本公开的实施方式总体上涉及用于控制飞行器机翼的襟翼运动的系统和方法。
背景技术:
高升力系统用于飞行器的机翼上,以在起飞和着陆期间增加升力或阻力。一种类型的高升力系统包括处于机翼后缘(trailing-edge)上的襟翼。襟翼是可移动的控制表面,其可在起飞和着陆期间延伸,并且以巡航速度缩回。
各种致动系统可以用于延伸和缩回机翼上的后缘襟翼。一种已知类型的致动系统包括两个驱动站,其中每个驱动站都连接至襟翼的相对侧。分布式致动系统包括安装在襟翼的任一侧上的驱动站,并且在驱动站之间没有机械相互作用。已知的驱动站包括:马达、齿轮系、以及通过臂连接至襟翼的驱动螺杆。驱动站中的马达(例如,电动机)通过齿轮系沿正向或反向转动驱动螺杆。该驱动螺杆将马达和齿轮系的旋转运动转换成线性运动,以在臂上传递运动。随着该臂被驱动螺杆推动或拉动,连接至该臂的襟翼延伸或缩回。
因为襟翼通常由两个驱动站致动,所以如果一个驱动站以不同于另一个驱动站的速率移动,那么襟翼可能在足够的空气载荷下歪斜或扭曲。例如,当襟翼通过正按不同速率移动的两个驱动站主动延伸或缩回时,该襟翼可能易于歪斜或扭曲。
技术实现要素:
需要一种使飞行器的一个或更多个机翼的襟翼运动同步的系统和方法。需要一种防止、最小化、或者以其它方式缩减襟翼在操作期间歪斜或扭曲的潜在性的系统和方法。而且,需要一种防止、最小化或者以其它方式缩减具有飞行器襟翼系统的机翼之间的不对称性的系统和方法。因为机翼不对称性可能导致空气动力学滚动力矩。
考虑到这些需要,本公开的具体实施方式提供了一种用于控制飞行器的一个或更多个襟翼的系统。所述系统可以包括可移动地固定至所述飞行器的第一机翼的第一襟翼。所述第一襟翼可在延伸位置与缩回位置之间移动。第一致动器联接至所述第一襟翼。第一传感器联接至所述第一致动器。所述第一传感器被配置成,确定所述第一致动器的位置或速度中的一个或两个。所述第一传感器还被配置成,输出与所述第一致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第一传感器信号。第二致动器也联接至所述第一襟翼。第二传感器联接至所述第二致动器。所述第二传感器被配置成,确定所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个。所述第二传感器还被配置成,输出与所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第二传感器信号。控制单元与所述第一致动器、所述第一传感器、所述第二致动器、以及所述第二传感器通信。所述控制单元被配置成,分别从所述第一传感器和所述第二传感器接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号,比较所述第一传感器信号与所述第二传感器信号,以确定所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差异、以及基于所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的所述差异,来调节所述第一致动器或所述第二致动器中的一个或两个的速度。
所述控制单元可以被配置成,通过减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。在至少一个其它实施方式中,所述控制单元可以被配置成,通过增加所述第一致动器和所述第二致动器中的、滞后于所述第一致动器和所述第二致动器中的领先致动器的滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。在至少一个其它实施方式中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度并且增加所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。
所述系统还可以包括可移动地固定至所述飞行器的第二机翼的第二襟翼。所述第二襟翼可在延伸位置与缩回位置之间移动。第三致动器联接至所述第二襟翼。第三传感器联接至所述第三致动器。所述第三传感器被配置成,确定所述第三致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第三致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第三传感器信号;第四致动器联接至所述第二襟翼。第四传感器联接至所述第四致动器。所述第四传感器被配置成,确定所述第四致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第四致动器的位置或速度中的个或两个有关的第四传感器信号。所述控制单元与所述第三致动器、所述第三传感器、所述第四致动器、以及所述第四传感器通信。所述控制单元还被配置成,分别从所述第三传感器和所述第四传感器接收所述第三传感器信号和所述第四传感器信号,比较所述第三传感器信号与所述第四传感器信号,以确定所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的差异、以及基于所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的所述差异,来调节所述第三致动器或所述第四致动器中的一个或两个的速度。
所述控制单元可以被配置成,确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的差异,并且基于所述第一襟翼与所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。所述控制单元可以被配置成,通过分析所述第一传感器信号、所述第二传感器信号、所述第三传感器信号、以及所述第四传感器信号,来确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异。
