在各種機械裝置中使用致動器來控制這些裝置的特征和移動部件。具體地，致動器是用于控制系統(tǒng)、機構(gòu)、裝置、結(jié)構(gòu)等的電機。致動器可由各種能量源進行供電并且可將所選擇的能量源轉(zhuǎn)換成運動。

例如，在計算機盤驅(qū)動器中使用致動器來控制讀/寫頭的位置，通過讀/寫頭將數(shù)據(jù)存儲在盤上并且從盤讀取數(shù)據(jù)。另外，在機器人中(即，在自動化工廠中)使用致動器來組裝產(chǎn)品。致動器還操作車輛上的制動器，開關(guān)門，升降鐵道門并且執(zhí)行日常的許多其他任務(wù)。因此，致動器的使用范圍廣。

在航空領(lǐng)域，使用致動器來控制允許飛行器飛行的各種操縱面。例如，位于各機翼中的襟翼、擾流板和副翼中的每個都需要致動器。另外，機尾中的致動器控制飛行器的方向舵和升降舵。此外，機身中的致動器打開和關(guān)閉覆蓋起落架艙的門。還使用致動器升高和降低飛行器的起落架。此外，各發(fā)動機上的致動器控制用于使飛機減速的推力換向器。

常用的致動器歸為兩種一般類別：液壓和電力，這兩種類別的差異在于用于實現(xiàn)移動或控制的動力。液壓致動器需要承壓的、不可壓縮工作流體，常常是油。電力致動器使用電動機，使用電動機的軸旋轉(zhuǎn)利用某種傳動來產(chǎn)生線性位移。

盡管在飛機中廣泛使用了液壓致動器，但液壓致動器的問題是分配和控制承壓的工作流體需要用水管裝置。在飛機中，產(chǎn)生高壓工作流體的泵和按路線發(fā)送工作流體所需的水管裝置添加了重量并且增加了設(shè)計復(fù)雜度，因為必須仔細鋪設(shè)液壓線路。另外，液壓系統(tǒng)中可能的故障模式包括針對用于定位操縱面的伺服閥的壓力故障、泄漏和電力故障。然而，液壓系統(tǒng)的一個固有特征在于，液壓飛行控制系統(tǒng)可使用阻尼力在已經(jīng)檢測到故障之后保持穩(wěn)定性。

電力致動器克服了液壓系統(tǒng)的缺點中的一些。特別地，被電能供電和控制的電力致動器只需要用電線進行操作和控制。然而，在飛機操作期間，電力致動器也會故障。例如，電動機的繞組容易因熱和水而受損。另外，電機軸上的軸承磨損。固有地比液壓致動器中使用的活塞和氣缸更復(fù)雜的電機和負載之間的傳動也容易發(fā)生故障。在電力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)二者中，致動器的機械故障(例如，齒輪或軸承故障等)會導(dǎo)致致動器有機械功能損失。另外，電子系統(tǒng)會故障。當(dāng)將通信發(fā)送到致動器的命令循環(huán)有故障時，出現(xiàn)一種類型的電力故障。當(dāng)致動器內(nèi)的電力循環(huán)(諸如，通向電機的高電力循環(huán))故障時，出現(xiàn)另一種類型的電力故障。

當(dāng)在飛行器設(shè)計中愈來愈多地使用電子致動器系統(tǒng)時，需要有應(yīng)對這些系統(tǒng)的可能故障模式的新方法。在這些系統(tǒng)中需要故障-容差(即，遭受一個或更多個部件故障或失效仍保持工作的能力)。因為電子飛行控制系統(tǒng)沒有可用于阻尼的液壓流體，所以需要倘若有故障就可使用的替代故障安全系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供了軸定位系統(tǒng)的各種示例，軸定位系統(tǒng)在主系統(tǒng)故障時可用作機電致動器的輔助故障-安全系統(tǒng)。根據(jù)各種示例，定位系統(tǒng)包括與機電致動器聯(lián)接的軸。所述軸沿著線性軸移動并且所述機電致動器在正常操作期間自由平移。電磁線圈被設(shè)置成包圍所述軸的至少一部分。當(dāng)施加電流時，所述電磁線圈生成磁場。金屬外殼包圍所述電磁線圈的至少一部分。當(dāng)所述金屬外殼接觸第一磁體時，所述軸置于預(yù)定位置并且當(dāng)所述軸置于所述預(yù)定位置時，所述機電致動器的平移運動受限制。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述軸定位系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述軸的彈簧。當(dāng)向所述電磁線圈施加電流時，所述彈簧將所述軸保持在回縮位置。當(dāng)施加所述電流時，所述電磁線圈排斥所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)沒有向所述電磁線圈施加電流時，所述金屬外殼吸引到所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面所述軸定位系統(tǒng)還包括第二磁體。所述第二磁體具有比所述第一磁體弱的磁場。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)向所述電磁線圈施加所述電流時，所述金屬外殼接觸所述第二磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)沒有向所述電磁線圈施加電流時，所述金屬外殼接觸所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述機電致動器是線性致動器。當(dāng)所述軸移動到所述預(yù)定位置時，所述軸與所述線性致動器的凸緣接合。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述軸是旋轉(zhuǎn)致動器的部分。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述軸定位系統(tǒng)還包括定中凸輪和鎖定凸輪。當(dāng)所述軸處于所述預(yù)定位置時，所述定中凸輪和所述鎖定凸輪接合。當(dāng)所述軸處于回縮位置時，所述定中凸輪和所述鎖定凸輪脫離。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，在電力故障期間，所述軸移動到所述預(yù)定位置。

