飛機可移動控制表面的慣性性質的測量的製作方法
2023-10-08 02:08:34
飛機可移動控制表面的慣性性質的測量的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於獲得飛機控制表面（1）中圍繞鉸合線（2）轉動的可移動件（10）的慣性性質的方法，所述方法包括以下步驟：a）從可移動件（10）移除致動器的機械連接，使得所述可移動件能夠自由地圍繞其鉸合線（2）轉動，進一步平衡可移動件（10）並且以第一逼近計算可移動件（10）的粗靜態動量；b）精化在a）中獲得的可移動件（10）的靜態動量，同時獲得可移動件（10）的摩擦動量；c）將彈性元件（300）結合到控制表面（1）上，配置二級機械系統；d）在特定頻率條件下將受迫振動引到可移動件（10）上，增加該頻率，直到它明顯地接近可移動件（10）的共振頻率；e）由d）中的波響應計算可移動件（10）的慣量。
【專利說明】飛機可移動控制表面的慣性性質的測量
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於測量飛機可移動控制表面的慣性性質(靜態動量、摩擦動量和慣量)的方法。本發明還涉及用於操作所述方法的機械布置。
【背景技術】
[0002]飛機可移動控制表面(諸如飛機升降舵)有時在某些情形下不得不被測試，以便確定它們是否符合一定的驗收準則。當前，用於確定可移動控制表面的驗收的實際方法是測量它的質量以及它的重心，這兩個分量使得能夠計算它的靜態動量，使得這個靜態動量保持在一定的範圍內。
[0003]飛機可移動控制表面經過某一操作時間段之後，由於水的攝取或者由於任何其他物質，使得其質量稍微變化，或者在被損壞單元被修理之後即刻會使得其質量稍微變化，因為這些修復常常需要額外的補塊。出於這個原因，質量控制不得不被及時地監控，使得可移動控制表面的慣性性質保持在可接受的限度內，因為任何偏差將影響飛機的動態行為。因此，可移動控制表面的慣性性質的控制是重要的。
[0004]然而，對於已知的可移動控制表面的質量和重心的測量過程，被影響的單元需要從飛機被移除，這是一個需要長時間的、昂貴的並且不實用的煩雜過程，因為這個過程通過起重機或其他裝置執行並且在每個升起點需要一個懸掛標度尺(hanging scale)。為了獲得控制表面的正確重量，控制表面必須與飛機結構分離開，使得例如在升降舵被測量時，升降舵不得不從它的穩定裝置上被移除並且需要通過連至每個升起點的吊索、使用連至每個吊索的升起點中的懸掛標度尺、由起重機升起。這項任務通過操作者手動執行，不實用、耗時並且成本高。
[0005]本發明提供一種用於飛機可移動控制表面的驗收的不同方法。
【發明內容】
[0006]通過本發明的方法對象，通過控制飛機可移動控制表面的慣性性質(靜態動量、摩擦動量和慣量)、使得這些慣性性質保持在一定範圍內，而進行飛機可移動控制表面的驗收。除此之外，本發明的方法不需要從飛機上移除可移動控制表面。
[0007]精確地，本發明中公開的方法的飛機元件對象是飛機可移動控制表面的可移動部件，以下稱為可移動件。
[0008]本發明的第一目的是提供一種用於獲得可移動件的慣性性質的方法。
[0009]本發明的另一目的是提供一種用於操作上述方法的機械布置。
[0010]在本發明中的方法的主要優點在於，不需要將可移動件從飛機移除就能夠獲得可移動件的慣性性質，這意味著與現有技術中已知的過程相比本方法中所涉及的成本被顯著降低。
[0011]用在本發明的方法中的機械布置包括以下元件:
[0012]-連接至穩定裝置(控制表面的固定部分)或地面的第一部分，以便提供適當的錨固點；
[0013]-連接至可移動件的第二部分，該第二部分包括能夠在垂直方向和水平方向上被調節的配重、獲取可移動件的角運動的移動變換器以及振動發生器，該振動發生器在可移動件上引起受迫振動；以及
