DE10361891A1

DE10361891A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung und Verstellung von Klappen an Flugzeugtragflächen

Info

Publication number: DE10361891A1
Application number: DE10361891A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Pohl; Christian Dr.-Ing. Lulla; Carsten Dr.-Ing. Thomas; Martin Dipl.-Ing. Klönne
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US20050151028A1; ATE370885T1; CA2490843A1; US7226020B2; EP1547917A1; DE502004004716D1; CA2490843C; EP1547917B1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Ansteuerung und Verstellung von Klappen an Flugzeugtragflächen durch zugeordnete Antriebseinheiten ist vorgesehen, daß die Antriebswellen benachbarter Klappen über ein Differentialgetriebe gekoppelt sind. DOLLAR A Hierbei ist das Differentialgetriebe mit einer Antriebswelle eines Zentralantriebes und ein weiterer Antriebsstrang mit einem Sekundärantrieb verbunden. Die Antriebswelle mit dem Zentralantrieb ist mit einer Klappe und über das Differentialgetriebe eine weitere Antriebswelle mit der benachbarten Klappe verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ansteuerung und Verstellung von Vorder- und/oder Hinterklappen an Flugzeugtragflächen durch zugeordnete Antriebseinheiten, die über im Flügel integrierte Antriebswellen betätigbar sind und eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung wandeln, wobei die Antriebswellen über einen Zentralantrieb angetrieben werden.

Landeklappen und Vorflügelelemente an Flugzeugtragflächen werden in bekannter Weise mittels Anordnungen betätigt, die aus einer zentralen Antriebseinheit zwei Drehwellenantriebssträngen für einen linken und rechten Tragflügel sowie mehreren dezentralen Antriebseinheiten und Betätigungsmechaniken bestehen. In derartigen Anordnungen wird mittels der zentralen Antriebseinheit eine Rotationsbewegung erzeugt, die über die Drehwellenstränge zu den von Klappen zugeordneten Abtriebseinheiten übertragen wird. Diese wandeln die Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung um und übertragen sie auf den zuehörigen Betätigungsmechanismus, der wiederum die Landeklappen oder Vorflügelelemente in gewünschter Weise betätigt. Um ein gleichmäßig-synchrones Betätigen aller Landeklappen bzw. Vorflügelelemente zu garantieren, sind gewöhnlich alle Landeklappen bzw. Vorflügelelemente einer Tragfläche mit ein und demselben Drehwellen-Antriebsstrang verbunden.

Es wird dagegen das unabhängige verstellen der einzelnen Landeklappen oder Vorflügelelemente an einem Flügel angestrebt, da es abhängig von der Flugphase aerodynamische Vorteile bringt. Hierzu zählen beispielsweise die Möglichkeiten der Beeinflussung der Verteilung des Auftriebs über die Tragflächenspannweite, der Steuerung der durch die Tragflächen induzierten Luftverwirbelung sowie des Ausgleichs von Asymmetrien in der Flugzeugkonfiguration, wie sie aufgrund des Ausfalls eines Triebwerks auftreten, mittels gegenläufig wirkender Auftriebsasymmetrien.

Aus Gründen der Flugmechanik müssen im allgemeinen auch bei unabhängigem verstellen von Landeklappen und Vorflügelelementen die erzielten Konfigurationen, d.h. die eingestellten Positionen der einzelnen Landeklappen- und Vorflügelelemente an der linken und rechten Tragfläche paarweise symmetrisch sein. Für besondere Anwendungsfälle sind jedoch auch asymmetrische Konfigurationen denkbar und erforderlich.

Mit Anordnungen der vorgenannten Art ist das unabhängige Verstellen einzelner Landeklappen und Vorflügelelemente nicht möglich. Es sind zwar Anordnungen bekannt, die durch Vervielfachung einiger Elemente und mechanische Entkopplung verschiedener Teile der Anordnung ein unabhängiges Verfahren der Landeklappen bzw. Vorflügelelemente ermöglichen. Für solche Anordnungen sind Verdoppelungen der Anzahl der Antriebseinheiten und Drehwellen-Antriebsstränge erforderlich, die dann auf jeweils ein Paar Landeklappen oder Vorflügelelemente innen bzw. außen mechanisch entkoppelt wirken, wie es beim Flugzeugtyp Boeing B747 bekannt ist. Mit diesen Anordnungen werden Landeklappen und Vorflügelelemente paarweise symmetrisch unabhängig verstellt. Diese Anordnungen erlauben sowohl das paarweise symmetrische als auch das asymmetrische unabhängige Verstellen. Es sind durch dezentrale, voneinander mechanisch entkoppelte Antriebe für einzelne Landeklappen bzw. Vorflügelelemente bekannt.