根據(jù)各種示例，一種機構(gòu)包括飛行控制計算機系統(tǒng)、具有軸的平移軸、將所述平移軸沿著所述軸移動的機電致動器和軸定位系統(tǒng)。所述機電致動器與所述飛行控制計算機通信連接。所述軸定位系統(tǒng)包括與所述機電致動器聯(lián)接的軸。所述軸沿著線性軸移動并且所述機電致動器在正常操作期間自由平移。所述軸定位系統(tǒng)還包括包圍所述軸的至少一部分設(shè)置的電磁線圈。當(dāng)施加電流時，所述電磁線圈生成磁場。金屬外殼包圍所述電磁線圈。另外，所述軸定位系統(tǒng)包括第一磁體。當(dāng)所述金屬外殼接觸第一磁體時，所述軸置于預(yù)定位置并且當(dāng)所述軸置于所述預(yù)定位置時，所述平移軸和所述機電致動器的平移運動受限制。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述機構(gòu)還包括聯(lián)接到所述軸的彈簧。當(dāng)向所述電磁線圈施加電流時，所述彈簧將所述軸保持在回縮位置。當(dāng)施加所述電流時，所述電磁線圈排斥所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)沒有向所述電磁線圈施加電流時，所述金屬外殼吸引到所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，設(shè)備還包括第二磁體。所述第二磁體具有比所述第一磁體弱的磁場。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)向所述電磁線圈施加所述電流時，所述金屬外殼接觸所述第二磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，當(dāng)沒有向所述電磁線圈施加電流時，所述金屬外殼接觸所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述機電致動器是線性致動器。當(dāng)所述軸移動到所述預(yù)定位置時，所述軸與所述線性致動器的凸緣接合。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述軸是旋轉(zhuǎn)致動器的部分。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，設(shè)備包括定中凸輪和鎖定凸輪。當(dāng)所述軸處于所述預(yù)定位置時，所述定中凸輪和所述鎖定凸輪接合。當(dāng)所述軸處于回縮位置時，所述定中凸輪和所述鎖定凸輪脫離。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，在電力故障期間，所述軸移動到所述預(yù)定位置。

根據(jù)各種示例，一種方法包括：使用機電致動器來驅(qū)動軸，其中，所述機電致動器在正常操作期間自由平移；向所述電磁線圈施加電流，以產(chǎn)生磁場改變，其中，所述電磁線圈圍繞所述軸的至少一部分設(shè)置并且至少部分地被金屬外殼包圍，其中，所述軸響應(yīng)于所述磁場改變而移動；以及當(dāng)所述軸置于預(yù)定位置時，限制所述機電致動器的平移運動，其中，當(dāng)所述金屬外殼接觸第一磁體時，所述軸置于所述預(yù)定位置。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述方法包括：當(dāng)向所述電磁線圈施加所述電流時，彈簧將所述軸保持在回縮位置，并且其中當(dāng)施加所述電流時，所述電磁線圈排斥所述第一磁體。

在可包括之前和/或之后示例和方面中的任一個的主題的至少一部分的一個方面，所述方法包括：當(dāng)沒有向所述電磁線圈施加電流時，所述金屬外殼吸引到所述第一磁體。

以下，進一步參照附圖描述這些和其他實施方式。

附圖說明

圖1A至圖1B是按照一些實施方式的使用針對機電線性制動器的電磁力和彈簧力的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖2A至圖2B是按照一些實施方式的使用針對機電線性制動器的電磁力和彈簧力的替代定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖3A至圖3B是按照一些實施方式的使用針對機電線性制動器的電磁力和彈簧力的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖4A至圖4B是按照一些實施方式的與機電線性制動器一起使用的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖5A至圖5B是按照一些實施方式的使用針對機電旋轉(zhuǎn)致動器的電磁力和彈簧力的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖6A至圖6B是按照一些實施方式的使用針對機電旋轉(zhuǎn)致動器的電磁力和磁力的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖7A至圖7B是按照一些實施方式的與機電旋轉(zhuǎn)致動器一起使用的定位系統(tǒng)的圖解表示。

圖8是按照一些實施方式的飛行器飛行控制系統(tǒng)的圖解表示。

圖9A是按照一些實施方式的反映從制造的早期階段到進入服務(wù)的飛行器生命周期中的關(guān)鍵操作的處理流程圖。

圖9B是示出按照一些實施方式的飛行器的各種關(guān)鍵部件的框圖。

具體實施方式

在下面的描述中，為了提供對所提出構(gòu)思的徹底理解，闡述許多具體細節(jié)。可在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下，實踐所提出的構(gòu)思。在其他情形下，沒有詳細地描述熟知的處理操作，從而沒有不必要地混淆所描述的構(gòu)思。雖然將結(jié)合具體實施方式描述一些構(gòu)思，但應(yīng)該理解，這些實施方式不旨在是限制。

