SE430097B - Hydrauliskt drivet manoverorgan for kontroll av legen hos en styryta till en luftfarkost som svar pa ett flertal redundanta styrsignaler - Google Patents

Description

.To 15 20 _25 30 35 40 .8ZÛ2694~9 2 kallas "direct drive". I sådana system är servoventílerna använda för att styra manöverdonen, direkt kopplade till elektromekaniska drivenheter; exempelvis momentmotorer med permanentmagnet. Ett exempel på denna typ av system visas i amerikanska patentskriften 2 826 896. Enligt denna används två hydraulcylindrar i tandem sammankopplade med en gemen- sam utgående axel. De två servoventílerna är kopplade till vardera cylindern och är en momentmotor sammankopplad till ändarna av slidrarna med hjälp av ett mekaniskt länksystem.

Detta system har åtskilliga nackdelar. På grund av att slidrarna ej är mekaniskt kopplade till varandra måste var- dera momentmotorn dimensioneras tillräckligt stor för att ha kapacitet att bryta sönder partiklar, som kan hamna i spolventilerna och orsaka att dessa kärvar. Frånvaron av mekanisk koppling kräver att fyra servoventiler måste an- vändas för att nå ett kvadrupelredudant systems tillförlit- lighet (såsom används i rymdskytteln). D _ iPå grund av användandet av mekanisk länk mellan moment- motorn och sliden med därmed förknippade toleranser, är in- ställningen av slidens nollpunkt svår att uppnå. Detta kan skapa ett problem om en typ av ventiler används, där slid- rarna ligger í linje med varandra. Vidare begränsas perma- nentmagnetförsedda momentmotorer, som beskrivits i ovan nämnda amerikanska patentskrift 2 826 896, till uteffekt på grund av mättning av järn i polytan och därmed, om stor ut- gångskraft fordras, blir momentmotorn relativt stor och skapar allvarliga packnings- och viktsproblem. Ett annat problem med denna typ av momentmotor är, att det ej finns någon praktisk väg att inställa den mekaniska nollpunkten och därmed måste inställningen göras med hjälp av mekanismer i servoventilen. I Andra försök vid direktdrivning använder sådana anord- ningar som ljudspolar för att driva sliden. Användandet av ljudspolar kräver emellertid ett ganska komplext mekaniskt länksystem mellan den linjära slidventilen och ljudspolen och upplevs sålunda svårigheter även här vid upprättandet av nollpunkten för sliden. Detta är särskilt ett problem í system av dubbeityp, där dubbla siiarar och dubbla ljud- spolar används. I Ett primärt ändamäl med föreliggande uppfinning är där- p 10 15 20 25 30 35 40 82.026 9 4- 9 3 för att åstadkomma ett förenklat, lätt, direktdrivet man- översystem.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett direktdrivet manöversystem för att manövre- ra en styryta till ett flygplan, vilket system kan uppnå en tillförlitlighet lika stor som hos konventionella kvadrupelredundanta manöverdon.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett direktdrivet manöversystem för att manövre- ra en styryta till ett flygplan, vilket system integrerar servoventilerna och drivmekanismerna för servoventilerna i manöverdonets kropp.

Uppfinningen utgörs av ett hydraulfluidumdrívet man- översystem företrädesvis för att manövrera läget hos en styryta till ett flygplan som svar på ett flertal redun- danta styrsignaler. Systemet består av ett manöverdon in- rättat att monteras i flygplanet. Manöverdonet består av ett hus med första och andra cylindrar med en kolv rörligt monterad i vardera cylindern. En kolvstång förbinder de två kolvarna och är inrättad att samverka med styrytan. Två roterande momentmotorer med en gemensam drivaxel är anord- nade, vilka är inrättade att motta nämnda flertal redundan- ta elektriska styrsignaler. Första och andra roterande hydrauliska servoventiler är kopplade direkt till drivaxeln och sålunda drivna av momentmotorerna och inrättade att reglera inströmningen och utströmningen av hydraulfluidum från den första respektive andra cylindern.

Företrädesvis föreligger fyra styrsignaler och är momentmotorerna fyrpoliga, borstlösa likströms-moment- motorer med varje lindning kopplad till en skild styrsig- nal. För att uppnå kompakt form är momentmotorerna och servoventilerna monterade i huset i linje med cylindrarna.

De nya särdragcn som är utmärkande för uppfinningen, både vad avser dess inrättning och dess operationsmetod, tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar hos uppfin- ningen, kommer bättre att framgä av efterföljande beskriv- ning i anslutning till ritníngarna, vari en nu föredragen utföríngsform av uppfinningen visas i form av exempel. Det skall emellertid understrykas att ritningarna endast är ut- formade i illustrativt syfte och ej avsedda att utgöra en -_20 ,10' 15 25 so' 35 40 p&202694-9 4 begränsning av uppfinningen. §ig_l visar en sidovy av ett hydrauliskt manöverdon, §ig_2 visar_ett snitt av manöverdonet enligt fig 1 längs- linjen 2-2, §ig_§ visar en sprängvy av ett par momentmotorer kopplade med en axel till ett par roterande servoventiler och §ig_4 visar schematiskt ett schema för ett elektroniskt styrsystem för manöverdonet visat i fig 1.

I fig 1 visas en sidovy av ett hydrauliskt manöverdon allmänt betecknat med 10. I fíg 2 visas ett snitt av man- överdonet 10 enligt fig 1, längs linjen 2-2. Av figurerna 1 och 2 framgår det att manöverdonet 10 består av en kropp 12 uppdelad i två cylindrar 14 och 16, kopplade till vardera sidan av en kolvstångstyrning 18. Kolvar 20 och 22 är rör- ligt monterade i cylindrar 14 resp 16 och sammankopplade medelst en kolvstång 26. Kolvstången 26 slutar i ett änd- lager 28, lämpligt att sammankopplas med en styryta till ett flygplan. Kolvens 20 slag begränsas av en tätningsdel 30 och kolvstångsstyrningen 18. Kolvens 22 slag är natur- ligtvis identiskt med kolvstångens 26 och bestäms av styr- ningen 18 och tätningsdelen 34, vilken fasthâlls på plats av en gängad lâsring. Kroppen 12 ingríper med gängor i huset 40 odihållen på plats med hjälp av en låsmutter 42.

'Fastän ett linjärt manöverdon visas i illustrativt syfte kan även ett roterande manöverdon (ej visat) även användas.

I husets 40 borrning 46 finns två roterbara servo- ventíler 48 och 49. Servoventilerna 48 och 49 består av vrídslidrar 50 och 51, vilka är roterbart monterade i hus 56 resp 58 och låsta däri medelst täckplattor 59 och 60.

Slidrarna 50 och 51 är kopplade till en gemensam splíne- försedd drivaxel 54. I borrníngen 46 hos huset 40 är även ,två roterbara momentmotorer 62 och 63 anordnade med rotorer 66 resp 68, likaså kopplade till axeln 54. Momentmotorerna är företrädesvis fyrpoliga likströms-momentmotorer. Spolar- na 69 och 70 hos momentmotorerna 62 och 63 är monterade i hållare 71 resp 22. Borrningen 46 är avtätad med hjälp av en gängad del 73, vilken är försedd med ett ändlager 74 för sammankoppling med en del av ett flygplan (ej visad). Det speciella arrangemanget, som visas, är ej betingat nöd- vändígt; exempelvis kan momentmotorerna och servoventilerna vara förskjutna. 10 20 25 30 40 820.2 6 9 4 - 9 Ett mekaniskt stopp (ej visat) är inmonterat för att begränsa slidrarnas rotation till det värde som är nöd- vändigt för att öppna portarna. Vidare är centreringsorgan (ej visade) för att centrera momentmotorerna anordnade.

Centreringsorganen kan vara i form av en fjäder eller en elektrisk reglerkrets inrättad att avkänna vinkelläget hos rotorn och alstra en återkopplingssignal till datorn för att elektriskt justera läget hos momentmotorerna.

I fig 3 visas en sprängvy av de tvâ servoventilerna 48 och 49, snittade för att Visa de inre delarna och de två fyrpoliga likströmsmotorerna 62 och 63. Av fig 1, 2 och 3 framgår det att spolar 69 och 70 hos momentmotorerna 62 och 63 generellt är uppdelade i fyra separata kvadranter.

Spolen 69 består av spolkvadranter 69a, 69b, 69c och 69d medan spolen 70 består av spolsektioner 70a, 70b, 70c och 70d. I detta fall kan sålunda fyra distinkta insignaler pâ- läggas varje momentmotor. Emedan det finns fyra spolar har varje rotor fyra poler. Varje pol består av en permanent- magnet betecknad med nr 80, fastsatt vid rotorerna 66 och 68. Borstlösa likströms-momentmotorer är att föredra på grund av att de är enkla, arbetar jämnt, linjärt och frik- tionslöst och uppvisar stort moment i förhållande till vik- ten.

Hydraulfluidum under tryck från ledningen 90 leds till servoventilen 48 via porten 91 och avledes därifrån till ledningen 92 via porten 94. Porten 98 i huset 56 hos serve- ventilen 48 är kopplad till passagen 96 i huset 40 i sin tur ledande till delen 100 hos cylindern (på sidan 101 av kolven 20). Porten 102 i huset 40 är kopplad till passagen 104 i huset 46. Ett yttre rör 106 förbinder passagen 104 med en passage (ej visad) i styrningen 18, som leder till delen 107 hos cylindern 14 (en sida 108 hos kolven 20).

Hydraulfluidum under tryck från ledningen 109 leds till servoventilen 49 via en port 110 och utleds därifrån till ledningen 111 via en port 112. Porten 114 i huset 40 är kopplad till passagen 113 i huset 58. Ett yttre rör 116 leder passagen 113 till passagen 118 i en styrning 132.

Passagen 118 i sin tur är kopplad till delen 122 hos cylindern 16 (en sida 123 av kolven 22) via en passage 119.

