用於最優起飛和降落配置的可變弧度機翼調整的製作方法
2023-12-09 02:37:16 2
專利名稱：用於最優起飛和降落配置的可變弧度機翼調整的製作方法
技術領域：
本申請涉及在飛行器機翼上移動後緣高升力設備的系統和方法，並更特別涉及差動移動內側、外側和中段襟翼，以便在飛行器的起飛和降落期間產生更優升力/阻力特性。
背景技術：
在起飛和降落期間，設置在飛機機翼後緣上的後緣高升力設備用來以阻力增加為代價提供升力並降低飛行器的失速速度。後緣高升力設備包括可從收納位置運動到展開位置的表面，例如襟翼。襟翼可包括更靠近機身設置的內側襟翼、更遠離機身設置的外側襟翼與設置在內側和外側襟翼之間的中段襟翼。襟翼控制可通過飛行器內的控制器自動提供，或通過飛行員移動襟翼操縱杆或其它控制設備到期望位置來手動提供。手動襟翼控制傳統上通過設定操縱杆到某個止動器提供，其導致襟翼移動到具體位置。例如，飛行員可設定襟翼操縱杆到止動器，例如「襟翼5」， 其導致襟翼移動其全部運動範圍的25%。然後，例如，飛行員可設定襟翼操縱杆到止動器， 例如「襟翼10」，其導致襟翼移動其全部運動範圍的另外10%。目前，由於重量和空間約束，在起飛和降落期間，大多數飛行器一致移動機翼上的全部襟翼面，其中為每個止動器移動襟翼面全部運動範圍的相同增量。例如，單個動力驅動單元向內側和外側襟翼(以及中段襟翼，如果其存在)相等地提供動力，使得它們移動其全部運動範圍的相同增量。儘管這允許更簡單的體系結構，並且僅需要單個動力驅動單元，但這並不能達到最優化。由於翼形、襟翼位置、在不同機翼位置處的不同氣流和其它因素，在不同襟翼面的止動器位置之間增量運動的最優量不是相等的。在起飛和降落期間將襟翼定位到相同的增量運動產生次最優化的阻力/升力折衷，其導致航跡引起的效率降低、燃料成本增加和噪聲增加。目前，具有補償這些缺點的若干方法。一個方法是確定襟翼面的「折衷」或「妥協」 位置，該位置是在每個襟翼面的最優位置之間某處的位置。例如，在具有內側、中段和外側襟翼的飛行器中，如果外側襟翼的最優位置是10%偏轉，同時中段襟翼的最優位置是13% 偏轉並且內側襟翼的最優位置是15%偏轉，那麼「折衷」位置對於全部襟翼可以是12%偏轉。在給定內側、中段和外側襟翼移動到相同增量的限制下，該折衷提供最優阻力/升力折衷。然而，由於襟翼不在其最優位置，因此進一步優點可通過差動移動它們來獲得。補償該缺點的第二方法是具有多個獨立的動力驅動單元，每個襟翼面或每對襟翼面一個動力驅動單元。這產生內側和外側襟翼(以及中段襟翼，如果其存在)可最優定位的益處，但需要用於多個獨立驅動系的另外零件和空間，這給飛行器增加重量和複雜性。存在具有在各飛行階段期間差動移動各襟翼的能力的其它系統。然而，沒有被設計為以適合起飛和降落的方式差動移動襟翼這樣的系統存在。因此需要這樣的方法和系統，其利用單個傳動聯杆差動控制襟翼面移動，從而在起飛和降落期間提供超過現有系統的改進效率。CN 102530241 A
發明內容
本申請涉及在起飛和降落期間通過使用單個動力傳動聯杆差動調整襟翼面使能更優燃料效率的系統和方法。該系統可被實施用於具有內側和外側襟翼的機翼或具有內側、外側和中段襟翼的機翼，或用於任何數量的襟翼面，或可用來適當調整其它控制面。公開的系統具有在起飛和降落期間適當引導襟翼移動的控制器。控制器在起飛和降落期間通過基於襟翼操縱杆位置適當調整襟翼產生最優襟翼移動。系統在起飛和降落期間基於當前襟翼位置為每個襟翼操縱杆位置確定適當馬達致動量。這些確定可使用另外信息做出，例如飛行器速度、重量和高度。該差動調整將提供如下益處，即在起飛和降落期間襟翼可被最優定位，而不是在 「折衷」或「妥協」位置定位。這將提供例如燃料效率的益處。另外，可不需要多個傳動聯杆就獲得益處。因此，提供差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的方法，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆。 該方法包含基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置。致動第一馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定所述第一總移動量。所述第二可展開升力設備的第二總移動量通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置確定。第一差動移動量通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量確定。致動第二馬達從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。還提供差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的飛行器機翼系統。該系統包含第一可展開升力設備、第二可展開升力設備，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆，並且該系統包含向所述動力傳動聯杆提供動力的高馬力馬達、第一低馬力馬達、被配置為從所述傳動聯杆和所述第一低馬力馬達接收動力並向所述第二可展開升力設備提供動力的第一差動器、以及控制器。 