CN102458994A - 飞机的上浮系统和用于探测飞机的上浮系统中的故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机(1)的上浮系统，具有设置在翼盒(3)上且借助于驱动设备(14)能够在收回状态与至少一个展开状态之间相对于翼盒(3)调整的襟翼(4)；具有在驱动设备(14)的区域中设置在翼盒(3)上的支架结构(10)，襟翼(4)耦接在支架结构上且支架结构具有能够移动的支架元件(11)，能够移动的支架元件为了调整襟翼(4)能够相对于翼盒(3)移动，以及具有设置在襟翼(4)或能够移动的支架元件(11)的区域中的加速度传感器(21)，用于探测襟翼的加速度。

Description

飞机的上浮系统和用于探测飞机的上浮系统中的故障的方法

技术领域

本发明涉及一种飞机的上浮系统和一种用于探测飞机的上浮系统中的故障的方法。

背景技术

飞机的上浮系统包括通常在设置在飞机的承压面的翼盒上的襟翼、如着陆襟翼，其通过伺服驱动装置可在收回的状态(在该状态下襟翼基本上无缝地连续地补入机翼轮廓)和多个展开的状态(在状态下在机翼与襟翼之间形成一定宽度的间隙且襟翼以预设的角度贴靠在机翼轮廓上)之间调整。襟翼的展开一般以下列运动实现，其一方面包括将襟翼相对于机翼向后偏置且由此延长有效的机翼轮廓，另一方面随加大轮廓弯曲度提高襟翼的贴靠角度且由此随着提高空气动力学的浮力。通过在襟翼与机翼之间在展开运动中形成的间隙，空气在高速下从机翼的下侧流向襟翼的上侧，这进一步有助于提高浮力。

上浮系统的襟翼通常通过两个分开的、但协调动作的驱动设备行驶。如果驱动设备中的一个由于故障不能使襟翼以预计的方式行驶，则存在襟翼歪斜或扭转的风险。这可能会导致襟翼或翼盒的损坏或导致襟翼的损失。

经常采用的上浮系统的类型代表所谓的“Drop Hinge”动力学或摆动襟翼动力学。此外，襟翼在支架结构上围绕设置在翼盒下方的回转点可摆动地支承。在襟翼展开时，其围绕位于翼盒下方的回转点在以圆弧形状的轨道上运动。

DE102005062919A1(也参见WO2007/074173A2)公开了针对飞机的一种承压面以及一种在翼盒上可关于襟翼转轴旋转地支承的襟翼，其中，襟翼相对于翼盒的位置借助于转动传感器探测且由此可靠地识别着陆襟翼的调整机构的故障。

不过，此类系统仅在达到襟翼的静态最终状态时才能够探测到故障。甚至需要附加措施来关掉动态进程、比如短时大幅度摆动，从而防止错误报警。为此，确保只有在存在襟翼运动或所涉及的驱动设备之间的转角差时(其与在正常条件下产生的运动、比如通过不同负荷在着陆碰撞时产生的运动明显不同)，才探测到故障。特别是在使用摆动襟翼动力学时，在驱动设备的设计和规划方面提出了特别的要求。这样，必须将比如襟翼刚度或用于在可靠地探测故障方面容纳传感器的负荷路径如下设计，即总体上仅得出上浮系统的次优设计。

发明内容

本发明的目的在于，如下实施飞机的上浮系统，使得能够通过简单的手段探测到设置在翼盒上的襟翼的驱动设备中的故障。

本发明的另一个目的是，提出一种方法，利用该方法能够简单和可靠地探测到设置在翼盒上的襟翼的驱动设备中的故障。

本发明的目的通过一种用于飞机的上浮系统实现，其具有翼盒、设置在翼盒上且相对于翼盒借助于驱动设备能够在收回状态与至少一个展开状态之间移位的襟翼、设置在翼盒上的支架结构，襟翼耦接在支架结构上且支架结构具有可移动的支架元件(该可移动的支架元件为了调整襟翼能够相对于翼盒移动)，以及具有设置在襟翼或可移动的支架元件的区域中的加速度传感器，其用于探测以襟翼的加速度形式的移动。

在驱动设备发生故障时，产生明显与在正常条件下测得的加速度值不同的加速度值。因此，襟翼区域中加速度信号的评价适合于探测驱动设备的故障或支架结构上的损坏。采用加速度传感器的优点在于，不需要附加措施、比如上浮系统的特殊设计，其具有对上浮系统的不希望的负面作用。此外，采用加速度传感器由于其较小和较轻的构造还导致了相对于通常方式采用的传感器的重量节省。

在一个实施方式中，可移动的支架元件相对于翼盒关于襟翼转轴可旋转地支承且固定在可移动的支架元件上的襟翼在可移动的支架元件旋转时相对于翼盒关于襟翼转轴转动。在此类摆动襟翼动力学中，基于所需的设计适配性在采用其它传感器原理时的负面作用特别大，从而使得采用加速度传感器提供了特别明显的优点。此外，本发明当然还能够应用于任一其它种类的上浮系统、如应用于所谓的福勒襟翼。

根据本发明的另一个实施方式，加速度传感器设置在可移动的支架元件的面向襟翼的端部上。这种在可移动的支架元件上的设置提供的优点在于，能够非常简单地且以极小的耗费实施固定。在支架元件面向襟翼的端部上的设置确保了与转轴之间的足够的间距且由此确保了用于可靠地探测故障的加速度信号的足够的振幅。按照本发明，加速度传感器能够设置在可移动的支架元件或襟翼的任一位置上。

根据本发明的一个特别的实施方式，加速度传感器被实施为三轴加速度传感器。基于制造和安装公差，在启用时需要进行标准化，即对齐到预设的加速度方向。这能够比如以在安静的、即停靠的飞机的情况下进行调校来实现且在采用三轴加速度传感器时特别简单地实施。

在按照本发明的用于探测飞机上浮系统中的故障的方法中，飞机具有设置在翼盒上且相对于翼盒能够借助于驱动设备在收回状态与至少一个展开状态之间移位的襟翼以及设置在翼盒上的支架结构，襟翼与该支架结构耦接且该支架结构具有可移动的支架元件，该可移动的支架元件为了相对于翼盒移动襟翼能够移动，根据该方法，襟翼的移动以襟翼的加速度的形式借助于加速度传感器探测，加速度传感器的输出信号由评价单元与额定值或额定曲线进行比较且借助于输出信号与额定值或额定曲线的偏差探测驱动设备中的故障。

该方法的另一个实施方式用于具有多个用于探测上浮系统的襟翼的加速度的加速度传感器的飞机。当襟翼具有多个、通常为两个具有对应的支架结构的驱动设备和/或当飞机配有多个上浮系统时是上述这种情况。如果存在多个加速度传感器的输出信号，可以通过评价单元将加速度传感器的输出信号如下评价：在所有加速度传感器上以相同或近似相同的大小探测到的输出信号不被故障探测所考虑。干扰值如地心引力、飞行动力学状态产生的加速度以及着陆冲击在该实施方式中由此可以被识别，即其在所有驱动设备上实际上同时以近似相同的大小和作用方向产生。干扰值能够以这种方式容易地通过评价单元过滤。

附图说明

下面借助于实施例参照附图详细阐述本发明。其中，

图1示出了具有承压面的飞机的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的飞机上浮系统的示意截面图；

图3示出了根据本发明的实施例的上浮系统的襟翼的俯视图；

图4a示出了加速度传感器在故障情况下的输出信号，针对x轴示出；

图4b示出了加速度传感器在故障情况下的输出信号，针对y轴示出；

图4c示出了加速度传感器在故障情况下的输出信号，针对z轴示出。

在附图中，只要没有给出反例，相同的附图标记代表相同或功能相同的部件。

具体实施方式

图1示出了具有承压面2的飞机1。承压面2分别包括一个翼盒(Flügelkasten)3和多个襟翼4，襟翼既设置在翼盒3的前缘上也设置在翼盒3的后缘上。设置在翼盒3后缘上的襟翼4通常被称作着陆襟翼。设置在翼盒3前缘上的襟翼4经常被称作前翼。为了收回和展开襟翼4，每个襟翼4分别与两个设置在翼盒3中或设置在翼盒3上的驱动设备或驱动站14连接。驱动设备14在图1中仅示意性示出且为了简化视图还仅示出了被设计为着陆襟翼的翼盒3后缘上的襟翼4。在图1中示出了在每个翼盒3上分别具有两个着陆襟翼的飞机1。此外，靠近飞机机身的着陆襟翼通常被称作内着陆襟翼且另一个被称作外着陆襟翼。

按照本发明的上浮系统的实施例的横截面在图2中示出。支架结构10包括可移动的支架元件11和固定的支架元件12。可移动的支架元件11在固定在翼盒3上的固定的支架元件12上关于垂直于绘图平面延伸的襟翼转轴13可旋转地支承。因此，一个被设计为着陆襟翼的襟翼4也通过支架元件11和12关于襟翼转轴13相对于翼盒3可旋转地支承。

襟翼4为此设置成，在飞机1的运行中在相对于翼盒的不同的状态中工作。在正常的飞行中，襟翼位于在图1和2中示出的、相对于翼盒3收回的状态下。为了特别是在起飞和降落期间提高飞机1的空气动力学的浮力，襟翼4可以向未示出的、相对于翼盒3展开的状态运动。在所示收回状态与未示出的展开状态之间的运动中，着陆襟翼围绕襟翼转轴13转动。

为了使襟翼4在收回与展开状态之间运动，上浮系统包括具有促动器15的驱动设备14，促动器与襟翼4耦接，用以使襟翼在操作促动器15时围绕襟翼转轴13旋转。为此，促动器15的从动杠杆或曲柄15a通过拉-压-元件16(其通常被称作驱动压杆Drive Strut)与着陆襟翼2的连接件17耦接。拉-压-元件16与从动杠杆或曲柄15a以及连接件17的耦接还分别可旋转地实施。整个驱动设备因此包括促动器15、从动杠杆15a、拉-压-元件16以及着陆襟翼2的连接件17。拉-压-元件16还可以可替换地被实施为简单的驱动拉杆。

根据图2的视图，促动器15设置在翼盒3内部。不过在不影响本发明的实用性的情况下同样可以将其设置在固定的支架元件12的区域中。针对本发明的实用性起决定性作用的仅是，襟翼4能够借助于比如以所示促动器15结合拉-压-元件16以及从动杠杆15a和连接件17的形式的驱动设备进行调整且存在设置在翼盒3上的比如以所示支架元件11和12的形式的支架结构，襟翼4耦接到该支架结构上且该支架结构具有比如以可移动的支架元件1形式的可移动的支架元件，其为了使襟翼4相对于翼盒3调整是可动的。因此，除了所示实施方式外还得出了大量其它的、本发明可以应用到的设计。

图3示出了飞机1的上浮系统的两个襟翼、比如一个内着陆襟翼4a和一个外着陆襟翼4b的示意性俯视图。在两个着陆襟翼4a和4b上分别设置两个驱动设备14a和14b或14c和14d，用于使襟翼4a或4b移位。示例性假设的内着陆襟翼4a的驱动设备14b的故障(通过驱动设备14b上的叉表示)，导致了内着陆襟翼4a在由双箭头20示出的圆形轨道的方向上的不希望的运动。故障或错误可以被理解为襟翼4a的驱动设备14b与襟翼4a之间的有效连接的任何中断。此类有效连接的中断可能比如通过促动器15的轴断裂或还可能通过促动器15的齿轮上的齿的断裂造成。在促动器15领域中的此类故障还经常被称作“空轮”(Free Wheel)。上浮系统的故障可能还基于拉-压-元件16的断裂或促动器15的从动杠杆15a或襟翼2的连接件17上的折转点的撕裂造成。

由驱动设备14b的故障触发的着陆襟翼4a的不希望的运动借助于加速度传感器21探测，其设置在襟翼或支架元件的区域中。此外，加速度传感器21按照本发明还可以设置在可移动的支架元件11或襟翼4的任一位置上。有利的是，加速度传感器21设置在可移动的支架元件11的面向襟翼4的端部上。一方面是因为在此处能够实现简单和由此耗费较小地实施的加速度传感器21的固定。另一方面在于，以这种方式实现了加速度传感器21与转轴13的足够的间距，从而确保了用于可靠地探测故障的加速度信号的足够的振幅。

在图4a、4b和4c中示出了加速度传感器21在举例假设的内着陆襟翼4a的驱动设备14b发生故障时在时间上的输出信号。这里，图4a说明了加速度在翼展方向上(x轴；向机翼尖顶为正向)的走向，图4b说明了加速度在飞行方向上(y轴；飞行方向为正向)的走向以及图4c说明了加速度在水平方向上(z轴；向上为正向)的走向。如从附图中所看到，在假设的故障的时间点t＝6s时，在所有三个加速度方向上都显示出明显的偏差，其中，所达到的信号振幅相当于在无故障的运行中产生的值的数倍。在一定的短时振动之后，最终在故障情况下也得出了尽可能稳定的最终状态，其基本上取决于所作用到的空气动力。

加速度传感器21的输出信号传输到评价单元22、比如机载计算机上且由其进行评价。评价单元22或者如图1所示设置在飞机机身的区域中，或者还可以设置在翼盒3的区域中。还可以考虑将评价单元22与各加速度传感器21集成到一起。在评价单元22内部，加速度传感器21的输出信号或者可以直接被评价，或者基于输出信号在合适的程序和/或算法的帮助下导出各种值，如速度、行程、力、振动频率和/或振动持续时间。输出信号本身或上述值中的至少一个值通过评价单元与预设的额定值或额定曲线(其给出了无故障的上浮系统的状态)进行比较。如果得到超出预设阈值的偏差，则探测到相应驱动部件的故障。

针对故障的确定以干扰值作用的影响值如地心引力、通过飞行动力学状态引起的加速度或着陆冲击在所有驱动设备上以近似相同的大小和作用方向出现，这还直接反应到各加速度传感器的输出信号上。此类输出信号可以通过评价单元22以简单的方式过滤掉且由此在故障探测中不被考虑。

由于所有加速度传感器21持续地测量地心引力，还可以将加速度传感器21的空间定向在其安装地点参照地心引力矢量来确定且由此在安静的、即停机的飞机上调校制造和/或安装误差。通过使用三轴加速度传感器可以以特别简单的方式和方法实现该调校。

尽管本发明借助于优选的实施例描述，但其不限于此，而是能够以多种方式进行修改。特别是用于探测飞机上浮系统的故障的加速度传感器的使用当然还不限于所描述的摆动襟翼动力学，而是可以被用于任何种类的上浮系统，其中，在故障情况下出现不希望的且可评价的襟翼的加速度。因此，本发明还不限于着陆襟翼，而是能够针对所有具有设置在飞机的翼盒上且借助于驱动设备可移位的襟翼以及具有设置在翼盒上且与襟翼连接的支架结构的上浮系统而使用，即比如也可以用于前翼。

附图标记列表

1    飞机

2    承压面

3    翼盒

4    襟翼

4a   襟翼

4b   襟翼

10   支架结构

11   可移动的支架元件

12   固定的支架元件

13   襟翼转轴

14   驱动设备

14a  驱动设备

14b  驱动设备

14c  驱动设备

14d  驱动设备

15   促动器

15a  从动杠杆

16   拉-压-元件

17   连接件

21   加速度传感器

22   评价单元

Claims (13)

1.一种用于飞机(1)的上浮系统，具有

翼盒(3)，

设置在所述翼盒(3)上且借助于驱动设备(14)能够在收回状态与至少一个展开状态之间相对于所述翼盒(3)调整的襟翼(4)；

在驱动设备(14)的区域中设置在所述翼盒(3)上的支架结构(10)，所述襟翼(4)耦接在所述支架结构上且所述支架结构具有能够移动的支架元件(11)，所述能够移动的支架元件为了调整所述襟翼(4)能够相对于所述翼盒(3)移动，以及

设置在所述襟翼(4)或所述能够移动的支架元件(11)的区域中的加速度传感器(21)，用于探测所述襟翼(4)的加速度。

2.如权利要求1所述的上浮系统，其特征在于，所述能够移动的支架元件(11)相对于所述翼盒(3)关于襟翼转轴(13)能够旋转地支承且固定在所述能够移动的支架元件(11)上的襟翼(4)在所述能够移动的支架元件(11)转动时相对于所述翼盒(3)关于所述襟翼转轴(13)转动。

3.如权利要求1或2所述的上浮系统，其特征在于，所述加速度传感器(21)设置在所述能够移动的支架元件(11)上或设置在所述襟翼(4)上。

4.如前述权利要求中至少一项所述的上浮系统，其特征在于，所述加速度传感器(21)设置在所述能够移动的支架元件(11)的面向所述襟翼(4)的端部上。

5.如前述权利要求中至少一项所述的上浮系统，其特征在于，所述加速度传感器(21)被实施为三轴加速度传感器。

6.如前述权利要求中任一项所述的上浮系统，其特征在于，所述襟翼(4)是着陆襟翼。

7.如前述权利要求中至少一项所述的上浮系统，其特征在于，

另一个驱动设备，借助于所述另一个驱动设备能够在收回状态与至少一个展开状态之间相对于所述翼盒(3)调整所述襟翼(4)，

在所述另一个驱动设备的区域中设置在所述翼盒(3)上的另一个支架结构，所述襟翼(4)耦接在所述另一个支架结构上且所述另一个支架结构具有另一个能够移动的支架元件，所述另一个能够移动的支架元件为了调整所述襟翼(4)能够相对于翼盒(3)移动，以及

设置在所述襟翼(4)或所述另一个能够移动的支架元件的区域中的另一个加速度传感器，用于探测所述襟翼(4)的加速度。

8.一种用于飞机的承压面，具有如权利要求1至7中至少一项所述的上浮系统。

9.如权利要求8所述的承压面，其特征在于，所述承压面具有多个、带多个襟翼(4、4a、4b)的上浮系统，所述襟翼具有多个驱动设备(14、14a、14b、14c、14d)和多个支架结构(10)，以及在多个或所有襟翼(4、4a、4b)或所述支架结构(10)的能够移动的支架元件(11)上设置多个用于探测所述襟翼(4、4a、4b)的加速度的加速度传感器(21)。

10.一种飞机，具有至少一个如权利要求7或8所述的承压面以及具有与一个或多个加速度传感器(21)连接的、用于评价一个或多个加速度传感器(21)的传感器信号的评价单元(22)。

11.一种用于探测飞机(1)的上浮系统中的故障的方法，其中，所述飞机(1)具有设置在翼盒(3)上且能够借助于驱动设备(14)在收回状态与至少一个展开状态之间相对于翼盒(3)调整的襟翼(4)以及设置在所述翼盒(3)上的支架结构，所述襟翼(4)耦接在所述支架结构上且所述支架结构具有能够移动的支架元件(11)，所述能够移动的支架元件为了相对于所述翼盒(3)调整所述襟翼(4)能够移动，其中，

所述襟翼(4)的加速度借助于加速度传感器(21)探测，

所述加速度传感器(21)的输出信号或由此导出的值由评价单元(22)与额定值或额定曲线进行比较以及

借助于输出信号或由此导出的值与额定值或额定曲线的偏差探测所述驱动设备(14)中的故障。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述加速度传感器(21)在飞机(1)的静止状态下在其空间上的定向方面进行调校。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述飞机具有

至少一个其它的驱动设备，借助于所述至少一个其它的驱动设备能够在收回状态与至少一个展开状态之间相对于所述飞机(1)的翼盒(3)调整所述襟翼(4)或另一个襟翼，

在所述其它的驱动设备的区域中设置在所述翼盒(3)上的至少一个其它的支架结构，所述襟翼(4)或所述另一个襟翼耦接在所述至少一个其它的支架结构上且所述至少一个其它的支架结构具有另一个能够移动的支架元件，所述另一个能够移动的支架元件为了调整所述襟翼(4)或所述另一个襟翼能够相对于所述翼盒(3)移动，以及

设置在所述襟翼(4)或所述另一个襟翼或所述另一个能够移动的支架元件的区域中的至少一个其它的加速度传感器，用于探测所述襟翼(4)或所述另一个襟翼的加速度，

其中，加速度传感器的信号由评价单元(22)如下评价：在所有加速度传感器上以相同或近似相同的大小探测到的输出信号不被故障探测所考虑。

Images