JPH11342898A - 航空機の空力翼面用ハイブリッド制御システム - Google Patents
航空機の空力翼面用ハイブリッド制御システムInfo
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Abstract
操縦翼面等)を制御するためのシステムを提供する。 【解決手段】 本発明によれば、このシステムは、モー
タまたは発電機のいずれかとして作動することができ、
出力部が空力翼面(1)に機械式に連結されている電気
装置(8)と、電気装置(8)の電源(11)および油
圧サーボ制御部(2、5)の作動状態に関する情報を受
け取って、空力翼面(1)の作動を電気装置(8)また
はサーボ制御部(2、5)のいずれかによって制御する
論理装置(17)とを備えている。
Description
面、例えば、操縦翼面、昇降翼、補助翼等を制御するた
めのシステムに関する。
翼面を制御するためのシステムは、代理機能性のため
に、2つの油圧サーボ制御部を並列に設けていることが
知られている。このため、それらのサーボ制御部の一方
が能動的である、すなわち、空力翼面を作動させるため
に使用されるのに対して、他方は受動的であって、空力
効果によって発生して空力翼面に作用する拡散振動(フ
ラッタ)を減衰するために使用される。この後者の目的
から、サーボ制御部は減衰装置(サーボ制御部のチャン
バ(作動室)間の遮断弁、流体タンク、ダッシュポット
等)を組み込んでいる。さらに、能動サーボ制御部が故
障した時、それに代わって受動サーボ制御部が作動す
る。このようにして、空力翼面の制御を連続的に行うこ
とができる。
そのような既知の制御システムには問題点があり、その
主なものとして、両サーボ制御部が同時に故障する可能
性が10-7/h程度ある。すなわち、そのような故障が
起こり得ないわけではない。従って、2つのサーボ制御
部の少なくとも一方を加圧するためのバックアップとし
て使用される追加油圧流体源を航空機に搭載する必要が
ある。従って、そのような追加作動油源は航空機の質量
およびコストを増加させる一方、同時に、その設置や航
空機上での機能試験の実施がさらに難しくなる。
らの制御部のコストおよび質量を増加させ、長たらしく
難しい機能試験手順を必要とする。
ことである。
ば、パイロットが使用可能な能動的作動部材(意図的に
作動しうる部材)と、この能動的作動部材によって制御
される油圧サーボ制御部とを備える、航空機の空力翼面
を制御するためのシステムは、さらに、モータまたは発
電機のいずれかとして作動することができ、出力部が前
記空力翼面に機械式に連結されている電気装置と、前記
能動的作動部材に従属しながら前記電気装置に電力を供
給することができる電源と、前記電気装置から出力を受
け取ることができる抵抗負荷と、前記電気装置を前記電
源または前記抵抗負荷のいずれかに電気的に接続するた
めのスイッチ装置と、前記サーボ制御部への作動油の供
給を制御する装置と、前記電源および前記油圧サーボ制
御部の作動状態に関する情報を受け取って、前記スイッ
チ装置および作動油の供給を制御する前記装置の状態を
制御する論理装置と、を備えることを特徴としている。
圧サーボ制御部の1つを省くことができ、これによって
コストおよび質量が低減すると共に、この省いた油圧制
御部に関連した減衰効果試験が不要になることがわかる
であろう。この制御部の代わりに、前記電気装置と、そ
れを前記空力翼面に連結する機械式連結部とで構成され
た電気アクチュエータが設けられている。そのような機
械式連結部は、回り止めされたナットにねじ込まれて前
記電気装置の軸と一体的に回転するねじを有することが
できる。
時、それは前記機械式連結部を介して前記空力翼面を作
動させることができることは、容易に理解されるであろ
う。反対に、前記空力翼面が油圧サーボ制御部によって
作動される時、前記機械式連結部が前記空力翼面の運動
(移動)を前記電気装置に伝達するため、前記電気装置
は発電機として作動して、電流を前記抵抗負荷に出力す
ることができる。従って、それは前記翼面の空力振動を
減衰する。
時、それが抵抗負荷に送る電流を測定することができ、
