用于致动飞行控制表面的设备和方法

用于致动飞行控制表面的设备和方法
【专利摘要】本文中公开了用于致动固定翼飞机的飞行控制表面(16A至16C)的设备和方法。所公开的示例性设备包括公共的可移动驱动构件(20)，其用于致动多个飞行控制表面；第一动力传送装置(24A)，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个飞行控制表面中的第一飞行控制表面的动力传送；和第二动力传送装置(24B)，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个飞行控制表面中的第二飞行控制表面的动力传送。被传送到所述第二飞行控制表面的动力可以独立于被传送到所述第一飞行控制表面的动力而调整。还公开了用于使用磁流变流体或电流变流体致动飞行控制表面的设备和方法。
【专利说明】
用于致动飞行控制表面的设备和方法
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本国际PCT专利申请依赖于2014年1月31日提交的第61/933,933号美国临时专利 申请的优先权，所述临时专利申请的全部内容是W引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开大致上设及飞机的飞行控制表面的致动，且更特定地设及固定翼飞机的高 升力飞行控制表面的致动。
[0004] 发明背景
[0005] 许多固定翼飞机包括展开和/或缩回W改变在某些飞行阶段期间由机翼产生的升 力的量的高升力飞行控制表面。在某个飞机上，运些高升力飞行控制表面可W包括多个前 缘缝翼且还可W包括多个后缘襟翼。例如，安置在固定翼飞机的相同机翼上的多个前缘缝 翼可W机械地禪接到公共致动器使得其可同时统一地展开和缩回。类似地，安置在固定翼 飞机的相同机翼上的多个后缘襟翼可W机械地禪接到公共致动器使得其可同时统一地展 开和缩回。
[0006] 包括可仅被同时且统一地致动的多个飞行控制表面的现有高升力系统可限制进 一步调节某些飞行阶段期间固定翼飞机的机翼的性能的能力。因此，改进是期望的。
[0007] 概述
[000引本公开描述了用于致动飞机的飞行控制表面的系统、组件、设备和方法。本公开还 描述了用于差动地致动固定翼飞机的飞行控制表面(诸如高升力控制表面）的系统、组件、 设备和方法。差动地致动飞行控制表面可W包括W独立方式将动力从公共的源传送到多个 飞行控制表面。本公开还描述了用于经由磁流变流体或电流变流体将动力传送到一个或多 个飞行控制表面的系统、组件、设备和方法。
[0009] -方面，本公开描述了一种用于差动地致动固定翼飞机的多个飞行控制表面的设 备。所述设备包括:公共的可移动驱动构件，其用于致动所述多个飞行控制表面;第一动力 传送装置，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个飞行控制表面 中的第一飞行控制表面的动力传送;和第二动力传送装置，其被配置来独立于被传送到所 述第一飞行控制表面的动力可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个飞行控 制表面中的第二飞行控制表面的动力传送。
[0010] 所述第一动力传送装置和所述第二动力传送装置中的至少一个可W包括磁流变 流体和电流变流体中的一种。
[0011] 所述第一动力传送装置可W被配置来基于所述可移动驱动构件沿第一方向的致 动而允许所述第一飞行控制表面展开和缩回。
[0012] 所述第二动力传送装置可W被配置来基于所述可移动驱动构件沿所述第一方向 的致动而允许所述第二飞行控制表面展开和缩回。
[0013] 所述第一动力传送装置可W包括协同操作W允许所述第一飞行控制表面展开和 缩回的第一离合器和第二离合器。所述第一离合器和所述第二离合器中的至少一个可W包 括磁流变流体和电流变流体中的一种。
[0014] 所述第一动力传送装置和所述第二动力传送装置中的至少一个可W包括被配置 用于可控滑动的离合器。
[0015] 所述第一动力传送装置可W被配置来基于所述可移动驱动构件W恒定速度的致 动而允许调整所述第一飞行控制表面的致动速度。
[0016] 所述第二动力传送装置可W被配置来独立于所述第一飞行控制表面的所述致动 而允许调整所述第二飞行控制表面的致动速度。
[0017] 所述设备可W包括用于将所述第一飞行控制表面保持在第一期望位置处的第一 制动器和用于将所述第二飞行控制表面保持在第二期望位置处的第二制动器。
[0018] 所述一个或多个飞行控制表面中的每一个可W包括高升力飞行控制表面。例如， 所述一个或多个飞行控制表面中的每一个可W包括后缘襟翼。
[0019] 另一方面，本公开描述了一种用于致动固定翼飞机的飞行控制表面的设备。所述 设备包括:动力源，其用于致动所述飞行控制表面;和动力传送装置，其被配置来将动力从 所述动力源传送到所述飞行控制表面，所述动力传送装置包括磁流变流体和电流变流体中 的一种。
[0020] 所述动力源可W包括可旋转驱动构件。
[0021] 所述动力传送装置可W被配置来基于所述可旋转驱动构件沿第一方向的旋转而 允许所述飞行控制表面展开和缩回。
[0022] 所述动力传送装置可W包括协同操作W允许所述飞行控制表面展开和缩回的第 一离合器和第二离合器。
[0023] 所述第一离合器和所述第二离合器可W包括磁流变流体和电流变流体中的一种。
[0024] 所述动力传送装置可W被配置来基于所述可旋转驱动构件W恒定速度的旋转而 允许调整所述飞行控制表面的致动速度。
[0025] 所述设备可W包括线性致动器，所述线性致动器被配置来将动力从所述动力传送 装置传送到所述飞行控制表面。
[0026] 所述线性致动器可W包括与螺钉接合的螺母。
[0027] 所述飞行控制表面可W包括后缘襟翼。
[0028] 另一方面，本公开描述了一种用于差动地致动多个可致动构件的设备，所述设备 包括：
