用于飞行器飞行控制表面的致动器和方法技术

公开了对操作飞行器飞行控制表面有用的致动器和方法。所公开的致动器和方法中的一些可以在检测到诸如与致动器相关联的堵塞等故障状况时对操作飞行控制表面有用。所公开的示例性机电致动器包括：马达；第一螺钉，其配置用于在由马达驱动时相对于飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与第一螺钉串联安装；以及熔丝元件，其将第一螺钉和第二螺钉联接在一起，以允许第二螺钉与第一螺钉一起平移移动。熔丝元件可以允许第二螺钉至少部分地从第一螺钉脱离，以允许第二螺钉相对于第一螺钉平移。熔丝元件还可以允许飞行控制表面的主动颤振阻尼。熔丝元件可以包括磁流变流体。

Actuator and method for aircraft flight control surfaces

Actuator and method for operating an aircraft flight control surface. Some of the disclosed actuators and methods may be useful in detecting a failure condition such as a blockage associated with an actuator. An electromechanical actuator comprises a motor; the first screw is configured to move in translational structure relative to the vehicle driven by the motor; second screws with the first screw mounted in series; and a fuse element, the first screw and second screw connected together, to allow the second screws with the first screw together for translational movement. The fuse element may allow the second screw to disengage at least in part from the first screw to allow the second screw to move relative to the first screw. The fuse element also allows active flutter damping of the flight control surface. The fuse element may include a magnetorheological fluid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本国际PCT专利申请要求于2014年5月16日提交的美国临时专利申请序列号61/994,180的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及飞行器飞行控制表面的操作，更具体地涉及用于飞行器飞行控制表面的容错操作和阻尼的致动器和方法。
技术介绍
飞行器通常包括在这种飞行器的操作期间展开、缩回和/或偏转的可移动飞行控制表面。固定翼飞行器的主控制表面通常使用液压致动器致动(因其相对高的可靠性)。虽然机电致动器(EMA)相对于液压致动器具有一些操作优点，但是EMA通常仍不用于致动飞行器的主飞行控制表面。其原因之一是现有的EMA不能提供与液压致动器相关的相同可靠性水平。例如，一些现有的EMA可能具有机械堵塞的潜在风险，而这可能导致与液压致动器相比较低的可靠性水平。因此需要进行改进。
技术实现思路