該控制器經編程執行下面內容基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動所述高馬力馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，所述第一總移動量通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動所述第一低馬力馬達，從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。還提供這樣的飛行器，其採用飛行器機翼系統以差動調整第一可展開升力設備和第二可展開升力設備。該飛行器包含飛行器主體、具有第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的機翼，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆，並且該系統包含向所述動力傳動聯杆提供動力的高馬力馬達、第一低馬力馬達、被配置為從所述傳動聯杆和所述第一低馬力馬達接收動力並向所述第二可展開升力設備提供動力的第一差動器、以及控制器。該控制器經編程執行下面內容基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動所述高馬力馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，所述第一總移動量通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動所述第一低馬力馬達，從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。已討論的特徵、功能和優點可在此處公開的各種實施例中獨立實現，或可在其它實施例中被結合，其進一步詳情通過參考下面描述和附圖可見。在此公開的實施例的其它特徵和優點在下面詳細描述中參考附圖解釋。一種差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的方法，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆，所述方法包含基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動第一馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，所述第一總移動量通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動第二馬達從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。在所述方法中所述第一期望位置和所述第二期望位置基於飛行器重量、高度和空速被進一步確定。在所述方法中在致動所述第一馬達之前嚙合第一差動制動器；在移動所述第一可展開升力設備完成之後使所述第一差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第二馬達。在所述方法中通過增加所述第一當前位置到第一差動位置確定所述第二當前位置。在所述方法中通過從第三可展開升力設備的第三期望位置減去所述第三可展開升力設備的第三當前位置，確定所述第三可展開升力設備的第三總移動量；通過從所述第三總移動量減去所述第二總移動量確定所述第三可展開升力設備的第二差動移動量；以及致動第三馬達從而移動所述第三可展開升力設備所述第二差動移動量。在所述方法中通過將所述第二當前位置增加到第二差動位置確定所述第三當前位置。在所述方法中CN 102530241 A在致動所述第二馬達之前嚙合第二差動制動器；在移動所述第二可展開升力設備完成之後使所述第二差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第三馬達。一種差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的飛行器機翼系統，所述系統包含第一可展開升力設備；第二可展開升力設備，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆；向所述動力傳動聯杆提供動力的高馬力馬達；第一低馬力馬達；第一差動器，所述第一差動器被配置為從所述傳動聯杆和所述第一低馬力馬達接收動力，並向所述第二可展開升力設備提供動力；以及控制器，所述控制器被編程為基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動所述高馬力馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定所述第一總移動量；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動所述第一低馬力馬達，從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。在所述系統中所述控制器被編程為基於飛行器重量、高度和空速確定所述第一期望位置和所述第二期望位置。在所述系統中所述控制器被進一步編程為在致動所述高馬力馬達之前嚙合第一差動制動器；在移動所述第一可展開升力設備完成之後使所述第一差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第一低馬力馬達。在所述系統中所述控制器被進一步編程為通過增加所述第一當前位置到第一差動位置確定第二當前位置。