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气动 定位系统

阅读：123发布：2020-05-12

专利汇可以提供气动定位系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种气动定位系统。提供了用于气动轴定位系统的机构和处理。根据各种实例，该气动轴定位系统包括：烟火阀，被配置为控制气体从加压气源流动至压力室。该压力室包括：第一活塞，可滑动地耦接至压力室。当来自加压气源的气体填充压力室时，该活塞被配置为滑动通过压力室并且将轴推动至预定位置。，下面是气动定位系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气动轴定位系统，包括：
第一压力室；
加压气源，耦接至所述第一压力室；
第一阀，控制气体从所述加压气源流动至所述第一压力室；以及
第一活塞，凸出到所述第一压力室并且能够滑动耦接至所述第一压力室，其中，当来自所述加压气源的所述气体填充所述第一压力室时，所述第一活塞将轴推动至预定位置。
2.根据权利要求1所述的气动轴定位系统，进一步包括第二压力室和第二活塞，其中，所述第二压力室连接至所述加压气源，
其中，所述第一阀控制所述气体从所述加压气源流动至所述第二压力室，并且其中，所述第二活塞凸出到所述第二压力室并且能够滑动耦接至所述第二压力室，并且
其中，当来自所述加压气源的所述气体填充所述第二压力室时，所述第二活塞将所述轴推动至所述预定位置。
3.根据权利要求2所述的气动轴定位系统，其中，所述第一活塞在第一方向上将所述轴推动至所述预定位置，其中，所述第二活塞在第二方向上将所述轴推动至所述预定位置，并且其中，所述第一方向与所述第二方向相反。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气动轴定位系统，其中，所述第一阀接收来自飞行控制计算机的信号并且基于所述信号控制所述气体从所述加压气源流动至所述第一压力室中。
5.一种装置，包括：
根据权利要求1所述的气动轴定位系统；
飞行控制计算机系统，其中，致动器通信耦接至所述飞行控制计算机，并且其中，所述阀通信耦接至所述飞行控制计算机系统。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述飞行控制计算机系统在所述致动器出故障时从所述致动器接收故障信号，并且将激活信号发送至所述气动轴定位系统的所述阀。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，当所述致动器出故障时，所述致动器从所述轴脱离。
8.一种方法，包括：
运行气动轴定位系统，所述气动轴定位系统包括：压力室；连接至所述压力室的加压气源；阀，控制气体从所述加压气源流动至所述压力室中；以及活塞，凸出到所述压力室并且能够滑动耦接至所述压力室；
激活所述阀，其中，激活的阀允许所述气体从所述加压气源流动至所述压力室中，从而对所述压力室进行加压并且推动所述活塞远离所述压力室；
使轴与所述活塞相接触；以及
当所述轴与所述活塞相接触时，使所述活塞伸出离开所述压力室，从而将所述轴移动至预定位置。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在所述阀处接收激活信号，其中，响应于接收所述激活信号来激活所述阀。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在将所述轴移动至所述预定位置之前使所述轴从致动器脱离。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括当所述轴处于预定位置时锁定所述活塞，其中，锁定所述活塞防止所述活塞相对于所述压力室能够滑动地移动。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，进一步包括从所述压力室释放所述气体，从而允许所述轴移动至新的位置。

说明书全文

气动 定位系统

技术领域

[0001] 本公开涉及一种气动定位系统(Pneumatic Positioning System)。

背景技术

[0002] 致动器被用在各种机械设备中以控制这些设备的零件(feature)和移动部分。具体地，致动器是用于控制系统、机构、设备、结构等的电动机。致动器能够通过各种能量源提供动力并且能够将所选择的能量源转换为运动。

[0003] 例如，致动器被用在计算机磁盘驱动器中以控制读取/写入磁头的位置，通过该读取/写入磁头将数据存储在磁盘上以及从磁盘读取数据。另外，致动器被用在机器人中(即，用在自动化工厂中)以对产品进行装配。致动器还操作车辆上的制动器、打开和关闭车门、升起和降下铁路栅门(railroad gate)并且执行日常生活的众多其他任务。因此，致动器具有广泛的用途。