一方面，本公开描述了一种用于致动飞行器的飞行控制表面的机电致动器。该致动器包括：马达；第一螺钉，其配置用于在由马达驱动时相对于飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与第一螺钉串联安装，第一螺钉和第二螺钉在飞行器结构与飞行控制表面之间限定负载路径；熔丝元件，其将第一螺钉和第二螺钉联接在一起以允许第二螺钉与第一螺钉一起平移移动，熔丝元件允许第二螺钉从第一螺钉至少部分地脱离以允许第二螺钉相对于第一螺钉平移。第二螺钉可以至少部分地容纳在第一螺钉内。第一螺钉和第二螺钉可被配置成当熔丝元件至少部分地使第二螺钉从第一螺钉脱离时允许第二螺钉相对于第一螺钉的伸缩移动。熔丝元件可以包括磁流变流体。熔丝元件可以包括用于引导第一磁通量通过磁流变流体的永磁体。熔丝元件可以包括线圈，该线圈用于接收从其通过的电流以产生第二磁通量，该第二磁通量将第一磁通量的至少一部分重新引导离开磁流变流体。熔丝元件可以用作失电制动器。第一螺钉可以经由第一螺母联接到马达。第一螺母可以由飞行器结构旋转地支撑。第二螺钉可以经由第二螺母联接到第一螺钉。第二螺母可以由第一螺钉旋转地支撑。第一螺钉可以经由齿轮联接到马达。第一螺钉可以安装成基本上防止第一螺钉相对于飞行器结构的旋转。第二螺钉可以安装成基本上防止第二螺钉相对于第一螺钉的旋转。在另一方面，本公开描述了一种用于致动飞行器的飞行控制表面的组件。该组件包括：第一螺钉，其配置用于相对于飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与第一螺钉串联安装，第一螺钉和第二螺钉配置成在飞行器结构与飞行控制表面之间限定负载路径；熔丝元件，其将第一螺钉和第二螺钉联接在一起以允许第二螺钉与第一螺钉一起平移移动，熔丝元件允许第二螺钉从第一螺钉至少部分地脱离以允许第二螺钉相对于第一螺钉平移。第二螺钉可以至少部分地容纳在第一螺钉内。第一螺钉和第二螺钉可被配置成当熔丝元件至少部分地使第二螺钉从第一螺钉脱离时允许第二螺钉相对于第一螺钉的伸缩移动。熔丝元件可以包括磁流变流体。熔丝元件可以包括用于引导第一磁通量通过磁流变流体的永磁体。熔丝元件可以包括线圈，线圈用于接收从其通过的电流以产生第二磁通量，第二磁通量将第一磁通量的至少一部分重新引导离开磁流变流体。熔丝元件可以用作失电制动器。第一螺钉可以经由第一螺母联接到马达。第一螺母可以由飞行器结构旋转地支撑。第二螺钉可以经由第二螺母联接到第一螺钉。第二螺母可以由第一螺钉旋转地支撑。第一螺钉可以经由齿轮联接到马达。第一螺钉可以安装成基本上防止第一螺钉相对于飞行器结构的旋转。第二螺钉可以安装成基本上防止第二螺钉相对于第一螺钉的旋转。在各种实施例中，本公开描述了包括本文公开的致动器、组件和部件中的一个或多个的飞行器。这种飞行器可以包括固定翼飞行器。在另一方面，本公开描述了另一种用于致动飞行器的飞行控制表面的组件。该组件包括：致动构件，其配置成处于飞行控制表面与飞行器结构之间的负载路径中，以相对于飞行器结构致动飞行控制表面；以及熔丝元件，其配置成与致动构件一起处于负载路径中，熔丝元件包括磁流变流体。致动构件可包括一个或多个螺钉。致动构件可包括一个或多个齿轮机构。马达可以驱动致动构件。熔丝元件可以包括用于引导第一磁通量通过磁流变流体的永磁体。熔丝元件可以包括线圈，线圈用于接收从其通过的电流以产生第二磁通量，第二磁通量将第一磁通量的至少一部分重新引导离开磁流变流体。熔丝元件可以用作失电制动器。在另一方面，本公开描述了一种用于固定翼飞行器的飞行控制组件。该组件包括：主飞行控制表面，其安装成用于相对于飞行器的结构的致动；机电致动器，其在飞行器结构和飞行控制表面之间限定第一负载路径的至少一部分，机电致动器包括：马达；第一螺钉，其安装成用于在由马达驱动时相对于飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与第一螺钉串联安装；以及熔丝元件，其将第一螺钉和第二螺钉联接在一起以允许第二螺钉与第一螺钉一起平移移动，熔丝元件允许第二螺钉从第一螺钉至少部分地脱离以允许第二螺钉相对于第一螺钉平移。飞行控制组件可以包括限定飞行器结构和飞行控制表面之间的第二负载路径的至少一部分的第二致动器。在另一方面，本公开描述了一种用于固定翼飞行器的飞行控制组件。该组件包括：主飞行控制表面，其安装成用于相对于飞行器的结构的致动；致动构件，其处于飞行控制表面与飞行器结构之间的负载路径中，以相对于飞行器结构致动飞行控制表面；以及熔丝元件，其配置成与致动构件一起处于负载路径中，熔丝元件包括磁流变流体。飞行控制组件可以包括与致动构件分离的致动器，并且该致动器限定飞行器结构和飞行控制表面之间的第二负载路径的至少一部分。致动构件可包括一个或多个螺钉。致动构件可包括一个或多个齿轮机构。