該系統進一步包含第三可展開升力設備；其中所述控制器被進一步編程為通過從第三期望位置減去所述第三可展開升力設備的第三當前位置，確定所述第三可展開升力設備的第三總移動量；通過從所述第三總移動量減去所述第二總移動量確定所述第三可展開升力設備的第二差動移動量；以及致動第二低馬力馬達從而移動所述第三可展開升力設備所述第二差動移動量。在所述系統中所述控制器被進一步編程為通過增加所述第二當前位置到第二差動位置確定所述第三當前位置。在所述系統中所述控制器被進一步編程為在致動所述第一低馬達之前嚙合第二差動制動器；在移動所述第二可展開升力設備完成之後使所述第二差動制動器脫離嚙合並嚙合所述第一差動致動器；以及致動所述第二低馬力馬達。—種採用差動調整第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的飛行器機翼系統的飛行器，所述飛行器包含飛行器主體；具有第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的機翼，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆；向所述動力傳動聯杆提供動力的高馬力馬達；第一低馬力馬達；第一差動器，所述第一差動器被配置為從所述傳動聯杆和所述第一低馬力馬達接收動力，並向所述第二可展開升力設備提供動力；以及控制器，所述控制器被編程為基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動所述高馬力馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定所述第一總移動量；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動所述第一低馬力馬達，從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。在所述系統中所述控制器被編程為基於飛行器重量、高度和空速確定所述第一期望位置和所述第二期望位置。在所述系統中所述控制器被進一步編程為在致動所述高馬力馬達之前嚙合第一差動制動器；在移動所述第一可展開升力設備完成之後使所述第一差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第一低馬力馬達。在所述系統中CN 102530241 A所述控制器被進一步編程為通過增加所述第一當前位置到第一差動位置確定第二當前位置。該系統進一步包含第三可展開升力設備；其中所述控制器被進一步編程為通過從第三期望位置減去所述第三可展開升力設備的第三當前位置，確定所述第三可展開升力設備的第三總移動量；通過從所述第三總移動量減去所述第二總移動量確定所述第三可展開升力設備的第二差動移動量；以及致動第二低馬力馬達從而移動所述第三可展開升力設備所述第二差動移動量。在所述系統中所述控制器被進一步編程為通過增加所述第二當前位置到第二差動位置確定所述第三當前位置。
圖1是示出根據在此公開的系統的實施例的最大高度和速度邊界內的通常飛機飛運行，以及襟翼的差動控制的目標飛行運行包線的曲線圖。圖2是示出機翼和尾翼上的通常飛機可控制弧面的全景的圖解。圖3是示出包括內側和外側襟翼的機翼可控制弧面的詳圖的圖解。圖4是示出包括內側、外側和中段襟翼的機翼可控制弧面的詳圖的圖解圖5是示出在起飛和降落期間可操作地連接到內側和外側襟翼位置並控制內側和外側襟翼位置的控制系統實施例的圖解。圖6是示出在起飛和降落期間可操作連接到內側、外側和中段襟翼位置並控制內側、外側和中段襟翼位置的控制系統實施例的圖解。圖7是為實現內側襟翼相對於外側襟翼的差動運動，在主要和差動控制設備中致動馬達、制動器和其它零件的步驟的圖解。圖8是為實現內側襟翼和中段襟翼相對於外側襟翼的差動運動，在主要和差動控制設備中致動馬達、制動器和其它零件的步驟的圖解。圖9是示出用於在起飛和降落期間基於襟翼操縱杆位置確定控制內側和外側襟翼的移動量的控制法則的框圖。圖10是示出用於在起飛和降落期間基於襟翼操縱杆位置確定控制內側、外側和中段襟翼的移動量的控制法則的框圖。下文中將參考附圖，在附圖中不同圖中類似元件標有相同附圖標記。
具體實施例方式在下面詳細描述中，某些優選實施例作為說明在具體應用環境中被描述，以便提供對本公開的全面理解。本公開領域的技術人員通常已知的方法、程序、組件和功能不詳細描述，以便不會使本公開的簡明描述不必要地變模糊。某些具體實施例或例子僅為說明給出，並且本領域技術人員認識到本公開的教導可在其它類似應用或環境中實踐，和/或用說明的實施例的其它類似或等效變化實踐。下面詳細描述的一些部分按照程序、步驟、邏輯塊、處理和計算機存儲器內操作的其它符號表示來呈現。這些描述和表示是本領域技術人員用來向本領域其它技術人員更有效表達其工作的手段。程序、計算機執行的步驟、邏輯塊、處理等在這裡通常被構思為導致期望結果的步驟或指令的有條理的順序。步驟是需要對物理量進行物理操縱的步驟。通常，儘管不必需，但這些量在計算機系統中能夠採取電或磁信號的形式被存儲、轉換、結合、 比較和以其他方式被操縱。除另外具體說明，如根據下面討論能明顯認識到遍及本公開，利用了如下術語，例如「處理」或「計算」或「翻譯」或「運算」或「確定」或「顯示」或「辨認」或類似術語的討論， 指的是計算機系統或類似電子計算設備的行為和處理，該類似電子計算設備在計算機系統的寄存器和存儲器內操縱並將表示為物理(電子)量的數據轉換為其它數據，該其它數據在計算機系統存儲器或寄存器或其它這樣的信息存儲、傳輸或顯示設備內被類似地表示為物理量。現在描述在此公開的教導的基礎實施從而示出在起飛和降落期間差動調整襟翼面的系統的示範實施例。