[0029] 公共的可移动驱动构件，其用于致动所述多个可致动构件；
[0030] 第一动力传送装置，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述 多个可致动构件中的第一可致动构件的动力传送;和
[0031] 第二动力传送装置，其被配置来独立于被传送到所述第一可致动构件的动力可变 地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个可致动构件的第二可致动构件的动力传 送。
[0032] 所述第一动力传送装置和所述第二动力传送装置中的至少一个可W包括磁流变 流体和电流变流体中的一种。
[0033] 另一方面，本公开描述了一种用于使用公共的可移动驱动构件差动地致动固定翼 飞机的多个飞行控制表面的方法。所述方法包括:可变地调整从所述公共的可移动驱动构 件传送到所述多个飞行控制表面中的第一飞行控制表面的动力;和独立于被传送到所述第 一飞行控制表面的所述动力，可变地调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述多个飞 行控制表面中的第二飞行控制表面的动力。
[0034] 可变地调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第一飞行控制表面和所述 第二飞行控制表面中的至少一个的动力可W包括使磁流变流体经受磁场和使电流变流体 经受电场中的一项。
[0035] 所述方法可W包括：
[0036] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第一飞行控制表面的动力W基于 所述公共的可移动驱动构件沿第一方向致动而导致所述第一飞行控制表面展开；
[0037] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第一飞行控制表面的动力且接合 与所述第一飞行控制表面相关联的第一制动器W导致所述第一飞行控制表面停止;和
[0038] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第一飞行控制表面的动力且至少 部分地脱离所述第一制动器W基于所述公共的可移动驱动构件沿所述第一方向致动而导 致所述第一飞行控制表面缩回。
[0039] 所述方法可W包括：
[0040] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第二飞行控制表面的动力W基于 所述公共的可移动驱动构件沿所述第一方向致动而导致所述第二飞行控制表面展开；
[0041] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第二飞行控制表面的动力且接合 与所述第二飞行控制表面相关联的第二制动器W导致所述第二飞行控制表面停止;和
[0042] 调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第二飞行控制表面的动力且至少 部分地脱离所述第二制动器W基于所述公共的可移动驱动构件沿所述第一方向致动而导 致所述第二飞行控制表面缩回。
[0043] 所述方法可W包括当所述公共的可移动驱动构件沿第一方向致动时沿相反方向 致动所述第一飞行控制表面和所述第二飞行控制表面。
[0044] 所述方法可W包括当所述公共的可移动驱动构件W恒定速度致动时调整所述第 一飞行控制表面的致动速度。
[0045] 所述方法可W包括当所述公共的可移动驱动构件W所述恒定速度致动时调整所 述第二飞行控制表面的致动速度。
[0046] 所述方法可W包括独立于所述第一飞行控制表面的致动来调整所述第二飞行控 制表面的致动速度。
[0047] 所述方法可W包括调整从所述公共的可移动驱动构件传送的动力W依不同致动 速度来致动所述第一飞行控制表面和所述第二飞行控制表面。
[0048] 所述第一飞行控制表面和所述第二飞行控制表面中的每一个可W包括高升力飞 行控制表面。例如，所述第一飞行控制表面和所述第二飞行控制表面中的每一个可W包括 固定翼飞机的相同机翼上的后缘襟翼。
[0049] 所述方法可W包括：
[0050] 在可变地调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第一飞行控制表面的动 力之前释放与所述第一飞行控制表面相关联的第一制动器;和
[0051] 在可变地调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述第二飞行控制表面的动 力之前释放与所述第二飞行控制表面相关联的第二制动器。
[0052] 另一方面，本公开描述了一种用于致动固定翼飞机的飞行控制表面的方法。所述 方法可W包括：启动动力源;使磁流变流体经受磁场和使电流变流体经受电场中的一项W 导致将动力从所述动力源传送到飞行控制表面。
[0053] 所述方法可W包括调整所述磁场或电场的强度W调整所述飞行控制表面的致动 速度。
[0054] 所述方法可W包括：
[0055] 使第一量的磁流变流体经受第一磁场W导致所述飞行控制表面展开；
[0056] 至少部分地从所述第一量的磁流变流体中移除所述第一磁场;和
[0057] 使第二量的磁流变流体经受第二磁场W导致所述飞行控制表面缩回。
[005引所述方法可W包括：
[0059] 使第一量的电流变流体经受第一电场W导致所述飞行控制表面展开；
[0060] 至少部分地从所述第一量的电流变流体中移除所述第一电场;和
[0061] 使第二量的电流变流体经受第二电场W导致所述飞行控制表面缩回。
[0062] 所述动力源可W包括驱动器的运动。所述驱动器的运动可W沿单个方向进行。所 述驱动器的运动可W恒定速度进行。
[0063] 所述飞行控制表面可W包括后缘襟翼。
[0064] 在又一方面，本公开描述了一种用于使用沿第一方向致动的可移动驱动构件来致 动固定翼飞机的飞行控制表面的方法。所述方法包括:调整从所述可移动驱动构件传送到 所述飞行控制表面的动力W基于所述可移动驱动构件沿所述第一方向的致动而导致所述 飞行控制表面展开;调整从所述可移动驱动构件传送到所述飞行控制表面的动力且接合与 所述飞行控制表面相关联的制动器W导致所述飞行控制表面停止;和调整从所述公共的可 移动驱动构件传送到所述飞行控制表面的动力且至少部分地脱离所述制动器W基于所述 可移动驱动构件沿所述第一方向的致动而导致所述飞行控制表面缩回。
[0065] 所述可移动驱动构件的致动可W包括可移动驱动构件的旋转。
[0066] 另一方面，本公开描述了一种包括如本文中所公开的设备的固定翼飞机。
[0067] 根据下文所包括的详细描述和附图将明白本申请的主题的运些和其它方面的其 它细节。
[006引附图简述
[0069] 现在参考附图，其中：
[0070] 图1是示例性固定翼飞机的俯视平面图；
[0071] 图2是用于致动图1的飞机的多个飞行控制表面的示例性系统的俯视平面图；
[0072] 图3是图2的系统的示例性动力传送装置部分的示意图；
[0073] 图4是图3的动力传送装置的详细示意图；
[0074] 图5是图4的动力传送装置的轴测图；
[0075] 图6是图5的动力传送装置的示例性离合器的示意图；且
[0076] 图7A和图7B是图5的动力传送装置的示例性离合器的示意轴向横截面图；
[0077] 图8是根据另一实施方案的图3的动力传送装置的详细示意图；
[0078] 图9A是图8的组装有壳体的动力传送装置的轴测图；
[0079] 图9B是图8的移除了壳体的动力传送装置的轴测图；且
[0080] 图10是图3的动力传送装置禪接到示例性控制器的示意图。
【具体实施方式】
[0081] 通过参考附图描述各个实施方案的方面。
[0082] 本公开设及飞机的飞行控制表面的致动。在各个实施方案中，本公开描述了用于 飞机的飞行控制表面或其它可致动构件的致动的系统、组件、设备和方法。本文中公开的系 统、组件、设备和方法可W(例如）用于诸如固定翼飞机的前缘缝翼和/或后缘襟翼的高升力 飞行控制表面的差动致动。然而，应理解，本文中公开的系统、组件、设备和方法可W结合其 它类型的飞行控制表面且结合除本文中举例的飞机之外的其它类型的飞机使用。如本公开 中提及的飞行控制表面的差动致动旨在涵盖将两个或更多个飞行控制表面致动不同的量 (例如，实现相对于彼此的不同位置设置），而无论是否经由同时致动（例如，包括不同时间 的单独致动）。还应理解，在各个实施方案中，本文中公开的系统、组件、设备和方法可W用 于其它类型的致动，包括(例如）多个飞行控制表面的统一（即，同步）同时致动或单个飞行 控制表面的致动。还应理解，本文中公开的系统、组件、设备和方法可W结合除本文中举例 的构件之外的可致动构件(例如，航天或非航天应用中）使用。
[0083] 在某些实施方案中，本文中公开的系统、组件、设备和方法可W(例如)允许(例如， 在飞行期间）调节沿固定翼飞机的机翼的翼展方向的升力分布。例如，高升力表面沿机翼的 差动致动可W用来通过将安置在机翼的不同翼展位置处的个别高升力表面展开不同的量 来将机翼的不同翼展位置处的机翼弯度选择性地调整不同的量。除了其它好处之外，选择 性地调节沿机翼的翼展方向的升力分布可W允许(例如)将机翼上的所得升力移位到更靠 近机翼根部（即，内侧翼）W缓解机翼上通过由机翼产生的升力引起的弯曲力矩。其它翼展 升力分布可W适用于不同飞行阶段和/或条件。
[0084] 图1说明可W并有本公开的系统、组件、设备和方法中的一个或多个的示例性飞机 10的俯视平面图。飞机10可W (例如)包括可W包括一个或多个飞行控制表面的任何合适的 飞机，诸如团体、私人、商用或任何其它类型的飞机。飞机10可W是固定翼飞机。例如，飞机 10可W是窄体飞机、双发动机喷气客机。因此，飞机10可W包括机翼12,其中每一机翼12可 W包括一个或多个飞行控制表面(例如，可致动构件）。例如，每一机翼12可W包括一个或多 个高升力飞行控制表面，其包括一个或多个前缘缝翼14A至14D和/或一个或多个后缘襟翼 16A至16C。前缘缝翼14A至14D可W包括在翼展方向上沿机翼12分布且安置在机翼12的后缘 处或附近的多个表面。后缘襟翼16A至16C也可W包括在翼展方向上沿机翼12分布的多个表 面且可安置在机翼12的后缘处或附近。在各个实施方案中，前缘缝翼14A至14D和/或后缘襟 翼16A至16C可W被视为"高升力"表面，其可W展开来增加由展开时的机翼12产生的升力的 量。例如，前缘缝翼14A至14D和/或后缘襟翼16A至16C在地面、在着陆期间、起飞期间和/或 在需要增加升力的任何其它适当的飞行阶段或条件期间可W展开。应理解，每一机翼12可 W包括不同数量的可移动飞行控制表面和/或包括其它类型的飞行控制表面。例如，除高升 力飞行控制表面14、16之外，每一机器12还可W包括一个或多个扰流板和/或一个或多个副 翼。
[0085] 图2是包括飞机10的多个飞行控制表面的示例性致动系统18的俯视平面图。虽然 系统18被说明为包括后缘襟翼16A至16C，但是应理解，根据本公开的系统另外或替代地可 包括前缘缝翼14A至14D和/或飞机10的其它飞行控制表面。因此，本公开的组件、设备和方 法可W不限于高升力表面14、16的致动。
[0086] 系统18可W包括一个或多个动力驱动单元(PDU)20(下文称为"PDU 20")和由PDU 20驱动的一个或多个驱动构件22(下文称为"驱动构件22")。后缘飞行控制表面16A至16C可 W由PDU 20经由驱动构件22驱动。PDU 20可W(例如)包括经适当控制的电马达或液压马达 或适用于致动驱动构件22的任何其它动力源。驱动构件22可W包括一个或多个可移动（例 如，可旋转)构件。例如，驱动构件22可W包括又称为"扭矩管"的一个或多个轴件，其基本上 沿机翼12在翼展方向上延伸W将后缘襟翼16A至16C机械地禪接到PDU 20。驱动构件22可W 包括多个扭矩管区段，其经由合适的已知或其它禪接件机械地禪接W形成用于致动(例如， 将动力传送到)飞行控制表面16A至16C的公共驱动管线。
