采用热相变致动的起落架上位锁机构的制作方法

专利名称：采用热相变致动的起落架上位锁机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种起落架控制系统，并且具体地，涉及用于在起落架位于缩回位置 时保持和释放起落架的机构。
背景技术：
飞机上位锁(uplock)机构被设计用以将起落架锁定在缩回位置中并且在飞行期 间辅助承载起落架的重量。传统的上位锁机构由将起落架锁定在合适位置的弹簧载力保持 件和液压缸构成，液压缸用以释放锁住机构以释放起落架下降用于着陆。通常，当前的飞机系统使用多个液压子系统作为机械的能量源。本领域通常的上 位锁采用一个液压致动器以执行解锁功能，并且经常使用手动致动电缆系统以在液压系统 故障的情况下执行解锁。其它已有的上位锁采用第二液压致动器用于交替的释放。不利的 是，液压致动系统复杂并且给飞机增加了不必要的额外的重量去承载。在飞机工业中已经倾向于朝向电子致动系统。通过使用电子系统而不用液压系统 可以观察到飞机重量的整体减少。然而，电子致动系统制造复杂并且不充分可靠。为解决使用电能释放上位锁的挑战，已经开发了两种方法。在第一个方法中，可以 采用电磁螺线管作为首要的释放致动器。通常，螺线管提供每单位质量相对低的作用力，但 是螺线管简单并且可靠。在螺线管被激活以前起落架的重量可以脱离上位锁钩的情况下， 可以采用螺线管系统。在起落架上升机构不能操作的故障情况下，钩上的起落架重量对螺 线管来说将会太大以至于不能释放。采用螺线管用于主要释放的系统还具有第二释放机 构。这个释放机构可以手动、电缆操作变化，但是通常采用电动机械致动器。电动机械致动 器使用连接到齿轮箱或变速箱的电机以提供高的作用力/扭矩致动系统。电动机械致动器 具有高度的复杂性和大量的麻烦的故障模式。因而，由此需要一种飞机起落架致动系统，其允许释放上位锁以便消除或减少上 述存在的缺陷的至少部分。此外，需要一种致动器，其消除或者减少致动器的上述存在的缺 陷的至少部分。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种上位锁组件，包括至少一个主要和第二热致动 装置，用于触发连接到其上的上位锁机构的释放。因而，本发明利用至少一个热致动器以触 发上位锁释放机构。根据一个方面，热致动器包括腔，用于容纳诸如链烷烃石蜡或者其它合适材料的 可膨胀材料。热致动器还包括活塞，活塞适于伸出用于接合上位锁释放机构并引起上位锁 释放机构的释放。加热机构在热致动器中使用以便加热石蜡并且引起链烷烃石蜡的体积膨 胀(例如在固态到液态的相变期间)。根据一个方面，加热机构包括例如电阻加热元件，其 被用以熔化容纳在圆筒形腔中的可膨胀材料以便伸出活塞并产生直的致动。根据本发明的 另一方面，热致动器包括珀耳贴(Peltier)结装置，用于加热腔中的可膨胀材料并引起活
5塞的线性的致动用于随后释放起落架。根据发明的另一方面，热致动器包括用于协作地加 热可膨胀材料的珀耳贴结装置和电阻加热装置。根据其它方面，本发明提供一种具有热致动器的上位锁组件，热致动器用于部分 地或者完全地致动上位锁组件的上位锁释放机构。根据本发明的一个方面，热致动器还包括第一和第二双冗余加热机构，用于加热 诸如链烷烃石蜡的可膨胀材料。在一方面，第一加热机构包括珀耳贴热电结热泵用以传递 热进入致动器以熔化石蜡和将热传出致动器以冷却石蜡。根据另一方面，第二加热机构还 包括用于加热可膨胀材料的电阻加热元件。根据本发明一个方面，提供一种热致动器，包括腔，设置用以在其内容纳可膨胀 材料；第一恒温加热装置，耦合到所述腔并且与所述材料连通，所述第一恒温加热装置可操 作用以加热并且将所述材料保持为预定温度；加热机构，耦合到所述腔并且与所述材料连 通，所述加热机构可操作用以将在所述预定温度处所述材料加热一次引起其体积膨胀；和 活塞，可滑动地耦合到所述腔并适于响应于所述体积膨胀而伸出。在一个方面中，所述预定温度包括低于可膨胀材料的熔化温度的温度。