例子實施例被實施為到標題為「Systems and Methods for Providing Differential Motion to Wing High Lift Device」的美國專利 No. 7，726，610 禾口標題為"Aircraft Wing Systems for Providing Differential Motion to Deployable Lift Devices"的美國專利No. 7，494，094中描述的系統中的附加控制模塊，其通過引用包括在此。這些專利描述在具有內側和外側襟翼的飛行器上實施的系統。本公開的教導的實施也關於差動控制多於兩個襟翼面的系統，例如具有內側、外側和中段襟翼的飛行器描述。參考圖1，示範實施例意圖在通過示出的邊界參數限定的飛行包線內操作。飛行包線的最大高度邊界是在此高度處襟翼展開從而為起飛和降落增加升力的最大高度 (ALTmax)。最小高度邊界是最低機場的高度，飛行器被設計為從該機場運行。最大速度邊界是在此速度下襟翼為起飛或降落而被展開的最大速度(SPEEDmax)，系統在該最大速度邊界內運行。最小速度邊界是零節。參考圖2，通常商業客機的全景示出其可控制弧面，包括機翼110、機翼後緣設備 111、機翼前緣設備116、水平尾翼106和尾翼升降舵105。該示範實施例可操作從而調整後緣設備111在起飛和降落飛行包線中提供最優設定。參考圖3，詳圖示出通常機翼弧面，包括機翼110、機翼後緣設備111和機翼前緣設備116。特別地，機翼後緣設備111包括內側後緣襟翼212、內側滾轉控制襟翼設備215、外側後緣襟翼213、外側滾轉控制襟翼設備214，以及擾流板222。在起飛和降落期間襟翼設備 212和213的弧度特性可適當調整從而提供最優效率。參考圖4，詳圖示出可替換機翼310的實施例，其示出可替換機翼後緣設備311。 機翼後緣設備311包括外側後緣襟翼313、中段後緣襟翼316和內側後緣襟翼312，以及內側滾轉控制襟翼設備315和外側滾轉控制襟翼設備314。在起飛和降落期間襟翼設備312、 313和316的弧度特性可被適當地調整從而提供最優效率。參考圖5，示出並描述控制系統420，其被配置為實施本申請的控制法則，以便在起飛和降落飛行包線內差動移動內側和外側襟翼。例如控制系統420可被實施從而控制如在圖3中示出的機翼。CN 102530241 A控制器423可以是電子或其它類型的控制設備，其含有存儲器和微處理器以便接收輸入、處理輸入並響應輸入提供輸出命令，以便控制將調整襟翼位置的馬達和其它設備。 控制器423可操作耦合到中心控制設備430和兩個差動控制設備440。控制器423接收自動輸入425和操作員輸入424。操作員輸入可包括從襟翼操縱杆460確定的襟翼操縱杆位置讀數462。自動輸入可包括左差動位置464、右差動位置466和內側襟翼位置468。左差動位置464和右差動位置466是絕對值，即，其表示差動馬達455從「零」位置移動的絕對量。可測量這樣的「絕對」位置的設備包括旋轉傳感器，例如旋轉可變差動變壓器、分解器或光學編碼器。自動輸入也可包括飛機重量467、飛機高度469和空速471。在起飛和降落期間，控制器423將確定內側襟翼212和外側襟翼213的最優移動，並適當地引導中心控制設備430和差動控制設備440。中心控制設備430具有每個都向傳動聯杆453供以動力的主馬達451和備用馬達 (alternate motor) 452。中心控制設備430也具有分別選擇性抑制主馬達451和備用馬達 452運動的主制動器431和備用制動器432。向傳動聯杆453提供的動力也可通過差動器 441傳遞到外側襟翼213。提供差動控制設備440，其為外側襟翼213提供差動控制。差動控制設備440優選具有差動馬達455、差動制動器442、差動器441和範圍限制器443。範圍限制器443可以是物理設備，或可以以控制器423中或另一控制設備中的編程指令被實施。差動馬達455向差動器441提供動力從而在內側和外側襟翼之間創造差動運動。 差動器441可從差動馬達455和傳動聯杆453接收動力，並可使動力分配到內側襟翼212、 外側襟翼213或該兩者。此外，取決於傳動聯杆453的性質，差動器441可包括行星齒輪設備或其它適當機械差動器，或類似液壓或電氣設備。範圍限制器443防止外側襟翼213相對於內側襟翼212的差動運動超出某固定限度。如上面所述，該限幅功能可在控制器423或其它可編程控制設備的編程內被完全或部分實施，並且不需要被實施為單獨的物理結構。在差動制動器442被嚙合時，其防止外側襟翼213相對於內側襟翼212的差動運動，以使差動控制設備440充當通過具有固定齒輪比的變速箱的通道。在此狀況下，內側襟翼212和外側襟翼213行進相同的量。在差動制動器442不被嚙合時，差動馬達455可用來相對於內側襟翼212差動移動外側襟翼213。如果主馬達451在一個方向上向傳動聯杆453提供動力，並且差動馬達 455在相同方向上提供動力，則外側襟翼213將在相同的方向上行進，但比內側襟翼212行進地更遠。另一方面，如果主馬達451在一個方向上向傳動聯杆453提供動力，並且差動馬達455在相反方向上提供動力，則外側襟翼213將在相同的方向上行進，但不如內側襟翼 212 遠。外側制動器444可用來防止傳動聯杆453外側段的運動，並因此在內側襟翼212 運動時防止外側襟翼213運動。如果外側制動器444嚙合，同時差動制動器斷開並且差動馬達嚙合，那麼差動馬達455移動內側襟翼212，同時外側襟翼213保持靜止。儘管外側制動器444被示出在物理的單獨的位置，但外側制動器444可被包括在差動控制設備440內。為節省重量和空間，差動馬達455可以是馬力低於主馬達451和/或備用馬達452 的低馬力馬達。例如，主馬達451可以是具有40Hp馬力的高馬力液壓馬達，而差動馬達455 可以是3Hp馬力的低得多的電動馬達。應該認識到可使用其它類型的馬達，而且描述的類型僅是示範。使用具有不同馬力值的馬達的目標是減少機翼上結構佔用的空間和重量。參考圖6，示出並描述控制系統600，其被配置為實施本申請的控制法則，以便在起飛和降落飛行包線內差動移動內側、外側和中段襟翼。控制系統600可被實施，例如控制如在圖4中示出的機翼。控制器623可以是電子或其它類型的控制設備，其含有存儲器和微處理器以便接收輸入、處理輸入並響應輸入提供輸出命令，以便控制調整襟翼位置的馬達和其它設備。控制器623可操作地耦合到中心控制設備630、中段差動控制設備640和外側差動控制設備650。控制器623接收自動輸入625和操作員輸入624。操作員輸入擬4可包括從襟翼操縱杆660確定的襟翼操縱杆位置讀數662。自動輸入可包括左外側差動位置676、 右外側差動位置680、左中段差動位置677、右中段差動位置679和內側襟翼位置678。如同關於圖5描述的實施例，差動位置676、677、679、680表示中段和外側差動馬達644、655從初始「零」位置的絕對移動。可測量這樣的「絕對」位置的設備包括旋轉傳感器，例如旋轉可變差動變壓器、分解器或光學編碼器。自動輸入也可包括飛機重量667、飛機高度669和空速671。在起飛和降落期間，控制器623將確定內側襟翼312、外側襟翼313和中段襟翼 316的最優移動，並適當引導中心控制設備630、外側差動控制設備640和中段差動控制設備 650。中心控制設備630具有主馬達653和備用馬達654，其中每個都向傳動聯杆645供以動力。中心控制設備630也具有分別選擇性抑制主馬達633和備用馬達634運動的主制動器631和備用制動器632。向傳動聯杆645提供的動力也可傳遞到中段襟翼316和外側襟翼313。提供中段差動控制設備650，其為中段襟翼316提供相對於內側襟翼312的差動控制。中段差動控制設備650優選具有中段差動馬達655、中段差動制動器652、中段差動器 651和中段範圍限制器653。中段範圍限制器653可以是物理設備，或可以以控制器623中或另一控制設備中的編程指令被實施。差動馬達655向中段差動器651提供動力從而在內側襟翼312和中段襟翼316之間創造差動運動。該差動運動取決於外側控制器設備640的狀態可被傳遞到外側襟翼313。 這關於圖10在下面進一步詳細描述。中段差動器651可從中段差動馬達655和傳動聯杆 645接收動力，並可使動力分配到內側襟翼312、外側襟翼313、中段襟翼316或其任何結合。 因此，中段差動器651可包括行星齒輪設備或其它適當機械差動器，或類似的液壓或電設備，這取決於傳動聯杆653的性質。中段範圍限制器653防止中段襟翼316相對於內側襟翼312和/或外側襟翼313的差動運動超出某固定限度。如上面所述，該限幅功能可在控制器623或其它可編程控制設備的編程內被完全或部分實施，並且不需要實施為單獨的物理結構。在中段差動制動器652被嚙合時，其防止中段襟翼316相對於內側襟翼312的差動運動，以使中段差動控制設備650充當通過具有固定齒輪比的變速箱的通道。在此狀況下，中段襟翼316和內側襟翼312行進相同的量。中段差動制動器652的嚙合不需要外側襟翼313與中段襟翼316或內側襟翼312行進相同的量。在中段差動制動器652不被嚙合時，中段差動馬達655可用來差動移動中段襟翼 316和內側襟翼312。如果主馬達633在一個方向上向傳動聯杆645提供動力，並且中段
12差動馬達655在相同方向上提供動力，那麼中段襟翼316在與內側襟翼312相同的方向上行進，但比內側襟翼312行進地更遠。另一方面，如果主馬達633在一個方向上向傳動聯杆 645提供動力，並且中段差動馬達655在相反方向上提供動力，那麼中段襟翼316在與內側襟翼312相同的方向上行進，但不如內側襟翼312遠。提供外側差動控制設備640，其為外側襟翼313提供差動控制。外側差動控制設備 640優選具有外側差動馬達644、外側差動制動器642、外側差動器641和外側範圍限制器 643。外側範圍限制器643可以是物理設備，或可以以控制器623或另一控制設備中的編程指令被實施。外側差動馬達644向外側差動器641提供動力從而在中段襟翼316和外側襟翼 313之間創造差動運動。外側差動器641可從外側差動馬達644和傳動聯杆645接收動力， 並可使動力分配到中段差動器641、外側襟翼313或該兩者。因此，外側差動器641可包括行星齒輪設備或其它適當的機械差動器，或類似的液壓或電設備，這取決於傳動聯杆645 的性質。外側範圍限制器643防止外側襟翼313相對於中段襟翼316的差動運動超出某固定限度。如上面所述，該限幅功能可在控制器623或其它可編程控制設備的編程內被完全或部分實施，並且不需要被實施為單獨的物理結構。因為中段差動器651可向外側襟翼313 提供動力，所以外側襟翼313的運動將取決於中段差動控制設備650和主控制設備630之間的相互作用，如上面描述。在外側差動制動器642被嚙合時，其防止外側襟翼313相對於中段襟翼316的差動運動，以使外側差動控制設備640充當通過具有固定齒輪比的變速箱的通道。在此狀況下，中段襟翼316和外側襟翼313行進相同的量。在外側差動制動器642不被嚙合時，外側差動馬達644可用來差動移動外側襟翼 313。外側襟翼313可從中段差動器651和外側差動馬達644接收動力。