DE102019114463B4 - Overload and breakage monitoring method and system for an aircraft high-lift system - Google Patents
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Abstract
Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren für ein Hochauftriebssystem (1) eines Flugzeugs (3),1.2 wobei an zwei voneinander beabstandeten Stellen (17, 18) eines Antriebstranges (7) des Hochauftriebssystems (1) Messwerte für Drehwinkel (ϕ1, ϕ2) durch Drehwinkelsensoren (11, 12) erfasst werden1.3 und eine Abweichung V der erfassten Messwerte der ersten Stelle (17) von den gleichzeitig erfassten Messwerten der zweiten Stelle (18) von einem Computer ermittelt wird,1.4 wobei aus den erfassten Messwerten eine relative Verdrehung des Haupttransmissionsstranges (28)1.5 als ein Indikator für zum Zeitpunkt der Verdrehung zwischen den Stellen anliegende Lasten ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass1.6 der Computer die Verdrehung eines Aktuators (8) des vom Haupttransmissionsstrang (28) abzweigenden Antriebsstranges (7) errechnet oder1.7 der Computer (10) die Verdrehung über mehrere Elemente (31, 34) des abzweigenden Antriebsstranges (7) errechnet.Overload and breakage monitoring method for a high-lift system (1) of an aircraft (3), 1.2 wherein at two spaced locations (17, 18) of a drive train (7) of the high-lift system (1) measured values for rotation angle (φ1, φ2) by rotation angle sensors (11, 12). (28)1.5 is determined as an indicator for the loads present between the points at the time of twisting, characterized in that1.6 the computer calculates the twisting of an actuator (8) of the drive train (7) branching off from the main transmission train (28) or1.7 the computer (10) calculates the torsion over several elements (31, 34) of the branching off drive train (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren und - system für ein Hochauftriebssystem eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an overload and breakage monitoring method and system for a high-lift system of an aircraft according to the preamble of claim 1.
Zu dem Hochauftriebssystem gehören üblicherweise zwei Untersysteme, nämlich ein Landeklappensystem (Flap System) mit seinen Landeklappen, die auch als Flaps bezeichnet werden, sowie ein Vorflügelsystem (Slat System) mit seinen auch als Slats bezeichneten Vorflügelklappen. Die Landeklappen und die Vorflügelklappen sind mithin Teile der Flugzeugstruktur und unterliegen damit üblicherweise den mit dem Flugzeugbau, insbesondere den diversen mit dem Großflugzeugbau verbundenen strengen nationalen bzw. internationalen Zulassungsbestimmungen. Ebenfalls strengen Zulassungsbestimmungen unterliegt das Hochauftriebssystem, welches die genannten Klappen beinhaltet und diese bewegt. Im Großflugzeugbau unterliegen die Flugzeugstruktur, bzw. die Strukturelemente eines Flugzeugs und Systeme, die verschiedene Strukturelemente beinhalten können, getrennten Zulassungsbestimmungen.The high-lift system usually includes two subsystems, namely a landing flap system (flap system) with its landing flaps, which are also referred to as flaps, and a slat system (slat system) with its slat flaps, also referred to as slats. The landing flaps and the slat flaps are therefore parts of the aircraft structure and are therefore usually subject to the strict national and international approval regulations associated with aircraft construction, in particular the various strict national and international approval regulations associated with large aircraft construction. The high-lift system, which contains and moves the aforementioned flaps, is also subject to strict approval regulations. In large aircraft construction, the aircraft structure or the structural elements of an aircraft and systems, which can contain different structural elements, are subject to separate approval regulations.
Durch verschiedene Zulassungsbehörden wird unter anderem vorgeschrieben, an den genannten Hochauftriebssystemen insbesondere die folgenden Fehlerfälle zu erkennen und den von dem Fehler betroffenen Systemteil abzuschalten und dadurch das Hochauftriebssystem in den sogenannten Fail-safe-Zustand zu überführen.Various approval authorities stipulate, among other things, that the following faults in particular must be recognized in the high-lift systems mentioned and that the system part affected by the fault be switched off and the high-lift system thereby switched to the so-called fail-safe state.
