技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛機(jī)控制表面驅(qū)動(dòng)組件。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于飛機(jī)主控制表面(特別是副翼)的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件。

背景技術(shù)：

很多飛機(jī)使用液壓動(dòng)力控制表面驅(qū)動(dòng)組件來(lái)使得主控制表面(例如副翼)運(yùn)動(dòng)。通常每個(gè)副翼表面提供兩個(gè)線性液壓伺服促動(dòng)器(例如在空中客車(chē)的A320(RTM)上)。各線性液壓伺服促動(dòng)器包括單獨(dú)的液壓油缸，以便使得副翼表面運(yùn)動(dòng)。各油缸的運(yùn)動(dòng)由包括伺服閥的閥模塊來(lái)控制。伺服促動(dòng)器形成從機(jī)翼結(jié)構(gòu)至副翼的單獨(dú)負(fù)載通路，以便提供機(jī)械冗余(當(dāng)一個(gè)伺服促動(dòng)器產(chǎn)生問(wèn)題時(shí))。

各線性液壓伺服促動(dòng)器由獨(dú)立的液壓供給源來(lái)提供動(dòng)力，以便提供冗余(當(dāng)一個(gè)供給源產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，例如壓力損失)。在正常使用中，在一個(gè)有效和一個(gè)備用的線性液壓伺服促動(dòng)器的情況下液壓控制表面驅(qū)動(dòng)組件操作。當(dāng)有效線性液壓伺服促動(dòng)器不能按需要完成任務(wù)時(shí)，備用的線性液壓伺服促動(dòng)器能夠進(jìn)行操作，換句話說(shuō)，在這樣的系統(tǒng)中提供冗余，以便滿足操作和安全要求。

在正常操作過(guò)程中，備用的線性液壓伺服促動(dòng)器布置在液壓旁路模式，以便使得它更容易反向驅(qū)動(dòng)。這降低了在有效線性液壓伺服促動(dòng)器上的負(fù)擔(dān)，因此降低了所需的液壓油缸的尺寸。

在可能性非常小的事件(供給線性液壓伺服促動(dòng)器的兩個(gè)液壓供給源都遇到操作問(wèn)題)中，一個(gè)或兩個(gè)線性液壓伺服促動(dòng)器能夠轉(zhuǎn)換至使得它們用作阻尼器的模式，以便阻尼副翼表面的自由運(yùn)動(dòng)。

在這些情況下，無(wú)阻尼的自由運(yùn)動(dòng)或者“擺動(dòng)”對(duì)飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能產(chǎn)生不利影響，因此具有阻尼模式將很有利。

應(yīng)當(dāng)知道，已知系統(tǒng)通過(guò)任一線性液壓伺服促動(dòng)器來(lái)提供阻尼功能，意味著具有阻尼冗余。這是必須的，因?yàn)槿我凰欧賱?dòng)器都可能出現(xiàn)問(wèn)題，且需要由剩下的線性液壓伺服促動(dòng)器(用作阻尼器)通向使用的線性液壓伺服促動(dòng)器的負(fù)載通路。在這些情況下，保持阻尼能力以便減輕擺動(dòng)情況。

在飛機(jī)行業(yè)中越來(lái)越常見(jiàn)的是考慮電驅(qū)動(dòng)。提供電驅(qū)動(dòng)的一種方法是以旋轉(zhuǎn)電促動(dòng)器來(lái)代替上述線性液壓伺服促動(dòng)器。由于它們的尺寸，低扭矩和高速的電馬達(dá)為希望的。這需要在促動(dòng)器內(nèi)提供齒輪箱，該齒輪箱有相對(duì)較高的齒輪比(幾百比1)，以便提供適合控制表面驅(qū)動(dòng)的、相對(duì)低速和高扭矩的輸出。

盡管由每個(gè)控制表面兩個(gè)電促動(dòng)器來(lái)簡(jiǎn)單地代替兩個(gè)線性液壓伺服促動(dòng)器將提供在電源、馬達(dá)和齒輪箱中的冗余的前述所有優(yōu)點(diǎn)，但是使用該方法還有問(wèn)題。

如上面對(duì)于液壓系統(tǒng)所述，有效單元必須能夠反向驅(qū)動(dòng)備用單元。在線性液壓伺服促動(dòng)器的情況下，很容易將備用的伺服促動(dòng)器布置在液壓旁路內(nèi)，以便降低在有效伺服促動(dòng)器上的負(fù)擔(dān)。電系統(tǒng)的問(wèn)題是齒輪箱比率。備用馬達(dá)的電樞在直接反向驅(qū)動(dòng)時(shí)有很小的阻力。不過(guò)，因?yàn)橛行яR達(dá)必須驅(qū)動(dòng)通過(guò)高齒輪比來(lái)反映的備用馬達(dá)慣性，因此這時(shí)克服備用馬達(dá)的慣性所需的功率較大。

應(yīng)當(dāng)知道，同樣放大的備用馬達(dá)慣性將在阻尼方面很有利(當(dāng)兩個(gè)馬達(dá)的電源都有問(wèn)題時(shí))，它們能夠用作慣性阻尼器，因此避免面板擺動(dòng)。

