DE10308301B3

DE10308301B3 - Flugzeughochauftriebssystem mit Überlastsicherung

Info

Publication number: DE10308301B3
Application number: DE10308301A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schievelbusch
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: US7195209B2; EP1452442A1; US20040251382A1; EP1452442B1; DE502004001759D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flugzeughochauftriebssystem mit einem Antriebssystem, Elementen zum Übertragen der Antriebsenergie über die gesamte Spannweite an Antriebsstationen einzelner Segmente von Landeklappen/Vorflügelklappensystemen und mit einer Überlastsicherung. Erfindungsgemäß besteht die Überlastsicherung aus elektrischen Lastsensoren, die an den Einleitpunkten der Antriebsenergie vom jeweiligen Getriebe an den Klappenkörper angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeughochauftriebssystem mit Überlastsicherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Flugzeughochauftriebssysteme mit zentralen Antriebssystem für Flugzeuglandeklappen bekannt, bei denen die Antriebsenergie mittels Drehwellensystemen über die gesamte Spannweite an entsprechende Antriebsstationen der einzelnen Segmente der Landeklappensysteme bzw. der Vorflügelklappensysteme verteilt wird. Im Falle der Blockierung eines Einzelsegments müsste dieses Segment die gesamte Antriebsenergie des Zentralantriebs als Reaktionsenergie aufnehmen und dementsprechend massiv und schwer gebaut sein.

Als Schutzvorrichtungen sind deshalb mechanische Drehmomentbegrenzer an jeder Antriebsstation installiert, die bei Auftreten einer definierten Überlast die Antriebsenergie an die Flügelstruktur umleiten, so dass der blockierende Klappenkörper nicht beschädigt wird. In Folge des Nachlaufs der Antriebseinheit wird der Wellenstrang zwischen der Antriebseinheit und der Blockierstelle mit maximalem Antriebsmoment belastet. Die Lokalisierung des Fehlerortes erfolgt durch – falls vor handen – eine mechanische Anzeige, die durch das Wartungspersonal visuell lokalisiert werden muss. Darüber hinaus ist die funktionelle Verfügbarkeit der mechanischen Drehmomentbegrenzer nur durch einen Test überprüfbar. Hierzu muss das Gerät aus dem Flugzeug ausgebaut werden. Derartige Anordnungen mit mechanischer Leistungsverteilung der Antriebsenergie über Drehwellen sind in allen Flugzeugtypen gängig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Schutz der Flugzeugstrukturelemente vor unzulässiger Belastung im Klemmfall zu erreichen, wobei die einzelnen Elemente des Antriebsstrangs im Klemmfall insgesamt geringer belastet werden sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem ein Flugzeughochauftriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Kombination mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach werden die mechanischen Drehmomentbegrenzer am Eingang der Getriebe der Arbeitsstationen durch elektrische Lastsensoren am Übergabepunkt der Antriebsenergie vom Getriebe an den Klappenkörper ersetzt.

Hierdurch können die komplexen mechanischen Drehmomentbegrenzer entfallen, wodurch gegenüber den vorbekannten Systemen Gewicht und Kosten gespart werden können. Das elektrische Signal ermöglicht darüber hinaus eine sofortige Lokalisierung des Fehlerortes. Durch die Position des Sensors hinter dem jeweiligen Antriebsstationsgetriebes entfallen die Schwankungen des Getriebewirkungsgrades in der Messkette. Hierdurch wird die Messgenauigkeit erheblich verbessert. Durch eine elektronische Überwachung der Sensoren ist die Verfügbarkeit des Systems jederzeit und ohne komplexe Wartungsarbeiten bzw. Ausbau der Systeme kontrollierbar. Schließlich ermöglicht das Prinzip die Kompensation der durch die Kinematik der Klappenführung bedingten Übersetzungsänderungen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.

Demnach kann die Antriebseinheit einen elektronischen Regler aufweisen, der mit den Lastsensoren verbunden ist und über den bei Aufnahme einer einen Grenzwert übersteigenden Last ein elektrisches Lastsignal in das Antriebssystem einspeisbar ist, so dass die Antriebsenergie reduziert wird und das System im Momentangleichgewicht ist. Hierdurch werden die Elemente des Antriebsstrangs im Klemmfall wesentlich weniger belastet und können verglichen zu den bisherigen Flugzeughochauftriebssystemen leichter gebaut werden.

Vorteilhaft weist das Antriebssystem/Antriebseinheit mit schneller Regelung der Antriebsleistung. Hier bieten sich beispielsweise Hydromotoren mit verstellbarem Verdrängervolumen oder Bürstenlose Gleichstrommotoren an.

Die jeweiligen Lastsensoren können aus mindestens einem in einem Hohlbolzen innen angeordneten Dehnmessstreifen (DMS) bestehen, die in Vollbrückenanordnung ausgeführt sind. Die am Bolzen durch Scherbelastung verursachte Schubdehnung wird so als Änderung des Brückenwiderstandes messbar. Diese Sensorbauart kann vorteilhaft als hermetisch dichter Körper ausgeführt werden, so dass eine erhöhte Resistenz gegen Umwelteinflüsse erzielt werden kann.

Eine weitere Ausführungsvariante des Lastsensors besteht darin, dass dieser aus einer „In-line" installierten Kraftmessdose besteht. Diese kann auf dem Prinzip der piezoresistiven wie auch auf dem Prinzip der magnetoresistiven Spannungsänderung durch Last arbeiten.

Besonders vorteilhaft für die Anwendung in der Luftfahrt ist es, wenn alle Messanordnungen als temperaturkompensierte Anordnungen ausgeführt sind, um der robusten Beanspruchung einer Flugzeugumgebung Rechnung zu tragen.

In der Regel werden die Segmente des Flugzeughochauftriebsklappensystems von je zwei Antriebsstationen bewegt. Dabei nimmt jede der Antriebsstationen einen durch die Geometrie der Kraftangriffe von Luftlast und Antriebskräften definierten Anteil der Klappenlasten auf. Bei einer Unterbrechung des Energieflusses in einer der Antriebsstationen, z. B. durch Bruch eines Bauteils oder Verlust von Verbindungselementen (sogenanntes Disconnect) wird keine Kraft mehr durch den mit dem Lastsensor versehenen Bolzen geleitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Kontrollrechner somit eine unzulässige Veränderung der Kraftverhältnisse erkennen und die notwendigen Informationen an die Crew senden, bzw. die programmierten Notfallreaktionen des Antriebssystems auslösen.

Dieselbe Beobachtung und Auswertung der Kraftverhältnisse kann zur Fehlererkennung genutzt werden, wenn durch einen Schieflauf des Klappenkörpers (sogenanntes Scew) das Zentrum der Luftkräfte verschoben wird und sich in der Folge die Lasttraganteile der Antriebsstränge ändern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Teil eines Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung und
2: eine Seitenansicht auf ein Antriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung.
Bei dem in 1 dargestellten Anwendungsbeispiel handelt es sich um eine typische Klappenantriebsstation 10 mit Rotationsgetriebe. Von einer zentralen Antriebswelle 12 wird die Antriebsenergie über ein Abzweiggetriebe 14 auf eine Abzweig-Triebwelle 16 geführt. Ein Winkelgetriebe 18 lenkt die Antriebsenergie in ein Reduziergetriebe 20, das abtriebsseitig einen Hebel 22 antreibt. Ein Bolzen 24 mit hier nicht näher dargestellten integrierten Lastsensor bindet den Hebel 22 in hier ebenfalls nicht näher dargestellter Art und Weise an die Antriebskinematik des anzutreibenden Klappenkörpers an.
In der 2 ist eine zweite Ausführungsvariante für eine typische Klappenantriebsstation mit Lineargetriebe 100 gezeigt. Als Lineargetriebe kann beispielsweise ein Kugelrollspindel dienen. Hier wird von einer zentralen Antriebswelle 102 die Antriebsenergie auf ein Reduziergetriebe 104 abgezweigt. Ausgangsseitig treibt das Reduziergetriebe 104 eine Spindel 106 an. Mit einer Spindelmutter 108 wird die Rotationsbewegung in eine Linearbewegung transformiert. Ein Bolzen 110 mit erfindungsgemäß integriertem Lastsensor verbindet die Spindelmutter 108 mit der entsprechend hier nicht näher dargestellten Antriebskinematik des Klappenkörpers.

Claims

Flugzeughochauftriebssystem mit einem Antriebssystem, Elementen zum Übertragen der Antriebsenergie über die gesamte Spannweite an Antriebsstationen einzelner Segmente von Landeklappen-/Vorflügelklappensystemen und mit einer Überlastsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung aus elektrischen Lastsensoren bestehen, die an den Einleitpunkten der Antriebsenergie vom jeweiligen Getriebe an den Klappenkörper angeordnet sind.
Flugzeughochauftriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen elektronischen Regler aufweist, der mit den Lastsensoren verbunden ist und über den bei Aufnahme einer einen Grenzwert übersteigenden Last ein elektrisches Lastsignal in das Antriebssystem einspeisbar ist, sodaß die Antriebsenergie reduziert wird und das System im Momentengleichgewicht sanft anhaltbar ist.
Flugzeughochauftriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem Antriebseinheiten mit schneller Regelung der Antriebsleistung, wie beispielsweise Hydromotoren mit verstellbarem Verdrängervolumen oder bürstenlose Gleichstrommotoren, umfaßt.
Flugzeughochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastsensor aus mindestens einem in einem Hohlbolzen innen angeordneten Dehnmeßstreifen (DMS) in Vollbrückenanordnung besteht.
Flugzeughochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastsensor aus einer Kraftmessdose besteht.
Flugzeughochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messanordnungen als temperaturkompensierte Anordnungen ausgeführt sind.
Flugzeughochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die Überlastsicherung der Schieflauf eines Klappenkörpers und/oder die Unterbrechung des Energieflusses zum Antrieb eines Klappenkörpers feststellbar ist.