Einer dieser Fehlerfälle ist der Fall von Überlast, engl. „Overload“. Ursächlich für diesen Fehler sind zumeist Klemmfälle, bei welchen beispielsweise ein fremdes Objekt in einem Antriebsstrang, insbesondere einem Drehantriebsstrang des Hochauftriebssystems verklemmt ist. Ursächlich für diesen Fehler können insbesondere solche Klemmfälle sein, bei welchen sich ein Objekt, welches etwa bei Wartungsaktionen vergessen wurde, in einer Kinematikeinrichtung des Antriebsstranges, beispielsweise in einem Zahnstangensystem oder in einem Hebelsystem, welche beispielsweise einen Aktuator mit einer der oben genannten Klappen, etwa einer Landeklappe, verbindet, verklemmt. Auch ein fehlerhaft eingestelltes Hochauftriebssystem, welches bei der Betätigung einen Anschlag, z.B. einen Anschlag eines der Aktuatoren erreicht, kann zu dem genannten Fall von Überlast führen.One of these error cases is the case of overload. "overload". The causes of this error are mostly cases of jamming, in which, for example, a foreign object is jammed in a drive train, in particular a rotary drive train of the high-lift system. This error can be caused in particular by jamming cases in which an object that was forgotten during maintenance work, for example, jams in a kinematic device of the drive train, for example in a rack and pinion system or in a lever system, which, for example, connects an actuator to one of the flaps mentioned above, such as a landing flap. An incorrectly adjusted high-lift system which, when actuated, reaches a stop, e.g. a stop of one of the actuators, can also lead to the above-mentioned case of overload.
Ein weiterer der oben genannten Fehlerfälle ist der Bruchfall, engl. Disconnect, der etwa in der Kinematik bzw. in einer der Kinematikeinrichtungen zwischen einem Aktuator und einer Klappe oder auch innerhalb eines Aktuators, insbesondere innerhalb eines von der Haupttransmission abzweigenden Antriebspfades zu den Klappen, auftreten kann. Ein solcher Bruch kann insbesondere eine Schiefstellung (engl. Skew) der betroffenen Klappe zur Folge haben und kann bei weiterer Betätigung des Hochauftriebssystems zu einem Verlust dieser Klappe führen. Ein Grund hierfür kann die vergleichsweise hohe Belastung innerhalb des verbleibenden intakten Teilantriebsstranges sein. Die Klappe könnte insbesondere vom Flugzeug abgerissen werden und weitere schwere Schäden am Flugzeug und andere katastrophale Auswirkungen verursachen.Another of the error cases mentioned above is the breakage case. Disconnect, which can occur, for example, in the kinematics or in one of the kinematic devices between an actuator and a flap or also within an actuator, in particular within a drive path branching off from the main transmission to the flaps. Such a fracture can in particular result in a skew of the affected flap and can lead to a loss of this flap if the high-lift system is further actuated. One reason for this can be the comparatively high load within the remaining intact drive train section. In particular, the flap could be ripped off the aircraft, causing further serious damage to the aircraft and other catastrophic effects.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die oben genannten beiden Fehlerfälle, den Fall von Überlast und den Bruchfall. zu erkennen, wobei allerdings bislang mehr als ein einziges Verfahren und Überwachungssystem eingesetzt werden muss.It is known from the prior art that the above-mentioned two error cases, the case of overload and the case of breakage. to detect, although so far more than a single method and monitoring system has to be used.
Aus der
Ferner sind verschiedene Systeme zur Erkennung von Brüchen am Hochauftriebssystem bekannt. Ein Bruch der Haupttransmission wird beispielsweise mit einer geeigneten Sensorik, welche vorzugsweise an beiden äußeren Enden der Haupttransmission angebracht ist, erkannt. Bei Erkennung eines solchen Bruches werden die Sicherheitsbremsen des Hochauftriebssystems aktiviert, d.h. das System arretiert.Various systems for detecting fractures in the high-lift system are also known. A break in the main transmission is detected, for example, with a suitable sensor system, which is preferably attached to both outer ends of the main transmission. If such a break is detected, the safety brakes of the high-lift system are activated, i.e. the system is locked.
