JP3729938B2 - 舵面駆動用アクチュエータの制御回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントロールユニットからの指令信号に応答して航空機の舵面(例えば昇降舵や方向舵又は補助翼等)を駆動するアクチュエータの制御回路に関し、特に、フライバイワイヤ(FBW)システムを採用する航空機の舵面駆動用アクチュエータの制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図13は、従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路を示す図である。この図において、50は舵面であり、舵面50は同一構成のA系とB系のアクチュエータ51によって駆動される。アクチュエータ51のピストン52で画成された二つの室53、54は、それぞれソレノイドバルブ55のポート55a、55bに接続されており、このソレノイドバルブ55は、通常は図示のポジションにあり、ポート55aとポート55cの間、ポート55bとポート55dの間をそれぞれ接続する。
【0003】
ソレノイドバルブ55のポート55c、55dは、その上のコントロールバルブ56のポート56a、56bに接続されており、このコントロールバルブ56は、図外のFBW制御装置からの操舵電気信号Sa、Sbに応じてそのポジションを切り替え、ポート56aとポート56cの間、ポート56bとポート56dの間をそれぞれ接続したり、又は、ポート56aとポート56dの間、ポート56bとポート56aの間をそれぞれ接続したりする。
【0004】
コントロールバルブ56のポート56aとポート56cの間、ポート56bとポート56dの間がそれぞれ接続されていると仮定すると、この場合、供給ポートPに加えられた高圧の作動油は、アクチュエータ51の左側の室53に供給され、ピストン52が図面の右方に移動して舵面50の舵角が操作される。
今、例えば、A系の電源がダウンした場合には、ソレノイドバルブ55への電気信号Seが絶たれるため、ソレノイドバルブ55は内部のバネによってポジションを切り替え、ポート55aとポート55bの間を連通する。したがって、アクチュエータ51の二つの室53、54の間が低抵抗でつながるから、ピストン52の移動をフリーにでき、正常側の系の動きを阻害することはない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路にあっては、電源ダウン側のアクチュエータの動きをフリーにして正常側の系のアクチュエータの動きを阻害しない点で有益なものの、例えば、両系の電源ダウン時は、両系のアクチュエータの動きが共にフリーになってしまうため、舵面の拘束力が完全に失われる結果、舵面フラッター(舵面のばたつき)が生じるという飛行特性上きわめて危険な状況が発生するという問題点があった。
【0006】
そこで、本発明は、両系の電源ダウン時でも舵面フラッターを生じない有益な技術を提供し、以て飛行安全性の向上を図ることを目的とする。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記目的を達成するために、高圧の作動油が供給される供給ポート及び作動油が排出されるリターンポートを、メカニカルに伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは接続しない第1コントロールバルブと、前記供給ポート及び前記リターンポートを、電気的に伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは前記供給ポートと前記リターンポートとの間をオリフィスを介して接続する第2コントロールバルブと、第1制御ポート及び第2制御ポートのポート圧の組み合わせに応じて、前記第1コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、又は、前記第2コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、若しくは、アクチュエータの二つの室を連通するポジションのいずれかのポジションを選択する切換弁と、所定の電気信号のオンオフに応答して、前記供給ポート又は前記リターンポートを切換弁の第1制御ポートに接続する第1ソレノイドバルブと、所定の電気信号のオンオフに応答して、アクチュエータの高圧側の室又は前記リターンポートを切換弁の第2制御ポートに接続する第2ソレノイドバルブと、を備えたことを特徴とする。
【0012】