介紹

因為在飛行器設(shè)計中愈來愈多地使用機電致動器系統(tǒng)，所以需要用新方法來應(yīng)對這些系統(tǒng)的可能故障模式。在這些系統(tǒng)中，需要故障-容差(即，遭受一個或更多個部件故障或失效仍保持工作的能力)。因為電子飛行控制系統(tǒng)沒有可用于阻尼的液壓流體，所以需要倘若有故障可使用的替代故障安全系統(tǒng)。

即使在致動系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，主飛行控制系統(tǒng)也需要操縱面是穩(wěn)定的。在有主飛行控制系統(tǒng)故障的情況下，操縱面必須通過保持足夠的衰減或鎖定就位來持續(xù)穩(wěn)定。如果操縱面沒有受阻或鎖定，則操縱面會變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致機翼無法適宜地發(fā)揮作用。

提出了被設(shè)計成倘若主飛行控制致動系統(tǒng)有故障就穩(wěn)定主飛行操縱面的各種機制。特別地，各種示例提供了若主驅(qū)動系統(tǒng)故障就定位并且保持飛行操縱面從而提供飛行操縱面的穩(wěn)定性的輔助故障-安全系統(tǒng)。具體地，定位系統(tǒng)包括根據(jù)各種示例的用于定位和固定機電致動器的電磁線圈。在電力故障、切斷電力或者機械故障的情況下，定位系統(tǒng)將機電致動器返回預(yù)定位置(諸如，已知位置或空擋位置)。另外，根據(jù)各種實施方式，定位系統(tǒng)可在被置于預(yù)定位置之后，將其本身自動地重置到操作位置。

盡管所描述的各種示例涉及將機電致動器的定位系統(tǒng)與飛行器設(shè)計一起使用，但定位系統(tǒng)可與各種機械裝置和車輛一起使用。例如，定位系統(tǒng)可用在商用飛機、軍用飛機、旋翼機、運載火箭、航天器/衛(wèi)星等中。此外，定位系統(tǒng)可用在運輸工具引導(dǎo)控制系統(tǒng)中。另外，定位系統(tǒng)可用在各種裝置中，諸如但不限于機器人、陸地運輸工具、軌道運輸工作、閘門、門等。

系統(tǒng)示例

提出了提供當(dāng)主系統(tǒng)故障時可用作輔助故障-安全系統(tǒng)的機電軸定位系統(tǒng)的各種機制。參照圖1A至圖1B，示出按照一些實施方式的用于機電線性致動器的軸定位系統(tǒng)的圖解表示。特別地，圖1A中的定位系統(tǒng)被示出處于回縮位置并且圖1B中的定位系統(tǒng)被示出處于伸長位置。軸定位系統(tǒng)100組合使用電磁力和機械彈簧力，以操作可用于將機電致動器(未示出)移動到預(yù)定位置(諸如，中性或中心位置)的軸103。針對圖4A至圖4B和圖8更詳細地描述軸定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

在圖1A中示出的示例中，定位系統(tǒng)100包括外殼101、軸103、彈簧105、磁體107、金屬外殼109和電磁線圈111。彈簧105可以是任何類型的機械彈簧(諸如，一組貝氏墊圈(Belleville washer)、囊式彈簧等)。當(dāng)向電磁線圈111供應(yīng)電流時，所生成的電磁場致使電磁線圈111排斥磁體107。當(dāng)電磁線圈111排斥磁體107時，軸103回縮并且壓縮機械彈簧105。在這種構(gòu)造中，彈簧105通過電磁線圈111的操作而平衡。如所示出的，只要向電磁線圈111供應(yīng)電流，軸就保持回縮位置。

在正常斷電、電力故障、或機械故障時，彈簧105將軸103向著磁體107伸展和推動，如圖1B中所示。金屬外殼109被吸引到磁體107并且附于磁體107，從而將軸103移動到預(yù)定位置并且進行穩(wěn)定。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)100組合使用電磁力和機械彈簧力，以操作軸103將機電致動器調(diào)節(jié)至預(yù)定位置。例如，可在電力故障的情況下使用軸103，以在飛行期間精確地將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片的機電致動器返回安全位置，或者將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片返回已知位置。另外，定位系統(tǒng)100可將機電致動器驅(qū)動到預(yù)定位置并且將機電致動器和軸103磁性地鎖定于特定位置。如針對圖4A至圖4B更詳細描述的，當(dāng)機電致動器移動并且鎖定于預(yù)定位置時被穩(wěn)定，使得機電致動器的移動被減少并且被抵抗。

在本實施方式中，一旦不再需要伸長位置，就可將定位系統(tǒng)100重置成回縮位置。特別地，電流可被提供到電磁線圈111，使得它排斥磁體107?？纱蚱平饘偻鈿?09之間的吸引并且電磁線圈111可再次排斥磁體107，諸如以致使軸103壓縮彈簧105。以此方式，可控制軸103的位置并且根據(jù)供應(yīng)到電磁線圈111的電流的量和方向進行自動重置。

