本发明涉及针对水平稳定器的振动衰减(vibration dampening)。
背景技术:
飞行器的水平稳定器(horizontal stabilizer)通常经受湍流和引发遍布水平稳定器的振动的飞行特征。当前在没有或者很少有负面影响的情况下,通过水平稳定器和该稳定器所接合至的机体来吸收和分布这些振动。随着飞行器制造商努力生产更省油的飞行器,使用省油的发动机(如高旁路涵道风扇(high bypass ducted fans))将随之增加。由于高旁路涵道风扇发动机的典型取向,因而,来自发动机的湍流排气(喷气流)通常在水平稳定器上和上方流动。随着高旁路涵道风扇发动机的尺寸增加,喷气流的量将类似地增加。由此产生的因附加喷气流在水平稳定器上造成的振动力增加的影响也会增加。在某些情况下,喷气流的增加量可以足以引发水平稳定器中的可测量振动,其传递至机身并最终被乘客和乘务员感受到。振动的长期影响可以包括飞行器结构的疲劳,其可以缩减飞行器的使用期限,或增加维护成本。
针对这些考虑和其它因素,提出了在此做出的公开。
技术实现要素:
应当清楚,提供该摘要,以按简化形式介绍选择的概念,其在下面的详细描述中进一步加以描述。该摘要不是旨在用于限制所要求保护的主旨的范围。
在此描述的装置和方法为减轻飞行器的水平稳定器的振动而准备。根据一个方面,提供了一种用于水平稳定器的振动衰减系统,其包括至少两个阻尼器。第一阻尼器联接至所述水平稳定器的前部,并且被配置成按第一自由度阻尼振动力。第二阻尼器临近所述稳定器的安装点联接至所述水平稳定器。所述第二阻尼器被配置成按第二自由度对所述振动力进行阻尼。
根据另一方面,提供一种用于减轻飞行器的水平稳定器的振动的方法。根据所述方法,在联接至所述水平稳定器的前部的第一阻尼器处和在枢轴点联接至所述稳定器的第二阻尼器处接收振动。所述振动利用所述第一阻尼器按第一自由度来阻尼,并且利用所述第二阻尼器按第二自由度来阻尼。
根据又一方面,提供了一种用于飞行器的水平稳定器的振动衰减系统。所述振动衰减系统包括至少三个粘弹性阻尼器。所述第一阻尼器联接至所述水平稳定器的前部,并且被配置成按第一自由度阻尼振动力。所述第二和第三阻尼器在两个枢轴点联接至所述水平稳定器,这两个枢轴点都围绕所述水平稳定器的俯仰轴绕轴使所述稳定器枢转,并且所述第二和第三阻尼器两者被配置成按第二自由度对所述振动力进行阻尼。
已经讨论的特征、功能以及优点可以在本公开的不同实施方式中独立实现,或者可以在可以参照下列描述和附图来了解进一步细节的其它实施方式中组合。
附图说明
图1是根据在此描述的不同实施方式的、具有多个被动式阻尼器的振动衰减系统的侧视图;
图2是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有低尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的侧视图;
图3是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有低尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的立体图;
图4是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有十字形尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的侧视图;
图5是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有十字形尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的立体图;
图6是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有T形尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的侧视图;
图7是根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有T形尾部构造的飞行器中的振动衰减系统的立体图;
图8是根据在此描述的不同实施方式的、在单个位置处具有多个阻尼器的振动衰减系统的侧视图;
图9是根据在此描述的不同实施方式的、具有多个同心设置弹簧的粘弹性阻尼器的截面图;
图10是根据在此描述的不同实施方式的、利用线性致动器作为主动式阻尼器和实时振动状态反馈的振动衰减系统的系统图;
图11是根据在此描述的不同实施方式的、利用线性致动器作为主动式阻尼器和估计振动状态的振动衰减系统的系统图;
图12是根据在此描述的不同实施方式的、利用主动式粘弹性阻尼器的振动衰减系统的侧视图;
图13是示出根据在此呈现的不同实施方式的、用于确定用于减轻飞行器的水平稳定器的振动的阻尼器特性的方法的流程图;
图14是示出根据在此呈现的不同实施方式的、用于利用被动式阻尼器来减轻飞行器的水平稳定器的振动的方法的流程图;
图15是示出根据在此呈现的不同实施方式的、用于利用主动式阻尼器来减轻飞行器的水平稳定器的振动的方法的流程图;以及
图16是根据在此呈现的不同实施方式的、振动衰减计算机的各个组件的计算机图。
具体实施方式
下面的详细描述致力于,提供一种利用阻尼器(damper)来减轻与飞行器的水平稳定器相关联的振动的振动减轻(vibration mitigation)系统和对应方法。如上所述,对于飞行器和发动机制造商以及对应客户来说,增加飞行器燃料效率是一实质问题。例如,高旁路涵道风扇发动机已经被证明提供增加的效率,然而,随着这些发动机尺寸的增加,与螺旋桨流(prop wash)相关联的对应畸变或湍流可以在飞行器的水平稳定器上产生不希望的振动力。这些振动可以传递至机架,潜在地产生过度噪声和结构性疲劳。
利用在此描述的构思和技术,振动衰减系统利用许多阻尼器来沿多个方向吸收和减轻振动力。可以在诸如中厢接合点或枢轴点的安装点,将阻尼器联接至飞行器的水平稳定器,以按第一自由度或z方向减轻振动,而联接至水平稳定器的前部的一个或更多个阻尼器按第二自由度或x方向减轻振动。该阻尼器可以是被动的,如粘弹性阻尼器,其最佳地操作,且目的是减轻具有特定频率的振动力。阻尼器的数量、类型或特性可以被选择或设计成,减轻在至少一个频率或多个频率下的振动。该阻尼器可以另外或者另选为主动式阻尼器,利用线性致动器来在希望频率或多个频率下引发沿希望方向的力,以减轻对应振动。根据另选实施方式,可以经由改变粘弹性阻尼器的流体室内的流体压力而非利用线性致动器来操作该主动式阻尼器。由主动式阻尼器产生的引发运动(induced motion)可以基于如通过一个或更多个传感器或加速度计测量出的水平稳定器的实际实时振动状态,基于如根据一个或更多个飞行器参数预测的估计振动状态,或其组合。
