(57)【要約】【課題】機体側油圧源の機能の喪失時又は低下時であってもアクチュエータを駆動可能であるとともに、システム全体の温度上昇と使用される油の温度上昇とを抑制することができる、航空機アクチュエータの油圧システムを提供する。【解決手段】電動モータ１９は、機体側油圧源１０４の機能の喪失又は低下時にアクチュエータ１４に圧油を供給可能な可変容量式のバックアップ用油圧ポンプ１８を駆動する。電源ユニット２０は、可変周波数電源１０８から供給される電力を整流する。ドライバ２１は、電源ユニット２０からの電力を供給し、上記ポンプ１８を所定の一定回転速度で回転させるように電動モータ１９を駆動する。上記ポンプ１８、電動モータ１９、及びドライバ２１における上記ポンプ１８の回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、それらの効率の積としての総合効率が最大値となるように、一定回転速度が設定される。【選択図】        図２
2011247334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の舵面を駆動する油圧作動式のアクチュエータを有するとともに当該アクチュエータに対して圧油を供給する、航空機アクチュエータの油圧システムであって、
前記航空機の機体側に設置された油圧源である機体側油圧源からの圧油が供給されることで作動し、前記舵面を駆動する前記アクチュエータと、
前記機体側油圧源の機能の喪失又は低下が発生したときに前記アクチュエータに対して圧油を供給可能な可変容量式のバックアップ用油圧ポンプと、
前記バックアップ用油圧ポンプを駆動する電動モータと、
前記航空機に搭載された発電用エンジンの回転速度の変化に応じて電源周波数が変化する発電機である可変周波数電源から供給される電力を整流する電源ユニットと、
前記電源ユニットから供給される電力を制御して前記電動モータへ供給し、前記バックアップ用油圧ポンプを所定の一定回転速度で回転させるように前記電動モータを駆動するドライバと、
を備え、
前記バックアップ用油圧ポンプ、前記電動モータ、及び前記ドライバにおける前記バックアップ用油圧ポンプの回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、前記バックアップ用油圧ポンプの効率と前記電動モータの効率と前記ドライバの効率とを乗じた積として得られる総合効率が最大値となるように、前記一定回転速度が設定されていることを特徴とする、航空機アクチュエータの油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の舵面を駆動する油圧作動式のアクチュエータを有するとともにこのアクチュエータに対して圧油を供給する、航空機アクチュエータの油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機においては、動翼（操縦翼面）として形成されて、補助翼（エルロン）や昇降舵（エレベータ）等として構成される舵面が設けられている。そして、このような舵面を駆動するアクチュエータとして、油圧作動式のアクチュエータがよく用いられている。また、このようなアクチュエータに対しては、航空機の機体側に設置された油圧源である機体側油圧源から圧油が供給される。しかしながら、機体側油圧源の機能（圧油供給機能）の喪失又は低下が発生することがあり、これに対し、特許文献１においては、機体側油圧源の機能の喪失又は低下が発生した場合にもアクチュエータに対して圧油を供給することが可能な油圧システム（航空機アクチュエータの油圧システム）が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された航空機アクチュエータの油圧システムは、アクチュエータと、機体側油圧源とは独立して設けられたポンプと、電動モータとを備えて構成されている。ポンプは、アクチュエータから排出される圧油を昇圧してアクチュエータに供給可能に設けられている。電動モータは、機体側油圧源において圧力低下が生じてその機能の喪失又は低下が発生したときに上記ポンプを駆動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４６７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