問(wèn)題是因?yàn)椴淮嬖谂c線性液壓伺服促動(dòng)器的旁路模式的等效模式，因此兩個(gè)電馬達(dá)都必須超大尺寸，以便在正常使用過(guò)程中反向驅(qū)動(dòng)另一電馬達(dá)的慣性，這增加了系統(tǒng)的重量和成本。

這樣的旁路功能可以設(shè)想通過(guò)機(jī)械脫開(kāi)備用電促動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)，這樣的系統(tǒng)將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性、不可靠性和成本。

希望降低控制表面驅(qū)動(dòng)組件的成本和重量，同時(shí)并不降低該系統(tǒng)的可靠性。

行星齒輪箱由于它們的可能高齒輪比和緊湊尺寸而適合上述電促動(dòng)器。所需的齒輪比能夠通過(guò)兩級(jí)行星齒輪箱來(lái)實(shí)現(xiàn)。在第一級(jí)中，輸入太陽(yáng)齒輪驅(qū)動(dòng)在行星齒輪載體上的一系列行星齒輪，該行星齒輪再驅(qū)動(dòng)第二級(jí)的太陽(yáng)齒輪。第二級(jí)包括具有擴(kuò)展器環(huán)的行星齒輪結(jié)構(gòu)，以便定位該多個(gè)行星齒輪(代替行星齒輪載體)。行星齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)置成驅(qū)動(dòng)輸出環(huán)形齒輪。

這種齒輪箱的一個(gè)問(wèn)題是在輸出環(huán)形齒輪處的位置或速度的測(cè)量。環(huán)形齒輪具有較大半徑，定位要由環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)的解析器(resolver)將由于環(huán)形齒輪的半徑而引起設(shè)計(jì)和包裝問(wèn)題。

行星齒輪箱輸出將有輸出臂，該輸出臂與環(huán)形齒輪連接，并從該環(huán)形齒輪徑向伸出。對(duì)于由促動(dòng)器所需的運(yùn)動(dòng)范圍，這可能是問(wèn)題，因?yàn)楸仨氃邶X輪箱殼體中提供較大的周向狹槽，以便允許臂運(yùn)動(dòng)。這樣的狹槽通常在使得殼體的兩個(gè)部件分離的分離線處提供，以便容易裝配。這樣的問(wèn)題是因?yàn)楠M槽越大，接入多個(gè)齒輪(例如行星齒輪)的齒輪箱殼體的剛性越低。殼體通常必須承受來(lái)自齒輪機(jī)構(gòu)和來(lái)自外部負(fù)載的較大力，因此應(yīng)當(dāng)避免提供能夠使得殼體變形的特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服或者至少減輕上述問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制表面組件，它包括：飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件；控制表面，該控制表面可運(yùn)動(dòng)地安裝在該飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件上；促動(dòng)器，該促動(dòng)器包括第一電馬達(dá)，該第一電馬達(dá)布置成通過(guò)在控制表面和飛機(jī)機(jī)翼部件之間的第一負(fù)載通路而相對(duì)于飛機(jī)機(jī)翼部件驅(qū)動(dòng)控制表面；以及阻尼組件，該阻尼組件布置成通過(guò)在飛機(jī)機(jī)翼部件與控制表面之間的第二負(fù)載通路而阻尼在控制表面和飛機(jī)機(jī)翼部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該第二負(fù)載通路與第一負(fù)載通路分離。

本發(fā)明設(shè)想只有一個(gè)促動(dòng)器提供為在機(jī)翼和副翼之間的負(fù)載通路。通常，這將是不可接受的，因?yàn)榇賱?dòng)器的任何問(wèn)題都將導(dǎo)致控制表面進(jìn)入擺動(dòng)模式。本發(fā)明提供了專(zhuān)用的單獨(dú)阻尼器以解決該問(wèn)題。單個(gè)阻尼器比另外的促動(dòng)器組件更簡(jiǎn)單和更輕，因此降低了成本和復(fù)雜性，同時(shí)提供了所需的阻尼功能，以便當(dāng)?shù)谝淮賱?dòng)器有問(wèn)題時(shí)避免擺動(dòng)情況。

優(yōu)選是，促動(dòng)器組件包括第二電馬達(dá)，該第二電馬達(dá)布置成相對(duì)于飛機(jī)機(jī)翼部件驅(qū)動(dòng)控制表面。這提供了馬達(dá)冗余。兩個(gè)馬達(dá)以有效/備用模式來(lái)操作。

還有，通過(guò)提供驅(qū)動(dòng)相同促動(dòng)器的兩個(gè)電馬達(dá)，它們能夠都與通向齒輪箱的公共輸入軸連接。因此，避免了有效單元必須克服備用單元的電樞的放大慣性的問(wèn)題。有效馬達(dá)只必須克服備用馬達(dá)電樞的無(wú)齒輪慣性。

優(yōu)選是，第一和第二馬達(dá)由分開(kāi)的電源來(lái)驅(qū)動(dòng)，用于電源冗余。

優(yōu)選是，促動(dòng)器包括齒輪箱，該齒輪箱有：輸入部，該輸入部布置成由第一和第二馬達(dá)中的至少一個(gè)來(lái)驅(qū)動(dòng)；以及輸出部。這使得具有高速和低扭矩輸出的較小馬達(dá)能夠用于副翼驅(qū)動(dòng)的低速、高扭矩需求。優(yōu)選是，第一和第二馬達(dá)都布置成選擇地交替驅(qū)動(dòng)齒輪箱的輸入部。更優(yōu)選是，馬達(dá)電樞安裝在公共軸上。

