DE102005059369B4

DE102005059369B4 - Verfahren und Einrichtung zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, insbesondere eines Landeklappensystems, eines Flugzeugs

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Publication number: DE102005059369B4
Application number: DE102005059369A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Fleddermann Andreas; Dipl.-Ing. Hartwig Wolfgang; Dipl.-Ing. Darbois Alexandre; Dipl.-Ing. Richter Martin
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: DE602006020768D1; CN101331056A; WO2007068413A2; CN101331056B; CA2628531A1; EP1960263A2; DE102005059369A1; BRPI0618843A2; US20100044518A1; US20110084173A9; JP5185133B2; RU2008128147A; WO2007068413A3; EP1960263B1; JP2009519158A; RU2415776C2; US8256718B2

Abstract

Verfahren zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, eines Flugzeugs bei Blockade, bei dem mindestens eine durch eine lokale mechanische Stelleinrichtung (16, 26) betätigte Hochauftriebsfläche (11, 12, 21) durch eine zentrale Antriebseinheit (13, 23), die über einen Drehwellenstrang (15, 25) mit der lokalen Stelleinrichtung (16, 26) verbunden ist, in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung (31, 32, 35) ausgegebenes Steuersignal unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragenen Drehmoments in eine vorgegebene Stellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung eines eine Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems anzeigenden Signals das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindert und das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird; wobei das eine Blockade anzeigende Signal aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15,...

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtung zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, insbesondere eines Landeklappensystems, eines Flugzeugs nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 10. Hochauftriebsflächensysteme von Flugzeugen dienen zur Erhöhung des Auftriebs bei Start oder Landung und umfassen typischerweise Landeklappen, Nasenklappen oder Flügelbereiche mit kontinuierlich veränderbarem Profil oder ähnliche Anordnungen, durch welche das Flügelprofil im Sinne einer Auftriebserhöhung verändert und/oder vergrößert werden kann. Bei vielen zivilen Flugzeugen wie auch bei militärischen Transportflugzeugen werden solche Hochauftriebsflächen durch eine zentrale Antriebseinheit angetrieben, die über einen sich typischerweise in Spannweitenrichtung erstreckenden Drehwellenstrang mit an den Hochauftriebsflächen vorgesehenen lokalen mechanischen Stelleinrichtungen verbunden ist. Die lokalen Stelleinrichtungen können Spindeln oder Kurbeltriebe oder ähnliche Betätigungseinrichtungen umfassen. Entlang des Drehwellenstrangs sind meist mehrere derartige Hochauftriebsflächen angeordnet. Typischerweise erstreckt sich ein erster solcher Drehwellenstrang entlang dem vorderen Bereich des Flügelprofils und dient der Betätigung von hier vorgesehenen Nasenklappen, ein zweiter Drehwellenstrang erstreckt sich entlang des hinteren Bereichs des Flügels und dient dem Antrieb der hier vorgesehen Landeklappen.
Aus DE 103 53 672 A1 ist ein Verfahren zur Lastbegrenzung in Antriebssystemen bekannt. An verschiedenen Komponenten eines Antriebssystems werden Zustandskenngrößen erfasst und an eine Kontrolleinheit übermittelt. Ausgehend von diesen Kenngrößen kann auf einen Klemmfall geschlossen werden.
Aus EP 1 038 765 A1 ist ein Hochauftriebsflächensystem für ein Flugzeug bekannt. Zum Antrieb einer Hochauftriebsfläche werden ein erster Elektromotor an eine erste Hochauftriebsfläche und ein zweiter Elektromotor an eine zweite Hochauftriebsfläche gekoppelt. Eine Positionsvergleichseinheit ist ausgeführt, eine Asymmetrie zwischen den Hochauftriebsflächen zu erkennen.
EP 1 310 848 A1 offenbart ein dezentrales Flugregler-Kontroll-System für ein Flugzeug. Steuereinheiten des Flugregler-Kontroll-Systems sind in zwei Gruppen aufgeteilt. Die Zuständigkeit der Flugregler-Kontrollen ist innerhalb jeder Gruppe weiter aufgeteilt.
US 4 971 267 A offenbart eine Sicherungstorsionsachse für ein Flugkontrolloberflächenbetätigungssystem in einem Flugzeug.