Auch sind Systeme zur Erkennung von Brüchen in der Kinematik zwischen den Aktuatoren und den Klappen oder im abzweigenden Antriebspfad innerhalb der Aktuatoren von der Haupttransmission zu den Klappen bekannt. Die meisten dieser Systeme basieren auf einer vergleichenden Wegmessung der Antriebsstränge von den zwei antreibenden Aktuatoren einer Klappe. Eine Erkennung des Bruches kann also erst stattfinden, nachdem durch weiteres Betätigen des Hochauftriebssystems eine Schiefstellung eingetreten ist. Eine Schiefstellung verursacht ihrerseits aber sehr hohe Lasten im verbleibenden intakten Antriebsstrang eines Aktuators.Systems for detecting breaks in the kinematics between the actuators and the flaps or in the branching drive path within the actuators from the main transmission to the flaps are also known. Most of these systems are based on a comparative travel measurement of the drive trains of the two driving actuators of a flap. A detection of the fracture can therefore only take place after a misalignment has occurred through further actuation of the high-lift system. However, a misalignment in turn causes very high loads in the remaining intact drive train of an actuator.
Bei der als älteres Recht benannten
Es ist außerdem bekannt, eine Belastung an einem Aktuator am Eingang oder am Ausgang des Antriebsstranges zu detektieren, und so einen Bruch zu erkennen.It is also known to detect a load on an actuator at the input or at the output of the drive train, and thus to detect a break.
Aus der gattungsfremden Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren zu schaffen, bei dem eine Erkennung von Brüchen und Überlastsituationen im - entweder von den Aktuatoren oder von den abzweigenden Getrieben abzweigenden Antriebsstrang zu den Klappen erkannt werden kann.The object of the invention is to provide an overload and break monitoring method in which breaks and overload situations can be detected in the drive train branching off either from the actuators or from the branching gears to the flaps.
Zur Lösung der genannten Aufgaben wird ein Verfahren und System gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 7 vorgeschlagen.A method and system according to
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird demnach ein Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren für ein Hochauftriebssystem eines Flugzeugs vorgeschlagen, wobei an zwei voneinander beabstandeten Stellen eines Antriebstranges des Hochauftriebssystems Messwerte durch Drehwinkelsensoren erfasst werden und eine Abweichung der erfassten Messwerte der ersten Stelle von den gleichzeitig erfassten Messwerten der zweiten Stelle von einem Computer ermittelt wird.Accordingly, as a first embodiment of the invention, an overload and breakage monitoring method for a high-lift system of an aircraft is proposed, wherein measured values are recorded by rotation angle sensors at two spaced-apart points of a drive train of the high-lift system, and a deviation of the measured values recorded at the first point from the simultaneously recorded measured values at the second point is determined by a computer.
Erfindungsgemäß wird die material- und formabhängige Verdrehweichheit zumindest eines der Elemente des Antriebsstranges genutzt, um die vorgenannten Fehler sicher zu detektieren. Denn die mittels der Drehwinkelsensoren erfassten Messwerte sind rotatorische Messwerte, die sich insbesondere proportional oder in einem anderen dem Fachmann bekannten Zusammenhang mit der auf Verdrehweichheit basierenden Verdrehung zwischen den beiden vorgenannten Stellen ändern. Insbesondere kann gemäß der Erfindung die Verdrehweichheit eines einzigen Elementes des Antriebsstranges, etwa eines Aktuators, messtechnisch erfasst werden.According to the invention, the material- and shape-dependent torsional softness of at least one of the elements of the drive train is used to reliably detect the aforementioned errors. This is because the measured values recorded by means of the rotation angle sensors are rotational measured values which change in particular proportionally or in another connection known to those skilled in the art with the torsion between the two aforementioned points based on torsional softness. In particular, according to the invention, the torsional softness of a single element of the drive train, such as an actuator, can be measured.
Insbesondere nutzt die Erfindung vorteilhafterweise die Tatsache, dass sich sowohl bei Überlast als auch bei einem Bruch die Lasten, die an den verschiedenen Stufen des Antriebsstranges übertragen werden, signifikant und insbesondere sprunghaft ändern.In particular, the invention advantageously uses the fact that both in the event of an overload and in the event of a break, the loads that are transmitted to the various stages of the drive train change significantly and, in particular, abruptly.