優(yōu)選是，阻尼組件可在第一模式和第二模式之間轉(zhuǎn)換，且阻尼組件的阻尼效果在第一模式中比第二模式中低。有利的是，提供可轉(zhuǎn)換的阻尼器降低了有效馬達(dá)的力需求，因?yàn)樗軌虮３衷诘谝荒Ｊ?，除非需要阻尼控制表面的擺動(dòng)。

阻尼組件可以根據(jù)促動(dòng)器組件的操作條件而自動(dòng)地在第一模式和第二模式之間轉(zhuǎn)換?？梢蕴峁┛刂葡到y(tǒng)，該控制系統(tǒng)設(shè)置成在正常操作過(guò)程中使得阻尼組件置于第一模式，以使得阻尼效果可忽略。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)(例如促動(dòng)器失效)，從馬達(dá)至副翼的機(jī)械連桿斷開(kāi)，這時(shí)阻尼器將轉(zhuǎn)換至第二模式。

還設(shè)想可以提供擺動(dòng)檢測(cè)器，例如該擺動(dòng)檢測(cè)器感測(cè)副翼的運(yùn)動(dòng)(例如過(guò)大速度，或者異常運(yùn)動(dòng))。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到表示擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼組件將置于第二模式。

阻尼組件可以包括液壓阻尼器。液壓阻尼器可以包括液壓缸，該液壓缸有機(jī)械控制孔，以便控制阻尼系數(shù)。因此，液壓阻尼器可以有線性輸出。這樣的阻尼器可以并不像促動(dòng)器一樣大，且在正常使用過(guò)程中不需要相同功率水平來(lái)反向驅(qū)動(dòng)阻尼器，因?yàn)樽枘崞鞑恍枰獙⒊叽缭O(shè)置成驅(qū)動(dòng)控制表面。

也可選擇，阻尼組件可以包括電阻尼器，例如電阻負(fù)載永磁體發(fā)電機(jī)。這樣的阻尼器包括在纏繞定子內(nèi)的永磁體轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)在定子中產(chǎn)生電流，該電流通過(guò)合適的電阻器來(lái)耗散。阻尼器可以包括齒輪箱。因?yàn)樽枘崞鞯墓δ苤皇俏漳芰?，因此阻尼器和齒輪箱都不用像全尺寸備用促動(dòng)器一樣大。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種測(cè)試在飛機(jī)機(jī)翼上的阻尼組件的方法，該方法包括以下步驟：

提供根據(jù)第一方面所述的控制表面組件；

向電馬達(dá)供電；

利用由馬達(dá)吸收的電功率來(lái)驗(yàn)證阻尼組件的功能。

有利的是，馬達(dá)能夠以這樣的方式使用，以提供阻尼組件的飛行前檢查。馬達(dá)電流的增加(例如高于預(yù)定水平)表示阻尼器提供對(duì)于運(yùn)動(dòng)的合適阻力。

方法可以包括以下步驟：

在阻尼器處于第一模式的情況下向電馬達(dá)供電，以便獲得第一功率吸收；

將阻尼器轉(zhuǎn)換至第二模式；

在阻尼器處于第二模式的情況下向電馬達(dá)供電，以便獲得第二功率吸收；以及

通過(guò)比較第一和第二功率吸收來(lái)驗(yàn)證阻尼器的功能。

在這種情況下，驅(qū)動(dòng)的阻尼器的測(cè)試與停用的阻尼器的測(cè)試進(jìn)行比較。這測(cè)試阻尼器的轉(zhuǎn)換功能、它在兩種模式中的性能以及它的絕對(duì)阻尼特征。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)的阻力差最好通過(guò)使得輸出的速度保持相同來(lái)證明。當(dāng)功率吸收不同時(shí)，阻尼器顯然按預(yù)期來(lái)轉(zhuǎn)換。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種飛機(jī)控制表面促動(dòng)器，它包括：行星齒輪箱組件，該行星齒輪箱組件有：輸入太陽(yáng)齒輪；中間處理行星齒輪，該中間處理行星齒輪由太陽(yáng)齒輪驅(qū)動(dòng)；以及輸出環(huán)形齒輪，該輸出環(huán)形齒輪由中間處理行星齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)；以及傳感器，該傳感器有旋轉(zhuǎn)輸入部，其中，該旋轉(zhuǎn)輸入部由行星齒輪載體的行列(procession)通過(guò)無(wú)齒輪的連接件來(lái)驅(qū)動(dòng)。

有利的是，使得傳感器的位置離開(kāi)行星齒輪意味著它能夠布置成接近行星齒輪結(jié)構(gòu)的中心軸線。這很有利，因?yàn)樗朔嗽噲D使得解析器與環(huán)形齒輪接合而引起的問(wèn)題。行星齒輪定位在環(huán)形齒輪的徑向內(nèi)部，并可接近。例如，安裝成用于繞處理行星齒輪的中心旋轉(zhuǎn)的臂能夠用作通向旋轉(zhuǎn)傳感器的輸入部。能夠進(jìn)行合適的計(jì)算，以便將行星齒輪載體的位置/速度轉(zhuǎn)變成輸出環(huán)形齒輪的位置/速度(因?yàn)橐阎X輪比)。