航空機において機体側油圧源の機能の喪失又は低下が発生した場合であっても、特許文献１に開示されたような航空機アクチュエータの油圧システムのポンプを作動させることによってアクチュエータを駆動することができる。しかしながら、機体側油圧源の機能の喪失時又は低下時には、上記の油圧システムにおけるポンプ及びポンプ駆動用の電動モータの連続運転が行われることになる。このため、ポンプ及び電動モータとこの電動モータに電力を供給するドライバとを含む油圧システム全体の温度上昇を招きやすくなり、更に、圧油としてポンプからアクチュエータに供給されてこのポンプとアクチュエータとの間で循環して使用される油（作動油）の温度の上昇も招き易くなってしまう。このため、連続運転時間の制約や油の劣化に伴う油の交換時期の制約が大きくなってしまうことになる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、機体側油圧源の機能の喪失時又は低下時であってもアクチュエータを駆動可能であるとともに、システム全体の温度上昇と使用される油の温度上昇とを抑制することができる、航空機アクチュエータの油圧システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る航空機アクチュエータの油圧システムは、航空機の舵面を駆動する油圧作動式のアクチュエータを有するとともに当該アクチュエータに対して圧油を供給する、航空機アクチュエータの油圧システムに関する。そして、第１発明に係る航空機アクチュエータの油圧システムは、前記航空機の機体側に設置された油圧源である機体側油圧源からの圧油が供給されることで作動し、前記舵面を駆動する前記アクチュエータと、前記機体側油圧源の機能の喪失又は低下が発生したときに前記アクチュエータに対して圧油を供給可能な可変容量式のバックアップ用油圧ポンプと、前記バックアップ用油圧ポンプを駆動する電動モータと、前記航空機に搭載された発電用エンジンの回転速度の変化に応じて電源周波数が変化する発電機である可変周波数電源から供給される電力を整流する電源ユニットと、前記電源ユニットから供給される電力を制御して前記電動モータへ供給し、前記バックアップ用油圧ポンプを所定の一定回転速度で回転させるように前記電動モータを駆動するドライバと、を備え、前記バックアップ用油圧ポンプ、前記電動モータ、及び前記ドライバにおける前記バックアップ用油圧ポンプの回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、前記バックアップ用油圧ポンプの効率と前記電動モータの効率と前記ドライバの効率とを乗じた積として得られる総合効率が最大値となるように、前記一定回転速度が設定されていることを特徴とする。尚、第１発明に係る航空機アクチュエータの油圧システムにおいては、アクチュエータの機能の喪失が発生したときには、電動モータの運転は行われず、バックアップ用油圧ポンプも作動しない（バックアップ用油圧ポンプからアクチュエータへの圧油の供給は行われない）ように構成される。
【０００８】
この発明によると、機体側油圧源の機能の喪失又は低下が発生した場合であっても、油圧システムにおけるバックアップ用油圧ポンプから圧油が供給され、アクチュエータを駆動することができる。一方、バックアップ用油圧ポンプを駆動する電動モータへ供給されることになる電力は、航空機に搭載された発電用エンジンの回転速度変化に応じて電源周波数が変化する可変周波数電源から供給される。電動モータやバックアップ用油圧ポンプの効率はその回転速度によって大きく変化し、最大効率点以外での駆動によって損失分として発生する熱量も運転条件に依存する。すなわち、従来の油圧システムにおいては、電動モータやバックアップ用油圧ポンプにて発生する熱量がその運転条件によって変動し、油圧システム全体として効率の良い運転状態を維持することが困難となり、作動中の温度を上昇させる虞がある。
【０００９】
しかしながら、本発明の油圧システムでは、可変周波数電源からの電力が電源ユニットで整流され、更に、ドライバが、バックアップ用油圧ポンプを所定の一定回転速度で回転させるように電動モータを駆動する。そして、この所定の一定回転速度は、バックアップ用油圧ポンプ、電動モータ、及びドライバにおけるバックアップ用油圧ポンプの回転速度（回転数）に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、それぞれの効率を乗じた積として得られる総合効率が最大値となるように、設定されている。このため、バックアップ用油圧ポンプ、電動モータ、及びドライバを含む油圧システム全体として、最も効率の良い運転状態を維持することができ、油圧システムにおける発熱によるエネルギーロスを最も少なくすることができる。これにより、油圧システムにおける発熱量を最も低減することができ、油圧システム全体の温度上昇を抑制することができる。また、これに伴い、油圧システムにおいて使用される油の温度上昇も抑制することができる。従って、本発明によると、機体側油圧源の機能の喪失時又は低下時であってもアクチュエータを駆動可能であるとともに、システム全体の温度上昇と使用される油の温度上昇とを抑制することができる、航空機アクチュエータの油圧システムを提供することができる。尚、本発明の油圧システムでは、バックアップ用油圧ポンプは可変容量式の油圧ポンプとして構成されており、一定回転速度で回転しても、容量が変更されることで、アクチュエータに対して供給される圧油の圧力が制御されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、機体側油圧源の機能の喪失時又は低下時であってもアクチュエータを駆動可能であるとともに、システム全体の温度上昇と使用される油の温度上昇とを抑制することができる、航空機アクチュエータの油圧システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る航空機アクチュエータの油圧システムが適用される航空機の一部を示す模式図である。