Vorteilhafterweise lassen sich beide Fehler mit einem einzigen Verfahren insbesondere ohne wesentliche Verzögerung ermitteln. Als weiterer Vorteil der Erfindung können die oben erwähnten Torque Limiter fortgelassen und damit eine Kosteneinsparung erreicht werden.Advantageously, both errors can be determined using a single method, in particular without any significant delay. As a further advantage of the invention, the above-mentioned torque limiters can be omitted and cost savings can thus be achieved.
Beide oben genannten Fehlerszenarien können gemäß der Erfindung sehr schnell erkannt werden. Es können insbesondere bei einer Erkennung eines Bruches, der mit einer Klappenschiefstellung (Skew) verbunden ist, mögliche katastrophale Auswirkungen vermieden werden. Gegenüber der im Stand der Technik bekannten Wegmessung kann der Bruchfall gemäß der Erfindung auch bei verbleibendem intakten Aktuator in vorteilhafter Weise sicher erkannt und vermieden werden.Both error scenarios mentioned above can be recognized very quickly according to the invention. Possible catastrophic effects can be avoided, in particular when a fracture is detected which is associated with a flap misalignment (skew). Compared to the path measurement known in the prior art, the breakage can advantageously be reliably detected and avoided according to the invention even if the actuator remains intact.
Sofern bereits vor Eintritt eines Bruches und/oder einer Überlast ein Warnsignal generiert werden soll, kann in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, die Signale der Drehwinkelsensoren noch tiefergehend auszuwerten, beispielsweise mittels einer, insbesondere kontinuierlichen FFT (Fast Fourier Transformation) Signalanalyse. Eine derartige Signalauswertung würde im Rahmen eines derzeit diskutierten „Health Monitoring“; die Sicherheit während des Flugbetriebes weiter erhöhen.If a warning signal is to be generated before a fracture and/or an overload occurs, a further embodiment of the invention can provide for the signals of the angle of rotation sensors to be evaluated even more thoroughly, for example by means of an in particular continuous FFT (Fast Fourier Transformation) signal analysis. Such a signal evaluation would be part of a currently discussed "health monitoring"; further increase safety during flight operations.
In einer weiteren Ausführungsform wird aus den Messwerten eine relative Verdrehung des Antriebstranges als ein Indikator für zum Zeitpunkt der Verdrehung zwischen den Stellen anliegenden Lasten ermittelt.In a further embodiment, a relative torsion of the drive train is determined from the measured values as an indicator for the loads present between the points at the time of the torsion.
In einer weiteren Ausführungsform basiert die Verdrehung bzw. der diesbezügliche Messwert auf der Verdrehweichheit mindestens eines Elements des Antriebsstranges der folgenden Gruppe: Aktuator, Element einer Getriebevorrichtung, Element einer Abzweiggetriebevorrichtung.In a further embodiment, the torsion or the relevant measured value is based on the torsional softness of at least one element of the drive train from the following group: actuator, element of a transmission device, element of a branch transmission device.
In einer weiteren Ausführungsform basiert die Verdrehung bzw. der diesbezügliche Messwert auf einer kombinierten Verdrehweichheit zweier oder mehrerer Elemente der oben genannten Gruppe.In a further embodiment, the torsion or the relevant measured value is based on a combined torsional softness of two or more of the above group.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Überlastsignal ausgegeben, wenn die Abweichung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.In a further embodiment, an overload signal is output when the deviation exceeds a predefined threshold value.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Bruchsignal ausgegeben, wenn eine erste Ableitung der Verdrehung nach der Zeit (d/dt) in ihrem Betrag (Grad/Sekunde) einen Schwellwert überschreitet.In a further embodiment, a breakage signal is output if a first derivative of the torsion over time (d/dt) exceeds a threshold value in terms of its magnitude (degrees/second).
Neben der relativen Abweichung der erfassten Messwerte kann in einem weiteren Aspekt der Erfindung noch deren zeitlicher Verlauf und damit ein Lastanstieg erfasst werden. Insbesondere ein schneller Lastanstieg wird bei Überschreiten des Schwellwertes sicher als Überlastfall erkannt werden können.In addition to the relative deviation of the recorded measured values, in a further aspect of the invention, their time profile and thus a load increase can also be recorded. In particular, a rapid increase in load can be reliably recognized as an overload situation when the threshold value is exceeded.
Ein Signal für einen Bruch oder einen bevorstehenden Bruch wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dann ausgegeben, wenn die Abweichung größer als ein zweiter Schwellwert ist. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Schwellwert identisch sein können. Auch bei einem Bruch wird die oben genannte Zeiterfassung zu einer sicheren Detektion dieses Fehlerfalles führen. Bei einem Bruch erfolgen der Anstieg bzw. Abfall der gemessenen Abweichung vergleichsweise schnell, bzw. abrupt. Mathematisch ausgedrückt kann hier die 1 Ableitung aus den erfassten Messwerten gebildet und ausgewertet werden.In a further embodiment of the invention, a signal for a break or an impending break is output when the deviation is greater than a second threshold value. It goes without saying that the first and the second threshold value can be identical. Even in the event of a break, the time recording mentioned above will lead to a reliable detection of this error case. In the event of a break, the increase or decrease in the measured deviation occurs comparatively quickly or abruptly. Expressed mathematically, the 1 derivation can be formed and evaluated from the recorded measured values.
Findet ein Bruch statt, macht die genannte erste Ableitung im Verlauf der Messung einen Sprung. Dieser Sprung wiederum kann durch einen Schwellwert erfasst werden.If a break occurs, the first derivative mentioned makes a jump in the course of the measurement. This jump in turn can be detected by a threshold value.
Die Signalausgabe kann unmittelbar für ein automatisches Abschalten des betroffenen Systemteils genutzt werden oder über eine akustische oder visuelle Anzeigeeinrichtung einem Mitglied der Flugzeugbesatzung, insbesondere einem Piloten, übermittelt werden.The signal output can be used directly for an automatic shutdown of the affected system part or can be transmitted to a member of the flight crew, in particular a pilot, via an acoustic or visual display device.
Bei den von den Sensoren erfassten Messwerten handelt es sich vorzugsweise um Messwerte zu Drehwinkeln.The measured values recorded by the sensors are preferably measured values for angles of rotation.
Im Normalbetrieb ist entlang des Antriebsstranges mit geringer Verdrehung zwischen den beiden Messstellen zu rechnen, somit sind vergleichsweise geringe Drehwinkeldifferenzen bzw. Abweichungen zu erwarten. Beim Betätigen der Klappen, etwa beim Ausfahren der Klappen vor der Landung oder dem Einfahren der Klappen nach dem Start werden, abhängig von der Klappenstellung, Fluggeschwindigkeit und Windverhältnissen, Lasten in einem bestimmten Bereich erwartet. Würden diese Lasten während des Ausfahrens der Klappen sprunghaft ansteigen, kann man von einer Überlastsituation ausgehen, hervorgerufen etwa durch Eisansatz oder ein abgebrochenes und verklemmtes Metallobjekt. Der Lastanstieg führt unmittelbar zu einer material- und formabhängigen Verdrehung, unter einer bestimmten Verdrehweichheit (torsional flexibility) des zwischen den Messstellen befindlichen Teils des Antriebsstranges für die Klappen. Diese durch die Drehsensoren erfasste Verdrehung kann in einem Computer mit dafür geeigneten, an sich bekannten Algorithmen detektiert und das System abgeschaltet und damit in den sogenannten Fail-safe-Zustand überführt werden.In normal operation, a small amount of rotation between the two measuring points can be expected along the drive train, so comparatively small differences in the angle of rotation or deviations can be expected. When operating the flaps, for example when extending the flaps before landing or retracting the flaps after take-off, loads in a certain range are expected, depending on the flap position, flight speed and wind conditions. If these loads increased suddenly while the flaps were being extended, an overload situation can be assumed, caused, for example, by ice accretion or a broken and jammed metal object. The increase in load leads directly to a material- and shape-dependent torsion, with a certain torsional flexibility of the part of the drive train for the flaps located between the measuring points. This rotation detected by the rotation sensors can be detected in a computer with suitable, known algorithms and the system can be switched off and thus transferred to the so-called fail-safe state.