[0004] 在航空领域中，致动器被用于控制允许飞机飞行的无数个控制面。例如，需要致动器的位于各个机翼中的每一个襟翼(flap)、扰流器和副翼。另外，在尾部的致动器控制飞机的方向舵(rudder)和升降舵(elevator)。此外，在机身中的致动器打开并且关闭覆盖起落架舱的舱门。致动器还用于升起和降低飞机的起落架。另外，位于各个发动机上的致动器通过控制推力反向器使飞机减速。

[0005] 普遍使用的致动器从属于两种总体范畴：液压式和电动式，这两种类别之间的差异在于原动力，通过该原动力来实现移动或控制。液压致动器需要加压的、不可压缩的工作流体，通常是油类。电动致动器使用电动机，电动机的轴的旋转被用于使用某种变传动装置(transmission)来产生线性位移。

[0006] 虽然液压致动器已经被广泛地用于飞机，但是利用液压致动器的问题是分配并且控制加压的工作流体所需要的管路(plumbing)。在飞机中，因为需要仔细地路由液压管线，故产生高压工作流体的泵和路由工作流体所需要的管路增加了重量并且增加了设计复杂性。另外，在液压系统中可能的失灵模式包括对用于位置控制面的伺服阀(servo valve)的加压故障、泄漏和电气故障。然而，液压系统的一种固有特征是液压飞行控制系统能够在检测完故障之后使用阻尼力来维持稳定性。

[0007] 电动致动器克服了液压系统的许多个缺点。具体地，通过电能提供动力并且控制的电动致动器仅需要配线来操作和控制。然而，在飞机运行期间电动致动器还可能出故障。例如，电动机的绕组易于被热量和水损坏。另外，电动机轴上的轴承磨损。本质上比用于液压致动器的活塞和气缸更复杂的电动机与负载之间的传动装置也易于出故障。在电力和液压系统这两者中，致动器的机械故障(例如，齿轮或轴承故障等)会导致动器机械功能的损失。另外，电力系统会出故障。当存在向致动器发送通信的命令循环的故障时发生一种类型的电力故障。当致动器内的电力回路(power loop)(诸如对电动机的高电力回路)出故障时发生另一类的电力故障。

[0008] 随着电动致动器系统逐渐地用在飞机设计中，需要解决这些系统的可能的失灵模式的新的途径。在这些系统中需要故障容限，即维持一个或多个部件失灵或故障仍保持工作的能力。因为电子飞行控制系统不具有可获得阻尼的液压流体，故需要能够用于故障事故的可替换的自动防故障系统(fail safe system)。发明内容

[0009] 提供了一种气动轴定位系统，在主系统故障期间该气动轴定位系统被用作辅助自动防故障系统。根据各种实例，气动轴定位系统包括：第一压力室(pressure chamber)；加压气源(pressurized gas source)，连接至第一压力室；第一阀，控制气体从加压气源流动至第一压力室中；以及第一活塞，凸出到第一压力室并且可滑动地耦接至第一压力室。当来自加压气源的气体填充第一压力室时，第一活塞将轴推动至预定位置。

[0010] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，该气动轴定位系统还可以包括第二压力室和第二活塞。第二压力室连接至加压气源。第一阀控制气体从加压气源流动至第二压力室。第二活塞凸出到第二压力室并且可滑动地耦接至第二压力室。当来自加压气源的气体当填充第二压力室时，第二活塞将轴推动至预定位置。

[0011] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，第一活塞在第一方向上将轴推动至预定位置。第二活塞在第二方向上将轴推动至预定位置。第一方向与第二方向相反。

[0012] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，当轴处于预定位置时，第一活塞和第二活塞接触该轴。

[0013] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，该气动轴定位系统还包括第一止动块(stopper)和第二止动块。当轴处于预定位置时，第一止动块与第一活塞啮合。当轴处于预定位置时，第二止动块与第二活塞啮合。

