CN109795674B 旋涡发生器控制系统、飞行器及控制气流改变装置的方法 （空中客车德国运营有限责任公司）

US2004129838A1,2004.0本申请提供了用于控制飞行器旋涡发生器结构(115)的旋涡发生器控制系统(814)，其包控制单元(117)的一个或多个展开或收缩命令信流体压力传感器配置成感测来自旋涡发生器结压力值且将压力值发送至控制器(825)，流体控制阀(819)配置成响应于来自控制器(825)的命令信号而控制致动器(511、711、803)与储液器(823)之间的流体传送。本申请还涉及飞行器及使用旋涡发生器控制系统来对旋涡发生器结构的气流改变装置从第一位置到第二位置的致动2流体压力传感器（817所述流体压力传感器（817）配置成感测所述旋涡发生器结构3.根据权利要求1所述的旋涡发生器控制系统（814其中，所述系统配置成使用液压4.根据权利要求1所述的旋涡发生器控制系统（814其中，所述系统配置成使用气动7.根据权利要求1所述的旋涡发生器控制系统（814其中，所述旋涡发生器控制系统（814）配置成对应于相对环境压力约600000Pa的致动器压力以展开状态控制所述旋涡发8.根据权利要求1-7中的任一项所述的旋涡发生器控制系统（814其中，所述旋涡发所述控制器（825）向流体控制阀（819）发信号以使其打开，从而34[0002]飞行器的竖向尾翼和安装至竖向尾翼的竖向方向舵提供了一种控制用于使飞行[0005]本技术的实施方式提供了一种用于控制飞行器旋涡发生器结构的旋涡发生器控涡发生器控制系统可以配置成在相对于环境压力的在0Pa至+600000Pa的压力范围内操作约+600000Pa的致动器压力以展开状态控制旋涡发生器结构。旋涡发生器控制系统可以配5[0013]图1是包括多个旋涡发生器结构和用于操作旋涡发生器结构的系统的飞行器的侧[0015]图3A是图1和图2的旋涡发生器结构中的一个旋涡发生器结构的飞行器气流改变[0026]图9A和图9B分别提供了根据本技术的实施方式的旋涡发生器控制系统814的展开109和竖向尾翼111各自附接在机身105的后部处。竖向尾翼111设置有呈方向舵113的形式105的机腹整流罩112、以及将襟翼(未示出)的各部分平滑连接到相应机翼103中的高升力6行控制单元117连接的介质(未示出)上的预定的飞行包络线来命令置301包括可弹性变形的挡板构件303，该可弹性变形的挡板构件303层压至可弹性变形的也处于对应的第一状态下的可弹性变形的基部构件305大致垂直的方式伸展，使得可弹性变形的挡板构件303的最侧缘307与YZ平[0033]可弹性变形的挡板构件303在Z方向上可以具有至少10mm的其在Z方向上具有20mm的尺寸Hf。可弹性变形的挡板构件303在Y方向上可以具有至少30mm[0034]可弹性变形的基部构件305由矩形GFRP层压型材形成，使得可弹性变形的挡板构件303在与可弹性变形的基部构件305相比较时具有相对较低的[0036]可弹性变形的基部构件305在Y方向上具有至少60mm的尺寸Wb(即，与可弹性变形[0040]被示出为处于图3A的第一状态下的飞行器气流改变装置301在图3B中被示出为处7弯曲到达第二状态，从而导致可弹性变形的挡板构件303的非对称的弹性屈曲到达对应的第二状态。这由与可弹性变形的基部构件305的总横向刚度相比具有较低的总横向刚度的[0041]从可弹性变形的基部构件305去除弯曲力矩Mx(即，引起可弹性变形的基部构件305从第二状态返回至第一状态)导致可弹性变形的挡板构件303和可弹性变形的基部构件[0042]在本实施方式中，可弹性变形的挡板构件303在第一状态为非屈曲状态时处于伸可弹性变形的挡板构件303在与可弹性变形的基部构件305的屈曲的第一状态对应的第一的壳体401；具有由与竖向尾翼111(未示出)的最外表面(通常也称为外模线或OML)大致共侧壁411、413和最内壁414(未示出)，最前壁407和最后壁409各自安置成大致平行于XZ平过可更换的紧固件彼此附接。