DE60000839T2

DE60000839T2 - Antrieb für auftrieberhöhende Klappen an einem Flugzeug

Info

Publication number: DE60000839T2
Application number: DE60000839T
Authority: DE
Inventors: Valentin G. Barba
Original assignee: Smiths Aerospace LLC
Current assignee: GE Aviation Systems LLC
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: EP1038765A1; ES2188476T3; ATE228459T1; DE60000839D1; US6224022B1; EP1038765B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Auftriebsflächen eines Flugzeugs und insbesondere von Flugzeugklappen an der vorderen Kante oder Vorflügeln oder Klappen an der hinteren Kante.
Ein Typ herkömmlicher Antriebssysteme für Flugzeugklappen (siehe z. B. US-A- 4 633 984 oder US-A-3 935 754) verwendet eine zentral angeordnete Leistungs- Antriebseinheit mit mechanischer Kraftübertragung zu den Orten der Klappen. Die Antriebseinheit umfaßt entweder einen Elektromotor, einen Hydraulikmotor oder beide Motortypen. Da die Antriebseinheit nicht an den Orten der Klappen angeordnet ist, werden zusätzliche Kraftübertragungskomponenten zur Verbindung der Antriebseinheit mit den Klappen benötigt.
Ein anderer Typ herkömmlicher Antriebssysteme für Flugzeugklappen (siehe z. B. EP-A-0 483 504) verwendet separate Leistungs-Antriebseinheiten, die am Ort jeder Klappe angeordnet sind. Jede Antriebseinheit umfaßt einen Elektromotor mit seiner eigenen Steuerung. Beim Verstellen der Klappen benötigen beide Klappen von ihren jeweiligen Antriebsmotoren annähernd dasselbe Ausgangsdrehmoment (innerhalb einer gegebenen Toleranz). Eine separate Steuerung wird dazu benutzt, jeden Motor so anzusteuern, daß beide Klappen sich in einer ähnlichen Weise bewegen. Etwaige Positionsunterschiede zwischen den linken und rechten Klappen werden beseitigt durch Verwendung eines synchronisierenden Mechanismus wie etwa eines Torsionsstabes. Dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt dieser Stand der Technik zugrunde.
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Antriebsvorrichtung für Auftriebsflächen an einem Flugzeug zu schaffen.
Ebenso ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für Auftriebsflächen an einem Flugzeug zu schaffen, die die Notwendigkeit beseitigt, mehrfache Steuereinrichtungen vorzusehen, die die Klappen des Flugzeugs steuern.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für Auftriebsflächen an einem Fahrzeug zu schaffen, die die Notwendigkeit beseitigt, mehrfache Steuereinrichtungen vorzusehen, und die Leistungs-Antriebseinheiten oder Aktoren enthält, die in der Nähe der Orte der Klappen angeordnet sind.

Kurzdarstellung der Erfindung

Gemäß dieser Erfindung umfaßt ein Antriebssystem für Auftriebsflächen an einem Flugzeug
einen ersten elektrischen Motor zur antriebsmäßigen Verbindung mit einer ersten Auftriebsfläche,
einen zweiten elektrischen Motor zur antriebsmäßigen Verbindung mit einer zweiten Auftriebsfläche und
eine Einrichtung zum Sicherstellen einer synchronen Bewegung der ersten Auftriebsfläche und der zweiten Auftriebsfläche, wobei diese Einrichtung mechanisch zwischen der ersten Auftriebsfläche und der zweiten Auftriebsfläche anzubringen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten und zweiten elektrischen Motoren elektrisch in Reihe miteinander verbunden sind.
Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Natur und verschiedene Vorteile werden deutlicher anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 ist eine schematische Skizze einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 sind der Motor 1 und der Motor 2 ähnliche Motoren, vorzugsweise Gleichstrommotoren, die in einem Aktuator 30 bzw. einem Aktuator 40 (in Fig. 2 gezeigt) enthalten sind. Die Aktuatoren 30 und 40 treiben jeweilige Auftriebsflächen 10 und 20 (in Fig. 2 gezeigt). Die Auftriebsflächen 10 und 20 können linke und rechte Klappen an der hinteren Kante sein oder linke und rechte Klappen an der Vorderkante (Vorflügel). Die Anordnung der Aktuatoren 30 und 40 an dem Ort der Auftriebsflächen beseitigt den Bedarf an ausgedehnten Komponenten zur Kraftübertragung, die notwendig wären, wenn die Auftriebsflächen von einer zentral angeordneten Leistungs-Antriebseinheit angetrieben würden.
Mit Bezug auf Fig. 1 sind die Motoren 1 und 2 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, und sie teilen sich deshalb denselben Strom. Weil Strom und Drehmoment in Gleichstrommotoren in einer monotonen Beziehung zueinander stehen und die Motoren 1 und 2 sich denselben Strom teilen, erzeugen die Motoren 1 und 2 annähernd dasselbe Drehmoment (innerhalb einer gegebenen Toleranz). Eine einzige Steuereinrichtung 11 regelt den Strom, der den Motoren 1 und 2 zur Verfügung gestellt wird und der die Motoren in einer ähnlichen Weise antreibt. Es werden keine getrennten Steuerungen für die Motoren 1 und 2 benötigt, um die Motoren anzutreiben und ihre Lasten in einer ähnlichen Weise zu bewegen.
Die Motoren 1 und 2 sind an eine Leistungsbrücke 5 angeschlossen. Die Leistungsbrücke 5 bildet den Ausgang der Steuereinrichtung 11 und ist mit den Motoren 1 und 2 in Reihe verdrahtet. Der Positionsdetektor 3 und der Positionsdetektor 4 sind Potentiometer oder Meßaufnehmer, die Signale liefern, die die Position der durch den Aktuator 30 bzw. den Aktuator 40 angetriebenen Auftriebsflächen 10 und 20 angeben. Die Positionsdetektoren 3 und 4 sind an einen Positionsvergleicher 8 angeschlossen, der ein Positions-Rückkopplungssignal erzeugt, das dem Mittelwert der Positionen der Auftriebsflächen 10 und 20 entspricht. Der Positionsvergleicher 8 liefert auch ein Signal, das eine Asymmetrie zwischen den Positionsdetektoren 3 und 4 angibt. Das Positions-Rückkopplungssignal wird in einem Operationsverstärker 7 mit einem Positions-Befehlssignal summiert, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Positions-Befehlssignal ist ein andauerndes elektrisches Potential, das einer gewünschten Position der Auftriebsflächen entspricht, die von dem Systemoperator ausgewählt wurde. Ein Überwachungsblock 9 empfängt das Fehlersignal und aktiviert oder deaktiviert eine Impulsbreiten-Modulationssteuereinrichtung 6 in Übereinstimmung mit verschiedenen Steuerfaktoren einschließlich des Ausmaßes der Asymmetrie zwischen den Positionsdetektoren 3 und 4. Wenn sie durch den Überwachungsblock 9 aktiviert wird, treibt die Impulsbreiten-Modulationssteuereinrichtung 6 die Leistungsbrücke 5, um die Motoren 1 und 2 in der richtigen Richtung anzutreiben, um das Fehlersignal zu eliminieren. Der Überwachungsblock 9 deaktiviert die Impulsbreiten-Modulationssteuereinrichtung 6, wenn das Fehlersignal unter einen bestimmten Wert abgefallen ist.
Während des normalen Betriebs bewegt das Antriebssystem für die Auftriebsflächen die linken und rechten Auftriebsflächen so, daß sie synchron ausgefahren und zurückgezogen werden. Die Motoren 1 und 2 erzeugen beide ein Drehmoment, das dem Strom entspricht, der von der Leistungsbrücke 5 bereitgestellt wird. Da die Motoren 1 und 2 unterschiedliche Lasten erfahren können, die dazu führen, daß sich die resultierenden Positionen der Auftriebsflächen 10 und 20 unterscheiden, muß ein Mechanismus zur Übertragung des Drehmoments zwischen den Motoren 1 und 2 benutzt werden, um die synchrone Bewegung der Auftriebsflächen und dieselbe resultierende Position sicherzustellen. Mit Bezug auf Fig. 2 enthält eine Ausführungsform der Erfindung ein Drehmomentrohr 50, um ein Drehmoment nach Bedarf zwischen den Motoren 1 und 2 zu übertragen und die synchrone Bewegung der Auftriebsflächen 10 und 20 sicherzustellen. Das Drehmomentrohr 50 stellt durch Befestigung an Aufhängungsarmen 60 und 70 der Auftriebsflächen die Verbindung zwischen den Auftriebsflächen 10 und 20 her. Um die Synchronisation sicherzustellen, kann der Mechanismus zur Übertragung des Drehmoments entweder direkt zwischen den Auftriebsflächen befestigt sein oder indirekt über andere Komponenten, einschließlich einer Befestigung an den Ausgangselementen der elektrischen Motoren.
Fig. 3 ist eine schematische Skizze, die eine alternative Einrichtung zur Übertragung des Drehmoments zwischen den Motoren zeigt, um die synchrone Bewegung der Auftriebsflächen 10 und 20 sicherzustellen. Eine Welle 90 ist eine verhältnismäßig leichtgewichtige Synchronisationswelle, die durch Übersetzungsgetriebe 70 und 80 mechanisch mit den Ausgangselementen der Motoren 1 und 2 verbunden ist.
Der Fachmann versteht, daß die vorliegende Erfindung auch durch andere als die beschriebenen Ausführungsformen realisiert werden kann, die hier zum Zweck der Illustration und nicht zum Zweck der Beschränkung dargestellt werden, und daß die Erfindung nur durch die nachstehenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

1. Antrieb für Auftriebsflächen an einem Flugzeug, mit:

einem ersten Elektromotor (M1) zur Antriebsverbindung mit einer ersten Auftriebsfläche (10),

einem zweiten Elektromotor (M2) zur Antriebsverbindung mit einer zweiten Auftriebsfläche (20) und

Mitteln (50) zum Sicherstellen einer synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen, wobei diese Mittel mechanisch zwischen der ersten Auftriebsfläche und der zweiten Auftriebsfläche zu befestigen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und zweiten Elektromotoren elektrisch in Reihe miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Auftriebsflächen Klappen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Steuerung, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und die weiterhin eine Steuerung aufweist, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Auftriebsflächen Klappen sind und die weiterhin eine Steuerung aufweist, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Auftriebsflächen Klappen sind, die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und die weiterhin eine Steuerung aufweist, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen ein Torsionsstab ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen ein Torsionsstab ist und bei der die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen ein Torsionsstab ist, die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und die weiterhin eine Steuerung aufweist, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen aufweisen:

ein erstes Übersetzungsgetriebe, das mechanisch mit einem Ausgang des ersten Elektromotors verbunden ist,

ein zweites Übersetzungsgetriebe, das mechanisch mit einem Ausgang des zweiten Elektromotors verbunden ist, und

eine Welle, die die ersten und zweiten Übersetzungsgetriebe mechanisch verbindet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und bei der bei der die Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen aufweisen:

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Steuerung, die elektrisch in Reihe mit den ersten und zweiten Elektromotoren verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und bei der die Mittel zum Sicherstellen der synchronen Bewegung der ersten und zweiten Auftriebsflächen aufweisen:

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Elektromotoren Gleichstrommotoren sind und die weiterhin aufweist:

einen ersten Positionsdetektor zum Erzeugen eines Signals, das die Position der ersten Auftriebsfläche anzeigt,

einen zweiten Positionsdetektor zum Erzeugen eines Signals, das die Position der zweiten Auftriebsfläche anzeigt,

eine Impulsbreitenmodulationssteuerung, die mit einer Leistungsbrücke verbunden ist, zum Regeln des elektrischen Stromes, der den ersten und zweiten Elektromotoren von der Leistungsbrücke zugeführt wird,

einen mit der Impulsbreitenmodulationssteuerung verbundenen Überwachungsblock zum Aktivieren und Deaktivieren der Impulsbreitenmodulationssteuerung,

einen mit den ersten und zweiten Positionsdetektoren verbundenen Positionsvergleicher mit einem Positions-Rückkopplungssignal und

einen Vergleicher zum Empfang eines Positionsbefehlssignals und zum Kombinieren dieses Positionsbefehlssignals mit dem Positions-Rückkopplungssignal zur Erzeugung eines Fehlersignals, wobei dieses Fehlersignal dem Überwachungsblock und der Impulsbreitenmodulationssteuerung zur Verfügung gestellt wird.