所述控制单元可以被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。在至少一个其它实施方式中,所述控制单元被配置成,通过增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、滞后于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的领先襟翼的滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。在至少一个其它实施方式中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度并且增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
本公开的具体实施方式提供了一种控制飞行器的一个或更多个襟翼的方法。所述方法可以包括以下步骤:从联接至相应的第一致动器和第二致动器的相应的第一传感器和第二传感器接收第一传感器信号和第二传感器信号,该第一致动器和第二致动器可移动地固定至所述飞行器的第一机翼的第一襟翼。所述第一传感器信号和所述第二传感器信号与相应的所述第一致动器和所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个有关。所述方法还可以包括以下步骤:比较所述第一传感器信号与所述第二传感器信号,以确定所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差异,并且基于所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的所述差异,来调节所述第一致动器或所述第二致动器中的一个或两个的速度。
本公开的具体实施方式提供了一种用于控制飞行器的一个或更多个襟翼的系统。所述系统包括可移动地固定至所述飞行器的第一机翼的第一襟翼。所述第一襟翼可在延伸位置与缩回位置之间移动。第二襟翼可移动地固定至所述飞行器的第二机翼。所述第二襟翼可在延伸位置与缩回位置之间移动。所述控制单元被配置成,确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的差异,并且基于所述第一襟翼与所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
在至少一个实施方式中,所述控制单元被配置成,通过分析由联接至所述第一襟翼和所述第二襟翼的致动器的传感器所输出的多个传感器信号,来确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异。
所述控制单元可以被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。所述控制单元可以被配置成,通过增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、滞后于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的领先襟翼的滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。所述控制单元可以被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度并且增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
本公开的具体实施方式提供了一种控制飞行器的一个或更多个襟翼的方法。所述方法可以包括以下步骤:确定所述飞行器的相应第一机翼和第二机翼的第一襟翼和第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的差异。所述第一襟翼和所述第二襟翼可在延伸位置与缩回位置之间移动。所述方法还可以包括以下步骤:基于所述第一襟翼与所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
在至少一个实施方式中,确定差异的操作包括:分析由联接至所述第一襟翼和所述第二襟翼的致动器的传感器输出的多个传感器信号。
调节速度的操作可以包括:减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。所述调节速度的操作可以包括:增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、滞后于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的领先襟翼的滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。调节速度的操作可以包括:减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,并且增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的、襟翼同步系统的示意图的图解表述。
图2例示了根据本公开的实施方式的、同步化联接至飞行器机翼的襟翼的致动器的方法的流程图。
图3例示了根据本公开的实施方式的、同步化可移动地固定至飞行器机翼的襟翼的致动器的方法的流程图。
图4是根据本公开的实施方式的、飞行器的俯视图的图解表述。
图5是根据本公开的实施方式的、致动器的图解表述。
具体实施方式
当结合附图阅读时,前述摘要和具体实施方式的下列详细描述将更好理解。如在此使用的,按单数陈述并且以单词“一”开始的部件或步骤应被理解为不必排除多个所述部件或步骤。而且,引用“一个实施方式”不是旨在被解释为排除存在也并入所陈述特征的附加实施方式。而且,除非相反地明确规定,“包括”或“具有”含有一特殊条件的一部件或多个部件的实施方式可以包括不含有该条件的附加部件。
本公开的实施方式适用于使用分布式襟翼致动的高升力致动系统。本公开的实施方式提供了如下的系统和方法,其通过感测联接至机翼的致动器的位置和/或速度来缩减襟翼歪斜,并且响应地调节这些致动器中的一个或更多个的速度以同步化这些致动器。与一个或更多个其它襟翼相关联的致动器的位置和/或速度被感测并因此被调节,以改进空气动力学特性(或者,换句话说,缩减负面的空气动力学影响)。
