推力反向控制系统的制作方法

推力反向控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有可移动元件的推力反向控制系统，所述控制系统包括至少一个驱动所述可移动元件的机电驱动元件，驱动所述机电驱动元件的驱动单元(M)和电力控制单元(20)，所述电力控制单元(20)能控制电气驱动单元(M)在直接喷射和反向喷射中将可移动元件移动到关闭位置和/或者展开位置，其特征在于，所述控制系统包括电气制动电子线路(200)，所述电子线路(200)能在可移动元件位移到关闭位置和/或者展开位置期间，在电气驱动单元(M)超速的情况下，制动电气驱动单元(M)。
【专利说明】推力反向控制系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞行器机舱的带可移动元件的推力反向控制系统。本发明还涉及包括这种系统的机舱。

【背景技术】
[0002]飞机是由几个均容纳在机舱中的涡轮喷气发动机驱动的，所述发动机还容纳有与其操作有关联的一组附加驱动装置并且当涡轮喷气发动机运转或者停止运转时，保证各种功能。
[0003]所述附加驱动装置，特别地包括机械推力反向系统。
[0004]更具体地，机舱通常具有管状结构，包括位于涡轮喷气发动机上游的进气口，围绕涡轮喷气发动机风扇的中间部分，和下游部分，所述下游部分容纳有推力反向装置并且围绕涡轮喷气发动机燃烧室以及通常终止于位于涡轮喷气发动机下游处的喷嘴。
[0005]所述机舱用于容纳双流涡轮喷气发动机，所述双流涡轮喷气发动机通过风扇的叶片旋转能够从涡轮喷气发动机的燃烧室产生热空气流，以及产生通过环流在涡轮喷气发动机外部循环的冷空气流。
[0006]推力反向装置在飞行器着陆期间，通过朝前方重定向由涡轮喷气发动机产生的至少部分推力来提高飞行器的制动能力。
[0007]在所述阶段，推力反向装置阻挡冷空气流的流动，并且朝机舱的前部重定向冷空气流，从而产生增加飞行器轮子制动的反向推力，实施用于实现冷空气流重定向的装置根据反向器的类型而变化。
[0008]通常已知推力反向装置的不同类型。
[0009]推力反向装置的实施例设置有它包括至少一个在关闭位置和打开位置之间可移动的元件，在打开位置该元件与推力反向的生成相互协作，以及包括至少一组机电操纵元件，用于操纵关闭位置和打开位置之间的可移动元件。
[0010]所述可移动元件，在非限制性例子中，可以是机舱的整流罩、机舱整流罩上游或者下游的门和/或者反向襟翼。
[0011]对于该组机电操纵元件，它大体上包括电气驱动器以及至少包括电气螺栓，所述电气驱动器用于驱动可移动元件，而所述电气螺栓称为初级螺栓用于保证其维持在缩回位置上并且防止任何意外打开。
[0012]更具体地，推力反向装置设置有三个锁定防守线。
[0013]在推力反向器的关闭位置和打开位置之间操纵可移动元件的该组机电操纵元件根据所述系统的设计由至少一个电气回转机构驱动。
[0014]此外，通过电力、水力或其他控制的机械制动装置加强锁定。
[0015]在回转机构或者相应的机电元件失控的情况下，该种制动装置保证电气回转机构的锁定。
[0016]所述机械制动装置，实际上，适合于防止电气回转机构的任何超速并且，因此，在回转机构故障的情况下具有额外的安全作用。
[0017]所述机械制动装置例如，可以是失效保护静态制动，使用多盘式制动型、复位弹簧制动和/或集成线性驱动器控制的电气开锁技术。
[0018]然而，通过机械地阻止全速发动机，存在机械地损坏相关驱动器的风险。
[0019]此外，这种机械制动器经受相应盘的快速磨损。
[0020]此外，这种机械制动器很重、很庞大、实现起来很复杂并且通常很贵。


【发明内容】

[0021 ] 本发明的目的是改正这些缺点。
[0022]本发明的另一个目的是提出一种推力反向系统，所述系统整体上更有效并且较少地承受其机械组件的磨损。