請求項1記載の発明では、第2コントロールバルブのオリフィスを介して供給ポートとリターンポートとの間を接続できる。この接続は、電気的な障害が発生した場合に行われる。舵面フラッタを生じさせるような負荷がアクチュエータに加えられると、アクチュエータの高圧側の室から押し出された作動油は、切換弁から第1コントロールバルブを通って第2コントロールバルブのオリフィスに流れ込み、このオリフィスを通過した作動油は、アクチュエータの低圧側の室にリターンする。したがって、アクチュエータの二つの室の間にオリフィスが入っているため、作動油はオリフィスの抵抗に妨げられてスムーズに流れないから、アクチュエータがダンパとして機能し、舵面フラッタが効果的に回避される。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1〜図10は本発明に係る舵面駆動用アクチュエータの制御回路の一実施例を示す図であり、特に限定しないが、2系統(以下、便宜的にA系及びB系という)のFBWシステムを採用した航空機への適用例である。
【0027】
まず、構成を説明する。図1において、10はA系とB系(B系は図示を略している)からの駆動力によって操舵される舵面である。
11はA系の(以下、特に理由がない限り系の呼称を省略する)アクチュエータであり、このアクチュエータ11は、機体12に取り付けられたシリンダ13の内部をピストン14で二つの室15、16に仕切るとともに、そのピストン14の両側に同一径のロッド17、18を取り付けた構造を有するいわゆる両側ロッド式複動シリンダである。すなわち、アクチュエータ11は、二つの室15、16の圧力差に応じた力でロッド17、18を移動し、一方のロッド18の先端に取り付けた舵面10の舵角を駆動するという機能を有している。18aはロッド18の位置を検出する位置センサである。なお、説明の都合上、左側の室15の圧力が高い場合のロッド18の移動方向を正方向、逆の場合のロッド18の移動方向を負方向と言うことにする。
【0028】
ロッド18はリンク(操舵入力装置)19を介して、図示を略した操縦装置にメカニカルに連結されており、A系とB系の両系障害時における舵面10の直接操舵を可能にしている。
20はアクチュエータ11の制御装置である。制御装置20は、作動油を取り込む供給ポートP及び作動油を排出するリターンポートRと、アクチュエータ11の二つの室15、16にそれぞれつながるポート21、22(識別のため便宜的に第1アクチュエータ接続ポート21、第2アクチュエータ接続ポート22と言う)とを備え、これらのポート間に、フィルタ23、第1〜第5逆止弁24〜28、減圧弁29、第1リリーフ弁30、第2リリーフ弁31、第1コントロールバルブ32、第2コントロールバルブ33、切換弁34、第1ソレノイドバルブ35、第2ソレノイドバルブ36、及び蓄圧器37などで構成された油圧回路を接続している。
【0029】
なお、各部の状態は、電源及び油圧をオフにしたときの状態(初期状態)を示している。
油圧回路を構成する各部の働き(又は役目)を説明すると、フィルタ23は、供給作動油のゴミを除去するためのもの、第1〜第5逆止弁24〜28は、図2に示すように、一方のポート24aから他方のポート24bに向かう流れだけを許容するものである。
【0030】
減圧弁29は、供給作動油の圧力をほぼ半分の圧力(注1)に減圧(減圧の必要理由は後で説明する)して出力ポート29aから出力し、又は、所定条件のとき(例えば制御ポート圧29bが所定値以下のとき若しくは電磁的に切り替えられたとき)に非減圧で出力ポート29aから出力するためのものである。
注1:実際には半分の圧力よりも大きい圧力になる。配管ロスやフリクションロス等が加算されるからである。本明細書中では、便宜上、半分の圧力とし半減圧と呼ぶことにする。
【0031】
第1リリーフ弁30は、減圧弁29の出力ポート29aにつながるノード(便宜的にノード38)の圧力が所定値以上になったときに、そのノード38の作動油を蓄圧器37の入力ポート37aにつながるノード(便宜的にノード39)に逃がすためのもの、第2リリーフ弁31は、第4逆止弁27と第5逆止弁28の間のノード40の圧力(すなわち、アクチュエータ11の二つの室15、16の高圧側の圧力)が所定値以上になったときに、そのノード40の作動油を蓄圧器37の入力ポート37aにつながるノード39に逃がすためのもの(いわゆるブローバック回路)である。
【0032】
