BR112013022291B1

BR112013022291B1 - método de operar atuadores de maneira simultânea para mover pelo menos duas superfícies aerodinâmicas móveis de aeronave, dispositivo para acionar flapes de aeronave, e, aeronave

Info

Publication number: BR112013022291B1
Application number: BR112013022291-3A
Authority: BR
Inventors: Frédéric Marques; Guillaume Mercier; Stéphane Menio
Original assignee: Sagem Defense Securite
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2021-03-02
Also published as: EP2681114A1; CA2826455C; BR112013022291A2; CA2826455A1; WO2012117009A1; RU2570037C2; FR2972175B1; EP2681114B1; US9114872B2; RU2013143976A; FR2972175A1; US20130334372A1

Abstract

MÉTODO DE OPERAR DE MANEIRA SIMULTÂNEA ATUADORES PARA MOVIMENTAR PARA MOVIMENTAR FLAPS DE AERONAVE, UM DISPOSITIVO DE ACIONAMENTO DE FLAP DE AERONAVE E UMA AERONAVE DOTADA DE TAL DISPOSITIVO. Um método de operar de maneira simultânea atuadores para mover pelo menos duas superfícies aerodinâmicas móveis de aeronave, o método compreendendo as etapas de - controlar os atuadores para mover as superfícies aerodinâmicas no sentido de uma posição predeterminada; - durante o movimento detectar um atuador o mais lento; - adaptar o controle dos atuadores para corresponder às ações do atuador o mais lento. Um dispositivo de acionamento para superfícies aerodinâmicas de uma aeronave que inclui um tal dispositivo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção é relativa a um método de operar atuadores de maneira simultânea para mover superfícies aerodinâmicas móveis de aeronave, tais como flapes. A invenção também fornece um dispositivo de acionamento de superfície dinâmica móvel de aeronave e uma aeronave dotada de tal dispositivo.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[0002] A maior parte de aeroplanos é equipada com flapes para aumentar a ascensão do aeroplano enquanto voando em velocidade relativamente baixa, tal como enquanto aterrissando ou enquanto decolando. Dependendo de condições de voo, os flapes devem ser capazes de serem levados para diferentes posições, genericamente uma posição retraída e posições nas quais eles estão estendidos por 25%, 50%, 75%, e 100%, respectivamente.

[0003] Cada asa do aeroplano é assim dotada de pelo menos ou um flap. Os flapes devem ser movidos de maneira simultânea e sem torcer para suas diversas posições, com qualquer deslocamento em posição entre os dois flapes dando origem a um desbalanceamento do aeroplano que, se grande, poderia conduzir à queda do aeroplano.

[0004] O movimento de flapes é assim genericamente fornecido por um único motor que é arranjado na fuselagem da aeronave, e que gira em eixos que se estendem dentro das asas na medida dos flapes. Os eixos são acoplados aos flapes de tal maneira que girar os eixos em uma direção ou na outra faz com que os flapes sejam estendidos ou retraídos.

[0005] Tais dispositivos são pesados, volumosos e instalá-los em um aeroplano é muito limitador.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] Um objetivo da invenção é fornecer dispositivo que possibilite que as desvantagens dos dispositivos da técnica precedente sejam remediadas pelo menos em parte, enquanto garantindo que as superfícies aerodinâmicas móveis são movidas de maneira confiável.

[0007] A invenção resulta de uma abordagem diferente, que busca associar pelo menos um atuador com cada superfície aerodinâmica móvel, de tal maneira que o atuador do flape em um par de superfícies aerodinâmicas móveis seja mecanicamente independente do atuador do outro flape em dito par de flapes. Contudo, torna-se então necessário fornecer dispositivo dedicado para assegurar que os movimentos das superfícies aerodinâmicas móveis são sincronizados. Para esta finalidade a invenção fornece um método de operar atuadores de maneira simultânea para mover pelo menos duas superfícies aerodinâmicas móveis da aeronave, o método compreendendo as etapas de: controlar os atuadores para mover as superfícies aerodinâmicas móveis no sentido de uma posição predeterminada; durante o movimento, detectar o atuador mais lento; e adaptar o controle dos atuadores para corresponder às ações do atuador o mais lento.

[0008] Assim, cada superfície aerodinâmica móvel é associada com pelo menos um atuador, possibilitando à superfície aerodinâmica móvel ser movida para suas diversas posições. Sob tais circunstâncias, os atuadores são distribuídos ao longo da asa da aeronave com isto tornando mais fácil instalá-los. O método da invenção torna possível garantir que os movimentos das superfícies aerodinâmicas móveis são sincronizados de modo a evitar que qualquer deslocamento ocorra entre eles, controlando os atuadores de modo que todos eles sigam o atuador o mais lento, isto é, os atuadores são controlados de modo que todos eles operam na velocidade do atuador que é o mais lento.