參照圖2A至圖2B，示出機電線性致動器的定位系統(tǒng)的替代實施方式。特別地，圖2A描繪處于回縮位置的定位系統(tǒng)并且圖2B描繪處于伸長位置的定位系統(tǒng)。軸定位系統(tǒng)200組合使用電磁力和機械彈簧力，以操作可用于將機電致動器(未示出)移動到預(yù)定位置(諸如，中性或中心位置)的軸203。針對圖4A至圖4B和圖8更詳細地描述軸定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)200包括外殼201、軸203、彈簧205、磁體207、金屬外殼209、電磁線圈211和彈簧外殼213。彈簧205可以是任何類型的機械彈簧(諸如，一組貝氏墊圈、囊式彈簧等)。如圖2A中所示，彈簧205保持軸203處于回縮位置。具體地，允許彈簧完全延伸并且保持彈簧外殼213離開磁體207。當(dāng)在一個方向上向電磁線圈211施加電流時，由于電流感生出的磁力，導(dǎo)致彈簧外殼213被吸引到磁體207。

如圖2B中所示，彈簧外殼213隨后將其自身附于磁體207，并且通過彈簧外殼213和磁體207之間的吸引力，將軸203推到伸長位置并且保持就位。一旦彈簧外殼213附于磁體207，電流就可被切斷。隨后，在沒有施加任何電流的情況下，由于磁體和彈簧外殼之間的吸引力，導(dǎo)致軸203保持這個伸長位置。

根據(jù)各種實施方式，一旦不再需要伸長位置，就可將定位系統(tǒng)200重置成回縮位置。具體地，為了將軸返回回縮位置，可通過電磁線圈211，在與施加電流以將磁體207吸引到彈簧外殼213時相反的方向上使電流脈動。通過以此方式使電流脈動通過電磁線圈211，彈簧外殼213可脫離磁體207并且開始排斥磁體207。一旦允許彈簧205伸展從而保持彈簧外殼213離開磁體207，就不需要向電磁線圈211施加更多電流。在本實施方式中，如果出現(xiàn)電力故障、正常斷電、或機械故障，則將需要用輔助電力源將軸203返回伸長位置。

參照圖3A至圖3B，示出機電線性致動器的定位系統(tǒng)的另一個實施方式。特別地，圖3A描繪處于回縮位置的定位系統(tǒng)并且圖3B描繪處于伸長位置的定位系統(tǒng)。軸定位系統(tǒng)300組合使用電磁力和磁力，以操作可用于將機電致動器(未示出)移動到預(yù)定位置(諸如，中性或中心位置)的軸303。針對圖4A至圖4B和圖8更詳細地描述軸定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)300包括外殼301、軸303、弱磁體305、強磁體307、金屬外殼309、和電磁線圈311。如圖3A至圖3B中所示，定位系統(tǒng)300使用兩組磁體將軸303在回縮位置和伸長位置之間移動。為了保持軸303處于圖3A中描繪的回縮位置，電流必須連續(xù)流過電磁線圈311，以將它吸引到弱磁體305并且使它排斥強磁體307。盡管必須向電磁線圈311連續(xù)施加電流將軸303保持在這個位置，但金屬外殼309附于弱磁體305，使得軸303被穩(wěn)定在這個位置并且限于極小或可忽略的移動。

為了將軸303移動到伸長位置，電流必須瞬時反轉(zhuǎn)通過電磁線圈311，使得金屬外殼309將與弱磁體305斷開。一旦金屬外殼309與弱磁體305斷開，金屬外殼309就將吸引到強磁體307，因為強磁體307將對金屬外殼309具有更強的磁引力。一旦金屬外殼309已經(jīng)附于強磁體307，隨后就斷開電流，因為強磁體307將保持軸303就位。

倘若電力故障、機械故障、或正常斷電，電磁線圈311將不再被磁化并且金屬外殼309將自動吸引到弱磁體305和強磁體307中較強的那個。一旦金屬外殼309附于強磁體307，軸303就固定在伸長位置。在一些示例中，可使用這個伸長位置來定位和固定機電致動器。針對圖4A至圖4B和圖8更詳細地描述軸定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

在本實施方式中，一旦不再需要伸長位置，就可將定位系統(tǒng)300重置成回縮位置。特別地，可向電磁線圈111提供電流，使得電磁線圈111排斥強磁體307。可打破金屬外殼309和強磁體307之間的吸引并且電磁線圈311可再次排斥強磁體307，諸如以致使軸303向著弱磁體305移動。一旦金屬外殼309到達弱磁體305，金屬外殼309就附于弱磁體305并且在施加電流時保持就位。以此方式，可根據(jù)供應(yīng)到電磁線圈311的電流的量和方向，自動地控制和重置軸303的位置。

參照圖4A至圖4B，示出按照一些實施方式的與機電線性致動器一起使用的定位系統(tǒng)的圖解表示。如所示出的，四個定位系統(tǒng)401位于外殼400內(nèi)。平移軸403穿過外殼400并且包括凸緣405。凸緣405如所示出地在一些示例中可從平移軸403的兩側(cè)伸出，并且可在其他示例中形成包圍平移軸的環(huán)或其他形狀。平移軸403可在其縱軸方向上在定位系統(tǒng)401的回縮軸之間往復(fù)或平移407。這個平移軸403可以是在正常操作期間對平移407提供控制的另一個機械系統(tǒng)或致動器的部分。根據(jù)應(yīng)用，在一些示例中，平移可在大約1/2英寸的范圍內(nèi)，在其他示例中，在5英寸至10英寸的范圍內(nèi)，或者根據(jù)平移軸403在機械裝置或致動器內(nèi)如何使用而處于任何其他距離。