[0087] 系统18还可W包括图2中示意地所示的一个或多个动力传送装置24A至24F和一个 或多个致动器26A至26F。动力传送装置24和致动器26可W用来在驱动构件22与飞行控制表 面16之间传送动力。图2示出了可W在驱动构件22与飞行控制表面16A至16B之间传送动力 的标记为1、2、3和4的两组平台（即，飞机10的每一机翼12具有一组平台）。对于飞机10的每 一机翼12,平台1可W包括动力传送装置24A和致动器26A用于在驱动构件22与飞行控制表 面16A之间传送动力。平台2可W包括动力传送装置24B和致动器26B用于在驱动构件22与飞 行控制表面16A之间传送动力，且包括动力传送装置24C和致动器26C用于在驱动构件22与 飞行控制表面16B之间传送动力。平台3可W包括动力传送装置24D和致动器26D用于在驱动 构件22与飞行控制表面16B之间传送动力，且包括动力传送装置24E和致动器26E用于在驱 动构件22与飞行控制表面16C之间传送动力。平台4可W包括动力传送装置24F和致动器26F 用于在驱动构件22与飞行控制表面16C之间传送动力。
[0088] 如下文进一步解释，动力传送装置24可W被配置来允许可变地调整在驱动构件22 与飞行控制表面16之间传送的动力。因此，可W为每一飞行控制表面16提供一个或多个动 力传送装置24和一个或多个对应致动器26。动力传送装置24可W单独控制使得动力到一个 飞行控制表面16的传送可W独立于动力到另一飞行控制表面16的传送而控制。致动器26可 W各自包括线性、旋转式或其它类型的致动器。例如，致动器26可W包括螺钉/螺母致动器 (例如，滚珠螺钉或滚柱螺钉）、齿条-小齿轮致动器和/或其它合适的已知或其它类型的致 动器。
[0089] 图3是可W为系统18的部分的设备28的示意图，所述设备28用于使用动力传送装 置24和致动器26来致动多个飞行控制表面16。每一飞行控制表面16可W与一个或多个专用 且选用单独控制的动力传送装置24相关联，使得可W差动地或统一地进行飞行控制表面16 的致动(例如，展开和缩回）。在飞行控制表面16A和16B的同时致动的情况中，动力传送装置 24A和24C的控制可W被协调来实现飞行控制表面16A和16B的差动致动(例如，W不同速度 和/或不同方向致动)或飞行控制表面16A和16B的统一致动。被传送到每一控制表面16A和 16B的动力的单独控制还可W允许完全单独致动飞行控制表面16A和16B使得一个或多个飞 行控制表面16的选择性致动可W独立于其它飞行控制表面16而实现。在任何情况中，飞行 控制表面16的差动展开和缩回可W提供飞行期间取决于飞行阶段或其它操作条件调节机 翼的性能的增加的灵活性。
[0090] 每一动力传送装置24可W用来选择性地将相关联飞行控制表面16禪接到驱动构 件22和将相关联飞行控制表面16与驱动构件22解禪。在各个实施方案中，动力传送装置24 可W被配置来可变地调整从驱动构件22到相关联飞行控制表面16的动力传送(例如，而非 仅仅开/关）。驱动构件22与相关联飞行控制表面16之间的动力传送的可变调整可W包括被 传送到飞行控制表面16的动力的量的逐渐调整。例如，动力传送的可变调整可W包括调整 到其中相关联飞行控制表面16基本上与驱动构件22解禪的最小值(例如，零)与其中相关联 飞行控制表面16完全禪接到驱动构件22的最大值之间的中间动力量。
[0091] 在各个实施方案中，每一动力传送装置24可W被配置来允许相关联致动器26与驱 动构件22之间的控制滑动。例如，每一动力传送装置24可W包括一个或多个离合器30A、30B W可变地调整驱动构件22与相关联的一个或多个飞行控制表面16之间的动力传送。离合器 30A、30B可W包括可W用来选择性地将一个或多个飞行控制表面16禪接(接合巧麵动构件 22和/或将一个或多个飞行控制表面16与驱动构件22解禪(脱离）的任何合适装置。离合器 30A、30B可W是可控的使得禪接等级可W被可变地调整使得还可W可变地调整传送通过每 一离合器30的动力量。如下文解释，离合器30中的一个或多个可W包括磁流变(MR)流体，其 可W用来在经受磁场时建立驱动构件22与飞行控制表面16之间的动力传送。
[0092] 每一动力传送装置24中的离合器30A和30B可W被配置来即使驱动构件22可仅沿 一个（即，恒定)方向致动也仍然允许每一飞行控制表面16展开和缩回。例如，离合器30A可 W用来将致动器26A禪接到驱动构件22,同时离合器30B脱离，W导致致动器26A沿对应于飞 行控制表面16A展开的第一方向致动。替代地，离合器30B可W用来将致动器26A禪接到驱动 构件22,同时离合器30A脱离，W导致致动器26A沿对应于飞行控制表面16A缩回的第二方向 致动。因此，离合器30A和30B的使用在某些实施方案中可W允许飞行控制表面16A展开和缩 回而无需反转驱动构件22的运动（例如，旋转)方向。经由离合器30进行的动力传送的可变 调整还可W允许改变飞行控制表面16的展开和缩回的速度而不需要必须改变驱动构件22 的致动速度。在各个实施方案中，驱动构件22可W沿一个方向且W恒定或可变速度旋转，且 动力传送装置24的使用仍然可W允许飞行控制表面16展开和缩回并同时还允许改变飞行 控制表面16的致动速度。例如，驱动构件22的旋转速度可W经由PDU 20基于被致动的飞行 控制表面16中的一个或多个的最大速度而调整。
[0093] 在某些实施方案中，致动系统18与某些现有系统相比尤其在致动器26之一堵塞或 出现其它故障的事件中可W提供改进的可靠性。例如，在两个或更多个动力传送装置24和 对应致动器26与飞行控制表面16相关联的情况中，与故障致动器26相关联的动力传送装置 24的离合器30A、30B可W脱离使得相关联飞行控制表面16仍然可W经由其它剩余(例如，健 康的）动力传送装置24和致动器26来致动。换句话来说，故障致动器26可W被隔离，而相关 联飞行控制表面16的功能性可W至少部分被维持。另外，在一个飞行控制表面16将由于相 关联致动器26出现故障而呈现为不可操作的状况或其它状况中，该不可操作的飞行控制表 面16可(例如)经由相关联离合器30A、30B的脱离而与移动构件22解禪，且由此允许其它(例 如，健康的）飞行控制表面16仍然被致动。在此情形中，不可操作的飞行控制表面16还可经 由合适的制动器(下文描述)被锁定在适当位置中并同时与驱动构件22解禪。
[0094] 图4是示例性动力传送装置24的更详细示意图。动力传送装置24可W包括可W禪 接到（即，晒合)离合器齿轮34A和34B两者的中屯、齿轮32。一个或多个驱动转子33A和33B可 W固定地禪接到驱动构件22使得驱动构件22的旋转可W导致驱动转子33A和33B旋转。类似 地，一个或多个从动转子35A和35B可W固定地禪接到齿轮34A和34B中的每一个使得从动转 子35A可W与齿轮34A-起旋转且从动转子35B可W与齿轮34B-起旋转。驱动转子33A、33B 可W安置邻近对应离合器30A、30B的从动转子35A、35B，且可W用来导致离合器30A、30B如 下文描述般接合。
[00M]当离合器30A接合且离合器30B脱离时，中屯、齿轮32可W沿第一方向由离合器齿轮 34A驱动，同时离合器齿轮34B被允许自由地转动。替代地，当离合器30B接合且离合器30A脱 离时，中屯、齿轮32可W沿第二方向由离合器齿轮34B驱动，同时离合器齿轮34A被允许自由 地转动。中间齿轮36可W经由中屯、齿轮32和轴38驱动，且用来将旋转移动传送到致动器26 的螺母40。螺母40还可W包括用于晒合中间齿轮36的齿轮（图9B中所示）。螺母40的旋转可 W导致螺钉42沿箭头A(例如，如图4中所示般向上或向下)平移。因此，中屯、齿轮32沿第一方 向的旋转可W导致螺钉42相对于图4沿向上方向平移，且导致相关联飞行控制表面16展开。 替代地，中屯、齿轮32沿第二(例如，相反)方向的旋转可W导致螺钉42相对于图4沿向下方向 平移，且由此导致相关联飞行控制表面16缩回。
[0096] 动力传送装置24还可W包括已知或其它类型的一个或多个合适的制动器44,其可 W用于将相关联飞行控制表面16保持在期望位置处(例如，部分或完全展开、缩回）。在任何 情况中，制动器44在被启动时可W被配置来防止轴38旋转从而防止螺母40旋转，且由此防 止致动器26的螺钉42移动。制动器44可W用来基本上在飞行或其中离合器30A和30B可W脱 离的其它情形期间保持相关联飞行控制表面16的位置。因此，一个或多个制动器44可W被 配置来承受期望的风力或相关联飞行控制表面16上的其它负载，且基本上防止一个或多个 致动器26在运些负载下反向驱动。制动器44还可W用作用于颤动防止的一个或多个半主动 阻尼器。在某些情形中，离合器30A和30B可W在制动器44被启动且将相关联飞行控制表面 16保持在适当位置中时脱离W允许驱动构件22继续旋转且选用地致动一个或多个其它飞 行控制表面16。相反地，当离合器30A和30B中的一个接合且飞行控制表面16被致动时，制动 器44可W部分或完全脱离（即，释放）。
[0097] 图5是如图4中说明的动力传送装置24的轴测图。图5另外示出了可W晒合中间齿 轮36W导致螺母40旋转的螺母齿轮46。虽然图4和图引尋致动器26说明为线性螺钉类型（例 如，滚珠螺钉或滚柱螺钉)致动器，但是应理解，还可结合动力传送装置24使用其它类型的 致动器(例如，线性或旋转式）。
[0098] 图6是适用于在动力传送装置24中使用的类型的示例性离合器30的示意图。如上 文提及，离合器30中的一个或多个可W包括合适的MR流体46。然而，在各个实施方案中，代 替或除MR流体46之外，离合器30中的一个或多个可被修改来使用一种或多种电流变化R)流 体。即使本公开参考MR流体46，也可使用诸如ER流体的其它"智能"流体来代替MR流体46，且 其它"智能"流体在某些实施方案和应用中可能是适当的。在任何情况中，MR流体46可W(例 如)包括含有铁磁粒子的原油。MR流体46可W包括任何合适的MR流体，其包括诸如W商标名 称L0畑出售的产品编号MRF-140CG和W商标名称BASF出售的Bagon幻妃愈50 30的基于碳氨 化合物的MR流体。离合器30可W包括可W具有驱动构件22的输入48和可W具有离合器齿轮 34A、34B中的一个的输出50。输出50、34可W直接或间接地禪接到可W包括一个或多个飞行 控制表面16的负载。输入48、22可W固定地禪接到转子52(其可W类似于图4的驱动转子 33)、安置在外壳54(其可W类似于图4的从动转子35)内部。外壳54可W固定地禪接到输出 50。转子52与外壳54之间的空间可W包括大量MR流体46。因此，转子52、33和外壳54、35可W 用作离合器板，其可W通过控制MR流体46的粘度(剪切强度)而接合和脱离。一个或多个轴 承55或其它相对较低摩擦力接合可W插置在输入48、22与外壳54之间。
[0099] 离合器30还可W包括一个或多个线圈56(下文称为"线圈5护），其可W机械地禪接 到大量MR流体46。在各个实施方案中，线圈56可W (例如)物理地安置在外壳54内部。线圈56 可W禪接到合适的电源（图6中未示出），所述电源可W被配置来允许控制经由线圈56产生 的磁场。示例性磁场是由图6中所示的环路/箭头"F"说明。磁场F可W包括穿过外壳54、转子 52和MR流体46的一个或多个环路。MR流体46暴露于磁场F可W导致MR流体46的粘度增加且 由此导致转子52和外壳54接合。磁场F的强度的可变调整继而可W导致可变地调整MR流体 46的粘度且因此导致经由转子52和外壳54可变地调整动力传送。例如，通过控制磁场F的强 度，MR流体46的粘度可W在其中转子52和外壳54可基本上相对于彼此自由旋转的最小值与 其中转子52和外壳54接合在一起(例如，粘牢在一起)并一起旋转的最大值之间变化。因此， 磁场F的强度的调整可W用来调制MR流体46的粘度W控制离合器30的滑动，且由此控制从 驱动构件22传输到相关联飞行控制表面16的扭矩和速度。当使用ER流体代替MR流体时，可 使用电场代替磁场W启动ER流体而导致离合器30A、30B接合。
[0100] 图7A和图7B是动力传送装置24的离合器30A、30B的示意轴向横截面图。离合器30A 在接合时可W用来导致飞行控制表面16(图7A中未示出）展开，且离合器30B在接合时可W 用来导致飞行控制表面16缩回。图7A示出为了导致离合器30B接合且因此导致飞行控制表 面16缩回的目的而施加磁场F。类似磁场(未示出）可W施加在离合器30A中W导致飞行控制 表面16展开。应理解，磁场F可W在某个时间施加于离合器30A和30B中的一个W导致飞行控 审懐面16展开或缩回。如上所述，驱动转子33可W随驱动构件22旋转，且可W直接或间接地 禪接到驱动构件22。例如，驱动转子33可W经由中间支撑件57禪接到驱动构件22。类似地， 从动转子35可W直接或间接地禪接到齿轮34。在各个实施方案中，多个驱动转子33可W与 多个从动转子35交替地堆叠，但是不会物理地接触从动转子35。例如，驱动转子33和从动转 子35可W分隔开某个间隙，所述间隙可W至少部分填充有MR流体46(图7A和图7B中未示出） 或ER流体。磁场F(或针对ER流体的电场）的施加可W导致启动MR流体46而导致驱动转子33 与从动转子35接合，且因此导致飞行控制表面16展开或缩回。
[0101] 图8是根据另一实施方案的动力传送装置240的详细示意图。在此实施方案中，审U 动器44在启动时可W被配置来直接禪接到螺母40W防止螺母40旋转，且由此防止致动器26 的螺钉42移动。类似于图4中所示的动力传送装置24,制动器44可W用来在飞行或其中离合 器30A和30B可W脱离的其它情形期间基本上保持相关联飞行控制表面16的位置。当制动器 44将相关联飞行控制表面16保持在适当位置中时，制动器44直接禪接到螺母40可W减小或 消除(例如，中间齿轮36与螺母40之间的)齿隙。
[0102] 图9A是组装有壳体的动力传送装置240和致动器26的轴测图，且图9B是移除了壳 体的动力传送装置240和致动器26的轴测图。
[0103] 图10是动力传送装置24、240禪接到示例性控制器58的示意图。控制器58可W被配 置来向一个或多个动力传送装置24、240产生一个或多个输出控制信号60(下文称为"控制 信号60")。控制信号60可W (例如)包括或表示为了控制磁场F的强度的目的而被传递到离 合器30A和30B的线圈56的控制电流且由此控制离合器30A和30B中的每一个的滑动。控制信 号60可W由控制器58基于一个或多个设置点62(下文称为"设置点62")和一个或多个反馈 信号64(下文称为"反馈信号64")而产生。设置点62可W表示相关联飞行控制表面16的一个 或多个期望速度和/或位置。反馈信号64可W表示相关联飞行控制表面16的一个或多个实 际速度和/或位置。加法器66可W接收设置点62和反馈64,且产生一个或多个误差信号68W 供控制器58使用来产生控制信号60。控制器58可W根据已知或其它合适的控制算法来操 作。在各个实施方案中，控制器58可W被配置来进行比例、微分和积分控制中的一个或多 个。
[0104] 控制器58可W具有不同于本文中所示和/或所描述的配置的配置。例如，动力传送 装置24、240可W经由任何合适形式的反馈定律来控制。在各个实施方案中，控制器58可W 模拟形式和/或数字形式来实施。例如，控制器58可W包括一个或多个微控制器或其它经适 当编程或可编程逻辑电路。在各个实施方案中，控制器58可W并有飞机10的控制系统或子 系统或结合飞机10的控制系统或子系统来操作。因此，控制器58可W被配置来与飞机10的 一个或多个系统或子系统通信（例如，传输和/或接收诸如参数、指令、命令和状态值的数 据）。例如，控制器58可W是具有飞行线控配置的飞机控制系统的部分。因此，控制器58的功 能性可W被集成到一个或多个数字计算机或其它数据处理器(有时候称为飞行控制计算机 (FCC))和可W控制飞机10的性能的至少某些方面的相关配件中且可由其执行。
[0105] 控制器58还可W包括具有适用于可检索地存储可由控制器58的一个或多个处理 器执行的机器可读指令的任何存储手段(例如，装置）的存储器。运些机器可读指令可W包 括在计算机程序产品中。存储器可W包括适用于优选地可检索地存储由控制器58接收和/ 或产生的数据的任何数据存储装置。例如，存储器可W包括适用于W易失性或非易失性、非 暂时性形式存储电子数据信号的介质。由控制器58执行的机器可读指令可W导致控制器58 产生控制信号60用于控制一个或多个动力传送装置24、240的离合器30A和30B的操作，且由 此控制一个或多个飞行控制表面16的展开和缩回。例如，控制器58可W被配置来控制多个 动力传送装置24、240的操作，且由此控制多个飞行控制表面16的致动。在各个实施方案中， 控制器58可W被配置来导致一个或多个飞行控制表面16的个别致动和/或多个飞行控制表 面16差动或统一地同时致动。在多个飞行控制表面16同时展开的情况中，控制器58可W(例 如)被配置来实行电子齿轮装置或凸轮装置，其中一个飞行控制表面16可W操作为主装置 且一个或多个其它飞行控制表面16可W操作为一个或多个从装置。在各个实施方案中，用 于多个飞行控制表面16的预设位置(例如，在飞机操作期间在飞行或在地面期间是可选择 的）可W由控制器58存储和使用W控制多个飞行控制表面16的同时和差动展开或缩回。控 制器58还可W被配置来控制与单个飞行控制表面16相关联的单个动力传送装置24、240或 多个动力传送装置24、240,因为应理解，每一飞行控制表面16可W与一个或多个动力传送 装置24、240相关联。例如，两个或更多个动力传送装置24、240的操作可W协调来实现单个 飞行控制表面16的致动。
[0106] 在操作期间，动力传送装置24、240可W用于飞行控制表面16或固定翼飞机的其它 飞行控制表面的差动致动。例如，动力传送装置24、240可W用来W独立方式将动力从诸如 驱动构件22的公共动力源传送到多个飞行控制表面16使得被传送到一个飞行控制表面16 的动力不会影响被传送到另一飞行控制表面16的动力。
[0107] 许多固定翼飞机包括高升力飞行控制表面，其可W展开和/或缩回W在诸如起飞 的某些飞行阶段期间和着陆期间改变机翼的性能。然而，包括可仅同时和统一致动的多个 飞行控制表面的现有高升力系统可限制进一步调节(例如，改善)某些飞行阶段期间固定翼 飞机的机翼的性能的能力。
[0108] 在各个实施方案中，本文中公开的系统、组件和设备可W用于进行使用公共的可 移动驱动构件22差动地致动飞机10的多个飞行控制表面16的方法。运些方法可W包括:可 变地调整从公共的可移动驱动构件22传送到多个飞行控制表面16中的第一飞行控制表面 16A(参见图3)的动力;和独立于被传送到第一飞行控制表面16A的动力，可变地调整从公共 的可移动驱动构件22传送到多个飞行控制表面16中的第二飞行控制表面16B的动力。如上 所述，可变地调整从公共的可移动驱动构件22传送到第一飞行控制表面16A和第二飞行控 制表面1她中的至少一个的动力可W包括使MR流体46经受磁场F或使ER流体经受电场。
[0109] 动力传送装置24、240还可W用来导致相关联飞行控制表面16A展开和缩回两者， 同时公共的驱动构件22可W沿单个（即，恒定)方向移动（例如，旋转)使得(例如)为了反转 飞行控制表面16A的致动方向可W不需要反转公共的驱动构件22的旋转方向。在各个实施 方案中，运可W通过W下项来实现：调整从公共的可移动驱动构件22传送到第一飞行控制 表面16A的动力W基于公共的可移动驱动构件22沿第一方向的致动导致第一飞行控制表面 16A展开；调整从公共的可移动驱动构件22传送到第一飞行控制表面16A的动力，且接合与 第一飞行控制表面16A相关联的制动器44W导致第一飞行控制表面16停止;和调整从公共 的可移动驱动构件22传送到第一飞行控制表面16A的动力且至少部分脱离制动器44W基于 公共的可移动驱动构件22沿第一方向的致动导致第一飞行控制表面16A缩回。
[0110] 类似地，一个或多个其它动力传送装置24、240还可W用来导致另一相关联飞行控 制表面16B展开和缩回两者，同时公共的驱动构件22可W沿相同第一方向移动（例如，旋 转）。在各个实施方案中，运可W通过W下项来实现:调整从公共的可移动驱动构件22传送 到第二飞行控制表面16B的动力W基于公共的可移动驱动构件22沿第一方向的致动导致第 二飞行控制表面16B展开;调整从公共的可移动驱动构件22传送到第二飞行控制表面16B的 动力W导致第二飞行控制表面16B停止;和调整从公共的可移动驱动构件22传送到第二飞 行控制表面16B的动力W基于公共的可移动驱动构件22沿第一方向的致动导致第二飞行控 制表面16B缩回。因此，当公共的可移动驱动构件22沿第一方向致动时，第一飞行控制表面 16A和第二飞行控制表面16B沿相反方向致动可能是可行的。
[0111] 飞行控制表面16A和16B中的每一个的致动速度(参见图3)还可W通过改变被传送 到飞行控制表面16A和16B中的每一个的动力同时不需要必须改变驱动构件22的速度来改 变。例如，可W进行调整第一飞行控制表面16A的致动速度，同时公共的可移动驱动构件22 是W恒定速度致动。类似地，可W进行调整第二飞行控制表面16B的致动速度，同时公共的 可移动驱动构件22是W恒定速度致动。使用动力传送装置24、240,可W独立于第一飞行控 制表面16A的致动来进行调整第二飞行控制表面16B的致动速度。因此，例如可W使用经由 动力传送装置24、240从公共的可移动驱动构件22传送的动力的调整W依不同致动速度致 动第一飞行控制表面16A和第二飞行控制表面16B。
[0112] 如上文解释，动力传送装置24、240可W包括MR流体46或邸流体，其可W用来导致 飞行控制表面禪接到公共的驱动构件22和与公共的驱动构件22解禪。因此，一种或多种量 的MR流体46或ER流体可W结合本文中描述的系统、设备和组件使用W执行本文中公开的各 种方法或其它方法。本文中描述的系统、设备和组件可W用于将动力经由MR流体46或ER流 体从公共的驱动构件22或其它合适的动力源传送到飞行控制表面16。在各个实施方案中， 用于致动飞机10的飞行控制表面的方法可W包括:启动动力源(例如，公共的驱动构件22); 和使MR流体46经受磁场FW导致将动力从动力源传送到飞行控制表面16。使MR流体46经受 磁场F可W包括调整磁场F的强度W调整被传送到飞行控制表面16的动力的量和/或调整飞 行控制表面16的致动速度。当离合器30A和30B中的一个接合且飞行控制表面16致动时，审U 动器44可W部分或完全脱离（即，释放）。
[0113] MR流体46还可W用来导致相关联飞行控制表面16展开和缩回，同时公共的驱动构 件22可W沿单个方向移动(例如，旋转)使得(例如)为了反转飞行控制表面16的致动方向可 W不需要反转公共的驱动构件22的旋转方向。运可W经由两种量的MR流体46(例如，第一离 合器30A中的第一量和第二离合器30B中的第二量)实现。因此，运可W通过W下项实现:使 第一量的MR流体46经受第一磁场W导致飞行控制表面16展开;至少部分从第一量的MR流体 46中移除第一磁场;和使第二量的MR流体46经受第二磁场W导致飞行控制表面16缩回。MR 流体46的使用还可W用来改变飞行控制表面16的致动速度，同时不需要必须改变驱动构件 22的速度。