[0014] 在一个方面中，可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，气动轴定位系统还包括第三活塞和第四活塞。第三活塞凸出到第一压力室并且可滑动地耦接至第一压力室。第四活塞凸出到第二压力室并且可滑动地耦接至第二压力室。当来自加压气源的气体填充第一压力室和第二压力室时，第三活塞和第四活塞将轴推动至预定位置。

[0015] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，第一压力室和第二压力室通过防止气体从第一压力室流动至第二压力室的第二阀分开。第一压力室包括释放阀，该释放阀被配置为相对于第二压力室降低第一压力室中的压力。

[0016] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，第一阀从飞行控制计算机接收信号并且基于该信号控制气体从加压气源流动至第一压力室中。

[0017] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，第一阀包括烟火爆破盘(pyrotechnic burst disc)。

[0018] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，该气动轴定位系统还包括联锁机构(interlocking mechanism)，该联锁机构被配置为当轴处于预定位置时与第一活塞啮合。

[0019] 根据各种实例，机构包括飞行控制计算机系统、具有轴线的轴、沿该轴线驱动轴移动的致动器以及气动轴定位系统。致动器通信耦接至飞行控制计算机。该气动轴定位系统包括：压力室；加压气源，连接至压力室；阀，控制气体从加压气源流动至压力室；以及活塞，凸出到压力室并且可滑动地耦接至压力室。该阀通信耦接至飞行控制计算机系统。当来自加压气源的气体填充压力室时，该活塞将轴推动至预定位置。

[0020] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，活塞基本上平行于轴的纵向轴滑动。

[0021] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，当致动器出故障并且将激活信号发送至气动轴定位系统的阀时，飞行控制计算机系统接收来自致动器的故障信号。

[0022] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，当致动器出故障时，致动器从轴脱离。

[0023] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，致动器是电动机械式的致动器。

[0024] 根据各种实例，提供了一种与气动轴定位系统相关联的处理。该气动轴定位系统包括：压力室；加压气源，连接至压力室；阀，控制气体从加压气源流动至压力室中；以及活塞，凸出到压力室并且可滑动地耦接至压力室。激活该阀。激活的阀允许气体从加压气源流动至压力室中，从而对压力室进行加压并且推动活塞远离压力室。使轴与活塞相接触。当轴与活塞接触时，活塞伸出离开压力室从而将轴移动至预定位置。

[0025] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，在阀处接收到激活信号。响应于接收激活信号来激活阀。

[0026] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，在将轴移到至预定位置之前轴从致动器中解开。

[0027] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，当轴处于预定位置时锁定活塞。锁定活塞防止活塞相对于压力室可滑动地移动。

[0028] 在一个方面中，其可以包括前述和/或以下实例和方面中任一项的主题的至少一部分，从压力室释放气体从而允许轴移动至新位置。

[0029] 下文参考附图进一步描述这些和其他的实施方式。

附图说明

[0030] 图1是根据一些实施方式的气动轴定位系统的图形表示。

[0031] 图2A是根据一些实施方式的在加压气源被释放之后的气动轴定位系统的图形表示。

[0032] 图2B是根据一些实施方式的在加压气源被释放之后的气动轴定位系统的另一个图形表示。

[0033] 图3A至图3B是根据一些实施方式的具有联锁机构的气动轴定位系统的图形表示。

[0034] 图4A是根据一些实施方式的具有压力阀的气动轴定位系统的图形表示。

[0035] 图4B是根据一些实施方式的具有多个加压气源的气动轴定位系统的图形表示。

[0036] 图5是根据一些实施方式的飞行器飞行控制系统的图形表示。

[0037] 图6是根据一些实施方式的用于利用气动轴定位系统对轴进行定位的流程图。

[0038] 图7A是根据一些实施方式的反映了从飞行器制造的早期阶段至投入服役的生命周期中的关键操作的流程图。

[0039] 图7B是示出了根据一些实施方式的飞行器的各种关键部件的框图。

具体实施方式

[0040] 为了提供对所呈现的构思的完全理解，在下列描述中阐述了许多具体细节。可以在没有这些具体细节中的一些或者全部的情况下实现所呈现的构思。在其他情况下，为了避免使所描述的构思变得晦涩难懂，故没有详细描述众所周知的处理操作。尽管将结合具体实例描述一些构思，但应当理解的是这些实例并不旨在限制。