優(yōu)選是，位置傳感器的旋轉(zhuǎn)輸入部與行星齒輪的行列的軸線同心。更優(yōu)選是，位置傳感器至少局部定位在由行星齒輪的行列確定的容積內(nèi)。位置傳感器的旋轉(zhuǎn)輸入部可以與驅(qū)動(dòng)臂的驅(qū)動(dòng)構(gòu)形接合，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)形相對(duì)于行星齒輪的行列徑向定向。

優(yōu)選是，驅(qū)動(dòng)臂與行星齒輪接合，以便允許相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)，但是不允許相對(duì)周向運(yùn)動(dòng)。有利的是，行星齒輪因此自由地徑向運(yùn)動(dòng)，從而降低在臂和傳感器上的徑向力。徑向狹槽可以設(shè)于臂中，該徑向狹槽與從行星齒輪凸出的凸起接合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

多于一個(gè)的驅(qū)動(dòng)臂可以提供給多個(gè)行星齒輪。

優(yōu)選是，通過(guò)使得位置解析器與行星齒輪組接合，它能夠插入齒輪箱結(jié)構(gòu)內(nèi)，甚至在由行星齒輪組的行列確定的容積內(nèi)的凹口內(nèi)。這使得結(jié)構(gòu)更緊湊，還用于保護(hù)位置解析器防止其受到外部力和污染物。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種飛機(jī)控制表面促動(dòng)器，它包括：殼體，該殼體包括從其伸出的外部支承件；輸出臂，該輸出臂從殼體伸出，并布置成相對(duì)于該殼體旋轉(zhuǎn)；其中，輸出臂和外部支承件中的一個(gè)確定了狹槽，該狹槽有第一端部止動(dòng)器，該輸出臂和外部支承件中的另一個(gè)確定了銷(xiāo)，該銷(xiāo)與狹槽接合，以便限制輸出臂在使用時(shí)的行程范圍。

有利的是，提供限制器/支承件將向殼體提供附加結(jié)構(gòu)，并防止輸出臂的超程。能夠保持殼體的結(jié)構(gòu)剛性。支承件在殼體的外部意味著它相對(duì)于輸出臂處于較大半徑，因此能夠更有效地提供止動(dòng)力。

優(yōu)選是，外部支承件連接殼體的兩個(gè)分開(kāi)部件。有利的是，提供支承件作為殼體的連接部件意味著它能夠布置在輸出臂的通路內(nèi)，這通常不可能。因此，它克服了驅(qū)動(dòng)的輸出臂從殼體伸出的缺點(diǎn)。

優(yōu)選是，提供了齒輪箱，該齒輪箱在使用時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出臂，其中，齒輪箱的至少一個(gè)齒輪接入殼體中。更優(yōu)選是，至少一個(gè)齒輪是行星齒輪結(jié)構(gòu)的行星齒輪。有利的是，由于力通過(guò)行星齒輪而置于殼體上，因此本發(fā)明特別適合行星齒輪結(jié)構(gòu)。行星齒輪組可以在環(huán)形齒輪的兩軸向側(cè)接入殼體。通過(guò)提供另外的殼體附件(輸出臂布置在該殼體附件處)，能夠使得殼體有額外的剛性，這能夠?qū)е鹿?jié)省材料。

優(yōu)選是，附接構(gòu)形設(shè)于殼體上并與輸出臂徑向相對(duì)。

附圖說(shuō)明

下面將參考附圖介紹根據(jù)本發(fā)明的飛機(jī)控制表面組件和促動(dòng)器，附圖中：

圖1是包括現(xiàn)有技術(shù)液壓主控制表面驅(qū)動(dòng)組件的飛機(jī)機(jī)翼的一部分的示意平面圖；

圖2是包括電動(dòng)主控制表面驅(qū)動(dòng)組件的飛機(jī)機(jī)翼的一部分的平面圖；

圖3表示了包括根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)主控制表面驅(qū)動(dòng)組件的飛機(jī)機(jī)翼的一部分的平面圖；

圖4a是用于圖3組件的驅(qū)動(dòng)的第一控制系統(tǒng)的示意圖；

圖4b是用于圖3組件的驅(qū)動(dòng)的第二可選控制系統(tǒng)的示意圖；

圖5是在根據(jù)圖3的組件中使用的齒輪箱結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6a是在圖3的組件中使用的促動(dòng)器的側(cè)剖圖；

圖6b是圖6a的區(qū)域B的詳細(xì)視圖；以及

圖7是圖6a的促動(dòng)器的端視圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，圖中表示了飛機(jī)機(jī)翼10的一部分，副翼面板12可運(yùn)動(dòng)地安裝在該飛機(jī)機(jī)翼10上。副翼面板12通過(guò)5個(gè)機(jī)械連桿組件14而附接在機(jī)翼10上，這5個(gè)機(jī)械連桿組件14間隔開(kāi)，并設(shè)置成允許副翼12進(jìn)行預(yù)定運(yùn)動(dòng)范圍的鉸接運(yùn)動(dòng)，以便在飛行中控制機(jī)翼的氣動(dòng)性能。

提供了第一液壓伺服促動(dòng)器16和第二液壓伺服促動(dòng)器18，它們?cè)O(shè)置成使得副翼面板12相對(duì)于機(jī)翼10運(yùn)動(dòng)。各伺服促動(dòng)器16、18通過(guò)相應(yīng)液壓油缸24、26來(lái)提供動(dòng)力，各液壓油缸24、26由分開(kāi)和獨(dú)立的液壓供給源(未示出)來(lái)供給。

在使用中，液壓伺服促動(dòng)器16、18處于有效/備用控制模式。換句話說(shuō)，第一液壓伺服促動(dòng)器16向副翼面板12提供動(dòng)力，用于響應(yīng)來(lái)自飛行控制計(jì)算機(jī)的指令而運(yùn)動(dòng)。在這樣驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，第二液壓伺服促動(dòng)器18置于備用模式，因此液壓油缸26處于旁路模式，以便對(duì)于面板運(yùn)動(dòng)提供盡可能小的阻力。因此，第一油缸24不必提供用于反向驅(qū)動(dòng)第二油缸26的較大附加動(dòng)力。

當(dāng)(i)向油缸24提供動(dòng)力的液壓供給源、(ii)油缸24自身或(iii)從油缸24的輸出至面板12的機(jī)械連接件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，備用的液壓伺服促動(dòng)器18能夠代替使用。

當(dāng)兩個(gè)液壓伺服促動(dòng)器16、18都產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，副翼面板12相對(duì)于機(jī)翼10的阻尼將由油缸24、26的固有阻力來(lái)提供(通過(guò)它們與面板12附接的相應(yīng)機(jī)械附件)。這避免了副翼面板12的、不受控制的擺動(dòng)。當(dāng)一個(gè)液壓伺服促動(dòng)器16、18的機(jī)械附件不再能夠向面板12和從面板12傳遞負(fù)載時(shí)也將產(chǎn)生這樣的阻尼。

參考圖2，圖中表示了從液壓向電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)圖1，機(jī)翼10和副翼面板12通過(guò)5個(gè)機(jī)械連桿組件14而連接。

提供了第一旋轉(zhuǎn)電促動(dòng)器28和第二旋轉(zhuǎn)電促動(dòng)器30。各促動(dòng)器28、30分別包括第一和第二電馬達(dá)36、38。各電馬達(dá)由單獨(dú)的電源(未示出)來(lái)驅(qū)動(dòng)。各促動(dòng)器28、30包括相應(yīng)減速齒輪箱40、42，該減速齒輪箱40、42將電馬達(dá)36、38的高速和低扭矩的輸出轉(zhuǎn)變成適合使得副翼面板12相對(duì)于機(jī)翼10運(yùn)動(dòng)的低速和高扭矩的輸出。

與圖1的系統(tǒng)類(lèi)似，促動(dòng)器28、30以有效/備用模式來(lái)操作。第一促動(dòng)器28正常驅(qū)動(dòng)副翼12，同時(shí)第二促動(dòng)器組件30備用。

對(duì)于(i)電源、(ii)馬達(dá)自身和(iii)促動(dòng)器提供冗余。

圖2的系統(tǒng)遇到在前言中所述的固有問(wèn)題。

圖2的系統(tǒng)由于馬達(dá)通過(guò)它們的相應(yīng)齒輪箱的慣性阻尼而具有固有的慣性阻尼特性。當(dāng)不能驅(qū)動(dòng)時(shí)，例如通過(guò)中斷兩個(gè)電源(假定兩個(gè)促動(dòng)器都起作用)，將不會(huì)導(dǎo)致擺動(dòng)，因?yàn)轳R達(dá)電樞的慣性通過(guò)相應(yīng)齒輪箱來(lái)阻尼面板12的運(yùn)動(dòng)。還應(yīng)當(dāng)知道，阻尼冗余也由兩個(gè)組件28、30來(lái)提供。

圖2的結(jié)構(gòu)的問(wèn)題是在正常使用中，第一促動(dòng)器28需要反向驅(qū)動(dòng)第二促動(dòng)器30。盡管只需要克服馬達(dá)38的電樞的慣性，但是該慣性通過(guò)齒輪箱42而放大很多倍。這將較大負(fù)擔(dān)置于有效馬達(dá)36上，并需要有用于該用途的明顯過(guò)大尺寸。

圖3表示了根據(jù)本發(fā)明的組件。副翼12通過(guò)四個(gè)機(jī)械連桿組件14而與機(jī)翼10連接。另外，還設(shè)有旋轉(zhuǎn)電促動(dòng)器44和阻尼組件46，它們各自提供從機(jī)翼10通向副翼12的單獨(dú)和離散的負(fù)載通路。

促動(dòng)器44與如圖2中所示的促動(dòng)器組件28基本類(lèi)似，除了提供第一電馬達(dá)48和第二電馬達(dá)50代替單個(gè)馬達(dá)36以外。兩個(gè)馬達(dá)電樞都驅(qū)動(dòng)通向促動(dòng)器44的齒輪箱40的公共輸入軸。與圖2的系統(tǒng)相同，兩個(gè)馬達(dá)48、50可通過(guò)獨(dú)立的電源(未示出)而獨(dú)立地操作和提供動(dòng)力。因此，提供了電源冗余和馬達(dá)冗余。

應(yīng)當(dāng)知道，馬達(dá)48、50以有效/備用模式來(lái)操作。在這種情況下，當(dāng)任一馬達(dá)需要反向驅(qū)動(dòng)另一馬達(dá)時(shí)都能夠非常容易地進(jìn)行，因?yàn)閼T性并不通過(guò)齒輪箱來(lái)增強(qiáng)。

還提供了專(zhuān)用的阻尼組件46，該阻尼組件46包括：機(jī)械連桿52，該機(jī)械連桿52布置成隨著副翼12相對(duì)于機(jī)翼10的運(yùn)動(dòng)而鉸接運(yùn)動(dòng)；以及專(zhuān)用的阻尼器54，該阻尼器54能夠通過(guò)連桿52的運(yùn)動(dòng)而阻尼在機(jī)翼10和副翼12之間的運(yùn)動(dòng)。

阻尼器54能夠在第一模式和第二模式之間轉(zhuǎn)換，在該第一模式中，阻尼效果可忽略，在該第二模式中，它的阻尼效果很明顯。因此，在促動(dòng)器組件44的正常操作過(guò)程中，副翼12的運(yùn)動(dòng)并不受到阻尼器54的較大阻尼(因?yàn)樗幱诘谝荒Ｊ?。當(dāng)促動(dòng)器44發(fā)生故障時(shí)，阻尼器54轉(zhuǎn)換至第二模式，以便阻尼副翼和降低副翼12的擺動(dòng)。因此，在正常操作過(guò)程中，促動(dòng)器組件44不需要耗費(fèi)能量來(lái)驅(qū)動(dòng)阻尼器54。

飛行控制計(jì)算機(jī)(FCC)用于使得阻尼器54在第一和第二模式之間轉(zhuǎn)換。FCC例如能夠檢測(cè)發(fā)送給兩個(gè)馬達(dá)48、50的控制信號(hào)對(duì)副翼12運(yùn)動(dòng)都沒(méi)有作用(因?yàn)镕CC監(jiān)測(cè)副翼面板運(yùn)動(dòng))。這將表示故障。

還提供了人工超控，因此飛行員能夠?qū)⒆枘崞?4轉(zhuǎn)換至第二模式。這對(duì)于人工飛行前檢查很有利，其中，阻尼器54能夠布置在第二模式，且副翼由馬達(dá)48或馬達(dá)50來(lái)驅(qū)動(dòng)。與阻尼器54處于第一模式時(shí)相比由馬達(dá)吸取的功率增加表示阻尼器和控制系統(tǒng)的工作讓人滿意。在這些情況下，面板12將在兩個(gè)測(cè)試中以相同速度運(yùn)動(dòng)。當(dāng)阻尼器轉(zhuǎn)換至第二模式時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)所需的電流將增加。

FCC可以設(shè)置成在上一次檢查后在預(yù)定數(shù)目的飛行后執(zhí)行這樣的檢查。目的是避免潛在的失效。

促動(dòng)器44提供了馬達(dá)冗余(因?yàn)橛袃蓚€(gè)馬達(dá))和電源冗余(因?yàn)轳R達(dá)由獨(dú)立的電源來(lái)供電)。促動(dòng)器44還能夠提供阻尼，假定機(jī)械連桿保持在促動(dòng)器和面板12之間(因?yàn)槊姘灞仨毻ㄟ^(guò)齒輪箱來(lái)反向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)電樞的慣性)。在促動(dòng)器44和面板12之間的機(jī)械連桿斷裂、使得促動(dòng)器44不再能夠提供阻尼的情況下，阻尼組件46能夠控制和減輕擺動(dòng)情況。

應(yīng)當(dāng)知道，阻尼組件46比圖2的第二促動(dòng)器30小得多和更簡(jiǎn)單，且在圖3的實(shí)施例中，只需要單個(gè)齒輪箱40。因此降低了成本和復(fù)雜性。

參考圖4a，圖中表示了示意性用于促動(dòng)器組件44的控制系統(tǒng)。飛行控制計(jì)算機(jī)(FCC)56設(shè)置成響應(yīng)由飛行員或自動(dòng)駕駛儀提供的指令來(lái)控制副翼12的運(yùn)動(dòng)。

促動(dòng)器44包括馬達(dá)48、50，該馬達(dá)48、50安裝在齒輪箱40的公共輸入軸49上。還提供了雙重位置解析器58，該雙重位置解析器58有進(jìn)入飛行控制計(jì)算機(jī)56的兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)連接件60、61。如后面所述，位置解析器58由齒輪箱40的行星齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此，飛行控制計(jì)算機(jī)56能夠監(jiān)測(cè)副翼12相對(duì)于機(jī)翼10的位置。這稱(chēng)為遙控環(huán)路閉合-即FCC設(shè)有關(guān)于副翼的位置的反饋，并能夠使用該數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確控制副翼位置(作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的部件)。

提供了兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元62、64。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元62設(shè)置成從電源線78接收高壓電(通常+/-270伏)，并通過(guò)電輸出線66來(lái)向第一電馬達(dá)48供電。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元64設(shè)置成從電源線80接收高壓電(270伏)，并通過(guò)電輸出線70向第二電馬達(dá)50供電。

雙重速度解析器68設(shè)于軸49的端部，從而提供表示馬達(dá)電樞的速度的速度信號(hào)。雙重速度解析器68、72分別通過(guò)數(shù)據(jù)線74、76來(lái)向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元62、64提供數(shù)據(jù)。

