力平衡传感器及用于其的方法与流程

示例性实施方式大体上涉及力平衡传感器，具体地涉及用于飞行控制表面的力平衡传感器。

背景技术：

通常，由布置在飞行控制表面的两侧的两个致动器来操作飞行控制表面。所述致动器由控制器驱动并且被所述控制器命令至基本相同的位置，以调节飞行控制表面的定位。当校准和/或安设致动器时，两个致动器之间的小振动会导致这两个致动器之间的稍微位置差异，而致使可能的飞行控制表面位置误差。

另外，即使在致动器完美地位于其位置的情况下，诸如这两个致动器之间的喇叭半径长度变化的安设变化会在两个飞行控制表面端之间呈现出转矩差(也称为力纷争(force-fight))，因此在致动器上呈现出力差。致动器上的该力差难以通过校准来解决。通常，该力差由置于飞行控制表面上的转矩来支撑，这引起可能会影响飞行控制表面的使用寿命的负载。

对于力纷争的传统解决方法是基于使用感测由两个致动器生成的压力的多个压力传感器。压力传感器被放置成感测横过相应致动器的压差。在一些系统中，为了实现三重冗余感测(即，使用三个功能等价的单元来提供冗余备份)，例如在致动器上采用12个单独的压力变换器/传感器以及相关的信号处理电子器件，以确定致动器之间的力平衡误差。在一些情况下，使用多个传感器可能会增加力差并产生反效果。

在另一传统解决方法中，在各喇叭和扭力杆之间串联地放置转矩传感器。大体上对于各致动器均有转矩传感器，各转矩传感器均产生传感器信号用于确定致动器之间的力平衡误差。与喇叭和扭力杆串联地放置转矩传感器(即，在扭力杆的负载路径中)可能会有损扭力杆的刚度并将扭力杆的刚度有效地降低至转矩传感器的刚度。

技术实现要素：

因而，旨在解决至少上述顾虑的设备和方法将发现用途。

如下是根据本公开主题的实施例的非排他性列表，其可以要求保护也可以不要求保护。

根据本公开主题的一个实施例涉及一种力平衡传感器，所述力平衡传感器包括机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至抗扭构件。

根据本公开主题的另一实施例涉及一种飞行器，所述飞行器包括：机身；具有控制表面框架的控制表面，所述控制表面框架通过抗扭构件枢转地联接至所述机身；第一致动器，所述第一致动器联接至第一端并被构造成使所述控制表面绕纵向轴线枢转；第二致动器，所述第二致动器联接至第二端并被构造成使所述控制表面绕所述纵向轴线枢转；力平衡传感器，所述力平衡传感器包括机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至所述控制表面的所述抗扭构件。

根据本公开主题的又一实施例涉及一种用于控制飞行器的控制表面的方法，所述方法包括：通过控制器致动第一致动器和第二致动器，以使所述控制表面相对于机身绕抗扭构件的纵向轴线枢转，其中所述抗扭构件将所述控制表面的控制表面框架枢转地联接至所述机身，并且所述第一致动器和所述第二致动器在所述抗扭构件的相应相反两端处联接至所述抗扭构件以使所述控制表面枢转；通过布置在所述抗扭构件的相反两端之间的力平衡传感器感测所述抗扭构件上的应变，所述力平衡传感器包括机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括传感器扭转构件、在所述传感器扭转构件的第一端和第二端之间联接至所述传感器扭转构件的至少一个应变传感器、联接至所述传感器扭转构件的所述第一端和所述抗扭构件的第一扭转加强构件、以及联接至所述传感器扭转构件的所述第二端和所述抗扭构件的第二扭转加强构件；以及基于由所述至少一个应变传感器感测的机械增加的应变通过所述控制器调整所述第一致动器和所述第二致动器中一者或多者的致动。

附图说明

由此已笼统地描述了本公开的实施例，现在将参照不必按比例绘制的附图，其中在所有数个视图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且其中：

图1是根据本公开的一个或多个方面的飞行器的示意性图示；

图2是根据本公开的一个或多个方面的控制表面和控制表面致动系统的俯视立体图；

图3是根据本公开的一个或多个方面的力平衡传感器的俯视立体图；

图4a是根据本公开的一个或多个方面的图3的力平衡传感器的一部分的侧视立体图；

图4b是根据本公开的一个或多个方面的图3的力平衡传感器的一部分的侧视立体图；

图4c是根据本公开的一个或多个方面的图3的力平衡传感器的一部分的侧视立体图；

图5是根据本公开的一个或多个方面使用图2的力平衡传感器控制飞行器的控制表面的方法；以及

图6是飞行器制造和维护方法的流程图。

具体实施方式

参照图1至图3，这里描述的本公开的方面提供了一种力平衡传感器100，力平衡传感器100与飞行控制表面1002成一体并且可以测量由于例如在各致动器1010、1020处所施加力的差异而在控制表面1002中引起的差动转矩(也称为力纷争)。力平衡传感器100被构造成：通过增加传感器扭转构件110上的扭应变的幅度而使力平衡传感器100的传感器扭转构件110的机械应变相对于飞行控制表面1002的抗扭构件1002t增加，以使与致动器控制器的转矩不平衡成比例的(力平衡传感器100的至少一个应变传感器120的)电信号高于所述至少一个应变传感器120的较低噪音阈值。所述机械应变是表面刚度的函数，并且对于飞行器1000而言，所述机械应变由于电噪音而太低以至于所述至少一个应变传感器120不能测量。本公开的一些方面通过机械地增加传感器扭转构件110上的扭应变的幅度而增大了传感器扭转构件110的机械应变，以使所述至少一个应变传感器120的电信号高于所述较低噪音阈值。