在本實施方式中，當(dāng)主系統(tǒng)故障時，定位系統(tǒng)401用作輔助故障-安全系統(tǒng)。特別地，可通過作為主系統(tǒng)的部分的致動器(未示出)來控制平移軸403的運動。在正常致動器操作期間，定位系統(tǒng)的軸保持在回縮位置，如所示出的。以上，針對圖1A至圖1B、圖2A至圖2B和圖3A至圖3B描述可保持回縮位置和伸長位置的定位系統(tǒng)的示例。在本實施方式中，示出定位系統(tǒng)，如同結(jié)合圖3A至圖3B描述的定位系統(tǒng)。然而，可使用之前描述的定位系統(tǒng)中的任一個以類似方式固定平移軸403。

在定位系統(tǒng)401的軸回縮時，平移軸403通過正常沖程自由移動，而不受定位系統(tǒng)的軸的干擾。然而，在電力故障、機械故障、或正常斷電期間，定位系統(tǒng)的軸移動到伸長位置并且抵著平移軸的凸緣405向上推動。在一些示例中，定位系統(tǒng)的軸將平移軸403驅(qū)動至預(yù)定位置(諸如，中心位置或中性位置)，并且保持這個位置，如圖4B中所示。

一旦系統(tǒng)已經(jīng)完成其穩(wěn)定平移軸403的任務(wù)并且不再需要這種構(gòu)造，定位系統(tǒng)401就可返回回縮位置，如以上針對圖1A至圖1B、圖2A至圖2B和圖3A至圖3B更詳細描述的。定位系統(tǒng)的軸可恢復(fù)其原始位置，并且可在今后操作期間，連同作為故障-安全系統(tǒng)的主致動器再次使用定位系統(tǒng)401。如上所述，可在主致動器或系統(tǒng)故障期間，啟動定位系統(tǒng)401。然而，在一些示例中，可在其他時間(諸如，在飛行期間)使用定位系統(tǒng)，以將致動器的軸固定在預(yù)定位置。如以上說明的，可通過向定位系統(tǒng)401提供電流，將系統(tǒng)自動在回縮位置和伸長位置之間移動。

在圖4B中示出的示例中，平移軸403保持在作為其預(yù)定位置的中心位置。定位系統(tǒng)的軸限制致動器的移動并且將平移軸403返回預(yù)定位置。在一些實施方式中，定位系統(tǒng)的軸可被預(yù)先定位，以當(dāng)定位系統(tǒng)的軸處于伸長位置時控制平移軸403將終止于什么位置。在其他示例中，可調(diào)節(jié)定位系統(tǒng)的軸的長度，以適應(yīng)特定的預(yù)定位置。在一些示例中，預(yù)定位置可以是實現(xiàn)最佳空氣動力系統(tǒng)諸如以減小拖拽力等的中性位置。在其他示例中，可期望有不同的預(yù)定位置。在一些示例中，定位系統(tǒng)的軸的數(shù)量可酌情變化，以定位平移軸403，例如，平移軸403每側(cè)一個、兩個、三個、四個或更多個定位系統(tǒng)的軸，或平移軸403每側(cè)不相等數(shù)量的定位系統(tǒng)的軸。

參照圖5A至圖5B，示出按照一些實施方式的機電旋轉(zhuǎn)致動器的軸定位系統(tǒng)的圖解表示。特別地，圖5A中的定位系統(tǒng)被示出為處于回縮的未鎖定位置，圖5B中的定位系統(tǒng)被示出為處于伸長的鎖定位置。軸定位系統(tǒng)500組合使用電磁力和機械彈簧力，以將軸503、鎖定凸輪513和傳動凸輪515相對于彼此進行操作，以便將機電致動器(未示出)移動到預(yù)定位置(諸如，中性或中心位置)。例如，軸503可以是致動器的部分或者可以是致動器的延伸。另外，在各種示例中，軸503可帶螺紋，并且在一些示例中，軸503可包括滾子螺桿或滾珠螺桿移動。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)500集成應(yīng)用彈簧的電子離合器和制動器的電子功能和機械功能，以生成倘若斷電、機械故障、或系統(tǒng)失效就將允許機電致動器被命令或機械或電子驅(qū)動到鎖定預(yù)定位置的旋轉(zhuǎn)運動。在一個示例中，可在飛行器中使用定位系統(tǒng)，使得一旦系統(tǒng)機械鎖定以抵抗物品(諸如，轉(zhuǎn)子葉片)的致動器移動，飛行器就可用所有飛行控制權(quán)限繼續(xù)飛行，同時在這個鎖定位置不可以主動控制葉片扭轉(zhuǎn)。

在圖5A中示出的示例中，定位系統(tǒng)500包括外殼501、軸503、彈簧505、磁體507、金屬外殼509、電磁線圈511、鎖定凸輪513和傳動凸輪515。彈簧505可以是任何類型的機械彈簧(諸如，一組貝氏墊圈、囊式彈簧等)。當(dāng)向電磁線圈511供應(yīng)電流時，所生成的電磁場致使電磁線圈511排斥磁體507。當(dāng)電磁線圈511排斥磁體507時，軸503回縮并且壓縮機械彈簧505。在這種構(gòu)造中，彈簧505通過電磁線圈511的操作而平衡。如所示出的，只要向電磁線圈511供應(yīng)電流，軸就保持回縮位置。

