飞机缝翼倾斜探测装置及其定位方法与流程

本发明涉及飞机的高升力系统，且尤其涉及一种基于齿轮齿条驱动的飞机缝翼倾斜探测装置及其定位方法。

背景技术

襟翼控制系统和缝翼控制系统共同组成了民机的高升力控制系统。对于缝翼来说，缝翼作动器安装在飞机机翼前缘舱内的结构隔板上，缝翼作动器输出轴通过花键与缝翼驱动小齿轮啮合，缝翼驱动小齿轮与缝翼驱动齿条啮合，缝翼驱动齿条安装在缝翼滑轨内槽，滑轨的端头连接缝翼舵面。缝翼的滑轨呈圆周运动，由于各个滑轨的半径不一样，整个缝翼呈圆锥运动。

现代民用飞机的高升力系统的研发需遵循arp4754a《飞机和系统的研发过程》文件中规定的要求，并以arp4761《安全评估过程指南和方法》为指导进行系统的安全性分析。缝翼倾斜超过限制作为缝翼系统的一种故障，可能造成缝翼舵面的破坏或者飞机操纵性能的大幅降低，因而被定义为灾难级(catastrophic)失效状态,必须采取足够的设计手段使其发生的概率低于1e-9，因此针对该故障的持续监控成为缝翼控制系统设计的必不可少的一部分。

一般的飞机采用rvdt(rotaryvariabledifferentialtransformer)旋转可变差动变压器探测每个缝翼驱动站位的倾斜。传感器由机械摇臂连杆机构驱动，缝翼正常收放时，连杆随着舵面运动，对应不同的运动角度，传感器输出不同的电压值来测缝翼站位的角度，襟缝翼控制计算机通过比较多个站位的rvdt输出值来判断缝翼是否发生倾斜。但是上述方案存在相当大的难度，飞机机翼前缘舱内布置大量的系统和管路、线缆，布置空间十分紧张，往往没有足够的空间来布置摇臂连杆机构，对于现代超临界机翼超薄的机翼，此问题更突出，摇臂连杆机构无法布置在前缘舱内。

因此，本领域亟需一种能够在狭窄空间内进行安装的缝翼倾斜探测装置以及该装置的具有高重复性的定位方法。

技术实现要素：

本发明提出了一种新型的基于齿轮齿条驱动的民用飞机缝翼倾斜探测设计，该发明充分利用缝翼的滑轨呈圆周运动的原理，将缝翼传感器齿条布置在滑轨上，利用传感器齿条的运动驱动缝翼传感器的小齿头的转动，进而测出缝翼站位的角度。

此方法适用于前缘布置空间十分紧张尤其适用于采用超临界机翼的飞机缝翼倾斜探测的设计，具有针对性强、可重复性高、成本低、重量轻的特点。

具体来说，本发明提供了一种飞机缝翼倾斜探测装置，包括：

缝翼倾斜传感器装置，所述缝翼倾斜传感器装置包括角位移传感器并具有与所述角位移传感器关联的小齿头；

反馈齿条，所述反馈齿条用于安装至缝翼滑轨的内槽并与所述小齿头啮合。

在一优选实施例中，所述角位移传感器为旋转可变差动变压器。

在一优选实施例中，所述反馈齿条的厚度为2-4mm。防止脱开

在一优选实施例中，所述反馈齿条的宽度为10-15mm。

还提供一种对上述飞机缝翼倾斜探测装置进行定位方法，包括以下步骤：

确定所述反馈齿条与所述小齿头的压力角；

确定所述小齿头的齿数；

确定小齿轮、反馈齿条的传动比i；

根据确定了的i计算z2，i＝z2/z1,其中z2为所述反馈齿条的齿数，z1为所述小齿头的齿数；

选择模数m，并计算所述反馈齿条和所述小齿头的中心圆半径r＝m(z2-z1)；

在中心圆上布置所述传感器小齿头，使得所述小齿头位于所述中心圆半径上，且所述反馈齿条的分度圆位于所述中心圆半径上，并平衡和隔板上其他部件的距离以防止干涉或者间隙过小，调整模数m得到所述传感器小齿头的布置位置；

通过调整确定的模数进而调整确定的中心圆半径，在中心圆半径上选择合适的布置点，使得能保证齿条的长度能够探测到缝翼全行程的角度。

在一优选实施例中，确定所述压力角为20°。

在一优选实施例中，选择传感器小齿头的齿数大于12。

在一优选实施例中，传感器小齿头的齿数小于20。

在一优选实施例中，确定传动比i包括根据所述缝翼滑轨的转动半径，确定所述反馈齿条的转动半径，结合传感器小齿头的半径，确定传动比i＝所述反馈齿条的转动半径/所述小齿头的半径。

在一优选实施例中，确定传动比i包括将传动比i确定为等于缝翼的传动比。

本文所描述的飞机缝翼倾斜探测装置及其定位方法的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施例而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述、权利要求、以及附图。

应了解前文的一般描述和下文的详细描述说明了各种实施例并且意图提供理解要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解并且附图合并于本说明书中并且构成本说明书的部分。附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

参考以上目的，本发明的技术特征在下面的权利要求中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明构思的范围。

图1示出了根据本发明安装在飞机机翼前缘上的飞机缝翼倾斜探测装置。

图2示出根据本发明的飞机缝翼倾斜探测装置的反馈齿条的示意图。

图3示出根据本发明的飞机缝翼倾斜探测装置的缝翼倾斜传感器装置的示意图

附图标记列表

1缝翼倾斜传感器装置

11小齿头

12传感器本体部分

2反馈齿条

3缝翼滑轨

4结构隔板

5纵向滚柱

6横向滚柱

具体实施方式

现在将详细地说明本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”和“右”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

本发明主要解决了民用飞机超临界机翼缝翼倾斜探测问题，在需要进行缝翼倾斜探测的各个站位，充分利用缝翼滑轨3的空间安装反馈齿条，利用滑轨3的运动带动反馈齿条2运动，进而驱动带有小齿头11输入端的倾斜传感器装置1探测缝翼舵面的运动角度，当两个站位的倾斜传感器测出的运动角度超过预设阈值时，系统进行报警并锁定缝翼系统。

图1中示出了安装在飞机机翼前缘上的本发明飞机缝翼倾斜探测装置，其包括反馈齿条2以及带有小齿头11输入端的倾斜传感器装置1。如图所示，反馈齿条2设置在缝翼滑轨3下方的内槽内，并紧贴缝翼滑轨3内槽的上表面安装，从而能够充分利用了缝翼滑轨3内槽空间进行布置，不会影响机翼的气动外形。从而缝翼滑轨3带动缝翼倾斜时也同时带动反馈齿条2倾斜。

图2示出了反馈齿条2的示意图，反馈齿条2通过例如穿过反馈齿条2上设置的螺栓孔的螺栓而固定连接至缝翼滑轨3。但应理解，反馈齿条2也可通过其他方式固定连接至缝翼滑轨3。

图3示出了缝翼倾斜传感器装置1的示意图。该缝翼倾斜传感器装置1安装在机翼前缘舱内的结构隔板4上，并包括传感器本体部分12和小齿头11。传感器本体部分12内容纳有角位移传感器(未示出)。该角位移传感器与小齿头11关联，从而能够感测小齿头11的转动角度。该小齿头11又与反馈齿条2啮合，从而反馈齿条2的转动带动小齿头11转动。由此，缝翼倾斜传感器装置1的角位移传感器能够经由反馈齿条2和小齿头11探测缝翼滑轨3的倾斜角度，由此探测缝翼的倾斜角度。

较佳地，上述角位移传感器为旋转可变差动传感器rvdt。

反馈齿条2的厚度较佳地设置为2～4mm，由此在充分利用缝翼滑轨3内槽空间的同时也能保证反馈齿条2与小齿头11的啮合宽度，防止由于厚度过小导致出现无法有效啮合的故障。

反馈齿条2的宽度较佳地设置为为10～15mm，齿条的安装孔尺寸可设置为国标4.8mm，既保证反馈齿条2安装的可靠牢固，又能有效避免与滑轮横向滚柱6、轴销的干涉。

由于飞机前缘内部件众多，且布置空间十分紧张，因此需要对上述飞机缝翼倾斜探测装置进行小心定位，从而实现探测缝翼倾斜角度的目的。具体来说，定位方法包括以下步骤：

确定反馈齿条2与小齿头11的压力角，；

确定小齿头的齿数；

确定小齿轮11与反馈齿条2的传动比i；

根据确定了的i计算z2，i＝z2/z1,其中z2为所述反馈齿条的齿数，而z1为所述小齿头的齿数；

选择小齿轮11和反馈齿条2模数m，并计算反馈齿条2和小齿头11的中心圆半径r＝m(z2-z1)；

在该中心圆上布置传感器小齿头11，使得小齿头11的中心圆位于该中心圆半径上，且反馈齿条2的分度圆位于该中心圆半径上，并同时平衡和结构隔板4上其他部件的距离以防止干涉或者间隙过小，当产生干涉或间隙过小时，调整模数m，从而调整中心圆半径r以对小齿头11和反馈齿条2进行径向调整，从而得到传感器小齿头的合适布置位置；

通过调整确定的模数进而调整确定的中心圆半径r，并在中心圆半径上选择不与周围部件干涉或间隙过小的合适布置点，使得能保证齿条2的长度能够探测到缝翼全行程的角度。

具体来说，上述压力角可以确定为20°，以便于加工。

此外，为了避免根切，小齿头的齿数必须大于最小齿数，即大于12。为了便于加工，通常该齿数确定为13或14，一般不大于20。但应理解，该齿数也可大于20而不偏离本发明的范围。

其中传动比i可确定如下，根据缝翼滑轨3的转动半径，确定反馈齿条2的转动半径，结合传感器小齿头11的半径，确定传动比i＝反馈齿条的转动半径/小齿头的半径。此外，传动比i也可确定为等于缝翼的传动比。

本发明的优点如下：

1、反馈齿条安装在缝翼驱动滑轨上，充分利用了滑轨槽内空间进行布置，不会影响机翼的气动外形。

a)反馈齿条的厚度为2～4mm，充分利用滑轨槽空间的同时也能保证齿的啮合宽度，防止由于厚度过小导致出现无法有效啮合的故障。

b)反馈齿条的宽度为10～15mm，齿条的安装孔尺寸取国标4.8mm，既保证齿条安装的可靠牢固，又能有效的避免与滑轮横侧向滚柱、轴销的干涉。

2、缝翼倾斜传感器安装在机翼前缘舱内的结构隔板上，相应的隔板上还需安装缝翼作动器、引气管路、ewis电缆、结构滑轨横侧向滚柱等。

a)缝翼倾斜传感器带头小齿头输入端，可根据各个站位的结构隔板安装空间的实际情况，可变的调整反馈齿条和传感器齿轮的模数/半径来确定最佳的安装位置；

b)缝翼倾斜传感器齿头中心的布置点在中心圆上，布置点可以沿着中心圆运动，保证既能有效的利用结构隔板的空间完成安装布置，又能测到缝翼舵面全行程的运动。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构和工作原理进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。