JP2016135668A - 航空機の高揚力システムのコンポーネントの状態を決定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】航空機の高揚力システムのコンポーネントの状態を決定する方法を提供する。【解決手段】２つの駆動ストラットのうちの少なくとも１つは、荷重検出駆動ストラットである、２つの駆動ストラットと結合される、少なくとも１つの高揚力面を第１の展開位置まで広げるステップ、第１の速度を有する第１の飛行状態で少なくとも１つの高揚力面と関連した荷重検出駆動ストラットによって検出される第１の荷重３２を取得するステップ、予め定められた閾値３０の考慮の下で第１の荷重を第１の展開位置および第１の飛行状態のための既知の定格荷重２８と比較するステップ、および取得した荷重が前記予め定められた閾値３０を含む定格荷重２８と異なる場合に、警報信号を生じるステップ、を含む、方法。【選択図】図２ａ

Description

本発明は、航空機の高揚力システムのコンポーネントの状態を決定する方法、航空機の高揚力システムならびにこの種の高揚力システムを有する航空機に関する。

航空機の高揚力システムは、揚力および抗力管理の目的にかなう。高揚力システムは、前縁スラット・システムおよび後縁フラップ・システムからしばしば構成される。民間機および軍用機の多くのフラップ・システムは、動力制御装置（ＰＣＵ）としても公知である中央駆動装置を備える。そしてそれは、伝動軸トレインおよびローカル機械アクチュエータ装置（移動可能な表面の対応する支持ステーション上のいわゆる駆動ステーション）を駆動する。高揚力設定は、（表面角度が選択可能である）フラップ・レバーを通してコックピットクルーによって選択可能である。

この種の伝動システムは、中央駆動装置からすべてのアクチュエータ出力まで荷重経路を提供する。そして、すべての高揚力面の対称形の配備に至る。駆動ステーションの特定の運動学は、駆動ステーションによって駆動される回転運動を必要な表面運動に変換する。

高揚力フラップ・システムは、制御コンピュータ（いわゆるスラット・フラップ制御コンピュータ（ＳＦＣＣ）のフラップ・チャネル）によって、しばしば制御されてモニタされる。システム駆動命令は、主に入力装置（例えばフラップ・レバー入力）から生じる。表面は、それぞれの制御コンピュータのソフトウェアで置かれる所定の位置（フラップまたはスラット設定）まで駆動される。高揚力面を所定の位置まで駆動することにおいて高い精度を達成するために、位置は、駆動装置に取り付けられて、等価システム角度に専念するために内部ギアボックスと適合されるフィードバック位置ピックオフ・ユニット（ＦＰＰＵ）によって、連続的にフィードバックされて／モニタされる。

さらなるセンサは、ステーション位置ピックオフ・ユニット（ＳＰＰＵ）のようなシステム故障監視に専念する。そしてそれは、システム監視目的のための各ステーション用の等価角度に専念するために、個々の駆動ステーションに接続している。

フラップまたはスラット・アタッチメント監視は、駆動されるフラップまたはスラットの潜在的に異常な状態を検出することに役立つ。一般に、各フラップまたはスラットは、２つのステーションによって駆動される。そして、これらの２つのステーションの位置は、２つの個々のステーション位置ピックオフ・ユニットによってモニタされる。上述の制御コンピュータは、異常な表面ねじれ（ゆがみ）を検出するためのフラップまたはスラットゆがみ監視を備えてもよい。予め定められたゆがみの閾値が超過される場合には、制御コンピュータは、高揚力システムの動作を中断してもよい。

駆動ステーションのうちの１つの切断（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）の場合には、それぞれの高揚力面は、残りの第２のステーションによって保持される。飛行中の、すなわち空力荷重の下での航空機については、切断の失敗は、影響を受けた表面の異常なひねり（ゆがみ）につながる。そして、このゆがみは、ＳＰＰＵから供給される位置フィードバックにより分配される信号を評価することによるコントローラにより計算されて、一定のゆがんだ閾値と連続的に比較される。異常なフラップゆがみ状態が確認されて確証される場合には、メンテナンス操作が行われることができるまで、高揚力システムは、抑えられて、安全な状態に閉じ込められる。しかしながら、ゆがみモニタは、高揚力面の非常にわずかな異常なひねりを検出するのに十分、感度が高くなければならない。他方で、システムは完全であるがしかし空力荷重が非常に高い場合には、ゆがみモニタは、疑似ゆがみ検出を回避するのに十分堅牢でなければならない。これは、最小空力荷重の下で望ましくない条件を経験しているシステムのひねりと、最大空力荷重を有する完全なシステムのひねりとの間の差が、非常に少なくてもよいことを意味する。これらの２つのシナリオを強く区別することがまだ可能であるために、測定チェーンの精度の要件は、非常に強い。

高い堅牢性を有する航空機の高揚力システムのコンポーネントの状態を決定する方法を提案することは、本発明の目的である。そしてそれは、すべての運行条件の下で１つの飛行サイクルの範囲内で働き、そして、測定チェーンの極めて精密なセンサを必要としない。

目的は、独立請求項１の特徴を含む方法によって対処される。有利な実施形態およびさらなる改良は、下位請求項および以下の説明から集められてよい。

航空機の高揚力システムのコンポーネントの状態を決定する方法であって、高揚力システムは、伝動軸によって回転力を提供するための中央動力制御装置、動力制御装置と連結される駆動ステーション、可動高揚力面、および、制御装置、を備え、各高揚力面は、駆動ストラットによって駆動ステーションのうちの少なくとも２つと連結され、各高揚力面では、付随する駆動ストラットのうちの少なくとも１つは、荷重検出駆動ストラットであり、方法は、少なくとも１つの高揚力面を第１の展開位置まで広げるステップ、第１の速度を有する第１の飛行状態で少なくとも１つの高揚力面と関連した荷重検出駆動ストラットによって検出される第１の荷重を取得するステップ、予め定められた閾値の考慮の下で第１の荷重を第１の展開位置および第１の飛行状態のための既知の定格荷重（ｎｏｍｉｎａｌ ｌｏａｄ）と比較するステップ、および取得した荷重が予め定められた閾値を含む定格荷重と異なる場合に、警報信号を生じるステップ、を含む、方法。

本発明による方法は、ゆがんだ高揚力面に至るかもしれない高揚力システムのコンポーネントの望ましくない状態を検出することを許容する。一般の高揚力システムとは別で、ゆがみ検出は、特定の位置の取得に基づかない。

本発明の中心的な特徴によれば、高揚力面の各々は、駆動システムとそれぞれの高揚力面の機械的結合との間の荷重を取得するように適合される少なくとも１つの荷重検出駆動ストラット（ＬＳＤＳ）と結合される。特に作動システムと高揚力面との間の容認できない高荷重が発生するかどうか決定するために、この種の電気機械的コンポーネントは、興味のある航空機においてすでに存在してもよい。それ故、本発明による方法は、機械的構成要素にいかなる変更態様も提供することなく、航空機において実施されてもよい。

このアプローチは、極めて正確なゆがみの決定を回避することを許容する。例えば、むしろわずかな空力荷重をともなう飛行フェーズの間に高揚力面でステーション切断（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）が発生する場合には、ゆがみモニタは、表面の非常にわずかな異常なひねりを検出するのに十分、感度が高くなければならない。他方で、システムは完全であるがしかし空力荷重が非常に高い場合には、ゆがみモニタは、疑似ゆがみ検出を回避するのに十分堅牢でなければならない。これは、最小空力荷重の下での失敗を有するシステムのひねりと、最大空力荷重を有する完全なシステムのひねりとの間の差が、非常に少なくてもよいことを意味する。しかしながら、位置検出を、荷重検出駆動ストラットの使用に基づく荷重検出と置き換える際の測定原理の変更のせいで、本発明による方法は、これらの２つのシナリオを非常に強く区別することが可能であり、そして、測定チェーンの精度の要件は、あまり強くない。結果的に、これは、ゆがみ状態を決定する際の高い精度に至るだけでなく、コストを抑える実施にも至る。

本方法の主要な原理は、それぞれの荷重検出駆動ストラットが荷重を経験するかどうか決定する際にある。そしてそれは、定格荷重周辺の狭い範囲にある。そしてそれは、とりわけ、航空機の特定の速度で、およびそれぞれの高揚力面の特定の位置で、または、荷重が定格荷重周辺のこの種の範囲と明らかに異なるかどうかで、予想されることになっている。

高揚力面が２本の駆動ストラット（それらのうちの少なくとも１つが荷重検出駆動ストラットである）と結合されると仮定すると、駆動ストラットのうちの１本の切断は、荷重検出駆動ストラットの荷重を取得して、モニタすることによって、検出されてもよい。取得した第１の荷重が、予め定められた閾値の考慮の下で、定格荷重を明らかに下回る場合には、駆動ストラットおよびそれに接続されるそれぞれの駆動ステーションは、きっと切断される。結果的に、残りの駆動ストラットは、表面に作用している総空力荷重を担う。しかしながら、取得した第２の荷重が、閾値の考慮の下で、定格荷重を明らかに上回る場合には、隣接したステーションは、切断されるとみなされてもよい。そうすると、荷重検出駆動ストラットは、表面に作用している総空力荷重を担う。

本発明による方法は、ドロップ・ヒンジ運動学的のために特に役立ってもよい。そしてそれは、特に後縁フラップ・システムを含んでよいが、前縁スラット・システムを含んでもよい。

都合のよいことに、方法は、第１の飛行速度よりも低い第２の速度を有する航空機の第２の飛行状態での第２の展開位置において少なくとも１つの高揚力面と関連した荷重検出駆動ストラットによって検出される第２の荷重を取得するステップ、第１の荷重を第１の展開位置のための既知の定格荷重と比較する前に、第２の荷重の値を減算することによって第１の荷重の値を調整するステップ、をさらに含んでよい。それ故、第１の荷重は、修正、補償または調整値によって処理される。そしてそれは、今度は、航空機の他の飛行状態および他の速度で取得される荷重である。好ましくは、第２の速度は、第１の速度よりもかなり低い。この修正によって、それぞれの高揚力面の準備プロセスから生じる場合がある検知チェーンのいかなるシステム的エラーも、確実に除去されてよい。

他の有利な実施形態において、第２の展開位置は、第１の展開位置に実質的に等しい。それ故、第２の荷重を取得するための航空機の他の（より低い）速度を選択することによって、高揚力面と連結する駆動ステーションの運動学的チェーンで起こっているいかなる幾何学によって誘発された効果も、補償される。

第２の飛行状態において、航空機は接地してよい。接地するときに、高揚力面は、通常、それらの展開位置のままである。その一方で、航空機の実際の速度は、出現の間、よりかなり低い。高揚力面が再びリトラクションする前に、第２の荷重を取得することは可能である。

さらにまた、第２の速度は、６０ノット未満でもよい。民間航空機は、通常、この種の速度ですでに接地した。そして、展開した高揚力面を有する最低限近くの第２の速度を有する第２の荷重の取得を可能にした。

高揚力面のリトラクションが始まるまで、荷重のセットが連続的に取得されるときに、結果としてなる類似の利点において、それは有利である。そして、第２の荷重は、荷重のセットの最小取得荷重である。これは、第１の飛行状態の測定の間、同じ構成の高揚力面を有する接地の測定の近似値に至る。そしてそれは、航空機の出現の間にあってもよい。例えば、高揚力面が展開位置（例えば着陸構成）を去るように命令されるまで、飛行速度（例えば計算された大気速度）が６０ノット以下に減少する場合、この種の地上荷重計測（すなわち第２の飛行状態の測定）のために使用するアルゴリズムは、取得した荷重値のサンプリング／収集を始めてもよい。収集した荷重値において、アルゴリズムは、最小荷重を確認してもよい。そしてそれは、第２の荷重としてセットされる。そしてそれは、おおよそ地上荷重である。

有利な実施形態において、取得した荷重が予め定められた閾値の考慮の下で定格荷重を下回るときに、ステーション切断信号は発生する。前述したように、荷重検出駆動ストラットに接続しているそれぞれの駆動ステーションが切断される場合には、駆動ストラットは、定格荷重と比較して明らかにより低い荷重を経験する。

等しく有利な実施形態において、取得した荷重が予め定められた閾値を含む定格荷重を上回るときに、隣接したステーション切断信号は発生する。

この点に関して、予め定められた閾値は、上記の状況の両方において異なってもよい。例えば、隣接したステーションの切断を決定する場合には、「過荷重」閾値は、定格荷重に加えられてもよい。

取得した荷重が第１の予め定められた閾値の考慮の下で定格荷重を下回るときに、前述の警報信号は、荷重検出駆動ストラットが連結される駆動ステーションが切断される徴候を含んでもよい。これは、直接的なモニタリング原理と考えられる。

類似に、取得した荷重が第２の予め定められた閾値の考慮の下で定格荷重を上回るときに、警報信号は、荷重検出駆動ストラットが連結される駆動ステーションから隣接した駆動ステーションが切断される徴候を含んでもよい。今度は、これは、間接的なモニタリング原理と考えられる。

方法は、少なくとも１つの展開位置における高揚力面についての少なくとも１つの飛行パラメータのセットをともなう飛行の間、取得した荷重のセットを収集して、少なくとも１つの飛行パラメータのセットと相関する取得した荷重のセットを既知の定格荷重として保存する、先のステップをさらに含む。これにより、本発明による荷重検出ベースの方法は、実行されることができる。

本発明は、航空機の高揚力システムであって、回転力を提供するための中央動力制御装置、伝動軸、伝動軸によって動力制御装置と連結した駆動ステーション、可動高揚力面、および、制御装置、を備え、各高揚力面は、駆動ストラットによって前記駆動ステーションのうちの少なくとも２つに連結され、各高揚力面で、付随する駆動ストラットのうちの少なくとも１つは、荷重検出駆動ストラットであり、制御装置は、第１の展開位置で第１の速度を有する第１の飛行状態において少なくとも１つの高揚力面と関連した荷重検出駆動ストラットによって検出される第１の荷重を取得して、第１の荷重を予め定められた閾値の考慮の下で第１の展開位置および第１の飛行状態のための既知の定格荷重と比較して、取得した荷重が予め定められた閾値を含む定格荷重と異なる場合に、警報信号を生じるために適合される、航空機の高揚力システム、にさらに関する。

制御装置は、メモリをさらに備えてもよく、制御装置は、複数の飛行状態に関連した既知の定格荷重をメモリに保存するために適合される。

また、制御装置は、既知の定格荷重を検索するために適合される。

これに関して、制御装置は、ソフトウェア・ベースの統合によるＳＦＣＣの一部でもよくまたはそれにおいて実施されてもよいと述べられる。

さらにまた、本発明は、少なくとも１つのそのような高揚力システムを含む翼を有する航空機に関する。

本発明のさらなる特徴、利点および適用のオプションは、図の例示的実施形態の以下の説明において開示される。すべての記載されたおよび／または図示された特徴それ自体およびいかなる組み合わせも、個々の請求項におけるそれらの構成またはそれらの相互関連性にかかわりなく、本発明の主題を形成する。さらに、図の同一または類似の構成要素は、同じ参照符号を有する。

図１ａは、本発明による方法を実行することが可能である高揚力システムの概略的、ブロック指向的な図を示す。 図１ｂは、高揚力面およびそれに結合される駆動ストラットを有する図１ａの拡大断面図を示す。 図２ａは、駆動ステーション切断の直接的および間接的モニタリングのための荷重曲線を示す。 図２ｂは、駆動ステーション切断の直接的および間接的モニタリングのための荷重曲線を示す。

図１には、高揚力システム２の一般的準備が示される。ここで、動力制御装置４は、左伝動軸８および右伝動軸１０を含む伝動軸システム６と連結される。これらは、翼の後縁部に例示的に沿う伝動軸８および１０に沿って配分される駆動ステーション１２と連結される。そして、翼の後縁部は、図１において示されない。

各駆動ステーション１２は、駆動ストラット１４ならびにアクチュエータ１６を例示的に含む。そしてそれは、それぞれの伝動軸８および１０によってそれぞれ駆動される。フラップ１８として示される複数の高揚力面の各々は、２つの駆動ステーション１２と例示的に連結される。両方の駆動ステーション１２は、例示的に横方向フラップの２つの反対端で互いに間隔をもって配置される。通常、２つの余分のフラップ制御コンピュータ２０および２２は、その両方が本発明に照らした制御装置として呼ばれてもよい。そしてそのフラップ制御コンピュータ２０および２２は、ＰＣＵ４と連結される。

さらに、フィードバック位置ピックオフ・ユニット２４は、フラップ制御コンピュータ２０および２２に連結して、伝動軸システム６の実際の回転位置の決定を許容する。そして、高揚力面１８の位置を決定する能力に至る。そしてそれは、伝動軸システム６の回転位置に依存する。フラップ・レバー２６は、フラップ制御コンピュータ２０および２２に入力を提供する。そしてそのフラップ制御コンピュータ２０および２２は、次いで、伝動軸システム６の実際に決定された回転位置が命令された角度に等しいように動力制御装置４を駆動する。

図１ｂは、２本の駆動ストラット１４、１４ａと結合する高揚力面１８を示す。そして、駆動ストラット１４ａは、荷重を検出することができる荷重検出駆動ストラットである。高揚力面１８は、特にドロップ・ヒンジ運動学的によって移動可能でもよい。

図２ａは、航空機の大気速度に依存する定格荷重値２８を示す。定格荷重２８は、負荷（ｌｏａｄ）である。そしてそれは、高揚力面の特定の展開位置において、航空機の通常運行の間、予想されることになっている。しかしながら、定格荷重２８は、理論的に予想される値よりも大きいかまたはそれよりも小さい。そしてそれは、特定のしきい値３０の考慮の下でのみ比較の根拠でなければならない。

例えば、飛行の間に発生して、荷重検出駆動ストラット１４ａの使用の下で測定されることになっている荷重値３２は、異なってもよい。取得した荷重３２が予め定められた閾値３０よりもはるかに定格荷重２８を下回って減少する場合には、荷重検出駆動ストラット１４ａと関連した駆動ステーション１２は、切断されることが予想される。取得した荷重３２は、「ＮＯＫ」（すなわち「ノット、オーケー」）を用いてラベル付けされる領域にある。その一方で、受け入れ可能な領域は、「ＯＫ」（オーケー）を用いてラベル付けされる。

他方、図２ｂに示すように、取得した荷重が予め定められた閾値３６よりもはるかに定格荷重２８を明らかに上回っているときには、荷重検出駆動ストラット１４ａと連結されない隣接した駆動ステーション１２の切断は、決定されてもよい。それ故、それぞれの隣接した駆動ステーション１２が切断される場合には、荷重検出駆動ストラット１４ａ上の荷重は、明らかに増加する。取得した荷重３４は、「ＮＯＫ」（すなわち「ノット、オーケー」）を用いてラベル付けされる領域にある。その一方で、受け入れ可能な領域は、「ＯＫ」を用いてラベル付けされる。

加えて、「を含む」は、他の要素またはステップを排除しなくて、「１」または「１つ」は、複数を排除しない、と指摘されなければならない。さらに、上記の例示的実施形態のうちの１つに関して記載された特徴またはステップは、上記の他の例示的実施形態の他の特徴またはステップと組み合わせて用いられることもできる、と指摘されなければならない。請求項の参照符号は、限定として解釈されてはならない。

Claims (13)

1. 航空機の高揚力システム（２）のコンポーネントの状態を決定する方法であって、前記高揚力システム（２）は、伝動軸（８、１０）によって回転力を提供するための中央動力制御装置（４）、前記動力制御装置（４）と連結される駆動ステーション（１２）、可動高揚力面（１８）、および、制御装置（２０、２２）、を備え、各高揚力面（１８）は、駆動ストラット（１４、１４ａ）によって前記駆動ステーション（１２）のうちの少なくとも２つと連結され、各高揚力面（１８）では、付随する駆動ストラット（１４、１４ａ）のうちの少なくとも１つは、荷重検出駆動ストラット（１４ａ）であり、前記方法は、
   −少なくとも１つの高揚力面（１８）を第１の展開位置まで広げるステップ、
   −第１の速度を有する第１の飛行状態で少なくとも１つの高揚力面（１８）と関連した荷重検出駆動ストラット（１４ａ）によって検出される第１の荷重を取得するステップ、
   −予め定められた閾値（３０、３６）の考慮の下で前記第１の荷重を前記第１の展開位置および前記第１の飛行状態のための既知の定格荷重（２８）と比較するステップ、および、
   −前記取得した荷重が前記予め定められた閾値（３０、３６）を含む前記定格荷重（２８）と異なる場合に、警報信号を生じるステップ、
   を含む、方法。
2. −前記第１の飛行速度よりも低い第２の速度を有する航空機の第２の飛行状態での第２の展開位置において少なくとも１つの高揚力面（１８）と関連した荷重検出駆動ストラット（１４ａ）によって検出される第２の荷重を取得するステップ、
   −前記第１の荷重を前記第１の展開位置のための既知の定格荷重（２８）と比較する前に、前記第２の荷重の値を減算することによって前記第１の荷重の値を調整するステップ、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の展開位置は、前記第１の展開位置に実質的に等しい、請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の飛行状態において、前記航空機は接地する、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記第２の速度は、６０ノット未満である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記高揚力面（１８）のリトラクションが始まるまで、荷重のセットは連続的に取得され、前記第２の荷重は、前記荷重のセットの最小取得荷重である、請求項５に記載の方法。
7. 取得した荷重が前記第１の予め定められた閾値（３０）の考慮の下で前記定格荷重（２８）を下回るときに、前記警報信号は、前記荷重検出駆動ストラット（１４ａ）が連結される駆動ステーション（１２）が切断される徴候を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 取得した荷重が前記第２の予め定められた閾値（３６）の考慮の下で前記定格荷重（２８）を上回るときに、前記警報信号は、前記荷重検出駆動ストラット（１４ａ）が連結される駆動ステーション（１２）から隣接した駆動ステーション（１２）が切断される徴候を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 少なくとも１つの展開位置における高揚力面（１８）についての少なくとも１つの飛行パラメータのセットをともなう飛行の間、取得した荷重のセットを収集して、前記少なくとも１つの飛行パラメータのセットと相関する前記取得した荷重のセットを既知の定格荷重（２８）として保存する、先のステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 航空機の高揚力システム（２）であって、
    −回転力を提供するための中央動力制御装置（４）、
    −伝動軸（８、１０）、
    −前記伝動軸（８、１０）によって前記動力制御装置（４）と連結した駆動ステーション（１２）、
    −可動高揚力面（１８）、および、
    −制御装置（２０、２２）、を備え、
    各高揚力面（１８）は、駆動ストラット（１４、１４ａ）によって前記駆動ステーション（１２）のうちの少なくとも２つに連結され、
    各高揚力面（１８）で、付随する駆動ストラット（１４、１４ａ）のうちの少なくとも１つは、荷重検出駆動ストラット（１４ａ）であり、
    前記制御装置（２０、２２）は、第１の展開位置で第１の速度を有する第１の飛行状態において少なくとも１つの高揚力面（１８）と関連した荷重検出駆動ストラット（１４ａ）によって検出される第１の荷重を取得して、前記第１の荷重を予め定められた閾値（３０、３６）の考慮の下で前記第１の展開位置および前記第１の飛行状態のための既知の定格荷重（２８）と比較して、前記取得した荷重が前記予め定められた閾値（３０、３６）を含む前記定格荷重（２８）と異なる場合に、警報信号を生じるために適合される、
    航空機の高揚力システム（２）。
11. 前記制御装置（２０、２２）は、メモリをさらに備え、
    前記制御装置（２０、２２）は、複数の飛行状態に関連した既知の定格荷重（２８）を前記メモリに保存するために適合される、請求項１０に記載の高揚力システム（２）。
12. 前記制御装置（２０、２２）は、既知の定格荷重（２８）を検索するために適合される、請求項１０または１１に記載の高揚力システム（２）。
13. 翼および請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の高揚力システムを備える、航空機。
    
    

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