【図２】図１に示す航空機アクチュエータの油圧システムを含む油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。
【図３】図１に示す航空機アクチュエータの油圧システムについて模式的に示すブロック図である。
【図４】図１に示す航空機アクチュエータの油圧システムの効率について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明の実施形態は、航空機の舵面を駆動する油圧作動式のアクチュエータを有するとともにこのアクチュエータに対して圧油を供給する航空機アクチュエータの油圧システムとして広く適用することができるものである。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る航空機アクチュエータの油圧システム１（以下、単に「油圧システム１」ともいう）が適用される航空機１００の一部を示す模式図であって、航空機１００の機体１０１の後部の部分と一対の水平尾翼（１０２、１０２）とを図示したものである。尚、図１の模式図では、機体１０１の後部の垂直尾翼についての図示を省略している。
【００１４】
一対の水平尾翼（１０２、１０２）には、航空機１００の舵面を構成する動翼（操縦翼面）として、エレベータ（昇降舵）１０３がそれぞれ設けられている。そして、各水平尾翼１０２におけるエレベータ１０３は、図１に例示するように、複数（例えば、２つ）のアクチュエータ１４（１４ａ、１４ｂ）によって駆動されるように構成されている。各水平尾翼１０２の内部には、各エレベータ１０３を駆動するアクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）と、そのうちの一方のアクチュエータ１４ａに対して圧油を供給するように構成された油圧装置１３とが設置されている。そして、本実施形態に係る油圧システム１は、アクチュエータ１４ａと油圧装置１３とを備えて構成されている。
【００１５】
本実施形態においては、一対の水平尾翼（１０２、１０２）のそれぞれに設置されるアクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）及び油圧装置１３は同様に構成されており、各水平尾翼１０２にそれぞれ設置される油圧システム１も同様に構成されている。そこで、以下の説明においては、一方の水平尾翼１０２に設置されるアクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）及び油圧装置１３と、そのうちのアクチュエータ１４ａ及び油圧装置１３を含む油圧システム１とについて説明する。そして、他方の水平尾翼１０２に設置されるアクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）及び油圧装置１３と、そのうちのアクチュエータ１４ａ及び油圧装置１３を含む油圧システム１との説明を省略する。
【００１６】
図２は、油圧システム１を含む油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。尚、図２は、一方の水平尾翼１０２に設けられたエレベータ１０３を駆動するアクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）と、そのうちの一方のアクチュエータ１４ａに対して圧油を供給するように構成された油圧装置１３とを含む油圧回路を示す油圧回路図として図示されている。
【００１７】
図２に示すように、アクチュエータ（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれは、シリンダ１５、ピストン１６ａが設けられたロッド１６、等を備え、シリンダ１５内がピストン１５ａによって２つの油室（１５ａ、１５ｂ）に区画されて構成されている。そして、アクチュエータ１４ａのシリンダ１５における各油室（１５ａ、１５ｂ）は、後述する油圧装置１３に含まれる制御弁１７ａを介して第１機体側油圧源１０４及びリザーバ回路１０６と連通可能に構成されている。一方、アクチュエータ１４ｂのシリンダ１５における各油室（１５ａ、１５ｂ）は、制御弁１７ｂを介して第２機体側油圧源１０５及びリザーバ回路１０７と連通可能に構成されている。
【００１８】
第１機体側油圧源１０４及び第２機体側油圧源１０５のそれぞれは、圧油を供給する油圧ポンプを有し、互いに独立した系統として機体１０１側に（機体１０１の内部に）設置された油圧源である機体側油圧源として設けられている。そして、第１及び第２機体側油圧源（１０４、１０５）のそれぞれからの圧油が供給されることで、エレベータ１０３を駆動するアクチュエータ１４とエレベータ１０３以外の各舵面を駆動するアクチュエータ（図示せず）とが作動するように構成されている。また、アクチュエータ１４に対しては、第１機体側油圧源１０４は、一方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ａと他方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ｂとに圧油を供給可能に接続されている。一方、第２機体側油圧源１０５は、一方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ｂと他方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ａとに対して圧油を供給可能に接続されている。
【００１９】
リザーバ回路１０６は、圧油として供給された後にアクチュエータ１４から排出される油（作動油）が流入して戻るタンク（図示せず）を有するとともに、第１機体側油圧源１０４に連通するように構成されている。また、リザーバ回路１０６から独立した系統として構成されるリザーバ回路１０７は、圧油として供給された後にアクチュエータ１４から排出される油（作動油）が流入して戻るタンク（図示せず）を有するとともに、第１機体側油圧源１０４から独立した系統として構成される第２機体側油圧源１０５に連通するように構成されている。尚、リザーバ回路１０６は、一方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ａと他方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ｂとに接続されるとともに、第１機体側油圧源１０４に接続されている。これにより、リザーバ回路１０６に戻った油が第１機体側油圧源１０４で昇圧され、所定のアクチュエータ１４に供給される。一方、リザーバ回路１０７は、一方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ｂと他方の水平尾翼１０２に設置されたアクチュエータ１４ａとに接続されるとともに、第２機体側油圧源１０５に接続されている。これにより、リザーバ回路１０７に戻った油が第２機体側油圧源１０５で昇圧され、所定のアクチュエータ１４に供給される。
【００２０】
制御弁１７ａは、第１機体側油圧源１０４に連通する供給通路１０４ａ及びリザーバ回路１０６に連通する排出通路１０６ａと、アクチュエータ１４ａの油室（１５ａ、１５ｂ）との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。また、制御弁１７ｂは、第２機体側油圧源１０５に連通する供給通路１０５ａ及びリザーバ回路１０７に連通する排出通路１０７ａと、アクチュエータ１４ｂの油室（１５ａ、１５ｂ）との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。制御弁１７ａは、例えば、電磁切換弁として構成され、アクチュエータ１４ａの動作を制御するアクチュエータコントローラ１１ａからの指令信号に基づいて駆動される。また、制御弁１７ｂは、例えば、電磁切換弁として構成され、アクチュエータ１４ｂの動作を制御するアクチュエータコントローラ１１ｂからの指令信号に基づいて駆動される。
【００２１】
上記のアクチュエータコントローラ１１ａは、エレベータ１０３の動作を指令する更に上位のコンピュータであるフライトコントローラ１２からの指令信号に基づいてアクチュエータ１４ａを制御する。また、アクチュエータコントローラ１１ｂは、フライトコントローラ１２からの指令信号に基づいてアクチュエータ１４ｂを制御する。そして、フライトコントローラ１２は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、インターフェース等を備えて構成され、本実施形態において舵面として例示するエレベータ１０３の動作をアクチュエータコントローラ１１ａ及びアクチュエータコントローラ１１ｂを介して制御するように構成されている。
【００２２】
尚、アクチュエータコントローラ１１ａ及びアクチュエータコントローラ１１ｂは、例えば、集中制御方式のコントローラとして、又は分散処理方式のコントローラとして設置される。集中制御方式の場合、機体１０１側に設置された１つの筐体（図示せず）にアクチュエータコントローラ１１ａ及びアクチュエータコントローラ１１ｂが設置され、アクチュエータコントローラ１１ａがアクチュエータ１４ａを制御し、アクチュエータコントローラ１１ｂがアクチュエータ１４ｂを制御するように構成される。分散処理方式の場合、アクチュエータ１４ａに搭載された筐体（図示せず）にアクチュエータコントローラ１１ａが設置され、アクチュエータ１４ｂに搭載された筐体（図示せず）にアクチュエータコントローラ１１ｂが設置され、アクチュエータコントローラ１１ａがアクチュエータ１４ａを制御し、アクチュエータコントローラ１１ｂがアクチュエータ１４ｂを制御するように構成される。尚、本実施形態では、複数の異なるアクチュエータコントローラ（１１ａ、１１ｂ）に対して１つのフライトコントローラ１２からの指令信号が入力されるように構成されている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、複数の異なるアクチュエータコントローラ（１１ａ、１１ｂ）に対して、それぞれ異なるフライトコントローラからの指令信号が入力されるように構成されていてもよい。