[0041] 导言

[0042] 随着电动致动器系统逐渐地用在飞机设计中，需要解决这些系统的可能的失灵模式的新的途径。在这些系统中需要故障容限，即维持一个或多个部件失灵或故障仍保持工作的能力。因为电子飞行控制系统不具有可获得阻尼的液压流体，故需要能够用于故障事故的可替换的自动防故障系统。

[0043] 即使在致动系统中发生故障后，主飞行控制系统(primary flight control system)需要控制面是稳定的。在主飞行控制系统故障的情况下，控制面必须通过维持足够的阻尼或锁定在原位来继续保持稳定。如果控制面未被阻尼或锁定，则表面可能变得不稳的，从而导致机翼的灾难性故障。

[0044] 介绍了在对主飞行控制致动系统的故障的情况下设计成能稳定主飞行控制面的各种结构和流程。具体地，各种实例提供了辅助自动防故障系统，该辅助自动防故障系统在主驱动系统出故障时定位并且保持飞行控制面，从而提供飞行控制面的稳定性。具体地，根据各种实例，气动源被用于在失灵模式的情形下稳定并且阻尼电动机械致动器。气动致动器的使用提供了能够在飞机设计中节省重量和成本方面的轻量级方法。

[0045] 虽然描述的各种实例涉及使用具有飞机设计的气动定位系统，但是气动定位系统能够用于各种机械设备和车辆。例如，气动定位系统能够用于商业飞行、军事飞机、旋翼飞机、运载火箭、太空船/卫星等。此外，气动定位系统能够用于车辆导航控制系统。此外，气动定位系统能够用于诸如机器人、运载火箭、轨道车辆、栅极、车门等的各种设备，但不限于此。

[0046] 系统实例

[0047] 提出了各种机构和处理，其提供了当主系统故障时能够被用作辅助自动防故障系统的气动轴定位系统。参考图1，所示出的是根据一些实施方式的气动轴定位系统的图形表示。如所示出的，系统100包括具有压力室109、压力室111和中心室107的外壳101。平移轴103穿过外壳101并且包括凸缘105。凸缘105在所示出的一些实例中能够从平移轴103的两侧凸出，并且在其他实例中能够形成围绕平移轴的环形或其他形状。平移轴103能够在中心室107内沿其纵向轴(longitudinal axis)的方向往复运动或平移131。这个平移轴103能够是在正常运行期间提供平移131的控制的另一个机械系统或致动器的一部分。根据应用，平移能够根据在机械设备或致动器内如何使用平移轴103在一些实例中处于约1/2英寸的范围内、在其他实例中处于5英寸至10英寸的范围内或任何其他距离内。

[0048] 在本实施方式中，加压气源135经由气体管线133连接至压力室109和111，并且通过阀137与压力室109和111相分隔。根据各种实例，加压气源135可以是存储在瓶子中的加压气态氮(GN2)或任何其他合适的气体。可以从任何来源获得GN2的瓶子，诸如商业上可获得的现货供应的瓶子。在一些实例中，在瓶子内的GN2的压力能够处于约3000psi至4000psi的范围内。根据各种实施方式，阀137可以是烟火阀(pyrotechnic valve)，并且能够包括烟花爆破盘，该烟花爆破盘被设计成能密封来自气体管线133的加压气源直至爆破盘破裂。烟火阀能够被获得为商业可获得的现货供应的物品，并且旨在用于一次性使用。

[0049] 根据本实施方式，活塞113和115位于压力室109内，并且活塞117和119位于压力室111内。每个活塞具有通过在外壳101中的壁延伸至中心室107的轴129(参照活塞113描述这个轴，但是该描述还适用于其他活塞)。活塞113通过弹簧125保持在原位，这在正常的致动器运行期间保持轴129进入中心室107并且离开平移轴103。这些弹簧125位于位移室(displacement chamber)121内。