这种结构对于旋涡发生器结构115的后续组装及拆卸可能是[0046]部分405还在壳体401的外覆盖件403中限定通向壳体401内的对应腔室423的开口8最前壁407和最后壁409支撑并且包括可弹性变形的挡板构件303，可弹性变形的挡板构件431的接近外覆盖件403的部分被可弹性变形的挡板构件303改变以产生从旋涡发生器结构115的位置向后流动并且流过竖向尾翼111和方向舵113的一个或更多行器气流改变装置301的可弹性变形的挡板构件303在其处于第二屈曲状态下并且可弹性[0050]经受气流分离的升力表面附近的旋涡433的已知效果在于即使这种旋涡433还产翼111和方向舵113的尺寸针对这些情形可以考虑由于可能存在的流动分离而引起的一定111和方向舵113的区域的前方(上游)引入旋涡433时，流动分离损失可以被减小或者被彻点的装置，旋涡发生器结构115进而允许减小竖向尾翼111和方向舵113的总尺寸并且因此翼111或方向舵113于巡航期间不需要以相对于自由流气流方向的高入射角操作的情况下的平面中的开口423上延伸并且紧固或粘结至外覆盖件403。可破裂的膜将为腔室423提供空气动力学覆盖，但还构造成由于可弹性变形的挡板构件303在其第一次伸展的初始阶段期间接触可破裂的膜而永久地破裂，从而不抑制可弹性变形的挡板构件303的完全伸展或301的可弹性变形的挡板构件303没有完全收缩到腔室中而是其位于大致平行于部分405的需要较小数目的旋涡发生器结构115，并且因此由于较长的维护检查间隔而降低成本或降9动力学性能。还应当理解的是，所述一个或更多个旋涡发生器结构115可以布置在飞行器得见的Helm-Holtz感应频率的一个或更多个端部502和第二端部503各自定位在分别由最后壁409和最前壁407限定的相应的槽509和动器511的第一端部515具有凸耳并且用U形夹销519可枢转地安装至由腔室423的最内壁[0056]线性致动器511的第二端部521包括经由另一U形夹销523可枢转地连接至由联接器513提供的一组凸耳的凸耳。联接器525固定地附接至可弹性变形的基部构件305的下表[0057]可以根据需要替代性地使用可允许较大自由度的万向球接头类型结构来代替用于将线性致动器511连接至壳体401的销结构或联接处于为非屈曲状态的第一状态下，并且可弹性变形的挡板构件303因此处于也为非屈曲的在流过竖向尾翼111的气流的情况下用作形的基部构件305变形至为屈曲状态的第二状态并且可弹性变形的挡板构件303因此也变为该设计本质上是防故障的并且确保在没有电力存在时根据需要仍能够获得竖向尾翼111[0060]应当理解的是，可以替代性地通过作用在可弹性变形的基部构件305上的周围结构的变形或者通过由于腔室外部的气流而作用在可弹性变形的挡板构件303上的压力差而不是通过目前为止描述的特定类型的动力致动器结构的致动使飞行器气流改变装置301在[0061]参照图6A和图6B，在壳体401的侧壁413与气流改变装置301之间设置有间隙60这种间隙601对于提供用于在壳体401内安装或更换致动器结构510或其他内部部件的路径是壳体401的侧壁413可以构造成使得在可弹性变形的基部构件305处于第一状态和第二状的侧壁413还可以构造成在可弹性变形的挡板构件303处于屈曲的第二状态下时大致抵接[0062]还示出了联接器513沿X方向大致跨越可弹性变形的基部构件305。这确保了由致动器结构510沿Z方向竖向地施加的载荷经由联接器513均匀地分布在可弹性变形的基部构件305的X尺寸跨度上。使用枢转的U形夹销523将线性致动器511在第二端部处附接至联接器513可以在需要时允许更容易地安装和更换线性致动器511。在致动器结构510中使用枢转连接件519和523确保在施加竖向载荷时弯曲载荷不被施加至可弹性变形的基部构件[0064]在腔室423内安装有气流改变装置301。该装置的可弹性变形的基部构件305形成上下表面702表示。可弹性变形的基部构件305的第一端部709为圆形形状并且定位在也具有对应的圆形形状的对应的第一槽509中，使得第一端部709与第一槽509的内表面大致相[0065]可弹性变形的基部构件305的第二端部707定位在类似对应形状的对应的第二槽[0066]线性致动器711的第二端部715通过U形夹销717枢转地附接至可弹性变形的基部动器711的第二端部715旋转并且某种意义上来说大致平处于为非屈曲状态的第一状态下，并且可弹性变形的挡板构件303因此处于也为非屈曲的在流过竖向尾翼111的气流的情况下用作变形的基部构件305变形至为屈曲状态的第二状态并且可弹性变形的挡板构件303因此也变形至为屈曲状态的对应的第二状态。