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Die
vorliegende Erfindung betrifft Landeklappensysteme für Luftfahrzeuge.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Landeklappenantriebssystem
für ein
Luftfahrzeug, einen Track für
eine Landklappe für
ein Luftfahrzeug, ein Luftfahrzeug mit einem entsprechenden Landeklappenantriebssystem
und die Verwendung eines Landeklappenantriebssystems in einem Luftfahrzeug.
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Heutige
Landeklappenantriebssysteme bestehen im Allgemeinen aus einem Zentralantrieb
mit einer zentralen Wellentransmission zu den Antriebsstationen.
Es gibt daneben aus Redundanzgründen auch
Lösungen
mit zwei Wellensträngen,
wobei die Klappen des linken und rechten Tragflügels mechanisch miteinander
gekoppelt sind. Es handelt sich hierbei um Antriebssysteme, bei
denen die Erzeugung der mechanischen Antriebsleistung örtlich getrennt
von der Abnahme der Leistung an den einzelnen Antriebsstationen,
welche über
den Flügel
verteilt sind, erfolgt.
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Bei
Landeklappensystemen mit zentralem Antriebsstrang befindet sich
der Antriebsmotor im Rumpf des Flugzeugs. Die mechanische Antriebsleistung
wird über
einen zentralen Wellenstrang zu den Aktuatoren der jeweiligen Antriebsstationen
geführt.
Bei den Aktuatoren handelt es sich es sich um Linear- oder rotatorische
Antriebe. Da der Wellenstrang vom Rumpf ausgehend bis zur äußeren Landeklappe
geführt
werden muss, sind Strukturdurchbrüche, Umlenkgetriebe und Kardangelenke
notwendig. Der Installationsaufwand eines solchen Systems ist in
der Endmontage sehr aufwendig.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Landeklappenantriebssystem für Flugzeuge
anzugeben.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein Landeklappenantriebssystem für ein Luftfahrzeug
angegeben, welches einen ersten Antriebsmotor zum Betätigen einer
Landeklappe umfasst, wobei das Landeklappenantriebssystem in einem
Track der Landeklappe integriert ist.
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Durch
die Integration des gesamten Antriebssystems in den Track werden
der Einbau und die Integration des Landeklappenantriebssystems in das
Luftfahrzeug erheblich erleichtert.
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Weiterhin
kann sich der Fertigungsaufwand oder Vorinstallationsaufwand vermindern,
da alle Antriebskomponenten bereits werkseitig vorab in den Track
integriert werden können,
bevor es zur Endmontage des Tracks kommt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
ein Reduziergetriebe zur Reduzierung einer Betätigungsgeschwindigkeit der
Landeklappe.
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Somit
kann in Abhängigkeit
der gewählten Motordrehzahl
ein optimaler Arbeitspunkt gewählt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
einen zweiten Antriebsmotor zum Betätigen der Landeklappe.
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Hierdurch
wird eine Antriebsredundanz bereitgestellt, welche die Systemsicherheit
weiterhin erhöht
und das Ausfallrisiko minimiert. Weiterhin kann der zweite Antriebsmotor
beispielsweise bei einer starken Belastung des ersten Antriebsmotors
ggf. zugeschaltet werden, um die Antriebsleistung zu erhöhen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
eine Bremseinrichtung zum Festsetzen der Landeklappe.
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Einerseits
kann die Bremseinrichtung unterstützend eingesetzt werden, indem
sie eine Druckkraft, welche auf die Landeklappe einwirkt, auffangt bzw.
kompensiert und somit den Antriebsmotor entlastet. Weiterhin kann
die Bremseinrichtung zum endgültigen
Festsetzen der Landeklappe verwendet werden, wenn diese nicht weiter
bewegt werden soll.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
einen Safety Load Path zur Sicherstellung einer strukturellen Integrität, wobei der
Safety Load Path ausgeführt
ist zum Halten der Landeklappe im Falle eines strukturellen Versagens.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
einen Aktuator zur Betätigung
der Landeklappe, wobei der Aktuator von dem ersten Antriebsmotor
angetrieben wird.
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Der
Aktuator kann beispielsweise zwischen den Antriebsmotor und die
Landeklappe geschaltet sein, um die Antriebskraft vom Motor auf
die Klappe zu übersetzen.
Beispielsweise kann der Aktuator als eine Fail-Safe-Spindel ausgeführt sein
oder aber auch als Rotary-Aktuator.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
einen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung des Landeklappenantriebssystems
an einen Flügel
des Luftfahrzeugs und einen zweiten Befestigungsbereich zur Befestigung des
Landeklappenantriebssystems an der Landeklappe.