如果傳動聯杆645在一個方向上提供動力並且外側差動馬達644在相同方向上提供動力，那麼外側襟翼313在與中段襟翼316相同的方向上行進，但比中段襟翼316行進地更遠。另一方面，如果中段差動器651在一個方向上提供動力，並且外側差動馬達644在相反方向上提供動力，那麼外側襟翼313在與中段襟翼316相同的方向上行進，但不如中段襟翼316遠。外側制動器646可用來防止傳動聯杆645外側段的運動，並因此在內側襟翼312 和/或中段襟翼316運動時防止外側襟翼313運動。如果外側制動器646被嚙合，同時外側差動制動器642斷開並且外側差動馬達644被嚙合，那麼外側差動馬達644可向中段襟翼316和/或內側襟翼312提供動力，同時外側襟翼313保持靜止。儘管外側制動器646 被示出在物理的單獨的位置中，但外側制動器646可包括在差動控制設備640內。因此通過中心控制設備630、外側差動控制設備640和中段差動控制設備650的結合提供差動運動。為節省重量和空間，中段差動馬達655和/或外側差動馬達644可以是馬力低於主馬達653和/或備用馬達634的低馬力馬達。例如，主馬達653可以是具有40Hp馬力的高馬力液壓馬達，而中段差動馬達655和/或外側差動馬達644可以是3Hp的馬力低得多的電動馬達。應當認識到可使用其它類型的馬達，而且描述的類型僅是示範。使用具有不同馬力值的馬達的目標是減少機翼上的結構佔用的空間和重量。CN 102530241 A參考圖7，示出為差動控制外側和內側襟翼執行的步驟的圖解。例如，這些步驟可在如圖3和5中分別示出的機翼和控制系統上實施。不同零件被致動從而使內側襟翼212 和外側襟翼313達到其最優位置。為了差動移動內側襟翼212和外側襟翼213，可致動差動馬達455。應當理解在每個機翼上的差動控制設備440可被分離控制，從而將左和右外側襟翼面移動到不同位置。在步驟702中，襟翼操縱杆位置改變，並向控制器423提供指示期望襟翼位置改變的信號462。儘管示出源於襟翼操縱杆460，但應當理解襟翼操縱杆信號462可來自其它結構或設備，例如用來手動命令襟翼的其它物理設備，或來自可自動命令襟翼位置的自動系統(例如，來自「襟翼減載」系統，如果飛行員加速到大於襟翼為其設計的空速，那麼該系統自動重調整襟翼)。在步驟704中，內側和外側襟翼的新的期望(或「理想」)襟翼位置從查詢表確定。 該查詢表接收襟翼操縱杆位置信號(或「期望位置信號」)462作為輸入，並也可接收飛機重量、飛機高度和/或空速，從而更精確地確定理想襟翼位置。可幫助確定最優襟翼面位置的其它變量可用作到查詢表的輸入，該查詢表用於在起飛和降落期間在給定襟翼操縱杆位置的情況下提供理想襟翼面位置。也可使用確定理想襟翼位置的其它方法。在步驟706中，確定左外側差動馬達、右外側差動馬達和主馬達的當前位置。可使用確定這些位置的計量器或其它設備。在步驟708中，為每個馬達確定移動增量。這關於圖9進一步詳細描述。在步驟710中，命令全部馬達為零速。在步驟712中，主制動器、左差動制動器、右差動制動器和外側制動器被釋放，以便允許主馬達向傳動聯杆453供以動力，並允許外側襟翼213相對於內側襟翼212移動。在步驟714中，命令左外側馬達、右外側馬達和主馬達移動在步驟708中確定的量。在步驟716中，主制動器、左差動制動器、右差動制動器和外側制動器被重嚙合，防止所有襟翼面的運動。參考圖8，示出通過差動控制外側、中段和內側襟翼的控制法則執行的步驟的圖解。例如，這些步驟可在如圖4和6中分別示出的機翼和控制系統上實施。不同零件被致動從而使內側襟翼312、中段襟翼316和外側襟翼313到達其最優位置。為了差動移動內側襟翼312、中段襟翼316和外側襟翼313，可致動差動馬達655、644。在步驟802中，襟翼操縱杆位置改變，並向控制器623提供指示期望襟翼位置改變的信號662。儘管示出源於襟翼操縱杆660，但應當理解襟翼操縱杆信號662可來自其它結構或設備，例如用來手動命令襟翼的其它物理設備，或來自可自動命令襟翼位置的自動系統。在步驟804中，內側、中段和外側襟翼的新的期望(或「理想」)襟翼位置從查詢表確定。該查詢表接收襟翼操縱杆位置信號(或「期望位置信號」)662作為輸入，並也可接收飛機重量、飛機高度和/或空速，從而更精確地確定理想襟翼位置。可幫助確定最優襟翼面位置的其它變量可用作到查詢表的輸入，該查詢表用於在起飛和降落期間在給定的襟翼操縱杆位置下提供理想襟翼面位置。也可使用確定理想襟翼位置的其它方法。在步驟806中，確定左外側差動馬達、右外側差動馬達、左中段馬達、右中段馬達和主馬達的當前位置。可使用確定這些位置的計量器或其它設備。
在步驟808中，確定每個馬達的移動增量。這關於圖10進一步詳細描述。在步驟810中，命令全部馬達為零速。在步驟812中，主制動器、左外側差動制動器、右外側差動制動器、左中段差動制動器、右中段差動制動器和外側制動器被釋放，以便允許主馬達向傳動聯杆供以動力，並允許外側襟翼、中段襟翼和內側襟翼相對彼此移動。在步驟814中，命令左外側差動馬達、右外側差動馬達、左中段差動馬達、右中段差動馬達和主馬達移動在步驟808中確定的量。在步驟816中，主制動器、左外側差動制動器、右外側差動制動器、左中段差動制動器、右中段差動制動器和外側制動器重嚙合，防止全部襟翼面的運動。現在參考圖9和10公開控制法則，該控制法則確定外側和內側襟翼以及中段襟翼 (如果存在的話)的位移量。在此描述的控制法則被設計成被實施為由控制器423或控制器623執行的計算機指令。一般說來，控制法則確定主馬達、中段馬達和/或外側馬達的每個應向外側、中段和內側襟翼提供的位移量。這些控制法則被設計為向每個馬達提供適當移動量，考慮每個馬達的致動都可移動多於一個襟翼。例如，取決於差動控制設備的配置，主馬達可導致內側和外側襟翼移動， 並可導致中段襟翼也移動某個量。關於由每個馬達向每個襟翼提供的運動的更多信息關於圖9和圖10在下面被更詳細地描述。應當注意儘管控制法則考慮到輸入是內側襟翼位置和中段與外側差動位置，但可向控制法則提供其它輸入。例如，代替計算當前外側位置516、1008或當前中段位置1004， 這些位置可被測量並被直接提供到控制法則。參考圖9，示出功能框圖，其示出確定內側襟翼212和外側襟翼213的位移量的控制邏輯。該功能框圖可分別用於在圖3、5和7中示出的機翼、控制系統和方法。到框圖的輸入包括襟翼操縱杆位置462、當前差動位置464、466和當前內側襟翼位置468。當前襟翼操縱杆位置462被提供至輸出理想外側位置510和理想內側襟翼位置 512的查詢表508。可選地，飛機重量467、飛機高度469和/或空速471也可被提供至提供適當輸出的查詢表508。在514從當前右差動位置464減去當前內側襟翼位置468，從而確定當前右外側襟翼位置516。在518從源自查詢表508的理想右外側位置510減去當前右外側襟翼位置 516，從而確定右外側襟翼將移動的總量520。在522從理想內側襟翼位置512減去當前內側襟翼位置468，從而確定內側襟翼將移動的總量524。在5 該量5 被命令至主馬達451。在5 從右外側襟翼將移動的總量520減去內側襟翼將移動的總量524。在530 輸出被命令至右差動馬達。如果主馬達451被致動時差動馬達455被致動，那麼通過該兩個馬達向外側襟翼 213提供動力。因此，如果期望移動外側襟翼213大於內側襟翼212的位移量，那麼差動馬達455可在主馬達451致動期間在與主馬達451相同的方向上被致動。如果期望移動外側襟翼213小於內側襟翼212的位移量，那麼差動馬達455可在與主馬達451相反的方向上被致動，但仍在主馬達451致動期間。最後，如果期望移動外側襟翼213相同於內側襟翼212的位移量，那麼差動馬達 455不需要被致動。代替地，可設定差動制動器442，以便防止外側襟翼213相對於內側襟翼212的差動運動。在此情況下，僅主馬達451需要被致動，並且其用來移動內側襟翼212 和外側襟翼213相同的量。被示出和描述的用於確定右外側差動馬達的移動和右中段差動馬達的移動的被命令的量的程序，該程序也用來確定左外側差動馬達5 被命令的移動，其中當前左外側差動位置466和理想左外側位置510用作輸入。應當注意馬達455和451不需要被同時致動以向內側、中段和外側襟翼提供差動運動。可設定差動制動器442以允許任何或全部表面一起移動。隨後，差動馬達455可被致動從而向襟翼213提供差動運動。參考圖10，示出功能框圖，其示出確定內側襟翼312、中段襟翼316和外側襟翼313 的位移量的控制邏輯。該功能框圖可用於在圖4、6和8中分別示出的機翼、控制系統和方法。到框圖的輸入包括襟翼操縱杆位置662，當前外側差動位置680、676，當前中段差動位置677、679，以及當前內側襟翼位置678。如上面所述，「差動位置」表示對應的差動馬達從零位運動的絕對測量值。在1002當前內側襟翼位置被增加到當前右中段差動位置，其產生當前右中段位置1004。在1006當前右中段位置被增加到當前右外側差動位置，從而提供當前右外側位置1008。在1012從源自查詢表1001的理想右外側位置1010減去當前右外側位置1008， 從而確定右外側襟翼將移動的總量1014。在1018從源自查詢表1001的理想右中段位置減去當前右中段位置1004，從而產生右中段襟翼將移動的總量1020。在IOM從理想內側襟翼位置1022減去當前內側襟翼位置678，從而確定內側襟翼將移動的總量1(^6。在483內側襟翼將移動的量10 將被命令到主馬達633。在10 從右中段襟翼將移動的總量1020減去內側襟翼將移動的總量1(^6。在 484該結果將被命令至右中段差動馬達。在1030從右外側襟翼將移動的總量1014減去右中段襟翼將移動的總量1020，並且在485該結果將被命令至右外側差動馬達。如果在主馬達633被致動的同時中段差動馬達655被致動，那麼通過該兩個馬達向中段襟翼316提供動力。因此，如果期望移動中段襟翼316大於內側襟翼312的位移量的位移量，那麼中段差動馬達655可在與主馬達633的致動相同的方向上，並在主馬達633 致動期間被致動。如果期望移動中段襟翼316小於內側襟翼312的位移量的位移量，那麼中段差動馬達655可在與主馬達633致動相反的方向上，但仍在主馬達633致動期間被致動。最後，如果期望移動中段襟翼316相同於內側襟翼312的位移量，那麼中段差動馬達655不需要被致動。代替地，可設定中段差動制動器652，以便防止中段襟翼316相對於內側襟翼312的差動運動。在此情況下，僅主馬達633需要被致動，並且其用來以相同的量移動內側襟翼312和中段襟翼316。為了外側襟翼313的運動，外側差動馬達644相對於由中段差動器651提供的運動來提供運動。因此，如果當中段襟翼316移動時外側差動馬達644被致動，那麼外側襟翼 313將被提供由中段差動器651和外側差動馬達644提供的動力，並且外側襟翼313將相對於中段襟翼316差動移動。CN 102530241 A如果期望移動外側襟翼313大於中段襟翼316的位移量的位移量，那麼外側差動馬達644可在與中段襟翼316的運動相同的方向上被致動。如果期望移動外側襟翼313小於中段襟翼316的位移量的位移量，那麼外側差動馬達644可在與中段襟翼316的運動相反的方向上被致動。