在正常斷電、電力故障、或機械故障時，彈簧505將軸503(可借助螺紋、滾子螺桿、滾珠螺桿等)和傳動凸輪515伸展并且推動到伸長位置，直到金屬外殼509附于磁體507，如圖5B中所示。當(dāng)金屬外殼509附于磁體507時，傳動凸輪515接合鎖定凸輪513并且隨后通過鎖定機構(gòu)和金屬外殼509附于磁體507，將軸513穩(wěn)定在預(yù)定位置。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)500組合使用電磁力和機械彈簧力，以操作軸503和傳動凸輪515，將旋轉(zhuǎn)機電致動器驅(qū)動到預(yù)定位置。例如，可在電力故障的情況下使用定位系統(tǒng)500，以在飛行期間精確地將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片的機電致動器返回安全位置，或者將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片返回已知位置。另外，定位系統(tǒng)500集成電磁體和機械彈簧的功能，將機電致動器驅(qū)動到預(yù)定位置并且將軸103機械和磁性鎖定到特定位置。當(dāng)被鎖定時，一旦軸503被置于預(yù)定位置，軸503就抵抗旋轉(zhuǎn)機電致動器的移動。一旦定位系統(tǒng)500處于鎖定位置，就可從系統(tǒng)去除電力。

根據(jù)各種實施方式，定位系統(tǒng)500用傳動凸輪515提供選擇性鎖定和解鎖軸503進而附接的致動器的移動的能力。特別地，一旦不再需要鎖定/伸長位置，就可將定位系統(tǒng)100重置成未鎖定/回縮位置。特別地，電流可被提供到電磁線圈511，使得它排斥磁體507?？纱蚱平饘偻鈿?09之間的吸引并且電磁線圈511可再次排斥磁體507，諸如以致使傳動凸輪515背離鎖定凸輪513移動并且致使軸503壓縮彈簧505。在這個未鎖定位置，軸503可自由旋轉(zhuǎn)。以此方式，可控制軸503的移動、定位和鎖定并且根據(jù)供應(yīng)到電磁線圈511的電流的量和方向進行自動重置。

參照圖6A至圖6B，示出按照一些實施方式的機電旋轉(zhuǎn)致動器的軸定位系統(tǒng)的圖解表示。特別地，圖6A中的定位系統(tǒng)被示出處于回縮、未鎖定位置并且圖6B中的定位系統(tǒng)被示出為處于伸長、鎖定位置。軸定位系統(tǒng)600組合使用電磁力和磁力，以將軸603、鎖定凸輪613和傳動凸輪615相對于彼此操作，諸如以將機電致動器(未示出)移動到預(yù)定位置(諸如，中性或中心位置)。例如，軸603可以是致動器的部分或者可以是致動器的延伸。另外，在各種示例中，軸603可帶螺紋，并且在一些示例中，軸603可包括滾子螺桿或滾珠螺桿移動。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)600集成應(yīng)用彈簧的電子離合器和制動器的電子功能和機械功能，以生成倘若斷電、機械故障、或系統(tǒng)失效就將允許機電致動器被命令或機械或電子驅(qū)動到鎖定預(yù)定位置的旋轉(zhuǎn)運動。在一個示例中，可在飛行器中使用定位系統(tǒng)，使得一旦系統(tǒng)機械鎖定以抵抗物品(諸如，轉(zhuǎn)子葉片)的致動器移動，飛行器就可用所有飛行控制權(quán)限繼續(xù)飛行，同時在這個鎖定位置不可以主動控制葉片扭轉(zhuǎn)。

在圖6A中示出的示例中，定位系統(tǒng)600包括外殼601、軸603、弱磁體605、強磁體607、金屬外殼609、電磁線圈611、鎖定凸輪613和傳動凸輪615。如圖6A至圖6B中所示，定位系統(tǒng)600使用兩組磁體將軸603在未鎖定/回縮位置和鎖定/伸長位置之間移動。為了保持軸603處于圖6A中描繪的回縮位置，電流必須連續(xù)流過電磁線圈611，以將它吸引到弱磁體605并且使它排斥強磁體607。盡管必須向電磁線圈611連續(xù)施加電流將軸603保持在這個位置，但金屬外殼609附于弱磁體605，使得軸603和傳動凸輪615被穩(wěn)定在這個位置。在一些實施方式中，當(dāng)軸603處于這個位置時，附于定位系統(tǒng)600的致動器自由旋轉(zhuǎn)并且可進行移動，不受定位系統(tǒng)600的干擾。

為了將軸603和傳動凸輪615移動到伸長位置，電流必須瞬時反轉(zhuǎn)通過電磁線圈611，使得金屬外殼609將與弱磁體605斷開。一旦金屬外殼609與弱磁體605斷開，金屬外殼609就將吸引到強磁體607，因為強磁體607將對金屬外殼609具有更強的磁引力。一旦金屬外殼609已經(jīng)附于強磁體607，隨后就可斷開電流，因為強磁體607將保持軸303就位。