前記電流の測定値を操縦翼面の移動速度と関連させて
(商業用航空機では、少なくとも1つの位置センサが空
力翼面に設けられている)、減衰が発生していることを
確認し、それの性能を測定することさえできる。そのよ
うな監視は簡単であり、継続することができる。
結部と組み合わせて構成された電気アクチュエータは、
前記空力翼面の制御機能か、空力翼面の減衰機能のいず
れかを実施することができる。同じことを油圧サーボ制
御部にも当てはめるためには、油圧サーボ制御部が上記
のような減衰装置を、公知のように、有しているだけで
よい。
によれば、この制御システムは、通常作動では、前記油
圧サーボ制御部が前記空力翼面の制御について優先し、
空力翼面の空力振動は、発電機として作動している前記
電気装置が前記抵抗負荷に出力することによって減衰さ
れ、油圧サーボ制御部が故障した時のバックアップ作動
では、前記電気装置はモータとして作動して前記空力翼
面を制御し、前記翼面の前記空力振動は前記油圧サーボ
制御部によって減衰されることを特徴としている。
動状態に関する情報を受け取る第1入力部と、前記油圧
サーボ制御部の作動状態に関する情報を受け取る第2入
力部と、前記スイッチ装置の状態を制御する第1出力部
と、作動油の供給を制御する前記装置の状態を制御する
第2出力部と、2入力AND形式であって、一方の入力
部が前記第1入力部に直接接続され、他方の入力部がイ
ンバータを介して前記第2入力部に接続されており、出
力部が前記第1出力部に接続されている論理ゲートと、
前記第2入力部と前記第2出力部との間の直接接続部
と、を備えることができる。
は、代替的な形態において、通常作動では、モータとし
て作動している前記電気装置が前記空力翼面の制御につ
いて優先し、空力翼面の空力振動は、前記油圧サーボ制
御部によって減衰され、前記電気装置がモータとして作
動できない時のバックアップ作動では、前記空力翼面の
制御は前記油圧サーボ制御部によって行われ、前記空力
翼面の空力振動は、発電機として作動している前記電気
装置が前記抵抗負荷に出力することによって減衰される
ことを特徴としている。
前記電源の作動状態に関する情報を受け取る第1入力部
と、前記油圧サーボ制御部の作動状態に関する情報を受
け取る第2入力部と、前記スイッチ装置の状態を制御す
る第1出力部と、作動油の供給を制御する前記装置の状
態を制御する第2出力部と、2入力AND形式であっ
て、一方の入力部が前記第2入力部に直接接続され、他
方の入力部がインバータを介して前記第1入力部に接続
されており、出力部が前記第2出力部に接続されている
論理ゲートと、前記第1入力部と前記第1出力部との間
の直接接続部と、を備えることができる。
ステムは、前記能動的作動部材によって制御されて前記
空力翼面を制御することができる追加油圧サーボ制御部
と、前記追加油圧サーボ制御部への作動油の供給を制御
する追加装置とを備えており、通常作動では、前記油圧
サーボ制御部と前記追加油圧サーボ制御部とが前記空力
翼面の制御において優先し、該空力翼面は発電機として
作動している前記電気装置によって減衰されることを特
徴としている。
既知の2系統油圧サーボ制御部システムの構造に、前記
電気装置およびそれと空力翼面との連結部によって構成
された電気アクチュエータを追加したシステムを形成し
ている。しかし、この場合、空力翼面の減衰が前記電気
アクチュエータによって行われるため、2つの油圧サー
ボ制御部から減衰装置を省くことができる。
電源の作動状態に関する情報を受け取る第1入力部と、
前記油圧サーボ制御部の作動状態に関する情報を受け取
る第2入力部と、前記追加油圧サーボ制御部の作動状態
に関する情報を受け取る第3入力部と、前記スイッチ装
置の状態を制御する第1出力部と、前記油圧サーボ制御
部への作動油の供給を制御する前記装置の状態を制御す
る第2出力部と、前記追加油圧サーボ制御部への作動油
の供給を制御する前記追加装置の状態を制御する第3出
力部と、3入力AND形式であって、第1入力部が前記
第1入力部に直接接続され、第2入力部が第1インバー
タを介して前記第2入力部に接続され、第3入力部が第
2インバータを介して前記第3入力部に接続され、出力
