具有机械反馈驱动液压阀的扰流器下垂功能的制作方法

发明背景

机翼襟翼可以被用在飞机的机翼上以控制机翼的升力，并且可以类似地被用于控制飞机的速度。当飞机正在巡航时，机翼襟翼沿着机翼平放。为了降低飞机速度或为了增加升力，襟翼相对于机翼降低。扰流器可以由液压致动器致动，并且是安装在机翼襟翼后面的飞机机翼上的可移动表面。为了控制飞机的速度和/或滚转，也可以提升扰流器。

大多数飞机都具有扰流器，所述扰流器使用执行器杆的正行程—即用于杆的延伸来操作，以提升扰流器。致动器的行程在壳体中的‘零’位置与延伸位置之间，并且控制系统被偏置以使杆返回到零位置。

以这种方式，扰流器通常仅在延伸中使用，并且在壳体内部的机械止动件将致动扰流器的活塞杆停止在零位置处。

最近，一些飞机已经在扰流器中并入了“下垂”功能，所述功能利用了活塞杆的负行程—即比零位置更远地回到壳体中，或者换句话说，在与用于延伸杆的正行程中移动的方向相反的方向上从零位置移动的行程。

下垂功能被用于相对于机翼降低扰流器，例如以用于高升力操纵。另外，由于襟翼与机翼之间的相对移动，在机翼与襟翼之间可能会有气隙。因此，如果机翼襟翼延伸了，则下垂功能也可以被用于以负向关闭机翼襟翼与扰流器之间的大气隙来致动扰流器。

技术实现要素：

本文中描述了一种用于检测和控制飞机机翼的扰流器的位置的系统。所述系统包括液压致动器，所述液压致动器具有可操作地连接至所述扰流器的活塞杆。所述活塞杆可在缩回位置、中立位置和延伸位置之间移动。所述系统还包括：构件，所述构件用于向所述液压致动器提供动力；和机械装置，所述机械装置用于检测所述活塞杆是处于所述缩回位置、所述中立位置还是所述延伸位置中。所述系统还包括可操作性地连接至所述机械装置的构件，所述构件被配置成提供施加至所述液压致动器的负载的改变，其中所述构件被配置成基于检测到所述活塞杆正处于所述缩回位置还是所述延伸位置中而改变所述负载。

供应给所述液压致动器的所述动力可以是电气的或液压的。

在本文中所描述的任何实例中，被配置成基于所述活塞杆的所述位置而改变所述负载的所述构件可以包括压力释放阀。

在本文中所描述的任何实例中，所述压力释放阀可以可操作地连接至所述机械装置，并且可以被配置成在检测到所述活塞杆处于所述缩回位置中时从第一位置切换到第二位置。

在本文中所描述的任何实例中，当所述活塞杆处于所述缩回位置中并且所述压力释放阀处于所述第二位置中时，在损失所述动力时，所述压力释放阀可以减小或限制施加至所述活塞杆的所述负载。

在本文中所描述的任何实例中，所述系统还可以包括抗延伸阀，所述抗延伸阀可操作地连接至所述液压致动器，并且被配置成在损失所述动力时防止所述活塞杆移动至所述延伸位置中。

在本文中所描述的任何实例中，所述液压致动器可以包括缩回室和延伸室，并且其中如果所述缩回室中的液压压力大于所述延伸室中的所述压力，则所述活塞杆可以移动至所述缩回位置中；并且如果所述延伸室中的所述压力大于所述缩回室中的所述压力，则所述活塞杆可以移动至所述延伸位置中。所述抗延伸阀可以在损失所述动力时从第一位置可移动至第二位置，并且其中，在所述第二位置中，除非在所述缩回室中达到阈值压力，否则可以防止所述活塞杆移动至所述延伸位置。

在一些实例中，所述阈值压力可以是所述系统的失速压力的1.2倍。

附图说明

现在将仅以举例方式并且参考附图来描述优选实例。

图1是当扰流器处于非重叠位置中时处于有源模式中的致动器控制阀布置的示意图。

图2是当扰流器处于非重叠位置中时具有电气故障的致动器控制阀布置的示意图。

图3是当扰流器处于重叠位置中时具有电气故障的致动器控制阀布置的示意图。

图4是当扰流器处于非重叠位置中时具有液压故障的致动器控制阀布置的示意图。

图5是当扰流器处于重叠位置中时具有液压故障的致动器控制阀布置的示意图。

具体实施方式

扰流器控制存在两种主要的故障模式：1)电气故障，即其中失去了对扰流器的电气控制，以及2)液压故障，即其中伺服阀不再能够正确地操作。

在扰流器控制出现故障的情况下，则无论是电气故障还是液压故障，扰流器和机翼襟翼的运动范围的重叠区域都可能出现问题，这可能会损坏扰流器和/或机翼襟翼。因此，本文中所描述的实例通过提供一种机械装置来对其进行应对，所述机械装置确保当扰流器以下垂功能操作时在故障的情况下，扰流器能够向后移动以便准许自由襟翼缩回。

例如，在电气故障中，驱动扰流器的电力失去了，并且扰流器将在其自身重量下或来自相关联电动液压伺服阀(ehsv)偏置的压力下当不由致动器驱动时压向机翼襟翼，因此干扰机翼襟翼的移动。因此，本文中所描述的实例通过限制施加至扰流器的负载来对其进行应对，以便避免扰流器和襟翼两者的面板损坏。

另外，在电气故障期间，扰流器的所有位置测量结果可能失去，因为位置通常由电气构件(诸如线性可变差动变压器(lvdt))提供。在已知系统的情况下，当这样的位置测量结果失去时，不能确定扰流器是处于延伸位置中还是下垂位置中。因此，本文中所描述的实例通过提供一种其中即使当已经出现电气故障时仍可以检测到扰流器位置的方式来对其进行应对。

如果存在液压动力损失，则扰流器控制也会出现问题。这里，用以防止致动器延伸的解决方案是在ehsv与致动器之间的抗延伸阀，当液压压力降至预定压力(通常为给定‘失速’压力的1.2倍)以下时，所述抗延伸阀切换到压力释放位置。如果扰流器延伸了，并且压力失去了，则扰流器将通过空气动力负载而缩回，并且将逐渐下降以变得与机翼表面对准，直到达到零铰链位置为止。将扰流器保持在这个位置处并且防止虚假延伸是重要的。

在液压故障期间，当扰流器处于非重叠区域中时，系统应该具有高于失速负载(例如，失速负载f失速的1.2倍)的抗延伸设置。实际上，这意味着当作用在与弹簧相反的侧部上的压力小于f失速的1.2倍(或其它设定的抗延伸力)时，抗延伸机构开始运转。然而，在重叠区域中，该力可能过高，并且导致机翼襟翼的损坏。因此，可期望襟翼可以以减小的抗延伸阈值驱动扰流器以避免机翼襟翼的损坏—即，在较低力下触发抗延伸机构。

鉴于上述情况，本文中所描述的新实例提供了一种机械装置，所述机械装置能够测量扰流器的位置并且(当扰流器可能干扰机翼襟翼时)在延伸位置与下垂位置之间进行区分。这样的机械装置可以被用于驱动液压阀。机械系统可以安装在致动器的延伸室中，所述致动器被配置成在其行程长度上致动扰流器。在这样的机械反馈的情况下，然后有可能开发各种架构，以取决于扰流器的位置而改变扰流器的负载限制，并且因此在扰流器控制出现故障的情况下准许襟翼以有限的负载推动扰流器。

参考图1，首先将描述在正常有源模式下处于正行程操作中的致动器控制阀布置1。致动器控制阀布置1包括三通电动液压伺服阀(eshv)10，所述三通电动液压伺服阀10既经由流体管线101流体地连接至接收(或低压(lp))流体储存器，并且又经由供应管线102流体连接至供应(或高压(hp))流体储存器。esvh10还连接至模式阀20，所述模式阀20继而连接至抗延伸阀30。

如图1中所示，维护阀70连接至eshv10、模式阀20和抗延伸阀30中的所有三个，并且与其连通。抗延伸阀30还连接至扰流器致动器40，所述扰流器致动器40包括机械装置50，所述机械装置50被配置成检测下垂行程。扰流器致动器40连接至压力释放阀60。

在操作中，致动器控制阀布置1经由流体供应管线102流体地连接至供应储存器(即高压储存器)并且从供应储存器(即高压储存器)接收流体，并且还经由管线101流体地连接至接收储存器并且将流体输送回接收储存器(即容纳低压(lp)流体)。高压储存器具有大于低压储存器中的压力的第一压力。扰流器致动器包括在最靠近扰流器80的侧部处的缩回室41和设置在相反侧部处即更远离扰流器80的延伸室42。活塞杆43设置在致动器内，所述致动器在使用中可以可操作地连接至扰流器80，并且活塞杆取决于缩回室41和延伸室42中的流体的相对压力而在致动器内朝向和远离扰流器移动。在图1中可以看到用以控制扰流器1的移动以便提供延伸或下垂行程的致动器控制阀布置1的正常操作。

