飞行控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于操作飞行器的操纵面(2)的飞行控制系统(1)，其包括：用于飞行器的操纵面(2)冗余致动的多个执行器(3)；用于接收、计算和转发控制信号的执行器‑控制电子装置(4)，所述控制信号用于通过多个执行器(3)操作的操纵面(2)；设置成用于分别控制和监控对应的执行器(3)的多个远程电子单元；以及用于在执行器‑控制电子装置(4)和多个远程电子单元(5)之间传送数据的第一数据总线系统(10)，其中第一数据总数系统(10)包括：用于在执行器‑控制电子装置(4)和多个远程电子单元(5)的第一个单元之间传送数据的第一数据总线(11)；用于在执行器‑控制电子装置(4)和多个远程电子单元(5)的第二个单元之间传送数据的第二数据总线(12)，其中第一数据总线(11)和第二数据总线(12)基于相同的总线技术，其中第一数据总线系统(10)另外包括用于在执行器‑控制电子装置(4)和第一远程电子单元(5)之间传送数据的备份‑数据总线(13)，其中该备份数据总线(13)的总线技术与第一数据总线成(11)和第二数据总线(12)不同。因为借助于主总线的双工构架提供高的系统可用性和设备可用性，备份‑数据总线被限制成仅在计算机之间进行数据交换，所述计算机仅被要求作为用于安全飞行操作的最小配置。未要求用于最小配置(最小控制)的系统组件和相关的电子设备也没有集成到备份网络。由此减小了复杂性、缆线铺设费用、缆线重量和安装成本。