[0023]本发明的另一个目的是提高用于控制机舱的机电操纵元件的装置的效率的同时减轻这些控制装置的重量和体积。
[0024]还要避免机电操纵元件突然到达相应的最终止动件。
[0025]为此，本发明提供了一种具有可移动元件的推力反向电气控制系统，所述控制系统包括至少一个所述可移动元件的机电驱动元件、所述驱动元件的电气驱动单元、控制单元和电力控制单元，所述电力控制单元适于控制电气驱动单元，电气驱动单元用于在直接喷射和反向喷射中将可移动元件移动到关闭位置和/或者展开位置，其特征在于，所述控制系统包括电气制动电子线路，所述电子线路适合于在可移动元件位移到关闭位置和/或者展开位置期间，在电气驱动单元超速的情况下，制动电气驱动单元。
[0026]由于本发明，其无需任何机电驱动元件的机械制动装置，并且，更具体地，无需具有与发动机的构成要件和/或者相关发动机的驱动轴的机械啮合位置的任何制动装置，通过这种方式来阻止它。
[0027]根据本发明的特殊实施例，根据本发明的控制系统可以单独或者以技术上可能的结合包括一个或者几个下述特性:
[0028]-控制单元适于在发电机或者电气驱动单元发动机模式下，当电气驱动单元的速度高于阈值速度时，引导(Pilot)电气制动电子线路；
[0029]-阈值速度值是机电驱动元件位置的函数，所述机电驱动元件在位移到其直喷和反向喷射中的关闭位置和/或者其展开位置时由电气驱动单元驱动；
[0030]-电气制动电子线路适于暂停电气驱动单元的任何控制，并且适于调节电气驱动单元的速度，通过这种方式以便达到预定最小速度设定点；
[0031]-控制系统进一步包括，一个或者几个用于机电驱动元件的行程止动件的末端，成形为用于在电气驱动单元达到最小速度设定点后止动机电驱动元件；
[0032]-只要还没有达到最小速度设定点，则电气制动电子线路由电气驱动单元控制；
[0033]-电气制动电子线路包括至少一个与双态开关串联安装的电能耗散装置，所述双态之一适于将电气驱动单元连接到能量耗散装置和整流器上，所述整流器的输入电压是由电气驱动单兀的电源电路的输出信号形成的；
[0034]-电能耗散装置是功率电阻器；
[0035]-所述整流器是二极管电桥电路并且伴有自然换相。
[0036]本发明还涉及一种包括至少一个电气装置和前述控制系统的机舱。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]本发明的其他特性、目的和优点将通过阅读下面的详细说明变得更清晰，依照通过非限制性例子给出的实施例，并且参照唯一附图，其中:
[0038]-图1示出了根据本发明实施例的飞行器的推力反向装置的电气控制系统的框图；

【具体实施方式】
[0039]典型地，推力反向装置包括至少一个可在关闭位置(收缩状态)和打开位置(展开状态)之间移动的元件，在打开位置协作产生推力反向。
[0040]在具有格栅的推力反向装置的非限制性实施例中，所述可移动元件是可一方面在展开位置和另一方面在伸缩位置之间移动的移动罩，在展开位置上它在机舱内打开用于转向气流的通道，在缩回位置上它关闭该通道。
[0041]通过格栅实施的气流的重定向，与第二可移动元件，即罩上游的反向襟翼相关联，所述罩仅具有简单滑动功能，目的是暴露或者重新覆盖所述格栅。
[0042]对于反向襟翼，它们形成能够由罩的滑动激活的阻挡门而引起叶栅下游的冷空气流的关闭，以这种方式来最优化冷空气流的重定向。
[0043]值得注意的是推力反向装置绝没有限制于描述的内容中并且可以是任何已知的推力反向装置，尤其是在机舱罩下游具有门或者反向襟翼的推力反向装置。
[0044]控制可移动元件的系统目前是由至少一组机电操纵元件组成的，所述机电操纵元件用于操纵推力反向装置的关闭位置和打开位置之间的可移动元件。
[0045]这些机电操纵元件大体上包括用于激活可移动元件的电气驱动器。所述驱动器在图1中由字母A标示。
[0046]它们与至少一个称为初级螺栓的电气螺栓相关联，将每个可移动元件固定到操纵元件的状态检测器和传感器，以及推力反向装置的可移动元件。
[0047]所述传感器可以包括位置和/或者距离传感器。
[0048]推力反向装置在已知的方式下，还可以包括次级和第三级电气螺栓。
[0049]此外，所述电气驱动器A是由一个或者几个驱动功率单元驱动的，在图1中由标记M指示,所述驱动功率单元通过一个或者几个柔性传动轴与电气驱动A成对。
[0050]这些驱动功率单元包括至少一个电气回转机构M。
[0051]所述电气回转机构M进一步与状态检测器和速度传感器相关联，因此目的是识别电气回转机构M的任何失控。
[0052]此外，根据本发明，在由于装置的缺陷导致电气回转机构M超速和/或者在发动机M行程结尾时失控的情况下，由所述螺栓获得的防御线的隔离是通过电气紧急制动装置完成的。
[0053]所述电气紧急制动装置允许防止装置的任何损坏以及驱动器的在相应止动件上的任何动力冲击。
[0054]将参照图1进一步描述替代现有技术的机械制动装置的所述电气紧急制动装置。
[0055]此外，控制系统进一步包括至少一个ETRAC(电子推力反向驱动控制器)类型的电子控制箱，用于引导(piloting)机电操纵元件。
[0056]ETRAC是ETRAS (电子推力反向驱动系统)的单元，所述ETRAS电气地连接到用于监控和监督相应涡轮喷气发动机的FADEC(全权电子发动机控制)类型的发动机控制单元上。
[0057]在可选实施例中，致动器A直接由FADEC引导。
[0058]所述电子控制箱是用于机舱或者部分机舱(例如，可移动元件或者特殊操纵元件)上的计算机，特别地用于逐一翻译由FADEC传送的推力反向器的打开和关闭的指令，来控制可移动元件和相应的机电操纵元件A以及，另一个方面，来告知FADEC所述操纵元件的状态和可移动元件的位置。
[0059]因此，电气回转机构M的控制规则是由电气控制单元传送的，在图中由标记10指示，包括在ETRAS中。
[0060]对于电气回转机构M，它是可反转交流发电机，在交流发电机模式下进行操作，SP作为发电机，以及在发动机模式下进行操作，即作为发动机通过传动轴来驱动相应的机电操纵元件。
[0061]所述发动机M可以是任何已知类型的电动机并且下文中将不再详细描述。
[0062]值得注意的是，考虑推力反向期间可移动元件的展开次数或者关闭次数，在推力反向装置的直接喷射和反向喷射中，即当可移动元件从关闭状态转换为打开状态或者相反时，发动机M从发动机模式转换到发电机模式。
[0063]在一个实施例中，由ETRAS的电子控制单元10通过发动机M终端上的电流的信号反向检测发动机M模式的转变。
[0064]值得注意的是，将在推力反向装置的直接喷射和反向喷射中两个阶段的电流值确定为不同时发生所述改变。
[0065]所述电流值特别地，依赖于获得的推力反向的类型。
[0066]参照图1，更具体地，电子控制箱ETRAC进一步地包括通过计算机和关联的引导软件能够控制发动机M的电力控制单元20。
[0067]所述单元20主要用于管理推力反向器2的可移动元件的电气驱动器以及发动机M的供电。
[0068]它因此包括至少一个电压控制输出1，2，3，根据传送可移动元件的展开和关闭指令的电气控制单元10的控制输入12，给发动机M或者发动机供电。
[0069]更具体地，所述电力控制单元20适于引导控制序列:
[0070]-发动机M的电子电力电路100；
[0071]-在发动机M的发电机模式下的能量耗散电路100，和/或者
[0072]-可能地，在发动机M的发电机模式下的制动能量恢复电路，
[0073]-此外，根据本发明，参照图1，通过替代电气控制机械制动装置或者现有技术中的其他制动装置，电气控制单元10适于引导充当用于发动机M的制动器的电气紧急制动电子线路200。
[0074]通过电气紧急制动电子线路，即意味着完全的电气制动器，没有机械装置作用到发动机M的元件上或者作用到发动机传动轴上。
[0075]该电路参照图1在下文中将进一步的进行详细描述。
[0076]参照图1，电力控制单元20能够管理连接到飞行器电网上的相关电气装置的电力供应。
[0077]在该环境中，发动机M的电源线路100具有至少一个连接到飞行器电网上的相关电气装置的电力供应输入S。
[0078]在这种情况下，其中飞行器的电网具有交流电，电力控制单元20通过适当的装置(未展示)保证了交流输入电压的整流和滤波，用于给电源线路100提供连续的电压。所述电源线路100将连续的电压转换为适于发动机M的交流电压。
[0079]因此，它变换和适配来自飞行器网络的电信号，以提供稳定电压信号，以便供应给发动机M或者驱动器A的电动机。
[0080]更具体地，如在图1中的一个实施例可见,发动机M的电源线路100将变频三相电压信号1、2、3供应到发动机M的电路。
[0081 ] 施加到发动机M上的电压频率的变化使得发动机速度改变。
[0082]所述电源电路100包括一个或者几个输出三相信号1、2、3电压的波荡器类型的电源转换器120。
[0083]所述波荡器120通过利用旋转场的频率和相关发动机M或者发动机中电流的振幅来调节相1、2、3的电流。
[0084]所述波荡器120典型地是由六对晶体管IGBT T (T3到T8)和续流二极管D (D3到D8)组成。
[0085]此外，控制单元10包括数据输入(以非限制性方式由标记11指出)接收来自发动机M和/或者相关驱动器A的位置传感器中的数据，以及接收来自发动机M和/或者相关驱动器A的速度传感器中的数据，还接收来自驱动器A的状态检测器和一个或者几个数据输出中的数据，所述数据输出发送代表推力反向系统状态的数据。
[0086]除了来自所述位置传感器中的数据，控制单元10也可以接收来自发动机M的制动检测器中数据。
[0087]明显地，接收的和传送的数据不限于例子中引用的数据类型而可以是对使用于能源管理和逻辑处理中的电子产品必要的任何数据类型。
[0088]此外，如前所述，电力控制单元20在发动机的发电机的模式下，在驱动器A的电力制动期间包括在发动机M中产生的能量耗散电路105。
[0089]在所述情况中，电力控制单元20保证对发动机M或者另一个能量耗散装置的电动机的放电元件IlO(Rl)的控制。
[0090]通过引导控制晶体管类型Tl的电压源上的斩波器，由耗散电阻Rl耗散产生在发动机M中的能量,来执行的制动实施制动。
[0091]具体地，这允许通过在其中再注入制动能量，以不破坏飞行器电网的质量。
[0092]在直接喷射和反向喷嘴中在可移动元件位移到其关闭位置和/或者其展开位置期间，每个发动机M由电力控制单元20传送的速度和/或者转矩设定点来引导。
[0093]电力控制单兀20将电压信号1、2、3提供给发动机M,所述信号符合由ETRAS的控制单元10预先确定的发动机M速度曲线(profile)。
[0094]对发动机M的所述速度曲线的考虑决定了发动机M的电气紧急制动的使用。
[0095]在这种情况中，电力控制单元20的电力供应电路包括紧急制动电气系统电气200，该系统的第一实施例在图1中进行了说明。
[0096]所述电气紧急制动系统200，首先，包括用于控制由电力控制单元20供电的电动机M的操作状态的循环。
[0097]为了监控发动机M的功率，控制单元10在输入11中接收来自专用传感器的关于电动机M旋转速度的信息。
[0098]控制单元10包括装置240，该装置适于处理这些输入数据并检查发动机M的测量旋转速度、估计或者确定旋转速度维持低于或者等于允许的最高速度VnR。
[0099]当发动机M的旋转速度超过允许的最高速度Vnpg时，所述装置240与电气制动的电路200相关联允许它本身有选择地并立即作用于发动机M上，通过施加电气制动转矩来制动所述旋转。
[0100]该电气制动电子线路适于通过ETRAS的控制单元10的指令暂停发动机M的任何控制，并通过将其调节到预先确定和允许的最小速度Vmin来制动发动机M的超速。