Wesentlicher Nachteil der bekannten Anordnungen mit vervielfachten Antriebseinheiten und Drehwellensträngen ist, daß durch den Einbau einer zweiten zentralen Antriebsheinheit sowie diverser zusätzlicher Getriebe und Drehwellen ein deutliches Mehrgewicht gegenüber herkömmlicher Anordnungen entsteht. Anordnungen mit dezentralen, voneinander mechanisch entkoppelten Einzelantrieben haben den Nachteil, daß bei der Dimensionierung der Antriebe immer davon auszugehen ist, daß einer der Antriebe ausfällt. Dies kann im Normalantrieb zu deutlich überdimensionierten und damit zu schweren Antriebselementen und in der Folge zu einem ebenfalls wesentlichen Mehrgewicht führen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Antriebskonzept für Landeklappen und Vorflügelelemente mit relativ geringem Gewicht zu schaffen, um in unterschiedlichen Flugphasen die Klappen voneinander unabhängig zu positionieren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Antriebswellen benachbarter Klappen über ein Differentialgetriebe gekoppelt sind und mindestens eine Antriebswelle mit dem Zentralantrieb verbunden und andererseits als Antrieb mit dem Differentialgetriebe gekoppelt ist und die weitere Antriebswelle für die benachbarte Klappe ebenfalls über das Differentialgetriebe gekoppelt und antreibbar ist, wobei ein weiterer Antriebsstrang des Differentialgetriebes mit einem Sekundärantrieb gekoppelt ist, so daß die Bewegungen der Antriebsstränge für die Klappen über den Zentralantrieb und den Sekundärantrieb für die Klappen einander überlagerbar sind.

Hierdurch ist es möglich, durch die zusätzlich eingebauten Differentialgetriebe eine Drehzahldifferenz zwischen den benachbarten Klappen und damit eine unterschiedliche Verstellung herbeizuführen.

Für eine symmetrische vertellung von beiden Tragflügeln wird vorgeschlagen, daß ein zentraler Sekundärantrieb für die Klappen beider Tragflügel mit jeweils zugeordnetem Differentialgetriebe zur symmetrischen Positionierung angeordnet ist.

Alternativ ist vorgesehen, daß Sekundärantriebe beider Tragflügel über eine Recheneinheit zur symmetrischen Positionierung steuerbar sind.

Ferner wird vorgeschlagen, daß über Positionssignale die einzelnen Klappen jeder Seite der Recheneinheit zur Steuerung der zugeordneten Sekundärantriebe zugeführt werden.