第1コントロールバルブ32は、リンク19(図1参照)の動きに伴って3ポジションの一つを選択するものであり、詳しくは、リンク19が中立位置にあるときに、内部のバネ力によって中間ポジション(図3(a)参照)を選択して第1ポート32a、第2ポート32b、第3ポート32c及び第4ポート32dを閉鎖し、リンク19が正方向(図1のロッド18の動き参照)に動いたときに、第1ポート32aと第3ポート32cの間を接続するとともに第2ポート32bと第4ポート32dとの間を接続するポジション(図3(b)参照)を選択し、又は、リンク19が負方向に動いたときに、第1ポート32aと第4ポート32dの間を接続するとともに第2ポート32bと第3ポート32cとの間を接続するポジション(図3(c)参照)を選択するものである。
【0033】
第1ソレノイドバルブ35(及び第2ソレノイドバルブ36)は、所定の電気信号Sc(第2ソレノイドバルブ36の場合はSd)が入力されないときに、ポート35aとポート35cとの間を接続(図4(a)参照)し、Scが入力されたときに、ポート35bとポート35cとの間を接続(図4(b)参照)するものである。なお、第2ソレノイドバルブ36のポート番号については符号の“35”を“36”に読み替える。
【0034】
第2コントロールバルブ33は、図示を略したFBW制御装置からの操縦電気信号Sa、Sbが共に入力されないときに、第1ポート33aと第2ポート33bとの間をオリフィス33cを介して接続するとともに残りの第3ポート33d、第4ポート33eを閉鎖(図5(a)参照)し、一方の操縦信号Saだけが入力したときに、第1ポート33aと第3ポート33dとの間を接続するとともに第2ポート33bと第4ポート33eとの間を接続(図5(b)参照)し、他方の操縦信号Sbだけが入力したときに、第1ポート33aと第4ポート33eとの間を接続するとともに第2ポート33bと第3ポート33dとの間を接続(図5(c)参照)するというものである。
【0035】
切換弁34は、二つの制御ポート34a、34bに入力する制御圧(便宜的にPa、Pbとする)の組み合わせに応じて3ポジションの一つを選択する切換弁(例えば、特願平2−410782号、特願平4−302222号又は特願平5−84269号参照)であり、制御圧の組み合わせとポジションの関係は次表1のとおりである。
【0036】
表1
※は圧力不定を示す
蓄圧器37は、油圧回路内の低圧を所定圧(一般に50PSI程度)に保つためのもので、その所定圧は、蓄圧器37の内部に設けられたリリーフ弁41のリリーフ圧に相当する。
【0037】
以上説明した各部の油圧回路における接続関係は、次のとおりである。まず、供給ポートPと減圧弁29の入力ポート29cとの間に、フィルタ23と第1逆止弁24を入れる。フィルタ23の位置は供給ポートPに近い側である。また、第1逆止弁24の向きは供給ポート23から減圧弁29へと向かう作動油の流れを許容する向きにする。
【0038】
次に、減圧弁29の出力ポート29aをノード38に接続するとともに、第1リリーフ弁30の入力ポート30a、第1コントロールバルブ32の第1ポート32a、第2コントロールバルブ33の第1ポート33a、及び、第1ソレノイドバルブ35のポート35bに接続する。
次に、第1リリーフ弁30の出力ポート30bをノード39に接続するとともに、第1コントロールバルブ32の第2ポート32b、第2コントロールバルブ33の第2ポート33b、第1ソレノイドバルブ35のポート35a、第2ソレノイドバルブ36のポート36a、第2リリーフ弁31の出力ポート31b、切換弁34のポート34g、第2逆止弁25と第3逆止弁26との間のノード42、及び、蓄圧器37の入力ポート37aに接続する。
【0039】
次に、第1コントロールバルブ32の第3ポート32cと切換弁34のポート34eとの間、第1コントロールバルブ32の第4ポート32dと切換弁34のポート34fとの間、第2コントロールバルブ33の第3ポート33dと切換弁34のポート34cとの間、第2コントロールバルブ33の第4ポート33eと切換弁34のポート34dとの間をそれぞれ接続する。
【0040】
次に、切換弁34のポート34hと制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21(すなわちアクチュエータ11の左側の室15)との間、切換弁34のポート34iと制御装置20の第2アクチュエータ接続ポート22(すなわちアクチュエータ11の右側の室16)との間をそれぞれ接続する。
次に、第1ソレノイドバルブ35のポート35cと切換弁34の第1制御ポート34aとの間、第2ソレノイドバルブ36のポート36cと切換弁34の第2制御ポート34bとの間をそれぞれ接続し、さらに、切換弁34の第2制御ポート34bと減圧弁29の制御ポート29bとの間を接続する。
【0041】
次に、第2リリーフ弁31の入力ポート31aと第2ソレノイドバルブ36のポート36b及びノード40との間を接続する。
最後に、制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21とノード42の間に第2逆止弁25を接続するとともに、制御装置20の第2アクチュエータ接続ポート22とノード42の間に第3逆止弁26を接続し、さらに、制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21とノード40の間に第4逆止弁27を接続するとともに、制御装置20の第2アクチュエータ接続ポート22とノード40の間に第5逆止弁28を接続する。第2逆止弁25と第3逆止弁26の向きは、ノード42から制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21、第2アクチュエータ接続ポート22への作動油の流れを許容する向きであり、また、第4逆止弁27と第5逆止弁28の向きは、制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21、第2アクチュエータ接続ポート22からノード40への作動油の流れを許容する向きである。
(1)……ノーマルモード………FBWモード
このような構成において、制御装置20の供給ポートPに高圧の作動油を加えた状態で、第1ソレノイドバルブ35と第2ソレノイドバルブ36に電気信号Sc、Sdを入力すると、これら二つのソレノイドバルブ35、36は、図4(b)に示すポジションに切り替わり、ポート35bとポート35cの間、ポート36bとポート36cの間をそれぞれ接続する。したがって、減圧弁29の出力ポート29aに現れた半減圧の作動油が、第1ソレノイドバルブ35のポート35b−ポート35cを介して、切換弁34の第1制御ポート34aに加えられる結果、上表1より、切換弁34は図6(b)に示す右ポジションに切り替わる。
【0042】
図7は、そのときの状態図である。この図において、第1コントロールバルブ32の第3ポート32c、第4ポート32dにつながる切換弁34のポート34e、34fは閉鎖状態にあり、第1コントロールバルブ32は回路から切り離されている。このため、操舵入力に伴うリンク19の動きは、制御装置20の働きに何等関与しない。
【0043】
今、第2コントロールバルブ33に操縦電気信号Sa、Sbの一方を入力すると、第2コントロールバルブ33は、図5(b)又は、図5(c)のいずれかのポジションになる。例えば、図5(b)のポジションになると、減圧弁29の出力ポート29aに現れた半減圧の作動油が、第2コントロールバルブ33の第1ポート33a、第3ポート33d、切換弁34のポート34c、34hを介して、アクチュエータ11の左側の室15に供給される。このため、ピストン14が右方移動して右側の室16の容積を縮小し、この室16から流れ出した作動油が、切換弁34のポート34i、34d、及び、第2コントロールバルブ33の第4ポート33e、第2ポート33bを介して、蓄圧器37の入力ポート37aに流れ込む。
【0044】
したがって、操縦電気信号Sa(又はSb)に応答してロッド18がスムーズに正(又は負)方向に移動し、舵面10の舵角が操作されるという純電気的な舵角制御作用が得られる結果、通常のFBWモード、すなわち「ノーマルモード」を実現できる。
(2)……バイパスモード
次に、片系に障害が発生した場合の故障側と正常側の系の動作を説明する。ここでは、A系を正常側、B系を故障側とする。
【0045】
片系障害時の不都合は、正常側と故障側の双方にある。上述のとおり、両系が正常な場合、操舵に必要な駆動力はそれぞれの系で折半している。減圧弁の役目は専ら折半のために必要な半減圧を発生する点にある。しかし、片系障害時には正常側で全部の駆動力を負担しなくてはならないため、正常側の減圧弁の働きをストップ(すなわち非減圧に)しなければならないという不都合がある。一方、故障側では、その故障原因にかかわらずアクチュエータ11が動かなくなるため、しかも、このアクチュエータ11は舵面10に機械的に連結しているため、正常側のアクチュエータ11の負荷になるという不都合がある。本実施例の制御装置20によれば、これら正常側と故障側の双方の不都合を解消できる。
【0046】
まず、正常側の系(A系)の不都合回避(非減圧)の動作を説明すると、上述のとおり、減圧弁29は、制御ポート29bに所定値以上の制御圧がかかっているときに、その出力ポート29aに半減圧を現すから、B系障害時にはA系の減圧弁29の制御圧を遮断若しくは所定値以下に下げてやればよく、それには、第2ソレノイドバルブ36の電気信号Sdをオフにすればよい。
【0047】
このようにすると、第2ソレノイドバルブ36が、図4(a)に示すようなポジションとなり、ノード40の高圧が遮断される結果、減圧弁29の制御圧がゼロとなって非減圧動作を行うことができる。したがって、充分に大きな駆動力を発生して、必要な操舵力の全てをA系で負担できる。
一方、故障側の系の不都合回避は、故障側の系(B系)の第1ソレノイドバルブ35の電気信号Scをオフにするとともに、第2ソレノイドバルブ36の電気信号Sdをオンにすればよい。このようにすると、図8に示すように、正常側の系(A系)の駆動力で引きずられたロッド18の動きにより、二つの室15、16の一方にいわゆるポンピング圧が発生し、このポンピング圧が、中立ポジション(注2)にある切換弁34のポート34h(左側の室15にポンピング圧が生じた場合;右側の室16に生じた場合はポート34i)、ポート34g、及び、第1ソレノイドバルブ35のポート35a、35cを経て、切換弁34の第1制御ポート34aに加えられる結果、前表1より、切換弁34を図8に示す中立ポジションに保持することができる。したがって、故障側の系(B系)のアクチュエータ11の二つの室15、16の間が、切換弁34のポート34h、34iを介して直接つながれるから、二つの室15、16の間の流体移動がスムーズに行われ、正常側の系(A系)に対する負荷となることはない。
【0048】
なお、故障側の系(B系)の電気信号Sc、Sdのオンオフは、別途に設けた故障監視装置等によって制御してもよいが、特に、第2ソレノイドバルブ36の電気信号Sdのオンについては、正常側の系の第2ソレノイドバルブ36の電気信号Sdのオフに同期させるのが望ましく、例えば、正常側の系の電気信号Sdのオンオフ・リレーのオン接点(自系のSdが0Vになると所定の直流電圧を出力する接点)から取り出すようにしてもよい。
【0049】
注2:切換弁34の中立ポジション(図6(c)のポジション)は、前表1によると、切換弁34の第1制御ポート34aに高圧又はポンピング圧を印加することによって選択される。しかし、前表1に示す選択動作以外にも、障害発生の直後に一時的に生じる選択動作がある。切換弁34は、故障が発生すると、図6(b)のポジションから図6(a)のポジションへ移行しようとするが、その移行の途中で図6(c)のポジション(中間ポジション)を一時的に通るからであり、この一時的な中間ポジションのときに、図8に示すように切換弁34のポート34h(又は34i)→ポート34g→第1ソレノイドバルブ35のポート35a→ポート35c→切換弁34の第1制御ポート34aという経路が作られるからである。すなわち、この経路によって切換弁34の第1制御ポート34aにポンピング圧が供給された後は、前表1に従って中間ポジションが保持されるのである。
(3)……メカニカルモード
次に、油圧が正常な状態でA系とB系の双方に電気的な障害(例えば電源ダウン)が発生した場合、すなわちFBWシステムの機能が失われた場合の動作を説明する。この場合には、操縦装置からの操舵入力をワイヤーやシャフト及び各種リンク等の機械的伝達手段を介して舵面10にメカニカルに伝えることになるが、油圧がまだ生きているから、A系とB系のアクチュエータ11で操舵入力に応じた駆動力を発生し、油圧による補助操舵力を発生して操縦者の負担を軽減する。
【0050】
電気的な障害、典型的には電源ダウンの場合の制御装置20の状態は、初期状態と同じである(図1参照)。すなわち、切換弁34が、図6(a)に示す左ポジションになり、第1ソレノイドバルブ35及び第2ソレノイドバルブ36が、図4(a)に示す右ポジションになる。したがって、切換弁34の二つの制御ポート34a、34bに低圧の作動油が加えられるため、切換弁34は左ポジションをそのまま保持し、その結果、第2コントロールバルブ33が回路から切り離される。一方、第1コントロールバルブ32に着目すると、第1コントロールバルブ32の第3ポート32cは、切換弁34のポート34e→ポート34hを経てアクチュエータ11の左側の室15につながっており、また、第1コントロールバルブ32の第4ポート32dは、切換弁34のポート34f→ポート34iを経てアクチュエータ11の右側の室16につながっている。前述したように、第1コントロールバルブ32は、リンク19の動き(すなわち操舵入力)に追従してポジションを切り替える(図3参照)ものであるから、結局、両系に電気的な障害が発生した場合には、両系のアクチュエータ11で操舵入力に応じた補助操舵力を発生でき、操縦者の負担を軽減するという、メカニカル操縦系を構成できる。
【0051】
なお、本実施例の第1コントロールバルブ32は、センタリング機能付きのものを使用している。センタリング機能とは、例えば、バネ力によって第1コントロールバルブ32を中立ポジション(図3(a)参照)に引き戻す機能のことである。この機能を備えると、次の特有なメリットが得られる。
上記メカニカル操縦系を構成している状態で、片系(便宜的にA系)のリンク19やフィードバックリンクあるいは入力アーム等が破断した場合、A系のアクチュエータ11は完全に制御不能となり、ピストン14が暴走状態に入る。このとき、両系のピストン14の移動方向が偶然に逆向きになると、両系の駆動力が同等なため、舵面10を介して両系の駆動力が衝突し、舵面10がまったく動かなくなってしまうというきわめて危険な状態に陥る(但し、舵面10に100%のフォースファイトが作用している場合)。第1コントロールバルブ32のセンタリング機能は、かかる危険な状態を回避するための対策である。すなわち、自片系のリンク19やフィードバックリンクあるいは入力アーム等が破断した場合には、自系の第1コントロールバルブ32がフリーとなって、センタリング機能が働く結果、図3(a)に示す中立ポジションとなり、自系のアクチュエータ11への作動油の供給を遮断できるからである。
(4)……スレーブモード
次に、上記メカニカル操縦系を構成している状態(すなわち両系に電気的な障害が発生している状態)で、片系の油圧がダウンした場合の動作を説明する。この場合の制御装置20の状態は、初期状態(図1参照)と同じである。
【0052】
図1において、アクチュエータ11の室15(16)は、切換弁34のポート34h(34i)→ポート34e(34f)を介して第1コントロールバルブ32の第3ポート32c(第4ポート32d)につながっている。前述したように、第1コントロールバルブ32は、リンク19の動き(すなわち操舵入力)に追従してポジションを切り替える(図3参照)ものである。
【0053】
今、操舵入力を正方向と仮定すると、第1コントロールバルブ32は、図3(b)に示すポジションになり、第1ポート32aと第3ポート32cの間、第2ポート32bと第4ポート32dの間がそれぞれ連通する結果、アクチュエータ11の左側の室15に高圧の作動油が供給され、右側の室16の作動油がドレンされる。但し、この動作は油圧が正常な場合であり、油圧がダウンした場合には、図9に示すようになる。すなわち、操舵入力を同様に正方向とすると、この系のアクチュエータ11のピストン14が他系の駆動力に引きずられて図面の右方向に移動し、右側の室16から作動油が押し出される。この作動油は、切換弁34のポート34i→ポート34f→第1コントロールバルブ32の第4ポート32dへと伝えられるが、第1コントロールバルブ32は、正方向の操舵入力により、図3(b)のポジションにあるから、さらに、第2ポート32bへと伝えられ、結局、第2逆止弁25を通ってアクチュエータ11の左側の室15にリターンする。したがって、油圧ダウン側の系のアクチュエータ11はフリーで動くため、油圧正常側の系のアクチュエータ11の負荷になることはない。なお、操舵入力が負方向の場合には、第1コントロールバルブ32が、図3(c)のポジションになるため、高圧側の室(この場合左側の室15)から出た作動油は、切換弁34のポート34h→ポート34e→第1コントロールバルブ32の第3ポート32c→第2ポート32b→第3逆止弁26を経て、アクチュエータ11の右側の室16にリターンするから、同様に、油圧正常側の系のアクチュエータ11の負荷にならない。
(5)……ダンピングモード
次に、上記(4)の場合(すなわちメカニカル操縦系を構成している状態で片系の油圧がダウンした場合)又は両系の油圧がダウンした場合に発生するおそれがある舵面フラッタ………操舵入力の方向に対して逆向きの負荷がアクチュエータ11のピストン14に加えられたときに発生する舵面10のばたつき………の回避動作について説明する。この回避動作のポイントは、第2コントロールバルブ33にオリフィス33cを設け、第2コントロールバルブ33が中間ポジションになったときに、このオリフィス33cを介して第1ポート33aと第2ポート33bの間を連通するようにした点にある。図10において、操舵入力を便宜的に正方向とすると、第1コントロールバルブ32は、図3(b)に示すポジションになり、第1ポート32aと第3ポート32cの間、第2ポート32bと第4ポート32dの間がそれぞれ接続される。今、この状態で、アクチュエータ11のピストン14に操舵入力と逆向きの負荷が加わった場合を想定すると、アクチュエータ11の左側の室15から押し出された作動油は、切換弁34のポート34h→ポート34e→第1コントロールバルブ32の第3ポート32c→第1ポート32a→第2コントロールバルブ33の第1ポート33a→オリフィス33c→第2ポート33b→第3逆止弁26の経路で、アクチュエータ11の右側の室16にリターンする。ここで、経路中にオリフィス33cが入っているため、作動油はオリフィス33cの抵抗に妨げられてスムーズに流れない。したがって、アクチュエータ11をダンパとして機能させることができ、舵面フラッタを効果的に回避できる。
