CN117715826A - 用于进行健康监测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

为了减少维护工作并提高长期可靠性，本发明提供了一种用于对飞行控制表面驱动设备(104)的功能进行检查的健康监测方法，该方法使用至少一个负载传感器(110)来感测施加在控制表面驱动装置(106)上的负载，该方法包括以下步骤中的至少一个步骤：a)借助于制动装置(118)阻止传动装置(108)的运动；b)命令所述控制表面驱动装置(106)在受阻的传动装置(108)上施加负载；以及c)确定所述至少一个负载传感器(110)的至少一个负载传感器输出信号(62)是否在预定范围内。此外，描述了包括控制装置(112)的飞行控制表面驱动设备(104)、飞行控制系统(100)以及飞行器(10)，该控制装置配置成自动命令执行这种健康监测方法。

Description

用于进行健康监测的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于对飞行控制表面驱动设备的功能进行检查的健康监测方法，该飞行控制表面驱动设备包括用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面移动的控制表面驱动装置、以及用于将机械动力从控制表面驱动装置传递到至少一个控制表面的传动装置。此外，本发明涉及飞行控制表面驱动设备，其包括用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面移动的控制表面驱动装置、以及用于将机械动力从控制表面驱动装置传递到至少一个控制表面的传动装置。此外，本发明涉及包括这种飞行控制表面驱动设备的飞行控制系统和飞行器。

背景技术

常规的固定翼飞行器飞行控制系统由飞行控制表面、相应的驾驶舱控制器、连接联动件以及控制飞行器飞行中的方向或行为的操作机构构成。

飞行器飞行控制表面是允许飞行员调节并控制飞行器飞行姿态的空气动力学装置。例如，飞行器的高升力系统包括飞行控制表面，比如缝翼、襟翼和/或可变后掠翼。

通常，用于驱动这些控制表面运动的控制表面驱动设备包括：产生用于运动的机械动力的控制表面驱动装置、用于将该机械动力传递至控制表面的传动装置、以及包括动力控制单元的控制装置。

例如，商用和军用飞行器的典型高升力系统由安装在机身上的中央PCU利用计算机控制来提供动力。通常，PCU连接至包括扭矩轴系统的传动装置，该扭矩轴系统向襟翼或缝翼面板驱动站处的齿轮式致动器提供机械动力。此外，制动装置、尤其包括每个机翼中的翼梢制动器(WTP)在内的制动装置可以是传动装置的一体部分。

WTB能够在故障情况下使系统止动并保持系统。第一独立缝翼襟翼计算机和第二独立缝翼襟翼计算机(SFCC)控制并监测系统。常见PCU具有第一独立马达和第二独立马达，这些马达由速度求和差动齿轮(DIFG)连接起来。每个马达均设置有动力切断制动器(POB)，以将马达止动在指令位置中。根据飞行器动力供应系统和可用性要求，PCU可以是纯液压或电动驱动的，或者包括电动马达和液压马达(混合动力PCU)中的一者。对于电动驱动，通常使用数控无刷DC马达。

马达控制通常由闭环布局建立，以保持速度指令输入和扭矩指令输入。控制算法可以在控制器(例如，SFCC)中实现，该控制器设置有控制马达所需的所有数据。

电动马达由飞行器电气母线供电。马达控制电子设备(MCE)与SFCC和飞行器电气母线相接。

MCE根据无刷DC马达的需要转换电力，并提供马达控制。控制算法也可能在MCE中实现。在这种情况下，SFCC(例如，经由数据总线系统)相应的驱动状态。

在默认的高升力操作模式中，WTB被释放，并且PCU提供动力，以使高升力系统(HLS)以指令速度运行到任何门控位置中。

因此，PCU通常仅在飞行的很短时间范围内(开始和着陆)运行。

用于驱动至少一个控制表面运动的其他常见驱动设备可以具有第一中央线性致动器和第二中央线性致动器，这些线性致动器向传动装置输出线性运动。传动装置通过可线性移动的元件——例如推杆、缆材等——将这种运动传递至控制表面的机械致动器。