Hierbei ist vorgesehen, daß die Recheneinheit einen abgestimmten Synchronisierungsalgorithmus aufweist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung mit zwischengeschalteten Differentialgetrieben mit jeder Tragflügelseite zugeordnetem lokalen Sekundärantrieb;
2 eine Vorrichtung gemäß 1 mit einem gemeinsamen zentralen Sekundärantrieb und
3 eine Prinzipskizze eines Differentialgetriebes mit seinen Ein- und Ausgängen.
Bei dieser Anordnung sind für jede Tragflügelseite zwei benachbarte Landeklappen bzw. Vorflügelelemente 1 und 2 dargestellt. Jede Klappe 1, 2 besitzt zugeordnete Antriebseinheiten 3. Der Antrieb für eine Verstellung erfolgt durch einen Zentralantrieb 9 über zugeordnete Antriebswellen 4 und 5, die jeweils mit den Antriebseinheiten 3 gekoppelt sind.
Die zugeordneten Antriebswellen 4 und 5 der benachbarten Klappen 1, 2 sind über ein Differentialgetriebe 6 miteinander gekoppelt, wobei zusätzlich ein dritter Strang 7 des Differentialgetriebes 6 mit einem Sekundärantrieb 8 mit Bremse verbunden ist. Die Drehzahl der Antriebswelle 4 wird durch die vorgegebene Eingangs-Drehzahl des Zentralantriebes 9 bestimmt. Die Drehzahl der Antriebswelle 5 ergibt sich aus der Eingangs-Drehzahl des Zentralantriebes 9 und der Drehzahl des Stranges 7 des Sekundärantriebes 8.
Unabhängige Positionen benachbarter Klappen 1, 2 ergeben sich somit aus den unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebswellen 4 und 5 über die Zeit.
Als geeigneter Sekundärantrieb 8 kann beispielsweise ein lokaler Duplex-Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe und einem Torque Limiter zur Lastbegrenzung eingesetzt werden. Andere lokale Antriebslösungen wie ein Simplex-Elektromotor oder Hydraulikmotor sind ebenso denkbar. Zur einseitigen Festsetzung des Differentialgetriebes bei passiviertem Sekundärantrieb wird eine passive Bremse, beispielsweise ein Constant-Friction-Devices oder eine aktive Bremse wie eine Power-Off-Brake, eingesetzt.
Als Halteeinrichtung für Fehlerfälle um asymmetrisches verstellen der Landeklappen bzw. Vorflügelelemente 1, 2 bei Bruch der Antriebswelle zu verhindern, sind entweder passive Bremsen an den Antriebsstationen oder in der Antriebswelle platzierte aktive Bremsen.
Eine Anordnung mit lokalem Sekundärantrieb 8 gestattet das unabhängige Positionieren von Landeklappen bzw. Vorflügelelementen 1, 2 sowohl in paarweise, symmetrischer als auch in asymmetrischer Art und Weise.
Die paarweise symmetrische Positionierung wird über eine nicht näher dargestellte Recheneinheit mit einem Synchronisierungsalgorithmus gewährleistet, der Positionssignale von den einzelnen Landeklappen bzw. Vorflügelelementen 1, 2 als paarweise Informationen der rechten bzw. linken Tragfläche verwendet, um die Drehzahl der lokalen Sekundärantriebe 8 zu regeln.
Eine weitere Ausführung gemäß 2 zeigt einen Sekundärantriebs 8 für die beschriebene Anordnung für beide Tragflügel mit den zugeordneten Differentialgetrieben 6. In diesem Fall können die Landeklappen bzw. Vorflügelelemente 1, 2 eine Tragfläche zwar unabhängig, aber nur paarweise symmetrisch positioniert werden. Der Aufwand für die Regelung der symmetrischen Positionierung kann in dieser Variante jedoch entfallen.

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung und Verstellung von Vorder- und/oder Hinterklappen an Flugzeugtragflächen durch zugeordnete Antriebseinheiten, die über im Flügel integrierte Antriebswellen betätigbar sind und eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung wandeln, wobei die Antriebswellen über einen Zentralantrieb angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (4, 5) benachbarter Klappen (1, 2) über ein Differentialgetriebe (6) gekoppelt sind und mindestens eine Antriebswelle (4) mit dem Zentralantrieb (9) verbunden und andererseits als Antrieb mit dem Differentialgetriebe (6) gekoppelt ist und die weitere Antriebswelle (5) für die benachbarte Klappe ebenfalls über das Differentialgetriebe (6) gekoppelt und antreibbar ist, wobei ein weiterer Antriebsstrang (7) des Differentialgetriebes (6) mit einem Sekundärantrieb (8) gekoppelt ist, so daß die Bewegungen der Antriebsstränge (4, 7) für die Klappen (1, 2) über den Zentralantrieb (9) und den Sekundärantrieb (8) für die Klappen (1, 2) einander überlagerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Sekundärantrieb (8) für die Klappen (1, 2) beider Tragflügel mit jeweils zugeordnetem Differentialgetrieb (6) zur symmetrischen Positionierung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärantriebe (8) beider Tragflügel über eine Recheneinheit zur symmetrischen Positionierung steuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über Positionssignale die einzelnen Klappen (1, 2) jeder Seite der Recheneinheit zur Steuerung der zugeordneten Sekundärantriebe (8) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit einen abgestimmten Synchronisierungsalgorithmus aufweist.