[0009] A invenção também fornece um dispositivo de acionamento para acionar as superfícies aerodinâmicas móveis de uma aeronave, o dispositivo compreendendo uma unidade de controle conectada aos atuadores para mover as superfícies aerodinâmicas móveis, e programada para implementar o método da invenção.

[0010] Finalmente, a invenção fornece uma aeronave que inclui uma fuselagem com uma respectiva asa em cada lado dela, cada asa sendo dotada de pelo menos uma superfície aerodinâmica móvel, as superfícies aerodinâmicas móveis sendo acopladas a um dispositivo de acionamento do tipo acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] Outras características e vantagens da invenção aparecem da leitura da descrição a seguir de uma implementação particular, não limitativa, da invenção.

[0012] Referência é feita aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 é uma vista esquemática, fragmentada, de uma aeronave de acordo com a invenção; e A figura 2 é uma vista esquemática, em perspectiva, de um atuador. DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA

[0013] A invenção é descrita de maneira mais particular em sua aplicação para mover os flapes de uma aeronave entre suas diversas posições, existindo genericamente cinco tais posições, a saber: retraída e estendida por 25%, 50%, 75% ou 100%.

[0014] Com referência às figuras, uma aeronave compreende uma fuselagem 100 com respectivas asas 101 que se estendem a partir de cada lado dela, cada asa sendo equipada, neste exemplo, com dois flapes 102 (a referência numérica 102 está associada com um identificador .1 ou .2 para distinguir entre os dois flapes; o mesmo se aplica à referência numérica para todos os elementos associados especificamente com um ou outro destes flapes). Os flapes 102.1 e 102.2 são acoplados a um respectivo dispositivo de acionamento referido genericamente 1.1 ou 1.2, arranjados para mover os flapes 102.1 ou 102.2 para cada uma de suas posições.

[0015] Os movimentos dos flapes 102.1, 102.2 são controlados pelo piloto da aeronave por meio de controles que são conectados à unidade de controle central 103, ela própria conhecida. A unidade de controle 103 gerencia a operação das diversas peças de voo e equipamento de navegação da aeronave. A unidade de controle 103 é conectada aos dispositivos de acionamento 1.1, 1.2 para transmitir ordens para eles para mover os flapes 102.1, 102.2. É importante observar que os flapes são controlados em pares, isto é, ambos os flapes 102.1 deveriam ser movidos de maneira simultânea um com o outro, e ambos os flapes 102.2 deveriam, da mesma maneira, ser movidos de maneira simultânea um com o outro.

[0016] Uma vez que os dispositivos de acionamento 1.1 e 1.2 são idênticos um ao outro, somente um deles é descrito abaixo, e as referências numéricas dos componentes correspondentes são mencionadas sem seus identificar dores “.1” ou “.2”, exceto sob circunstâncias excepcionais.

[0017] Cada dispositivo de acionamento 1 tem uma unidade de controle 2 conectada à unidade de controle 103 e dedicada a controlar os flapes 102 aos quais o dispositivo de acionamento 1 é acoplado.

[0018] A unidade de controle 2 é conectada aos atuadores, dada a referência global 3, que são acoplados aos flapes correspondentes 102. Na modalidade descrita dois atuadores 3 são associados com cada flape 102.

[0019] Cada atuador 3 compreende um motor 4 de corrente alternada síncrono (CA) do tipo “sem escova” que tem um eixo de saída que aciona um macaco de parafuso 5 do tipo de esfera- ou rolo-parafuso. O macaco de parafuso 5 tem um parafuso sem-fim 6 com uma porca 7 montada nele, que é restringida em translação com uma estrutura estacionária, e que é acionada em rotação pelo eixo de saída do motor 4 por meio de uma caixa de engrenagem escalonada (de passo) 8. O parafuso 6 tem uma extremidade 9 conectada ao flape 102 de tal maneira a ser impedido de girar, e ele aciona o flape movendo axialmente.

[0020] O parafuso 6 e equipado com batentes de fim de curso (não mostrado) que limitam a amplitude máxima através da qual o parafuso 6 pode ser movido.

[0021] Cada atuador 3 inclui pelo menos um sensor de carga, um sensor de posição 10 para detectar a posição do parafuso 6 (por exemplo, do tipo transformador diferencial variável rotativo (RVDT), e um sensor de posição para detectar a posição do motor, cujo sensor é incorporado no motor 4 (por exemplo, do tipo solucionador, roda de código, ou codificador óptico, ou outro tipo).

[0022] Cada atuador 3 tem um freio de falha em segurança referido 11, arranjado na ausência de eletricidade para impedir que o parafuso 6 mova em translação. O freio 11 opera em atrito e é de estrutura convencional. O freio 11 tem uma primeira placa restringida para girar com a porca 7 e uma segunda placa restringida para girar com a estrutura móvel em translação em relação à primeira placa entre uma posição de contato (atrito seco) contra a primeira placa, e uma posição onde ele é afastado separado da primeira placa. A segunda placa é forçada para a posição de contato por meio de molas, e para a posição espaçada separada por uma bobina que atua quando energizada para atrair a segunda placa de maneira magnética. O freio 11 é dimensionado para bloquear o atuador em posição quando o motor 4 não está energizado, ou sob instrução a partir da unidade de controle para opor o motor 4 e pará-lo no caso de o motor 4 disparar e não mais responder à unidade de controle 2.

[0023] Pode ser entendido que a unidade de controle 2.1 controla o movimento dos flapes 102.1 de maneira simultânea um com o outro, e que a unidade de controle 2,2 controla o movimento dos flapes 102.2 de maneira simultânea um com o outro.

[0024] A operação de um dispositivo de acionamento 1 está descrita abaixo, cuja operação é idêntica para ambos, o dispositivo de acionamento 1.1 dos flapes 102.1 e para o dispositivo de acionamento 1.2 dos flapes 102.2.

[0025] Ao ser colocada em operação, uma unidade de controle 2 executa um modo de partida que inclui em particular uma rotina para determinar as posições dos atuadores 3, e uma rotina para detectar qualquer falha por auto-monitoramento.

[0026] Uma vez que o modo de partida tenha sido validado, a unidade de controle 2 está em modo de operação normal e espera instruções a partir da unidade de controle 103.

[0027] Quando a unidade de controle 2 recebe uma instrução a partir da unidade de controle 103 para estender os flapes 102 através de uma certa amplitude, a unidade de controle 2 determina a posição que deve ser alcançada e a corrente que deve ser enviada para os motores 4. Depois de o freio 11 ter sido desbloqueado, os motores elétricos 4 são energizados para possibilitar aos motores 4 realizarem um estágio de aceleração, um estágio em velocidade constante, e então um estágio no qual os motores 4 aceleram na aproximação da posição que deve ser alcançada, até que os motores 4 são parados quando dita posição é alcançada. A unidade de controle 2 desliga o suprimento de energia para os motores 4 e, simultaneamente, para o freio 11, fazendo com isto que o freio 11 seja atuado de modo a bloquear o atuador 3 em posição.

[0028] A operação da unidade de controle 2 faz uso de duas malhas de autocontrole, uma relativa a posição e a outra relativa a corrente.

[0029] Através de todos os três estágios de operação descritos acima, a unidade de controle identifica o motor 4 o mais lento entre os atuadores 3 dos flapes 102 e adapta o controle dos motores 4 para ajustar o controle dos motores 4 para corresponder ao motor 4 o mais lento. Esta sincronização dos atuadores 3 serve para evitar qualquer deslocamento de tempo na extensão dos flapes no par de flapes em consideração, ou qualquer deslocamento entre duas porções de um dado flape que poderia, de outra maneira, não mover em paralelo ou que poderia enjambrar o flap. Detectar que motor 4 é o mais lento, e adaptar o controle dos motores a ele, tem lugar de maneira periódica em uma frequência que é apropriada para garantir que qualquer deslocamento é menor do que um valor de deslocamento máximo aceitável.

[0030] À guisa de exemplo, detectar que motor é o mais lento pode ser realizado comparando as posições dos motores e/ou dos parafusos em um dado instante para identificar que atuador é o mais afastado atrás.

[0031] Controle é adaptado calculando o avanço de cada atuador em relação ao atuador mais lento e determinando a velocidade que irá possibilitar todos os atuadores alcançarem a posição desejada ao mesmo tempo como o atuador que está mais afastado atrás.

[0032] Caso o retardo do atuador o mais lento sempre exceda um limiar predeterminado, então todos os atuadores do dispositivo de acionamento são parados.

[0033] Através de toda a operação da unidade de controle 2 a unidade de controle 2 monitora sua própria operação e a operação dos atuadores 3, para detectar uma falha tão cedo quanto possível.

[0034] Diversas causas de falha e como elas podem ser detectadas estão listadas abaixo: - enjambramento do atuador quando o parafuso permanece estacionário e a velocidade do motor é zero enquanto seu consumo de corrente aumenta; - falha do sensor de posição angular do motor enquanto seu consumo de corrente está normal e movimento do parafuso 6 é detectado; - um erro de operação da unidade de controle 2 quando detectado por uma rotina de detecção de falha executada pela unidade de controle 2.

[0035] Quando uma falha é detectada, execução de um modo de falha é disparado, no qual a unidade de controle 2 informa a unidade de controle central 103 da aeronave que ela não está mais operando, e opera os atuadores 3 sob seu controle de modo que eles são bloqueados em posição. Assim, no caso de detectar uma falha em pelo menos um dos atuadores de um dos flapes em uma das asas, os atuadores daquele flape são parados e também os atuadores do flape correspondente situado na outra asa, enquanto os atuadores dos outros flapes são controlados de modo a mover. Em uma variante, todos os atuadores poderiam ser parados.

[0036] Certas falhas, em particular aquelas relacionadas à unidade de controle 2, podem ser detectadas por uma rotina de detecção de falha executada pela unidade de controle 103 ou por um circuito externo dedicado a monitoramento.

[0037] Naturalmente a invenção não está limitada às implementações descritas, mas cobre qualquer variante que venha dentro do âmbito da invenção como definida pelas reivindicações.

[0038] Em particular, a invenção é aplicável a aeronaves de qualquer tipo diferente de aeroplanos e, em particular, a drones.

[0039] O número de atuadores por flape não é menor do que 1 e depende, por exemplo, do comprimento do flape e/ou das forças a serem desenvolvidas.

[0040] O número de flapes por asa é não menor do que 1 e pode ser igual a 3. O dispositivo de acionamento pode ser arranjado para mover mais do que um flape por asa.

[0041] Os atuadores podem apresentar uma estrutura que seja diferente daquela mostrada e, por exemplo, eles podem ser puramente lineares ou puramente rotativos, eles podem ser hidráulicos, eles não precisam ter engrenamento decrescente;

[0042] A invenção é aplicável a outras superfícies aerodinâmicas móveis diferentes de flapes de asa.

Claims

1. Método de operar atuadores de maneira simultânea para mover pelo menos duas superfícies aerodinâmicas móveis de aeronave, o método compreendendo as etapas de: controlar os atuadores para mover as superfícies aerodinâmicas em direção a uma posição predeterminada; o método sendo caracterizado pelo fato de compreender ainda: durante o movimento, detectar um atuador mais lento; e adaptar o controle dos atuadores para corresponder às ações do atuador mais lento.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando um atuador alcança a posição predeterminada, aquele atuador é parado e o atuador é freado para mantê-lo na posição predeterminada.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada atuador compreende um motor elétrico, e o método compreende um estágio de detectar uma falha a partir de uma combinação de pelo menos alguns dos seguintes parâmetros: posição da superfície aerodinâmica, posição do motor, corrente de suprimento de energia do motor; carga do atuador.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada atuador inclui um freio, e os parâmetros utilizados durante o modo de detecção de falha também incluem o torque de frenagem.

5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, no caso de detectar uma falha de pelo menos um dos atuadores, todos os atuadores são parados.

6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de ser para controlar pelo menos quatro superfícies aerodinâmicas distribuídas em ambas as asas da aeronave, em que, no caso de detectar uma falha de pelo menos um dos atuadores de uma das superfícies aerodinâmicas em uma das asas, os atuadores daquela superfície aerodinâmica são parados como são os atuadores da superfície aerodinâmica correspondente situada na outra asa.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os atuadores das outras asas são controlados para mover.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador mais lento é detectado comparando as posições dos atuadores em um dado momento.

9. Dispositivo para acionar flapes de aeronave, caracterizado pelo fato de compreender atuadores para mover as superfícies aerodinâmicas e uma unidade de controle que é conectada aos atuadores e a sensores de posição de atuador e que é programada para trazer os atuadores para posições predeterminadas e para implementar o método conforme definido na reivindicação 1.

10. Aeronave, caracterizada pelo fato de compreender uma fuselagem e duas superfícies aerodinâmicas colocadas em ambos os lados da fuselagem e acopladas a um dispositivo de acionamento, em que o dispositivo de acionamento é do tipo conforme definido na reivindicação 9.