應(yīng)當(dāng)知道，高壓系統(tǒng)限制于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元/馬達(dá)電路。各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元62、64能夠分別通過(guò)從飛行控制計(jì)算機(jī)56接收的低壓控制線82、84運(yùn)行。

飛行控制計(jì)算機(jī)56使用三個(gè)數(shù)據(jù)線而直接與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元62、64通信。分別用于第一和第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元62、64的狀態(tài)數(shù)據(jù)線86、88向飛行控制計(jì)算機(jī)56提供診斷信息。速度數(shù)據(jù)線90、92向飛行控制計(jì)算機(jī)56提供各馬達(dá)48、50的速度信息(由雙重傳感器68來(lái)收集)。最后，兩個(gè)指令線94、96分別提供了從飛行控制計(jì)算機(jī)56至各馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元62、64的指令數(shù)據(jù)。各控制線包括用于面板運(yùn)動(dòng)的要求。FCC通過(guò)雙重傳感器58監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

上述系統(tǒng)能夠設(shè)置成用于遙控或本地環(huán)路閉合。在上述實(shí)例中，外部位置環(huán)路通過(guò)數(shù)據(jù)線60而由飛行控制計(jì)算機(jī)來(lái)閉合。速度環(huán)路通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)閉合，如分別由輸入線74、76和電線66、70來(lái)提供。

參考圖4b，提供了遙控環(huán)路閉合，其中，位置解析器向MDU(該MDU與促動(dòng)器44成一體)報(bào)告，而不是FCC。因此，F(xiàn)CC只通過(guò)線路94、96來(lái)發(fā)送要求信號(hào)，MDU通過(guò)本地環(huán)路閉合來(lái)執(zhí)行該要求信號(hào)。當(dāng)MDU或促動(dòng)器44有問(wèn)題時(shí)，F(xiàn)CC可以發(fā)現(xiàn)誤差信號(hào)，但是它在其它情況下發(fā)送面板位置要求信號(hào)，而沒(méi)有反饋信號(hào)(反饋環(huán)路和位置控制通過(guò)MDU來(lái)執(zhí)行)。MDU可以包含在促動(dòng)器內(nèi)，以便提供“靈敏的”促動(dòng)器。

在兩個(gè)實(shí)例中，提供了兩個(gè)MDU用于冗余。

還設(shè)想MDU 62、64和馬達(dá)48、50都可以組合至單個(gè)“故障容限”MDU和馬達(dá)單元中。MDU可以進(jìn)行組合，只要組合單元的可靠性具有與兩個(gè)單元相同的功能性(即冗余)。這例如可以通過(guò)使用在MDU內(nèi)的冗余電路來(lái)獲得。

類(lèi)似地，馬達(dá)48、50可以進(jìn)行組合。例如，可以提供組合的馬達(dá)，只要它有與兩個(gè)馬達(dá)等效或更大的可靠性。這可以通過(guò)將馬達(dá)線圈分開(kāi)成多個(gè)不同的獨(dú)立子線圈而實(shí)現(xiàn)。

參考圖5、6a和6b，圖中更詳細(xì)地表示了促動(dòng)器44(特別是齒輪箱40)。圖5是齒輪箱40的示意圖，而圖6a是穿過(guò)促動(dòng)器組件44的部件的剖視圖。

參考圖6a，各馬達(dá)48、50分別包括一系列的馬達(dá)繞組98、100。在各組繞組內(nèi)設(shè)有相應(yīng)的馬達(dá)電樞102、104。應(yīng)當(dāng)知道，各馬達(dá)48、50通過(guò)單獨(dú)的電路來(lái)供電。

各馬達(dá)48、50布置成驅(qū)動(dòng)公共軸49。在正常操作過(guò)程中，將只驅(qū)動(dòng)一個(gè)馬達(dá)(根據(jù)操作的有效/備用模式)。在軸49的第一端處設(shè)有雙重速度解析器68，該雙重速度解析器68布置成確定軸49的轉(zhuǎn)速。

同時(shí)參考圖5和6a，在軸49的相對(duì)端處設(shè)有正齒輪106，用于從軸49傳送驅(qū)動(dòng)。軸49和(因此)正齒輪106布置成繞齒輪箱40的中心軸線X旋轉(zhuǎn)。正齒輪106用作兩級(jí)行星齒輪箱的輸入太陽(yáng)齒輪，如后面所述。

正齒輪(輸入太陽(yáng)齒輪)106與復(fù)合行星輸入齒輪108接合和布置成驅(qū)動(dòng)該復(fù)合行星輸入齒輪108。復(fù)合行星輸入齒輪108包括三個(gè)單獨(dú)的行星齒輪110。各單獨(dú)的單個(gè)行星齒輪110包括輸入齒輪112和輸出齒輪114。輸出齒輪114布置成與在齒輪箱殼體118上的一組靜止齒輪齒116接合。復(fù)合行星輸入齒輪108因此接在殼體118上。因此，復(fù)合行星輸入齒輪108的各行星齒輪110環(huán)繞在第一行星齒輪載體120上的中心軸線X。