本发明的目的是在长期可靠性、磨损的早期检测和减少维护工作方面改进对飞行器飞行控制表面的运动的驱动，尤其是改进对高升力装置的运动的驱动。

发明内容

本发明根据独立权利要求提供了一种健康监测方法、一种飞行控制表面驱动设备、一种飞行控制系统、一种飞行器和一种计算机程序。

有利的实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于对飞行控制表面驱动设备的功能进行检查的健康监测方法，该飞行控制表面驱动设备包括：控制表面驱动装置，该控制表面驱动装置用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面移动；传动装置，该传动装置用于将机械动力从控制表面驱动装置传递至所述至少一个控制表面；至少一个制动装置，所述制动装置用于对传动装置的运动进行制动；至少一个负载传感器，所述负载传感器用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载；以及控制装置，该控制装置配置成从所述至少一个负载传感器接收负载传感器输出信号，并响应于负载传感器输出信号来控制所述控制表面驱动装置，其中，该健康监测方法包括通过以下步骤来自动检查传动装置和至少一个负载传感器中的至少一者的正常功能：

a)借助于制动装置阻止传动装置的运动，

b)命令所述控制表面驱动装置在受阻的传动装置上施加负载，以及

c)确定所述至少一个负载传感器的至少一个负载传感器输出信号是否在预定范围内。

该健康监测方法可以在控制表面未启用的任何时候进行。

优选地，该健康监测方法是用于控制表面驱动设备的其他装置的性能测试例程的一部分，例如是用于制动装置的性能测试以及/或者用于控制表面驱动装置内的内部制动装置、比如动力切断制动器(POB)的性能测试的一部分。

优选地，步骤b)包括：

b1)向控制表面驱动装置发送与待施加的指令负载相对应的负载指令信号。

优选地，步骤b)包括：

b2)命令所述控制表面驱动装置在受阻的传动装置上施加上升负载。

优选地，步骤b)包括：

b3)命令闭环控制器以预定速度驱动所述控制表面驱动装置，并且由闭环控制器自动生成命令负载上升的负载指令信号，该闭环控制器配置成通过闭环控制来控制所述控制表面驱动装置的速度和负载。

优选地，步骤c)包括：

c1)确定指令负载与对应于所述至少一个负载传感器输出信号的负载之间的差值是否超过预定最大值。

优选地，步骤c)包括：

c2)根据负载指令信号来设定预定范围。

优选地，步骤c)包括：

c3)当负载指令信号达到预定负载极限时，结束所述确定。

优选地，步骤c)包括：

c4)当所述至少一个负载传感器输出信号达到飞行控制表面驱动设备的负载限制功能的预定负载极限时，结束所述确定。

优选地，步骤c)包括：

c5)确定步骤b)中生成的指令负载信号是否在预定范围内。

优选地，用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的至少一个负载传感器包括用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的第一负载传感器以及用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的第二负载传感器。优选地，健康监测方法通过对第一负载传感器和第二负载传感器的输出信号进行步骤c)来同时检查第一负载传感器的功能和第二负载传感器的功能。

优选地，待监测的飞行控制表面驱动设备包括用于将机械动力传递至所述至少一个控制表面的至少一个旋转元件，其中，所述至少一个负载传感器是用于确定旋转元件上的扭矩的至少一个扭矩传感器。具体地，旋转元件是控制表面驱动装置的输出轴。优选地，飞行控制表面驱动设备包括第一扭矩传感器单元(TSU)和冗余的第二扭矩传感器单元(TSU)，这些扭矩传感器单元位于控制表面驱动装置的每个旋转输出元件上的以感测旋转输出元件上的扭矩。

优选地，当步骤c)导致所述至少一个负载传感器的输出位于由至少一个阈值限定的预期范围之外时，发出故障消息信号。优选地，根据负载指令信号来设定阈值。最有利的是，使用闭环马达控制器的负载指令信号。

根据另一方面，本发明提供了一种飞行控制表面驱动设备，其包括：

控制表面驱动装置，该控制表面驱动装置用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面移动；

传动装置，该传动装置用于将机械动力从控制表面驱动装置传递至所述至少一个控制表面；

至少一个制动装置，所述制动装置用于对所述传动装置的运动进行制动；

至少一个负载传感器，所述负载传感器用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载；以及

控制装置，该控制装置配置成从所述至少一个负载传感器接收负载传感器输出信号并响应于负载传感器输出信号来控制所述控制表面驱动装置，该控制装置配置成通过以下步骤来自动检查负载传感器和/或传动装置的正常功能：