[0014]-彈性元件，用於連接機械布置中的第一部分和第二部分。
[0015]本發明的方法涉及獲得可移動件的慣性性質，所述方法包括以下步驟:
[0016]a)將機械布置的第二部分結合到可移動件上，配置下文將稱作的可移動組件；
[0017]b)從可移動件移除致動器的機械連接，使得可移動件能夠自由地圍繞其鉸合線轉動；
[0018]c)平衡可移動組件，使得它的重心落在鉸合線的緊鄰區域上；
[0019]d)以第一逼近計算可移動件的靜態動量；
[0020]e)精化在d)中獲得的可移動件的靜態動量，同時獲得可移動件的摩擦動量；
[0021]f)實施附加的調節，以固定控制表面的靜止位置:對於該步驟，需要機械布置的第一部分與彈性元件一起被在先結合到控制表面上；
[0022]g)激活振動發生器；
[0023]h)獲得可移動組件的波響應以及振動發生器輸出；
[0024]i)在足以獲取用於執行步驟j)的充分信息的時間段之後，停止振動發生器；
[0025]j )計算可移動組件的共振頻率；
[0026]k)由步驟j)獲得的共振頻率計算可移動組件的慣量；
[0027]I)從步驟k)中的慣量中減去對在步驟a)中所結合的機械布置的部件的在實驗室中在先確定的慣量的貢獻，由此獲得可移動件的慣量。
[0028]通過對本發明的後續的詳細描述以及所附的權利要求，並且結合附圖，本發明的其他所希望的特徵和優點將變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1a和Ib示意地示出根據本發明的用以運行測量可移動件的慣性性質的方法的機械布置。
[0030]圖2示出根據本發明的用以運行測量可移動件的慣性性質的方法的機械布置的各個組成部件的部分。
[0031]圖3示出根據本發明的在用以運行測量可移動件慣性性質的方法的機械布置中的彈性元件的可能的構造。
[0032]圖4a和4b示意地示出根據已知現有技術的使用每個所用升起點處的懸掛標度尺、起重機和吊索來控制可移動件的質量和重心的方法。
[0033]圖5示出根據本發明的用以運行測量可移動件的慣性性質的方法的機械布置中的配重。
[0034]圖6示出根據本發明的在用以運行測量可移動件的慣性性質的方法的機械布置中的具有圍繞軸線轉動的離心質量的振動發生器的可能的構造的細節。
[0035]圖7示出可移動組件的角位置隨時間變化的曲線圖，其是根據本發明的方法中的激勵頻率實質上遠離可移動組件的共振頻率時的響應。[0036]圖8示出可移動組件的角位置隨時間變化的曲線圖，其是根據本發明的方法中的激勵頻率實質上接近可移動組件的共振頻率時的響應。
[0037]圖9示出根據本發明的在用於測量可移動件的慣性性質的方法中精化可移動件的靜態動量以及獲得可移動件的摩擦動量所基於的原理。
【具體實施方式】
[0038]一旦飛機控制表面I中的可移動件10的靜態動量和摩擦動量被確定，本發明的方法分析對於所述可移動件10的受迫振動的響應:在所附的附圖中，升降舵的相應殼體已經被表示，其中該可移動件10 (升降舵)圍繞鉸合線2轉動。
[0039]用於運行上述方法的機械布置20在圖1b和2中被示意地表示，其包括:
[0040]-連至穩定裝置的第一部分100，以便提供適當的錨固點，其中所述穩定裝置是控制表面I的固定部件；
[0041]-連至可移動件10的第二部分200，使得該第二部分200與可移動件10—起形成本說明書中所稱作的可移動組件40，該第二部分200包括可調節配重600 (其能夠分別通過作用於高度調節裝置601和長度調節裝置602而被調節高度和長度，如圖5所示)、獲取可移動件40的角運動的移動變換器400以及振動發生器500，該振動發生器在可移動組件40上產生受迫振動；以及
[0042]-彈性元件300，典型地是彈簧，用於連接機械布置20中的第一部分100和第二部分 200。
[0043]根據本發明，應該期望的是，為了結果的精確性，機械布置20圍繞鉸合線2的慣量被最小化。
[0044]振動發生器500的可能的實施例示出在圖6中，包括以距離801圍繞軸線802旋轉的離心質量800。振動發生器500的不同的實施例也是可能的。
[0045]兩個部分100和200利用具有能夠通過調節裝置3調節的可調節位置和已知彈性常數的彈性元件300 (典型地是彈簧)而被機械連接，如圖3所示。彈性元件300在其一側連至第一部分100，並且在其另一側連至第二部分200，彈性元件300在其兩側是可位移的，因此允許調節機械布置20的靜止位置。
[0046]每個控制表面I項，典型地是升降舵，將與具有被選擇為產生可移動組件40的適當共振頻率(典型地是2赫茲)的彈性常數的特定彈性元件300 (典型地是彈簧)相關。調節裝置3允許機械布置20的對可移動組件40的角位置的調節，因此固定零位置以便執行本發明的方法。在連接彈性元件300已經之後並且一旦已經實現了平衡，可移動組件40構成第二級機械系統。該系統具有共振頻率，該共振頻率是彈性元件300的彈性常數以及可移動組件40的慣量的函數。由於彈性元件300的彈性常數是已經被選擇的所期望的共振頻率的函數，因此實際的共振頻率是未知的(將被確定)，但是將非常接近用於獲得彈性元件300的彈性常數的共振頻率。
[0047]通常，機械布置20還連接至計算機(可攜式電腦)和某些可攜式電子設備，以便分析數據和執行本發明的方法。
[0048]為了清楚起見，雖然實際執行產生不同的實施例，說明書所附的附圖示出本發明的主要概念。然而，實際的實施例可以與附圖中所表示的那些實施例不同:例如，機械布置20的優選實施例將需要振動發生器500位於機械布置20的左側，並且將被包括在可調節配重600結構中:可移動組件40的慣量被減少，這改善了測量的質量。
[0049]本發明所提出的方法允許調節振動發生器500的頻率:該頻率逐漸地增加(從比共振頻率低的值開始)，直到可移動件10的最大偏移接近對應控制表面I已知的可容許限度，這指示對可移動組件40的共振頻率的接近近似，這將被進一步詳細說明。
[0050]因此，本發明的方法涉及控制表面I的可移動件10的慣性性質的測量，該可移動件10典型地是升降舵，所述方法包括以下步驟:
[0051]a)將機械布置20的第二部分200結合到控制表面I上，由此配置可移動組件40 ；
[0052]b)從可移動件10移除致動器的機械連接，使得可移動件能夠自由地圍繞其鉸合線2轉動；
[0053]c)平衡可移動組件40，使得它的重心4落在鉸合線2的緊鄰區域上(粗平衡)；
[0054]d)以第一逼近計算可移動件10的粗靜態動量；
[0055]e)精化在d)中獲得的可移動件10的粗靜態動量，同時獲得可移動件10的摩擦動量，這包括以下步驟:
[0056]i)將已知質量放置在距離鉸合線2的右邊一給定距離P (見圖9)的位置處，逐漸增加更多的所述已知質量，直到可移動件10克服摩擦帶並且開始轉動；
[0057]ii)將步驟i)中所使用的總質量md的數據和距離P —起代入公式(3)；
[0058]iii)移除總質量md，並且將已知質量放置在距離鉸合線2的左邊一給定距離q(見圖9)的位置處，逐漸增加更多的所述已知質量，直到可移動件10克服摩擦帶並且沿著與步驟i)中的轉動方向相反的方向開始轉`動；
[0059]iv)將步驟iii)中所使用的總質量mi的數據和距離q —起代入公式(4)；
[0060]V)使用公式(5)計算可移動件10的靜態動量(AMstatic=Wma.x)的增量，其校正之前步驟e)中計算的粗靜態動量；
[0061]vi)使用下面的公式(6)計算鉸合線2中的摩擦動量Mf ；