结合附图，本发明示例性的实施方式现在将被说明，其中图1是包括根据本发明实施方式的热致动器的上位锁组件的侧视图；图2是图1中上位锁组件中的上位锁释放热致动器的等比例视图；图3是根据一个实施方式的热致动器的侧面和截面视图；图4是与热致动器一起使用的正温度系数加热器的一个实施方式的示意性视图；图5是根据替换的实施方式的上位锁组件的等比例视图；图6是示出根据一个实施例的热致动器的控制系统和温度传感器的操作示意性 视图；和图7示意地示出根据另一实施例的热致动器的恒温加热装置和加热机构的操作。
具体实施例方式根据图1中图示的实施方式，提供一种上位锁组件100，包括热致动器1，其用于致 动上位锁释放机构4和释放保持件钩6以释放处于关闭和缩回位置的飞机的起落架和/或 门。例如，这可以引起释放起落架以使飞机着陆。本领域技术人员应理解，热致动器还可以 称为链烷烃(paraffin)致动器或者石蜡(wax)致动器。如将说明的，热致动器1还包括设置用以容纳可膨胀材料15 (例如链烷烃石蜡，图 3)的大致封闭的腔(例如圆筒形的)，可膨胀材料15会由于温度改变经受体积改变(诸 如链烷烃石蜡、或其它石蜡或在加热材料引起固态到液态相变的过程中体积能够膨胀的材 料)。优选地，圆筒形腔是刚性的。热致动器1还包括连接到圆筒形腔并且与可膨胀材料连 通的加热机构，用于加热所述可膨胀材料并且引起其体积膨胀(例如在材料的固态到液态 相变期间)。参照图1，附加地，热致动器1包括耦合到腔并且适于接合所述上位锁释放机 构4的活塞3，以响应于材料的加热释放所述保持件钩6。现在参照图1说明上位锁组件100的操作。上位锁组件100被设置用于飞机起落
6架和起落架门。图1中示出当起落架上位锁组件100安装在起落架隔舱中时的方位。在操 作中，为了在飞行期间闭锁起落架(未显示)，起落架缩回进入弹簧载力保持件钩6，其围绕 第一支点8向上(逆时针)枢转。为了释放起落架，热致动器1的加热机构加热所述可膨 胀材料。应理解，加热可膨胀材料引起材料的体积膨胀。体积膨胀引起作用力抵靠热致动 器1的活塞3，使得活塞3伸出以围绕第二支点2枢转上位锁释放机构4。另一方面，一旦 腔内的材料被冷却(例如通过经由加热机构从材料中抽取热)，这引起腔内材料的体积减 小，允许活塞3缩回。一旦起落架已经被释放，来自诸如弹簧5的弹性偏置装置的拉力使保 持件钩6返回到解锁状态(保持构件6然后围绕第一支点8顺时针枢转)。根据一个实施 方式，如果电气系统故障，还可以通过拉接合到上位锁释放机构4的手动电缆释放7解锁起 落架。热致动器7根据一个实施方式，热致动器1的加热机构还包括至少一个第一和第二双冗余 加热机构，用于加热诸如石蜡的可膨胀材料。在一个方面中，第一加热机构包括珀耳贴 (peltier)热电结(junction thermoelec)热泵，以传递热进入致动器1以熔化诸如石蜡的 可膨胀材料，和随后在期望更迅速地冷却石蜡时将热从致动器1传递出去。根据其它方面， 第二加热机构还包括用于加热可膨胀材料的电阻加热元件。本领域普通技术人员将会理解，冗余是系统某些部件的复制用以在一个部件故障 或者不起作用的情况下提供备用功能，由此改善系统的可靠性。因而，如将要说明的，第一 和第二加热机构适于提供可膨胀材料的冗余加热。根据优选的实施方式，提供双冗余加热机构。参照图3，图中示出热致动器1的侧 视图和断面图，热致动器1采用两个加热机构(珀耳贴热电结热泵12和电阻加热元件13)。 因而，使用电加热方法熔化容纳在热致动器1中的可膨胀材料(例如链烷烃石蜡15)，引起 可膨胀材料膨胀，并且触发上位锁释放机构4。优选地，为了提高飞机应用的可靠性，采用双 重电加热方法以加热链烷烃15。在本发明的一个实施方式中，联合珀耳贴热电结热泵12， 使用镍铬合金阻抗性的加热导线13。每个加热方法可以独立地提供足够的能量以释放上位 锁释放机构4。也就是说，当两个加热机构中的一个(例如镍铬合金电阻加热线13或者珀 耳贴热电结热泵12中的一个)故障或者不起作用，两个加热机构的另一个可操作以加热材 料15并且提供足够的体积膨胀，以引起活塞3的伸出。