在下面的详细描述中,参照附图进行说明,附图形成了本发明的一部分,并且通过例示、具体实施方式或实施例的方式示出。下面,参照附图(其中,贯穿几个图,相同数字表示相同部件),对根据不同实施方式的振动减轻系统和用于采用其的方法进行描述。
图1示出了用于减轻与飞行器的水平稳定器102相关联的振动的振动减轻系统的侧视图。查看图1,振动衰减系统100包括阻尼器104。根据该实施例,阻尼器104包括两个被动式阻尼器,被动式阻尼器105A和被动式阻尼器105B(统称为“被动式阻尼器105”)。尽管该图仅示出了两个阻尼器104,但可以使用附加阻尼器104。在该实施例中,每一个被动式阻尼器105A和105B都是粘弹性阻尼器,具有粘性阻尼器106和诸如弹簧114这样的弹性部件。该粘性阻尼器106包括粘性流体室108(双动(double acting))和具有多个孔113的阻尼器活塞110。阻尼器活塞110对粘性流体室108内的粘性流体112施加力。因为粘性流体112基本上不可压缩,所以当通过阻尼器活塞110施加向下力时,粘性流体112被挤压通过阻尼器活塞110中的多个孔113。该粘性流体112的和孔113的特征确定了粘性阻尼器106的阻尼特性,其可以通过下面将更详细描述的阻尼系数(c)来量化。弹簧114利用施加至阻尼器活塞110的向下力来压缩,进一步减轻向下力,同时提供在停止向下运动之后使阻尼器活塞110朝着开始位置向上移动的返回力。
该相反过程也是真实的。当向阻尼器活塞110施加向上力时,粘性流体室108的顶部中的粘性流体112被挤压通过孔113,减慢活塞移动并且减轻向上力。弹簧114被拉伸,以产生作用于减轻向上力的张力,同时提供在停止向上移动之后向下移动阻尼器的返回力。应当清楚,被动式阻尼器105内的粘性阻尼器106的数量可以小于、大于或等于弹性部件或弹簧114的数量。贯穿本公开,将弹性部件称为弹簧114,然而,在不脱离本公开的范围的情况下,可以利用任何合适的弹性部件。例如,该弹性部件可以包括但不限于:任何常规类型的弹簧、压缩气体弹簧、或永久地施加预定力的被动式电线性致动器。还应清楚,尽管针对被动式阻尼器105的不同实施方式被描述为具有利用粘性流体112的粘性阻尼器1206,但本公开可以另选地利用液压气动阻尼器或利用可压缩流体的其它阻尼器来实现。
因为被动式阻尼器104联接至水平稳定器102,所以施加至阻尼器活塞110的力源自水平稳定器102中的振动力。根据一个实施方式,振动减轻系统100包括:联接至水平稳定器102的前部116的被动式阻尼器105A,和在枢轴点118处联接至水平稳定器102的至少一个被动式阻尼器105B。出于本公开的目的,“前部”可以包括枢轴点118的向前的水平稳定器102的任何部分,和水平稳定器102出于调整目的而围绕其旋转的对应枢轴。例如,根据一些实施方式,该前部116可以在水平稳定器102上或者临近水平稳定器102前缘,而根据其它实施方式,该前部116可以包括前水平稳定器翼梁(spar),其可以位于前缘与枢轴点118之间。在一些实现中,该前部可以靠近或临近枢轴点118。尽管在图1的侧视图中,在枢轴点118处仅示出了一个被动式阻尼器105B,但根据贯穿附图描述并示出的实施例,可以存在围绕枢轴定位在枢轴点处的两个被动式阻尼器105。下面,参照图3最佳地示出并进一步描述了该构造。应当明白,在此的公开不限于任何特定数量的阻尼器。
对于商业飞行器的水平稳定器102来说,常见的是,围绕枢轴绕轴旋转,以便调整飞行器俯仰,使在不同飞行阶段期间适应飞行器的重心位置。为提供这种绕轴旋转能力,飞行器的水平稳定器102通常经由枢轴点(根据尾部构造)安装至机身或垂直稳定器,同时利用联接至水平稳定器102的前部116的起重螺杆或合适致动器来控制俯仰。通过升高和降低起重螺杆,水平稳定器102的前部116升高和降低,围绕与将平稳定器102所安装至的枢轴点相交的枢轴绕轴旋转整个水平稳定器102。出于本公开的目的,振动减轻系统100可以被示出并描述为安装至结构120。虽然图1中未具体是示出(图3中最佳地看到并且下面进行讨论),但结构120可以是垂直稳定器和水平稳定器102内的翼梁。
根据各个实施方式,联接至水平稳定器102的前部116的被动式阻尼器105A被配置成按第一自由度阻尼振动力,而在枢轴点118处联接至水平稳定器102的被动式阻尼器105B被配置成按第二自由度阻尼振动力。更具体地说,如在图1中看到,可以按大致平行于飞行器的x轴或纵轴的前后方向,来对通过被动式阻尼器105A按第一自由度减轻的振动力进行。可以按大致平行于飞行器的z轴或大致垂直于飞行器的纵轴的上下方向,来对通过被动式阻尼器105B按第二自由度减轻的振动力进行取向。应注意到,第三阻尼器104另外操作,以按围绕滚动轴的第三自由度来阻尼振动力,如图1中的围绕x轴指示符的滚转标签所示。滚转阻尼在这样的情况下存在,即,处于垂直稳定器(如图2和3所示)的相对两侧上的水平稳定器102经受不同振动力。该不同振动可以因发动机推力不对称、偏航,或不对称阵风而出现。通过减轻垂直稳定器两侧上的水平稳定器102上的这些振动力,可以减轻滚动引发力。
虽然阻尼器104贯穿附图被示出为大致与x轴和z轴平行地取向,但应当明白,参照在此公开的不同实施方式中的任一个描述并示出的阻尼器104中的任一个或更多个,可以按相对于x或z轴成角度来取向。例如,如果将主振动力确定为通过水平稳定器102的前部116按相对于x轴的特定角传导至结构120,则被动式阻尼器105A可以按对应角来取向,该对应角允许振动力沿阻尼器活塞110和弹簧114的行进方向大致线性吸收。
图2示出了安装在具有低尾部(low-tail)构造的飞行器202中的振动衰减系统100的侧视图。该低尾部构造是一种常规构造,其中,将水平稳定器102安装在机身204的向后部分(aft portion)内,并且垂直稳定器206在水平稳定器102上方从机身204起向上延伸。出于各种公知理由,常规低尾部构造200对于其它另选构造来说是合意的,下面将讨论其中几个。然而,水平稳定器102的低定位将水平稳定器102暴露至来自一个或更多个发动机208的出口气流210的畸变。尽管发动机208可以具有任何类型和数量,但如上所述,发动机208可以是高旁路涵道风扇发动机,其产生显著量的出口气流210畸变。发动机208的其它示例包括但不限于:螺旋桨驱动系统、涡扇发动机系统、涡轮螺旋桨系统、电力驱动推进系统、混合动力系统、以及开放式转子推进系统。
与水平稳定器102相关联的气动升力载荷通常经由水平稳定器102的枢轴点118传导至机身204,这样,定位在枢轴点118处的阻尼器104将以这样的频率为目标,即,升力将因与出口气流210相关联的振动力而根据该频率改变。出口气流210畸变改变与水平稳定器102相关联的曳力,该曳力主要经由联接至水平稳定器102的前部116的起重螺杆而传导至机身204,其出于调整目的而被用于围绕枢轴点118旋转水平稳定器102。因此,定位在水平稳定器102的前部116处的阻尼器104将以这样的频率为目标,即,曳力将因与出口气流210中引发的畸变的性质相关联的振动力而根据该频率改变。另外,围绕水平稳定器102的枢轴点118引发的任何俯仰力矩,将在水平稳定器102的前部116处大致传导至起重螺杆。根据在此描述的各个实施方式,还可以通过定位在水平稳定器102的前部116处的阻尼器,来减轻与针对俯仰力矩的变化相关联的任何改变力。
由每一个位置处的阻尼器104所针对的频率可以根据飞行器202的飞行特征或飞行阶段而改变。例如,水平稳定器102上的出口气流,以及周围气流可以在任何指定飞行的爬升阶段、巡航阶段以及下降阶段不同。根据不同实施方式,振动衰减系统100可以被调谐成在特殊飞行阶段减轻不希望的振动力。例如,由于与其它飞行阶段相比,飞行器202的不成比例的时长可能花费在巡航飞行上,因而,阻尼器104根据在巡航飞行特征期间最可能遭遇的振动频率来设计或选择。如下将讨论的,为了最大阻尼效果,在针对特定飞行器202调谐或自适应振动衰减系统100方面利用许多设计考虑。
如前提到,出于调整目的,阻尼器104所安装至的结构120可以包括机身204的结构性组件,包括在水平稳定器102的前部116处所通常使用的起重螺杆。下面转至图3,有关振动衰减系统100和其接合至的结构120的进一步细节将根据不同实施方式而加以描述。图3是安装在具有低尾部构造200的飞行器202中的振动衰减系统100的立体图。利用该立体图,可以看出,起重螺杆302的上下移动对水平稳定器102的前部116进行上下移动,其使水平稳定器102围绕与枢轴点118A和118B的相交的枢轴310枢转。
该实施方式的振动衰减系统100包括三个阻尼器104。具体来说,被动式阻尼器105A联接至水平稳定器102的前部116处的起重螺杆302,并且设置成按大致平行于x轴的第一自由度或前后地对振动力进行阻尼。该实施例的前部116包括水平稳定器前翼梁304,以使起重螺杆302经由被动式阻尼器105A联接至水平稳定器前翼梁304。被动式阻尼器105B和105C分别在水平稳定器后翼梁处联接至枢轴点118A和118B,并且被配置成,按大致平行于z轴的第二自由度或上下地对振动力进行阻尼。
图4和5分别示出了根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有十字形尾部构造400的飞行器202中的振动衰减系统100的侧视图和立体图。利用十字形尾部构造400,水平稳定器102安装在垂直稳定器206的尖端402和根部404之间。如在图5中看到,起重螺杆302将水平稳定器102的前部116联接至垂直稳定器前翼梁504。将阻尼器104安装在起重螺杆302与垂直稳定器前翼梁504(或结构120)之间,或者起重螺杆302与水平稳定器102的前部116之间。根据不同实施方式,该阻尼器104可以是如上所述的被动式阻尼器105A,或者下面参照图10-12进一步详细描述的主动式阻尼器。
十字形尾部构造400的这个实施例包括限定枢轴310的两个枢轴点118A和118B,水平稳定器102经由起重螺杆302围绕该枢轴310旋转以便调整。在枢轴点118A和118B处,两个阻尼器(在这个实施例中,被动式阻尼器105B和105C)安装至水平稳定器后翼梁306与垂直稳定器后翼梁506之间的水平稳定器102。该阻尼器针对低尾部构造200按上述同一方式操作。具体来说,将被动式阻尼器105A设置成按大致平行于x轴的第一自由度或前后地阻尼振动力,而将被动式阻尼器105B和105C设置成按大致平行于z轴的第二自由度或上下地阻尼振动力。
图6和7分别示出了根据在此描述的不同实施方式的、安装在具有T形尾部构造600的飞行器202中的振动衰减系统100的侧视图和立体图。尽管将振动衰减系统100按T形尾部构造600接合至水平稳定器102和垂直稳定器206的精确结构可以稍微不同于下面参照图4和5描述的十字形尾部构造400的结构,但阻尼器104本身的构造和操作和图6和7所示T形尾部构造600大致相同。与T形尾部构造600的主要差异在于,水平稳定器102安装在垂直稳定器206的尖端402处或临近其安装,而非尖端402与根部404之间的位置。
下面转至图8,并且将对振动衰减系统100的另选实施方式进行描述。在图8所示实施例中,振动衰减系统100包括:联接至水平稳定器102的前部116的、被配置为被动式阻尼器105A的阻尼器104;和联接至水平稳定器102的枢轴点118的一排802并联阻尼器104。该排802阻尼器104代替了上述不同实施方式中的单一阻尼器104。该实施例的排802包括两个阻尼器104A和104B。该排802中的每一个阻尼器104A和104B都是粘弹性阻尼器,具有粘性阻尼器106和弹簧114。每一个粘性阻尼器都可以被调谐或设置成在特定频率下减轻振动,其可以不同于该排802阻尼器104内的其它目标频率。在这种情况下,可以根据希望目标频率来选择可容易获得的粘弹性阻尼器,并且进行聚合,以创建在可以不同于该排802内的单个阻尼器104的频率或多个频率下减轻振动的排802。该排802内的每一个阻尼器104可以影响该排802内的其它阻尼器104的操作,然而,该影响可以利用已知工程技术来确定,以使可以由此设计该排802。该排802内的阻尼器104的数量和类型可以在不脱离该变更的范围内改变。尽管该排802在图8中被示出为联接至具有单一被动式阻尼器105A的枢轴点118,该被动式阻尼器105A联接至水平稳定器102的前部,但可以在振动衰减系统100内的任何或全部阻尼器位置处利用一个排802。
图9是根据不同实施方式的、具有同心排布结构900的粘弹性阻尼器(或被动式阻尼器105)的截面图。该同心排布结构900包括围绕粘性阻尼器106定位的多个同心排列弹簧114A和114B。根据该实施例,第一弹簧114A在第一弹簧114A的第一端部902处抵接固定底阻尼器壁906。第一弹簧114A在第一弹簧114A的第二端部904处抵接可移动顶阻尼器壁908。该可移动顶阻尼器壁908连接至粘性流体室108内的阻尼器活塞110。该可移动顶阻尼器壁908还在连接点920连接至水平稳定器102,并且在固定底阻尼器壁906处连接至结构120。在连接点920处,来自水平稳定器102的振动力向上和向下平移阻尼器活塞110,如开放箭头所示。阻尼器活塞110的线性平移在压缩第一弹簧114A的同时,受阻于粘性流体室108内的粘性流体112。第二弹簧114B位于第一弹簧114A内,并且在第一内弹簧端部912处抵接粘性流体室108的顶表面910,而在第二内弹簧端914处抵接可移动顶阻尼器壁908。粘弹性阻尼器104按上述方式减轻振动力。然而,因为第一弹簧114A和第二弹簧114B的不同特性,所以可以调谐粘性阻尼器104来针对不同振动频率。