行星齒輪載體120有環(huán)繞軸線X的輸出齒輪122，從而形成太陽(yáng)齒輪。輸出齒輪122與包括8個(gè)單獨(dú)行星齒輪126的復(fù)合行星輸出齒輪124嚙合。該復(fù)合行星輸出齒輪124沒(méi)有行星齒輪載體，而是有一對(duì)擴(kuò)展器環(huán)124、125，該對(duì)擴(kuò)展器環(huán)124、125軸向偏離，并提供對(duì)于行星齒輪126的徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)的反作用(擴(kuò)展器環(huán)在圖5中未示出)。

各行星齒輪126包括第一齒輪126，該第一齒輪126與太陽(yáng)齒輪(即行星齒輪載體120的輸出齒輪122)接合，還與在殼體118上的一組靜止齒130接合。在各行星齒輪126的相對(duì)軸向端處還設(shè)有第二組齒輪齒132，該第二組齒輪齒132與在殼體118上的還一靜止組134嚙合。因此，各行星齒輪在兩個(gè)間隔開(kāi)的位置處接在殼體118上。

在間隔開(kāi)的第一和第二組齒128、132之間設(shè)有一組輸出齒136，該輸出齒136與環(huán)形齒輪138嚙合，從而向驅(qū)動(dòng)臂140提供輸出，該驅(qū)動(dòng)臂140設(shè)置成使得副翼面板12運(yùn)動(dòng)。

參考圖6B，解析器驅(qū)動(dòng)臂142設(shè)置成繞軸線X旋轉(zhuǎn)。在與軸線X同心的情況下，解析器驅(qū)動(dòng)臂142確定了具有端壁146的圓柱形凹口144。凹口144穿過(guò)行星齒輪126的中心行列的圓形軌跡的中心點(diǎn)延伸。凹口144與行星齒輪126交疊，從而它們沿軸向長(zhǎng)度的至少一部分共面。端壁146包括在它的軸向中心處的驅(qū)動(dòng)構(gòu)形148，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)形148成具有扁平部分的孔的形式(可以設(shè)想其它構(gòu)形，例如花鍵)。

一個(gè)行星齒輪(在圖6B中標(biāo)記為126)包括插入件127，該插入件127有從其軸向凸出的尖頭129。尖頭129與解析器驅(qū)動(dòng)臂142的端部接合，從而解析器驅(qū)動(dòng)臂142與行星齒輪126一起旋轉(zhuǎn)。該尖頭與解析器驅(qū)動(dòng)臂142接合，從而行星齒輪126能夠相對(duì)于解析器驅(qū)動(dòng)臂142徑向運(yùn)動(dòng)，但是并不周向運(yùn)動(dòng)。這通過(guò)使得尖頭129與解析器驅(qū)動(dòng)臂142上的徑向狹槽匹配而實(shí)現(xiàn)。這消除了在傳感器58的解析器驅(qū)動(dòng)臂142上的任何徑向負(fù)載。

雙重位置傳感器58裝入凹口144內(nèi)，且位置傳感器58的輸入軸152與在解析器驅(qū)動(dòng)臂142上的驅(qū)動(dòng)構(gòu)形148接合。位置解析器58使用偏心銷(xiāo)150而靜止地安裝在殼體118內(nèi)，以使得它不能旋轉(zhuǎn)，因此，輸入軸被驅(qū)動(dòng)，以便確定解析器驅(qū)動(dòng)臂142(和因此行星齒輪126)的位置。

應(yīng)當(dāng)知道，因?yàn)榘伎?44嵌套至行星齒輪126內(nèi)，因此解析器58并不從殼體118凸出太遠(yuǎn)，從而形成緊湊結(jié)構(gòu)。

通過(guò)使用合適的計(jì)算，輸出臂140的位置能夠很容易地確定。因?yàn)樵谛行驱X輪126和(因此)解析器驅(qū)動(dòng)臂142以及環(huán)形齒輪138之間的齒輪比為已知，因此能夠從雙重解析器58的輸出來(lái)確定輸出臂140的位置。

參考圖7，該圖7表示了沿圖6a中的方向VII的視圖。臂140能夠清楚看見(jiàn)處于繞軸線X旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)位置。臂140確定了在第一端158處的環(huán)形齒輪138。輸出行星齒輪族124的各行星齒輪組件126也能夠看見(jiàn)。臂140從第一端158向較小的第二端160漸縮，在該第二端160處建立連接點(diǎn)162，用于與促動(dòng)器44的其余部分驅(qū)動(dòng)連接。

應(yīng)當(dāng)知道，臂140包括在環(huán)形齒輪138的半徑外側(cè)的狹槽154，該狹槽154實(shí)際上為弓形。

再參考圖6a，殼體118具有第一部件164，齒輪箱40的大部分容納于該第一部件164中。殼體的第二部件166通過(guò)螺栓167而螺栓連接至第一部件164上。中間間隔件部件165設(shè)于部件164、166之間。部件164、165、166一起確定了圓形段(即部分周邊)狹槽，以便使得臂140能夠在使用時(shí)旋轉(zhuǎn)。連接部件164、166的螺栓156穿過(guò)弓形狹槽154。這樣很有利，因?yàn)榇┻^(guò)臂140中的狹槽154的螺栓156向在殼體的部件164、166之間的連接部提供了附加強(qiáng)度。而且，狹槽154的端部提供了用于臂140的限制器，從而限制它繞軸線X的運(yùn)動(dòng)。

附接點(diǎn)168設(shè)于中間間隔件部件165中，并定位成與臂140在它的中心位置基本徑向相對(duì)。