【００２３】
また、前述した制御弁１７ａは、アクチュエータコントローラ１１ａからの指令に基づいて切り替えられることで、供給通路１０４ａから油室（１５ａ、１５ｂ）の一方に圧油が供給され、油室（１５ａ、１５ｂ）の他方から排出通路１０６ａに油が排出される。これにより、シリンダ１５に対してロッド１６が変位し、エレベータ１０３が駆動される。また、図示を省略するが、制御弁１７ａとアクチュエータ１４ａとの間には、油室（１５ａ、１５ｂ）間の連通状態（モード）を切り替えるモード切替弁が設けられている。尚、制御弁１７ｂについては、上述した制御弁１７ａと同様に構成されるため、説明を省略する。
【００２４】
次に、油圧システム１における油圧装置１３について説明する。図１及び図２に示す油圧装置１３は、エレベータ１０３を駆動する油圧作動式のアクチュエータ１４ａに対して圧油を供給するように構成されている。そして、油圧装置１３は、水平尾翼１０２の内部に配置されている。尚、本実施形態では、油圧装置１３が、エレベータ１０３として構成された舵面を駆動するアクチュエータ１４ａに対して圧油を供給する油圧システム１の形態を例にとって説明するが、この通りでなくてもよい。即ち、油圧装置１３がエルロン（補助翼）等のエレベータ以外の舵面を駆動するアクチュエータに対して圧油を供給するように構成された油圧システムを実施してもよい。
【００２５】
図３は、油圧システム１について模式的に示すブロック図である。図１乃至図３に示す油圧装置１３は、制御弁１７ａ、バックアップ用油圧ポンプ１８、電動モータ１９、電源ユニット２０、ドライバ２１、等を備えて構成されている。尚、図３では、航空機１００における電力供給源であって、油圧装置１３に対しても電力を供給する電力供給源である可変周波数電源１０８と、前述の第１機体側油圧源１０４とについても模式的に図示している。
【００２６】
また、図３においては、電力の供給経路については、外形を実線で図示するとともに内側を白抜きで示した矢印（Ａ、Ｂ、Ｃ）で図示している。即ち、可変周波数電源１０８から電源ユニット２０への電力供給経路を矢印Ａで、電源ユニット２０からドライバ２１への電力供給経路を矢印Ｂで、ドライバ２１から電動モータ１９への電力供給経路を矢印Ｃでそれぞれ示している。また、図３では、電動モータ１９とバックアップ用油圧ポンプ１８との間における図示しないカップリング等を介した機械的動力の伝達経路については、外形を実線で図示するとともに内側を斜線で示した矢印Ｄで図示している。また、図３では、第１機体側油圧源１０４及びバックアップ用油圧ポンプ１８からアクチュエータ１４ａへと供給される圧油の供給経路については、外形を実線で図示するとともに内側を網掛け線で示した矢印（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）で図示している。即ち、バックアップ用油圧ポンプ１８のみからの圧油供給経路を矢印Ｅで、第１機体側油圧源１０４のみからの圧油供給経路を矢印Ｆで、バックアップ用油圧ポンプ１８及び第１機体側油圧源１０４の両方から制御弁１７ａへの共通する圧油供給経路を矢印Ｇで、制御弁１７ａからアクチュエータ１４ａへの圧油供給経路を矢印Ｈでそれぞれ示している。
【００２７】
図２及び図３に示すバックアップ用油圧ポンプ１８は、斜板を有する可変容量式の油圧ポンプとして構成されている。このバックアップ用油圧ポンプ１８は、その吸込み側が排出通路１０６ａに連通するように接続され、その吐出側が逆止弁２２を介して供給通路１０４ａに圧油を供給可能に連通するように接続されている。そして、バックアップ用油圧ポンプ１８は、第１機体側油圧源１０４における油圧ポンプの故障や油漏れ等によって第１機体側油圧源１０４の機能（圧油供給機能）の喪失又は低下が発生したときにアクチュエータ１４ａに対して圧油を供給可能な油圧ポンプとして設けられている。
【００２８】
また、供給通路１０４ａにおけるバックアップ用油圧ポンプ１８の吐出側が接続する箇所の上流側（第１機体側油圧源１０４側）には、アクチュエータ１４ａへの圧油の流れを許容してその逆方向の油の流れを規制する逆止弁２３が設けられている。そして、排出通路１０６ａにおけるバックアップ用油圧ポンプ１８の吸込み側が接続する箇所の下流側（リザーバ回路１０６側）には、アクチュエータ１４ａから排出された油の圧力が上昇した際にリザーバ回路１０６へ圧油を排出するリリーフ弁２４が設けられている。また、このリリーフ弁２４には、供給通路１０４ａに連通するとともにバネが配置されたパイロット圧室が設けられている。供給通路１０４ａから供給される圧油の圧力が所定の圧力値よりも低下すると、パイロット圧油として供給通路１０４ａから上記のパイロット圧室に供給されている圧油の圧力（パイロット圧）も所定の圧力値より低下し、排出通路１０６ａがリリーフ弁２４によって遮断されることになる。第１機体側油圧源１０４の機能の喪失時又は低下時には、上述した逆止弁（２２、２３）及びリリーフ弁２４が設けられていることにより、アクチュエータ１４ａから排出された油がリザーバ回路１０６に戻ることなくバックアップ用油圧ポンプ１８で昇圧され、その昇圧された圧油がアクチュエータ１４ａに供給されることになる。
【００２９】
尚、バックアップ用油圧ポンプ１８は、前述のように、可変容量式の油圧ポンプとして構成されている。このため、後述するように、バックアップ用油圧ポンプ１８が所定の一定回転速度で回転しても、斜板の角度が変更されて容量が変更されることで、アクチュエータ１４ａに対して供給される圧油の圧力が制御されるように構成されている。
【００３０】
図２及び図３に示す電動モータ１９は、バックアップ用油圧ポンプ１８に対して、図示しないカップリングを介して連結され、このバックアップ用油圧ポンプ１８を駆動するように構成されている。この電動モータ１９は、例えば、ブレシレスモータとして設けられている。そして、電動モータ１９は、後述するドライバ２１を介して、エレベータ１０３の動作を指令する上位のコンピュータであるフライトコントローラ１２からの指令信号に基づいて運転状態が制御される。また、電動モータ１９には、その回転速度（回転数）を検出する回転角センサ１９ａが設けられている。この回転角センサ１９ａは、例えば、ロータリーエンコーダ、レゾルバ、タコジェネレータ等によって構成されている。
【００３１】
尚、フライトコントローラ１２は、第１機体側油圧源１０４の吐出圧力又は供給通路１０４ａを通過する圧油の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）に対して、その圧力センサで検知された圧力検知信号が入力されるように接続されている。そして、フライトコントローラ１２は、上記の圧力検知信号に基づいて、第１機体側油圧源１０４の機能の喪失又は低下を検知するように構成されている。
【００３２】
例えば、フライトコントローラ１２は、圧力検知信号の圧力値が所定の第１圧力値以下となったタイミングに応じて第１機体側油圧源１０４の機能の低下を検知し、圧力検知信号の圧力値が第１圧力値よりも更に低い所定の第２圧力値以下となったタイミングに応じて第１機体側油圧源１０４の機能の喪失を検知するように構成されている。そして、フライトコントローラ１２にて第１機体側油圧源１０４の機能の喪失又は低下が検知されると、このフライトコントローラ１２からの指令信号に基づいて電動モータ１９の運転が開始され、前述のように、アクチュエータ１４ａに対する圧油の供給が行われることになる。さらに、電動モータ１９を圧力検知信号に関わらず、例えば航空機が着陸姿勢に入った段階でフライトコントローラ１２からの信号によって起動させてもよい。これによって、着陸段階で急激に第１機体側油圧源１０４の機能の喪失又は低下が生じても、既に電動モータ１９は動作しているため安全な飛行を確保することができる。
【００３３】
図２及び図３に示す電源ユニット２０は、交流電源である前述の可変周波数電源１０８から供給される電力を整流する整流器（コンバータ）として設けられている。即ち、可変周波数電源１０８の交流電力を直流電力に変換するように構成されている。尚、可変周波数電源１０８は、航空機１００に搭載された図示しない発電用エンジンの回転速度の変化に応じて電源周波数が変化する発電機として構成されている。
【００３４】
図２及び図３に示すドライバ２１は、フライトコントローラ１２からの指令信号に基づいて、電源ユニット２０から供給される電力を制御して電動モータ１９へ供給するとともに、電動モータ２１の回転速度（回転数）を制御してこの電動モータ２１を駆動するように構成されている。また、ドライバ２１には、回転角センサ１９ａで検出された電動モータ１９の回転速度についての検出信号Ｎｆｂ（図３にて矢印Ｎｆｂで示す信号）が入力されるように構成されている。そして、このドライバ２１は、フライトコントローラ１２から送信される指令信号と、検出信号Ｎｆｂとに基づいて、電動モータ１９を所定の一定回転速度で回転させるように、電動モータ１９の速度フィードバック制御を行うよう構成されている。これにより、ドライバ２１は、電動モータ１９とカップリングを介して同期して回転するバックアップ用油圧ポンプ１８を所定の一定回転速度で回転させるように、電動モータ１９を駆動するように構成されている。
【００３５】
図４は、油圧システム１の効率について説明するための図であり、バックアップ用油圧ポンプ１８、電動モータ１９、及びドライバ２１におけるバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対するそれぞれの効率の変化を例示する図である。尚、図４では、バックアップ用油圧ポンプ１８におけるその回転速度に対する効率（ポンプ効率）の変化をピッチの細かい破線で図示している。また、同図では、電動モータ１９におけるバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対する効率（モータ効率）の変化を上記ポンプ効率の変化を示す破線よりもピッチの粗い破線で図示している。また、同図では、ドライバ２１におけるバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対する効率（ドライバ効率）の変化を実線で図示している。また、同図では、バックアップ用油圧ポンプ１８の効率と電動モータ１９の効率とドライバ２１の効率とを乗じた積として得られる総合効率（即ち、「総合効率」＝「ポンプ効率」×「モータ効率」×「ドライバ効率」）の変化（総合効率のバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対する変化）を一点鎖線で図示している。また、同図については、効率及び回転速度についての具体的な値の表記を省略して模式的に示した図として図示している。
【００３６】
図４に示すように、バックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対して変化する総合効率は、回転速度がＮｃｏｎｓｔ（図４にて二点鎖線Ｎｃｏｎｓｔで示す回転速度）のときにおいて、最大値となっている。そして、ドライバ２１がバックアップ用油圧ポンプ１８を回転駆動する際の前述の所定の一定回転速度は、Ｎｃｏｎｓｔに設定されている。即ち、油圧システム１においては、バックアップ用油圧ポンプ１８、電動モータ１９及びドライバ２１におけるバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、前述の総合効率が最大値となるように、上記の所定の一定回転速度がＮｃｏｎｓｔに設定されている。
【００３７】
また、本実施形態では、電動モータ１９がブラシレスモータとして構成されている形態を例示しているが、この形態においては、ドライバ２１は、例えば、電動モータ１９におけるステータコイルの各相に対して電源ユニット２０からの直流電流を順次切り替えて通電する制御を行う電子回路等として設けられる。尚、電動モータ１９は、ブラシ付直流モータとして構成されていてもよく、また、誘導モータや同期モータのような交流モータとして構成されていてもよい。電動モータ１９がブラシ付直流モータとして構成される場合は、ドライバ２１は、例えば、電動モータ１９の駆動電圧を変化させて電動モータ１９を一定回転速度（Ｎｃｏｎｓｔ）で回転させるように駆動する電子回路として設けられる。また、電動モータ１９が誘導モータや同期モータのような交流モータとして構成される場合は、ドライバ２１は、例えば、電動モータ１９の回転磁界の周波数を変化させて電動モータ１９を一定回転速度（Ｎｃｏｎｓｔ）で回転させるように駆動するインバータ回路として設けられる。
【００３８】
次に、油圧システム１の作動について説明する。尚、油圧システム１の作動については、上述した油圧システム１の構成についての説明と同様に、第１機体側油圧源１０４に接続された油圧システム１についてのみ説明し、第２機体側油圧源１０５に接続された油圧システム１の作動については同様であるため説明を省略する。
【００３９】
第１機体側油圧源１０４の機能の喪失及び低下が発生していない状態では、バックアップ用油圧ポンプ１８の運転は行われない。この状態では、アクチュエータ１４ａに対しては、制御弁１７ａを介して第１油圧供給源１０４からの圧油が油室（１５ａ、１５ｂ）の一方に供給され、油室（１５ａ、１５ｂ）の他方から油が排出されて制御弁１７ａを介してリザーバ回路１０６に戻されることになる。また、アクチュエータコントローラ１１ａからの指令信号に基づいて制御弁１７ａの接続状態が切り替えられることで、圧油の供給及び油の排出が行われる油室（１５ａ、１５ｂ）の切り替えが行われ、アクチュエータ１４ａが作動してエレベータ１０３が駆動される。
【００４０】
一方、第１機体側油圧源１０４の機能の喪失及び低下が発生すると、フライトコントローラ１２からの指令信号に基づいて、可変周波数電源１０８から供給されて電源ユニット２０で整流されて更にドライバ２１を介して供給される電力によって電動モータ１９の運転が開始され、バックアップ用油圧ポンプ１８が起動されてその運転が開始される。そして、ドライバ２１の制御によって電動モータ１９が所定の一定回転速度（Ｎｃｏｎｓｔ）で回転するように駆動される。これにより、油圧システム１は、バックアップ用油圧ポンプ１８の効率と電動モータ１９の効率とドライバ２１の効率との積として得られる総合効率が最大となる状態で作動することになる。
【００４１】
また、バックアップ用油圧ポンプ１８の運転が開始されると、アクチュエータ１４ａに対しては、制御弁１７ａを介してバックアップ用油圧ポンプ１８からの圧油が油室（１５ａ、１５ｂ）の一方に供給され、油室（１５ａ、１５ｂ）の他方から油が排出されて制御弁１７ａを介してバックアップ用油圧ポンプ１８に吸い込まれて昇圧されることになる。また、アクチュエータコントローラ１１ａからの指令信号に基づいて制御弁１７ａの接続状態が切り替えられることで、圧油の供給及び油の排出が行われる油室（１５ａ、１５ｂ）の切り替えが行われ、アクチュエータ１４ａが作動してエレベータ１０３が駆動される。
【００４２】
以上説明したように、油圧システム１によると、機体側油圧源（１０４、１０５）の機能の喪失又は低下が発生した場合であっても、バックアップ用油圧ポンプ１８から圧油が供給され、アクチュエータ１４ａを駆動することができる。一方、バックアップ用油圧ポンプ１８を駆動する電動モータ１９へ供給されることになる電力は、航空機１００に搭載された発電用エンジンの回転速度変化に応じて電源周波数が変化する可変周波数電源１０８から供給される。
【００４３】
しかしながら、油圧システム１では、可変周波数電源１０８からの電力が電源ユニット２０で整流され、更に、ドライバ２１が、バックアップ用油圧ポンプ１８を所定の一定回転速度（Ｎｃｏｎｓｔ）で回転させるように電動モータ１９を駆動する。そして、この所定の一定回転速度（Ｎｃｏｎｓｔ）は、バックアップ用油圧ポンプ１８、電動モータ１９、及びドライバ２１におけるバックアップ用油圧ポンプ１８の回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、それぞれの効率を乗じた積として得られる総合効率が最大値となるように、設定されている。このため、バックアップ用油圧ポンプ１８、電動モータ１９、及びドライバ２１を含む油圧システム１全体として、最も効率の良い運転状態を維持することができ、油圧システム１における発熱によるエネルギーロスを最も少なくすることができる。これにより、油圧システム１における発熱量を最も低減することができ、油圧システム１全体の温度上昇を抑制することができる。また、これに伴い、油圧システム１において使用される油の温度上昇も抑制することができる。
【００４４】
従って、本実施形態によると、機体側油圧源（１０４、１０５）の機能の喪失時又は低下時であってもアクチュエータ１４ａを駆動可能であるとともに、システム全体の温度上昇と使用される油の温度上昇とを抑制することができる、航空機アクチュエータの油圧システム１を提供することができる。
【００４５】
また、油圧システム１によると、電動モータ１９、バックアップ用油圧ポンプ１８、等を備えて構成される油圧装置１３が水平尾翼１０２の内部に配置される。このため、油圧装置１３が、アクチュエータ１４ａにより近い領域である水平尾翼１０２の内部に設置されることになる。このため、油圧装置１３を含む油圧システム１の小型化及び軽量化を図ることができ、航空機１００の軽量化に寄与することができる。尚、エレベータ以外の舵面に対応して油圧システムが構成される場合であっても、同様に、対応する翼の内部に油圧装置が配置されることで、その油圧装置を含む油圧システムの小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、エルロン等のエレベータ以外の舵面を駆動するアクチュエータを有するとともにこのアクチュエータに対して圧油を供給する航空機アクチュエータの油圧システムを実施してもよい。また、航空機アクチュエータの油圧システムと機体側油圧源とを接続する油圧回路形態については、種々変更して実施してもよい。また、図４として油圧システムの効率について説明するために示した図は例示であり、この例に限らず、本発明を実施することができる。即ち、ドライバがバックアップ用油圧ポンプを回転駆動する際の所定の一定回転速度が、バックアップ用油圧ポンプ、電動モータ及びドライバにおけるバックアップ用油圧ポンプの回転速度に対するそれぞれの効率の変化に基づいて、それらの効率の積である総合効率が最大値となるように、設定されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、航空機の舵面を駆動する油圧作動式のアクチュエータを有するとともにこのアクチュエータに対して圧油を供給する、航空機アクチュエータの油圧システムとして、広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１                            航空機アクチュエータの油圧システム
１４ａ                        アクチュエータ
１８                          バックアップ用油圧ポンプ
１９                          電動モータ
２０                          電源ユニット
２１                          ドライバ
１００                        航空機
１０３                        エレベータ（舵面）
１０４                        第１機体側油圧源（機体側油圧源）
１０５                        第２機体側油圧源（機体側油圧源）
１０８                        可変周波数電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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