如果扰流器移动至延伸位置，活塞杆43要从致动器40延伸出来，则hp流体从供应储存器移动至致动器40的延伸室42中，这导致活塞杆从致动器40延伸。因此，在活塞头通过致动器40移动时，存在于缩回室41中的流体被迫在活塞头的另一侧部上从致动器40到lp流体源。类似地，如果扰流器要朝向下垂位置缩回，活塞杆43要从延伸位置缩回，则hp流体从供应室提供到缩回室41，借此导致活塞杆43缩回并且将流体从延伸室42喷射到接收(或lp)储存器。

如图1中所示，流体的方向由ehsv阀10控制，所述ehsv阀10响应于电控制信号(未示出)而占据不同的阀位置10x、10y和10z。ehsv10可以通过在阀位置10x与阀位置10z之间切换来使缩回室41与延伸室42之间的流体的流动反向，或者当处于位置10y中时ehsv10可以不提供穿过其的流体的流动。即，ehsv被配置成基于扰流器是要缩回还是延伸而相应地引导流体进出缩回室和延伸室。

在正常操作中，当eshv10处于阀位置10x中以提供扰流器的延伸时，流体穿过流体管线102，穿过eshv10的位置10x，穿过管线107，穿过模式阀20提供到流体管线110和114，到达延伸室42。由于延伸室42中的压力增加，所以流体然后被迫从缩回室41出来，穿过管线115，沿着管线112穿过压力释放阀60、穿过抗延伸阀30的位置30y，穿过管线109，穿过模式阀20，穿过管线106到管线104，并且穿过返回管线101到lp流体源。

当eshv10处于阀位置10z中以提供扰流器的缩回时，流通过eshv10反向，使得hp流体被提供到缩回室41。由于与延伸室42相比缩回室41中的压力相对增加，所以扰流器80缩回。

模式阀20取决于致动器控制阀布置要以哪种模式操作而提供第一位置20x和第二位置20y。当通过连接至流体供应管线102的感测管线202和203在模式阀20的端口121处检测到高压力(来自hp流体源/储存器)时，模式阀20设置在位置20y中，其中来自ehsv10的流被传递至致动器控制阀布置的其余部分。当在端口121处未检测到高压力时，阀移动至位置20x，并且来自ehsv10的所有流被阻挡。然而，当模式阀20设置在位置20x中时，低压流体源经由管线101、105和108连接至执行器控制阀布置1的其余部分，经由管线109连接至抗延伸阀30，并且经由管线110连接至延伸室42和压力释放阀113。

抗延伸阀30被配置成在电气故障或液压故障期间防止扰流器80延伸。在这样做时，它具有两个位置，防止来自致动器40的缩回室41的逆流的位置30x，和允许在两个方向上不受阻碍的流动的位置30y。在选择抗延伸阀30的位置时，抗延伸阀30设置有两个端口131、132。端口131经由感测管线202感测来自hp流体源(以及因此hp流体供应管线102)的压力，并且端口132经由感测管线205感测来自缩回室41的压力。如果来自hp流体源的压力失去了，则抗延伸阀30从位置30y移动至30x。在位置30x中，抗延伸阀设置有压力阀，所述压力阀防止来自缩回室41的管线112和115的回流。在这样的情况下，如果外部拉伸负载施加到扰流器，缩回室中的压力将增加。由于抗延伸阀的位置30x，扰流器将不能够延伸，直到压力增加到预定压力(例如，失速力的1.2倍)为止，从而防止扰流器的错误延伸。

如可以看出的，压力释放阀60具有两个位置60x和60y。当扰流器80处于下垂位置中时，在故障的情况下，位置60y允许阀控制布置的正常操作，并且位置60x提供压力释放。压力释放阀可操作地连接至机械装置50以检测下垂行程。机械装置50继而可操作地连接至致动器40，以便检测致动器40的位置，并且借此检测扰流器80的位置以及其是处于中立位置、延伸位置还是下垂位置中。

当机械装置50测量扰流器80处于下垂位置中时，压力释放阀60从位置60y移动至位置60x。由于位置60x，如果在扰流器处于下垂位置中时出现压力或电气故障，压力释放阀将限制要由襟翼施加所需的负载，以便将扰流器手动地移动至非重叠位置中，使得襟翼可以缩回。