[0114] W上描述意味着仅仅是示例性的，且所属领域技术人员将认识到，在不脱离所公 开的本发明的范围的情况下可W对所描述的实施方案作出改变。另外，应理解，鉴于本公 开，虽然本文中所公开和所示的系统、设备、组件和方法可W包括具体数量的元件/组件，但 是所述系统、设备、组件和方法可被修改来包括额外或更少的运些元件/组件。本公开还旨 在涵盖并包括所有合适的技术变化。鉴于本公开的检视，所属领域技术人员将明白落在本 公开的范围内的修改，且运些修改旨在落在随附权利要求书内。
【主权项】
1. 一种用于差动地致动固定翼飞机的多个飞行控制表面的设备，所述设备包括： 公共的可移动驱动构件，其用于致动所述多个飞行控制表面； 第一动力传送装置，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个 飞行控制表面中的第一飞行控制表面的动力传送;和 第二动力传送装置，其被配置来独立于被传送到所述第一飞行控制表面的所述动力可 变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个飞行控制表面中的第二飞行控制表面 的动力传送。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一动力传送装置和所述第二动力传送装置 中的至少一个包括磁流变流体和电流变流体中的一种。3. 根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中所述第一动力传送装置被配置来基于 所述可移动驱动构件沿第一方向的致动而允许所述第一飞行控制表面展开和缩回。4. 根据权利要求3所述的设备，其中所述第二动力传送装置被配置来基于所述可移动 驱动构件沿所述第一方向的致动而允许所述第二飞行控制表面展开和缩回。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述第一动力传送装置包括协同操作 以允许所述第一飞行控制表面展开和缩回的第一离合器和第二离合器。6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述第一离合器和所述第二离合器中的至少一个 包括磁流变流体和电流变流体中的一种。7. 根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述第一动力传送装置和所述第二动 力传送装置中的至少一个包括被配置用于可控滑动的离合器。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述第一动力传送装置被配置来基于 所述可移动驱动构件以恒定速度的致动而允许调整所述第一飞行控制表面的致动速度。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述第二动力传送装置被配置来独立 于所述第一飞行控制表面的所述致动而允许调整所述第二飞行控制表面的致动速度。10. 根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其包括用于将所述第一飞行控制表面保 持在第一期望位置处的第一制动器和用于将所述第二飞行控制表面保持在第二期望位置 处的第二制动器。11. 一种用于致动固定翼飞机的飞行控制表面的设备，所述设备包括： 动力源，其用于致动所述飞行控制表面;和 动力传送装置，其被配置来将动力从所述动力源传送到所述飞行控制表面，所述动力 传送装置包括磁流变流体和电流变流体中的一种。12. 根据权利要求11所述的设备，其中所述动力源包括可旋转驱动构件。13. 根据权利要求12所述的设备，其中所述动力传送装置被配置来基于所述可旋转驱 动构件沿第一方向的旋转而允许所述飞行控制表面展开和缩回。14. 根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其中所述动力传送装置包括协同操作 以允许所述飞行控制表面展开和缩回的第一离合器和第二离合器。15. 根据权利要求14所述的设备，其中所述第一离合器和所述第二离合器包括磁流变 流体和电流变流体中的一种。16. 根据权利要求12所述的设备，其中所述动力传送装置被配置来基于所述可旋转驱 动构件以恒定速度的旋转而允许调整所述飞行控制表面的致动速度。17. 根据权利要求11至16中任一项所述的设备，其包括线性致动器，所述线性致动器被 配置来将动力从所述动力传送装置传送到所述飞行控制表面。18. 根据权利要求17所述的设备，其中所述线性致动器包括与螺钉接合的螺母。19. 一种用于使用公共的可移动驱动构件差动地致动固定翼飞机的多个飞行控制表面 的方法，所述方法包括： 可变地调整从所述公共的可移动驱动构件传送到所述多个飞行控制表面中的第一飞 行控制表面的动力;和 独立于被传送到所述第一飞行控制表面的所述动力，可变地调整从所述公共的可移动 驱动构件传送到所述多个飞行控制表面中的第二飞行控制表面的动力。20. -种用于差动地致动多个可致动构件的设备，所述设备包括： 公共的可移动驱动构件，其用于致动所述多个可致动构件； 第一动力传送装置，其被配置来可变地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个 可致动构件中的第一可致动构件的动力传送;和 第二动力传送装置，其被配置来独立于被传送到所述第一可致动构件的所述动力可变 地调整从所述公共的可移动驱动构件到所述多个可致动构件的第二可致动构件的动力传 送。21. 根据权利要求20所述的设备，其中所述第一动力传送装置和所述第二动力传送装 置中的至少一个包括磁流变流体和电流变流体中的一种。
【文档编号】B64C13/28GK105939929SQ201580006647
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】谷斯塔夫·恩丰吉姆, 帕特里克·舒安纳德, 让-塞巴斯蒂安·普兰特
【申请人】庞巴迪公司, 谢布克大学