本公开的某些实施方式提供了一种飞行器(如商用飞行器、军用飞行器、无人机等),其可以包括:具有襟翼的机翼;联接至襟翼并且被配置成定位该襟翼的多个致动器;与第一致动器相关联的、用于确定该第一致动器的位置或速度中的一个或两个的第一传感器;与第二致动器相关联的、用于确定该第二致动器的位置或速度中的一个或两个的第二传感器;以及控制单元或控制器,其被配置成确定第一致动器的速度和/或位置与第二致动器的速度和/或位置之间的差异。控制单元标识哪个致动器是领先(leading)致动器,而哪个致动器是滞后(lagging)致动器,并且调节领先致动器的速度(如通过降低其速度),使得领先致动器与滞后致动器之间的位置差异被缩减,由此缩减襟翼歪斜的量和/或可能性。
本公开的某些实施方式提供了一种控制被用于定位飞行器机翼的襟翼的第一和第二致动器的方法。该方法可以包括以下步骤:确定第一致动器的位置或速度中的一个或两个;确定第二致动器的位置或速度中的一个或两个;将第一致动器的位置和/或速度与第二致动器的位置和/或速度进行比较;确定第一致动器和第二致动器中的哪一个较慢;确定第一致动器的位置是否距期望位置最远、或者第二致动器的位置是否距离期望位置最远,以将第一致动器和第二致动器中的一个标识为领先致动器,并且将第一和第二致动器中的一个标识为滞后致动器;调节领先致动器的速度,由此,允许滞后致动器赶上领先致动器。
另外,本公开的实施方式提供了被配置成同步飞行器的不同襟翼之间的运动的系统和方法。例如,控制单元可以监测第一襟翼和第二襟翼的速度和/或位置,并且同步第一襟翼和第二襟翼的运动。
如果一致动器处于另一个致动器(其可以联接至相同或不同的襟翼)的相对位置和/或速度之前,和/或大于(相对于期望的行进方向)该相对位置或速度的相对位置和/或速度,则该致动器领先。反过来,如果一致动器处于另一个致动器(其可以联接至相同或不同的襟翼)的相对位置和/或速度之后,和/或小于(相对于期望的行进方向)该相对位置或速度的相对位置和/或速度,则该致动器滞后。
类似的是,如果一襟翼处于另一个襟翼的相对位置和/或速度之前,和/或大于(相对于期望的行进方向)该相对位置或速度的相对位置和/或速度,则该襟翼领先。反过来,如果一襟翼处于另一个襟翼的相对位置和/或速度之后,和/或小于(相对于期望的行进方向)该相对位置或速度的相对位置和/或速度,则该襟翼滞后。
图1是根据本公开实施方式的、襟翼同步系统100的示意图的图解表述。该襟翼同步系统100包括:飞行器106的机翼104上的襟翼102,和飞行器106的相对机翼110上的襟翼108。襟翼102和108可以分别是机翼104和110上的后缘襟翼。
襟翼102联接至致动器112和114,而襟翼108联接至致动器116和118。致动器112和118可以是外侧致动器,而致动器114和116可以是内侧致动器。致动器112、114、116以及118可以是机电致动器,其被配置成在缩回位置与延伸位置之间致动襟翼102和108。致动器112、114、116以及118可以是驱动站,如在题名为“monitoringofhigh-liftsystemsforaircraft”的美国专利no.9193479中示出和描述的,其全部内容通过引用而并入于此。可选的是,致动器112、114、116以及118可以是用于移动襟翼102和108的各种其它类型的装置。例如,致动器112、114、116以及118可以是或者包括动力枢转装备、链接器等。致动器112、114、116以及118可以固定在机翼104和110内。可选的是,致动器112、114、116以及118可以位于飞行器106的机身内,并且通过链接器、联接器等联接至襟翼102和108。
如所示,致动器112和114可以安装在襟翼102的相对侧或端部上,而致动器116和118可以安装在襟翼108的相对侧或端部上。可选的是,致动器112和114可以安装在襟翼的其它区域,而致动器116和118可以安装在襟翼108的不同区域。在致动器112与114之间可以没有机械相互作用,并且在致动器116与118之间可以没有机械相互作用。同样地,飞行器106可以提供分布式高升力系统。
尽管襟翼102被示出联接至两个致动器112和114,并且襟翼108被示出联接至两个致动器116和118,但每个襟翼102和108都可以联接至附加的致动器。例如,每个襟翼102可以联接至三个或更多个致动器。
一个或多个传感器120联接至致动器112和/或襟翼102。传感器120可以被配置成感测致动器112和/或襟翼102的速率或速度。传感器120还可以(或另选地)被配置成感测致动器112和/或襟翼102的位置。传感器120可以固定在机翼104内。可选的是,传感器120可以位于飞行器106的机身内,并且通过链接器、联接器等联接至致动器112和/或襟翼102。
一个或多个传感器122联接至致动器114和/或襟翼102。传感器122可以被配置成感测致动器114和/或襟翼102的速率或速度。传感器122还可以(或另选地)被配置成感测致动器114和/或襟翼102的位置。传感器122可以固定在机翼104内。可选的是,传感器122可以位于飞行器106的机身内,并且通过链接器、联接器等联接至致动器114和/或襟翼102。
一个或多个传感器124联接至致动器116和/或襟翼108。传感器124可以被配置成感测致动器116和/或襟翼108的速率或速度。传感器124还可以(或另选地)被配置成感测致动器116和/或襟翼108的位置。传感器124可以固定在机翼110内。可选的是,传感器124可以位于飞行器106的机身内,并且通过链接器(link)、联接器等联接至致动器116和/或襟翼108。
一个或多个传感器126联接至致动器118和/或襟翼108。传感器126可以被配置成感测致动器118和/或襟翼108的速率或速度。传感器126还可以(或另选地)被配置成感测致动器118和/或襟翼108的位置。传感器126可以固定在机翼110内。可选的是,传感器126可以位于飞行器106的机身内,并且通过链接器、联接器等联接至致动器118和/或襟翼108。