[0050] 在本实施方式中，当主系统出故障时，气动轴定位系统100被用作辅助自动防故障系统。具体地，能够通过作为主系统一部分的致动器(未示出)来控制平移轴103的运动。如所示出的，在正常的致动器运行期间，活塞113、115、117和119通过它们相应的线圈弹簧保持在回缩位置(retract position)。因为活塞113、115、117和119的回缩，平移轴103自由移动通过正常行程而不受活塞的干扰。当通过电信号发出命令时，烟火阀137内部的爆破盘破裂，允许氮气(GN2)从加压气源135排出。然后，GN2流动通过气体管线133并且进入压力室109和111。GN2将活塞推送至中心室107中并且抵靠平移轴凸缘105推动活塞前进。在一些实例中，如图2A中所示，活塞将平移轴103推动至诸如中心位置的预定位置并且保持在这个位置。

[0051] 参考图2A，所示出的是在已释放加压气源之后的气动轴定位系统的一个实例。具体地，GN2已经被释放至压力室109和111，并且活塞113、115、117和119已经被推送为抵靠平移轴103的凸缘105，使得平移轴103保持在稳定位置处。在本实例中，弹簧被压缩，但是为了清楚起见在示图中仅示出了一种设置。另外，诸如位于活塞113上的止动块123的止动块防止活塞轴过分延伸至中心室中。

[0052] 在本实施方式中，平移轴103和活塞架设(ride)在密封件上，所以GN2被限制在外壳腔体109和111中，并且维持活塞上的压力一段时间，从而使平移轴103被保持在示出的中性位置(neutral position)。在一些实例中，密封件摩擦力可以是活塞负荷能力的约10％。在一些实例中，活塞上的压力能够处于约1500psi的范围内，诸如当在加压室109和
111中释放加压气源之前该加压气源保持GN2约3000psi时。然而，应当认识到的是这些压力能够根据压力室、活塞、平移轴和系统的其他部件的尺寸和构造而改变。

[0053] 当系统完成了其稳定平移轴103的任务并且不再需要这种构造时，则能够替换加压气源135和烟火阀137。活塞能够恢复至它们原始的位置，并且在未来的运行期间，气动轴定位系统和主致动器能够一起被再次用作自动防故障系统。如上所述，在主致动器或系统故障期间激活气动轴定位系统。因此，系统可以在没有被触发或激活的情况下，针对主致动器的许多重复使用的正常运行期间保持如图1中所示的原样(in-tact)，。

[0054] 在图2A中示出的实例中，平移轴是103被保持在作为其预定位置的中心位置。在一些实施方式中，能够预先对活塞进行定位，以控制当阀被触发时轴将被布置在何处。能够调整活塞行程以创建释放时的期望位置。在一些实例中，预定位置是能够实现最佳航空系统的中性位置，诸如降低阻力等。在其他实例中，可以期望不同的预定位置。

[0055] 参考图2B，所示出的是根据一些实施方式的在已释放加压气源之后的气动轴定位系统的可替换实施方式。具体地，系统200包括单个压力室141和活塞143。在本实例中，GN2已经被释放至压力室141中，并且活塞143已经被推送为抵靠平移轴103的凸缘105，使得平移轴103保持在稳定位置。在本实例中，弹簧被压缩，并且止动块123防止活塞过分延伸至中心室107，其中，该凸缘位于该中心室。如所示出的，平移轴103被保持为抵靠中心室107的壁，从而将平移轴103稳定在这个预定位置。虽然本实例示出了使用一个活塞，但是可以使用额外的活塞，并且在一些实施方式中，能够扩大压力室141以容纳这个额外的活塞。在这些实施方式中，两个活塞将凸缘105按压为抵靠中心室107的壁。此外，能够根据平移轴、凸缘、压力室和系统的其他零件的具体特性使用任意数量的活塞。

[0056] 在本实施方式中，平移轴103和活塞架设在密封件上，所以GN2被限制在压力室141和气体管线中，并且维持活塞上的压力一段时间，从而使平移轴103保持在所示出的稳定位置。当系统完成了其稳定平移轴103的任务并且不再需要这种构造时，能够替换加压气源135和烟火阀137。活塞能够恢复至其原始位置；并且在未来的运行期间，气动轴定位系统和致动器能够一起被再次用作自动防故障系统。如上所述，在主致动器或系统的故障期间激活气动轴定位系统。

[0057] 根据各种实施方式，一旦它们被激活并且到达预定位置，则能够使用联锁机构以确保在气动轴定位系统中的活塞。参考图3A，所示出的是具有联锁机构的气动轴定位系统的实例。具体地，在本实施方式中示出的气动轴定位系统类似于如上所述在图1中示出的系统，但是其特征在于还有包括位于它们相应的活塞113、115、117和119中的管脚301、305、309和313的联锁系统。根据各种实施方式，当未激活系统并且活塞未啮合时，各个管脚能够包括允许其保持在如所示出的回缩位置处的弹簧。然而，如图3B中所示，当它们与这些凹陷的凹口303、307、311和315对齐时，这些管脚能够延伸至与它们匹配的凹口。例如，在一些实例中，棘爪弹簧(D-tent spring)能够被用作管脚。

[0058] 参考图3B，所示出的是具有啮合的联锁机构的气动轴定位系统的实例。具体地，在本实施方式中示出的气动轴定位系统类似于如上所述在图2A中示出的系统，但是其特征在于还可以包括位于它们相应的活塞113、115、117和119中的管脚301、305、309和313的联锁系统。在本实例中，在激活烟火阀137之后，加压气源135已经被释放至压力室109和111。活塞113、115、117和119已经被推送为抵靠平移轴103的凸缘，使得平移轴103保持在稳定的预定位置。在本实例中，弹簧被压缩，但是为了清楚在图中仅示出了一种设置。

[0059] 在本实施方式中，当抵靠平移轴103的凸缘向上推送活塞时，使得平移轴103到达其预定位置，管脚301、305、309和313与凹口303、307、311和315对齐，并且管脚延伸至这些凹口中。当管脚延伸至凹口中时，如图3B中所示，通过联锁机构将活塞物理地锁定在原位。

[0060] 在可替换实施方式中，联锁机构能够包括用于锁定轴的旋转运动的联锁凸轮(cam)。例如，驱动凸轮和锁定凸轮在平移轴处于预定位置时能够被用于彼此啮合并且当平移轴处于正常运行期间彼此解开。具体地，在各种实施方式中，驱动凸轮和锁定凸轮能够使用旋转锁定运动以彼此啮合。

[0061] 根据各种实施方式，额外的或可替换的特征能够被包括在气动轴定位系统中。例如，在一些实施方式中，气动轴定位系统能够包括被设计成容纳不同压力的压力室。通过在压力室中产生不同的压力，能够基于应用来调整当系统被激活时确保平移轴的预定位置。

[0062] 在压力室之间产生不同压力的一种方法是在气动轴定位系统中包括阀。参考图4A，所示出的是根据一些实施方式的具有压力室阀的气动轴定位系统的图形表示。具体地，在本实施方式中示出的气动轴定位系统类似于如上所述在图1中示出的系统，但还以单向阀401和释放阀403为特征。

[0063] 在本实施方式中，在烟火阀137破裂允许氮气(GN2)从加压气源135排出之后，GN2被释放至气体管线并且能够自由地流动至压力室109中。另外，GN2还能够通过单向阀401流动至压力室111中。在一些实例中，单向阀401允许GN2进入压力室111直至其达到特定压力。例如，这个压力能够被设定为是比压力室109中的压力低的压力，使得活塞117和119被推送至中心室的距离短于活塞113和115，从而在中心室内的中心位置稍偏右处定位平移轴103。在其他实例中，单向阀401能够允许GN2流动至压力室111中直至其与压力室109平衡，但是在压力室111中的GN2将不被允许流回压力室109中。如果触发了释放阀
403，则压力室111在维持恒定压力的同时能够从压力室109释放气体。在又一其它的实施方式中，能够包括释放阀403而没有单向阀401，并且反之亦然。在包括释放阀403而没有单向阀401的实施方式中，在系统完成其稳定平移轴103的任务之后释放阀403能够被用于释放GN2，并且不再需要这种构造。例如，在飞机着陆之后或在飞机保养期间，释放阀403能够被用于放出加压气体并且重置系统。在一些实例中，释放阀403能够被用于将平移轴
103返回至在飞行期间的运行位置。

[0064] 在压力室之间产生不同压力的另一个方法是包括针对每一个压力室的单独的加压气源。参考图4B，所示出的是根据一些实施方式的具有多个加压气源的气动轴定位系统的图形表示。具体地，除了压力室109经由烟火阀407连接至加压气源405并且压力室111经由烟火阀411连接至加压气源409之外，在本实施方式中示出的气动轴定位系统类似于如上所述在图1中示出的系统。

[0065] 在本实施方式中，当通过电信号发出命令时，在烟火阀407内部的爆破盘破裂允许氮气(GN2)从加压气源405排出，并且在烟火阀411内部的爆破盘破裂允许氮气(GN2)从加压气源409排出。接下来，来自加压气源405的GN2然后通过气体管线流动并且进入压力室109中，从而将活塞113和115推送至中心室107并且推动活塞抵靠平移轴103的凸缘前进。此外，来自加压气源409的GN2通过气体管线流动并且进入压力室111中，从而将活塞117和119推送至中心室107并且推动活塞前进为抵靠平移轴103的凸缘。

[0066] 根据各种实施方式，活塞将平移轴103推动至预定位置。在一些实例中，这个预定位置可以是除了在中心室107内的中心位置之外的位置。例如，如果压力室109包含的GN2的压力低于压力室111，则活塞113和115被推送至中心室的距离短于活塞117和119，从而将平移轴103定位在中心室107内的中心的位置偏左的位置处。通过调整压力室109和111的相对压力，能够根据应用调整用于平移轴103的预定位置。能够以各种方法来调整各个室的压力。例如，能够调整室的尺寸或能够调整加压气源135的压力。

[0067] 运行实例

[0068] 根据各种实施方式，当主系统出故障时，以上更全面描述的实例的气动轴定位系统能够被用作辅助自动防故障系统。参考图5，所示出的是根据一些实施方式的飞行器飞行控制系统的图形表示。在具体实施方式中，气动轴定位系统能够用于飞机控制系统。具体地，当主致动器出故障时，气动轴定位系统能够用作辅助自动防故障系统。

[0069] 飞机(为了清楚起见而未示出，但是在本领域已熟知)众所周知地具有附接至机身的机翼。在其他情况下，机翼中的控制面控制着爬升和下降的速度。附接至机身后面的尾部提供转向和机动性。发动机提供推力并且在机翼处附接至飞机或在尾部附接至机身。因为飞机结构是众所周知的，所以为了简便起见在本文中省略了它们的图形表示。各种致动器在机翼、尾部、起落架、起落架舱门、发动机推力反向装置等中控制飞行控制面的移动。

[0070] 在本实施方式中，所示出的是控制面515的一个实例。在这个实例中，平移轴509耦接至飞机控制面515的枢轴点513。平移轴509沿由箭头511所示的方向的移动是一个方法，主致动器503能够引起控制面(例如扰流板、襟翼、升降舵、方向舵或副翼)移动并且从而控制飞机。类似的平移能够控制其他飞行控制面、机身舱门、起落架、推力反向装置等。

[0071] 根据本实施方式，飞行控制计算机系统501电气耦接至均位于外壳507中的主致动器503和气动轴定位系统505。在一些实例中，主致动器503能够是电气提供动力的线性致动器。在正常运行期间，主致动器503控制平移轴509的移动。在主致动器503的故障期间仅激活气动轴定位系统505。因此，气动轴定位系统在正常运行期间保持未激活并且不干涉主致动器503或平移轴509的移动。此外，主致动器可以针对许多重复的使用运行而不触发或激活气动轴定位系统505。

[0072] 参考图6，所示出的是根据一些实施方式的用于定位具有气动轴定位系统600的轴的流程图。在本实施方式中，在602提供具有气动轴定位系统的装置。例如，虽然能够利用本文中描述的处理使用各种装置，但是这类装置的一个实例是如在图5中示出的飞行器飞行控制系统。在604中，在正常条件下运行平移轴。具体地，主致动器可以在正常运行期间控制平移轴的运动。然后，在606中接收激活信号。在图5中示出的实例中，飞行控制计算机系统501可以检测出主致动器503故障，并且可以因此发出用于气动轴定位系统的激活信号。在608中，在气动定位系统中激活烟火阀(或多个阀，根据应用)。因此，主致动器系统的故障触发其打开爆破膈膜释放在气动定位系统中加压的气体的爆破设备。具体地，在610，中包含在压力容器中的加压气体被释放至气动定位系统的压力室以将一个或多个活塞移动至稳定平移轴的位置。在图5中示出的实例中，利用气动定位系统将平移轴驱动至预定位置并且将平移轴保持在这个位置被设计成维持飞行控制面的稳定性。在一些实施方式中，一旦激活气动轴定位系统505，则主致动器503能够从平移轴509脱离。虽然在本实施方式中描述的处理涉及利用飞机所使用的气动定位系统，但是应当认识到的是能够利用各种设备、系统等使用这种处理。

[0073] 飞机的实例

[0074] 现在将描述在图7A中示出的飞机制造和保养方法700以及在图7B中示出的飞机730以更好地示出在本文中介绍的处理和系统的各种特征。在预生产期间，飞机制造和保养方法700可以包括飞机730的规格和设计702和材料采购704。生产阶段涉及部件和子组件制造706和飞机730的系统集成708。此后，飞机730可以通过认证和交付710，以进行服役712。当为用户服役时，飞机730按计划进行日常维修和保养714(其还可包括变型、改变外形以及翻新等)。虽然本文中描述的实施方式总体上涉及商用飞机的保养，但是它们可以在飞机制造和保养方法700的其他阶段中实践。

[0075] 系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)可执行或者完成制造和保养方法700的各个过程。出于描述的目的，系统集成商可包括，但不限于任何数目的飞行器制造商和主系统分包商(subcontractor)；第三方可包括但不限于任何数目的销售商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军队、服务组织等。

[0076] 如图7B所示，通过飞机制造和保养方法700产生的飞机730可以包括机身732、内舱736以及多个系统734。系统734的实例包括一个或多个推进系统738、电气系统740、液压系统742以及环境系统744。在这个实例中可以包括任意数量的其他系统。虽然示出了飞机实例，但是可以将本公开的原理应用于诸如汽车行业等其他行业。

[0077] 在飞机制造和保养方法700的任何一个或更多阶段，可以采用本文所体现的装置和方法。例如，在没有限制的情况下，对应于部件和子组件制造706的部件或子组件可以类似于当飞机730投入运行时产生的组件或部件的方式制造或制作。

[0078] 同样，例如，在没有限制的情况下，通过大幅加快飞机730的组件或者降低飞机730的成本，在部件和子组件制造706和系统集成708期间可以利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式或者其组合。类似地，例如，在没有限制的情况下，当飞机730投入运行时可以利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式或者其组合，在系统集成708和/或维修和保养714期间可以使用维修和保养714以确定零件是否彼此连接和/或匹配。

[0079] 结论

[0080] 虽然出于清楚理解的目的已相当详细地描述了上述构思，但是显然可在所附权利要求的范围内进行某些变化和修改。应注意，存在实现处理、系统和装置的很多可供选择的方法。因此，认为本实施方式是示例性的而非限制性的。

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