进一步，当两个加热机构被联合使 用时(例如电阻加热13和珀耳贴热电结热泵12)，这允许材料15的更快加热和活塞3的更 快的伸出，由此减少响应时间以驱动上位锁释放机构4。此外，珀耳贴热电结热泵12可操作以传输热进入致动器1以熔化石蜡15和替换 地，将热传递出致动器1以更迅速地冷却致动器。如先前说明的，电阻加热元件13也可以 用于加热材料。当热致动器1包括如图3所示的两个加热机构，珀耳贴热电结热泵12可操 作以与电阻加热元件13结合起来加热可膨胀材料。这样，双冗余加热机构允许可膨胀材料 (例如链烷烃15)的更快的加热，以允许活塞3的驱动和上位锁释放机构4的接合是更加即 时性的。此外，如上所述，珀耳贴热电结热泵12可操作以将热从致动器1传递出来，以允许 可膨胀材料更快地冷却，由此引起材料体积的减小。如前所述，材料的体积收缩消除了施加 在活塞3上的作用力，允许活塞3缩回。因而，当熔化时，小体积的链烷烃石蜡15或者其它可膨胀材料可以在腔中产生高压，并且因此导致在活塞3上产生高的驱动力，引起活塞3伸出。以这个方式，加热机构(珀 耳贴结热泵12和电阻加热元件13)的任一个或者两个都可以被用以加热诸如链烷烃15的 可膨胀材料。另外，这种个双冗余加热机构允许在另一个加热机构故障的情况下一个加热 机构执行加热链烷烃石蜡15的任务。而且，当两个加热机构(珀耳贴结热泵12和电阻加 热元件13)都使用时，这允许可膨胀材料15更快地加热和冷却。参照图2，热致动器1包括连接器9、热传导端盖11、用于容纳其内具有可膨胀材料 的腔的壳体10和活塞3。图3中的横截面视图示出容纳在热绝缘壳体10中的可膨胀材料15(例如链烷烃) 和导热端盖11。为了伸出活塞3，施加电流到上述加热机构(珀耳贴结热泵12和电阻加热 元件13)的一个或者两个。珀耳贴装置12将热从热致动器1的外侧通过导热端盖11传递 进入链烷烃15，或者从链烷烃15传递出去。本发明一个实施方式通过密封地封闭连接器9 提供电流到镍铬合金电阻加热线13。在设计热致动器1时，要考虑到确保在每个循环以后全部缩回活塞3。根据一个实 施方式，为了循环热致动器1，弹簧17被嵌入致动器1以在石蜡15冷却和固化时帮助返回 活塞3。如图3所示，热致动器1采用使用弹簧17，以在可膨胀材料15的固化过程中确保 活塞3的基本上完全缩回。根据本实施方式，压缩弹簧17抵抗活塞3的直的伸出，使得在冷 却阶段期间活塞3返回到其完全收回或缩回状态。附加的活塞几何形状16用作硬停(hard stop)，以限制活塞3在壳体10和安装帽20之间行进。再参照图3，热致动器1还包括高压密封14，其在加热过程中链烷烃15经受相变 时容纳膨胀的链烷烃15。另外，热致动器1包括环境密封18，其确保污染物不会计入而干 扰活塞3或者弹簧17的内部运行。安装帽20和端盖11两者有螺纹19，因此当两者拧到位 时固定到壳体10。珀耳贴热电结热泵12如下讨论提供使用诸如图3所示的热致动器1的珀耳贴热电结热泵12的操作综 述。珀耳贴热电结热泵12是在其两个相对的板之间引起热力学能量流动的半导体装置。传 递的热量与通过η-型和ρ-型半导体的交替串接或排列的电流量成比例，由下式给出Q = 2 · N · { α · I · Tc- [ (I2 · ρ) / (2 · G) ] - κ · Δ T · G}Q 泵送的热(W)N:热耦结的数目α 塞贝克系数(V/K)I:电流(A)Tc 冷侧温度(K)ρ 电阻率(Ω· cm)G 热电的元件的面积/长度(cm)K 热传导率(W/cm · K)Δ T 热侧温度_冷侧温度(K)通过从环境抽取能量以及通过传递来自其内部电阻能量损失的热，珀耳贴装置12 可以被用以有效地加热诸如链烷烃15的物体。交换珀耳贴结12的电极性通过抽吸在另一
8方向上的热并将其释放到大气中而冷却物体。这样，根据一个实施方式，当加热可膨胀材料 15，结果起落架已经被释放时，可以通过交换珀耳贴装置12的电极性主动地消散液态链烷 烃15的热量。这种使用珀耳贴装置12的双向热传递特性的结合加热和冷却是有利的，因 为其减少了整个致动器循环时间并且允许链烷烃15的更快的加热和冷却。在冷却状态期间，通过珀耳贴装置12传递的热量通过热换能器(在图中未示出) 消散。为减少在致动过程中必须被加热的金属的体积，优选地，热换能器保持小的并且使用 风扇的强制对流以消散必要的热量。壳体 10围绕和/或接触链烷烃15的材料被选择，使得它们具有低的热传导率。这种设计 特征将减小通过热消散导致的热损失、提高效率和因此减少致动循环时间。例如，这可以通 过由高强度聚合物制造致动器1的壳体10(图2和3)或者通过在金属壳体内部使用绝缘 的插入物来实现。必须考虑允许热量的适当的热传导通过端盖11进出珀耳贴装置12。如先前所述，根据一个实施方式，采用单一腔热致动器1以执行上位锁释放动作。 采用双重热传递方法(例如镍铬合金电阻线13和珀耳贴结热泵12)以提供冗余的水平。根据可选择的实施方式，第二热致动器1 (未图示)设置在相同的上位锁组件100 上以用作这里所述的第一热致动器1的第二释放系统。这个第二致动器1将以独立的电源 操作以用作冗余致动源。应该理解，如果第一和第二热致动器1的任何一个故障，第一和第 二热致动器1的另一个将被用作备用以驱动上位锁释放机构4并引起制动钩6和起落架的 释放。可以应用加热方法(例如镍铬合金电阻线13、珀耳贴结热泵12或者本领域技术人员 知道的其它加热机构)的一种(或者两种)以熔化在这个第二致动器中的链烷烃15并且 引起起落架的释放。有利地，热致动器1用小的单位质量产生相对大的作用力。通常，热致动器显现平 滑操作特性并且可以用于闭环反馈系统。已知的热致动器的缺点在于循环时间。因为加热 系统必须升温，然后熔化石蜡；因此致动过程不是即时的。根据一个实施方式，通过最小化 壳体10的圆筒形腔中石蜡15体积可以缩短致动时间，由此最小化通过致动器主体的热传 导和最大化能量输入。温度传感器602和控制系统604根据一个实施方式，热致动器1还包括温度传感器602和控制系统604，如图6所 示。温度传感器602可操作用以检测可膨胀材料(例如链烷烃15)的温度读数，同时控制 系统604可操作用以接收温度读数并且根据温度读数连续地控制材料的温度。例如，温度传感器602嵌入在热致动器1的链烷烃15中。如图6图示，链烷烃15的 温度数据可以被反馈回给控制系统604，控制系统604可操作成将链烷烃15的温度保持为 刚刚在熔化点以下。这样，一旦链烷烃15温度刚刚处在熔化点604以下，加热装置603 (例 如镍铬合金电阻线13和/或珀耳贴结热泵12或者其它加热机构)仅仅需要提供足够克服 熔解和熔化链烷烃15的潜热的能量以引起链烷烃15的体积膨胀和活塞3的伸出。因而， 由于可膨胀材料15已经处在熔化温度以下的预定温度处，这种方法或措施缩短热致动器1 的响应时间，并且镍铬合金电阻线13和/或珀耳贴结头热泵12将提供足够能量以熔化可 膨胀材料15。此外，本领域技术人员应理解，温度传感器602和控制系统604可以在第二热 致动器(未显示)中类似地应用或执行。
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根据一个实施方式，热致动器1还包括耦合到可膨胀材料和控制系统604的压力 传感器。压力传感器适于监测可膨胀材料的压力或压强并且提供其压力或压强读数。在一 个方面，控制系统604可操作以接收压力读数并控制可膨胀材料的压力至预定值。由于超 常的压力读数，控制系统还可操作用以确定热致动器1是否已经发生故障。如这里所说明，有利地，保持可膨胀材料15刚刚处于可膨胀材料15熔化点以下的 预定温度处，使得为了使活塞3伸出仅提供足够克服熔化的潜热的能量。在上述实施方式 中，采用主动控制系统604用来自温度传感器602的反馈将温度保持在期望温度处。根据 其它实施方式，热致动器1通过被动地通过恒温加热装置702将可膨胀材料15的温度保持 在第一预定阈值处提供改善的循环时间。恒温加热装置702根据图7所示的实施方式，热致动器1包括耦合到腔并且与材料15连通的第一恒 温加热装置702，使得第一恒温加热装置702可操作以将所述材料15加热到第一预定温度 并且将所述材料15保持在第一预定温度处(例如稍微低于可膨胀材料的熔化温度)。根据本实施方式，热致动器1还包括耦合到腔并且与材料15连通的第二加热机构 704,使得第二加热机构704可操作以将可膨胀材料15从第一预定温度加热到第二预定温 度。本领域技术人员应理解，第一和第二预定温度可以包括想要的温度范围。在本发明的一个方面，第一恒温加热装置包括正温度系数(PTC)的加热器，其适 于加热和保持可膨胀材料15的期望的阈值温度。第二加热机构包括诸如电阻加热元件或 者珀耳贴热电结热泵的加热机构以传递热至可膨胀材料15。如所述，第二加热机构704适 于将可膨胀材料从经由恒温加热装置702达到的第一温度加热第二预定温度(例如可膨胀 材料的熔化温度)。也就是说，第二加热机构704适于将可膨胀材料加热达到引起材料15 熔化的温度点，并且引起材料体积增大，以便提供足够的能量以引起活塞3伸出。如先前说明，根据优选的实施方式，热致动器1提供双冗余加热机构，使得如果加 热机构中的一个故障或者不起作用，另一个加热机构可操作以充分地加热可膨胀材料15， 以引起活塞3的伸出。进一步，双冗余加热机构允许两个加热机构一起工作以导致更快地 加热可膨胀料15和进一步减少循环时间。根据本实施方式，第二加热机构704包括双冗余加热机构。在这种情况下，双冗余 加热机构可操作以联合恒温加热装置一起加热所述可膨胀材料15。也就是说，在致动以前， 恒温加热装置702可以将可膨胀材料15的温度保持到预定的阈值(例如低于材料15的熔 点温度以下的第一预定温度)。所述双冗余加热机构的每一个可以独立地提供足够的能量 以熔化可膨胀材料15而产生致动，或者两个加热机构可以并行使用以允许更快地加热可 膨胀材料15而产生致动。在一个方面，双冗余加热机构包括诸如珀耳贴热电结热泵12的第一加热机构和 诸如电阻加热元件13的第二加热机构。双冗余加热机构可操作以与包括正温度系数加热 器的恒温加热机构70协同加热可膨胀材料15。本领域技术人员应理解，可以设想其它组合的双冗余加热机构。例如，双冗余加热 机构可以包括与可膨胀材料15连通的两个珀耳贴热电结热泵12并且可操作用以与恒温加 热装置协作以将可膨胀材料15从第一预定温度(例如正好在熔点温度以下)加热到引起 材料15体积膨胀并导致活塞3伸出的第二预定温度。
优选地，在一个方面，热致动器1采用正温度系数(PTC)加热器结合珀耳贴热电结 热泵12，两个装置都设置用以加热可膨胀材料15。在操作中，正温度系数加热器被激活以 传递热进入可膨胀材料并且将材料保持在第一预定温度处。当PTC加热器传递热进入可膨 胀材料时，不激活珀耳贴热电结热泵，直到希望驱动活塞3。由于正温度系数加热器能够恒 温操作，其将自调节到设计的临界温度(例如第一预定温度)并达到稳定状态温度。所述 设计的临界温度可以选择在正温度系数加热器形成的预定的温度处，使得在所述预定确定 的温度处，可膨胀材料将被保持在熔点以下。一旦需要驱动活塞3，珀耳贴热电结热泵12被 激活以提供能量以克服可膨胀材料15的熔解的潜热，由此熔化材料15 (例如通过达到第二 预定温度)并且操作致动器1。在缩回过程中，珀耳贴热电结热泵12的操作被反向以从材 料去除能量以固化材料15。当达到预定温度时，珀耳贴热电结热泵12停止工作并且正温度 系数加热器可操作以将材料15带到位于设计的临界温度处的稳定状态温度(例如第一预 定温度)。替换地，上述实施方式可以设置有镍铬合金电阻加热器13而不是珀耳贴热电结 热泵12，使得镍铬合金电阻加热器13配置成一旦需要驱动活塞3则熔化材料15。PTC加热器的操作这里说明正温度系数加热器操作的综述。优选地，所述加热器由具有正温度系数 的陶瓷材料形成，使得高的非线性的热响应导致经过确定的临界温度时材料电阻率迅速增 大。具有这个特征的典型的材料是钛酸钡和钛酸铅复合材料。通过使用这种材料，加热器 能够作为其自身的恒温装置，并且无源地控制加热器温度。当应用电流到加热器时，电阻率 相对低并且因此，由于电阻加热，温度上升。然而，当温度上升超过设计临界温度时，电阻率 显著地增大并且减小电流，而依次减少电阻加热。结果带来稳定状态，其中加热器的温度处 于临界温度处(例如第一预定温度)。在图4所示的另一实施方式中，正温度系数电阻器与电阻加热元件串联设置，使 得PTC电阻器用以调节通过加热元件的电流并且保持稳定状态的温度。由于两个电阻器串 联，两个电阻分配相同电流。由于PTC加热器中的电阻率和温度的关系，当温度上升时，增 大的电阻将减少通过支路的总的电流。当需要额外的加热时，通过使用开关机构，PTC电阻 可以被分路到Oohms，允许全部电流通过加热元件。双冗余如前简要的说明，使用多个加热机构用以致动热致动器1而提供冗余。如图3所 示的一个实施方式，图中示出采用两个加热机构(珀耳贴热电结热泵12和电阻加热元件 13)的热致动器1的侧视图和截面图。而且，如先前说明，根据一个实施方式，珀耳贴热电结 热泵12操作为主要加热机构，而电阻加热元件13操作为第二加热机构，由此在发生故障或 者为了更快地加热可膨胀材料(当珀耳贴热电结热泵12和电阻加热元件13两者并行操作 时)的情况下提供冗余的加热。在一个操作中，主要加热机构被激活用以在需要释放上位锁组件时加热可膨胀材 料，或者如本发明的每一个实施方式，主要加热机构被激活用以将可膨胀材料保持在预定 温度点。而且，如由本发明的实施方式描述的，主要和第二加热机构两者都可以设置用以协 作地加热可膨胀材料。由第二加热机构提供的冗余允许所述第二加热机构在由主要加热机 构造成故障的情况下执行致动上位锁机构的任务。主要加热机构的所述故障模式包括但不
11限于，供电故障和意外的温度读数。在这种情况下，热致动器1的控制系统604能够监测可 膨胀材料的温度，使得例如可膨胀材料的实际温度和期望温度之间的扩大的差异可以发信 号表示加热机构故障。如上说明了主要和第二加热机构的操作。图3中所示的热致动器1被设置用以单独地致动上位锁释放机构4。根据替换的 实施方式，热致动器1可操作用以在混合构造中实现功能，由此热致动器1用作第一致动 器，并且第二替换的致动器作为次级或第二致动器。所述第二替换的致动器包括例如，电机 致动器、液压致动器、电子螺线管致动器和其它如本领域的情况所说明的致动器，或者组结 合。第一和第二致动器的每个被设置以完全地致动上位锁机构，由此还提供其它水平冗余。 这种双冗余允许在致动器中的一个故障的情况下，另一个致动器执行解锁上位锁机构的任 务。替换地，第一和第二致动器可以设置用以部分地致动上位锁机构。而且，第一和第二致 动器可操作用以协作地致动释放机构。参照图5，图中显示的是采用两个致动器的上位锁组件100的等比例的视图。在 这个实施方式中，上位锁组件100包括第一热致动器1和第二液压致动器21。在这种结构 中，两个致动器(1和21)都可以致动上位锁释放机构4。以在单一致动器结构中说明的方 式，热致动器活塞3和液压致动器活塞22能够接触上位锁释放机构以致动位锁机构100。如上所述，两个致动器1、21可以操作用以提供双冗余致动上位锁释放机构。根据 在图5中示出的一方面，热致动器1用作主要致动器而液压致动器21用作次级或第二致动 器。在热致动器1显现故障状态的情况下，热致动器1失效(例如不起作用)并且液压致 动器21承担主要致动器作用(例如起作用)。这种故障行为可以包括但不限于，加热器故 障(主要和第二加热机构两者)或者在预定的时间以后不能致动。在这种情况下，上位锁 组件100的过程系统能够监测上位锁释放机构4的位置并确定期望致动和实际致动之间的 经过时间。例如，不能接受的经过时间可以表示上位锁致动器中的故障并且将因此发信号 给第二致动器以承担主要致动器的作用(例如变成起作用)并且主要致动器失效(例如不 起作用)。虽然在图3所示的热致动器1具有双冗余加热机构(例如镍铬合金电阻线13和珀 耳贴接合热泵12)，其可以并行地操作或者单个地操作，在此已经描述该热致动器与上位锁 组件100 —起使用，本领域技术人员应理解，可以设想这种热致动器1的其它使用和应用。虽然已经参照图示的实施方式和示例说明本发明，说明书不是意图以限制意义上 解释。因而，当参照这个说明时，对于本领域技术人员而言，图示实施方式的多种修改以及 本发明的其它实施方式是显而易见的。因此认为附后的权利要求将覆盖这种修改或者实施 方式。虽然本发明的优选的实施方式已经说明在此，本领域技术人员应理解。在没有背 离本发明的精神和附后权利要求的范围的情况下，对其可做各种变化。
1权利要求
一种用于保持和释放起落架系统的上位锁组件，所述上位锁组件包括热致动器，包括腔，配置用以在其中容纳可膨胀材料；加热机构，耦合到所述腔，用于加热所述可膨胀材料并引起可膨胀材料的体积膨胀；活塞，可滑动地耦合到所述腔并适于响应于所述体积膨胀而延伸；和上位锁释放机构，所述上位锁释放机构在所述活塞延伸时可释放地被所述活塞接合，使得所述接合的上位锁释放机构引起所述起落架的释放。
2.根据权利要求1所述的上位锁组件，其中，所述加热机构还包括第一电阻加热装 置，其可操作用以加热所述可膨胀材料；和第二珀耳贴结装置，其可操作用以交替地加热和 冷却所述可膨胀材料，所述加热和冷却引起所述活塞的致动。
3.根据权利要求1所述的上位锁组件，其中所述可膨胀材料包括链烷烃石蜡。
4.根据权利要求1所述的上位锁组件，其中所述热致动器还包括温度传感器，所述温 度传感器位于所述腔内并且可操作用以测量所述可膨胀材料的所述温度。
5.根据权利要求4所述的上位锁组件，还包括与所述温度传感器连通的控制系统，所 述控制系统可操作用以接收所述测量温度并将所述温度保持在预定阈值以下的预定范围 处。
6.根据权利要求5所述的上位锁组件，其中所述预定阈值包括所述可膨胀材料的熔点温度。
7.根据权利要求2所述的上位锁组件，其中所述电阻加热装置可操作用以联合所述珀 耳贴结装置加热所述材料。
8.根据权利要求2所述的上位锁组件，其中所述电阻加热装置和珀耳贴结装置的每一 个可操作用以独立地加热所述材料而引起所述活塞的延伸，以便当所述电阻加热装置和第 二珀耳贴结装置中的另一个不起作用时提供冗余。
9.根据权利要求1所述的上位锁组件，还包括选自下面组中的第二致动器第二热致 动器、电机致动器、液压致动器和电螺线管致动器，其中所述第二致动器起作用并且可操作 用以当所述热致动器不起作用时接合所述上位锁释放机构。
10.根据权利要求1所述的上位锁组件，还包括第一恒温加热装置，其耦合到所述腔并 且与所述材料连通，所述第一恒温加热装置可操作用以加热所述材料并将所述材料保持在 预定温度处，其中所述加热机构可操作用于对处于所述预定温度的所述材料加热一次到第 二温度，引起所述可膨胀材料的体积膨胀。
11.根据权利要求10所述的上位锁组件，其中所述第一恒温加热装置包括正温度系数 (PTC)加热器。
12.根据权利要求10所述的上位锁组件，其中所述加热机构包括可操作用以加热所述 可膨胀材料的第一电阻加热装置和可操作用以交替地加热和冷却所述可膨胀材料的第二 珀耳贴结装置中的至少一个，所述加热和冷却引起所述活塞的致动。
13.根据权利要求10所述的上位锁组件，其中所述预定温度包括所述可膨胀材料的熔 化温度以下的温度。
14.一种热致动器，包括腔，设置用以在其内容纳可膨胀材料；耦合到所述腔的加热机构，所述加热机构包括第一电阻加热装置，所述第一电阻加热 装置可操作用以加热所述材料而引起其体积膨胀；和第二珀耳贴结装置，所述第二珀耳贴 结装置可操作用以交替地加热和冷却所述材料而引起其相应的体积膨胀和收缩；和活塞，可滑动地耦合到所述腔并适于响应于所述体积膨胀而延伸。
15.根据权利要求14所述的热致动器，其中所述可膨胀材料包括链烷烃石蜡。
16.根据权利要求14所述的热致动器，还包括温度传感器，所述温度传感器位于所述 腔中并且可操作用以测量所述可膨胀材料的所述温度。
17.根据权利要求16所述的热致动器，还包括与所述温度传感器连通的控制系统，所 述控制系统可操作用以接收所述测量温度并且将所述温度保持在预定阈值以下的预定范 围处。
18.根据权利要求17所述的热致动器，其中所述预定阈值包括所述可膨胀材料的熔点温度。
19.根据权利要求14所述的热致动器，其中所述电阻加热装置可操作用以与所述珀耳 贴结装置联合加热所述材料。
20.根据权利要求14所述的热致动器，其中所述电阻加热装置和珀耳贴结装置的每一 个可操作用以独立地加热所述材料，引起所述活塞的延伸，以便在所述电阻加热装置和第 二珀耳贴结装置中的另一个不起作用时提供冗余。
21.一种热致动器，包括腔，配置用以在其内容纳可膨胀材料；第一恒温加热装置，耦合到所述腔并且与所述材料连通，所述第一恒温加热装置可操 作用以加热所述材料并将所述材料保持在预定温度处；加热机构，耦合到所述腔并且与所述材料连通，所述加热机构可操作用以对处于所述 预定温度的所述材料加热一次，引起其体积膨胀；和活塞，可滑动地耦合到所述腔并适于响应于所述体积膨胀而延伸。
22.根据权利要求21所述的热致动器，其中所述第一恒温加热装置包括正温度系数 (PTC)加热器。
23.根据权利要求21所述的热致动器，其中所述加热机构包括可操作用以加热所述可 膨胀材料的第一电阻加热装置和可操作用以交替地加热和冷却所述可膨胀材料的第二珀 耳贴结装置中的至少一个，所述加热和冷却引起所述活塞的致动。
24.根据权利要求21所述的热致动器，其中所述预定温度包括低于所述可膨胀材料的 熔化温度的温度。
25.一种通过热致动器接合上位锁机构以释放保持起落架的保持构件的方法，所述方 法包括加热位于所述热致动器的腔内的可膨胀材料，所述被加热的可膨胀材料在固态到液态 相变过程中经受体积膨胀并且引起耦合到所述腔的所述热致动器的活塞的致动；和响应于所述致动，接合所述上位锁机构以引起弹性地连接到所述上位锁机构的所述保 持构件的释放。
26.根据权利要求25所述的方法，其中加热可膨胀材料还包括加热所述可膨胀材料并将所述可膨胀材料保持在所述可膨胀材料熔点以下的第一预定温度处；接收释放起落架的要求；响应于接收所述要求，将所述可膨胀材料加热到所述可膨胀材料熔点以上的第二温 度，所述第二温度引起所述可膨胀材料的体积膨胀，以便引起所述保持构件的释放。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括(a)提供第一和第二加热机构，每个所述加热机构可操作用以加热所述可膨胀材料；(b)通过所述第一和第二加热机构中的一个加热所述可膨胀材料；(c)监测所述第一和第二加热机构中的所述一个以确定其故障；和(d)响应于所述故障的确定，通过所述第一和第二加热机构中的另一个加热所述可膨 胀材料。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一加热机构包括电阻加热装置，其可操 作用以加热所述可膨胀材料；和所述第二加热机构包括珀耳贴结装置，其可操作用以交替 地加热和冷却所述可膨胀材料而引起所述活塞的致动。
全文摘要
一种用于保持和释放起落架系统的上位锁组件，所述上位锁组件包括热致动器，热致动器包括设置用以在其中容纳可膨胀材料的腔；耦合到所述腔用于加热所述可膨胀材料并且引起其体积膨胀的加热机构；可滑动地耦合到所述腔并且适于响应于所述体积膨胀而伸出的活塞；和上位锁释放机构，所述上位锁释放机构在所述活塞伸出时可释放地与所述活塞接合，使得所述接合的上位锁释放机构引起所述起落架的释放。
文档编号B64C25/26GK101918720SQ200880120836
公开日2010年12月15日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者凯尔·R·施密特, 爱德华·春·凯·陈, 迈克尔·辛克莱 申请人:梅西埃-道蒂公司