控制单元130可操作地联接至致动器112、114、116以及118,并与致动器112、114、116以及118通信。控制单元130可以位于飞行器106的机身内(如在驾驶舱内),并且可以通过一个或多个有线或无线连接联接至各个致动器112、114、116以及118。控制单元130被配置成,基于来自操作者(如飞行器106的飞行员)的输入,来控制致动器112、114、116和118的操作,从而控制襟翼102和108的移动。
控制单元130还联接至传感器120、122、124以及126,并且与传感器120、122、124以及126通信,如通过一个或多个有线或无线连接。控制单元130接收来自传感器120、122、124以及126的信号,以确定每个致动器112、114、116以及118的速度和/或位置。基于从传感器120、122、124以及126接收的信号,控制单元130可以调节致动器112、114、116以及118的运动。例如,控制单元130可以基于从传感器120和122接收的信号来调节致动器112和114的速度,以确保致动器112和114同步,并且以相同的速率移动襟翼102。类似的是,控制单元130可以基于从传感器124和126接收的信号,来调节致动器116和118的速度,以确保致动器116和118同步,并且以相同的速率移动襟翼108。另外,控制单元130可以基于从传感器120、122、124以及126接收的信号来感测每个襟翼102和108的速度和/或位置,并且调节襟翼102和108的运动,以确保两个襟翼102和108同步、处于期望的位置、并以期望的速率移动。
控制单元130从传感器120和122接收信号。所接收的信号可以与致动器112、114的速度,致动器112、114的位置,襟翼102的速度,和/或襟翼102的位置有关。例如,由传感器120和122输出并由控制单元130接收的信号分别提供致动器112和114的位置和速度数据。
控制单元130比较从传感器120和122接收的信号。控制单元130基于从传感器120和122接收的信号,来确定致动器112与114之间是否存在位置和/或速度差异。如果没有差异,则控制单元130继续操作致动器112和114而无需调节。然而,如果在致动器112与114之间存在位置和/或速度差异,则控制单元130调节致动器112和114的运动。例如,如果控制单元130确定致动器112相对于致动器114处于超前位置,则控制单元130可以降低致动器112的速度,直到致动器114赶上致动器112的位置为止,此时控制单元130以相同的速度或速率操作致动器112和114。类似的是,如果控制单元130确定致动器112正以比致动器114更快的速率或速度移动,则控制单元130可以降低致动器112的速度,直到致动器114赶上致动器112的位置和速度为止,此时控制单元130以相同的速度操作致动器112和114。
因此,控制单元130监测致动器112和114的运动,以确定致动器112和114中的一个是否滞后于致动器112和114中的另一个。控制单元130然后调节领先致动器112或114的速度,使得滞后致动器112或114赶上,由此,使致动器112和114同步,并降低襟翼102歪斜或扭曲的可能性(或以其它方式将歪斜或扭曲的量值控制在可接受的限度内)。
类似的是,控制单元130比较从传感器124和126接收的信号。控制单元130基于从传感器124和126接收的信号,来确定致动器116与118之间是否存在位置和/或速度差异。如果没有差异,则控制单元130继续操作致动器116和118而无需调节。然而,如果在致动器116与118之间存在位置和/或速度差异,则控制单元130调节致动器116和118的运动。例如,如果控制单元130确定致动器116相对于致动器118处于超前位置,则控制单元130可以降低致动器116的速度,直到致动器118赶上致动器118的位置为止,此时控制单元130以相同的速度操作致动器116和118。类似的是,如果控制单元130确定致动器116正以比致动器118更快的速率或速度移动,则控制单元130可以降低致动器116的速度,直到致动器118赶上致动器116的位置和速度为止,此时控制单元130以相同的速度操作致动器116和118。
同样地,控制单元130监测致动器116和118的运动,以确定致动器116和118中的一个是否滞后于致动器116和118中的另一个。控制单元130然后调节领先致动器116或118的速度,使得滞后致动器116或118赶上,由此,使致动器116和118同步,并降低襟翼108歪斜或扭曲的可能性(或以其它方式将歪斜或扭曲的量值控制在可接受的限度内)。
另外,控制单元130监测襟翼102和108相对于彼此的运动,以确保它们之间的同步运动。如上所述,控制单元130使联接至襟翼102的致动器112和114的运动同步,并且使联接至襟翼108的致动器116和118的运动同步,以便减少襟翼歪斜或扭曲的可能性(或以其它方式将歪斜或扭曲的量值控制在可接受的限度内)。通过从传感器120、122、124以及126接收的信号,控制单元130确定每个襟翼102和108的位置和速度。控制单元130确定在襟翼102和108的位置和/或速度之间是否存在差异。如果襟翼102与108的位置和/或速度之间没有差异,则控制单元130避免调节襟翼102和108的运动。然而,如果控制单元130确定襟翼102和108中的一个滞后于襟翼102或108中的另一个(相对于位置和/或速度),则控制单元130调节领先襟翼102或108的速度,直到滞后襟翼102或108赶上领先襟翼102或108为止。当滞后襟翼102或108赶上领先襟翼102或108时,控制单元130以相同的速率操作襟翼102和108(通过相应的致动器112、114、116以及118)。
如上所述,控制单元130与致动器112、114、116、118以及传感器120、122、124以及126通信。控制单元例如从传感器120和112接收传感器信号。该传感器信号涉及相应致动器112和114的位置或速度中的一个或两个。控制单元130比较接收的第二传感器信号以确定它们之间的差异。控制单元130基于第一传感器信号与第二传感器信号之间的差异,来调节致动器112和114中的一个或两个的速度。例如,控制单元130可以减慢领先致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。在至少一个其它实施方式中,控制单元130可以可选地增加滞后致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。在至少一个其它实施方式中,控制单元130可以增加滞后致动器的速度并且减小领先致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。控制单元130可以按类似方式操作致动器116和118。
而且,控制单元130可以比较襟翼102和108的位置和速度。控制单元130可以减小领先襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。在至少一个其它实施方式中,控制单元130可以增加滞后襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。在至少一个其它实施方式中,控制单元130可以增加滞后襟翼的速度并且减小领先襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。
如在此使用的,术语“控制单元”、“单元”、“中央处理单元”、“cpu”、“计算机”等可以包括任何基于处理器或基于微处理器的系统,包括利用微控制器、精简指令集计算机(risc)、专用集成电路(asic)、逻辑电路、以及能够执行在此描述的功能的、包括硬件、软件,或其组合的任何其它电路或处理器的系统。像这样仅仅是示例性的,并由此不是旨在以任何方式限制这种术语的定义和/或含义。例如,控制单元130可以是或者包括被配置成控制襟翼102和108的操作的一个或多个处理器,如上所述。
控制单元130被配置成,执行存储在一个或更多个存储部件(如一个或更多个存储器)中的一组指令,以便处理数据。例如,控制单元130可以包括或联接至一个或更多个存储器。该存储部件还可以如希望地或者在需要时存储数据或其它信息。该存储部件可以采用处理机内的信息源或者物理存储器部件的形式。
该组指令可以包括各种命令,该命令指令控制单元130作为处理机,来执行诸如在此描述的主旨的各个实施方式的方法和处理的特定操作。该组指令可以采用软件程序的形式。该软件可以采用各种形式,如系统软件或应用软件。而且,该软件可以采用分离程序,更大程序内的程序子集或程序的一部分的汇集的形式。该软件还可以包括采用面向对象编程形式的模块化编程。通过该处理器处理的输入数据可以响应于用户命令、或者响应于先前处理的结果、或者响应于另一处理机所进行的请求。
在此的实施方式的图可以例示一个或更多个控制或处理单元,如控制单元130。要明白的是,该处理或控制单元可以表示可以被实现为,具有执行在此描述的操作的关联指令(例如,存储在有形和非暂时计算机可读存储介质(如计算机硬盘驱动器、rom、ram等)上的软件)的硬件的电路、电路图或其部分。该硬件可以包括被硬布线成执行在此描述的功能的状态机电路。可选的是,该硬件可以包括电子电路,其包括和/或连接至一个或更多个基于逻辑的装置,如微处理器、处理器、控制器等。可选的是,该控制单元130可以表示处理电路,如现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、微处理器等中的一个或更多个。各个实施方式中的电路可以被配置成,执行用于执行在此描述的功能的一个或更多个算法。所述一个或更多个算法可以包括:在此公开的实施方式的多个方面,无论是否在流程图或方法中明确地标识。
如在此使用的,术语“软件”和“固件”可互换,并且包括存储在存储器(包括ram存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、以及非易失性ram(nvram)存储器)中的、用于通过计算机执行的任何计算机程序。上述存储器类型仅仅是示例性的,并由此不限于有关可用于存储计算机程序的存储器的类型。
图2例示了根据本公开实施方式的、同步化联接至飞行器机翼的襟翼的致动器的方法的流程图。控制单元130(图1所示)可以根据参照图2示出并描述的流程图来操作。
最初,从飞行员襟翼手柄或其它这种输入装置来输入命令。接着,在200,如通过控制单元130接收与联接至机翼的襟翼的第一致动器和第二致动器的位置和速度相关的感测信号(如由联接至致动器和/或襟翼的一个或多个传感器输出)。在202,确定(如通过控制单元130)感测信号之间是否存在位置差异。如果存在位置差异,则在204,减小领先致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。可选的是,可以增加滞后致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。在至少一个其它实施方式中,可以减小领先致动器的速度,并且可以增加滞后致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。接着,该方法从204进行至206,其中,确定感测信号之间是否存在速度差异。如果感测信号之间存在速度差异,则该方法从206进行至208,其中,减小领先致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。可选的是,可以增加滞后致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。在至少一个其它实施方式中,可以减小领先致动器的速度,并且可以增加滞后致动器的速度,直到滞后致动器赶上领先致动器为止。接着,该方法返回至200。
在202,如果感测信号之间没有位置差异,则该方法从202进行至206。在206,如果感测信号之间没有速度差异,则该方法返回至200。
图3例示了根据本公开实施方式的、同步化可移动地固定至飞行器机翼的襟翼的致动器的方法的流程图。控制单元130(图1所示)可以根据参照图3示出并描述的流程图来操作。
最初,从飞行员襟翼手柄或其它这种输入装置输入命令。接着,在300,如通过控制单元130接收与飞行器的相对机翼上的襟翼的位置和速度相关的感测信号。在控制单元130已经使联接至每个襟翼的致动器同步,以减少襟翼歪斜或扭曲(或以其它方式将歪斜或扭曲的量值控制在可接受的限度内)的可能性之后,控制单元130可以将襟翼彼此比较。例如,图3中示出并描述的方法可以在图2中示出并描述的方法之后或者与其同时发生。该感测信号可以由联接至致动器和/或襟翼的传感器输出。
在302,确定(如通过控制单元130)襟翼之间是否存在位置差异。可以相对于彼此比较襟翼的位置(通过对感测信号的分析),以确定襟翼的角位置、线性位置、和/或旋转位置之间是否存在差异。如果襟翼之间存在位置差异,则该方法从302进行至304,其中,减小领先襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。可选的是,可以增加滞后襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。在至少一个其它实施方式中,可以减小领先襟翼的速度,并且可以增加滞后襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。接着,该方法从304进行至306,其中,确定襟翼之间是否存在速度差异。如果襟翼之间存在速度差异,则该方法从306进行至308,其中,减小领先襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。可选的是,可以增加滞后襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。在至少一个其它实施方式中,可以减小领先襟翼的速度,并且可以增加滞后襟翼的速度,直到滞后襟翼赶上领先襟翼为止。接着,该方法返回至300。
在302,如果襟翼之间没有位置差异,则该方法从302进行至306。在306,如果襟翼之间没有速度差异,则该方法返回至300。
参照图1-3,控制单元130可以比较和调节致动器和/或襟翼的位置和速度。该比较和调节可以在高升力系统已经被监测到错误之后发生,如在题名为“monitoringofhigh-liftsystemsforaircraft”的美国专利no.9193479中所描述的。控制单元130和/或另一个控制器或控制单元可以监测高升力系统的错误。
图4是根据本公开实施方式的、飞行器106的俯视图的图解表述。飞行器106包括:机身107,和从机身107的相应右侧和左侧延伸的机翼104和110。机翼104和110包括:可延伸襟翼102和108,其被配置成当从机翼104和110的后缘延伸时增加阻力或升力。襟翼102和108是实现在飞行器106中的高升力系统的一部分。尽管在每个机翼104和110上示出了一个襟翼,但要明白的是,可以将多个襟翼可以安装在机翼104和110中的每一个上。
参照图1和4,控制单元130响应于来自飞行员、飞行控制系统等的输入而延伸或缩回襟翼102和108。控制单元130可以向致动器112、114、116以及118中的每一个提供电力(还可以或另选地由飞行器电力系统供应电力)。致动器112、114、116以及118可以是电控制的,因此可以被称为机电致动器(ema)。控制单元130通过传感器120、122、124以及126监测致动器112、114、116以及118的操作,其可以分别与致动器112、114、116以及118集成。
图5是根据本公开实施方式的、致动器500的图解表述。致动器112、114、116以及118(图1所示)中的一个或多个可以被配置成致动器500,其可以是驱动站。
致动器500可以包括:电动机501、齿轮系502、以及驱动螺杆503。电动机501能够响应于来自控制单元130(图1所示)的信号顺时针或逆时针转动。电动机501的旋转运动转动齿轮系502内的一系列齿轮,其可以被用于减慢电动机501的旋转运动。齿轮系502又在驱动螺杆503上施加旋转运动。驱动螺杆503包括连接构件510,如滚珠螺母和万向节,其随着驱动螺杆503的转动而沿着驱动螺杆503向上或向下移动。因此,驱动螺杆503将电动机501和齿轮系502的旋转运动转换成连接构件510的线性运动。尽管图5中未示出,但连接构件510被配置成附接至臂(未示出)的一端,而该臂的另一端连接到襟翼的一侧。由此,当连接构件510在驱动螺杆503上上下移动时,所述运动在所述臂上施加移动以延伸或缩回所述翼片。
致动器500还可以包括防回退装置(no-backdevice)520。该防回退装置520充当制动器,以确保致动器500与襟翼断开连接时该襟翼的不可逆性。例如,如果电动机501不可操作,则防回退装置520啮合以阻止襟翼移动。
致动器500还可以包括集成位置传感器522。位置传感器522可以定位在防回退装置520与襟翼之间,并且监测致动器500的输出位置(例如,驱动螺杆503的旋转角度)。位置传感器522可以另选地安装在连接构件510处,和/或直接附接至襟翼。
致动器500还可以包括马达传感器524。电机传感器524可以被配置为监测电动机501上的电流汲取或负载。电动机传感器524还可以监测电机501的位置和/或速度。电动机501的位置例如可以通过利用霍尔效应或旋转型传感器的正向或者反向上的匝数来表示。
参照图1-5,本公开的实施方式提供了使飞行器的一个或更多个机翼的襟翼运动同步的系统和方法。本公开的实施方式提供了如下系统和方法,其防止、最小化、或者以其它方式缩减襟翼在操作期间歪斜或扭曲的潜在性。本公开的实施方式提供了如下系统和方法,其防止、最小化、或以其它方式缩减具有飞行器襟翼系统的机翼之间的不对称性。本公开的实施方式可以被用于控制前缘襟翼和/或后缘襟翼。
如在此使用的,“被配置成”执行任务或操作的结构、限制或部件,具体按对应于该任务或操作的方式,在结构上形成、构造或改变。出于清楚和避免疑惑的目的起见,仅能够被修改成执行该任务或操作的物体,未“被配置成”执行如在此使用的该任务或操作。
要明白的是,上面的描述旨在例示,而非限制。例如,上述实施方式(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以进行许多修改以使适应针对本公开的各个实施方式的教导的特殊情况或材料。虽然在此描述的材料的尺度和类型旨在限定本公开的各种实施方式的参数,但这些实施方式决非进行限制,而是作为示例性实施方式。当回顾上述描述时,本领域技术人员将清楚许多其它实施方式。本公开的各个实施方式的范围由此应当参照所附权利要求书连同授权了这种权利要求的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求书中,术语“包括(including)”和“其中(inwhich)”被用作相应术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的纯英语等同物。而且,术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅仅被用作标签,而非旨在将数值需求强加于它们的对象。而且,下列权利要求书的限制未按装置加功能格式来书写,并且不旨在基于35u.s.c.§112,(f)来解释,除非这种权利要求书限制明确地使用跟随着声明另一结构的功能无效的短语“用于…的装置”,和直到其使用该短语为止。
而且,本公开包括根据下列条款的实施方式:
条款1、一种用于控制飞行器的一个或更多个襟翼的系统,该系统包括:
第一襟翼,该第一襟翼可移动地固定至所述飞行器的第一机翼,所述第一襟翼能够在延伸位置与缩回位置之间移动;
第一致动器,该第一致动器联接至所述第一襟翼;
第一传感器,该第一传感器联接至所述第一致动器,其中,所述第一传感器被配置成,确定所述第一致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第一致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第一传感器信号;
第二致动器,该第二致动器联接至所述第一襟翼;
第二传感器,该第二传感器联接至所述第二致动器,其中,所述第二传感器被配置成,确定所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第二传感器信号;以及
控制单元,该控制单元与所述第一致动器、所述第一传感器、所述第二致动器、以及所述第二传感器通信,其中,所述控制单元被配置成:
分别从所述第一传感器和所述第二传感器接收所述第一传感器信号和所述
第二传感器信号;
比较所述第一传感器信号与所述第二传感器信号,以确定所述第一传感器信
号与所述第二传感器信号之间的差异;以及
基于所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的所述差异,来调节所
述第一致动器或所述第二致动器中的一个或两个的速度。
条款2、根据条款1所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。
条款3、根据条款1或2所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过增加所述第一致动器和所述第二致动器中的、滞后于所述第一致动器和所述第二致动器中的领先致动器的滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。
条款4、根据条款1、2或3所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度,并且增加所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止,来调节所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或两个的速度。
条款5、根据权利要求1、2、3或4所述的系统,所述系统还包括:
第二襟翼,该第二襟翼可移动地固定至所述飞行器的第二机翼,所述第二襟翼能够在延伸位置与缩回位置之间移动;
第三致动器,该第三致动器联接至所述第二襟翼;
第三传感器,该第三传感器联接至所述第三致动器,其中,所述第三传感器被配置成,确定所述第三致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第三致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第三传感器信号;
第四致动器,该第四致动器联接至所述第二襟翼;
第四传感器,该第四传感器联接至所述第四致动器,其中,所述第四传感器被配置成,确定所述第四致动器的位置或速度中的一个或两个,并且输出与所述第四致动器的位置或速度中的一个或两个有关的第四传感器信号;
其中,所述控制单元与所述第三致动器、所述第三传感器、所述第四致动器、以及所述第四传感器通信,其中,所述控制单元还被配置成:
分别从所述第三传感器和所述第四传感器接收所述第三传感器信号和所述第四传感器信号;
比较所述第三传感器信号与所述第四传感器信号,以确定所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的差异;以及
基于所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的所述差异,来调节所述第三致动器或所述第四致动器中的一个或两个的速度。
条款6、根据条款5所述的系统,其中,所述控制单元被配置成:
确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的差异;以及
基于所述第一襟翼与所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
条款7、根据条款6所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过分析所述第一传感器信号、所述第二传感器信号、所述第三传感器信号、以及所述第四传感器信号,来确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异。
条款8、根据条款6或7所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
条款9、根据条款6、7或8所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、滞后于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的领先襟翼的滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