a)借助于制动装置阻止传动装置的运动，

b)命令所述控制表面驱动装置(106)在受阻的传动装置上施加负载，以及

c)确定所述至少一个负载传感器的至少一个负载传感器输出信号是否在预定范围内。

优选地，控制装置配置成自动执行根据上述实施方式中的任一实施方式的健康监测方法。

优选地，控制表面驱动装置包括至少一个旋转输出轴，并且所述至少一个负载传感器包括至少一个扭矩传感器，其用于感测旋转输出轴上的扭矩。

优选地，至少设置有第一负载传感器和第二负载传感器，这些负载传感器用于感测所述控制表面驱动装置的输出构件或传动装置的输入构件上的扭矩。

优选地，至少设置有第一扭矩传感器和第二扭矩传感器，这些扭矩传感器用于感测传动装置的输入旋转轴的输入端上的扭矩。优选地，第一扭矩传感器和第二扭矩传感器确定与输入端连接的控制表面驱动装置的输出端上的扭矩。

优选地，控制表面驱动装置包括在速度和扭矩方面由闭环控制器控制的电动马达，其中，闭环控制器配置成在电动马达的输出受阻时发送扭矩指令信号，该扭矩指令信号命令扭矩逐渐上升，其中，控制装置配置成将所述至少一个负载传感器的输出与扭矩指令信号进行比较。

优选地，制动装置包括作用于所述传动装置的靠近翼梢布置的输出元件上的左侧翼梢制动器和右侧翼梢制动器。

根据另一方面，本发明提供了一种用于飞行器的飞行控制系统，该飞行控制系统包括至少一个飞行控制表面、以及用于驱动所述至少一个飞行控制表面的运动的至少一个根据上述实施方式中的任一实施方式的飞行控制表面驱动设备。

优选地，飞行控制系统还包括高升力系统的左侧系列和右侧系列的缝翼和襟翼，这些缝翼和襟翼作为至少一个控制表面。

优选地，用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的至少一个负载传感器包括：用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的第一负载传感器以及用于感测施加在控制表面驱动装置上的负载的第二负载传感器。

优选地，飞行控制系统还包括第一负载传感器和第一控制器，该第一控制器接收第一负载传感器的负载传感器输出信号，并响应于第一负载传感器的负载传感器输出信号控制所述至少一个控制表面的运动。

优选地，飞行控制系统还包括第二负载传感器和第二控制器，该第二控制器接收第二负载传感器的负载传感器输出信号，并响应于第二负载传感器的负载传感器输出信号来控制所述至少一个控制表面的运动。

根据本发明，飞行控制系统包括至少一个制动装置，制动装置用于对传动装置的运动进行制动或者阻止传动装置的运动。优选地，制动装置具有至少一个制动元件，制动元件对传动装置的输出元件施加制动力。具体地，制动装置是翼梢制动器，其设置在配备有缝翼和/或襟翼驱动系统的飞行器的翼梢附近，该缝翼和/或襟翼驱动系统包括用于驱动缝翼和/或襟翼的运动的飞行控制表面驱动设备。

优选地，控制装置配置成：将所述至少一个负载传感器的负载传感器输出信号与飞行及地面条件下的预定最大负载值进行比较，并且在负载传感器输出超过预定最大负载值时触发反向运动和随后的负载控制序列，以用于控制负载达到较低的负载水平。

根据另一方面，本发明提供了一种飞行器，该飞行器包括根据上述实施方式中的任一个实施方式的飞行控制表面驱动设备以及/或者根据上述实施方式中的任一个实施方式的飞行控制系统。特别地，飞行器具有高升力系统，该高升力系统具有由飞行控制表面驱动设备驱动的缝翼和襟翼。

根据另一方面，本发明提供了一种计算机程序，该计算机程序包括用于使上述实施方式中的任一实施方式的飞行控制系统执行根据上述实施方式中的任一实施方式的健康监测方法的步骤的指令。

本发明的优选实施方式提出了一种自动执行的扭矩传感器单元健康监测。本发明的优选实施方式提供了一种能够在飞行器的操作期间自动执行的扭矩传感器监测。

根据优选实施方式，使用自动检测系统提高了操作的经济性。虽然本发明的实施方式特别适合与适于驱动诸如副翼、方向舵等主飞行控制表面或者诸如高升力装置之类的辅助飞行控制表面的飞行控制表面驱动设备结合使用的情况，但是本发明的实施方式也适用于飞行器中的其他可移动的致动表面，比如货舱门、起落架门等。

附图说明

下面参照附图来解释本发明的优选实施方式，在附图中：

图1描绘了飞行器的实施方式；

图2描绘了飞行器的飞行控制系统的一部分的实施方式；

图3示出了在健康监测过程期间飞行控制系统的负载传感器的负载指令信号和输出信号的曲线图。

具体实施方式

参照图1，飞行器10具有飞行控制系统100，该飞行控制系统100包括控制表面102和飞行控制表面驱动设备104。飞行控制表面驱动设备104包括：控制表面驱动装置106，该控制表面驱动装置用于产生机械动力以用于使控制表面102中的至少一个控制表面移动；传动装置108，该传动装置用于将机械动力从控制表面驱动装置106传递至控制表面102中的至少一个控制表面；至少一个负载传感器110，所述负载传感器用于感测施加在控制表面驱动装置106上的负载；以及控制装置112，该控制装置配置成从所述至少一个负载传感器110接收负载传感器输出信号，并响应于负载传感器输出信号来控制所述控制表面驱动装置106。在所示出的实施方式中，飞行控制系统100包括高升力系统114，高升力系统114具有作为控制表面102的高升力装置18。几个飞行控制表面驱动设备104、104s、104f配置成驱动相关联的这些高升力装置18的组。飞行控制表面驱动设备104还包括制动装置118，制动装置118用于对传动装置108的运动进行制动或者阻止传动装置108的运动。

如图1中进一步示出的，飞行器10具有机身12。飞行器10还具有一对附接至机身12的机翼14a、14b。飞行器10还包括附接至机翼14a、14b的发动机16。

飞行器10具有多个所述高升力装置18，比如缝翼20和襟翼22，它们是控制表面102的示例。高升力装置18由动力控制单元或PCU 24驱动，该动力控制单元或PCU 24是控制表面驱动装置106的示例。PCU 24向传动装置108输出扭矩，传动装置108包括传动轴25，传动轴25以本身已知的方式连接至高升力装置18。为了将高升力装置18止动在预定位置中，驱动轴25的端部部分附近布置有翼梢制动器(WTB)26a、26b(制动装置118的元件)。

更详细地，高升力系统114包括用于驱动缝翼20的缝翼驱动设备104s和用于驱动襟翼的襟翼驱动设备104f，缝翼驱动设备和襟翼驱动设备作为飞行控制表面驱动设备104。这些驱动设备104s、104f中的每个驱动设备均具有安装在机身中的中央PCU 24。每个PCU24由控制装置112控制，控制装置112包括第一缝翼襟翼计算机和第二缝翼襟翼计算机(SFCC)32-1、32-2。第一缝翼襟翼计算机和第二缝翼襟翼计算机32-1、32-2彼此独立，并且根据飞行员对输入装置34的操作来控制并监测缝翼驱动设备104s和襟翼驱动设备104f。

缝翼驱动设备104s和襟翼驱动设备104f的配置是相似的，并且参照图2中示意性地描绘的缝翼驱动设备104s的示例进行更详细的解释。

现在参照图2，首先描述作为控制表面驱动装置106的示例的PCU 24，其用于产生缝翼20的运动所用的机械动力。PCU 24具有至少两个独立马达36、38，这些马达通过适当的齿轮、例如速度求和差动齿轮(DIFG)40连接起来。

DIFG 40具有左侧输出轴42a和右侧输出轴42b，左侧输出轴42a用于驱动第一左侧缝翼20.1a至第七左侧缝翼20.7b，右侧输出轴42b用于驱动第一右侧缝翼20.1b至第七右侧缝翼20.7b。当然，在其他实施方式中，缝翼20的数量可以不同。

每个马达36、38均设置有动力切断制动器44，以将马达36、38止动在指令位置中。根据飞行器动力供应系统和可用性要求，PCU 24是纯液压或电动驱动的，或者包括电动马达36和液压马达38(混合动力PCU)，如本实施方式中所示。对于电动马达36，可以使用数控无刷DC马达，而对于液压马达38，可以使用数控可变排量马达并且可以由液压阀块46控制该数控可变排量马达。对于包含电动马达36的电动驱动，马达控制电子设备(MCE)48与SFCC32-1、32-2和飞行器电气母线50-1、50-2相接。MCE 48根据无刷DC马达的需要来转换电力。液压和电力驱动的马达控制由闭环布局建立，以保持速度指令输入和扭矩指令输入。控制算法例如通过控制装置112中(例如，每个SFCC 32-1、32-2中)的作为计算机程序的软件实现，控制装置112被提供有对马达36、38进行控制所需的所有数据。控制装置112的SFCC 32-1、32-2也响应于负载传感器110和位置获取单元52、54的输出信号来控制飞行控制表面驱动设备104的操作。SFCC 32具有控制缝翼驱动设备104s的操作的缝翼控制部分32s、以及控制图2中未示出的襟翼驱动设备104f的操作的襟翼控制部分32f。在一个实施方式中，MCE48包括闭环控制器49，该闭环控制器用于控制电动马达36的速度和扭矩。根据另一实施方式，闭环控制器49实现为控制装置112内的软件，例如实现为SFCC 32-1、32-2中的任一SFCC中的软件。

传动装置108包括与左侧输出轴42a连接的左侧扭矩轴系统56a以及与右侧输出轴42b连接的右侧扭矩轴系统56b。每个扭矩轴系统56a、56b均包括一系列驱动轴25，这些驱动轴连接至彼此以用于共同旋转。左侧WTB 26a作用于左侧扭矩轴系统56a的靠近左侧机翼14a的翼梢的最后一个驱动轴25，并且右侧WTB 26b作用于右侧扭矩系统56b的靠近右侧机翼14b的翼梢的最后一个驱动轴25。此外，位置获取单元52获取对应的最后一个驱动轴25的位置(例如，绝对旋转角度位置)。

每个机翼14a、14b的传动中的负载通过使用至少一个负载传感器110由电子负载限制器(ETL)的功能来限制。在所示出的实施方式中，在通过旋转来传递机械动力的情况下，每个机翼14的传动中的扭矩受到电子扭矩限制器功能的限制。传动装置108的扭矩轴系统56a、56b中的扭矩由电子扭矩感测单元(TSU)58限制，电子扭矩感测单元58包括第一扭矩传感器60-1a、60-1b和第二扭矩传感器60-2a、60-2b，这些扭矩传感器感测施加在POB 24的相应输出轴42a、42b上的扭矩。例如，TSU 58集成在左侧机翼14a和右侧机翼14b的PCU输出端上。左侧第一扭矩传感器60-1a和右侧第一扭矩传感器60-1b连接至第一SFCC 32-1，并且左侧第二扭矩传感器60-2a和右侧第二扭矩传感器60-2b连接至第二SFCC 32-2。

如果TSU 58检测到PCU输出轴42a、42b中的一个输出轴中的扭矩超出预定的过扭矩阈值，则由TSU 58提供的电输出信号触发监测器(实施为控制装置112中的计算机程序)，该监测器启动快速速度逆转和扭矩控制序列，随后将扭矩控制到较低水平。这确保了即使在发生堵塞的情况下也不会超出传动装置108中的规定负载。最后，缝翼驱动设备104s通过接合相应马达36、38的POB 44而止动。

在默认的高升力操作模式下，WTB 26a、26b被释放，并且PCU 24提供动力，以使高升力系统114以指令速度运行到任何门控位置中。

为了实现负载传感器110，任何合适的负载感测原理都是可能的。例如，替代常规飞行控制表面驱动设备的机械系统扭矩限制器的TSU 58包括适当的机械部件和电气部件，以测量PCU输出扭矩并且(例如，通过线性可变换能器(LVDT))将PCU输出扭矩转换成电输出信号。

在下文中参照图3描述了用于对传动装置108和负载传感器110的正常功能进行检查的健康监测过程。控制装置112包含相应的计算机程序，并且配置成命令自动执行该功能检查。功能检查有助于及早检测到磨损或开始恶化的其他可能原因，提高长期可靠性，并且有助于避免不必要的维护工作。

TSU 58中的机械变化(例如，将输出轴42a、42b的扭转偏转转换成由电传感器感测到的线性运动的机械部件的磨损或其他变化)将对TSU扭矩值读数产生影响。

在下文中参照图3解释了TSU条件检查的示例。

图3示出了随时间t变化的下列信号：

·待测试的负载传感器110的负载传感器输出信号62，此处以POB 24的左侧输出轴42a上的第一扭矩传感器60-1a为示例。

·用于命令制动装置118的操作的制动装置指令信号64，此处例如是用于启用左侧WTB 26a的WTB指令信号。

·控制表面驱动装置106的驱动速度信号66，此处例如是指示POB 24的输出端的旋转速度的速度信号。该速度信号例如可以从DIFG 40处的位置获取单元54获得。

·命令从控制表面驱动装置106输出负载的负载指令信号68，此处优选是从闭环控制器49的积分部分输出的MCE扭矩指令信号。

·用于负载传感器输出信号62和/或负载指令信号的预定范围70。

健康监测方法的功能检查包括以下步骤：

a)借助于制动装置118阻止传动装置108的运动；

b)命令所述控制表面驱动装置106在受阻的传动装置上施加负载；以及

c)确定所述至少一个负载传感器110的至少一个负载传感器输出信号62是否在预定范围内。

参照图3，WTB在时间t1处接合。此外，控制表面驱动装置106接收到以低速驱动的指令。在t1之后，驱动速度信号66开始下降。闭环控制器49通过发送线性上升的负载指令信号68(MCE扭矩信号)做出响应。此外，由于传动装置108受阻，因此负载传感器110输出线性上升的负载传感器输出信号62。控制装置112确定负载传感器输出信号62是否保持在预定范围70内。此外，控制装置112确定负载指令信号68是否保持在预定范围70内。如果信号62、68中的任一个信号离开预定范围，则发出故障消息。否则，测试继续，直到负载传感器输出信号达到如上所述的预定ETL超扭矩阈值72为止。根据另一实施方式(未示出)，当负载指令信号68达到预定的负载极限、例如达到与ETL超扭矩阈值72对应的阈值时，测试结束。

图3举例示出了作为WTB和/或POB性能测试的一部分的TSU完整性检查。下面将更详细地描述优选实施方式。

作为定期进行的WTB/POB性能测试的一部分，以下序列可以用于对TSU 58的正确功能进行检查。SFCC 32-1、32-2命令PCU 24的电驱动器以低速抵抗接合的WTB 26a、26b，从而导致电驱动器失速。在SFCC 32-1、32-2中实现的PCU电驱动器的速度控制是通过带有积分部分的闭合速度控制回路建立的。该速度回路的输出是与命令的马达扭矩相对应的MCE扭矩指令信号68。由于控制器49的积分部分，MCE扭矩指令信号68在失速条件期间稳定地增加。因此，随着电动马达扭矩增加，PCU 24输出端处的由TSU 58测量的扭矩也增加。SFCC32-1、32-2将TSU扭矩读数、即负载传感器输出信号62与参照扭矩值(例如来自速度回路的MCE扭矩指令信号68)进行比较。当这两个信号62、68的偏差超过限定阈值时，测试中止并且未通过。只要在马达失速期间，这两个信号都在可接受范围内，马达驱动指令就保持有效，直到达到限定阈值72为止。当达到限定阈值(例如ETL跳闸阈值)时，测试成功通过。当TSU扭矩读数在可接受范围内跟随命令的马达扭矩信号上升直到达到中止条件时，证明TSU 58功能正确。

如果在MCE 48中实现速度回路，则相应的评估将在MCE 48中执行，并且结果被发送至SFCC 32-1、32-2。

为了减少维护工作并提高长期可靠性，已经描述了一种用于对飞行控制表面驱动设备104的功能进行检查的健康监测方法，该方法使用至少一个负载传感器110来感测施加在控制表面驱动装置106上的负载，该方法包括以下步骤中的至少一个步骤：

a)借助于制动装置118阻止传动装置108的运动，

b)命令所述控制表面驱动装置106在受阻的传动装置上施加负载，以及

c)确定所述至少一个负载传感器110的至少一个负载传感器输出信号62是否在预定范围内。

此外，已经描述了包括控制装置112的飞行控制表面驱动设备104、飞行控制系统100和飞行器10，该控制装置配置成自动命令执行这种健康监测方法。

虽然已经结合驱动飞行控制表面——飞行控制表面可以是主飞行控制表面和辅助飞行控制表面——描述了健康监测，但是健康监测也可以应用于飞行器的其他可移动表面，比如货舱门、起落架门等。

附图标记列示：

10 飞行器

12 机身

14a 左侧机翼

14b 右侧机翼

16 发动机

18 高升力装置

20 缝翼

20.1a至20.7a左侧缝翼

20.1b至20.7b右侧缝翼

22 襟翼

24 PCU

25 驱动轴

26a 左侧WTB

26b 右侧WTB

32-1第一SFCC

32-2第二SFCC

32s 缝翼控制部分

32f 襟翼控制部分

34 输入装置

36 电动马达

38 液压马达

40 DIFG

42a 左侧输出轴

42b 右侧输出轴

44 POB

46 液压阀块

48 MCE

49 闭环控制器

50-1电气母线

50-2电气母线

52 位置获取单元(传动装置的输出端)

54 位置获取单元(DIFG)

56a 左侧扭矩轴系统

56b 右侧扭矩轴系统

58 TSU

60-1a左侧第一扭矩传感器(第一负载传感器的示例)

60-1b左侧第一扭矩传感器(第一负载传感器的示例)

60-2a左侧第二扭矩传感器(第二负载传感器的示例)

60-2b左侧第二扭矩传感器(第二负载传感器的示例)

62 负载传感器输出信号

64 制动装置指令信号

66 驱动速度信号(实际驱动速度)

68 负载指令信号

70 预定范围

72 超扭矩阈值

100 飞行控制系统

102 控制表面

104 飞行控制表面驱动设备

104s 缝翼驱动设备

104f 襟翼驱动设备

106 控制表面驱动装置

108 传动装置

110 负载传感器

112 控制装置

114 高升力系统

118 制动装置

L 负载，例如扭矩[Nm]

t 时间

t1 WTB开始接合。

Claims (15)

1.一种用于对飞行控制表面驱动设备(104)的功能进行检查的健康监测方法，所述飞行控制表面驱动设备(104)包括：控制表面驱动装置(106)，所述控制表面驱动装置用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面(102)移动；传动装置(108)，所述传动装置用于将机械动力从所述控制表面驱动装置(106)传递至所述至少一个控制表面(102)；至少一个制动装置(118)，所述制动装置用于对所述传动装置的运动进行制动；至少一个负载传感器(110)，所述至少一个负载传感器用于感测施加在所述控制表面驱动装置(106)上的负载；以及控制装置(112)，所述控制装置配置成接收来自所述至少一个负载传感器(110)的负载传感器输出信号(62)，并响应于所述负载传感器输出信号(62)来控制所述控制表面驱动装置(106)，其中，所述健康监测方法包括通过以下步骤来自动检查所述传动装置(108)和所述至少一个负载传感器(110)中的至少一者的正常功能：

a)借助于所述制动装置(118)阻止所述传动装置(108)的运动，

b)命令所述控制表面驱动装置(106)在受阻的传动装置上施加负载，以及

c)确定所述至少一个负载传感器(110)的至少一个负载传感器输出信号(62)是否在预定范围(70)内。

2.根据权利要求1所述的健康监测方法，其中，步骤b)包括以下步骤中的至少一个或几个步骤：

b1)向所述控制表面驱动装置(106)发送与待施加的指令负载相对应的负载指令信号(68)；

b2)命令所述控制表面驱动装置(106)在受阻的传动装置(108)上施加上升负载；

b3)命令闭环控制器(49)以预定速度驱动所述控制表面驱动装置(106)，并且由所述闭环控制器(49)自动生成命令负载上升的负载指令信号(68)，所述闭环控制器(49)配置成通过闭环控制来控制所述控制表面驱动装置(106)的速度和负载。

3.根据权利要求1或2所述的健康监测方法，其中，步骤c)包括以下步骤中的至少一个或几个步骤：

c1)确定所述指令负载与对应于所述至少一个负载传感器输出信号(62)的负载之间的差值是否超过预定最大值；

c2)根据负载指令信号(68)设定所述预定范围(70)；

c3)当所述指令负载信号达到预定负载极限时，结束所述确定；

c4)当所述至少一个负载传感器输出信号(62)达到所述飞行控制表面驱动设备(104)的负载限制功能的预定负载极限(72)时，结束所述确定；

c5)确定步骤b)中生成的负载指令信号(68)是否在预定范围(70)内。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的健康监测方法，其中，待监测的所述飞行控制表面驱动设备(104)包括用于将机械动力传递至所述至少一个控制表面(102)的至少一个旋转元件(42a，42b，25)，其中，所述至少一个负载传感器(110)是用于确定所述旋转元件(42a，42b，25)上的扭矩的至少一个扭矩传感器(58，60-1，60-2)。

5.一种飞行控制表面驱动设备(104)，包括：

控制表面驱动装置(106)，所述控制表面驱动装置用于产生机械动力以用于使至少一个控制表面(102)移动；

传动装置(108)，所述传动装置用于将机械动力从所述控制表面驱动装置(106)传递至所述至少一个控制表面(102)；

至少一个制动装置(118)，所述制动装置用于对所述传动装置(108)的运动进行制动；

至少一个负载传感器(110)，所述至少一个负载传感器用于感测施加在所述控制表面驱动装置(106)上的负载(L)；以及

控制装置(112)，所述控制装置配置成接收来自所述至少一个负载传感器(110)的负载传感器输出信号(62)并响应于所述负载传感器输出信号(62-1，62-2)来控制所述控制表面驱动装置(106)，所述控制装置(112)配置成通过以下步骤来自动检查所述传动装置(108)和所述至少一个负载传感器(110)中的至少一者的正常功能：

a)借助于所述制动装置(118)阻止所述传动装置(108)的运动，

b)命令所述控制表面驱动装置(106)在受阻的传动装置(108)上施加负载，以及

c)确定所述至少一个负载传感器(110)的至少一个负载传感器输出信号(62)是否在预定范围(70)内。

6.根据权利要求5所述的飞行控制表面驱动设备(104)，其中，所述控制装置(112)配置成自动执行根据权利要求1至4中的任一项所述的健康监测方法。

7.根据权利要求5或6所述的飞行控制表面驱动设备(104)，其中，所述控制表面驱动装置(106)包括至少一个旋转输出轴(42a，42b)，并且所述至少一个负载传感器(110)包括用于感测所述旋转输出轴(42a，42b)的扭矩的至少一个扭矩传感器(60-1a，60-2a，60-1b，60-2b)。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的飞行控制表面驱动设备(104)，其中，所述控制表面驱动装置(106)包括在速度和扭矩方面由闭环控制器(49)控制的电动马达(36)，其中，所述闭环控制器(49)配置成在所述电动马达(36)的输出受阻时发送扭矩指令信号，所述扭矩指令信号命令扭矩逐渐上升，其中，所述控制装置(112)配置成将所述至少一个负载传感器(110)的输出与所述扭矩指令信号进行比较。

9.根据权利要求5至8中的任一项所述的飞行控制表面驱动设备，其中，所述制动装置(118)包括作用于所述传动装置(108)的靠近翼梢布置的输出元件上的左侧翼梢制动器(26a)和右侧翼梢制动器(26b)。

10.一种用于飞行器(10)的飞行控制系统(100)，所述飞行控制系统包括至少一个飞行控制表面(102)、以及用于驱动所述至少一个飞行控制表面(102)的运动的至少一个根据权利要求5至9中的任一项所述的飞行控制表面驱动设备(104)。

11.根据权利要求10所述的飞行控制系统(100)，还包括高升力系统(114)，所述高升力系统包括作为所述至少一个控制表面(102)的高升力装置(18)。

12.根据权利要求10或11中的任一项所述的飞行控制系统(100)，还包括：

第一负载传感器(110，60-1a，60-b)和第一控制器(32-1)，所述第一负载传感器用于感测施加在所述控制表面驱动装置(106)上的负载，所述第一控制器接收所述第一负载传感器(110，60-1a，60-1b)的负载传感器输出信号(62-1)，并响应于所述第一负载传感器(110，60-1a，60-1b)的所述负载传感器输出信号(62-1)来控制所述至少一个控制表面(102)的所述运动；

第二负载传感器(110，60-2a，60-2b)和第二控制器(32-1)，所述第二负载传感器用于感测施加在所述控制表面驱动装置(106)上的负载，所述第二控制器接收所述第二负载传感器(110，60-2a，60-2b)的负载传感器输出信号(62-2)，并响应于所述第二负载传感器(110，60-2a，60-2b)的所述负载传感器输出信号(62-2)来控制所述至少一个控制表面(102)的运动；

其中，所述控制装置(112)配置成针对所述第一负载传感器(110，60-1a，60-1b)和所述第二负载传感器(110，60-2a，60-2b)执行根据权利要求1至3中的任一项所述的健康监测方法。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的飞行控制系统(100)，其中，所述控制装置(112)配置成：将所述至少一个负载传感器(110)的所述负载传感器输出信号(62-1，62-2)与飞行及地面条件下的预定最大负载值进行比较，并且在所述负载传感器输出超过所述预定最大负载值时触发反向运动和随后的负载控制序列，以用于控制所述负载达到较低的负载水平。

14.一种飞行器(10)，包括根据权利要求5至9中的任一项所述的飞行控制表面驱动设备(104)以及/或者根据权利要求10至13中的任一项所述的飞行控制系统(100)。

15.一种计算机程序，包括用于使根据权利要求10至13中的任一项所述的飞行控制系统(100)执行根据权利要求1至4中的任一项所述的健康监测方法的步骤的指令。