部が前記第1出力部に接続されている第1論理ゲート
と、2入力AND形式であって、一方の入力部が前記第
2入力部に直接接続され、他方の入力部が前記第2イン
バータを介して前記第3入力部に接続されており、出力
部が前記第2出力部に接続されている第2論理ゲート
と、前記第3入力部と前記第3出力部との間の直接接続
部と、を備えることができる。
施できるかを理解しやすくしている。これらの図面にお
いて、同一の参照符号は同様の部材を示している。
る制御システムは、航空機(図示せず)の空力翼面1を
制御するためのものであり、この空力翼面は、例えば、
その航空機の昇降翼、補助翼、昇降舵または方向舵であ
る。空力翼面1は、それぞれ圧力管および戻り管である
管3および4を介して作動油を供給されて制御装置5に
より制御される油圧アクチュエータ2の作用を受けて、
軸1Aの軸線X−X回りに回動することができる。この
目的のため、油圧アクチュエータ2のロッド2Aの端部
は、軸1Aに固定されたヨーク1Bに関節式に連結され
ている。
で、例えば機械式リンク機構7を介しアクチュエータ2
の制御装置5を作動させる可動な能動的作動部材6、例
えば回動スティックを備えている。
方向に回転する時にモータとして、他方向に回転する時
に発電機として機能することができる永久磁石ロータを
有する電気装置8を備えている。電気装置8の軸は、回
り止めされたナット10にねじ込まれた、例えばボール
ねじ形式のねじ9と一体的に回転する。ねじ9の自由端
部9Aは、空力翼面1の軸1Aに固定された別のヨーク
1Cに関節式に連結されている。
ができる。すなわち、電気装置8は、可動な能動的作動
部材6に例えば機械式リンク機構13を介し連結された
位置センサ12によって制御される電源装置11から電
気エネルギを受け取ることができる。
装置8を電源装置11または抵抗負荷15のいずれかに
接続することができる二重スイッチ装置14が設けられ
ている。スイッチ装置14はリレー16によって制御さ
れ、このリレー16自体は、電源装置11に接続されて
それから状態情報を受け取る論理装置17によって制御
される。
エータ2との間に、電気作動弁19で制御される供給制
御装置18が設けられている。この弁は論理装置17か
ら制御命令を受け取る一方、アクチュエータ2内の油圧
に関する情報が論理装置17に送られる。このため、論
理装置17は、それぞれ電源装置11の状態に関する情
報および油圧アクチュエータ2に関する情報を受け取る
2つの入力部20および21と、それぞれリレー16お
よび電気作動弁19を制御する2つの出力部22および
23を有している。
17Aを示している。この装置17Aは、2入力AND
形式の論理ゲート24を有している。このゲート24の
一方の入力部は入力部20に直接接続されている一方、
このゲート24の他方の入力部はインバータ25を介し
て入力部21に接続されている。ゲート24の出力部は
出力部22に接続されており、直接接続部26が入力部
21を出力部23に接続している。
2、5が優先して、電気制御部8ないし12が油圧制御
部の故障時のためのバックアップとして設けられている
ことに対応する。従って、図1のシステムは以下のよう
に作動する。
イッチ14は電気装置8をそれの抵抗負荷15に接続す
るので、対応の油圧情報は論理装置17Aの入力部21
に加えられ、直接接続部26を介してそれの出力部23
に送られる。従って、電気作動弁19は、アクチュエー
タ2に作動油が供給されるように、供給制御装置18を
制御し、そのアクチュエータが制御翼面1を作動させ
る。さらに、インバータ25はANDゲート24に信号
を送らない。すなわち、出力部22はリレー16を作動
させることができないため、スイッチ14は(図1に示
されている)そのままの位置に保持され、従って電気装
置8は電源11から切り離されて、抵抗負荷15に接続
されている。その結果、電気装置8は、抵抗負荷15に
出力する発電機として作動する。従って、電気装置8
は、空力翼面に作用する空力効果によって発生する振動
(フラッタ)を減衰することができる。
油圧アクチュエータ2によって作動され、電気アクチュ
エータ8、9、10によって減衰される。
た場合、圧力情報が入力部21に加えられなくなる。す
なわち、出力部23は電気作動弁19を作動させること
ができない。従って、油圧制御部2、5は遮断される。
しかし、インバータ25が信号をANDゲート24に送
り、これに付随してANDゲート24は入力部20を介
し、電源装置11が作動状態にあることを表す信号を受
け取る。従って、出力部22およびリレー16に電力が
供給される、すなわち、スイッチ14の位置が切り換わ
ることによって、電気装置8は電源装置11から電力を
供給される。従って、電気装置8は、スティック6、リ
ンク機構13、位置センサ12および電源装置11に従
属しながら制御翼面1を作動させることができるモータ
として作動する。好ましくは、油圧制御部2、5に、空
力翼面1の振動(フラッタ)を減衰することができる減
衰装置を既知のように組み込む。
に、空力翼面1は電気アクチュエータ8、9によって作
動され、この油圧制御部2、5によって減衰される。
施例17Bは、2入力AND形式の論理ゲート27を備
えている。このゲート27の一方の入力部は入力部21
に直接接続されている一方、このゲート27の他方の入
力部はインバータ28を介して入力部20に接続されて
いる。ゲート27の出力部は出力部23に接続されてお
り、直接接続部29が入力部20を出力部22に接続し
ている。
理装置17Bを備えた図1の制御システムは以下のよう
に作動することが理解できる。すなわち、通常作動で
は、スイッチ14は電気装置8をその電源装置11に接
続しており、空力翼面1は電気アクチュエータ8、9、
10によって作動され、それの空力振動は油圧サーボ制
御部2、5によって減衰され、電気アクチュエータ8、
9、10が故障した場合、スイッチ14は電気装置8を
抵抗負荷15に接続する位置に切り換わり、空力翼面は
油圧サーボ制御部2、5によって制御され、それの空力
振動は電気アクチュエータ8、9、10によって減衰さ
れ、このうち電気装置8は抵抗負荷15に出力する発電
機として作動する。
の実施例では、図1を参照しながら説明した部材1、1
A、1B、1C、2、2A、3ないし9、9A、10な
いし23が再び使用されているが、論理装置17には、
入力部20、21および出力部22、23に加えて、追
加入力部30および追加出力部31を備えた論理装置1
7Cが代わりに使用されている。
に並列に取り付けられ、やはり空力翼面1を軸線X−X
回りに回動させることができる油圧アクチュエータ32
であって、このアクチュエータ32は、それぞれ圧力管
および戻り管である管33および34を介して作動油を
供給され、制御装置35により制御され、それのアクチ
ュエータロッド32Aが軸1Aに固定されたヨーク1D
に関節式に連結されている油圧アクチュエータ32と、
可動能動的作動部材6を介しアクチュエータ32の制御
装置35を作動させることができるようにする、例えば
機械式のリンク機構37と、油圧供給管33および34
とアクチュエータ32との間に配置されて、論理装置1
7Cの追加入力部30に油圧情報を送る供給制御装置3
8と、供給制御装置38を制御し、論理装置17Cから
制御命令を受け取る電気作動弁39と、を備えている。
は、3入力AND形式で、出力部が出力部22に接続さ
れている第1論理ゲート40であって、ゲート40の入
力部の1つが入力部20に直接接続されている一方、ゲ
ート40のその他の2つの入力部が、それぞれインバー
タ41および42を介してそれぞれ入力部21および3
0に接続されている第1論理ゲート40と、2入力AN
D形式で、出力部が出力部23に接続されている第2論
理ゲート43であって、そのゲート43の入力部の1つ
が入力部21に直接接続されている一方、他方の入力部
がインバータ42を介して入力部30に接続されている
第2論理ゲート43と、入力部30と出力部31との間
の直接接続部44と、を備えている。
は以下のように作動することを、上記説明からの類推に
より、容易に確認することができるであろう。すなわ
ち、通常作動では、スイッチ14は電気装置8を抵抗負
荷15に接続しており、空力翼面1は油圧サーボ制御部
32、35によって制御され、それの空力振動は電気ア
クチュエータ8、9、10によって減衰され、そのうち
電気装置8は発電機として作動し、また、油圧サーボ制
御部32、35が故障した場合には、空力翼面1は油圧
サーボ制御部2、5によって制御され、それの空力振動
は、上記と同様に、電気アクチュエータ8、9、10に
よって減衰され、さらに、両サーボ制御部32、35お
よび2、5が故障した場合、空力翼面1は電気アクチュ
エータ8、9、10によって制御されることができ、こ
の時に、それらのうちの電気装置8はモータとして作用
する。
時、それが出力する電流を測定して空力翼面1の移動速
度と関連させることによって、減衰の存在および減衰性
能を調べることができる。これにより、減衰機能の隠れ
た故障も取り除かれ、この機能の定期検査を実施する必
要がなくなる。その結果、油圧制御部2、5および3
2、35において、空力翼面1の振動を減衰するダンパ
を省くことができる。また、この方法によって、バック
アップの機械式制御チャネルが良好な作動状態にあるこ
とを常に点検することもできることに注意すべきであ
る。
説明してきたが、飛行制御を完全に、または部分的に電
気式にすることもできることは言うまでもない。
よるシステムの第1実施例の構成図である。
的に示す図である。
概略的に示す図である。
ク図である。
ある。
置、6 能動的作動部材、8 電気装置、11 電源装
置、14 スイッチ装置、15 抵抗負荷、16リレ
ー、17、17A、17B、17C 論理装置、18
供給制御装置、19 電気作動弁。
Claims (10)
- 【請求項1】 パイロットが使用可能な能動的作動部材
(6)と、該能動的作動部材(6)によって制御される
油圧サーボ制御部(2、5)とを備える、航空機の空力
翼面(1)を制御するためのシステムであって、さら
に、 モータまたは発電機のいずれかとして作動することがで
き、出力部が前記空力翼面(1)に機械式に連結されて
いる電気装置(8)と、 前記能動的作動部材(6)に従属しながら前記電気装置
(8)に電力を供給することができる電源(11)と、 前記電気装置(8)から出力を受け取ることができる抵
抗負荷(15)と、 前記電気装置(8)を前記電源(11)または前記抵抗
負荷(15)のいずれかに電気的に接続するためのスイ
ッチ装置(14、16)と、 前記サーボ制御部(2、5)への作動油の供給を制御す
る装置(18、19)と、 前記電源(11)および前記油圧サーボ制御部(2、
5)の作動状態に関する情報を受け取って、前記スイッ
チ装置(14、16)および作動油の供給を制御する前
記装置(18、19)の状態を制御する論理装置(1
7、17A、17B、17C)と、 を備える空力翼面制御システム。 - 【請求項2】 前記電気装置(8)を前記空力翼面
(1)に連結する機械式連結部は、回り止めされたナッ
ト(10)にねじ込まれて前記電気装置の軸と一体的に
回転するねじ(9)を有している請求項1記載の空力翼
面制御システム。 - 【請求項3】 前記油圧サーボ制御部(2、5)は、そ
の不作動時に、該油圧サーボ制御部の振動を減衰するこ
とができる減衰装置を有している請求項1記載の空力翼
面制御システム。 - 【請求項4】 通常作動では、前記油圧サーボ制御部
(2、5)が前記空力翼面(1)の制御について優先
し、前記空力翼面の空力振動は、発電機として作動して
いる前記電気装置(8)が前記抵抗負荷(15)に出力
することによって減衰され、 前記油圧サーボ制御部(2、5)が故障した時のバック
アップ作動では、前記電気装置(8)はモータとして作
動して前記空力翼面(1)を制御し、前記表面(1)の
前記空力振動は前記油圧サーボ制御部(2、5)によっ
て減衰されるようにした請求項1記載の空力翼面制御シ
ステム。 - 【請求項5】 通常作動では、モータとして作動してい
る前記電気装置(8)が前記空力翼面(1)の制御につ
いて優先し、前記空力翼面の空力振動は、前記油圧サー
ボ制御部(2、5)によって減衰され、 前記電気装置(8)がモータとして作動できない時のバ
ックアップ作動では、前記空力翼面(1)の制御は前記
油圧サーボ制御部(2、5)によって行われ、前記空力
翼面(1)の空力振動は、発電機として作動している前
記電気装置(8)が前記抵抗負荷(15)に出力するこ
とによって減衰されるようにした請求項1記載の空力翼
面制御システム。 - 【請求項6】 前記論理装置(17A)は、 前記電源(11)の作動状態に関する情報を受け取る第
1入力部(20)と、前記油圧サーボ制御部(2、5)
の作動状態に関する情報を受け取る第2入力部(21)
と、 前記スイッチ装置(14、16)の状態を制御する第1
出力部(22)と、 作動油の供給を制御する前記装置(18、19)の状態
を制御する第2出力部(23)と、 2入力AND形式であって、一方の入力部が前記第1入
力部(20)に直接接続され、他方の入力部がインバー
タ(25)を介して前記第2入力部(21)に接続され
ており、出力部が前記第1出力部(22)に接続されて
いる論理ゲート(24)と、 前記第2入力部(21)と前記第2出力部(23)との
間の直接接続部(26)と、 を備えている請求項4記載の空力翼面制御システム。 - 【請求項7】 前記論理装置(17B)は、 前記電源(11)の作動状態に関する情報を受け取る第
1入力部(20)と、 前記油圧サーボ制御部(2、5)の作動状態に関する情
報を受け取る第2入力部(21)と、 前記スイッチ装置(14、16)の状態を制御する第1
出力部(22)と、 作動油の供給を制御する前記装置(18、19)の状態
を制御する第2出力部(23)と、 2入力AND形式であって、一方の入力部が前記第2入
力部(21)に直接接続され、他方の入力部がインバー
タ(28)を介して前記第1入力部(20)に接続され
ており、出力部が前記第2出力部(23)に接続されて
いる論理ゲート(27)と、 前記第1入力部(20)と前記第1出力部(22)との
間の直接接続部(29)と、 を備えている請求項5記載の空力翼面制御システム。 - 【請求項8】 前記空力翼面制御システムは、 前記能動的作動部材(6)によって制御されて前記空力
翼面(1)を制御することができる追加油圧サーボ制御
部(32、35)と、 前記追加油圧サーボ制御部(32、35)への作動油の
供給を制御する追加装置(38、39)と、 を更に備えており、 通常作動では、前記油圧サーボ制御部(2、5)と前記
追加油圧サーボ制御部(32、35)とが前記空力翼面
の制御において優先し、前記空力翼面は発電機として作
動している前記電気装置によって減衰される請求項1記
載の空力翼面制御システム。 - 【請求項9】 前記油圧サーボ制御部(2、5)も前記
追加油圧サーボ制御部(32、35)も、前記空力翼面
(1)の振動を減衰できるようにする減衰装置を備えて
いない請求項8記載の空力翼面制御システム。 - 【請求項10】 前記論理装置(17C)は、 前記電源(11)の作動状態に関する情報を受け取る第
1入力部(20)と、 前記油圧サーボ制御部(2、5)の作動状態に関する情
報を受け取る第2入力部(21)と、 前記追加油圧サーボ制御部(32、35)の作動状態に
関する情報を受け取る第3入力部(30)と、 前記スイッチ装置(14、16)の状態を制御する第1
出力部(22)と、 前記油圧サーボ制御部(2、5)への作動油の供給を制
御する前記装置(18、19)の状態を制御する第2出
力部(23)と、 前記追加油圧サーボ制御部(32、35)への作動油の
供給を制御する前記追加装置(38、39)の状態を制
御する第3出力部(31)と、 3入力AND形式であって、第1入力部が前記第1入力
部(20)に直接接続され、第2入力部が第1インバー
タ(41)を介して前記第2入力部(21)に接続さ
れ、第3入力部が第2インバータ(42)を介して前記
第3入力部(30)に接続され、出力部が前記第1出力
部(22)に接続されている第1論理ゲート(40)
と、 2入力AND形式であって、一方の入力部が前記第2入
力部(21)に直接接続され、他方の入力部が前記第2
インバータ(42)を介して前記第3入力部(30)に
接続されており、出力部が前記第2出力部(23)に接
続されている第2論理ゲート(43)と、 前記第3入力部(30)と前記第3出力部(31)との
間の直接接続部(44)と、 を備えている請求項8記載の空力翼面制御システム。
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