这样的效果通过压力阀在位置60x中实现，所述压力阀防止来自缩回室41的回流通过管线115通过管线112到达控制布置的其余部分。相反，当在缩回室41中提供增加的力时，通过压力释放阀以减小的压力部分地提供穿过管线113的流动穿过，所述管线113经由管线114流体地连接至延伸室42。因此，当扰流器处于缩回位置中时，缩回室41中的压力减小，借此减小为了实现延伸而需要施加到扰流器的力。

如将了解，设想了能够检测扰流器是否处于下垂状况中的任何类型的机械装置50。例如，可以使用在其端部处具有滚子的活塞。在附图中图示了并且在本文中以非限制性实例描述了一个特定实例。扰流器致动器40可以包括偏置构件44，所述偏置构件44经由跟踪部分可操作地连接至活塞杆43，所述跟踪部分包括线性间隔开的第一部分47、第二部分46和定位于其间的倾斜部分45。在这方面，跟踪部分在其长度上包括可变直径。机械装置60被配置成接触跟踪部分。

当扰流器80处于延伸部分中时，机械装置50可以与跟踪部分的第一部分47接触。在扰流器80缩回时，跟踪部分将相对于机械装置50线性地移动，使得当扰流器80处于缩回位置中时，机械装置50将与致动器40的第二部分46接触。因此，第一部分47与第二部分46之间的半径的变化将导致机械装置50的位置改变，这继而将在位置60x中提供压力释放阀60。如上所概述，预期用于测量扰流器的位置的其它机械方法。

图2显示了在电气故障的情况下当扰流器80处于延伸位置中时致动器控制阀布置1的操作。在电气故障的情况下，ehsv10被偏置以将hp流体提供到缩回室41。因此，扰流器80将缩回，直到扰流器以减小的压力与襟翼进行接触为止。

图3显示了在电气故障的情况下当扰流器80处于下垂位置中时致动器控制阀布置1的操作。再次，由于电气故障，ehsv10被偏置以将hp流体提供到缩回室41。然而，如可以看出，当扰流器80处于下垂位置中时，如机械装置50所检测到的(例如，其中机械装置与致动器40的跟踪部分的第二部分46接触)。因此，压力释放阀60已经移动至位置60x，借此向缩回室41提供减小的压力，如上面所描述。虽然这仍然提供了扰流器80的缩回，但是它减小了扰流器上的缩回力的量，借此防止了对襟翼的不必要的损坏。以这种方式，襟翼可以与扰流器进行物理接触，以便将扰流器移动至非重叠位置中。

图4显示了在液压故障的情况下当扰流器80处于延伸位置中时致动器控制阀布置1的操作。当出现液压故障时，没有hp流体被提供到致动器控制阀布置1。在扰流器80以及因此活塞杆43处于延伸位置中时，定位机械装置使得压力释放阀位于位置60y中，借此在压力释放阀60与抗延伸阀30之间提供流体连接。在这样的压力损失的情况下，抗延伸阀30被配置成移动至位置30x，并且由于扰流器上的外部负载，唯一的高压流体源是缩回室41。因此，缩回室通过抗延伸阀30与致动器控制阀布置1的其余部分流体地隔离，并且借此在扰流器致动器40的缩回室41中增加的压力缩回扰流器80。在存在延伸力的情况下，由于抗延伸阀的位置30x，防止了扰流器80的延伸。

图5示出了在液压故障的情况下当扰流器80处于下垂位置中并且因此扰流器可以与襟翼重叠时致动器控制阀布置1的操作。在这种情况下，再次，没有hp流体被提供到致动器控制阀布置1，并且唯一的高压源是缩回室41。然而，在扰流器80处于下垂位置中时，压力释放阀60设置在位置60x中，这将压力从缩回室释放到阀布置的其余部分(包含延伸室42)，直到扰流器到达中立位置为止。因此，需要来自襟翼的较小的力来移动扰流器80，从而减小了扰流器80或襟翼的损坏的可能性。

因此，本文中所描述的实例提供了一种致动器控制阀布置，所述致动器控制阀布置可以将扰流器设置在下垂位置中，但是在故障的情况下又可以操作以缩回扰流器。同样地，如果在扰流器处于下垂位置中的情况下出现故障，则本文中所描述的实例提供了简单、可靠的机械特征件，以检测下垂状况的存在，并且提供来自致动器的压力释放，所述致动器将扰流器缩回到下垂位置中。以这种方式，当扰流器处于使得其与襟翼的移动范围重叠的位置中时，可能防止损坏。