倘若電力故障、機械故障、或正常斷電，電磁線圈611將不再被磁化并且金屬外殼609將自動吸引到弱磁體605和強磁體607中較強的那個。一旦金屬外殼609附于強磁體607，軸603就在金屬外殼609附于強磁體607的情況下固定在伸長位置，如圖6B中所示。當(dāng)金屬外殼附于強磁體607時，傳動凸輪615接合鎖定凸輪613，然后通過鎖定機構(gòu)和金屬外殼609附于磁體607，將鎖定凸輪613和軸603穩(wěn)定在預(yù)定位置。

在本實施方式中，定位系統(tǒng)600組合使用電磁力和磁力，以操作軸603和傳動凸輪615，將旋轉(zhuǎn)機電致動器驅(qū)動到預(yù)定位置。例如，可在電力故障的情況下使用定位系統(tǒng)600，以在飛行期間精確地將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)機電致動器返回安全位置，或者將操縱面或轉(zhuǎn)子葉片返回已知位置。另外，定位系統(tǒng)600集成電磁體和磁體的功能，將機電致動器驅(qū)動到預(yù)定位置并且將軸603機械和磁性鎖定于特定位置。當(dāng)被鎖定時，一旦軸603被置于預(yù)定位置，軸603就抵抗旋轉(zhuǎn)機電致動器的移動。一旦定位系統(tǒng)600處于鎖定位置，就可從系統(tǒng)去除電力。

根據(jù)各種實施方式，定位系統(tǒng)600用傳動凸輪615提供選擇性鎖定和解鎖軸603進而附接的致動器的移動的能力。特別地，一旦不再需要鎖定/伸長位置，就可將定位系統(tǒng)600重置成未鎖定/回縮位置。特別地，電流可被提供到電磁線圈611，使得它排斥強磁體607?？纱蚱平饘偻鈿?09和強磁體607之間的吸引并且電磁線圈611可再次排斥強磁體607，諸如以致使軸603向著弱磁體605移動。一旦金屬外殼609到達弱磁體605，它就附于弱磁體605并且在施加電流的同時保持就位。以此方式，可控制軸603和傳動凸輪615的位置并且根據(jù)供應(yīng)到電磁線圈611的電流的量和方向進行自動重置。

參照圖7A至圖7B，示出與機電旋轉(zhuǎn)致動器一起使用的定位系統(tǒng)的一個示例。在本實施方式中，機電旋轉(zhuǎn)致動器700被示出為安裝有定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)包括軸703、電磁線圈711、鎖定凸輪713和傳動凸輪715。平移軸703可在正常操作期間沿著其縱軸自由地平移。根據(jù)應(yīng)用，在一些示例中，平移可在大約1/2英寸的范圍內(nèi)，在其他示例中，在5英寸至10英寸的范圍內(nèi)，或者根據(jù)平移軸703如何使用而處于任何其他距離。

在本實施方式中，當(dāng)主系統(tǒng)故障時，定位系統(tǒng)用作輔助故障-安全系統(tǒng)。特別地，可通過作為主系統(tǒng)的部分的致動器來控制平移軸703的運動。在正常致動器操作期間，定位系統(tǒng)的軸保持在未鎖定、回縮位置，如所示出的。以上針對圖5A至圖5B和圖6A至圖6B描述可保持未鎖定/回縮位置和鎖定/伸長位置的定位系統(tǒng)的示例。如所示出的，鎖定凸輪713和傳動凸輪715在未鎖定/回縮位置期間不接合。然而，在電力故障期間、機械故障、或正常斷電期間，定位系統(tǒng)移動到伸長位置并且鎖定凸輪713和傳動凸輪715接合，以鎖定軸703的旋轉(zhuǎn)和軸向移動。在一些示例中，定位系統(tǒng)將平移軸703驅(qū)動至預(yù)定位置(諸如，中心位置或中性位置)。

一旦系統(tǒng)已經(jīng)完成其穩(wěn)定平移軸703的任務(wù)并且不再需要這種構(gòu)造，定位系統(tǒng)就可返回未鎖定/回縮位置，如以上針對圖5A至圖5B和圖6A至圖6B更詳細描述的。定位系統(tǒng)的軸可恢復(fù)其原始位置，并且主致動器可重新開始自由移動。如上所述，可在主致動器或系統(tǒng)故障期間，啟動定位系統(tǒng)。然而，在一些示例中，可在其他時間(諸如，在飛行期間)使用定位系統(tǒng)，以將致動器的軸固定在預(yù)定位置。在一些示例中，預(yù)定位置可以是實現(xiàn)最佳空氣動力系統(tǒng)諸如以減小拖拽力等的中性位置。在其他示例中，可期望有不同的預(yù)定位置。如以上說明的，可通過向系統(tǒng)提供電流，將定位系統(tǒng)自動在未鎖定/回縮位置和鎖定/伸長位置之間移動。

操作示例

根據(jù)各種實施方式，可使用定位系統(tǒng)(以上更充分地描述其示例)作為當(dāng)主系統(tǒng)故障時的輔助故障-安全系統(tǒng)。特別地，可使用此定位系統(tǒng)應(yīng)對倘若電力故障、切斷電力、或機械故障就將機電致動器返回已知或中性位置的挑戰(zhàn)。參照圖8，示出按照一些實施方式的飛行器飛行控制系統(tǒng)的圖解表示。在特定實施方式中，可在飛行器控制系統(tǒng)中使用定位系統(tǒng)。具體地，可使用定位系統(tǒng)作為當(dāng)主致動器故障時的輔助故障-安全系統(tǒng)。