如这里将描述的，力平衡传感器100被构造成：隔离并机械地增加剪应力，测量横过控制表面1002例如在致动器1010、1020之间的转矩差，与其它传统方法相比(例如通过采用较少的传感器和相关电子器件)减少了复杂性，在测量致动器1010、1020之间的转矩差的同时减少传感器误差的贡献，并且与传统的传感器构造相比减少传感器的数量。下面提供了根据本公开主题的示例性、非排他性实施例(其可以被要求保护也可以不被要求保护)。

仍参照图1至图3，在一个方面中，这里描述的用于感测横过飞行器1000的至少一个控制表面1002的机械应变的力平衡传感器100包括机械应变放大系统130，机械应变放大系统130具有传感器扭转构件110、至少一个应变传感器120、第一扭转加强构件131a、131b、131c(通常称为第一扭转加强构件131)、第二扭转加强构件132a、132b、132c(通常称为第二扭转加强构件132)、第一扭力杆端联接构件136和第二扭力杆端联接构件137。通常，控制表面1002的抗扭刚度大致为使得由所述至少一个应变传感器120感测的任何机械应变可能位于由所述至少一个应变传感器120产生的信号噪音(即，低振幅信号)内。为了使由所述至少一个应变传感器120产生的信号能用，机械应变放大系统130被构造成机械地增加由所述至少一个应变传感器120产生的信号，以使传感器信号高于所述至少一个应变传感器120的噪音阈值。

力平衡传感器100被构造成使得所述至少一个应变传感器120感测联接至控制表面1002的抗扭构件1002t的、机械应变放大系统130的传感器扭转构件110的扭转变形。机械应变放大系统130将由所述至少一个应变传感器120感测的信号增大至高于噪音阈值的可接近水平(即，高于由所述至少一个应变传感器120生成的噪音的水平从而可以获得所述信号)。

应注意，尽管这里相对于飞行器1000的控制表面1002(例如，襟翼1002f、缝翼1002s、副翼1002a、升降舵1002e、方向舵1002r或任何其它合适的控制表面)的扭转变形描述力平衡传感器100，但在其它方面中，力平衡传感器100可以用在期望测量扭转构件的扭转变形的任何合适的工业中，例如海事、汽车、航空航天等。还应注意，尽管图1中所示的飞行器1000被显示为固定翼飞行器，但在其它方面中，飞行器可以是旋转翼飞行器或任何其它合适的飞行器。

如图2所示，第一致动器1010联接至抗扭构件1002t的第一端1002e1。第一致动器1010进一步以任何合适的方式联接至机身1001。第二致动器1020联接至抗扭构件1002t的第二端1002e2。第二致动器1020还以任何合适的方式联接至机身1001。第一致动器1010和第二致动器1020二者被构造成使控制表面1002绕抗扭构件1002t的纵向轴线1002la枢转(例如，通过致动器的伸长和缩回)。抗扭构件1002t在两个致动器1010、1020之间形成主要负载路径或应变路径。

在一个方面中，抗扭构件1002t是具有内部1002it的中空管1002ht(图3)，其中机械应变放大系统130布置在中空管1002ht的内部1002it中。在其它方面中，可以与这里相对于图4b和图4c描述的类似的方式将机械应变放大系统130联接至中空管1002ht的外表面。中空管1002ht可以按任何合适的方式联接至控制表面1002，以使随着中空管1002ht绕纵向轴线1002la枢转，控制表面1002与中空管1002ht作为单个单元而枢转。在另一方面中，抗扭构件1002t是具有外部1002et的实心杆1002sr(即，没有内表面，图4b)，其中机械应变放大系统130布置在实心杆1002sr的外部1002et上(图4b和图4c)。在一个方面中，抗扭构件1002t可以是实心杆和中空管的组合或具有任何合适形状的任何其它合适的构件。

仍参照图2至图4c，如上所述，力平衡传感器100大体上包括机械应变放大系统130，机械应变放大系统130具有传感器扭转构件110、至少一个应变传感器120、第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132。机械应变放大系统130布置在抗扭构件1002t上或者布置在抗扭构件1002t内，并且在在第一致动器1010和第二致动器1020之间形成副应变路径。机械应变放大系统130大体上具有比形成主要应变路径的抗扭构件1002t低的刚度。

机械应变放大系统130沿着抗扭构件1002t的纵向轴线1002la延伸距离d。在一个方面中，距离d可以跨越抗扭构件1002t的整个长度或者沿抗扭构件1002t跨越任何合适的距离，以增加抗扭构件1002t的刚度并增加传感器扭转构件110的应变，将在这里对其进一步描述。距离d也可以大体上与用于传感器扭转构件110、第一/第二扭转加强构件131、132和控制表面1002中一者或多者的材料相关。

在一个方面中，通过机械应变放大系统130增加抗扭构件1002t的抗扭刚度，使得kt＝k1tm+k2msa，其中kt是总刚度，k1tm是抗扭构件的刚度，k2msa是机械应变放大系统130的刚度。在一个方面中，传感器扭转构件110形成布置在控制表面1002的抗扭构件1002t上或者内的扭力杆或管。传感器扭转构件110包括沿着机械应变放大系统130的机械应变放大纵向轴线130la彼此间隔开的第一端110e1和第二端110e2，机械应变放大纵向轴线130la可以与抗扭构件1002t的纵向轴线1002la重合。第一端110e1和第二端110e2彼此间隔开跨越例如控制表面1002的长度的距离y(图3)。距离y可以跨越控制表面1002的任何合适的长度。在一个方面中，距离y可以大体上与用于抗扭构件1002t、第一/第二扭转加强构件131、132和控制表面1002中一者或多者的材料相关(即，所用的材料可以确定需要较大还是较小的传感器扭转构件110并由此较大还是较小的距离y以感测抗扭构件1002t上的扭转)。

在一个方面中，传感器扭转构件110是具有内部110it和外部110et的中空管110ht(图4b和图4c)，其中至少一个应变传感器120布置在中空管110ht的外部110et上。中空管110ht可以按任何合适的方式联接至控制表面1002，以使随着抗扭构件1002t扭转，中空管110ht相对于控制表面1002扭转。在其它方面中，传感器扭转构件110可以是具有外部110et的实心杆110sr(即，没有内表面)，其中至少一个应变传感器120布置在实心杆110sr的外部110et上。在一个方面中，传感器扭转构件110可以是实心杆和中空管的组合或具有任何合适形状的任何其它合适的构件。传感器扭转构件110被构造成具有基本比抗扭构件1002t、第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132低的材料刚度，将在下面对其进行进一步描述。

仍参照图2至图4c，至少一个应变传感器120被构造成感测例如在因致动第一致动器1010和第二致动器1020引起的控制表面1002的枢转运动期间施加在传感器扭转构件110上的应变(例如，传感器扭转构件110的扭转)。在一个方面中，至少一个应变传感器120布置在抗扭构件1002t内，使得抗扭构件1002t形成用于至少一个应变传感器120的电磁屏蔽件(即，至少一个应变传感器120布置在抗扭构件1002t内，使得抗扭构件1002t围绕至少一个应变传感器120而形成法拉第氏罩，以保卫或保护至少一个应变传感器120免于电磁干扰)。在一个方面中，例如在传感器扭转构件110联接至抗扭构件1002t的外部时，至少一个应变传感器120可以布置在传感器扭转构件110内，以电磁屏蔽至少一个应变传感器120。

在一个方面中，第一扭转加强构件131联接至传感器扭转构件110的第一端110e1。第二扭转加强构件132联接至传感器扭转构件110的第二端110e2。在一个方面中，第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132均延伸抗扭构件1002t的相应预定纵向长度131l、132l(图3)。第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132被构造成增加在机械应变放大系统130的长度之上抗扭构件1002t的抗扭刚度。各第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132的材料刚度比传感器扭转构件110和抗扭构件1002t二者的材料刚度都高，而传感器扭转构件110与抗扭构件1002t以及第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132相比具有较低的材料刚度。

与传感器扭转构件110相比具有较高的材料刚度的各第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132增加了在相应预定纵向长度131l、132l之上传感器扭转构件110的抗扭刚度。在相应预定纵向长度131l、132l之上增加的抗扭刚度导致联接在第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132之间的传感器扭转构件110的扭转的增加(即，第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132的较高的材料刚度减少了在相应预定纵向长度131l、132l之上机械应变放大系统130的扭转，使得在相应预定纵向长度131l、132l之上会出现的任何扭转被传递至传感器扭转构件110，以机械地增加传感器扭转构件110中的扭转)。传感器扭转构件110的扭转的增加因而机械地增加了由至少一个应变传感器120感测的应变(即，将应变增加至高于至少一个应变传感器120的较低噪音阈值)。

参照图3和图4a，将相对于图4a所示的第一扭转加强构件131a描述第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132，但是应理解，第二扭转加强构件基本相似并且包括相似的特征。如上所述，第一扭转加强构件131a和第二扭转加强构件132a联接至布置在抗扭构件1002t的内部1002it内的传感器扭转构件110。各第一扭转加强构件131a和第二扭转加强构件132a包括相应的第一扭力杆134a和第二扭力杆135a。在一个方面中，第一扭力杆134a和第二扭力杆135a是布置在抗扭构件1002t内的实心杆134sr1、135sr1(参见图3)或中空管134ht1、135ht1(参见图4a)。各第一扭力杆134a和第二扭力杆135a均包括沿着机械应变放大纵向轴线130la彼此分开的第一扭力杆端134e1、135e1和第二扭力杆端134e2、135e2。各第一扭力杆134a和第二扭力杆135a均被构造成使得第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132具有比传感器扭转构件110和抗扭构件1002t高的材料刚度。例如，各传感器扭转构件110和抗扭构件1002t可以由具有比第一扭力杆134a和第二扭力杆135a低的材料刚度的材料形成。

在一个方面中，第一扭力杆端联接构件136、137布置在各扭力杆134a、135a的第一扭力杆端134e1、135e1处。第一扭力杆端联接构件136、137被构造成将第一扭力杆端134e1、135e1固定地联接至抗扭构件1002t，以使在抗扭构件1002t与各第一扭力杆134a和第二扭力杆135a之间基本没有相对运动。

在另一方面中，如图4b和图4c所示，第一扭转加强构件131b、131c和第二扭转加强构件132b、132c与第一和第二扭转加强构件131a、132基本相似，但是在该方面中，第一扭转加强构件131b、131c和第二扭转加强构件132b、132c布置在抗扭构件1002t的外部1002et上。第一扭转加强构件131b、131c和第二扭转加强构件132b、132c包括呈一个或多个实心杆134sr2、135sr2(图4c)或中空管134ht2、135ht2(参见图4b)形式的相应的第一扭力杆134b和第二扭力杆135b。