【0054】
以上のとおり、本実施例における舵面駆動用アクチュエータの制御回路では、通常の操縦モード(ノーマルモード)に加えて、片系に障害が発生した場合の操縦モード(バイパスモード)、油圧が正常な状態でA系とB系の双方に電気的な障害が発生した場合の操縦モード(メカニカルモード)、メカニカルモードで片系の油圧がダウンした場合の操縦モード(スレーブモード)、さらに、メカニカルモードで片系又は両系の油圧がダウンした場合の操縦モード(ダンピングモード)を実現でき、FBWシステムを搭載した航空機の信頼性向上に寄与する有益な技術を提供できる。
【0055】
また、本実施例では、アクチュエータ11の高圧側の室の圧力が所定値以上になったときに、その室の作動油を蓄圧器37の入力ポート37aに逃がす第2リリーフ弁31を設けたため、例えば、上記の各操縦モードにおいて、アクチュエータ11のピストン14に過大負荷が加わった場合に、第2リリーフ弁31を開いて作動油をブローバックでき、制御装置20やアクチュエータ11を保護できる。
【0056】
また、制御装置20の内部と供給ポートPとの間に第1逆止弁24を設けるとともに、制御装置20の内部とリターンポートRとの間に蓄圧器37を設けたため、供給ポートPへの油圧供給が絶たれた場合の制御装置20に残留する作動油の圧力を、蓄圧器37によって設定された一定の圧力(例えば50PSI)に保つことができ、特に、上述の「ダンピングモード」、「バイパスモード」又は「スレーブモード」におけるキャビテーションを抑制できるという有利な効果が得られる。
【0057】
なお、図1に示すように、リンク(操舵入力装置)19の端部19a(操舵入力を加える側の端部)を、板バネ38a、38bなどを用いて、機体若しくは制御装置20の本体に弾性的に取り付けるようにすると好ましい。このようにすると、例えば、上述の「メカニカルモード」や「スレーブモード」の際に、リンク19と操縦装置との間の伝達経路が切断された場合、板バネ38a、38bによって、リンク19が直ちに所定の位置に復帰させられるから、その位置に応じた舵角に舵面10を油圧保持できる。操縦不能は避けられないが、舵面10の勝手な動きを阻止できるから、安定した機体姿勢であれば、その状態をある程度持続でき、脱出等の時間的余裕を確保できる。
【0058】
また、図1の切換弁34を、図11に示すような一般的な切換弁61、切換弁62に置き換えることもできる。
切換弁61の単独の機能は、図11に示すように、制御ポート61a、入力ポート61b、61c、61d、61e及び出力ポート61f、61gを有し、制御ポート61aに入力される作動油の圧力が高圧のとき、入力ポート61bと出力ポート61f及び入力ポート61cと出力ポート61gをそれぞれ接続させ、入力される圧力が低圧又は圧なしのとき、入力ポート61dと出力ポート61f及び入力ポート61eと出力ポート61gをそれぞれ接続させるものである。また、切換弁62の単独の機能は、制御ポート62a、入力ポート62b、62c、62d及び出力ポート62e、62fを有し、制御ポート62aに入力される作動油の圧力がポンピング圧のとき、出力ポート62e、62f及び入力ポート62dをそれぞれ接続させ、入力される圧力が上記以外のとき、入力ポート62bと出力ポート62e及び入力ポート62cと出力ポート62fをそれぞれ接続させるものである。
【0059】
これら二つの切換弁61、62の接続関係を説明すると、次のとおりである。まず、切換弁61の出力ポート61fと切換弁62の入力ポート62bを接続し、切換弁61の出力ポート61gと切換弁62の入力ポート62cを接続する。さらに、切換弁61の制御ポート61aを第1ソレノイドバルブ35のポート35cに接続し、切換弁61の入力ポート61b、61cを第2コントロールバルブ33の第3ポート33d、第4ポート33eにそれぞれ接続し、切換弁61の入力ポート61d、61eを第1コントロールバルブ32の第3ポート32c、第4ポート32dにそれぞれ接続する。また、切換弁62の制御ポート62aを第2ソレノイドバルブ36のポート36cに接続し、切換弁62の入力ポート62dをノード39に接続し、切換弁62の出力ポート62e、62fを制御装置20の第1アクチュエータ接続ポート21、第2アクチュエータ接続ポート22にそれぞれ接続する。
【0060】
