控制表面驅(qū)動(dòng)組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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))。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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)。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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I)，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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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)。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是克服或者至少減輕上述問(wèn)題。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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)。
[0026]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。可以提供控制系統(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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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漳芰浚虼俗枘崞骱妄X輪箱都不用像全尺寸備用促動(dòng)器一樣大。
[0030]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:
[0031]提供根據(jù)第一方面所述的控制表面組件；
[0032]向電馬達(dá)供電；
[0033]利用由馬達(dá)吸收的電功率來(lái)驗(yàn)證阻