在一个方面中，机械应变放大系统130可以进一步包括至少一个防振器138、139。防振器138、139可以布置在传感器扭转构件110的相应端110e1、110e2处。至少一个防振器138、139被构造成将布置在抗扭构件1002t上或内的传感器扭转构件110相对于来自抗扭构件1002t的振动隔离。至少一个防振器138、139吸收并缓冲由抗扭构件1002t生成的振动，以限制或减少从抗扭构件1002t传递至传感器扭转构件110的振动。

现在参照图2、图3和图4b，在一个方面中，力平衡传感器100进一步包括至少一个信号放大器150，信号放大器150联接到至少一个应变传感器120并被构造成电子放大由至少一个应变传感器120产生的传感器信号。在一个方面中，力平衡传感器100进一步包括联接到至少一个应变传感器120的控制器170。控制器170包括非暂时性计算机程序代码，其被构造成基于从至少一个应变传感器120接收的传感器信号而确定在传感器扭转构件110的第一端110e1和第二端110e2之间的扭转变形(即，扭曲)。控制器170被进一步构造成借由第一致动器1010和第二致动器1020的致动校正扭转变形以减少扭曲。

在一个方面中，各第一和第二扭力杆134a、134b、135a、135b的第一扭力杆端联接构件136、137可以包括至少一个孔缝145(参加图4a)。孔缝145被构造成供线170w、180w穿过。例如，电力线180w(诸如用于向至少一个信号放大器150和至少一个应变传感器120提供电力180)可以穿过第一扭力杆端联接构件136、137和第二扭力杆端联接构件138、139中的一者或多者。信号线170w(诸如用于从至少一个应变传感器120和至少一个信号放大器150向控制器170提供传感器信号)也可以穿过第一扭力杆端联接构件136、137。在一个方面中，电力线180w和信号线170w可以布置在至少信号放大器150的相对两侧上以基本防止电力线180w和信号线170w之间的电磁干扰。作为实施例，借助位于控制表面1002的侧1002ss2处的电力线180w提供电力180，同时借助位于侧1002ss1处的线170w传输传感器信号。在另一方面中，到至少一个应变传感器120和至少一个信号放大器150的电力180以及来自至少一个应变传感器120和至少一个信号放大器150的传感器信号可以按任何合适的方式提供。例如，在抗扭构件1002t是实心的情况下，线170w、180w可以通向以及来自位于抗扭构件1002t以及第一扭转加强构件131b和第二扭转加强构件132b外部的至少一个信号放大器150和至少一个应变传感器120。

现在参照图5，示出了使用力平衡传感器100控制飞行器1000的控制表面1002的方法400。在一个方面中，由控制器170致动第一致动器1010和第二致动器1020，以使控制表面1002相对于机身1001绕抗扭构件1002t的纵向轴线1002la枢转(见图5，方框401)。

在控制表面1002枢转期间和/或枢转之后，力平衡传感器100通过在第一端110e1和第二端110e2之间联接至传感器扭转构件110的至少一个应变传感器120感测施加在传感器扭转构件110上的应变(见图5，方框402)。在一个方面中，第一扭转加强构件131和第二扭转加强构件132增加抗扭构件1002t的抗扭刚度，以使传感器扭转构件110的扭曲机械地增加由至少一个应变传感器120感测的应变。

在一个方面中，由至少一个应变传感器120感测的、对应于机械增加的应变的传感器信号被至少一个信号放大器150进一步放大，并被传输至控制器170。基于至少一个应变传感器120感测的机械增加的应变，可以由控制器170调整第一致动器1010和第二致动器1020的位置(见图5，方框403)。调整第一致动器1010和第二致动器1020的位置将传感器扭转构件110并由此控制表面1002的扭曲减少至低于预定应变阈值的水平。

控制器170被构造成从与实施在传感器扭转构件110中的许多传感器接收信号。例如，如果诸如为了三重冗余而安设有多于一个的传感器120a、120b、120c(见图4b)并向控制器170提供信号，则控制器170被构造成确定使用哪个传感器信号或传感器信号的组合来平衡两个致动器1010、1020之间的力。确定使用哪个传感器信号或传感器信号的组合可以由控制器170以任何合适的方式进行，诸如通过取传感器信号的平均、如果一个或多个传感器信号与其它传感器信号相差了预定极限则舍弃所述一个或多个传感器信号，等等。如果一个传感器信号与其它传感器信号相差超过所述预定极限，则控制器170可以被构造成通知飞行器1000的操作者或其他人员在力平衡传感器100有异常传感器读数以进行诊断和预测。

一旦所选的信号被控制器170施加以校正两个致动器1010、1020之间的转矩差，则所述传感器信号所体现的转矩差降低，从而以闭环的方式保持所有其它干扰常数(例如，控制器170可以基本连续地调节致动器1010、1020中一者或多者的位置，直到控制器170从至少一个应变传感器120(或至少一个信号放大器150)接收的传感器信号表明两个致动器1010、1020之间的转矩差位于预定可接受的范围内)。所选的传感器信号被设置成修改提供给各致动器1010、1020的位置信号，以改变致动器1010、1020中一者或多者的命令位置而平衡这两个致动器1010、1020之间的力。在一个实施例中，为了最大的动态响应，所述信号将被对分并设置有反号以影响两个致动器位置信号。为了简化整合，整个信号振幅应被用于修改给仅一个致动器1010、1020的位置命令。在这两种情况下，位置命令改变的振幅可能跳跃以防止校准不良，或者防止一些其它问题对力平衡函数产生足够的位置权威，以防止一定失效模式生成超过飞行控制所需的标称表面位置的大表面位置偏移。