最後，如果期望移動外側襟翼313相同於中段襟翼316的位移量的位移量，那麼外側差動馬達644不需要被致動。代替地，可設定外側差動制動器642，以便防止外側襟翼313 相對於中段襟翼316的差動運動。被示出和描述用於確定右外側差動馬達和右中段差動馬達的被命令的移動量的程序，也用來以當前左中段差動位置677、當前左外側差動位置676、理想左中段位置1040 和理想左外側位置1042確定左中段差動馬達482和左外側差動馬達481被命令的移動。應當注意馬達633、644和655不需要被同時致動以向內側、中段和外側襟翼提供差動運動。可設定差動制動器652、642以允許任何或全部表面一起移動。隨後，差動馬達 644,655可被致動從而向襟翼面316、312提供差動運動。因此提供在襟翼面之間生成差動運動以使在起飛和降落飛行包線期間提供最優效率的系統和方法。儘管關於各種實施例描述了本發明，但本領域技術人員會理解可做出各種改變， 並且等效物可取代其要素/元件而不背離本發明的範疇。另外，可做出許多修改從而使特定狀況適應本發明的教導而不背離其本質範疇。因此，意圖使本發明不限於執行在上文中公開的本發明的特定實施例。
權利要求
1.一種差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的方法，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆，所述方法包含基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動第一馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，所述第一總移動量通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動第二馬達從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一期望位置和所述第二期望位置基於飛行器重量、高度和空速被進一步確定。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包含 在致動所述第一馬達之前嚙合第一差動制動器；在移動所述第一可展開升力設備完成之後使所述第一差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第二馬達。
4.根據權利要求1所述的方法，進一步包含通過增加所述第一當前位置到第一差動位置確定所述第二當前位置。
5.根據權利要求1所述的方法，進一步包含通過從第三可展開升力設備的第三期望位置減去所述第三可展開升力設備的第三當前位置，確定所述第三可展開升力設備的第三總移動量；通過從所述第三總移動量減去所述第二總移動量確定所述第三可展開升力設備的第二差動移動量；以及致動第三馬達從而移動所述第三可展開升力設備所述第二差動移動量。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包含通過將所述第二當前位置增加到第二差動位置確定所述第三當前位置。
7.根據權利要求5所述的方法，進一步包含 在致動所述第二馬達之前嚙合第二差動制動器；在移動所述第二可展開升力設備完成之後使所述第二差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第三馬達。
8.一種差動調整機翼上的第一可展開升力設備和第二可展開升力設備的飛行器機翼系統，所述系統包含第一可展開升力設備；第二可展開升力設備，其中所述第一可展開升力設備和所述第二可展開升力設備耦合到單個動力傳動聯杆；向所述動力傳動聯杆提供動力的高馬力馬達； 第一低馬力馬達；CN 102530241 A第一差動器，所述第一差動器被配置為從所述傳動聯杆和所述第一低馬力馬達接收動力，並向所述第二可展開升力設備提供動力；以及控制器，所述控制器被編程為基於期望位置信號，確定所述第一可展開升力設備的第一期望位置和所述第二可展開升力設備的第二期望位置；致動所述高馬力馬達從而移動所述第一可展開升力設備第一總移動量，通過從所述第一期望位置減去所述第一可展開升力設備的第一當前位置確定所述第一總移動量；通過從所述第二期望位置減去所述第二可展開升力設備的第二當前位置，確定所述第二可展開升力設備的第二總移動量；通過從所述第二可展開升力設備將移動的所述總量減去所述第一移動量，確定第一差動移動量；以及致動所述第一低馬力馬達，從而移動所述第二可展開升力設備第一差動移動量。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述控制器被編程為基於飛行器重量、高度和空速確定所述第一期望位置和所述第二期望位置。
10.根據權利要求8所述的系統，其中所述控制器被進一步編程為在致動所述高馬力馬達之前嚙合第一差動制動器；在移動所述第一可展開升力設備完成之後使所述第一差動制動器脫離嚙合；以及致動所述第一低馬力馬達。
11.根據權利要求8所述的系統，其中所述控制器被進一步編程為通過增加所述第一當前位置到第一差動位置確定第二當前位置。
全文摘要
本發明涉及一種在飛行器機翼上移動後緣高升力設備的系統和方法，並更特別涉及差動移動內側、外側和中段襟翼，以便在飛行器的起飛和降落期間產生更優升力/阻力特性。
文檔編號B64C13/02GK102530241SQ201110434588
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者M·古德, P·詹森 申請人:波音公司