在这种状态下，可弹性变形的挡板构件303从开口线性致动器711，以使飞行器气流改变装置301从屈曲的第二状态恢复至非屈曲的第一状的壳体401由于致动器结构710需要短得多的行程来实现飞行器气流改变装置301的相同的处于第一位置的气流改变装置301。装置301的可弹性变形的基部构件305再次形成为使得应形状的对应的第一槽509内。可弹性变形的基部构件305的第二端部707定位在类似对应端部可以是圆形的以允许气流改变装置301更容易地置301的在与槽509和507相邻的第一端部709和第二端部707处的下部部分沿大致垂直的方[0072]每个联接器的相对端部形成U形夹811，U形夹811构造成接纳对应的凸耳813和销809。当由流体肌肉致动器803的本体形成的凸耳813被接收在相应的U形夹811中并且使用于气流改变装置301的基部构件305或挡板构件303偏移了偏移长度D，偏移长度D在5mm与[0073]如图所示使用提供长度D的偏移的联接器805是有利的，因为在基部构件305与致动器803的负载施加点之间引入具有基本相同长度的力矩臂，使得对于给定尺寸的流体肌[0074]流体肌肉致动器803类似于例如来自FestoVertriebGmbH的市售的人造肌肉型致动器。本实施方式中的致动器803配置成由相对于环境大气压力值在0帕斯卡到+600000的较高功率密度和由于环境空气温度而引起的功率特性的804内的增强编织物的构型、材料选择和紧密度可以被选定成确定囊804的特定弹性应变[0076]流体肌肉致动器803经由流体导管815连接至旋涡发生器控制系统814，旋涡发生所述的旋涡发生器控制系统814的优点在于它相对简单并且由可靠的部件形成。在控制系统814中可以安装有另外的压力传感器或其他部件，以便实现更高的可靠性并且因此实现系统814可以被应用于前述任何实施方式的旋涡发生器结构115，该旋涡发生器结构115可以设置有液压驱动的致动器、例如线性液压致动器并且可能不一定需要流体肌肉致动器[0077]当流体肌肉致动器结构801处于如图8A中所示的第一位置处时，可弹性变形的基[0078]如果囊804中的流体压力增加到高于该阈值，则致动器803的变形(并且因此弹性致动器803的囊804或旋涡发生器控制系统814中的意外泄漏导致压力连续下降，则流体肌[0080]应当理解的是，一个或更多个旋涡发生器结构115可以连接至单个旋涡发生器控器控制器825控制流体肌肉致动器803的致动(并且导致飞行器气流改变装置301从屈曲状接收来自飞行控制单元117的展开或收缩命令信号(ii)接收来自压力传感器817的压力读[0082]控制器825还配置成(i)确定流体肌肉致动器803的展开或收缩状态，(ii)将这种致动到第二位置，使得基本上沿着变形到第二状态的可弹性变形的基部构件305的横向轴性变形的挡板构件303因此也变形成处于为屈曲状态的对应的第二状态。如该第二状态所[0084]参照图9A，示出了用于将气流改变装置301从图8A中所示的第一位置致动到图8B号以使向其供应能源且一旦接收到信号则通过导管815将流体泵送到致动器803的囊804大应变能储存在囊804的现在变形的壁中和可弹性变形的基部[0085]参照图9B，示出了用于将气流改变装置301从图8B中所示的第二位置致动到图8A发信号以使气流改变装置301收缩；913-控制器825在接收到信号时向阀819发信号以使其的挡板构件303朝向展开位置移动；以及915-当控制器825接收到由压力传感器817检测到且在存在流过竖向尾翼111的气流的情况下用[0086]在本实施方式中，储存在致动器803的囊804的壁中和气流改变装置301的可弹性变形的基部构件305中的弹性应变能足以使气流改变装置301展开并迫使流体通过导管815器825还可以将已实现展开状态的信号发送至飞行控制单元117。控制器827可以以稍高于[0087]旋涡发生器结构115构造成使得储存在致动器803和可弹性变形的基部构件305中内的压力被释放，无论是有意的还是由于旋涡发生器结构115因流体从系统814或致动器[0088]虽然图8A和图8B的实施方式中的流体肌肉致动器结构801联接至可变形类型的气变装置901的旋涡发生器结构115进行致动，刚性类型的气流改变装置901仅包括刚性挡板刚性碳纤维挡板构件301，其围绕由一对同心对准的耐腐蚀的不锈钢轴1001形成的轴线1003铰接地安装和枢转，所述一对同心对准的耐腐蚀的不锈钢轴1001各自与构件301和壳供的第二可枢转联