Ebenso kann sich der Lastverlauf relativ zu den im Normalbetrieb erwartbaren Lasten im Fall eines Bruches ändern. Diese Änderung kann mittels der Erfindung als Fehlerfall erkannt werden und zeigt sich durch sprunghafte Änderungen der Verdrehung. Dieser Fehlerfall kann insbesondere mit dafür geeigneten Algorithmen detektiert und anschließend das System in den Fail-safe Zustand überführt werden.Likewise, the load profile can change relative to the loads that can be expected in normal operation in the event of a break. This change can be recognized as a fault using the invention and is reflected in abrupt changes in the torsion. This error case can be detected in particular with suitable algorithms and the system can then be transferred to the fail-safe state.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird dem Piloten durch eine Signalausgabeeinrichtung klar übermittelt, ob es sich bei dem Fehlerfall um einen Bruch- oder um einen Überlastfall handelt.In a further exemplary embodiment, the pilot is clearly informed by a signal output device whether the error is due to a breakage or an overload.
In einer weiteren Ausführung wird ein Überwachungssystem für ein Hochauftriebssystem eines Flugzeugs vorgeschlagen, das Hochauftriebssystem aufweisend eine Mehrzahl von Klappen, und wenigstens einen, zumindest eine der Klappen rotatorisch antreibenden Antriebsstrang, das Überwachungssystem aufweisend einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, wobei der erste Sensor an einer ersten Stelle des Antriebsstrangs einen ersten Messwert für eine rotatorische Verstellung an dieser Stelle als Maß für eine Lastübertragung erfasst, wobei der zweite Sensor an einer zweiten Stelle des Hochauftriebssystems einen zweiten Messwert für eine rotatorische Verstellung an dieser Stelle als Maß für eine Lastübertragung erfasst, wobei eine Abweichung der beiden erfassten Messwerte voneinander durch ein Computersystem bestimmbar ist.In a further embodiment, a monitoring system for a high-lift system of an aircraft is proposed, the high-lift system having a plurality of flaps and at least one drive train that drives at least one of the flaps in rotation, the monitoring system having a first sensor and a second sensor, the first sensor at a first point in the drive train detecting a first measured value for a rotary adjustment at this point as a measure for load transfer, the second sensor at a second point on the high-lift system recording a second measured value for a rotary adjustment at this point Point recorded as a measure of a load transfer, with a deviation of the two recorded measured values from each other can be determined by a computer system.
Die genannten Messwerte der Sensoren, bzw. Drehwinkelsensoren werden an einen geeigneten Computer geleitet und dort kontinuierlich oder bei digitalen Computern quasi-kontinuierlich, d.h. mit geeignet hoher Abtastrate ausgewertet. Der Computer errechnet bevorzugt die Verdrehung des abzweigenden Antriebspfades eines Aktuators oder die Verdrehung über mehrere Elemente des abzweigenden Antriebspfades. Dabei können in einem weiteren Aspekt der Erfindung evtl. Übersetzungsverhältnisse von Getriebeteilen berücksichtigt sein. Die bereits oben erwähnten Algorithmen erfassen und speichern diese kontinuierlich erzeugten Daten der Verdrehung in einem oder mehreren Speichern und werten diese anschließend aus und schalten bei Überschreitung von Schwellwerten oder anderen vergleichenden Monitoren das System ab und führen es so in einen sogenannten Fail-Safe Zustand.The stated measured values of the sensors or angle of rotation sensors are sent to a suitable computer and evaluated there continuously or, in the case of digital computers, quasi-continuously, ie with a suitably high sampling rate. The computer preferably calculates the torsion of the branching drive path of an actuator or the torsion over several elements of the branching drive path. In a further aspect of the invention, any transmission ratios of transmission parts can be taken into account. The algorithms already mentioned above collect and store this continuously generated twist data in one or more memories and then evaluate them and switch off the system if threshold values or other comparative monitors are exceeded, thus putting it into a so-called fail-safe state.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird den Piloten ein bevorzugt automatisches Abschalten des Hochauftriebssystems, sowie die Art des von dem System erfassten Fehlers als akustisches und/oder visuelles Signal mitgeteilt.In a preferred embodiment of the invention, the pilot is informed of a preferably automatic shutdown of the high-lift system and of the type of error detected by the system as an acoustic and/or visual signal.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
-
1 eine schematische Ansicht eines Hochauftriebssystems, -
2 eine schematische Anordnung eines Aktuators mit zwei Sensoren, -
3 eine schematische Anordnung der Sensoren über mehrere Elemente eines abzweigenden Antriebspfades. -
4 ein Blockschaltbild für einen Überlastfall für ein erfindungsgemäßes Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren und -
5 ein Blockschaltbild für einen Bruchfall für ein erfindungsgemäßes Überlast- und Bruch-Überwachungsverfahren.