熟知的是，飛行器(為了清晰起見未示出，但本領(lǐng)域熟知)具有附于機身的機翼。機翼中的操縱面控制爬升和下降的速率，還有其他。附于機身后部的機尾部分提供轉(zhuǎn)向和可操作性。發(fā)動機提供推力并且可附于飛機的機翼、機尾或機身。由于飛行器結(jié)構(gòu)是熟知的，為了簡化起見，這里省略了它們的圖示。各種制動器控制機翼、機尾、起落架、起落架艙、發(fā)動機推力換向器等中的飛行操縱面的移動。

在本實施方式中，示出操縱面815的一個示例。在這個示例中，平移軸809聯(lián)接到飛行器的操縱面815的樞轉(zhuǎn)點813。在箭頭811所指示的方向的平移軸809的移動僅僅是主致動器803可致使操縱面(例如，擾流板、襟翼、升降舵、方向舵或副翼)移動，從而控制飛行器。類似的平移可控制其他飛行操縱面、機身門、起落架、推力換向器等。

根據(jù)本實施方式，飛行控制計算機系統(tǒng)801電連接到均位于外殼807中的主致動器803和定位系統(tǒng)805。在一些示例中，主致動器803可以是電動的線性致動器。在其他示例中，主致動器803可以是機電旋轉(zhuǎn)致動器。在正常操作期間主致動器803控制平移軸809的移動。定位系統(tǒng)805通常在主致動器803故障期間啟動。因此，定位系統(tǒng)805不干擾主致動器803或平移軸809在正常操作期間的移動。另外，主致動器803可在定位系統(tǒng)805不被觸發(fā)或啟動的情況下針對許多重復(fù)使用進行操作。另外，在各種示例中，通過使用定位系統(tǒng)在諸如電力故障、機械故障或正常斷電期間控制機電致動器，允許飛行控制計算機801一直知道機電致動器的位置，使得可預(yù)測飛行器的飛行性能。

飛行器的示例

現(xiàn)在，將描述圖9A中示出的飛行器制造和服務(wù)方法900和圖9B中示出的飛行器930，以更好地示出本文中提出的處理和系統(tǒng)的各種特征。在預(yù)制造期間，飛行器制造和服務(wù)方法900可包括飛行器930的規(guī)格和設(shè)計902和材料采購904。制造階段涉及飛行器930的部件和子組件制造906和系統(tǒng)整合908。此后，飛行器930可經(jīng)過認證和交付910，以進入服務(wù)912。當(dāng)由顧客處于服務(wù)中時，安排對飛行器930進行常規(guī)維護和服務(wù)914(還可包括改裝、重構(gòu)、翻新等)。盡管可在商用飛行器的制造階段期間實現(xiàn)本文中描述的實施方式，但這些實施方式可在飛行器制造和服務(wù)方法900的其他階段實踐。

可由系統(tǒng)整合商、第三方和/或運營商(例如，顧客)執(zhí)行或進行飛行器制造和服務(wù)方法900的各過程。出于進行此描述的目的，系統(tǒng)整合商可包括(而不限于)任何數(shù)量的飛行器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可包括例如(而不限于)任何數(shù)量的售賣方、分包商和供應(yīng)商；運營商可以是航空公司、租賃公司、軍事單位、服務(wù)組織等。

如圖9B中所示，通過飛行器制造和服務(wù)方法900制造的飛行器930可包括機身932、內(nèi)部822和多個系統(tǒng)934。系統(tǒng)934的示例包括推進系統(tǒng)938、電子系統(tǒng)940、液壓系統(tǒng)942和環(huán)境系統(tǒng)944中的一個或更多個。在這個示例中，可包括任何數(shù)量的其他系統(tǒng)。盡管示出了飛行器示例，但本公開的原理可應(yīng)用于其他行業(yè)(諸如，汽車行業(yè))。

可在飛行器制造和服務(wù)方法900的任何一個或更多個階段期間采用本文中實施的設(shè)備和方法。例如，而不限于，可按飛行器930在服務(wù)中時產(chǎn)生的部件或子組件類似的方式，構(gòu)造或制造與部件和子組件制造906對應(yīng)的部件或子組件。

另外，例如，而不限于，通過相當(dāng)大程度地迅速完成組裝飛行器930或降低飛行器930的成本，可在部件和子組件制造906和系統(tǒng)整合908期間利用一個或更多個設(shè)備實施方式、方法實施方式、或其組合。類似地，當(dāng)飛行器930在服務(wù)中時，例如而不限制于維護和服務(wù)914時，可以利用設(shè)備實施方式、方法實施方式、或其組合中的一個或更多個，可在系統(tǒng)整合908期間使用，以確定這些部件是否可連接和/或彼此配合。

結(jié)論

盡管出于清楚理解的目的用一些細節(jié)描述了以上構(gòu)思，但應(yīng)該理解，可在隨附權(quán)利要去書的范圍內(nèi)實踐某些改變和修改。應(yīng)該注意，存在許多實現(xiàn)處理、系統(tǒng)和設(shè)備的替代方式。因此，當(dāng)前實施方式將被視為是例證性的而非限制性的。