Kommt es während des Ausfahrens oder Einfahrens der Hochauftriebsflächen zu einer Blockade innerhalb des Drehwellenstrangs oder innerhalb der den Hochauftriebsflächen zugeordneten Stelleinrichtungen, wird der Drehwellenstrang zwischen Blockadestelle und Antriebseinheit durch den weiter antreibenden Motor bis zum Erreichen des Stillstandsmoment verdreht. Dabei entstehen hohe Torsionsbelastungen, die nach dem Stand der Technik bisher erst nach dem Flugende und nach entsprechender Reparatur reduziert werden können. Das Drehwellensystem bleibt bis zur Reparatur im verspannten Zustand, belastet mit dem maximalen Motormoment. Durch das im Falle einer Blockade vorliegende hohe Torsionsmoment des verspannten Wellenstrangs wird das Drehwellensystem zwischen Antriebsmotor und Blockadestelle somit großen mechanischen Spannungen ausgesetzt, die sich noch erhöhen, wenn zusätzlich Biegemomente und Zug-/Druckbelastungen durch Flügelbiegungen, Landestöße o. ä. in das Drehwellensystem eingeleitet werden. Die einzelnen Elemente des Drehwellensystems müssen dementsprechend stark dimensioniert werden und unter Berücksichtigung der möglicherweise langen Belastungszeit eingerechnete Sicherheitsfaktoren begrenzen die Möglichkeiten einer Gewichtsoptimierung der Wellen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, insbesondere eines Landeklappensystems, eines Flugzeugs zu schaffen, mit welchem der in dem Hochauftriebsflächensystem enthaltene Drehwellenstrang im Falle einer Blockade von unnötig hohen Torsionsbelastungen entlastet wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die gestellte Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen von Verfahren und Einrichtung der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, Insbesondere eines Landeklappensystems, eines Flugzeugs bei Blockade, bei dem mindestens eine durch eine lokale mechanische Stelleinrichtung betätigte Hochauftriebsfläche durch eine zentrale Antriebseinheit, die über einen Drehwellenstrang mit der lokalen Stelleinrichtung verbunden ist, in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung ausgegebenes Steuersignal unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragenen Drehmoments in eine vorgegebene Stellung gebracht wird, geschaffen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass bei Erfassung eines eine Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems anzeigenden Signals das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindert und das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird.
Das eine Blockade anzeigende Signal kann abgeleitet werden aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals für eine vorgegebene Zeitdauer.
Alternativ kann das eine Blockade anzeigende Signal abgeleitet werden aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals in Verbindung mit einem Auftreten eines vom Piloten im Sinne einer Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs veranlassten Steuersignals.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das eine Blockade anzeigende Signal abgeleitet werden aus einem Vergleich von in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen Positionssensoren abgegebener, die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierender Signale mit durch einen in der Steuereinrichtung durchgeführten Auswertealgorithmus vorgegebenen, die Soll-Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierenden Signalen.
Hierbei können vorteilhafterweise die die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierenden Signale von am Ende der Drehwellenstränge vorgesehenen Asymmetrie-Positionssensoren abgenommen werden.
Als den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierendes Signal kann das Auftreten des maximalen Schwenkscheibenwinkels eines in der zentralen Antriebseinheit enthaltenen hydraulischen Axialkolbenmotors in Schrägscheibenbauart erfasst werden.
Alternativ kann als den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierendes Signal das Auftreten des maximalen Motorstroms eines in der zentralen Antriebseinheit enthaltenen Elektromotors erfasst werden.
Der vorgegebene niedrige Drehmomentwert des von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstang übertragenen Drehmoments, bei dem das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird, wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Hochauftriebsflächen gegen ein unkontrolliertes Einfahren aufgrund äußerer Luftlasten gesichert sind.
Der vorgegebene niedrige Drehmomentwert wird vorzugsweise so eingestellt, dass er unter dem Auslösewert eines in dem Drehwellenstrang des Hochauftriebsflächensystems enthaltenen Drehmomentbegrenzers liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Festlegen des Hochauftriebsflächensystems durch Aktivieren einer in der zentralen Antriebseinheit enthaltenen Motorfeststellbremse.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Erfassung des eine Blockade anzeigenden Signals an den Piloten eine Aufforderung zur Abgabe eines eine Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs veranlassenden Steuersignals abgegeben.
Weiter wird durch die Erfindung eine Einrichtung zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, insbesondere eines Landeklappensystems, eines Flugzeugs bei Blockade, mit mindestens einer durch eine lokale mechanische Stelleinrichtung betätigten Hochauftriebsfläche, die durch eine zentrale Antriebseinheit, die über einen Drehwellenstrang mit der lokalen Stelleinrichtung verbunden ist, in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung abgegebenes Steuersignal unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragenen Drehmoments verstellbar ist, geschaffen. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung vorgesehen bei Erfassung eines eine Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems anzeigenden Signals zur Abgabe eines das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindernden Signals an die zentrale Antriebseinheit und zur Abgabe eines das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festlegenden Signals an eine Bremseinrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung vorgesehen zur Auswertung eines für eine vorgegebene Zeitdauer erfassten, einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals als eine Blockade anzeigendes Signal.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung vorgesehen zur Auswertung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals in Verbindung mit einem Auftreten eines vom Piloten im Sinne einer Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs veranlassten Steuersignals als eine Blockade anzeigendes Signal.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen ist, das eine Blockade anzeigende Signal durch Vergleich von in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen Positionssensoren abgegebener, die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierender Signale mit durch einen in der Steuereinrichtung durchgeführten Auswertealgorithmus vorgegebenen, die Soll-Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierenden Signalen abzuleiten.
Hierbei werden vorzugsweise die die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen repräsentierenden Signale von am Ende der Drehwellenstränge vorgesehenen Asymmetrie-Positionssensoren abgenommen.
Als den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierendes Signal kann die Erfassung des Auftretens des maximalen Schwenkscheibenwinkels eines in der zentralen Antriebseinheit enthaltenen hydraulischen Schrägachsenmotors vorgesehen sein.
Weiter kann als den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierendes Signal die Erfassung des Auftretens des maximalen Motorstroms eines in der zentralen Antriebseinheit enthaltenen Elektromotors vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der vorgegebene niedrige Drehmomentwert des von der zentralen Antriebseinheit auf den Drehwellenstrang übertragenen Drehmoments, bei dem das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird, so eingestellt ist, dass die Hochauftriebsflächen gegen ein unkontrolliertes Einfahren aufgrund äußerer Luftlasten gesichert sind.
Vorzugsweise ist der vorgegebene niedrige Drehmomentwert so eingestellt, dass er unter dem Auslösewert eines in dem Drehwellenstrang des Hochauftriebsflächensystems enthaltenen Drehmomentbegrenzers liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zum Festlegen des Hochauftriebsflächensystems eine in der zentralen Antriebseinheit enthaltene Motorfeststellbremse vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung vorgesehen nach Erfassung des eine Blockade anzeigenden Signals eine Aufforderung an den Piloten im Sinne einer Abgabe eines eine Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs veranlassenden Steuersignals auszugeben.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Flugzeugs, bei dem ein Hochauftriebsflächensystem in Form eines an der Flügelvorderkante angeordneten Nasenklappensystems und eines an der Flügelhinterkante angeordneten Landeklappensystems vorgesehen ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2a) und b) Diagramme, welche den zeitlichen Verlauf des Drehmoments einer in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen zentralen Antriebseinheit bzw. des Schwenkscheibenwinkels eines in einer solchen zentralen Antriebseinheit vorgesehenen hydraulischen Schrägachsenmotors im Falle einer Blockade beim Ausfahren des Hochauftriebsflächensystems mit Torsionsentlastung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen; und
3a) und b) Diagramme, welche den zeitlichen Verlauf des Drehmoments einer in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen zentralen Antriebseinheit bzw. des Schwenkscheibenwinkels eines in einer solchen zentralen Antriebseinheit vorgesehenen hydraulischen Schrägachsenmotors im Falle einer Blockade beim Einfahren des Hochauftriebsflächensystems mit Torsionsentlastung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.
In 1 ist perspektivisch ein ziviles Flugzeug moderner Bauart dargestellt, bei welchem ein Hochauftriebsflächensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwirklicht ist. Das Hochauftriebsflächensystem umfasst an der Flügelvorderkante angeordnete Nasenklappen 11, 12 und an der Flügelhinterkante angeordnete Landeklappen 21.
Zur Betätigung der Nasenklappen 11, 12 ist ein vorderer Drehwellenstrang 15 vorgesehen, der sich im wesentlichen in Spannweitenrichtung erstreckend entlang der Flügelvorderkante angeordnet ist, und zur Betätigung der Landeklappen 21 ist ein hinterer Drehwellenstrang 25 vorgesehen, der sich ebenfalls im wesentlichen in Spannweitenrichtung erstreckend an der Flügelhinterkante vorgesehen ist. Für jeden der beiden Flügel des Flugzeugs ist ein solcher vorderer Drehwellenstrang 15 bzw. ein solcher hinterer Drehwellenstrang 25 vorgesehen, von denen in der Figur nur die Drehwellenstränge 15, 25 eines Flügels dargestellt sind.
Die vorderen Drehwellenstränge beider Flügel werden über ein T-Getriebe 14 gemeinsam von einer zentralen Antriebseinheit 13 angetrieben, die hinteren Drehwellenstränge 25 beider Flügel werden in gleicher Weise über ein T-Getriebe 24 gemeinsam durch eine zentrale Antriebseinheit 23 angetrieben. Die zentrale Antriebseinheit 13 der vorderen Drehwellenstränge 15, die zum Antrieb der Nasenklappen vorgesehen ist, umfasst bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einen hydraulischen Schrägachsenmotor und einen elektronisch geregelten Elektromotor zu ihrem Antrieb, die in der Figur nicht eigens dargestellt sind. Für die Regelung des Elektromotors ist eine Motorsteuerelektronik 35 vorgesehen. Die zentrale Antriebseinheit 23 der hinteren Drehwellenstränge 25, die zur Betätigung der Landeklappen 21 vorgesehen sind, umfassen zwei hydraulische Schrägachsenmotoren, die in der Figur ebenfalls nicht eigens dargestellt sind. Durch die zentralen Antriebseinheiten 13, 23 werden die Drehwellenstränge 15, 25 über die jeweiligen T-Getriebe 14, 24 zum Ausfahren bzw. Einfahren der Hochauftriebsklappen, also der Nasenklappen 11, 12 und der Landeklappen 21, in der einen Richtung bzw. in der anderen Richtung gedreht.
An den Hochauftriebsflächen sind lokale mechanische Stelleinrichtungen vorgesehen, nämlich an den Nasenklappen 11, 12 lokale mechanische Stelleinrichtungen 16 und an den Landeklappen 21 lokale mechanische Stelleinrichtungen 26, welche die besagte Drehbewegung der Drehwellenstränge 15, 25 in eine Ausfahrbewegung bzw. in eine Einfahrbewegung der genannten Hochauftriebsflächen umsetzen. Diese lokalen Stelleinrichtungen 16, 26 können beispielsweise Spindeln oder Kurbeltriebe sein.
Nahe den Enden der Drehwellenstränge 15, 25 sind sogenannte Flügelspitzenbremsen 17 bzw. 27 vorgesehen, welche dazu dienen, den jeweiligen Drehwellenstrang im unwahrscheinlichen, aber nicht völlig auszuschließenden Falle eines Bruchs auf der Antriebsseite in der zuletzt eingenommenen Stellung festzulegen, so dass ein unkontrolliertes Einfahren der Hochauftriebsflächen auf Grund der anliegenden Luftlasten verhindert wird.
Schließlich sind am Ende der Drehwellenstränge 15, 25 jeweilige Asymmetrie-Positionssensoren 18, 28 vorgesehen, die bei einer Abweichung der Drehpositionen der flügelspitzenseitigen Enden der Drehwellenstränge 15 beider Flügel ein entsprechendes Signal abgeben, desgleichen für die Drehwellenstränge 25 beider Flügel.
Die Steuerung der zentralen Antriebseinheiten 13, 23 und damit der von diesen angetriebenen Nasenklappen 11, 12 bzw. Landeklappen 21 erfolgt über eine Steuereinrichtung 31, 32 in Form von Klappensteuercomputern. Die Eingabe eines Bedienkommandos an die Steuereinrichtung 31, 32 wird vom Piloten beispielsweise über einen Klappenbetätigungshebel 33 vorgenommen.
Weiterhin ist in den zentralen Antriebseinheiten 13, 23 jeweils eine in der Figur nicht eigens dargestellte Feststellbremse vorgesehen, mittels welcher die jeweilige Antriebseinheit 13, 23 in der gerade vorliegenden Position feststellbar ist. Außerdem ist, in Antriebsrichtung gesehen am Beginn eines jeden Drehwellenstrangs 15, 25 ein mechanischer Drehmomentbegrenzer angeordnet, mit dem das von der jeweiligen zentralen Antriebseinheit 13, 23 erzeugte sehr hohe Drehmoment auf einen für den jeweiligen Drehwellenstrang 15, 25 tolerablen Wert begrenzt wird.
Die in den zentralen Antriebseinheiten 13, 23 enthaltenen hydraulischen Schrägachsenmotoren verfügen über eine variable, geregelte Schwenkscheibe, mit welcher das Motormoment M_mot proportional zum eingestellten Schwenkscheibenwinkel α_schwenk eingestellt wird. Weiterhin ist in der zentralen Antriebseinheit 13 der bereits weiter oben genannte geregelte Elektromotor vorgesehen, bei dem eine Proportionalität des Motormoments zum kommandierten Strom i_soll besteht. Im Falle einer Blockade im Drehwellensystem, d. h. in einem der Drehwellenstränge 15, 25 steigt das Motormoment von einem stationären, operativen Wert bis zum maximalen Stillstandsmoment an. Grund dafür ist beim hydraulischen Motor der regelungsbedingte Anstieg des Schwenkscheibenwinkels bis auf den Maximalwert α_schwenk,max bzw. beim Elektromotor ein entsprechender regelungsbedingter Anstieg des kommandierten Stroms i_soll auf einen Maximalwert i_soll,max.
Das durch die Nasenklappen 11, 12 bzw. die Landeklappen 21 gebildete Hochauftriebsflächensystem wird in Ansprache auf jeweilige von der Steuereinrichtung 31, 32 ausgegebene Steuersignale unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit 13, 23 auf den Drehwellenstrang 15, 25 übertragenen Drehmoments in eine gewünschte vorgegebene Stellung gebracht.
Bei Erfassung einer Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems wird das von der zentralen Antriebseinheit 13, 23 abgegebene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindert und das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt. Eine solche Blockade kann hauptsächlich innerhalb des Drehwellenstrangs 15, 25 oder innerhalb der an den Hochauftriebsflächen 11, 12, 21 vorgesehenen lokalen Stelleinrichtungen 16, 26 auftreten und hätte zur Folge, dass das Wellensystem zwischen der Blockadestelle und dem Antriebsmotor der zentralen Antriebseinheit 13, 23 bis zum Erreichen des Stillstandmoments verdreht wird. Ohne Entlastung hätte dies die eingangs beschriebenen nachteiligen Folgen.
Die Erfindung macht Gebrauch von den im Hochauftriebsflächensystem vorhandenen Komponenten und Sensoren, um im Fall einer Blockade diese Lastreduktion herbeizuführen.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein eine Blockade anzeigendes Signal abgeleitet aus einem Vergleich von die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen 11, 12, 21 repräsentierenden Signalen, welche von in dem Hochauftriebsflächensystem vorhandenen Positionssensoren, beim Ausführungsbeispiel von den am Ende der Drehwellenstränge vorgesehenen Asymmetrie-Positionssensoren 18, 28, abgegeben werden, mit die Soll-Stellung der Hochauftriebsflächen 11, 12, 21 repräsentierenden Signalen, welche durch einen in der Steuereinrichtung 31, 32 durchgeführten Auswertealgorithmus vorgegeben werden.
Alternativ kann als eine Blockade anzeigendes Signal die Erfassung eines Signals ausgewertet werden, das für eine vorgegebene Zeitdauer anliegt und einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit 13, 23 auf dem Drehwellenstrang 15, 25 übertragene Drehmoment repräsentiert, welches in dieser Höhe nur im Fall einer Blockade auftritt.
Weiterhin kann ein solches Signal abgeleitet werden aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert, wie er nur bei einer Blockade auftreten kann, repräsentierenden Signals in Verbindung mit einem Auftreten eines vom Piloten veranlassten Steuersignals im Sinne einer Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs 15, 25. Dies ist der Fall, wenn das Auftreten einer Blockade im Hochauftriebsflächensystem vom Piloten sofort erkannt wird und dieser eine entsprechende Gegenaktion unternimmt. Das den eine Blockade anzeigenden hohen Drehmomentwert repräsentierende Signal kann bei einem hydraulischen Schrägachsenmotor aus dem maximalen Schwenkscheibenwinkel α_schwenk,max bzw. bei einem Elektromotor durch den maximalen kommandierten Strom i_soll,max abgeleitet werden.
Die Steuereinrichtung 31, 32 ist dazu vorgesehen, nach Erfassung des eine Blockade anzeigenden Signals an den Piloten eine Aufforderung im Sinne einer Abgabe eines eine Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs 15, 25 veranlassenden Steuersignals auszugeben.
Der vorgegebene niedrige Drehmomentwert, auf den dann das Drehmoment im Drehwellenstrang 15, 25 zurückgeführt und bei dem das Hochauftriebsflächensystem dann in seiner Stellung festgelegt wird, ist so eingestellt, dass einerseits das Drehmoment unter dem Auslösewert des in dem Drehwellenstrang 15, 25 enthaltenen Drehmomentbegrenzers liegt, und dass andererseits die Hochauftriebsflächen 11, 12, 21 gegen ein unkontrolliertes Einfahren auf Grund äußerer Luftlasten gesichert sind. Das Festlegen des Hochauftriebsflächensystems erfolgt bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Aktivieren der in der zentralen Antriebseinheit 13, 23 enthaltenen Motorfeststellbremsen.
Die 2a) und b) zeigen den zeitlichen Verlauf des Drehmoments an der zentralen Antriebseinheit 13, 23 (PCU), d. h. des von der zentralen Antriebseinheit 13, 23 über das T-Getriebe 14, 24 auf den Drehwellenstrang 15, 25 übertragenen Drehmoments, sowie den Schwenkscheibenwinkel α_schwenk des in der zentralen Antriebseinheit 13, 23 vorgesehenen hydraulischen Schrägachsenmotors. Beim Auftreten einer Blockade zu dem in 2a) durch den Pfeil kenntlich gemachten Zeitpunkt steigt das Drehmoment bis auf einen Maximalwert an, was durch eine Erhöhung des Schwenkscheibenwinkels α_schwenk auf den Maximalwert α_max begründet ist. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer, hier 4 Sekunden, gilt die Blockade als erkannt und es wird von der zentralen Steuereinheit 13, 23 ein entsprechendes Gegenfahrkommando abgegeben. Alternativ könnte zu diesem Zeitpunkt auch vom Piloten ein gegensinniges Fahrkommando gegeben worden sein. Innerhalb eines dann folgenden kurzen Zeitfensters wird der Schwenkscheibenwinkel kontrolliert vom Maximalwert α_max auf den vorgegebenen niedrigen Wert α_schwenk,min zurückgeregelt und damit proportional das Motormoment und das im Drehwellenstrang 15, 25 wirkende Torsionsmoment vermindert. Dieses verminderte Torsionsmoment liegt unter der in 2a) strichpunktiert eingetragenen Schwelle LTLS, die einem Auslösen/Lösen des schon beschriebenen Drehmomentbegrenzers entspricht. Wie bereits vorher erläutert, ist der minimale Schwenkscheibenwinkel α_schwenk,min so ausgelegt, dass einerseits der mechanische Drehmomentbegrenzer (sofern vorhanden) wieder gelöst und andererseits sichergestellt wird, dass ein ausreichendes Moment gegen die äußeren Luftlasten vorhanden ist. Sobald der minimale Schwenkscheibenwinkel erreicht ist, wird die (typischerweise standardmäßig vorhandene) Motor-Feststellbremse aktiviert. Damit ist der Entlastungsvorgang beendet und das Torsionsmoment im Drehwellenstrang 15, 25 auf das gewünschte Minimum reduziert, und von diesem Momentniveau aus kann neu angefahren werden, mit dem Ziel, die Blockade zu lösen.
3a) und b) zeigt entsprechende Diagramme für den Drehmomentverlauf und den Schwenkscheibenwinkel für den Fall, dass beim Einfahren der Hochauftriebsflächen eine Blockade auftritt. Zu dem in 3a) durch Pfeil kenntlich gemachten Zeitpunkt tritt eine Blockade auf, so dass sich das Drehmoment der zentralen Antriebseinheit 13, 23 in Richtung einer Einfahrbewegung bis auf ihren Maximalwert erhöht, was durch ein Ansteigen des Schwenkscheibenwinkels des hydraulischen Schrägachsenmotoren auf den Wert α_max begründet ist. Wiederum nach einer gewissen Zeit, 4 Sekunden, wie bei 2, gilt die Blockade als erkannt oder wird vom Piloten ein gegensinniges Fahrkommando gegeben. Der Schwenkscheibenwinkel wird innerhalb eines kurzen Zeitfensters kontrolliert von seinem Maximalwert α_max vermindert und nach dem Nulldurchgang auf den vorgegebenen niedrigen, minimalen Wert α_schwenk,min zurückgeregelt. Dieser ist wiederum so bemessen, dass er unter der Schwelle LTLS für das Auslösen/Lösen des Drehmomentbegrenzers liegt und den äußeren Luftlasten entgegenwirkt, so dass ein unkontrolliertes Einfahren der Hochauftriebsflächen zuverlässig vermieden ist. Bei diesem minimalen Schwenkscheibenwinkel α_schwenk,min wird dann wieder die Motor-Feststellbremse aktiviert. Damit ist der Entlastungsvorgang beendet, das Torsionsmoment im Drehwellenstrang 15, 25 auf ein Minimum reduziert und es kann von diesem niedrigem Drehmomentniveau aus neu angefahren werden, um die Blockade zu lösen.
Durch die erfindungsgemäße Drehwellen-Entlastung wird bei allen Klemmfällen nach kurzer Zeit das im Drehwellensystem eingespannte hohe Torsionsmoment auf ein sicheres Minimum reduziert. Dadurch werden alle involvierten mechanischen Komponenten entlastet. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Blockade permanent anliegt und es auch nach mehrmaligem gegensinnigen Anfahren des zentralen Antriebmotors nicht möglich ist, das System wieder freigängig zu machen. Die Entlastung gestattet Gewichtsoptimierungen innerhalb des Drehwellensystems bei gleichzeitig größtmöglicher Sicherheit.
Bezugszeichenliste

11: Nasenklappen
12: Nasenklappen
21: Landeklappen
13, 23: zentrale Antriebseinheit
14, 24: T-Getriebe
15, 25: Drehwellenstrang
16, 26: lokale Stelleinrichtung
17, 27: Flügelspitzenbremse
18, 28: Asymmetrie-Positionssensor
31, 32: Steuereinrichtung
33: Klappenbetätigungshebel
34: Rücksetzeinrichtung
35: Motorsteuerelektronik

Claims

Verfahren zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, eines Flugzeugs bei Blockade, bei dem mindestens eine durch eine lokale mechanische Stelleinrichtung (16, 26) betätigte Hochauftriebsfläche (11, 12, 21) durch eine zentrale Antriebseinheit (13, 23), die über einen Drehwellenstrang (15, 25) mit der lokalen Stelleinrichtung (16, 26) verbunden ist, in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung (31, 32, 35) ausgegebenes Steuersignal unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragenen Drehmoments in eine vorgegebene Stellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung eines eine Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems anzeigenden Signals das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindert und das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird; wobei das eine Blockade anzeigende Signal aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals für eine vorgegebene Zeitdauer abgeleitet wird; wobei für das den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierende Signal das Auftreten des maximalen Schwenkscheibenwinkels eines in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltenen hydraulischen Schrägachsenmotors erfasst wird; und/oder für das den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierende Signal das Auftreten des maximalen Motorstroms eines in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltenen Elektromotors erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Blockade anzeigende Signal aus der Erfassung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals in Verbindung mit einem Auftreten eines vom Piloten im Sinne einer Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs (15, 25) veranlassten Steuersignals abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Blockade anzeigende Signal durch Vergleich von in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen Positionssensoren abgegebener, die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierender Signale mit durch einen in der Steuereinrichtung (31, 32) durchgeführten Auswertealgorithmus vorgegebenen, die Soll-Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierenden Signalen abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierenden Signale von am Ende der Drehwellenstränge vorgesehenen Asymmetrie-Positionssensoren (18, 28) abgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene niedrige Drehmomentwert des von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstang (15, 25) übertragenen Drehmoments, bei dem das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird, so eingestellt ist, dass die Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) gegen ein unkontrolliertes Einfahren aufgrund äußerer Luftlasten gesichert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene niedrige Drehmomentwert so eingestellt ist, dass er unter dem Auslösewert eines in dem Drehwellenstrang (15, 25) des Hochauftriebsflächensystems enthaltenen Drehmomentbegrenzers liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlegen des Hochauftriebsflächensystems durch Aktivieren einer in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltenen Motorfeststellbremse erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erfassung des eine Blockade anzeigenden Signals an den Piloten eine Aufforderung zur Abgabe eines eine Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs (15, 25) veranlassenden Steuersignals abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochauftriebsflächensystem ein Landeklappensystem ist.
Einrichtung zur automatischen Entlastung eines Hochauftriebsflächensystems, eines Flugzeugs bei Blockade, mit mindestens einer durch eine lokale mechanische Stelleinrichtung (16, 26) betätigten Hochauftriebsfläche (11, 12, 21), die durch eine zentrale Antriebseinheit (13, 23), die über einen Drehwellenstrang (15, 25) mit der lokalen Stelleinrichtung (16, 26) verbunden ist, in Ansprache auf ein von einer Steuereinrichtung (31, 32, 35) abgegebenes Steuersignal unter Erzeugung eines von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragenen Drehmoments verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31, 32, 35) bei Erfassung eines eine Blockade innerhalb des Hochauftriebsflächensystems anzeigenden Signals zur Ausgabe eines das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment automatisch auf einen vorgegebenen niedrigen Drehmomentwert vermindernden Signals an die zentrale Antriebseinheit (13, 23) und zur Ausgabe eines das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festlegenden Signals an eine Bremseinrichtung vorgesehen ist; wobei die Steuereinrichtung (31, 32) zur Auswertung eines für eine vorgegebene Zeitdauer erfassten, einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals als eine Blockade anzeigendes Signal vorgesehen ist; wobei für das den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierende Signal die Erfassung des Auftretens des maximalen Schwenkscheibenwinkels eines in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltenen hydraulischen Schrägachsenmotors vorgesehen ist; und/oder für das den vorgegebenen hohen Drehmomentwert repräsentierende Signal das Auftreten des maximalen Motorstroms eines in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltenen Elektromotors vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31, 32) zur Auswertung eines einen vorgegebenen hohen Drehmomentwert für das von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragene Drehmoment repräsentierenden Signals in Verbindung mit einem Auftreten eines vom Piloten im Sinne einer Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs (15, 25) veranlassten Steuersignals als eine Blockade anzeigendes Signal vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31, 32) dazu vorgesehen ist, das eine Blockade anzeigende Signal durch Vergleich von in dem Hochauftriebsflächensystem vorgesehenen Positionssensoren abgegebener, die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierender Signale mit durch einen in der Steuereinrichtung durchgeführten Auswertealgorithmus vorgegebenen, die Soll-Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierenden Signalen abzuleiten.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die tatsächliche Stellung der Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) repräsentierenden Signale von am Ende der Drehwellenstränge vorgesehenen Asymmetrie-Positionssensoren (18, 28) abgenommen werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene niedrige Drehmomentwert des von der zentralen Antriebseinheit (13, 23) auf den Drehwellenstrang (15, 25) übertragenen Drehmoments, bei dem das Hochauftriebsflächensystem in seiner Stellung festgelegt wird, so eingestellt ist, dass die Hochauftriebsflächen (11, 12, 21) gegen ein unkontrolliertes Einfahren aufgrund äußerer Luftlasten gesichert sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene niedrige Drehmomentwert so eingestellt ist, dass er unter dem Auslösewert eines in dem Drehwellenstrang (15, 25) des Hochauftriebsflächensystems enthaltenen Drehmomentbegrenzers liegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festlegen des Hochauftriebsflächensystems eine in der zentralen Antriebseinheit (13, 23) enthaltene Motorfeststellbremse vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31, 32) nach Erfassung des eine Blockade anzeigenden Signals zur Ausgabe einer Aufforderung an den Piloten im Sinne einer Abgabe eines eine Drehrichtungsumkehr des Drehwellenstrangs (15, 25) veranlassenden Steuersignals vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochauftriebsflächensystem ein Landeklappensystem ist.