-
1 a schematic view of a high-lift system, -
2 a schematic arrangement of an actuator with two sensors, -
3 a schematic arrangement of the sensors over several elements of a branching drive path. -
4 a block diagram for an overload case for an overload and breakage monitoring method according to the invention and -
5 a block diagram for a breakage for an inventive overload and breakage monitoring method.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Das Hochauftriebssystem 1 weist eine Mehrzahl von Klappen 6 auf. An der Flügelvorderkante jedes Flügels 2 befinden sich sieben Vorflügel- bzw. Vorderkantenklappen 4, sogenannte Slats. Ferner besitzt jeder Flügel 2 eine äußere und eine innere Landeklappe 5, bzw. Flaps.The high-lift system 1 has a plurality of flaps 6 . At the wing leading edge of each
Es sind in dem Flugzeug 3 insgesamt vier Antriebsstränge 7 für die Klappen 6 vorhanden, von denen aus Gründen der besseren Übersicht nur die beiden Antriebsstränge 7 für den rechten Flügel 2 schematisch gezeigt sind. Es sind ferner 18 Aktuatoren 8 gezeigt, welche je paarweise eine Klappe 6 verstellen. Man spricht bei der Kombination von einem Aktuator und den Verbindungsteilen zu einer Klappe im Übrigen auch von einer Antriebsstation.There are a total of four
Ferner sind noch Bremssysteme innerhalb der Antriebsstränge 7 vorhanden, von denen eine Sicherheitsbremse 23 des rechten Vorflügelsystems und eine Sicherheitsbremse 24 des rechten Landeklappensystems gezeigt sind. Gezeigt ist ferner ein Teil eines Überwachungssystems 9 in Form eines Computers 10 zur Ansteuerung und Überwachung. Versorgungsleitungen und Busleitungen für die Sensoren in Form von Drehwinkelsensoren und die Drehwinkelsensoren selbst sind hier nicht gezeigt. Die gezeigten Aktuatoren 8 sind über weitere Elemente des jeweiligen Antriebsstranges, nämlich über Getriebe 25 in Form von Stellgetrieben, Abzweig- und Umlenkgetrieben mit Antriebsmotoren in Form von Antriebseinheiten 26 etwa in Form von Elektromotoren und/ oder Hydraulikmotoren verbunden. Insgesamt sind für ein Flugzeug gemäß dieser Ausführung insgesamt vier Antriebsstränge 7 mit vier Antriebseinheiten 26 vorhanden.Furthermore, braking systems are also present within the drive trains 7, of which a safety brake 23 of the right slat system and a
In der
Insgesamt werden die Verdrehungen, insbesondere die Drehwinkelpositionen an allen Antriebsstationen erfasst und folglich sind für die Klappen eines Flügels in diesem Ausführungsbeispiel 36 Drehwinkelsensoren vorhanden. Weitere Drehwinkelsensoren können in einer weiteren Ausführung zusätzlich oder alternativ ferner für die Getriebe vorgesehen sein.Overall, the rotations, in particular the angle of rotation positions, are detected at all drive stations, and consequently there are 36 angle of rotation sensors for the flaps of a wing in this exemplary embodiment. In a further embodiment, further angle of rotation sensors can additionally or alternatively also be provided for the gears.
Anhand der
Gezeigt ist noch ein Durchtrieb 19, ferner eine Getriebeübersetzung 20 und eine Abzweigung 21 der Transmissionshauptebene zum Klappenantrieb 20' in Form eines Ritzels 21.A through
Eine Verdrehung V kann über zwei Messungen, nämlich des Drehwinkels ϕ1 an der Eingangsstufe 13 und des Drehwinkels ϕ2 am Ausgang bestimmt werden, wobei gilt:
Es versteht sich, dass zwischen den Messstellen liegende Getriebeübersetzungen ebenfalls Berücksichtigung finden können, etwa als zusätzlicher Faktor.It goes without saying that gear ratios lying between the measuring points can also be taken into account, for example as an additional factor.