根据一个实施方式,可以选择第一弹簧114A或者114B之一的位移长度,以使可移动顶阻尼器壁908可以在接合其它弹簧之前,利用来自一个弹簧的阻力而平移一希望距离。作为阻尼器活塞110的位移函数,弹簧114A和114B的连续接合允许针对该粘弹性阻尼器的可变固有频率作为阻尼器位移的函数。粘弹性阻尼器105的该方面可以被特制成,仅按不同飞行条件或发动机设置来吸收大部分临界振动频率。如下更详细描述的,如果在另选飞行条件下希望不同阻尼系数,则该被动式阻尼器105可以与一可变或者主动式阻尼器组合。
作为例示具有如上示出并描述的同心排布结构900的被动式阻尼器105的功能的实施例,在起飞时暴露至螺旋桨流的水平稳定器102的振荡频率最可能更高(由于更高风扇/发动机RPM),并且振荡性位移的量值因潜在更快速的出口气流210和对应螺旋桨流而大于巡航条件下的量值。顺序弹簧系统可以被设计为,在起飞时按高频率/高位移条件操作,在此期间,两个弹簧114A和114B在这个条件下,可能因水平稳定器102的更高位移而接合。同一系统还能够在巡航飞行期间最佳地操作,对此,水平稳定器102经受因不同发动机设置而造成的更低频率振动和更低位移。
图1-9已经描述了利用被动式阻尼器105的振动衰减系统100的操作。利用被动式阻尼器的一个优点是,它们相对简单、廉价并且可靠。然而,根据另选实施方式,在此描述的振动衰减系统100内的任何或全部阻尼器104可以是主动式阻尼器。出于本公开的目的,“主动式阻尼器”可根据与水平稳定器102相关联的实时或估计振动状态而动态自适应,以改变阻尼特性。根据一些实施方式,主动式阻尼器利用线性致动器来在希望频率或多个频率下引发沿希望方向的运动,以减轻对应振动。根据另选实施方式,该主动式阻尼器可以经由改变粘弹性阻尼器的流体室内的流体压力而非利用线性致动器来操作。由主动式阻尼器产生的引发运动可以基于如通过一个或更多个传感器或加速度计测量的水平稳定器的实际实时振动状态,基于如根据一个或更多个飞行器参数预测的估计振动状态,或其组合。
如前所述,飞行器202按各种飞行/发动机条件来操作,其导致针对作用于经受来自出口气流210的畸变或其它振动力的水平稳定器102上的各种力和力矩的恒定改变的强制函数。主动阻尼系统具有这样的优点,即,可自适应于操作条件,并因此提供优越的振动阻尼行为。应注意到,主动阻尼系统可以按如下的方式来设计:考虑到该系统的冗余(多个相同的独立系统)和潜在被动式后备系统。
查看图10,振动衰减系统100包括利用主动式阻尼器1002的主动阻尼系统1000。该主动式阻尼器1002可以包括电线性致动器1004,其可以经由来自振动衰减计算机1006的致动器命令1012而选择性地启用,而上下或前后平移,以施加遭遇由水平稳定器102经历的振动力的减轻力。在该实施例中,传感器1008定位在水平稳定器102和/或机身204以及对应结构120上。传感器1008可以包括任何类型和数量的加速度计或位置传感器,其可操作以测量并向振动衰减计算机1006提供与振动力相关联的实时振动状态,作为传感器输入1010。应当清楚,“实时振动状态”可以是原始加速度和位置数据,或者利用该实时加速度和位置数据所计算出的某一所得数据,如水平稳定器102中的振动的频率和幅度。传感器1008沿任意取向的两个主轴进行测量,只要这些轴彼此大致垂直,并且它们相对于水平稳定器102或机身204的偏移已知即可。
利用该传感器输入1010,振动衰减计算机1006确定要通过主动式阻尼器1002执行的最佳力(假设主动阻尼系统1000是如在此参照图10描述的纯电气阻尼系统),或者固有频率/阻尼比率(假设主动阻尼系统1000是如下参照图12讨论的半被动式系统)。振动衰减计算机1006接着向主动式阻尼器1002提供该最佳力/位置确定作为致动器命令1012,以供致动。每一个主动式阻尼器1002将位置与时间输入信号作为致动器反馈1014反向中继至振动衰减计算机1006,以确保闭环控制。
图11例示了利用主动式阻尼器1002的主动阻尼系统1000的另选实施方式。该实施例类似于上面参照图10描述的实施例,并且其主要差别是缺少传感器输入1010。利用上述系统,传感器1008用于测量并向振动衰减计算机1006提供与水平稳定器102上的振动力相关联的实时振动状态。然而,在该另选实施方式中,不是利用传感器1008,而是振动衰减计算机1006利用与飞行器202或者一个或更多个飞行器系统的当前状态相对应的一个或更多个飞行器参数1102,以便确定估计振动状态。该振动衰减计算机1006按上面参照实时振动状态描述的相同方式来利用该估计振动状态,以便确定减轻所估计的振动的致动器命令。针对该实施方式的目的,与传感器1008和关联传感器输入1010相对应的虚线用于指示:可选地包含下面要参照又一另选实施方式进一步详细讨论的传感器1008。
飞行器参数1102可以包括任何数量和类型的信息,其可利用已知分析技术,按任何指定时间,在确定作用于水平稳定器102上的力方面加以应用。例如,飞行器参数1102可以包括但不限于:一个或更多个发动机设置、飞行特征、飞行器特征、飞行控制设置、环境参数,或其组合。下面,提供这些例示性飞行器参数的非限制例。发动机设置可以包括:不同卷轴(various spool)的每分钟发动机转速(RPM)、推力设置、叶片间距或发动机间距(若可变的话)。飞行特征可以:包括空气速度、迎角、俯仰姿态、滚动姿态、偏航姿态、以及飞行路径角。飞行器特征可以包括飞行器重量和重心。飞行控制设置可以包括水平稳定器冲角和升降舵与调整片有效角。环境参数可以包括:环境压力、温度、以及相对湿度。
利用这些飞行器参数1102,振动衰减计算机1006可以分析作用于水平稳定器120上的所预测的振动力,并且使用所得的估计振动状态,而非上面参照图10的实施方式讨论的通过传感器1008测量的实时振动状态,来确定适当的致动器命令1012。下面,参照图11的主动阻尼系统1000(包括与传感器1008相关联的虚线),对主动阻尼系统1000的第三实现进行描述。
在该主动阻尼系统1000的第三实施方式中,振动衰减系统1006利用飞行器参数1102来确定所估计的振动状态和对应致动器命令1012。另外,振动衰减计算机1006接收来自传感器1008的、测量水平稳定器102的实时振动状态的传感器输入1010。利用水平稳定器102的实时振动状态,振动衰减计算机1006可以确定对应的致动器命令1012,其可以被用于调节根据所估计振动状态而提供的致动器命令1012。按这种方式,主动阻尼系统1000可以基于根据许多飞行器参数确定的预测振动状态来提供致动器命令1012,同时随着实际振动状态的出现而测量它们,并因此进行修正。该类型双重输入系统可以比先前所述的那些更复杂,但可以更快速且更准确地操作。
图12例示了用于主动阻尼系统1000的又一另选实施方式。该系统利用主动式粘弹性阻尼器1202A和1202B(统称且通称为“主动式粘弹性阻尼器1202”),以减轻施加至水平稳定器102的振动力。与上面参照图10和11的电线性致动器1004讨论的系统类似地,该实施方式利用振动衰减计算机1006,以经由主动式粘弹性阻尼器1202向水平稳定器102主动施加减轻力。然而,代替采用电线性致动器地,该实施例的主动阻尼系统1000利用主动式粘弹性阻尼器1202。像上述被动式阻尼器105一样,该主动式粘性阻尼器1202具有诸如弹簧114这样的弹性部件和粘性阻尼器(其是可变粘性阻尼器1206)。前述被动式系统的粘性阻尼器106与产生主动式系统的该实施方式的可变粘性阻尼器1206之间的差别在于,振动衰减计算机1006可操作以改变粘性流体室108内的压力,在需要时上下移动阻尼器活塞110,主动减轻振动力。因为可变粘性阻尼器1206考虑到改变粘性流体112内的压力,所以可变粘性阻尼器1206内的所述室被称为可变系数阻尼部件1224。
图12的主动阻尼系统1000经由振动衰减计算机1006操作,控制一个或更多个关联的可变系数阻尼部件1224内的压力。这通过如下方式来完成:致动流体累积器回路1204A或1204B(统称并且通称为“流体累积器回路1204”)内的可变流量阀(即,流量控制阀)1214,以从可变粘性阻尼器1206添加或去除粘性流体112和对应压力。改变可变系数阻尼部件1224内的压力改变了阻尼系数(c),其依次改变了主动式粘弹性阻尼器1202的阻尼特性。
为控制粘性流体112的压力,可以使用流体累积器回路1204。出于例示性目的,对以流体方式联接至主动式粘弹性阻尼器1202B的流体累积器回路1204B进行描述。该流体累积器回路1204B在图12中用虚线来描绘轮廓。类似的是,第二流体回路,或流体累积器回路1204A与主动式粘弹性阻尼器1202A相关联,并且为清楚起见,用点线和虚线来描绘轮廓。
该流体累积器回路1204B包括与可变流量阀1214串联的压力传感器1208。该压力传感器1208向振动衰减计算机1006提供与可变系数阻尼部件1224内的和流体累积器回路1204B内的压力有关的传感器输入1210。可变流量阀1214的致动将流体从累积器1216移动至可变系数阻尼部件1224,并且类似地从可变系数阻尼部件1224释放压力,允许振动衰减计算机1006管理主动式粘弹性阻尼器1202内的阻尼系数(c)。流体累积器回路1204B另外包括用于存储粘性流体112的容器1220、和用于填充该系统的泵1218。
该实施方式的振动衰减计算机1006接收振动状态输入1222,其被用于确定针对可变流量阀1214的压力命令1212。振动状态输入1222可以包括实时振动状态或对应加速度和位置数据,其可以通过上面参照图10描述的许多加速度计和位置传感器来实时测量。另选的是,振动状态输入1222可以包括飞行器参数1102,其可以被振动衰减计算机1006用于确定如上参照图11描述的估计振动状态。
图12例示了用于控制主动阻尼系统1000内的多个主动式粘弹性阻尼器1202的另选实施方式。首先,每一个主动式粘弹性阻尼器1202都可以联接至分离的流体累积器回路1204。忽略图12中的虚线,将主动式粘弹性阻尼器1202A联接至流体累积器回路1204A,而将主动式粘弹性阻尼器1202B联接至流体累积器回路1204B。振动衰减计算机1006控制流体累积器回路1204A和1204B两者。另选的是,流体累积器回路1204的、可以被选择或设计成向多个主动式粘弹性阻尼器1202提供流体的组件可以共用。查看图12,包括利用点线绘制的组件,但忽略流体累积器回路1204A,可以看到向主动式粘弹性阻尼器1202A和1202B两者供应粘性流体112的更小流体累积器回路。应当清楚,出于清楚的目的,将该图简化了,而不应视为限制。与图12和其它图所示的组件相比,可以存在增加或更少的组件。
转至图13,对根据在此呈现的不同实施方式的、用于确定用于减轻飞行器202的水平稳定器102的振动的阻尼器特性的方法进行描述。应当清楚,与该图所示的和在此描述的相比,可以执行更多或更少的操作。与在此描写的操作相比,这些操作还可以并行或者按不同次序来执行。图13示出了用于确定振动衰减系统100的阻尼器的特性的例程1300。该例程1300在操作1302开始,其中,确定用于该分析的输入。该输入可以包括许多参数,包括但不限于:飞行器202的飞行器几何结构和总体结构布局、用于水平稳定器102的材料特性、发动机核心和风扇性能参数、与设计任务简档相对应的操作条件范围(即,马赫数和高度)、以及要向该任务简档提供的加权因子。该加权因子从噪声和疲劳的角度,指示各种参数的相对意义。
从操作1302起,该例程1300继续至操作1304,其中,针对可在任务中获得的许多飞行条件,利用在操作1302确定的分析输入,来执行不稳定的动力计算流体动力学(CFD)分析。该例程1300并行继续至操作1306和1308。在操作1306,作用于水平稳定器102的振动力根据后处理CFD结果来确定。该过程模仿作用于浸入出口气流210中的水平稳定器102上的不稳定的提升、拖曳、以及俯仰力矩。换句话说,操作1306估计提升力矩、拖曳力矩、以及俯仰力矩,作为作用于经历来自螺旋桨湍流的振动力的水平稳定器102上的时间的函数。
在操作1308,利用水平稳定器102几何结构和在操作1302确定的机械特性来构造动力(dynamic)有限元法(FEM)模型。从操作1306和1308起,该例程1300继续至操作1310,其中,针对根据CFD分析获取的振动力(提升力矩、拖曳力矩以及俯仰力矩)的范围,运行动力FEM模型。在操作1312,针对飞行条件范围,提供水平稳定器102的根部处(即,在枢轴点118处)的激发频率(ω0)的矩阵。
该例程1300继续至操作1314,其中,求解运动的线性常微分方程,以标识足够的阻尼系数和阻尼比率,以使振动衰减系统100在与指定设计问题相关联的需求和技术限制以及飞行器的一般需求可以规定的内容内,造成对该振动的实质阻尼。根据一个非限制实现,求解运动的线性常微分方程,以标识足够的阻尼系数(c)和阻尼比率(ζ),以使(ζ)大于1。在操作1316,根据在操作1314确定的阻尼系数(c),来选择或设计阻尼器104,并且例程1300结束。
图14是示出根据在此呈现的不同实施方式的、用于利用被动式阻尼器105来减轻飞行器202的水平稳定器102的振动的方法的例程1400。该例程1400在操作1402开始,其中,在振动衰减系统100的被动式阻尼器105处接收振动力。操作1404和1406并行发生。在操作1404,压缩粘弹性阻尼器的弹性部件。如上所述,根据被动式阻尼器105的构造,可以存在诸如弹簧114这样的单一弹性部件、多个弹性部件,和/或同心排列弹簧114。在一些实施方式中,如利用同心排布结构900,该弹簧压缩可以是顺序的,第一弹簧在第二弹簧接合之前被压缩至预定位移。
在操作1406,与该粘性阻尼器108相关联的阻尼器活塞110根据所施加的振动力而移动。该移动将粘性流体112挤压通过阻尼器活塞110中的孔113,其操作以抵抗或减慢阻尼器活塞110的移动。从操作1404和1406起,该例程1400继续至操作1408,其中,所述阻尼器活塞110经由通过被压缩的弹性部件所施加的力,沿它们的开始位置的方向返回。被动式阻尼器105的这种抗振荡移动有效地减轻施加至水平稳定器102的振动力。
图15是示出根据在此呈现的不同实施方式的、用于利用主动式阻尼器1002来减轻飞行器202的水平稳定器102的振动的方法的例程1500。应当清楚,在此描述的逻辑操作可以被实现为:(1)运行在计算系统上的一序列计算机实现动作或程序模块,和/或(2)该计算系统内的互连机器逻辑电路或电路模块。该实现是取决于该计算系统的性能和其它操作参数的选择问题。因此,在此描述的逻辑操作被不同地称为操作、结构性装置、动作或模块。这些操作、结构性装置、动作以及模块可以采用软件、采用固件、硬件、采用专用数字逻辑、及其任何组合来实现。还应清楚,与该图所示和在此描述的相比,可以执行更多或更少的操作。与在此描写的操作相比,这些操作还可以并行或者按不同次序来执行。
该例程1500在操作1502开始,其中,在主动式阻尼器105处接收振动力。在操作1504,如果测量实时振动状态,则振动衰减计算机1006接收来自传感器1008的传感器输入1010。如果传感器1008未被用于测量实时振动状态,则振动衰减系统1006接收来自飞行器202上的各个飞行器系统的飞行器参数1102。如上所述,根据一个实施方式,振动衰减计算机1006接收传感器输入1010和飞行器参数1102两者。
从操作1504起,该例程1500继续至操作1506,其中,振动状态基于来自传感器1008的实时测量来确定,或者根据所接收的飞行器参数1102来估计。在操作1508,振动衰减计算机1006基于振动状态来确定致动器命令1012或压力命令1212,并且向主动式阻尼器1002或可变流量阀1214提供恰当的命令。振动衰减计算机1006在操作1510接收来自主动式阻尼器1002的反馈,并且例程1500结束。
图16示出了上述振动衰减计算机1006的例示性计算机架构1600,其能够执行在此描述的、按上面提出的方式减轻水平稳定器102的振动的软件组件。该计算机架构1600包括:中央处理单元1602(CPU)、包括随机存取存储器1614(RAM)和只读存储器1616(ROM)的系统存储器1608、以及将该存储器联接至CPU 1602的系统总线1604。
CPU 1602是执行计算机架构1600的操作所需的算术和逻辑操作的标准可编程处理器。该CPU 1602可以通过经由操纵在这些状态之间进行区分并且改变这些状态的切换部件(switching element),而从一个离散的物理状态转变至下一个物理状态,来执行该必需操作。切换部件通常可以包括:保持两个二元(binary)状态之一的电子电路(如触发器(flip-flop)),和基于一个或更多个其它切换部件(如逻辑门)的状态的逻辑组合来提供输出状态的电子电路。这些基本切换部件可以被组合成创建更复杂的逻辑电路,包括寄存器、加法器-减法器、算术逻辑单元、浮点单元等。
该计算机架构1600还包括:用于存储操作或控制系统1618的大容量存储装置1610;和专用模块或其它程序模块,如根据上述各个实施方式的、可操作以向阻尼器104提供致动器命令1012和压力命令1212的振动减轻模块1624。该大容量存储装置1610通过连接至总线1604的大容量存储控制器(未示出)连接至CPU 1602。该大容量存储装置1610及其关联计算机可读介质向计算机架构1600提供非易失性存储。
该计算机架构1600可以通过变换大容量存储装置的物理状态而在大容量存储装置1610上存储数据,以反映所存储的信息。在本描述的不同实现中,该物理状态的特定变换可以取决于各种因素。这种因素的示例可以包括但不限于:被用于实现大容量存储装置1610的技术,而无论该大容量存储装置是被特征化为主存储还是辅存储等。例如,该计算机架构1600可以通过如下方式来向大容量存储装置1610存储信息:经由存储控制器发出用于改变磁盘驱动器装置内的特定位置的磁特性、光学存储装置中的特定位置的反射或折射特性,或者固态存储装置中的特定电容器、晶体管,或其它离散组件的电气特性的指令。在不脱离本描述的范围和精神的情况下,物理介质的其它变换也是可以的,并且仅提供前述实施例以易于该描述。该计算机架构1600还可以通过检测大容量存储装置内的一个或更多个特定位置的物理状态或特性,来从大容量存储装置1610读取信息。
尽管在此包含的计算机可读介质的描述指诸如硬盘或CD-ROM驱动器这样的大容量存储装置,但本领域技术人员应当清楚,计算机可读介质可以是可以通过计算机架构1600接入的任何可获计算机存储介质。通过示例而非限制的方式,计算机可读介质可以包括按任何方法或技术实现的、用于存储信息(如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的易失性和非易失性、可去除和非可去除介质。例如,计算机可读介质包括但不限于:RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器或其它固态存储器技术、CD ROM、数字万用盘(DVD)、HD-DVD、BLU-RAY,或其它光学存储装置,磁带盒、磁带、磁盘存储部或其它磁存储装置,或者可以被用于存储希望信息并且可以通过计算机架构1600接入的任何其它介质。
根据各个实施方式,该计算机架构1600可以经由诸如网络1620的网络,在利用针对其它飞行器系统和远程计算机的逻辑连接的连网环境中操作。该计算机架构1600可以经由连接至总线1604的网络接口单元1606而连接至网络1620。应当清楚,还可以利用该网络接口单元1606,来连接至其它类型类型的网络和远程计算机系统。该计算机架构800还可以包括用于接收和处理来自许多装置(包括控制显示单元、键盘、鼠标器、电子针笔、或可以呈现在连接显示器1612上的触摸屏)的输入的输入-输出控制器1622。类似的是,该输入-输出控制器1622可以向显示器1612、打印机、或其它类型的输出装置提供输出。
而且,本公开包括根据下列条款的实施方式:
条款1、一种用于飞行器的水平稳定器的振动衰减系统,该系统包括:
第一阻尼器,该第一阻尼器联接至所述水平稳定器的前部,所述第一阻尼器被配置成按第一自由度对振动力进行阻尼;以及
第二阻尼器,该第二阻尼器临近所述水平稳定器的安装点联接至所述水平稳定器,所述第二阻尼器被配置成按第二自由度对所述振动力进行阻尼。
条款2、根据条款1所述的振动衰减系统,其中,所述安装点包括枢轴点。
条款3、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述枢轴点包括围绕所述水平稳定器的俯仰轴的第一枢轴点,并且其中,所述振动衰减系统还包括第三阻尼器,该第三阻尼器临近围绕所述水平稳定器的所述俯仰轴的第二枢轴点联接至所述水平稳定器,所述第三阻尼器被配置成按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼。
条款4、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一个包括被动式阻尼器。
条款5、根据条款4所述的振动衰减系统,其中,所述被动式阻尼器包括粘弹性阻尼器。
条款6、根据条款5所述的振动衰减系统,其中,所述粘弹性阻尼器包括两个弹簧:被配置成减轻根据第一频率的振动的第一弹簧;和被配置成减轻根据第二频率的振动的第二弹簧。
条款7、根据条款6所述的振动衰减系统,其中,基于来自涵道风扇发动机的出口气流的扰动的频率,来对所述第一频率和所述第二频率中的一个进行选择。
条款8、根据条款6所述的振动衰减系统,其中,所述两个弹簧同心地设置在所述粘弹性阻尼器内。
条款9、根据条款8所述的振动衰减系统,其中,所述第一弹簧在第一端部处抵接固定底阻尼器壁,而在第二端部处抵接可移动顶阻尼器壁,所述可移动顶阻尼器壁连接至在粘性流体室内的阻尼器活塞,以使所述阻尼器活塞的线性平移在压缩所述第一弹簧的同时时受阻于所述粘性流体室内的粘性流体,以及
其中,所述第二弹簧位于所述第一弹簧内,并且在第一内弹簧端部处抵接所述粘性流体室的顶表面,而在第二内弹簧端处抵接所述可移动顶阻尼器壁。
条款10、根据条款6所述的振动衰减系统,其中,所述两个弹簧彼此分离。
条款11、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述第一自由度包括大致平行于所述飞行器的纵轴的前后方向,以及其中,所述第二自由度包括大致垂直于所述飞行器的纵轴的上下方向。
条款12、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述第一自由度包括大致平行于所述飞行器的纵轴的前后方向,并且其中,所述第二自由度包括针对所述飞行器的纵轴的角方向。
条款13、根据条款2所述的振动衰减系统,所述振动衰减系统还包括:一排并联阻尼器,该排并联阻尼器临近所述水平稳定器的枢轴点联接至所述水平稳定器,其中,所述一排并联阻尼器包括所述第二阻尼器和第三阻尼器,所述第二阻尼器被配置成在第一频率内按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼,而所述第三阻尼器被配置成在第二频率内按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼。
条款14、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一个包括主动式阻尼器。
条款15、根据条款14所述的振动衰减系统,其中,所述主动式阻尼器包括电线性致动器,并且其中,所述振动衰减系统还包括:
振动衰减计算机,该振动衰减计算机可操作以确定用于减轻与所述水平稳定器相关联的振动频率的致动器命令,并将所述致动器命令提供给所述电线性致动器以供所述电线性致动器执行。
条款16、根据条款15所述的振动衰减系统,所述系统还包括:
多个加速度计或位置传感器,所述多个加速度计或位置传感器被配置成,测量与所述水平稳定器相关联的实时振动状态,并将该实时振动状态提供给所述振动衰减计算机,
其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:确定用于减轻通过所述多个加速度计或位置传感器测量的所述实时振动状态的所述致动器命令。
条款17、根据条款15所述的振动衰减系统,其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:
接收与所述飞行器或飞行器系统的当前状态相对应的一个或更多个飞行器参数;
基于所述一个或更多个飞行器参数,来确定与所述水平稳定器相关联的估计振动状态;以及
确定用于减轻所述估计振动状态的所述致动器命令。
条款18、根据条款17所述的振动衰减系统,其中,所述一个或更多个飞行器参数包括:
发动机设置、飞行特征、飞行器特征、飞行控制设置、以及环境参数中的一个或更多个。
条款19、根据条款15所述的振动衰减系统,所述系统还包括:
多个加速度计或位置传感器,所述多个加速度计或位置传感器被配置成,测量与所述水平稳定器相关联的实时振动状态,并将该实时振动状态提供给所述振动衰减计算机,
其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:
接收与所述飞行器或飞行器系统的当前状态相对应的一个或更多个飞行器参数;
基于所述一个或更多个飞行器参数,来确定与所述水平稳定器相关联的估计振动状态;
确定用于减轻所述估计振动状态的所述致动器命令;
根据为减轻所述估计振动状态所确定的所述致动器命令,从所述振动衰减计算机向所述电线性致动器提供用于移动所述水平稳定器的指令;
接收通过所述多个加速度计或位置传感器测量的所述实时振动状态;
基于所述实时振动状态来确定校正致动器命令;以及
将所述校正致动器命令提供给所述电线性致动器。
条款20、根据条款14所述的振动衰减系统,其中,所述主动式阻尼器包括具有可变系数阻尼部件的粘弹性阻尼器,并且其中,所述振动衰减系统还包括:
振动衰减计算机,该振动衰减计算机可操作以确定针对所述可变系数阻尼部件的、用于减轻与所述水平稳定器相关联的振动频率的压力命令,并且该振动衰减计算机可操作以根据所述压力命令来致动流体累积器回路中的可变流量阀,来管理所述可变系数阻尼部件内的阻尼系数,以减轻所述振动频率。
条款21、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述水平稳定器安装在所述飞行器的机身内的低尾部构造中。
条款22、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述水平稳定器安装在所述飞行器的垂直稳定器内的十字形尾部构造中。
条款23、根据条款2所述的振动衰减系统,其中,所述水平稳定器安装在所述飞行器的垂直稳定器的顶部内的T形尾部构造中。
条款24、一种用于减轻飞行器的水平稳定器的振动的方法。该方法包括以下步骤:
在联接至所述水平稳定器的前部的第一阻尼器处和临近枢轴点联接至所述水平稳定器的第二阻尼器处接收振动;
利用所述第一阻尼器按第一自由度对所述振动进行阻尼;以及
利用所述第二阻尼器按第二自由度对所述振动进行阻尼。
条款25、根据条款24所述的方法,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一个包括被动式阻尼器。
条款26、根据条款25所述的方法,其中,所述被动式阻尼器包括粘弹性阻尼器,以使阻尼所述振动的步骤包括以下步骤:
利用活塞挤压粘性流体,以将所述粘性流体挤压通过所述活塞中的一个或更多个孔,并且响应于来自所述振动的力压缩弹簧,而在释放所述力时利用来自所述弹簧的力朝着开始位置使所述活塞返回。
条款27、根据条款26所述的方法,其中,压缩所述弹簧的步骤包括以下步骤:按第一频率压缩被配置用于减轻第一振动力的第一弹簧,而按第二频率压缩被配置用于减轻第二振动力的第二弹簧。
条款28、根据条款27所述的方法,其中,压缩所述第一弹簧和压缩所述第二弹簧的步骤包括以下步骤:
利用可移动顶阻尼器壁向围绕中心阻尼器部件同心排列的所述第一弹簧和所述第二弹簧施加力,所述中心阻尼器部件从一个端部处的所述可移动顶阻尼器壁延伸至另一端部处的粘性流体室中的阻尼器活塞,以使施加至所述可移动顶阻尼器壁的所述力压缩所述第一弹簧和所述第二弹簧,同时受阻于利用所述阻尼器活塞的所述粘性流体室内的粘性流体。
条款29、根据条款24所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
在一排并联阻尼器处接收所述振动,该排并联阻尼器临近所述水平稳定器的枢轴点联接至所述水平稳定器,所述一排并联阻尼器包括所述第二阻尼器和第三阻尼器,其中,所述第二阻尼器被配置成以第一频率按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼,而所述第三阻尼器被配置成以第二频率按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼,并且
其中,利用所述第二阻尼器按第二自由度对所述振动进行阻尼的步骤包括以下步骤:利用所述第二阻尼器和所述第三阻尼器按第二自由度对所述振动进行阻尼。
条款30、根据条款24所述的方法,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一个包括主动式阻尼器。
条款31、根据条款30所述的方法,其中,所述主动式阻尼器包括电线性致动器,并且其中,所述方法还包括以下步骤:
确定用于减轻与所述水平稳定器相关联的振动频率的致动器命令;以及
将所述致动器命令提供给所述电线性致动器,以供所述电线性致动器执行。
条款32、根据条款31所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
接收来自多个加速度计或位置传感器的、与所述水平稳定器相关联的实时振动状态;以及
将所述实时振动状态提供给振动衰减计算机。
其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:确定用于减轻通过所述多个加速度计或位置传感器测量的所述实时振动状态的所述致动器命令。
条款33、根据条款31所述的方法,其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:
接收与所述飞行器或飞行器系统的当前状态相对应的一个或更多个飞行器参数;
基于所述一个或更多个飞行器参数,来确定与所述水平稳定器相关联的估计振动状态;以及
确定用于减轻所述估计振动状态的所述致动器命令。
条款34、根据条款33所述的方法,其中,所述一个或更多个飞行器参数包括:
发动机设置、飞行特征、飞行器特征、飞行控制设置以及环境参数中的一个或更多个。
条款35、根据条款31所述的方法,其中,确定用于减轻所述振动频率的所述致动器命令包括:
接收与所述飞行器或飞行器系统的当前状态相对应的一个或更多个飞行器参数;
基于所述一个或更多个飞行器参数,来确定与所述水平稳定器相关联的估计振动状态;
确定用于减轻所述估计振动状态的所述致动器命令;
根据为减轻所述估计振动状态所确定的所述致动器命令,从所述振动衰减计算机向所述电线性致动器提供用于移动所述水平稳定器的指令;
接收来自多个加速度计或位置传感器的、与所述水平稳定器相关联的实时振动状态;
基于所述实时振动状态确定校正致动器命令;以及
将所述校正致动器命令提供给所述电线性致动器。
条款36、根据条款30所述的方法,其中,所述主动式阻尼器包括具有可变系数阻尼部件的粘弹性阻尼器,并且其中,所述方法还包括以下步骤:
利用振动衰减计算机确定针对所述可变系数阻尼部件的、用于减轻与所述水平稳定器相关联的振动频率的压力命令;以及
根据所述压力命令来致动流体累积器回路中的可变流量阀,来管理所述可变系数阻尼部件内的阻尼系数,以减轻所述振动频率。
条款37、一种用于飞行器的水平稳定器的振动衰减系统,该系统包括:
第一粘弹性阻尼器,该第一粘弹性阻尼器联接至所述水平稳定器的前部,所述第一粘弹性阻尼器被配置成按第一自由度对振动力进行阻尼;
第二粘弹性阻尼器,该第二粘弹性阻尼器临近围绕所述水平稳定器的俯仰轴的第一枢轴点联接至所述水平稳定器,所述第二粘弹性阻尼器被配置成按第二自由度对所述振动力进行阻尼;以及
第三粘弹性阻尼器,该第三粘弹性阻尼器临近围绕所述水平稳定器的所述俯仰轴的第二枢轴点联接至所述水平稳定器,所述第三粘弹性阻尼器被配置成按所述第二自由度对所述振动力进行阻尼。
条款38、根据条款37所述的振动衰减系统,其中,所述第一粘弹性阻尼器、所述第二粘弹性阻尼器以及所述第三粘弹性阻尼器被配置成减轻至少两个不同频率内的振动。
条款39、根据条款38所述的振动衰减系统,其中,所述第一粘弹性阻尼器、所述第二粘弹性阻尼器以及所述第三粘弹性阻尼器中的每一个都包括一排并联粘弹性阻尼器,该排中的每一个阻尼器都对应于独特振动频率。
条款40、根据条款38所述的振动衰减系统,其中,所述第一粘弹性阻尼器、所述第二粘弹性阻尼器以及所述第三粘弹性阻尼器中的每一个都包括多个弹簧,每一个弹簧都被配置成减轻独特振动频率内的振动。
基于前述,应当清楚,在此提供了用于减轻水平稳定器102中的振动的技术。上述主旨仅通过例示的方式来提供,而不应视为限制。在不遵循在此例示和描述的实施例实施方式和应用的情况下,并且在不脱离本公开的、在所附权利要求书中阐述的真实精神和范围的情况下,可以针对在此描述的主旨进行各种修改和改变。