用于依次致动航空器活动元件的配电架构 |
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| 申请号 | CN200710087661.2 | 申请日 | 2007-03-12 | 公开(公告)号 | CN101039033B | 公开(公告)日 | 2011-03-23 |
| 申请人 | 梅西耶-布加蒂公司; | 发明人 | J-P·加西亚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及特别适于依次致动诸如舱 门 、 起落架 或高-升 力 元件的航空器活动元件的配电架构，所述活动元件通过由输送自航空器的至少一条电源总线的电源依次供电的机电 致动器 来致动。根据本发明，此架构包括至少一个配电元件(710，720，…，760)，这些配电元件包括：校准器装置(711，721，…，761)，用于校准来自航空器电源总线的电源；以及 开关 装置(712，722，…，762)，用于选择性地将经校准的电源输送到机电致动器的一个或另一个。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适于依次致动舱门、起落架或高-升力元件的航空器活动元件(101；201； |
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| 说明书全文 | 用于依次致动航空器活动元件的配电架构技术领域背景技术[0003] 众所周知，使各个机电致动器与电力电子设备相关联，该电力电子设备包括从至少一个航空器发电机处接收电源并校准所述电源以便于将其传送到机电致动器的逆变器。电力电子设备或者集成到机电致动器中，或者靠近相关联的机电致动器设置在航空器上。 [0004] 用于各个机电致动器的专用电力电子设备的存在导致了相当大的重量。 [0005] 发明目的 [0006] 本发明的一个目的是利用依次致动特定活动元件的事实提供用于配电、在重量上比公知架构轻的架构。 发明内容[0007] 为了达到这个目的，本发明提供特别适于依次致动诸如舱门、起落架或高升力元件的航空器活动元件的配电架构，所述活动元件通过由输送自航空器的至少一条电源总线的电源依次供电的机电致动器来致动。根据本发明，该架构包括至少一个配电元件，该配电元件包括： [0008] ·校准装置，用于校准来自航空器电源总线的电源；以及 [0009] ·切换装置，用于选择性地将经校准的电源导向机电致动器的一个或另一个。 [0010] 已注意到：通常依次致动航空器的许多活动元件。因此，在任何给定瞬间，仅仅是与所致动的活动元件相关联的一个机电致动器需要电源。通过仅共享用于依次致动的元件的配电，使得用共用配电元件替代多个电力电子设备成为可能，由此能实现相当大的重量削减。 [0011] 校准器装置最好包括逆变器，它与用于控制该逆变器的装置相关联。 [0012] 在一个实施例中，架构包括至少两个配电元件，并且活动元件的至少之一通过各自连接到配电元件之一的两个机电致动器来致动。具体地，两个配电元件由不同的电源总线供电。 [0013] 在另一个实施例中，架构包括至少两个配电元件，并且活动元件的至少之一通过设置成用配电元件的的一个或另一个、或同时用两个来操作的单个机电致动器来致动。具体地，两个配电元件都通过不同的电源总线供电，或者靠近连接到所述两个配电元件的机电致动器组合在一起。 [0014] 在另一个实施例中，架构包括三组配电元件，每组各有两个配电元件，从而： [0015] ·组之一被设置成靠近一主起落架，以用于向与所述主起落架相关联的机电致动器、以及其它可能的致动器供电； [0016] ·组之一被设置成靠近另一主起落架，以用于向与所述另一主起落架相关联的机电致动器、以及其它可能的致动器供电； [0017] ·组之一被设置成靠近一前端起落架，以用于向与所述前端起落架相关联的机电致动器、以及其它可能的致动器供电。 [0018] 然后，可提供靠近主起落架设置的组的至少之一的配电元件，以设置成向安装到航空器的高-升力系统的一个或多个机电致动器供电。具体地，高-升力系统可包括至少两个机电致动器，其中一个机电致动器与靠近主起落架之一设置的组之一的配电元件之一相关联，而另一个机电致动器与靠近另一个主起落架设置的另一个组的配电元件之一相关联，并且相关的两个配电元件通过不同电源总线供电。 [0019] 也提供靠近前端起落架设置的配电元件组，以也设置成向装货舷门机电致动器供电。 [0021] 根据以下参考附图给出的描述可更好地理解本发明，其中： [0022] ·图1是一航空器的示意性平面图； [0023] ·图2是应用于图1航空器的本发明的电源架构的示意性视图；以及[0024] ·图3A到3D是示出了适于与本发明的电源架构一起使用的冗余致动器的原理的示图。 具体实施方式[0025] 参看图1，以下将描述应用于商用航空器或军用运输航空器的本发明。航空器具有各种活动元件系统，包括： [0026] ·起落装置，由左舷主起落架100、右舷主起落架200和前端起落架300构成； [0027] ·高-升力装置，其形式为襟翼400和前缘缝翼500； [0028] ·装货舷门600。 [0029] 如图2中所能看到的，左舷主起落架100包括： [0030] ·专用起落架101，构成可在收缩位置与展开位置(在此示出)之间活动、并由机电上升致动器105驱动的元件； [0031] ·锁紧钩106，可在将起落架锁紧在收缩位置的位置与脱扣位置之间活动，并且由内部机电致动器(未示出)驱动；以及 [0032] ·轮舱门107，构成可在闭合位置与打开位置之间活动、并由机电致动器108驱动的元件； [0033] 类似地，右舷主起落架200包括： [0034] ·专用起落架201，构成可在收缩位置与展开位置(在此示出)之间活动、并由机电上升致动器205驱动的元件； [0035] ·锁紧钩206，可在将起落架锁紧到收缩位置的位置与脱扣位置之间活动，并由内部机电致动器(未示出)驱动；以及 [0036] ·轮舱门207，构成可在闭合位置与打开位置之间活动、并由机电致动器208驱动的元件； [0037] 前端起落架300包括： [0038] ·专用前端起落架301，构成可在收缩位置与展开位置(在此示出)之间活动、并由机电上升致动器305驱动的元件； [0039] ·锁定钩306，可在将起落架锁到收缩位置的位置与脱扣位置之间活动，并且由内部机电致动器(未示出)驱动； [0040] ·轮舱门307，构成可在闭合位置与打开位置之间活动、并由机电致动器308驱动的元件；以及 [0041] ·用于使前端起落架的轮子转向并包括机电致动器309的元件。 [0042] 襟翼400可在一个收缩位置与多个展开位置之间活动，并且它们通过左舷机电致动器401和右舷机电致动器402致动，两个机电致动器都经由传动轴403作用在襟翼400上。 [0043] 类似地，前缘缝翼500可在一个收缩位置与一个展开位置之间活动，并且它们通过左舷机电致动器501和右舷机电致动器502致动，两个机电致动器都经由传动轴503作用在前缘缝翼500上。 [0044] 最后，装货舷门600可在如图所示的闭合位置与打开位置之间活动，并且它通过机电致动器601致动。 [0045] 可作出以下注释： [0046] ·用于襟翼400的左舷机电致动器401和用于前缘缝翼500的左舷机电致动器501被设置成物理上靠近左舷主起落架100和相关联的机电致动器； [0047] ·用于襟翼400的右舷机电致动器402和用于前缘缝翼500的右舷机电致动器502被设置成物理上靠近右舷主起落架200和相关联的机电致动器；以及 [0048] ·最后，用于装货舷门600的机电致动器601物理上靠近前端起落架300和相关联的机电致动器。 [0049] 在以上标识组的每一个中，可理解：机电致动器是依次而非同时使用的。 [0050] 为了描述这个事实，适当地检查航空器着陆的一个示例的细节。在着陆期间，第一操作是将襟翼400展开一个槽口，接着打开起落架的轮舱门107、207和307，其后展开专用起落架101、201、301，然后襟翼400展开到最后的槽口，并展开前缘缝翼500。在着陆之后，致动转向控制309，并且一旦航空器静止，就收缩前缘缝翼500并随后收缩襟翼400。最后，打开装货舷门600。 [0051] 因而，任何机电致动器都不同时操作，除了用于襟翼400的两个机电致动器401和402与用于前缘缝翼500的两个机电致动器501和502。 [0052] 也可注意到：上述所有机电致动器具有相同的功率，在商用航空器上通常为几千瓦的数量级。此外，所有相关系统具有类似的临界标准。尽管这些系统对于操作很重要，但并不认为它们是决定性的。航空器不用前缘缝翼或不用襟翼也可着陆，并且如果起落架展开系统发生故障，也存在用于具体在重力下展开起落架的应急程序。 [0053] 为了简化向机电致动器配电的方法起见，本发明尝试利用上述依次致动实体组的方法的优点，并利用此方法中组合在一起的机电致动器的类似功率电平和临界标准。 [0054] 根据本发明，航空器装配有分别标示为710、720、730、740、750和760的六个配电元件。每个配电元件都包括以可控逆变器形式给出、分别标示为711、721、731、741、751和761的电源校准装置，所述受控逆变器用于校准来自航空器的两条电源总线PW1和PW2之一的电源。每个配电元件还包括用于将经校准电源传送到致动器的一个或另一个的相应开关 712、722、732、742、752和762。 [0055] 配电元件物理上成对地组合在一起，即第一组包括靠近左舷主起落架100设置的配电元件710&720，第二组由靠近右舷主起落架200设置的配电元件730&740构成，而最后的第三组由靠近前端起落架300设置的配电元件750&760构成。 [0056] 图2中以连续粗线或虚粗线绘制出配电元件与致动器之间的电源连接。 [0057] 更精确地，由电源总线PW1供电的配电元件710被连接到： [0058] ·轮舱门107的机电致动器108； [0059] ·左舷起落架101的机电致动器105； [0060] ·(锁紧)钩106的机电致动器；以及 [0061] ·襟翼400的左舷机电致动器401。 [0062] 相关联开关712将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件710的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0063] 由电源总线PW2供电的配电元件720被连接到： [0064] ·轮舱门107的机电致动器108； [0065] ·左舷起落架101的机电致动器105； [0066] ·(锁紧)钩106的机电致动器；以及 [0067] ·前缘缝翼500的左舷机电致动器501。 [0068] 相关联开关722将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件720的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0069] 类似地，由电源总线PW1供电的配电元件730被连接到： [0070] ·轮舱门207的机电致动器208； [0071] ·左舷起落架201的机电致动器205； [0072] ·(锁紧)钩206的机电致动器；以及 [0073] ·前缘缝翼500的右舷机电致动器502。 [0074] 相关联开关732将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件730的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0075] 由电源总线PW2供电的配电元件740被连接到： [0076] ·轮舱门207的机电致动器208； [0077] ·右舷起落架201的机电致动器205； [0078] ·(锁紧)钩206的机电致动器；以及 [0079] ·襟翼400的右舷机电致动器402。 [0080] 相关联开关742将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件740的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0081] 最后，由电源总线PW1供电的配电元件750被连接到： [0082] ·轮舱门307的机电致动器308； [0083] ·前端起落架301的机电致动器305； [0084] ·(锁紧)钩306的机电致动器；以及 [0085] ·装货舷门600的机电致动器601。 [0086] 相关联开关752将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件750的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0087] 对于由电源总线PW2供电的配电元件760，它被连接到： [0088] ·轮舱门307的机电致动器308； [0089] ·前端起落架301的机电致动器305； [0090] ·(锁紧)钩306的机电致动器；以及 [0091] ·装货舷门600的机电致动器601。 [0092] 相关联开关762将通过相关联逆变器校准的电源选择性地输送到上述机电致动器之一。在连接到配电元件760的机电致动器的列表中，任何机电致动器都不同时操作。 [0093] 在上述所有机电致动器中，可区分成两类： [0094] ·连接到单个配电元件的那些致动器，即襟翼致动器401，402和前缘缝翼致动器501，502；以及 [0095] ·连接到两个配电元件的那些致动器，即所有其它致动器。 [0096] 应当注意：第一类机电致动器并行操作，因而同时操作，但是各自连接到从不同电源总线接收电源的配电元件。例如，对于襟翼400，机电致动器401与连接到电源总线PW1的配电元件710相关联，而机电致动器402与连接到电源总线PW2的配电元件740相关联。因而，如果电源总线之一、或者配电元件之一或者甚至机电致动器之一中断，则仍可使用继续得到供电的致动器来致动襟翼。因此单次中断不足以对致动襟翼400丧失控制。致动器 401、402的每一个最好将尺寸调节成输送操作具有指定性能的相关联活动元件所需的功率的一半。 [0097] 类似地，关于前缘缝翼500，机电致动器501与连接到电源总线PW2的配电元件720相关联，而机电致动器502与连接到电源总线PW1的配电元件730相关联。因而，如果电源总线之一、或者配电元件之一、或者甚至机电致动器之一中断，则仍可使用继续得到供电的致动器来致动前缘缝翼。因此单个中断不足以对致动前缘缝翼500丧失控制。致动器 501、502的每一个最好将尺寸调节成输送致动具有指定性能的相关联活动元件所需的功率的一半。 [0098] 根据本发明的第二类机电致动器被设置成具有冗余装置，如图3A到3D所示。 [0099] 在图3A中，机电致动器设置有通过开关801从相关联电源元件的任一个供电的单个绕组800。因而，机电致动器的绕组的尺寸被调节成输送致动具有指定性能的相关联活动元件所需的功率。 [0100] 在图3B中，机电致动器具有用一个共用定子804共同操作的两个绕组802和803，每个绕组都由配电元件之一供电。两个绕组并行操作，从而各个绕组的尺寸被调节成输送致动具有指定性能的相关联活动元件所需的功率的一半。 [0101] 在图3C中，机电致动器具有分别用不同的公共定子807和808共同操作的两个绕组805和806，每个绕组都由配电元件之一供电。两个绕组并行操作，从而各个绕组的尺寸被调节成输送致动具有指定性能的相关联活动元件所需的功率的一半。 [0102] 最后，在图3D中，机电致动器包括两个电机810和811，这两个电机810和811具有分别由配电元件的一个或另一个供电的绕组，所述电动机通过耦合元件812彼此相关联并具有相应致动器813和814，因而使得由电机的一个或另一个向致动机的输出轴输送的功率的比例得到确定。两个电机并行操作，从而各个电机的尺寸被调节成输送致动具有指定性能的相关联活动元件所需的功率的一半。 [0103] 在图3A到3D所示的各种配置中，如果电源元件之一或电源总线之一发生故障，则仍可继续致动相关联活动元件。对于图3A所示的机电致动器，使用相同的功率致动，然而对于图3B到3D所示的机电致动器，使用减小的功率致动。因而，尽管用第二类机电致动器时仅通过一个致动器致动相关联活动元件，但该致动器具有即使电源总线或配电元件故障的情况下也可继续致动活动元件的结构。因而以内部方式向机电致动器提供冗余。 [0104] 在本文所提出的电源架构中，所有机电致动器由此设置成：或者对于第二类机电致动器在内部具有冗余，或者对于第一类机电致动器通过复制而具有冗余。在两种情况中，一条电源总线或一个配电元件的故障不足以妨碍相关联活动元件被致动。 [0105] 因而，本发明不使用自身的逆变器和相关联的电子控制装置来装配各个机电致动器，而是尝试通过提供为依次操作的特定数目的机电致动器所共用的配电元件来共享电源分配，该配电元件装配有用于将电源输送到需要电源的机电致动器的开关。这种配置使得减少逆变器的数量成为可能，即使出于可用性的原因在此成倍地使用了逆变器。 [0106] 在对提供类似功率的机电致动器进行如上述示例中所应用的共享电源分配时，本发明是特别有益的。这种配置使得设计可输送适于共享机电致动器的最高功率电平、但与共享机电致动器的最小功率电平相比仍保持适度的标称电源的配电元件成为可能。 [0107] 应当看到：系统电源分配的这种随着舱门、起落架或高-升力系统而改变的共享不同于航空工业的惯例，在航空工业的惯例中通常以完全独立的方式考虑所述系统(例如，起落装置归入航空运输协会分类32章，而高-升力系统归入到27章)，并由这些系统中各自作为专家的不同供应商来制造它们。 [0108] 仅在两个逆变器都发生故障的情况下，通过由故障配电元件供电的机电致动器致动活动元件的所有可能性才会丧失，并且这基本上不会发生。另外，如上所述，起落架被设置成具有不依靠这种致动的应急展开装置(例如，在重力下)。 [0109] 也应当看到：除了用于转向前端起落架300轮子的系统，所有上述活动元件系统都呈现为开/关控制类，并且例如在一个或多个冲程终止传感器的帮助下，在终点位置停止移动。至于转向机电致动器309，它是上述唯一不以开/关方式控制的机电致动器，因为它进行连续位置伺服控制。 [0110] 为了产生两种控制类型，需要向相应的配电元件提供用于控制逆变器的装置，以便输送所需功率电平，或者是用于开/关控制的恒定电平，或者是用于连续变化的伺服控制的连续变化的电平。 [0111] 最好设置相同的配电元件，即都装配有用于控制逆变器的装置，由此降低电源架构的成本并相当程度地简化维护。因而，即使配电元件之一仅连接到进行开/关控制的致动器，相关联逆变器的控制元件也使得向各个致动器输送确实恒定、但也处于能很好地适于各个致动器的电平的电源成为可能，由此实现能量的节约。 [0113] 具体地，尽管同时操作的配电元件被组合在一起进行描述，但是有可能提供各自输送与标称功率相等的单位功率的两个逆变器，从而在任意给定瞬间，仅两个逆变器之一在工作，另一个逆变器变成仅涉及在例如故障的情况下从第一逆变器处接管。 [0114] 在一变体中，单个配电元件就可满足需要，只要从航空器有效性的观点来看单个逆变器的损失保持在可接受的程度，或者相反，各组可设置成具有多于两个配电元件。 [0115] 尽管所示航空器具有三组两个配电元件，因而使得所述配电元件可定位成尽可能地靠近相关联机电致动器，但是取决于所需供电的机电致动器，也有可能具有任意数量的配电元件。在此限制范围内，航空器可具有适于向所有相关机电致动器供电的单个配电元件。 |
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