In jeder der drei Stufen ist die jeweilige repräsentative Masse und Steifigkeit insbesondere durch ein Federsymbol dargestellt. Die Eingangsstufe 13 weist eine erste Stelle 17 auf an der der Sensor 11 einen Drehwinkel, mithin einen rotatorischen Messwert erfasst. Die Getriebehauptstufe 15 weist eine zweite Stelle 18 auf an der der Sensor 12 einen Drehwinkel, mithin einen zweiten rotatorischen Messwert erfasst.In each of the three stages, the respective representative mass and stiffness is represented in particular by a spring symbol. The
Die
Das in
Der Absolutwert der Verdrehung wird hiernach in Block 43 gebildet und in einem Komparatorblock 44 mit einem vordefinierten Schwellwert a verglichen. Der Vergleich mit dem Schwellwert erfolgt durch eine binäre Ausgabe aus Block 44, wobei der Binärwert „0“ für den Zustand „keine Überschreitung“ gesetzt wird bzw. bleibt und der Binärwert „1“ für den Fall der Schwellwertüberschreitung gesetzt wird.The absolute value of the torsion is then formed in
Die Ausgabe der vorgenannten Binärwerte erfolgt an einen Zählerblock 45, wobei nach einer zuvor bestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Überschreitungen ein Überlastfall bzw. ein Klemmfall („Jam“) angenommen wird. Die genannte Anzahl hängt insbesondere von der Signalrate, bzw. der Messfrequenz der verwendeten Drehwinkelsensoren ab.The aforementioned binary values are output to a
Die
Im Unterschied zum in
Die Ausgabe der vorgenannten Binärwerte erfolgt an einen Zählerblock 45, wobei nach einer zuvor bestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Überschreitungen ein Bruchfall angenommen wird. Die genannte Anzahl hängt auch hier insbesondere von der Signalrate, bzw. der Messfrequenz der verwendeten Drehwinkelsensoren ab.The aforementioned binary values are output to a
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.The reference numbers used are for convenience only and should not be taken as limiting in any way, the scope of the invention being indicated by the claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Hochauftriebssystemhigh lift system
- 22
- Flügelwing
- 33
- FlugzeugAirplane
- 44
- Vorflügelklappenslat flaps
- 55
- Landeklappenflaps
- 66
- KlappenSucceed
- 77
- Antriebsstrangpowertrain
- 88th
- Aktuatoractuator
- 99
- Überwachungssystemsurveillance system
- 1010
- Computercomputer
- 1111
- Drehwinkelsensorangle of rotation sensor
- 1212
- Drehwinkelsensorangle of rotation sensor
- 1313
- Eingangsstufeentry level
- 1414
- Getriebevorstufegear precursor
- 1515
- Getriebehauptstufegear main stage
- 1616
- Federsymbolfeather icon
- 1717
- StelleJob
- 1818
- StelleJob
- 1919
- Durchtriebthrough drive
- 2020
- Getriebeübersetzunggear ratio
- 20'20'
- Klappenantriebdamper drive
- 2121
- Abzweigungjunction
- 21'21'
- Ritzel pinion
- 2323
- Sicherheitsbremsesafety brake
- 2424
- Sicherheitsbremsesafety brake
- 2525
- Getriebetransmission
- 2626
- Antriebseinheitdrive unit
- 2727
- Ellipseellipse
- 2828
- Haupttransmissionsstrangmain transmission line
- 2929
- Verbindungselementfastener
- 3131
- Abzweiggetriebebranch gearbox
- 3232
- Federsymbolfeather icon
- 3333
- Abzweigtransmissionsstrangbranch transmission line
- 3434
- Eingangsgetriebeinput gear
- 3535
- Zahnradgear
- 3636
- Zahnradgear
- 4040
- Blockblock
- 4141
- Blockblock
- 4242
- Blockblock
- 4343
- Blockblock
- 4444
- Komparatorblockcomparator block
- 4545
- Zählerblockcounter block
- 5050
- Blockblock
- 5151
- Blockblock
- VV
- Verdrehungtwist
- ϕ1ϕ1
- Drehwinkelangle of rotation
- ϕ2ϕ2
- Drehwinkelangle of rotation
- aa
- Schwellwertthreshold
- bb
- Schwellwertthreshold
Claims (12)
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-
2019
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