flight control system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行控制系统
本专利技术涉及用于操作飞行器的操纵面的飞行控制系统。
技术介绍
飞行控制系统用于将来自飞行员或者飞行控制计算机的输入转换成飞行器的各个操纵面的相应运动。飞行器的操纵面的运动在飞行器飞行期间对飞行控制有直接的影响，因为由此直接实现了飞行器的飞行运动。在目前常见的电传操纵系统中，来自驾驶舱或飞行控制计算机的控制命令不再像以前常见的借助电缆传输到相应的操纵面上，而是利用数字数据传输传送到分布在飞机机身上的操纵面上，或操作操纵面的执行器上。因此，在电传操纵技术中，飞行员例如利用操纵杆进行的手动输入被转换成电子数据，并且通过数据总线发送到飞行器操纵面的相应执行器(操作单元)上。但是，通常需要的是，必须检验飞行员输入的数据的真实性、可靠性和其他要求，或者还要进行关于控制执行器适用性的转换/转换(Umrechnung/Umrechnung)。因此，这些数据在到达操纵面的执行器之前，首先传送到所谓的执行器-控制电子装置上。这种执行器-控制电子装置(专业术语也称为：ACE，即执行器控制电子装置)将接收到的、例如来自飞行员操纵杆输入的目标-控制信号转变为执行器单元可读的形式，并且可以检查目标-控制信号是否在最大的允许的限制范围内。为了飞行安全将控制信号传输到操纵面的执行器上是至关重要的。如果飞机控制系统完全失灵，则不再能控制飞行器的操纵面，将导致飞行器不能被操纵因此常见的是，飞行控制系统冗余地执行。其中，复制用于传输信号的总线系统，并且设置在多个总线系统故障的情况下，剩余的总线系统还可以继续承担飞行控制任务。同样冗余执行的还有例如执行器或执行器-控制电子装置中的主计算机。由DE102011115318A1已知一种飞行控制系统，其被设计为借助于本地布置的电子装置评估飞行员的输入(＝用于飞行器的操纵面的目标-控制信号)，并且通过第一数据网络将飞行员的输入传送到执行器-控制电子装置的至少一个主计算机上。在此，计算相应的设置命令，并且通过第二数据网络将其发送到要移动的操纵面的相应的冗余执行器上。在此过程中第一数据网络和第二数据网络都是冗余的，并且具有不同的类型。这种不同的冗余的优点是，系统误差，即所谓的“共模失效(common-mode-Fehler)”基本上出现的非常少，或者甚至可以排除。该公开的缺点是，在导致两个数据网络中的一个出现故障的一般性误差之后，另一个冗余的数据网络的误差可能导致一个或更多个操纵面的操作故障。另外的缺点是，数据网络或具有不同数据网络类型的整个总线系统的实施不论是在硬件方面还是软件方面都要求非常高的开发和成本支出，因为必须对与飞机的各种可控制组件连接的两个完全独立的总线系统进行编程和安装。对不同数据网络类型的集成也非常具有挑战性。
技术实现思路
基于前面描述的现有技术，本专利技术的目的是在不增加系统重量或系统的成本的条件下，改进传统已知系统的系统可用性。所述目的根据本专利技术通过具有权利要求1的全部技术特征的用于飞行器的飞行控制系统来实现。由此可以为飞行器提供飞行控制系统，在改善系统可用性的同时降低了开发成本和与其相关的费用，或者至少是保持在相同的水平。系统可用性在此应理解为，极低的飞行控制系统故障可能性。这通过用于操作飞行器的操纵面的飞行控制系统来实现，其包括：用于飞行器的操纵面冗余致动的多个执行器；用于接收、计算和转发控制信号的执行器-控制电子装置，所述控制信号用于通过多个执行器操作的操纵面；用于分别驱动和监控对应的执行器的多个远程电子单元，优选还用于接收由执行器-控制电子装置发出的信号；用于在执行器-控制电子装置和多个远程电子单元之间传送数据的第一数据总线系统。在此设置，第一数据总数系统包括：用于在执行器-控制电子装置和多个远程电子单元的第一个单元之间传送数据的第一数据总线；用于在执行器-控制电子装置和多个远程电子单元的第二个单元之间传送数据的第二数据总线，其中第一数据总线和第二数据总线基于相同的总线技术。所述飞行控制系统的特征在于，第一数据总线系统另外具有用于在执行器-控制电子装置和第一远程电子单元之间传送数据的备份-数据总线，其中该备份-数据总线的总线技术与第一数据总线和第二数据总线不同。因此，如果出现不利的情况，第一数据总线系统的基于相同总线技术的第一和第二数据总线例如由于“共模失效”故障，仍有备份-数据总线可用于飞行控制系统。因此，不会出现飞行器不能被操纵的状况。由于第一和第二数据总线只使用一种总线技术，并且它们配置成互相冗余执行，因此节省了成本和开发费用。根据本专利技术的改进方案，所述飞行控制系统还包括多个用于冗余记录和评估操纵面的目标-控制信号的多个处理单元，和第二数据总线系统，其在概念上的结构对应于第一数据总线系统，其中第二数据总线系统中：多个处理单元中的第一个通过第一数据总线连接在执行器-控制电子装置上，以便传送目标-控制信号；多个处理单元中的第二个通过第二数据总线连接在执行器-控制电子装置上，以便传送目标-控制信号；以及，备份-数据总线与第一个处理单元和执行器-控制电子装置连接，以便实现目标-控制信号到执行器-控制电子装置上的传送。所述处理单元最终的作用在于，评估飞行员输入到输入设备(例如操纵杆、推进杆(Schubhebel)等)的输入信号并由此生成目标-控制信号，所述目标-控制信号通过第二数据总线系统被发送到包括多个主计算机的执行器-控制电子设备(也称为ACE)上。执行器-控制电子装置随后通过第一数据总线系统连接到在本地布置的远程电子单元(也称为远程电子单元，REU)，其用于驱动和监控执行器或接近相关执行器的飞行器中的其他系统部件。被称为执行器的操作装置在此表示可以移动飞机内操纵面等的任何类型的执行机构。这还包括例如，用于驱动飞机的拉升系统、方向舵、副翼、阻流板、前缘襟翼、着陆襟翼或水平稳定器的执行机构。因此，根据本专利技术的飞行控制系统包括：主数据网络，其借助不同数据总线系统的第一数据总线和第二数据总线冗余地配置；以及备用-数据网络，其包括第一数据总线系统的备份-数据总线和第二数据总线系统的备份-数据总线。如果主数据网络故障，例如在共模失效情况下可能发生的两个互相冗余构成的数据总线中没有一个可以使用，则由于备份-数据总线使得飞机控制系统还能保持功能。作为第一和/或第二数据总线系统的备份-数据总线的备份-数据网络也不会受到出现的共模失效的影响，因为其基于的主总线技术与主数据网络的不同。根据本专利技术的任选的变体，第一数据总线和第二数据总线利用相同的总线技术，其中优选地使用相同的传输协议，例如时间触发协议(TTP)。由此显著降低了第一数据总线系统和第二数据总线系统中的第一数据总线和第二数据总线的冗余设置的开发成本。基于使用同一总线技术下的两个总线系统同时出现故障的几率是很低的，但是也不能完全确保排除这种可能性。为了避免由于主数据网络中同类型的失效(共模失效)导致例如主数据网络(第一和/或第二数据总线系统的第一和第二数据总线)的失灵或故障，而使得飞行控制系统失灵，设置在技术上与第一数据总线和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作飞行器的操纵面(2)的飞行控制系统(1)，其包括：/n用于飞行器的操纵面(2)的冗余致动的多个执行器(3)，/n用于接收、计算和转发控制信号的执行器-控制电子装置(4)，所述控制信号用于通过多个执行器(3)操作的操纵面(2),/n用于分别驱动和监控对应的执行器(3)的多个远程电子单元(5)，和/n用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)之间传送数据的第一数据总线系统，其中所述第一数据总数系统(10)包括：/n用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)的第一个单元之间传送数据的第一数据总线(11)，/n用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)的第二个单元之间传送数据的第二数据总线(12)，其中/n所述第一数据总线(11)和所述第二数据总线(12)基于相同的总线技术，/n其特征在于，/n所述第一数据总线系统(10)另外具有用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述第一远程电子单元(3)之间传送数据的备份-数据总线(13)，其中/n所述备份-数据总线(13)的总线技术不同于所述第一数据总线(11)和所述第二数据总线(12)的总线技术。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170526 DE 102017111527.71.一种用于操作飞行器的操纵面(2)的飞行控制系统(1)，其包括：
用于飞行器的操纵面(2)的冗余致动的多个执行器(3)，
用于接收、计算和转发控制信号的执行器-控制电子装置(4)，所述控制信号用于通过多个执行器(3)操作的操纵面(2),
用于分别驱动和监控对应的执行器(3)的多个远程电子单元(5)，和
用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)之间传送数据的第一数据总线系统，其中所述第一数据总数系统(10)包括：
用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)的第一个单元之间传送数据的第一数据总线(11)，
用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述多个远程电子单元(5)的第二个单元之间传送数据的第二数据总线(12)，其中
所述第一数据总线(11)和所述第二数据总线(12)基于相同的总线技术，
其特征在于，
所述第一数据总线系统(10)另外具有用于在所述执行器-控制电子装置(4)和所述第一远程电子单元(3)之间传送数据的备份-数据总线(13)，其中
所述备份-数据总线(13)的总线技术不同于所述第一数据总线(11)和所述第二数据总线(12)的总线技术。