[0101 ] 根据标称行程上由发动机M驱动的驱动器的位置，所述允许的最高速度V巾6可以是不同的或者相同的。
[0102]因此，当认为发动机M超速时，允许的最高速度值Vnpg可以根据由发动机M驱动的驱动器位置在直接喷射或者反向喷射中位移到其关闭位置和/或者其展开位置的位置而变化。
[0103]电气制动电子线路200包括串联地安装在开关230和整流桥210之间的至少一个电能耗散装置220，整流桥的电压供给输入是由发动机M的三相电压信号1、2、3的每个相210组成的。
[0104]该整流器适于整流发动机M的电压信号，并且在电能耗散装置220中耗散发动机的能量。
[0105]在非限制性可选实施例中，所述整流器是PDi标示的自然换向电路，i是整流相的编号。
[0106]在非限制性实施例的例子中，i等于3，并且所述整流桥210PD3是二极管电桥。
[0107]对于能够被引导的电开关230，能够由来自ETRAS的控制单元10的控制线202根据发动机M的速度通过控制装置240对该电开关进行控制。
[0108]当发动机M的速度高于考虑的速度Vnpg时，控制单元10适于暂停电源电路100上的供电。
[0109]开关230可以是晶闸管，该晶闸管将保持导电直到其在发动机M超速的缺陷的情况下关闭电路。
[0110]因此，当通过控制装置240确定发动机M的速度为超速时，传送关闭控制信号到开关230上，开关关闭并且整流器210通过三线210恢复发动机M的构成电气制动电路的电压源201的三个电压相1、2、3。
[0111]制动能量照此被传送到电气紧急制动电路200的电能耗散装置220上。
[0112]所述装置是耗散电阻器R2。
[0113]电气制动线路200适于耗散发动机M的能量，通过这种方式来控制发动机M的速度，以便引导它到制动速度Vmin，并且在相应的行程止动件的末端上没有机械碰撞，并且没有驱动器A的机械劣化。
[0114]驱动器的行程止动件的末端适于在发动机达到制动速度Vmin后停止发动机M。
[0115]在另一个实施例中，当在直接喷射和反向喷射中在可移动元件位移到它们的关闭位置和/或者它们的展开位置期间，其处于发电机模式下时，能量耗散电路105可以是由用于恢复发动机M的制动能的电路替代。特别地,该电路包括一个或者几个电容或者超电容类型的储能装置。
[0116]根据本发明用于执行控制系统的方法如下。
[0117]以非限制方式，已经选定其来说明本方法在发动机M处于发电机模式下的情况。
[0118]在推力反向装置的可移动元件的行程末尾，在直接喷射或者反向喷射中其位移期间，当发动机M转换到发电机模式时，以确定好的方案通过电力控制单元20的控制和供电电路执行精确控制发动机M的位移，并且因此控制相应的取代元件。
[0119]电力控制单元20引导波荡器120使它管理发电机模式下的电动机M并且提供速度设定点给它。
[0120]状态检测器和适合的传感器允许分析推力反向装置的可移动元件的位移以及相关的电动机M的旋转速度。
[0121]只要电动机M的旋转速度不高于连接到与发动机M相关联的驱动器A的位置上的最高速度Vnpg，则电力控制单元20控制放电电阻器Rl中的发动机M的能量耗散电路105。
[0122]在可选实施例中，它可以控制储能装置中存储发动机M的制动能量的电路。
[0123]如果电动机M的旋转速度高于预先确定的最高速度Vnpg，则控制单元10控制电气紧急制动电路来调节发动机M的速度。
[0124]实际上，当发动机的速度超过最大阈值速度Vnpg时，认为发动机M的操作是有缺陷的。
[0125]控制单元10控制开关230位置上的变化，开关移动通过这种方式来设置电路中的耗散元件R2220。
[0126]超速的发动机M的电能耗散于元件R2中，并且产生了电气制动转矩R2，制动转矩R2适于达到对应于最小预定速度Vmin的发动机M速度，通过这种方式以便不用行程止动件而将关联的驱动器A的发动机M无动态碰撞地带到行程末尾上。
[0127]电气制动电路200的操作能够克服发动机M的控制损失。
[0128]电力控制单元20暂停由有缺陷的发动机M的ETRAS的控制单元10下达任何控制指令，并且通过制动发动机M立即将发动机M的速度降低到所述值Vmin。
[0129]因此，可以明白所述系统是非常安全的，而它没有降低推力反向器的速度。
[0130]此外，在以全速执行时，制动件和发动机的机械元件之间的机械交互，通过所述电气紧急制动防止了发动机的任何磨损。
[0131]此外，这种控制系统允许在超速的触发期间使机械振动衰减并且防止机械缺陷。
[0132]相比于用于控制现有技术中的机舱的电气装置的系统，本领域的技术人员将进一步地理解该控制系统能够降低驱动器的损害。
[0133]本发明的方案明显地适用于推力反向器罩的驱动，更一般地，适用于飞行器机舱上的所有类型的可移动元件的驱动。
【权利要求】
1.一种带有可移动元件的推力反向控制系统，所述控制系统包括至少一个所述可移动元件的机电驱动元件、所述机电驱动元件的电气驱动单元(M)、控制单元(10)和电力控制单元(20)，所述电力控制单元(20)适于控制电气驱动单元(M)，电气驱动单元(M)用于在直接喷射和反向喷射中将可移动元件移动到关闭位置和/或者展开位置，其特征在于，所述控制系统包括电气制动电子线路(200)，所述电子线路(200)适合于在可移动元件位移到关闭位置和/或者展开位置期间，在电气驱动单元(M)超速的情况下，制动电气驱动单元(M)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中控制单元(10)适于在发电机或者电气驱动单元(M)的发动机模式下，当电气驱动单元(M)的速度高于阈值速度时，引导(pilot)电气制动电子线路(200)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中阈值速度值是机电驱动元件的位置的函数，所述机电驱动元件在位移到其关闭位置和/或者其展开位置时由电气驱动单元(M)驱动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中电气制动电子线路适于暂停电气驱动单元(M)的任何控制，并且适于调节电气驱动单元(M)的速度，通过这种方式以便达到预定最小速度设定点。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，进一步包括，一个或者几个用于机电驱动元件的行程止动件的末端，成形为用于在电气驱动单元(M)达到最小速度设定点后止动机电驱动元件。
6.根据权利要求4所述的系统，其中只要还没有达到最小速度设定值，则电气制动电子线路由电气驱动单元(M)控制。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的系统，其中电气制动电子线路(200)包括至少一个与双态开关(240)串联安装的电能耗散装置(220)，所述双态之一适于将电气驱动单元(M)连接到能量耗散装置(220)和整流器(210)上，所述整流器(210)的输入电压是由电气驱动单兀的电源电路(100)的输出信号形成的。
8.根据权利要求7所述的系统，其中电能耗散装置(220)是功率电阻器。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述整流器(210)是有自然换相的二极管电桥电路。
10.一种机舱，包括根据上述权利要求中任一项所述的至少一个可移动元件和控制系统。
【文档编号】F02K1/76GK104285055SQ201380023467
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2012年5月4日
【发明者】阿坎·马利奥纳, 阿兰·努里松 申请人:埃尔塞乐公司