在一个方面中，通过至少一个防振器138、139阻尼传感器扭转构件110的振动。

在一个方面中，抗扭构件1002t将至少一个应变传感器120屏蔽以免于电磁影响(见图5，方框404)。

可在如图6所示的飞行器制造和维护方法500的背景下描述本公开的实施例。在其它方面中，本公开的实施例可以被应用于任何合适的工业中，例如诸如汽车、海事、航空航天等。关于飞行器制造，在前期生产过程中，示例性方法500可包括飞行器1000(见图1)的规格和设计(方框501)及材料采购(方框502)。在生产过程中，可进行飞行器1000的部件和子组件制造(方框503)以及系统整合(方框504)。此后，飞行器1000可经过认证和交付(方框505)以便进入服役(方框506)。在服役期间，飞行器1000可被安排进行例行维护(方框507)。例行维护可包括飞行器1000的可包括使用如这里所述的力平衡传感器100的一个或多个系统的改造、重构、翻新等。

可由系统集成商、第三方及/或运营商(例如客户)进行或执行示例性方法500的各个过程。为了本描述的目的，系统集成商可包括但不限于任一数量的飞行器制造商与主系统分包商；第三方可包括但不限于任一数量的供应商、转包商以及供货商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。

这里所示或所述的设备与方法可在制造和服务方法500的任一个或多个阶段中采用。例如，能以类似飞行器1000入役(方框506)中生产部件或子组件的方式制造对应于部件和子组件制造(方框503)的部件或子组件。而且，可在生产阶段503和504期间利用所述设备、方法的一个或多个实施例或者这些实施例的组合，例如大幅地加快飞行器1000的装配或减少飞行器1000的成本。类似地，可在例如但不限于飞行器1000处于服役(方框506)时和/或在维护(方框507)期间利用所述设备或方法实现的一个或多个实施例或者这些实施例的组合。

根据本公开的方面提供了如下：

a1.一种力平衡传感器，所述力平衡传感器包括：

机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：

传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；

至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；

联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及

联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，

其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至抗扭构件。

a2.根据a1所述的段落，其中借助所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件将转矩从所述抗扭构件传递至所述传感器扭转构件，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

a3.根据a1所述的段落，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件在所述机械应变放大系统的长度之上增加所述抗扭构件的抗扭刚度，其中由于施加在所述抗扭构件的相反两端的差动扭转力导致的、布置在所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件之间的所述传感器扭转构件的扭曲在所述机械应变放大系统的所述长度之上相对于所述抗扭构件的扭曲增加，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

a4.根据a1所述的段落，其中所述抗扭构件包括具有内部的中空管，其中所述至少一个应变传感器、所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件中的一者或多者布置在所述内部内。

a5.根据a1所述的段落，其中所述至少一个应变传感器、所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件中的一者或多者布置在所述抗扭构件的外部上。

a6.根据a1所述的段落，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件均包括：

扭力杆，所述扭力杆具有沿机械应变放大系统纵向轴线彼此分开的第一扭力杆端和第二扭力杆端；以及

第一扭力杆端联接构件，所述第一扭力杆端联接构件布置在所述第一扭力杆端处并被构造成将所述第一扭力杆端固定地联接至所述抗扭构件；

其中所述第二扭力杆端被构造成固定地联接至所述传感器扭转构件。

a7.根据a1所述的段落，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件的材料刚度均高于所述传感器扭转构件和所述抗扭构件二者的材料刚度。

a8.根据a1所述的段落，所述力平衡传感器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器的至少一个信号放大器。

a9.根据a1所述的段落，所述力平衡传感器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器的控制器，所述控制器被构造成基于从所述至少一个应变传感器接收的传感器信号而确定所述传感器扭转构件的所述第一端和所述第二端之间的扭转位移。

a10.根据a1所述的段落，其中使由所述至少一个应变传感器感测的应变机械地增加，以使由所述至少一个应变传感器感测的所述应变影响来自所述至少一个应变传感器的信号使其高于所述至少一个应变传感器的噪音阈值。

a11.根据a1所述的段落，其中所述至少一个应变传感器联接至所述传感器扭转构件，以使所述抗扭构件形成用于所述至少一个应变传感器的电磁屏蔽件。

a12.根据a1所述的段落，其中通过所述机械应变放大系统增加抗扭构件抗扭刚度，使得kt＝k1tm+k2msa，其中kt是总刚度，k1tm是抗扭构件的刚度，并且k2msa是所述机械应变放大系统的刚度。

b1.一种飞行器，所述飞行器包括：

机身；

具有控制表面框架的控制表面，所述控制表面框架通过抗扭构件枢转地联接至所述机身；

第一致动器，所述第一致动器联接至第一端并被构造成使所述控制表面绕纵向轴线枢转；

第二致动器，所述第二致动器联接至第二端并被构造成使所述控制表面绕所述纵向轴线枢转；

力平衡传感器，所述力平衡传感器包括：

机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：

传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；

至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；

联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及

联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，

其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至所述控制表面的所述抗扭构件。

b2.根据b1所述的段落，其中所述抗扭构件包括具有内部的中空管，其中所述至少一个应变传感器、所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件中的一者或多者布置在所述内部内。

b3.根据b1所述的段落，其中所述至少一个应变传感器、所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件中的一者或多者布置在所述抗扭构件的外部上。

b4.根据b1所述的段落，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件均包括：

扭力杆，所述扭力杆具有沿所述传感器扭转构件的所述纵向轴线彼此分开的第一扭力杆端和第二扭力杆端；以及

第一扭力杆端联接构件，所述第一扭力杆端联接构件布置在所述第一扭力杆端处并被构造成将所述第一扭力杆端固定地联接至所述抗扭构件；

其中所述第二扭力杆端被构造成固定地联接至所述传感器扭转构件。

b5.根据b1所述的段落，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件的材料刚度均高于所述传感器扭转构件和所述抗扭构件二者的材料刚度。

b6.根据b1所述的段落，所述飞行器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器的至少一个信号放大器。

b7.根据b1所述的段落，所述飞行器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器、所述第一致动器和所述第二致动器的控制器，所述控制器被构造成：

基于从所述至少一个应变传感器接收的传感器信号而确定所述传感器扭转构件的所述第一端和所述第二端之间的扭转位移；以及

致动所述第一致动器和所述第二致动器中的一者或多者，以使所述抗扭构件的扭曲减少并且从所述至少一个应变传感器接收的所述传感器信号低于预定的应变阈值。

b8.根据b1所述的段落，其中使由所述至少一个应变传感器感测的应变机械地增加，以使由所述至少一个应变传感器感测的所述应变影响来自所述至少一个应变传感器的信号使其高于所述至少一个应变传感器的噪音阈值。

b9.根据b1所述的段落，其中所述至少一个应变传感器联接至所述传感器扭转构件，以使所述抗扭构件形成用于所述至少一个应变传感器的电磁屏蔽件。

b10.根据b1所述的段落，其中通过所述机械应变放大系统增加抗扭构件抗扭刚度，使得kt＝k1tm+k2msa，其中kt是总刚度，k1tm是抗扭构件的刚度，并且k2msa是所述机械应变放大系统的刚度。

b11.根据b1所述的段落，所述飞行器进一步包括：

通过第一联接器联接至所述至少一个应变传感器的控制器；以及

通过第二联接器联接至所述至少一个应变传感器的电源，其中所述第一联接器穿过所述抗扭构件的所述第一端延伸，并且所述第二联接器穿过所述抗扭构件的所述第二端延伸，以减轻对由所述至少一个应变传感器产生的传感器信号的电磁影响。

c1.一种用于控制飞行器的控制表面的方法，所述方法包括：

通过控制器致动第一致动器和第二致动器，以使所述控制表面相对于机身绕抗扭构件的纵向轴线枢转，其中

所述抗扭构件将所述控制表面的控制表面框架枢转地联接至所述机身，并且

所述第一致动器和所述第二致动器在所述抗扭构件的相应相反两端处联接至所述抗扭构件以使所述控制表面枢转；

通过布置在所述抗扭构件的相反两端之间的力平衡传感器感测所述抗扭构件上的应变，所述力平衡传感器包括机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括传感器扭转构件、在所述传感器扭转构件的第一端和第二端之间联接至所述传感器扭转构件的至少一个应变传感器、联接至所述传感器扭转构件的所述第一端和所述抗扭构件的第一扭转加强构件、以及联接至所述传感器扭转构件的所述第二端和所述抗扭构件的第二扭转加强构件；以及

基于由所述至少一个应变传感器感测的机械增加的应变通过所述控制器调整所述第一致动器和所述第二致动器中一者或多者的致动。

c2.根据c1所述的段落，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件在所述机械应变放大系统的相应预定纵向长度之上延伸并增加在所述相应预定长度之上所述抗扭构件的抗扭刚度，以使由于由所述第一致动器和所述第二致动器施加在所述传感器扭转构件的第一端和第二端处的差动扭转力导致的、布置在所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件之间的所述传感器扭转构件的扭曲在所述机械应变放大系统的所述长度之上相对于所述抗扭构件的扭曲增加，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

c3.根据c1所述的段落，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件的材料刚度均高于所述传感器扭转构件和所述抗扭构件二者的材料刚度。

c4.根据c1所述的段落，其中通过至少一个信号放大器将由所述至少一个传感器感测的对应于所述机械地增加的应变的所述传感器信号放大以传输至所述控制器。

c5.根据c1所述的段落，其中使由所述至少一个应变传感器感测的应变机械地增加，以使由所述至少一个应变传感器感测的所述应变影响来自所述至少一个应变传感器的传感器信号使其信号振幅高于所述至少一个应变传感器的噪音阈值。

c6.根据c1所述的段落，所述方法进一步包括：通过所述抗扭构件屏蔽所述至少一个应变传感器使其免于电磁影响。

在上面提及的附图中，连接各种元件和/或部件的实线(如果有的话)可以代表机械、电、流体、光学、电磁、无线和其它联接和/或它们的组合。如这里所用的，“联接”意思是直接以及间接关联。例如，构件a可以与构件b直接关联，或者可以例如借助另一构件c与构件b间接关联。应理解，不必表示各种所公开元件当中的所有关系。因而，也可以存在除了附图中所示之外的联接。连接表示各种元件和/或部件的方框的点划线(如果有的话)代表在功能和目的上与由实线所代表的相似的联接；但是，由点划线代表的联接或者可以被选择性地提供，或者可以涉及本公开的替代实施例。同样，由虚线代表的元件和/或部件(如果有的话)表示本公开的替代实施例。可以在不脱离本公开范围的情况下，从具体实施例中省略实线和/或点划线所示的一个或多个元件。环境元件(如果有的话)用虚线表示。为了清楚起见，也可以显示虚拟(假想)元件。本领域技术人员应理解，附图中所示的一些特征可以按各种方式进行组合，而不必包括附图、其它附图和/或所附公开中所述的其它特征，即使该组合或这些组合在这里没有明确例示。类似的是，不限于所呈现实施例的附加特征可以与这里所示且所述的一些或所有特征组合。

在上面提及的图5和图6中，方框可以代表操作和/或其部分，并且连接各种方框的线并不暗示操作或其部分的任何具体顺序或从属性。由点划线表示的方框代表替代操作和/或其部分。连接各种方框的点划线(如果有的话)代表操作或其部分的替代从属性。应理解，不必表示各种所公开操作当中的所有从属性。图5和图6以及描述这里阐述的方法的操作的所附公开不应被解释为必须确定操作待执行顺序。相反，尽管示出了一个示例性顺序，但应理解可以在适当的时候修改操作的顺序。因而，某些操作可以按不同顺序执行或基本同时执行。另外，本领域技术人员将理解不必执行所述的所有操作。

在下面描述中，阐述数字具体细节以提供对所公开概念的透彻理解，而可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实施所公开概念。在其它情况下，已省略了已知装置和/或处理的细节以避免不必要地混淆公开。尽管将结合具体实施例描述一些概念，但应理解这些实施例不旨在构成限制。

除非另外表示，术语“第一”、“第二”等这里仅用作标号，并不旨在对这些术语所涉及的事项施加顺序、位置或等级要求。此外，例如提及“第二”事项并不需要或排除例如“第一”或更低数量事项以及/或者例如“第三”或更高数量事项的存在。

这里提及“一个实施例”意思是结合实施例描述的一个或多个特征、结构或特性被包含在至少一个实施中。说明书中各处的用语“一个实施例”可以也可以不指代相同实施例。

如这里所用的，“被构造成”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件实际上能够在没有任何变动的情况下执行所述特定功能，而不仅仅是在进一步修改之后具有执行所述特定功能的潜力。换言之，为了执行特定功能的目的而具体选择、生成、实现、利用、编程和/或设计所述“被构造成”执行所述特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件。如这里所用的，“被构造成”是指系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件的现存特性，其使得系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件在没有进一步修改的情况下执行所述特定功能。为了本公开的目的，被描述为“被构造成”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件可以额外或替代地被描述为“适于”和/或“操作”以执行所述功能。

这里公开的设备和方法的不同实施例包括各种部件、特征和功能性。应理解，这里公开的设备和方法的各种实施例可以按任何组合包括这里公开的设备和方法的任何其它实施例的任何部件、特征和功能性，并且所有这些可能性都旨在落入本公开的范围内。

受益于前面描述及相关附图中提供的教导，这里阐述的实施例的许多修改对于本公开所涉及的本领域技术人员是明了的。

条款1.一种力平衡传感器，所述力平衡传感器包括：

机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：

传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；

至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；

联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及

联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，

其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至抗扭构件。

条款2.根据条款1所述的力平衡传感器，其中借助所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件将转矩从所述抗扭构件传递至所述传感器扭转构件，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

条款3.根据条款1所述的力平衡传感器，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件在所述机械应变放大系统的长度之上增加所述抗扭构件的抗扭刚度，其中由于施加在所述抗扭构件的相反两端的差动扭转力导致的、布置在所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件之间的所述传感器扭转构件的扭曲在所述机械应变放大系统的所述长度之上相对于所述抗扭构件的扭曲增加，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

条款4.根据条款1所述的力平衡传感器，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件均包括：

扭力杆，所述扭力杆具有沿机械应变放大系统纵向轴线彼此分开的第一扭力杆端和第二扭力杆端；以及

第一扭力杆端联接构件，所述第一扭力杆端联接构件布置在所述第一扭力杆端处并被构造成将所述第一扭力杆端固定地联接至所述抗扭构件；

其中所述第二扭力杆端被构造成固定地联接至所述传感器扭转构件。

条款5.根据条款1所述的力平衡传感器，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件的材料刚度均高于所述传感器扭转构件和所述抗扭构件二者的材料刚度。

条款6.根据条款1所述的力平衡传感器，所述力平衡传感器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器的至少一个信号放大器。

条款7.根据条款1所述的力平衡传感器，所述力平衡传感器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器的控制器，所述控制器被构造成基于从所述至少一个应变传感器接收的传感器信号而确定所述传感器扭转构件的所述第一端和所述第二端之间的扭转位移。

条款8.根据条款1所述的力平衡传感器，其中使由所述至少一个应变传感器感测的应变机械地增加，以使由所述至少一个应变传感器感测的所述应变影响来自所述至少一个应变传感器的信号使其高于所述至少一个应变传感器的噪音阈值。

条款9.根据条款1所述的力平衡传感器，其中所述至少一个应变传感器联接至所述传感器扭转构件，以使所述抗扭构件形成用于所述至少一个应变传感器的电磁屏蔽件。

条款10.一种飞行器，所述飞行器包括：

机身；

具有控制表面框架的控制表面，所述控制表面框架通过抗扭构件枢转地联接至所述机身；

第一致动器，所述第一致动器联接至第一端并被构造成使所述控制表面绕纵向轴线枢转；

第二致动器，所述第二致动器联接至第二端并被构造成使所述控制表面绕所述纵向轴线枢转；

力平衡传感器，所述力平衡传感器包括：

机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括：

传感器扭转构件，所述传感器扭转构件具有沿着所述传感器扭转构件的纵向轴线彼此间隔开的第一端和第二端；

至少一个应变传感器，所述至少一个应变传感器在所述第一端和所述第二端之间联接至所述传感器扭转构件；

联接至所述传感器扭转构件的所述第一端的第一扭转加强构件；以及

联接至所述传感器扭转构件的所述第二端的第二扭转加强构件，

其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件联接至所述控制表面的所述抗扭构件。

条款11.根据条款10所述的飞行器，其中借助所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件将转矩从所述抗扭构件传递至所述传感器扭转构件，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

条款12.根据条款10所述的飞行器，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件在所述机械应变放大系统的长度之上增加所述抗扭构件的抗扭刚度，其中由于施加在所述抗扭构件的相反两端的差动扭转力导致的、布置在所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件之间的所述传感器扭转构件的扭曲在所述机械应变放大系统的所述长度之上相对于所述抗扭构件的扭曲增加，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

条款13.根据条款10所述的飞行器，其中所述传感器扭转构件、所述至少一个应变传感器、所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件中的一者或多者布置在所述抗扭构件的内部内或外部上。

条款14.根据条款10所述的飞行器，其中各所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件均包括：

扭力杆，所述扭力杆具有沿所述传感器扭转构件的所述纵向轴线彼此分开的第一扭力杆端和第二扭力杆端；以及

第一扭力杆端联接构件，所述第一扭力杆端联接构件布置在所述第一扭力杆端处并被构造成将所述第一扭力杆端固定地联接至所述抗扭构件；

其中所述第二扭力杆端被构造成固定地联接至所述传感器扭转构件。

条款15.根据条款10所述的飞行器，所述飞行器进一步包括联接至所述至少一个应变传感器、所述第一致动器和所述第二致动器的控制器，所述控制器被构造成：

基于从所述至少一个应变传感器接收的传感器信号而确定所述传感器扭转构件的所述第一端和所述第二端之间的扭转位移；以及

致动所述第一致动器和所述第二致动器中的一者或多者，以使所述抗扭构件的扭曲减少并且从所述至少一个应变传感器接收的所述传感器信号低于预定的应变阈值。

条款16.根据条款10所述的飞行器，其中通过所述机械应变放大系统增加抗扭构件抗扭刚度，使得kt＝k1tm+k2msa，其中kt是总刚度，k1tm是抗扭构件的刚度，并且k2msa是所述机械应变放大系统的刚度。

条款17.根据条款10所述的飞行器，所述飞行器进一步包括：

通过第一联接器联接至所述至少一个应变传感器的控制器；以及

通过第二联接器联接至所述至少一个应变传感器的电源，其中所述第一联接器穿过所述抗扭构件的所述第一端延伸，并且所述第二联接器穿过所述抗扭构件的所述第二端延伸，以减轻对由所述至少一个应变传感器产生的传感器信号的电磁效应。

条款18.一种用于控制飞行器的控制表面的方法，所述方法包括：

通过控制器致动第一致动器和第二致动器，以使所述控制表面相对于机身绕抗扭构件的纵向轴线枢转，其中

所述抗扭构件将所述控制表面的控制表面框架枢转地联接至所述机身，并且

所述第一致动器和所述第二致动器在所述抗扭构件的相应相反两端处联接至所述抗扭构件以使所述控制表面枢转；

通过布置在所述抗扭构件的相反两端之间的力平衡传感器感测所述抗扭构件上的应变，所述力平衡传感器包括机械应变放大系统，所述机械应变放大系统包括传感器扭转构件、在所述传感器扭转构件的第一端和第二端之间联接至所述传感器扭转构件的至少一个应变传感器、联接至所述传感器扭转构件的所述第一端和所述抗扭构件的第一扭转加强构件、以及联接至所述传感器扭转构件的所述第二端和所述抗扭构件的第二扭转加强构件；以及

基于由所述至少一个应变传感器感测的机械增加的应变通过所述控制器调整所述第一致动器和所述第二致动器中一者或多者的致动。

条款19.根据条款18所述的方法，其中所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件在所述机械应变放大系统的相应预定纵向长度之上延伸并增加在所述相应预定长度之上所述抗扭构件的抗扭刚度，以使由于由所述第一致动器和所述第二致动器施加在所述传感器扭转构件的第一端和第二端处的差动扭转力导致的、布置在所述第一扭转加强构件和所述第二扭转加强构件之间的所述传感器扭转构件的扭曲在所述机械应变放大系统的所述长度之上相对于所述抗扭构件的扭曲增加，以机械地增加由所述至少一个应变传感器感测的应变。

条款20.根据条款18所述的方法，其中通过至少一个信号放大器将由所述至少一个传感器感测的对应于所述机械地增加的应变的所述传感器信号放大以传输至所述控制器。

条款21.根据条款18所述的方法，其中使由所述至少一个应变传感器感测的应变机械地增加，以使由所述至少一个应变传感器感测的所述应变影响来自所述至少一个应变传感器的传感器信号使其信号振幅高于所述至少一个应变传感器的噪音阈值。

条款22.根据条款18所述的方法，所述方法进一步包括：通过所述抗扭构件屏蔽所述至少一个应变传感器使其免于电磁影响。

因此应理解，本公开并不限于所示的具体实施例并且修改和其它实施例旨在被包含在所附权利要求的范围内。另外，尽管前面描述及相关附图在元件和/或功能的一定示例性组合的背景下描述了本公开的实施例，但应理解可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下由替代实施提供元件和/或功能的不同组合。因而，所附权利要求中的括号内附图标记仅为了示例性目的提供而并不旨在将所保护主题的范围限于本公开所提供的具体实施例。