このような機能及び接続関係を有する二つの切換弁61、62と第1図の切換弁34とを見比べると、切換弁61の制御ポート61aと切換弁62の制御ポート62aは、それぞれ切換弁34の制御ポート34aと制御ポート34bに対応し、切換弁61の入力ポート61b、61c、61d、61eは、それぞれ切換弁34のポート34c、34d、34e、34fに対応し、さらに、切換弁62の入力ポート62d、出力ポート62e、62fは、それぞれ切換弁34のポート34g、34h、34iに対応するから、第11図に示す構成の二つの切換弁61、62を用いても、図1、図7、図8、図9及び図10と同一の機能を実現できる。
【0061】
なお、本明細書中の「作動油」は、いわゆる”油”のみに限定されない。要は液体であればよく、例えば、燃料や水であっても良い。
【0062】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、減圧弁の出力ポートと蓄圧器の入力ポートとの間の接続(オリフィスを介した接続)を電気的な障害が発生した場合に行うことにより、アクチュエータの二つの室の間にオリフィスを介在させることができ、アクチュエータにダンパ機能を持たせて舵面フラッタを効果的に回避できる。
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一実施例の初期状態の構成図である。
【図2】 第一実施例の第1〜第5逆止弁の説明図である。
【図3】 第一実施例の第1コントロールバルブの説明図である。
【図4】 第一実施例の第1及び第2ソレノイドバルブの説明図である。
【図5】 第一実施例の第2コントロールバルブの説明図である。
【図6】 第一実施例の切換弁の説明図である。
【図7】 第一実施例のノーマルモードにおける状態図である。
【図8】 第一実施例のバイパスモードにおける故障側の系の要部状態図である。
【図9】 第一実施例のスレーブモードにおける状態図である。
【図10】 第一実施例のダンピングモードにおける状態図である。
【図11】 図1に示す切換弁の別の実施対応例を示す図である。
【図12】 図11に示す切換弁の各ポートの接続状態を示す図である。
【図13】 従来の舵面駆動用アクチュエータの制御回路図である。
【符号の説明】
P:供給ポート
R:リターンポート
11:アクチュエータ
15、16:室
24:逆止弁(チェック弁)
29:減圧弁
32:コントロールバルブ
33:コントロールバルブ
33c:オリフィス
34:切換弁
34a:制御ポート
34b:制御ポート
35:ソレノイドバルブ
36:ソレノイドバルブ
37:蓄圧器
61、62:切換弁
Claims (2)
- 高圧の作動油が供給される供給ポート及び作動油が排出されるリターンポートを、メカニカルに伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは接続しない第1コントロールバルブと、
前記供給ポート及び前記リターンポートを、電気的に伝達される操舵入力に応じて二つの出力ポートにそのまま接続し又は順番を入れ換えて接続し若しくは前記供給ポートと前記リターンポートとの間をオリフィスを介して接続する第2コントロールバルブと、
第1制御ポート及び第2制御ポートのポート圧の組み合わせに応じて、前記第1コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、又は、前記第2コントロールバルブの二つの出力ポートをアクチュエータの二つの室に接続するポジション、若しくは、アクチュエータの二つの室を連通するポジションのいずれかのポジションを選択する切換弁と、
所定の電気信号のオンオフに応答して、前記供給ポート又は前記リターンポートを切換弁の第1制御ポートに接続する第1ソレノイドバルブと、
所定の電気信号のオンオフに応答して、アクチュエータの高圧側の室又は前記リターンポートを切換弁の第2制御ポートに接続する第2ソレノイドバルブと、を備えたことを特徴とする舵面駆動用アクチュエータの制御回路。 - 前記供給ポートに接続されたチェック弁及び減圧弁と、
前記リターンポートに接続された蓄圧器とを備え、
前記第1コントロールバルブ、前記第2コントロールバルブ及び前記第1ソレノイドバルブは、前記減圧弁の出力ポートに接続され前記減圧弁を介して前記供給ポートに接続され、
前記第1コントロールバルブ、前記第2コントロールバルブ、前記第1ソレノイドバルブ及び前記第2ソレノイドバルブは、前記蓄圧器の入力ポートに接続され前記蓄圧器を介して前記リターンポートに接続されたことを特徴とする請求項1に記載の舵面駆動用アクチュエータの制御回路。
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