条款10、根据条款6、7、8或9所述的系统,其中,所述控制单元被配置成,通过减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,并且增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
条款11、一种控制飞行器的一个或更多个襟翼的方法,该方法包括以下步骤:
从联接至相应的第一致动器和第二致动器的相应的第一传感器和第二传感器接收第一传感器信号和第二传感器信号,该第一致动器和第二致动器可移动地固定至所述飞行器的第一机翼的第一襟翼,其中,所述第一传感器信号和所述第二传感器信号与相应的所述第一致动器和所述第二致动器的位置或速度中的一个或两个有关;
比较所述第一传感器信号与所述第二传感器信号,以确定所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差异;以及
基于所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的所述差异,来调节所述第一致动器或所述第二致动器中的一个或两个的速度。
条款12、根据条款11所述的方法,其中,调节操作的步骤包括以下步骤:减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止。
条款13、根据条款11或12所述的方法,其中,调节操作的步骤包括以下步骤:增加所述第一致动器和所述第二致动器中的、滞后于所述第一致动器和所述第二致动器中的领先致动器的滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止。
条款14、根据条款11、12或13所述的方法,其中,调节操作的步骤包括:
减小所述第一致动器和所述第二致动器中的、领先于所述第一致动器和所述第二致动器中的滞后致动器的领先致动器的速度;以及
增加所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器的速度,直到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述滞后致动器赶上所述第一致动器和所述第二致动器中的所述领先致动器为止。
条款15、根据条款11、12、13或14所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
从联接至相应的第三致动器和第四致动器的相应的第三传感器和第四传感器接收第三传感器信号和第四传感器信号,该第三致动器和第四致动器可移动地固定至所述飞行器的第二机翼的第二襟翼,其中,所述第三传感器信号和所述第四传感器信号与相应的所述第三致动器和所述第四致动器的位置或速度中的一个或两个有关;
比较所述第三传感器信号与所述第四传感器信号,以确定所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的差异;以及
基于所述第三传感器信号与所述第四传感器信号之间的所述差异,来调节所述第三致动器或所述第四致动器中的一个或两个的速度。
条款16、根据条款15所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的差异;以及
基于所述第一襟翼与所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异,来调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度。
条款17、根据条款15或16所述的方法,其中,确定所述第一襟翼和所述第二襟翼的速度或位置中的一个或两个之间的所述差异的步骤包括:分析所述第一传感器信号、所述第二传感器信号、所述第三传感器信号、以及所述第四传感器信号。
条款18、根据条款15、16或17所述的方法,其中,调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度的操作包括:减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。
条款19、根据条款15、16、17或18所述的方法,其中,调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度的操作包括:增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、滞后于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的领先襟翼的滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。
条款20、根据条款15、16、17、18或19所述的方法,其中,调节所述第一襟翼和所述第二襟翼中的一个或两个的速度的操作包括:
减小所述第一襟翼和所述第二襟翼中的、领先于所述第一襟翼和所述第二襟翼中的滞后襟翼的领先襟翼的速度;以及
增加所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼的速度,直到所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述滞后襟翼赶上所述第一襟翼和所述第二襟翼中的所述领先襟翼为止。
本书面描述使用实施例来公开本公开的、包括最佳模式的各个实现,并且还使得本领域任何技术人员都能够具体实践本公开的各个实施方式,包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入方法。本公开的各个实施方式的可专利化范围通过权利要求书来限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其它实施例。如果这种其它实施例具有不与本权利要求书的字面语言不同的结结构性部件,或者如果该实施例包括与本权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构性部件,则该实施例处于本权利要求书的范围内。