[发明专利]负载优化的冗余飞行操纵面执行系统及方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及航空器飞行操纵系统，更加具体地，本发明涉及一种能够同时提供与活动/活动冗余结构和活动/备用冗余结构相关的各种好处的航空器飞行操纵系统和方法。

背景技术

航空器通常包括多个飞行操纵面，其被控制地定位时引导航空器从一个目的地运动到另一个目的地。航空器中包含的飞行操纵面的数量和类型可能不同，但是典型地包括主飞行操纵面和辅助飞行操纵面。主飞行操纵面是那些用来控制航空器在俯仰，偏航和滚转轴线上的运动的操纵面，辅助飞行操纵面是那些用来影响航空器的升力或阻力(或两者都有)的操纵面。尽管某些航空器可能包括附加操纵面，但是主飞行操纵面典型地包括一对升降舵，方向舵和一对副翼，并且辅助飞行操纵面典型地包括多个襟翼，缝翼和阻流板。

航空器飞行操纵面的位置通常采用飞行操纵面执行(ACTUATION)系统来进行控制。飞行操纵面执行系统响应来自于飞行机务人员或者航空器自动驾驶仪的定位命令，来移动航空器飞行操纵面到所命令的位置。在多数情况下，这种运动由与飞行操纵面相耦合的执行器实现。尽管不太可能，但仍假设飞行操纵面执行器发生卡阻，处于不可控的自由状态，或者出现其它不能操作的情况。于是，一些飞行操纵面执行系统由与单个飞行操纵面相耦合的冗余执行器来执行。

在许多飞行操纵面执行系统中，执行器由液压驱动。在这些系统中，航空器通常包括两个或三个冗余液压系统来驱动执行器，这能保证损失足够得低(例如，＜10^-9)。目前的目标是要减少液压系统冗余。满足这个目标的一种假设方式是采用电驱动的执行器作为冗余执行器来实现执行器冗余。尽管这看起来是一个简单的解决方案，但是它也存在某些缺陷，尤其是要同时移动来控制复合面时。更明确地，现在提出的复合面几乎不能沉积热量。结果，在同一面上耦合电和液压驱动的执行器就存在困难。例如，使用电和液压驱动的执行器可能导致由热量沉积造成的增加的重量，该热量沉积在复合构造上可能是需要的。这在执行活动/活动系统结构时是最明显的，该结构与例如活动/备用结构相比，通常能提供减少的重量和加强的故障抑制能力。

因此，在现有技术中需要适合地执行冗余航空器飞行操纵面执行控制的系统和方法，其不增加总的系统重量并且/或者能够执行复杂构造并且/或者其具有足够低的部件损失率。本发明致力于这些需要的一个或多个。

发明内容

在一个实施例中，且仅通过举例，航空器飞行操纵面执行系统包括机电执行器组件，液压执行器组件，液压执行器控制器，以及机电执行器控制器。机电执行器组件适于选择性地被供给电流，并且基于所接收的电流来提供力。液压执行器组件适于选择性地接收液压流体供应，并且基于所接收的液压流体来提供力。液压执行器控制器适于接收位置命令信号，并且配置成对此进行响应来控制供给液压执行器组件的液压流体供应。机电执行器控制器配置成对液压执行器组件是否提供适当量的力进行判定，并且部分地基于该判定来控制提供给机电控制器组件的电流以及由机电控制器组件提供的力。

在另一示例性实施例中，航空器包括飞行操纵面，机电执行器组件，液压执行器组件，液压执行器控制器，以及机电执行器控制器。飞行操纵面被耦合以接收来自于一个或更多来源的力，并且配置成根据所接收的力来移动。机电执行器组件适于选择性地被供给电流，并且根据所接收的电流来提供第一力到飞行操纵面。液压执行器组件适于选择性地接收液压流体供应，并且基于所接收的液压流体来提供第二力到飞行操纵面。液压执行器控制器适于接收位置命令信号，并且配置成对此进行响应来控制供给液压执行器组件的液压流体供应。机电执行器控制器配置成对液压执行器组件提供的第二力是否是适当量的力进行判定，并且部分地基于该判定来控制提供给机电控制器组件的电流以及由机电控制器组件提供的第一力。

在进一步的另一个示例性实施例中，移动飞行操纵面(其具有与之耦合的液压执行器组件和机电执行器组件)的方法包括：提供来自液压执行器组件的力到飞行操纵面，以及提供来自机电执行器组件的力到飞行操纵面。根据液压执行器组件是否能够提供适当量的力到飞行操纵面来做出判定。由机电执行器组件提供给飞行操纵面的力是部分地基于对液压执行器组件是否能提供足够的力到飞行操纵面的判定来进行控制的。

通过接下来的详细描述并结合以举例方式阐述发明原理的附图，优选飞行操纵面执行系统及方法的其他从属特征和优点将变得显而易见。

附图说明

本发明将在下文中结合附图进行描述，其中相同的数字代表相同的元件，并且