齿轮箱很重并占用大量安装空间。与依赖于每个高升力表面有三个或更多个专用控制通道的传统系统(其中更多数目的通道可能导致产生额外电力供应的缺点，因为每个控制通道的电缆和电源线都可能需要单独的电力供应，并且导致控制计算机技术和计算复杂性增加)相比，系统200、700可以通过提供一个或两个独立控制通道224、502、504、602、604、724、726来促进重量增益和简单控制技术。

应明白的是，上述系统200、700，装置208、300、400、706，组件和/或方法可以被修改以移除一些组件和步骤，或者可以添加附加组件和步骤，所有这些修改都应被认为是在本公开的精神之内。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，高升力系统200、700可用于独立地致动四个以上的高升力表面202。系统200可以采用独立驱动装置208，该独立驱动装置208包括结合系统700所述的中央PDU 706，和/或系统700的集中驱动装置702可以采用结合图3A至图3C或图4A至图4B所述的局部PDU 302、402。此外，系统700可采用独立驱动装置208、704A，704B，其包括PDU 706，PDU 706包括结合图8所述的双马达速度加和布置(例如，联接到速度加和齿轮组718的两个马达制动器组合件716)。因而，即使已经参考特定示例详细地描述了本公开，但是应明白的是，在不脱离权利要求所阐述的本公开范围的情况下，能够对这些示例做出各种改型和改变。可以预期并且意图是，本文所讨论的技术将发生未来的发展，并且所公开的方法、装置和/或物品应被结合到此类未来发展中。因而，说明书和附图应被认为是说明性的构思而不仅仅是限制性的构思。

控制器210可以具有与本文示出和/或描述的配置不同的配置。例如，可以经由任何适当形式的反馈定律来控制驱动装置208、702。在各个方面，控制器210可以以模拟形式和/或数字形式实现。例如，控制器210可以包括一个或多个微控制器或其它适当地编程或可编程的逻辑电路。在各个方面，控制器210可以与飞机100的控制系统或子系统结合或一起操作。因而，控制器210可以被配置成用以与飞机100的一个或多个系统或子系统进行通信(例如，发送和/或接收诸如参数、指令、命令以及状态值之类的数据)。控制器210的独立控制通道224可以经由全局通信数据总线与飞机100的控制系统或子系统直接通信。例如，控制器210可以是具有电传飞控配置的飞机控制系统的一部分。因而，控制器210的功能可以集成到一个或多个数字计算机或其它数据处理器中并由所述一个或多个数字计算机或其它数据处理器执行，有时称为飞行控制计算机(FCC)和可以控制飞机100的性能的至少一些方面的相关附件。

控制器210还可包括存储器，存储器包括适合于可检索地存储可由控制器210的一个或多个处理器执行的机器可读指令的任何存储手段(例如，装置)。这些机器可读指令可包括在计算机程序产品中。存储器可包括适合于(优选可检索地)存储由控制器210接收和/或生成的数据的任何数据存储装置。例如，存储器可包括适合于以易失性或非易失性，非暂时性形式存储电子数据信号的介质。由控制器210执行的机器可读指令可使控制器210生成用于控制PDU 212、706的操作的控制信号，由此控制一个或多个高升力表面202的展开和退回。在各个方面，控制器210可以被配置成用以引起一个或多个高升力表面202的单独致动，和/或引起多个高升力表面202的差速或一致的同时致动。在同时展开多个高升力表面202的情况下，控制器210可以例如被配置成用以执行电子齿轮或凸轮传动，其中高升力表面202中的一个高升力表面可以用作主表面，而一个或多个其它高升力表面202可用作一个或多个从表面。可以使用任何适当的介质来发送控制信号，这些介质包括无线、有线、光缆、RF或它们的任何适当的组合。在各个方面中，控制器210可以存储和使用多个高升力表面202的(例如，在飞行期间或在地面上的飞机操作期间可选择的)预设位置，以控制多个高升力表面202的同时以及差速展开或退回。

本文中使用的空间或方向术语，诸如“内侧”、“外侧”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上”、“下”、“左”、“右”、“第一”、“第二”、“第三”等与附图中所示的图示有关，并且不应视为限制性的。此外，在说明书和权利要求书中使用的所有表示尺寸、比率等的数字都应被理解为涵盖由术语“约”或“近似”表示的公差和其它偏差。此外，本文公开的所有范围都应被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。

除非本文做出相反的明确指示，否则权利要求书中使用的所有术语都有意被赋予其最广泛的合理配置以及本文所述的技术中的本领域技术人员应理解的其通常含义。特别地，应将单数冠词“一”、“该”、“所述”的使用理解为陈述一个或多个所指示的元素，除非权利要求陈述了相反的明确限制。此外，类似于术语“和/或…”，“至少一个…”的使用旨在是包括性的。另外，除非权利要求明确陈述了相反的限制，否则都应将形容词(诸如，第一、第二等)的使用理解为是可互换的。

Claims (20)

1.一种用于致动飞机的至少一个高升力表面的高升力致动系统，包括：

驱动装置，所述驱动装置经由彼此间隔开的第一致动器和第二致动器在操作上联接到高升力表面；

所述驱动装置包括动力驱动单元(PDU)，所述PDU经由互连驱动系连接到所述第一致动器和所述第二致动器；

其中，所述PDU包括两个马达，所述两个马达具有在扭矩加和布置中联接在一起的相应的马达输出部，其中，所述扭矩加和布置将所述相应的马达输出部加和，并将组合的扭矩传递给所述互连驱动系以用于致动所述高升力表面。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述PDU还包括在所述扭矩加和布置与所述互连驱动系之间机械互连的减速齿轮箱。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述PDU布置在所述第一致动器和所述第二致动器之间，并且所述相应的马达输出部每个包括输出轴和布置在所述输出轴上的驱动齿轮。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述相应的马达输出部经由共用的输出轴彼此联接。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述相应的马达输出部的所述输出轴布置成彼此平行并横向于所述互连驱动系，并且其中，所述驱动齿轮将所述相应的马达输出部的所述输出轴机械地连接到从动齿轮，所述从动齿轮经由减速齿轮箱将所述组合的扭矩传递给所述互连驱动系。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述两个马达每个与独立的控制通道和单独的电源联接。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动装置包括单个制动器，所述单个制动器被构造和布置成用以当停用时锁定所述PDU，其中所述制动器被结合在所述互连驱动系中。

8.一种飞机的高升力致动系统，包括：

在操作上联接到第一高升力表面的第一驱动装置，和在操作上联接到第二高升力表面的第二驱动装置；

所述第一驱动装置和所述第二驱动装置分别包括布置在对应的高升力表面的内侧致动器和外侧致动器之间的局部动力驱动单元(PDU)，其中，所述局部PDU包括至少一个马达和将所述至少一个马达的马达输出部机械地联接到互连驱动系的齿轮箱；和

控制器，所述控制器包括至少一个独立控制通道，所述至少一个独立控制通道在操作上联接到所述第一驱动装置和所述第二驱动装置，所述控制器被配置成用以选择性地对所述第一驱动装置和所述第二驱动装置提供动力和进行控制，从而电协调所述第一高力表面和所述第二高升力表面的致动。

9.根据权利要求8所述的高升力致动系统，其中，所述控制器被配置成用以电控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置的所述局部PDU的操作，从而电同步所述第一高升力表面和所述第二高升力表面之间的对称运动，并且电协调所述第一高升力表面和所述第二高升力表面之间的差速运动。

10.根据权利要求8所述的系统，其中：

所述第一驱动装置是联接到第一外侧高升力表面的第一外侧驱动装置，并且所述第二驱动装置是联接到第二外侧高升力表面的第二外侧驱动装置；

第一内侧驱动装置联接到第一内侧高升力表面，并且第二内侧驱动装置联接到第二内侧高升力表面；并且

所述驱动装置中的每一个包括被结合到相应的互连驱动系中的制动器，所述制动器被配置成用以锁定所述对应的高升力表面的位置。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述驱动装置中的每一个的所述局部PDU被对中地布置到所述对应的高升力表面，并且其中，所述驱动装置中的每一个的所述内侧致动器和所述外侧致动器中的至少一个是不可逆致动器。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述驱动装置中的每一个的相应的制动器被释放，并且所述驱动装置中的每一个的相应的局部PDU被操作并电同步，以对称地移动对应的高升力表面。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一内侧驱动装置和所述第二内侧驱动装置的相应的制动器被释放，并且所述第一内侧驱动装置和所述第二内侧驱动装置的相应的局部PDU被操作并电同步，以独立于所述第一外侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面对称地移动所述第一内侧高升力表面和所述第二内侧高升力表面，并且其中，所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置的相应的制动器被接合，以锁定所述第一外侧高升力表面和所述第二个外侧高升力表面。

14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置的相应的制动器被释放，并且所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置的相应的局部PDU被操作并电同步，以独立于所述第一内侧高升力表面和所述第二内侧高升力表面对称地移动所述第一外侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面，并且其中，所述第一内侧驱动装置和所述第二内侧驱动装置的相应的制动器被接合，以锁定所述第一内侧高升力表面和所述第二个内侧高升力表面。

15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置的相应的制动器被释放，并且所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置的相应的局部PDU被操作并电协调，以独立于所述第一内侧高升力表面和所述第二内侧高升力表面使所述第一外侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面差速移动，并且其中，所述第一内侧驱动装置和所述第二内侧驱动装置的相应的制动器被接合，以锁定所述第一内侧高升力表面和所述第二个内侧高升力表面。

16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器是双通道控制器，所述双通道控制器具有两个独立控制通道，所述两个独立控制通道被配置成用以选择性地对所述驱动装置中的每一个进行控制和提供动力。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述驱动装置中的每一个的所述至少一个马达与所述两个独立的控制通道联接，并且被配置成用以由任一个独立的控制通道驱动。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述两个独立的控制通道包括第一独立控制通道和第二独立控制通道，所述第一独立控制通道被配置成用以对所述第一内侧驱动装置和所述第二内侧驱动装置进行控制和提供动力，而所述第二独立控制通道被配置成用以对所述第一外侧驱动装置和所述第二外侧驱动装置进行控制和提供动力。

19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述驱动装置中的每一个的相应的局部PDU包括两个马达，所述两个马达的相应的马达输出部在扭矩加和布置中联接在一起，其中，所述两个独立的控制通道包括第一独立控制通道和第二独立控制通道，所述第一独立控制通道被配置成用以对所述两个马达中的第一个马达进行控制和提供动力，而所述第二独立控制通道被配置成用以对所述两个马达中的第二个马达进行控制和提供动力。

20.一种飞机，包括：

第一机翼，所述第一机翼包括第一内侧高升力表面和第一外侧高升力表面；

第二机翼，所述第二机翼包括第二内侧高升力表面和第二外侧高升力表面；

多个驱动装置，所述多个驱动装置包括分别联接到所述第一内侧高升力表面和所述第一外侧高升力表面的第一内侧驱动装置和第一外侧驱动装置，以及分别联接到所述第二内侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面的第二内侧驱动装置和第二外侧驱动装置

所述多个驱动装置分别包括：布置在内侧致动器和外侧致动器之间的局部动力驱动单元(PDU)；驱动系，所述驱动系将所述局部PDU与所述内侧致动器和所述外侧致动器互连；以及布置在所述驱动系上的制动器，其中，所述局部PDU包括设置在扭矩加和布置中的两个马达并且包括位置传感器；以及

双通道控制器，所述双通道控制器包括两个独立控制通道，所述两个独立控制通道在操作上联接到所述多个驱动装置中的各驱动装置，所述双通道控制器被配置成用以选择性地操作所述局部PDU并选择性地激活所述多个驱动装置中的每一个的所述制动器，以(i)电同步所述第一内侧高升力表面和所述第二内侧高升力表面之间的对称运动，(ii)电同步所述第一外侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面之间的对称运动，并且(iii)电协调所述第一外侧高升力表面和所述第二外侧高升力表面之间的差速运动。

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