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Hierdurch
kann der Installationsaufwand des Landeklappenantriebssystems in
der Endmontage erheblich reduziert werden, indem das Landeklappenantriebssystem,
welches im Track integriert ist, an dem ersten Befestigungsbereich
am Flügel
des Luftfahrzeugs befestigt ist. Weitergehende umfangreiche Installation
ist hier im Wesentlichen nicht notwendig. An dem zweiten Befestigungsbereich
wird das Landeklappenantriebssystem einfach mit der Landeklappe
verbunden, so dass diese betätigt
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfasst das Landeklappenantriebssystem weiterhin
eine erste Schnittstelle zur Verbindung des Landeklappenantriebssystems mit
einer Energieversorgung und eine zweite Schnittstelle zur Verbindung
des Landeklappenantriebssystems mit einer Signalleitung zur Steuerung
des Landeklappenantriebssystems.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung können
die Schnittstellen bereits im Rahmen einer Vormontage oder Vorinstallation entsprechend
angebracht werden, so dass in der Endmontage nur noch ein einfaches
Anschließen
der Versorgungs- oder Signalleitungen an das Landeklappenantriebssystem
erforderlich ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung erfolgt eine Synchronisation des ersten und
des zweiten Antriebsmotors elektronisch, ohne dass eine mechanische
Kopplung zwischen dem ersten Antriebsmotor und dem zweiten Antriebsmotor
notwendig ist.
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Weiterhin
kann, gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, eine Synchronisation zwischen verschiedenen
Landeklappenantriebssystemen bzw. zwischen Antriebsmotoren, welche
jeweils verschiedenen Landeklappenantriebssystemen angehören, vorgesehen
sein, welche auf einer elektronischen Basis ohne mechanische Kopplung
der verschiedenen Landeklappenantriebssysteme erfolgt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist der erste Antriebsmotor ein elektro-mechanischer
Motor.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist ein Track für eine Landeklappe für ein Luftfahrzeug
angegeben, wobei der Track ein integriertes Landeklappenantriebssystem aufweist.
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Das
Landeklappenantriebssystem kann beispielsweise vor der Endinstallation
des Tracks in den Track integriert werden. Mit der vollständigen Integration
in den Track wird der Installationsaufwand erheblich reduziert.
Die bei zentral angetriebenen Landeklappen notwendigen Strukturdurchbrüche durch Rumpf
und Flügelhinterkante
sowie die damit notwendigen Umlenkgetriebe und Kardangelenke des Wellenstrangs
können
entfallen. Ein mit allen Systemkomponenten ausgerüsteter Track
braucht in der Endmontage nur noch unter dem Flügel befestigt und mit den Versorgungs-
und Signalleitungen und der Klappenstruktur verbunden zu werden.
Weiterhin wird die Bauraumproblematik von an der Flügelhinterkante
zu installierenden, redundanten Antrieben gelöst.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist ein Luftfahrzeug mit einem integrierten
Landeklappenantriebssystem angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines integrierten Landeklappenantriebssystems
in einem Luftfahrzeug angegeben.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines typischen Landeklappensystems.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Landeklappensystems.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Landeklappenantriebssystems
mit Einzelantrieben und Verbindungswelle.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Landeklappenantriebssystems
mit Einzelantrieben ohne Verbindungswelle.
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5 zeigt
ein Track-integriertes Landeklappenantriebssystem in Seitenansicht
und Draufsicht gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
ein Track-integriertes Landeklappenantriebssystem in Seitenansicht
und Draufsicht gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
ein Track-integriertes Landeklappenantriebssystem mit Spindelantrieb
und Zahnbremse gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente teilweise gleiche Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Landeklappensystems. Heutige
Landeklappensysteme haben im Allgemeinen einen zentralen, im Rumpf
angebrachten Antrieb 101 und einen zentralen Wellenstrang 102.
Der zentrale Wellenstrang 102 dient zur Transmission der
Antriebskraft vom Motor 101 auf die einzelnen Landeklappen 103, 104, 105, 106, 107, 108.
Hierfür
sind umfangreiche Installationsarbeiten, wie beispielsweise Durchführungen im
Rumpf, notwendig.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Landeklappensystems.
Wie in 2 zu erkennen, sind hier aus Redundanzgründen zwei Wellenstränge 102, 202 vorgesehen,
wobei die Klappen 106, 107 des linken Tragflügels und
die Klappen des rechten Tragflügels
(nicht dargestellt in 2) mechanisch miteinander gekoppelt
sind.
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Bei
den in 1 und 2 dargestellten Landeklappensystemen
handelt es sich um Antriebssysteme, bei denen die Erzeugung der
mechanischen Antriebsleistung (über
die Motoreinheit 201) örtlich
getrennt von der Abnahme der Leistung an den einzelnen Antriebsstationen,
welche über
den Flügel
verteilt sind, erfolgt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Landeklappenantriebssystems
mit Einzelantrieben 301, 302 und Verbindungswelle 303 und Bremse 304.
Die inneren und äußeren Landeklappen können hierbei
unabhängig
voneinander verfahren werden. Bei dieser Lösung können die redundanten Antriebe
eines Klappensegmentes entweder durch ein Wellensegment gekoppelt
werden (s. 3) oder je Antriebsstation 401, 402 durch
unabhängige
Antriebe 301, 302 angetrieben werden (s. 4).
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Die
Bezugszeichen 305, 306 bezeichnen den RA-Flap
Drive Link Track 2 bzw. Track 1.
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Bei
Landeklappensystemen mit zentralem Antriebsstrang befindet sich
der Antriebsmotor im Rumpf des Flugzeugs. Die mechanische Antriebsleistung
wird über
einen zentralen Wellenstrang zu den Aktuatoren, welche beispielsweise
in Form von Linear-Aktuatoren oder rotatorischen Aktuatoren ausgeführt sind,
und welche den jeweiligen Antriebsstationen zugeordnet sind, geführt. Da
der Wellenstrang vom Rumpf ausgehend bis zur äußeren Landeklappe geführt werden
muss, sind Strukturdurchbrüche,
Umlenkgetriebe und Kardangelenke notwendig. Der Installationsaufwand
eines solchen Systems ist in der Endmontage erheblich.
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Einzelantriebe
können
diese Situation erheblich verbessern, da hier auf große Teile
des zentralen Antriebsstranges verzichtet werden kann. Weiterhin bieten
Einzelantriebe die Möglichkeit
einer größeren Funktionsflexibilität.
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Beispielsweise
kann gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf den Wellenstrang zwischen beiden
Antrieben verzichtet werden. Zum Erreichen einer hohen Systemverfügbarkeit
bzw. -sicherheit können
für einzelne
Landeklappen oder Landeklappengruppen redundante Antriebe installiert
werden. Da die Installation der Antriebe an der Flügelhinterkante
oder zentral im Rumpf zu Installationsproblemen und erhöhtem Installationsaufwand
führen
kann (weil beispielsweise der Bauraum an der Flügelhinterkante beschränkt ist
oder entsprechende Durchführungen,
etc., bereitgestellt werden müssen),
ist im Wesentlichen das gesamte Antriebssystem im Track des Luftfahrzeuges
integriert. Hierdurch wird weiterhin eine Vorintegration aller Antriebskomponenten
in dem Track ermöglicht.
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5 zeigt
ein Track-integriertes Landeklappenantriebssystem in Seitenansicht 505 und
Draufsicht 500 mit einem Rotary-Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 zu erkennen,
weist das Landeklappenantriebssystem einen ersten Antriebsmotor 501 zum Betätigen der
Landeklappe 107 auf. Das Landeklappenantriebssystem ist
hierbei komplett in dem Track 509 der Landeklappe 107 integriert.
Die Motoreinheit 501 wird über eine Motorelektronik 503 gesteuert. Die
Motorelektronik 503 ist über entsprechende Schnittstellen
mit einer Signalleitung zur Steuerung des Landeklappenantriebssystems
verbunden. Weiterhin ist eine Schnittstelle zur Verbindung des Landeklappenantriebssystems
mit einer Energieversorgung vorgesehen.
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Versorgungsschnittstelle
und Signalleitungsschnittstelle können beispielsweise im Versorgungsanschluss 504 angeordnet
sein, welcher bei Endinstallation des Tracks 509 an dem
Flügel
des Luftfahrzeugs an eine entsprechende Gegenschnittstelle angeschlossen
wird.
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Weiterhin
ist ein Aktuator 502, welcher in Form eines Rotary-Aktuators 502 ausgeführt ist,
vorgesehen. Der Aktuator 502 wird hierbei von der Motoreinheit 501 angetrieben
und betätigt über entsprechende
mechanische Betätigungsmittel 506 im
Zusammenspiel mit Gestänge 507 die
Landeklappe 107.
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Wie
in der Draufsicht 500 in 5 zu erkennen,
ist weiterhin ein Safety Load Path 508 vorgesehen, welcher
der Sicherstellung einer strukturellen Integrität dient. Beispielsweise kann
der Safety Load Path 508 derart ausgeführt sein, dass im Falle eines strukturellen
Versagens des Landeklappenantriebssystems die Landeklappe 107 in
ihrer Position gehalten wird.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist das Landeklappenantriebssystem
elektro-mechanische Einzelantriebe 501 auf. Das Landeklappenantriebssystem
umfasst hierbei die Antriebsmotoren 501, Reduziergetriebe (falls
notwendig), welches beispielsweise im Rotary-Aktuator 502 integriert
ist, Aktuierung 502, Bremseinrichtung, welche beispielsweise
Teil der Antriebsmechanik 506 ist, Safety Load Path 508,
Sensorik und Motorelektronik 503.
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Je
nach geforderter Verfügbarkeit
können
je Antriebsstation ein oder zwei Motoren zum Einsatz kommen. Natürlich können auch
weitere Motoren vorgesehen sein, um die Redundanz und somit die Systemsicherheit
oder aber auch die Leistungsbereitstellung weiter zu erhöhen.
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In
Abhängigkeit
der gewählten
Motordrehzahl im optimalen Arbeitspunkt werden beispielsweise Reduziergetriebe
angebracht. Zum Festsetzen des Landeklappenantriebssystems kann
eine Bremseinrichtung vorgesehen sein. Sowohl Reduziergetriebe als
auch Bremseinrichtung sind hierbei ebenfalls im Track 509 integriert.
Es können
beispielsweise Bremsen oder Getriebe/Aktuatoren mit Selbsthemmung
verwendet werden. Ist aufgrund der Sicherstellung der strukturellen
Integrität
ein Safety Load Path 508 notwendig, so kann dieser ebenfalls im
Track 509 integriert sein.
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Es
ist zu beachten, dass die detaillierte Ausführung des Systems abhängig von
den Systemanforderungen, wie beispielsweise der Verfügbarkeit, der
Funktionsflexibilität,
etc., und weiteren Randbedingungen, wie beispielsweise die Anzahl
der Tracks pro Klappensegment, ist.
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Die
Schnittstellen des Tracks 509 mit dem integrierten Landeklappenantriebssystem
und dem Flügel
des Luftfahrzeugs bzw. den Landeklappen sind die strukturellen Befestigungen
des Tracks am Flügel
in Form eines ersten Befestigungsbereichs 510 und die Anbindung
des Landeklappenantriebssystems an die Landeklappe in Form eines
zweiten Befestigungsbereichs 506, 507. Weiterhin
sind Schnittstellen zur Energieversorgung der Antriebe 501 und
zur Signalleitung 504 vorgesehen. Der erste Befestigungsbereich
kann natürlich
auch an anderer Stelle des tracks 509 angeordnet sein.
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Die
Synchronisation der Antriebe 501 in den Tracks 509 eines
Landeklappensegmentes erfolgt elektronisch. Hierfür ist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung keine mechanische Kopplung des ersten
Antriebsmotors 501 mit einem zweiten Antriebsmotor vorgesehen.
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Beispielsweise
können
für die
Synchronisation Positionsabnehmer an den Aktuatoren 502,
den Motoren 501 oder den mechanischen Betätigungselementen 506 vorgesehen
sein, um Positionsbestimmungen durchzuführen. Diese Abnehmer können beispielsweise
mit der Motorelektronik 503 und mit einer entsprechenden
Auswerteelektronik, welche ebenfalls in der Motorelektronik integriert
sein kann, verbunden werden. Eine mechanische Kopplung der unterschiedlichen
Motoreinheiten 501 ist hierfür nicht erforderlich.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Track-integriertes
Landeklappenantriebssystem mit Fail-Safe-Spindelantrieb 602.
Das Landeklappenantriebssystem ist in einer Seitendarstellung 505 und
in einer Draufsicht 500 dargestellt.
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Wie
in 6 zu erkennen, ist in diesem Fall als Aktuator
eine Fail-Safe-Spindel gewählt,
so dass ein zusätzlicher
Safety Load Path nicht erforderlich ist.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für ein Track-integriertes
Landeklappenantriebssystem mit einfachem Spindelantrieb, so dass
ein weiterer Safety Load Path 508 in Form einer Verzahnung
auf dem Track 509 angeordnet ist. Im Falle eines Systemausfalls
kann der Safety Load Path 508 die Landeklappe halten.
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Es
ist zu beachten, dass weitere Ausführungsbeispiele möglich sind.
Das grundlegende Prinzip ist hierbei stets, dass sämtliche
Komponenten des Antriebssystems im bzw. am Track 509 angeordnet
sind.
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Mit
der vollständigen
Integration in den Track 509 kann der Installationsaufwand
erheblich reduziert werden. Die bei zentral angetriebenen Landeklappen
notwendigen Strukturdurchbrüche
durch Rumpf und Flügelhinterkante
sowie die damit notwendigen Umlenkgetriebe und Kardangelenke des Wellenstrangs
können
entfallen. Ein mit allen Systemkomponenten ausgerüsteter Track
braucht in der Endmontage nur noch unter dem Flügel befestigt und mit den Versorgungs-
und Signalleitungen und der Klappenstruktur verbunden zu werden.
Weiterhin wird die Bauraumproblematik von an der Flügelhinterkante
zu installierenden, redundanten Antrieben gelöst.
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Ergänzend ist
darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis
auf eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkung
anzusehen.