【權利要求】
1.一種用於獲得飛機控制表面(I)中圍繞鉸合線(2)轉動的可移動件(10)的慣性性質的方法，所述方法包括以下步驟: a)從可移動件(10)移除致動器的機械連接，從而使得所述可移動件能夠自由地圍繞其鉸合線(2)轉動，進一步平衡可移動件(10)並且以第一逼近計算可移動件(10)的粗靜態動量； b)精化在a)中獲得的可移動件(10)的靜態動量，同時獲得可移動件(10)的摩擦動量; c)將彈性元件(300)結合到控制表面(I)上，由此配置二級機械系統； d)在特定頻率在可移動件(10)上引起受迫振動，增加該頻率，直到它明顯地或可檢測到地接近可移動件(10)的共振頻率； e)由d)中的波響應計算可移動件(10)的慣量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，以大約2Hz的頻率產生d)中引起的受迫振動。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，d)中引起的受迫振動使得它們以10000樣本/秒以上的高速率提供可移動件(10)的波響應。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特徵在於，在步驟b)中的可移動件(10)的靜態動量的精化允許同時獲得它的摩擦動量，包括以下步驟: i)將已知質量放置在距離鉸合線(2)的右邊給定距離處，逐漸增加更多的所述已知質量，直到可移動件(10)以總質量md的值克服摩擦帶並且開始轉動； ii)移除總質量md，並且將已知質量放置在距離鉸合線(2)的左邊處，逐漸增加更多的所述已知質量，直到可移動件(10)以總質量mi的值克服摩擦帶並且沿著與i)中的轉動方向相反的方向開始轉動； ii i )計算可移動件(IO )的靜態動量的增量，其校正步驟b )中計算的靜態動量；計算鉸合線(2)中的摩擦動量。
5.一種用於飛機控制表面(I)的機械布置(20),包括: -連接至穩定裝置或地面的第一部分(100)，以便提供適當的錨固點； -連接至構造可移動組件(40)的可移動件(10)的第二部分(200)，該第二部分(200)包括可調節配重(600)、獲取可移動件(10)的角運動的移動變換器(400)以及振動發生器(500),該振動發生器在可移動件(10)上引起受迫振動；以及 -彈性元件(300 )，用於連接機械布置(20 )中的第一部分(100 )和第二部分(200 )。
6.根據權利要求5所述的機械布置(20)，其特徵在於，所述彈性元件(300)具有彈性常數，該彈性常數的值使得它產生可移動組件(40)的期望的共振頻率。
7.根據權利要求5或6所述的機械布置(20)，其特徵在於，所述可移動組件(40)的共振頻率是大約2赫茲。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的機械布置(20)，其特徵在於，所述彈性元件(300)在其兩側中的一側連至第一部分(100)，在其兩側中的另一側連至第二部分(200)，所述彈性元件(300)在其兩側中的一側是可位移的，使得允許調節機械布置(20)的靜止位置。
9.根據權利要求5-8中任一項所述的機械布置(20)，其特徵在於，所述振動發生器(500)包括在可調節配重(600)結構中。
10.一種飛機升降舵,包括如權利要求5-9中任一項所述的機械布置(20)。
【文檔編號】G01M1/10GK103575469SQ201310305653
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月19日 優先權日:2012年7月20日
【發明者】胡斯託·阿隆索戈高, 佩德羅·巴萊拉羅德裡格斯 申請人:空中巴士西班牙運營有限責任公司