2.根据权利要求1所述的飞行控制系统(1)，其进一步包括：
用于冗余记录和评估操纵面(2)的目标-控制信号的多个处理单元(6)，和
第二数据总线系统(20)，其概念上的结构对应于第一数据总线系统(10)，其中在所述第二数据总线系统(20)中：
多个处理单元(6)中的第一个通过第一数据总线(21)连接在执行器-控制电子装置(4)上，以传送目标-控制信号，
多个处理单元(6)中的第二个通过第二数据总线(22)连接在所述执行器-控制电子装置(4)上，以传送目标-控制信号，和
备份-数据总线(23)与第一处理单元(6)和所述执行器-控制电子装置(4)连接，以实现所述目标-控制信号到所述执行器-控制电子装置(4)的传送。


3.根据前述权利要求中任一项所述的飞行控制系统(1)，其中第一数据总线和第二数据总线利用相同的总线技术，并且还优选使用相同的传输协议，例如时间触发协议。


4.根据前述权利要求中任一项所述的飞行控制系统(1)，其中所述飞行控制系统(1)配置成，在第一数据总线(11、21)和第二数据总线(12、22)的失效状态或者出现故障情况下，使用备份数据总线(13、23)以用于在所述执行器-控制电子装置(4)和第一远程电子单元(3)之间和/或在第一处理单元(6)和所述执行器-控制电子装置(4)之间进行数据的传送。


5.根据前述权利要求中任一项所述的飞行控制系统(1)，其中备份-数据总线(13)进一步地仅与第一远程电子单元(5)连接，所述第一远程电子单元(5)用于控制安全飞行操作所必需的操纵面(2)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的飞行控制系统(1)，其中所述执行器-控制电子装置(4)包括多个主计算机(41、42、43、44)，所述多个主计算机(41、42、43、44)分别冗余地所述执行执行器-控制电子装置(4)的预期功能。


7.根据权利要求6所述的飞行控制系统(1)，其中所述多个主计算机(41、42、43、44)和/或所述多个远程电子单元(5)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·米尔扎雷克，F·克伦伯格，
申请(专利权)人：林登贝格利勃海尔航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE