JP2007096632A - 光アクチュエータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光アクチュエータシステムにおいて、各アクチュエータのコストダウン及び重量軽減を図る。
【解決手段】アクチュエータ部２１と、外部からの入力信号に基づいてアクチュエータ部２１を駆動するための制御量を演算しかつ、その制御量信号を出力するアクチュエータコントローラ部１２と、アクチュエータ部２１に設けられかつ、アクチュエータコントローラ部１２からの制御量信号に従って電力制御を行うことによりアクチュエータ部２１を駆動するドライバ部２２と、アクチュエータコントローラ部１２とドライバ部２２との間での光信号による信号伝送を行う光信号伝送路３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光アクチュエータシステムに関するものである。

航空機の操縦システムとして、フライトコントロールコンピュータに接続されるアクチュエータコントローラと操縦翼面を作動させる油圧式のアクチュエータとの間を、電気信号を伝送するワイヤで接続した、いわゆるフライバイワイヤが知られている。

また近年、航空機の分野においては、燃費向上や重量軽減、また信頼性向上や整備コスト低減等を目的として、エンジン抽気系統及び油圧系統を廃止した全電気式航空機が検討されている。こうした全電気式航空機では、消費電力が増加することになるため電源電圧の増昇が必要となる。一方で、航空機に搭載されるディジタル機器の数が増加しており、フライバイワイヤでは、電磁干渉の増加を招くという問題がある。

そこで、そうした電磁干渉を回避すべく、電気信号を伝送するワイヤを光信号を伝送する光ケーブルに置換した、いわゆるフライバイライトが提案されている（例えば特許文献１参照）。

このフライバイライトは、例えば図２に示すように、機体データバス４に接続されたフライトコントロールコンピュータ５と、アクチュエータコントローラ及びドライバを有するスマートアクチュエータ６と、上記フライトコントロールコンピュータ５とスマートアクチュエータ６とを互いに接続する光ケーブル３４と、を備えており、上記アクチュエータコントローラが、フライトコントロールコンピュータ５から光ケーブル３４を介して入力される指令信号に応じてアクチュエータ６の制御量を演算すると共に、ドライバがその演算された制御量に従って電力制御を行うことにより上記アクチュエータ６を駆動するようになっている（スマート化光アクチュエータシステム）。
特許第３５２０９８２号公報

しかしながら、上記のスマート化光アクチュエータシステムでは、アクチュエータにアクチュエータコントローラ、つまり制御コンピュータが備えられていることから、個々のアクチュエータのコストアップを招くと共に、重量の増加を招くことになる。

また、上記の操縦翼面を作動させる各アクチュエータは翼に配置されることから、アクチュエータコントローラの対環境要求が厳しくなるという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光アクチュエータシステムにおいてコストダウン及び重量軽減を図ることにある。

本発明の光アクチュエータシステムは、アクチュエータと、外部からの入力信号に基づいて上記アクチュエータを駆動するための制御量を演算しかつ、その制御量信号を出力するアクチュエータコントローラと、上記アクチュエータに設けられかつ、上記アクチュエータコントローラからの制御量信号に従って上記アクチュエータを駆動するドライバと、上記アクチュエータコントローラとドライバとを互いに接続しかつ、上記アクチュエータコントローラとドライバとの間での光信号による信号伝送を行う光信号伝送路と、を備える。

この構成によると、アクチュエータにはドライバのみが設けられ、従来のスマート化光アクチュエータシステムにおいてアクチュエータに設けられていたアクチュエータコントローラは、アクチュエータとは別に配置することになる。そうして、上記アクチュエータコントローラとドライバとが、光信号伝送路によって互いに接続され、アクチュエータコントローラが演算した制御量信号に従ってドライバがアクチュエータを駆動する。

このように、アクチュエータコントローラをアクチュエータとは別に設けることによって、個々のアクチュエータのコストダウン及び重量低減が図られる。

上記光アクチュエータシステムは、上記アクチュエータに設けられかつ、該アクチュエータの駆動状態を検出すると共にその検出値信号を、上記光信号伝送路を介して上記アクチュエータコントローラに出力するセンサをさらに備える、としてもよい。このことによって、アクチュエータコントローラによるアクチュエータのフィードバック制御が実行される。

上記光信号伝送路は、光多重伝送を行う、としてもよい。このことにより、アクチュエータコントローラに対して複数のアクチュエータを１本の光ケーブルによって接続することができ、光ケーブルの本数を少なくすることができる。それによってシステムのコストダウン及び、製造・整備作業の簡素化が図られる。

上記アクチュエータコントローラは、航空機のデータバスに接続されかつ、当該データバスからの入力信号に基づいて上記アクチュエータコントローラに対し上記アクチュエータ制御の指令信号を出力するフライトコントロールコンピュータの一部を構成する、としてもよい。

つまり、上記光アクチュエータシステムは、航空機に搭載されるシステムとしてもよい。上述したように、上記システムは、重量低減やコスト低減が図られるため、航空機に搭載されるシステムとして有利である。また、本システムは、アクチュエータコントローラとドライバとの間を光信号伝送路によって信号伝送を行うため、従来のスマート化光アクチュエータシステム同様に、航空機における電磁干渉を低減することができる。

また、上記アクチュエータは、上記航空機の操縦翼面を作動させるアクチュエータを含む、としてもよい。

つまり、上記光アクチュエータシステムは、航空機の操縦システムに適用することができる。航空機の操縦翼面を作動させるアクチュエータは翼に配置されることになるが、本システムでは、アクチュエータコントローラを上記アクチュエータとは別に設けるため、アクチュエータコントローラを翼に配置する必要がなく、それに伴いアクチュエータコントローラに高い耐環境性が必要なくなる点で、有効である。

尚、上記光アクチュエータシステムは、航空機に搭載されるシステムに限らず、その他の移動体、例えば自動車において各種アクチュエータを駆動させるための車内ＬＡＮに適用することもできる。

以上説明したように、本発明の光アクチュエータシステムによると、アクチュエータにはドライバのみを設け、アクチュエータコントローラとドライバとの間の信号伝送を光信号伝送路によって行うようにしたから、個々のアクチュエータのコストダウン及び重量低減を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光アクチュエータシステムを示し、このシステムは航空機の操縦系統に適用されたシステムの一例である。

同図において、符号１はフライトコントロールコンピュータであり、２はアクチュエータであり、３はフライトコントロールコンピュータ１側とアクチュエータ２側とを互いに接続して光信号による信号伝送を行う、光ケーブル３４を備えた光信号伝送路である。ここで、光ケーブル３４はバス形式の配線を構成し、このバス形式の光ケーブル３４には、図１では一つのみ図示するが複数のアクチュエータ２が接続されるものとする。

フライトコントロールコンピュータ１は、機体データバス４に接続されたフライトコントロールコンピュータ部１１と、アクチュエータコントローラ部１２と、を有している。

機体データバス４には、図示を省略するが、例えば操縦桿や操縦輪等の操縦装置等が接続されている。パイロットが操縦装置を操作することに伴う操縦信号等は、機体データバス４を介して上記フライトコントロールコンピュータ部１１に入力される。尚、機体データバス４は、光信号を伝送する光伝送路によって構成されていてもよいし、電気信号を伝送する電気伝送路によって構成されていてもよい。

フライトコントロールコンピュータ部１１は、機体データバス４を介して入力された操縦信号等に基づいて、操縦翼面を作動させるための指令信号をアクチュエータコントローラ部１２に出力する。

上記アクチュエータコントローラ部１２は、指令信号を受けてアクチュエータ２を駆動するための制御量を演算し、その制御量信号を光信号伝送路３を介してアクチュエータ２側に出力する。

上記アクチュエータ２は、電動アクチュエータ部２１、アクチュエータコントローラ部１２からの制御量信号に従って電力制御を行うことにより電動アクチュエータ部２１を駆動するドライバ部２２及び、電動アクチュエータ部２１の駆動状態を検出するセンサ部２３、を備えている。

上記電動アクチュエータ部２１は、エレベータ、ラダー、エルロンを含む主操縦翼面、及びスポイラー、フラップ、タブを含む二次操縦翼面をそれぞれ作動させるアクチュエータであり、図示は省略するが、航空機の主翼、水平尾翼及び垂直尾翼の各翼に配置されている。

光信号伝送路３は、フライトコントロールコンピュータ１側及びアクチュエータ２側のそれぞれに設けられた、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器３１ａ，３１ｂ、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器３２ａ，３２ｂ、及び信号の多重化及び多重化信号の分配を行うマルチプレクサ／デマルチプレクサ３３ａ，３３ｂ、並びに、フライトコントロールコンピュータ１側のマルチプレクサ／デマルチプレクサ３３ａと、アクチュエータ２側のマルチプレクサ／デマルチプレクサ３３ｂとに接続される光ケーブル３４、とから構成される。

上記の構成により、アクチュエータコントローラ部１２から出力された制御量信号（電気信号）は、Ｅ／Ｏ変換器３１ａによって光信号に変換されると共に、マルチプレクサ３３ａによって多重化されて光ファイバ３４を介してアクチュエータ２側に出力される。

そして、アクチュエータ２のデマルチプレクサ３３ｂによって多重化した光信号が分けられかつ、Ｏ／Ｅ変換器３２ｂによって電気信号に変換されて、ドライバ部２２に入力される。

ドライバ部２２は、入力された制御量信号に従って電力制御を行うことにより、電動アクチュエータ部２１を駆動する。

アクチュエータ部２１の駆動状態はセンサ部２３によって検出され、その検出値信号はＥ／Ｏ変換器３１ｂにより光信号に変換され、マルチプレクサ３３ｂにより多重化されて光ファイバ３４を介してフライトコントロールコンピュータ１側に出力される。

そして、フライトコントロールコンピュータ１のデマルチプレクサ３３ａによって多重化した光信号が分けられかつ、Ｏ／Ｅ変換器３２ａによって電気信号に変換されて、アクチュエータコントローラ部１２に入力される。

アクチュエータコントローラ部１２は、センサ部２３の検出値信号等に基づいて制御量信号を演算し、その制御量信号を上述したようにアクチュエータ２側に出力する。こうして、操縦装置の操作に応じた電動アクチュエータ部２１のフィードバック制御が実行される。

このように、本実施形態に係る光アクチュエータシステムでは、従来のスマート化光アクチュエータシステムとは異なり、アクチュエータ２にはドライバ部２２のみが設けられ、アクチュエータコントローラ部１２は、アクチュエータ２とは別に配置されるため、個々のアクチュエータ２のコストダウン及び重量低減を図ることができる。

また、この光アクチュエータシステムは、アクチュエータコントローラ部１２とドライバ部２２との間を光信号伝送路３によって信号伝送を行うため、従来のスマート化光アクチュエータシステム同様に、航空機における電磁干渉を低減することができる。また、光多重伝送を行うことにより、光ケーブル３４の本数を少なくすることができ、システムのコストダウン及び、製造・整備作業の簡素化が図られる。

さらに、操縦翼面を作動させるアクチュエータ２は翼に配置されることになるが、本システムでは、アクチュエータコントローラ部１２がアクチュエータ２とは離れて設けられるため、アクチュエータコントローラ部１２に高い耐環境性が必要なくなる点で有利である。

尚、上記実施形態に係る光アクチュエータシステムの構成は一例であり、本発明の光アクチュエータシステムを適用した航空機の操縦系システムの構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

上記実施形態では、光アクチュエータシステムを航空機の操縦系システムに適用した例を示したが、本発明の光アクチュエータシステムは操縦系システムに限らず、その他のアクチュエータを駆動するためのシステムとすることができる。また、航空機だけに限らず、例えば自動車において各種アクチュエータを駆動させるための車内ＬＡＮに適用することもできる。さらに、船舶その他の移動体においてアクチュエータを駆動するためのシステムに広く適用することができる。

以上説明したように、本発明は、航空機を始めとする種々の移動体においてアクチュエータを駆動するための光アクチュエータシステムについて有用である。

本発明の実施形態に係る光アクチュエータシステムの一例を示すブロック図である。 従来のスマート化光アクチュエータシステムを示す概略説明図である。

符号の説明

１ フライトコントロールコンピュータ
１２ アクチュエータコントローラ部
２ アクチュエータ
２１ 電動アクチュエータ部
２２ ドライバ部
２３ センサ部
３ 光信号伝送路
３４ 光ケーブル
４ 機体データバス

Claims (5)

1. アクチュエータと、
   外部からの入力信号に基づいて上記アクチュエータを駆動するための制御量を演算しかつ、その制御量信号を出力するアクチュエータコントローラと、
   上記アクチュエータに設けられかつ、上記アクチュエータコントローラからの制御量信号に従って電力制御を行うことにより上記アクチュエータを駆動するドライバと、
   上記アクチュエータコントローラとドライバとを互いに接続しかつ、上記アクチュエータコントローラとドライバとの間での光信号による信号伝送を行う光信号伝送路と、を備える光アクチュエータシステム。
2. 請求項１に記載の光アクチュエータシステムにおいて、
   上記アクチュエータに設けられかつ、該アクチュエータの駆動状態を検出すると共にその検出値信号を、上記光信号伝送路を介して上記アクチュエータコントローラに出力するセンサをさらに備える光アクチュエータシステム。
3. 請求項１に記載の光アクチュエータシステムにおいて、
   上記光信号伝送路は、光多重伝送を行う光アクチュエータシステム。
4. 請求項１に記載の光アクチュエータシステムにおいて、
   上記アクチュエータコントローラは、航空機のデータバスに接続されかつ、当該データバスからの入力信号に基づき上記アクチュエータコントローラに対し上記アクチュエータ制御の指令信号を出力するフライトコントロールコンピュータの一部を構成する光アクチュエータシステム。
5. 請求項４に記載の光アクチュエータシステムにおいて、
   上記アクチュエータは、上記航空機の操縦翼面を作動させるアクチュエータを含む光アクチュエータシステム。
   

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