En port 126 i huset 40 är kopplad till passagen 124 i 10 15 20 25 50 35 40 &2íD26:9-*<1-e9 - i e e huset 58. Ett yttre rör 130 sammankopplar passagen 126 till passager (ej visade) i änden 132 till delen 140 hos_« cylindern 16 (en sida 7141 av kolven 22). I Om sålunda slidrarna 50 och 51 vrids medurs öppnas flödesbanor mellan porten 94 och porten 102 via passagen 142 och mellan porten 112 och porten 126 via passagen 114.

Samtidigt kommer även flödesbanor att öppnas från porten 91 till porten 98 och från porten 110 till porten 114.

Detta kommer att tillåta delar 100 och 122 hos cylindrarna- 114 resp 16 att sättas under tryck, medan delar 107 och 140 töms medförande att kolvstången 26 skjuts ut. Om slidrarna 50 och 51 vrids moturs kommer flödesbanor mellan porten 94 och porten 98 att öppnas via passagen 146 och mellan porten 111 och porten 114 via passagen 148. Samtidigt kommer flödesbanor att öppnas mellan porten 91 och porten 102 och mellan porten 110 och porten 126. Detta kommer natur- lígtvís att medge att delarna 107 och 140 hos cylindrarna 14 resp 16 sätts under tryck medan delar 100 och 122 kommer att tömmas, medförande att kolvstången 26 dras in.

I fig 4 visas schematiskt ett elektroniskt regler- *system för manöverdonet 10. Avkända invärden för flyg- planet (såsom anfallsvinkel, svänghastighet, etc) betecknat med 150 och pilotens styrsignaler 152 är kopplade till en dator 154. Utgången från datorn matas till förstärkarna 156a, 156, 156c och 156d, vilka i sin tur avger utgångs- signalerna till momentmotorerna. För fullgod tillförlitlig- het matas utgångssígnalen från varje förstärkare till en spole hos varje momentmotor. Manöverdonet 10 är monterat mellan flygplansskrovet 160 via stångens ändlager 74 och styrytan 162 via ändlagret 28 hos kolvstången 26. Återkopp- lingssígnaler proportionella mot styrytans 162 läge åter- matas till datorn. Dessa redundanta återmatningssignaler, se särskilt fíg 2, kan åstadkommas medelst ett par läges- índíkatorer i manöverdonet 10, allmänt angivna med hänvis- ningsbeteckningen 170.

Pâ grund av användandet av den unika kombinationen av redundanta cylindrar, roterande servoventíler och borstlösa likströms~momentmotorer, det faktum att momentmotorerna och servoventilerna samtliga är monterade på en gemensam axel och fyra styrsígnaler är anordnade med varje momentmotor 10 15 KÄZOIZí-ó 9 4- 9 7 kopplad till varje signal, är den totala tillförlitligheten väsentligt bättre än vad som gäller existerande icke- -direktdrivna kvadrupelredundanta system, på grund av minskningen av antalet delar. Det skall emellertid noteras att i Vissa tillämpningar kan mindre än fyra styrsignaler användas.

En annan fördel med denna kombination är att om motorernas diameter görs större än slidrarnas diametrar uppnås en mekanisk fördel ökande möjligheten att bryta sönder partiklar, som kan hamna i servoventilerna.

Fastän manöversystemet har beskrivits under hänvis- ning till en särskild utföringsform skall det underförstås, att denna utföringsform endast har illustrativt syfte och att ett antal variationer och modifikationer kan göras av fackmannen. Uppfinningen skall sålunda endast ses som be- gränsad av efterföljande krav.

Uppfinningen har tillämpning i manöversystem använda för att kontrollera läget hos styrytor till ett flygplan.

Claims (4)

alzowsa- 9 aPatentkrav

1. Hydrauliskt drivet mànöversystem för kontroll av läget hos en styryta till en luftfarkost som svar på ett flertal redundantu styrsignaler, innefattande ett manöverdon (10) inrättat att vara monterat i luftfarkosten, k ä n n e- t e c k n a t av: ett hus (40) med första och andra cylindrar (14, 16), en kolv (20 eller 22) rörligt anordnad i var och en av cylíndrarna (14, 16) samt en kolvstång (26) förbindande kolvarna (20, 22) och samverkande med styrytan (162), två roterbara momentmotorer (62, 63) med en gemensam drívaxel (S4), varvid var och en av momentmotorerna är anordnad att motta nämnda flertal redundanta styrsignaler, och första och andra roterbara servostyrventiler (48, 49) kopplade till drivaxeln (S4), varvid den första och andra styrventilen är anordnad att reglera tillströmning och frånströmning av hydraul- fluídet för den första respektive andra cylindern (14, 16).

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att fyra styrsignaler föreligger. _

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att momentmotorerna (62, 63) är fyrpolíga likströmsmotorer med fyra spolar och att var och en av spelarna (69, 70) är kopplade till från varandra skilda redundanta kontrollsignaler.

4. System enligt krav 3, 7 k ä n n e t e c k n a t av att momentmotorerna (62, 63) och servoventilerna (48, 49) är monterade i huset i linje med cylindrarna.