在另一方面，本公开描述了一种使用第一螺钉来操作飞行器的飞行控制表面的方法，第一螺钉与第二螺钉串联安装以在飞行控制表面和飞行器的结构之间限定负载路径。该方法包括：使第一螺钉和第二螺钉一起相对于飞行器结构平移以便致动飞行控制表面；以及以检测到的与负载路径相关联的故障状况为条件，使第二螺钉至少部分地从第一螺钉脱离，以允许第一螺钉与第二螺钉之间的相对平移移动，并且至少部分地移除由第一螺钉和第二螺钉提供的负载路径。故障状况可以包括与包括第一螺钉和第二螺钉的第一致动器相关联的至少部分堵塞。第二致动器可以用于致动飞行控制表面。第一螺钉和第二螺钉之间的相对平移移动可以包括第二螺钉相对于第一螺钉的伸缩移动。使第二螺钉从第一螺钉至少部分脱离可包括减少通过磁流变流体的磁通量的量。使第二螺钉从第一螺钉至少部分脱离可包括将通过磁流变流体的磁通量重新引导离开磁流变流体。在另一方面，本公开描述了另一种用于操作飞行器的飞行控制表面的方法，其中第一致动器和第二致动器联接到飞行控制表面，第一致动器包括熔丝元件，熔丝元件具有磁流变流体以及产生通过磁流变流体的第一磁通量的永磁体，该方法包括：检测与第一致动器相关联的故障状况；将至少一些第一磁通量重新引导离开熔丝元件的磁流变流体，以便至少部分地移除由第一致动器提供的通向飞行控制表面的第一负载路径；以及使用第二致动器致动飞行控制表面。故障状况可以包括与第一致动器相关联的至少部分堵塞。将至少一些第一磁通量重引导离开磁流变流体可以包括产生影响第一磁通量的第二磁通量。在又一方面，本公开描述了一种使用致动器操作飞行器的飞行控制表面的方法，致动器包括熔丝元件，熔丝元件具有磁流变流体以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于致动飞行器的飞行控制表面的机电致动器，所述致动器包括：马达；第一螺钉，其配置用于在由所述马达驱动时相对于所述飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与所述第一螺钉串联安装，所述第一螺钉和所述第二螺钉在所述飞行器结构与所述飞行控制表面之间限定负载路径；熔丝元件，其将所述第一螺钉和所述第二螺钉联接在一起以允许所述第二螺钉与所述第一螺钉一起平移移动，所述熔丝元件允许所述第二螺钉从所述第一螺钉至少部分地脱离以允许所述第二螺钉相对于所述第一螺钉平移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 US 61/994,1801.一种用于致动飞行器的飞行控制表面的机电致动器，所述致动器包括：马达；第一螺钉，其配置用于在由所述马达驱动时相对于所述飞行器的结构平移移动；第二螺钉，其与所述第一螺钉串联安装，所述第一螺钉和所述第二螺钉在所述飞行器结构与所述飞行控制表面之间限定负载路径；熔丝元件，其将所述第一螺钉和所述第二螺钉联接在一起以允许所述第二螺钉与所述第一螺钉一起平移移动，所述熔丝元件允许所述第二螺钉从所述第一螺钉至少部分地脱离以允许所述第二螺钉相对于所述第一螺钉平移。2.如权利要求1所述的致动器，其中，所述第二螺钉至少部分地容纳在所述第一螺钉内部。3.如权利要求1和2中任一项所述的致动器，其中，所述第一螺钉和所述第二螺钉配置成：当所述熔丝元件使所述第二螺钉至少部分地从所述第一螺钉脱离时，允许所述第二螺钉相对于所述第一螺钉进行伸缩移动。4.如权利要求1至3中任一项所述的致动器，其中，所述熔丝元件包括磁流变流体。5.如权利要求4所述的致动器，其中，所述熔丝元件包括用于引导第一磁通量通过所述磁流变流体的永磁体。6.如权利要求5所述的致动器，其中，所述熔丝元件包括线圈，所述线圈用于接收从其通过的电流以产生第二磁通量，所述第二磁通量使所述第一磁通量的至少一部分重新引导离开所述磁流变流体。7.如权利要求1至6中任一项所述的致动器，其中，所述熔丝元件用作失电制动器。8.如权利要求1至7中任一项所述的致动器，其中，所述第一螺钉经由第一螺母联接至所述马达。9.如权利要求8所述的致动器，其中，所述第一螺母由所述飞行器结构旋转地...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，马科·登宁格，弗莱德·伊利埃斯库，
申请(专利权)人：庞巴迪公司，谢布克大学，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA