(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機操縦翼面を操作する２つのアクチュエータのトルクの差異を測定する力平衡センサにおいて、複雑さを低減させ、センサ誤差の寄与を低減させ、且つ、センサの数を低減させる構成を提供する。【解決手段】力平衡センサ１００において、センサ捩じり部材１１０と、センサ捩じり部材１１０に連結された少なくとも１つの歪センサ１２０、センサ捩じり部材の第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材１３１Ａ、及びセンサ捩じり部材１１０の第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材１３２Ａを含む、機械的歪増幅システム１３０を含み、第１の捩じり剛性部材１３１Ａ及び第２の捩じり剛性部材１３２Ａが、トルク部材１００２Ｔに連結されている。【選択図】図３
2019164120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的歪増幅システム（１３０）を備える力平衡センサ（１００）であって、前記機械的歪増幅システム（１３０）が、
センサ捩じり部材（１１０）の長手軸（１１０ＬＡ）に沿って互いに離間した第１の端（１１０ａ）と第２の端（１１０ｂ）を有するセンサ捩じり部材（１１０）、
前記第１の端（１１０ａ）と前記第２の端（１１０ｂ）との間で前記センサ捩じり部材（１１０）に連結された少なくとも１つの歪センサ（１２０）、
前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第１の端（１１０ａ）に連結された第１の捩じり剛性部材（１３１）、及び
前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第２の端（１１０ｂ）に連結された第２の捩じり剛性部材（１３２）を含み、
前記第１の捩じり剛性部材（１３１）及び前記第２の捩じり剛性部材（１３２）が、トルク部材（１００２Ｔ）に連結されている、力平衡センサ（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）によって、前記トルク部材（１００２Ｔ）から前記センサ捩じり部材（１１０）にトルクが伝達される、請求項１に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項３】
前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）が、前記機械的歪増幅システム（１３０）の長さにわたり前記トルク部材（１００２Ｔ）の捩じり剛性を高め、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪を機械的に高めるように、前記トルク部材（１００２Ｔ）の両端（１００２Ｅ１／１００２Ｅ２）に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）との間に配置された前記センサ捩じり部材（１１０）の捩じれが、前記機械的歪増幅システム（１３０）の前記長さにわたる前記トルク部材（１００２Ｔ）の捩じれに対して高められる、請求項１又は２に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項４】
前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）の各々が、
機械的歪増幅システム（１３０）の長手軸（１１０ＬＡ）に沿って互いに離間した第１の捩じり棒端（１３４Ｅ１）と第２の捩じり棒端（１３４Ｅ２）を有する捩じり棒（１３４）、及び
前記第１の捩じり棒端（１３４Ｅ１）に配置され且つ第１の捩じり棒端（１３４Ｅ１）を前記トルク部材（１００２Ｔ）に固定的に連結するように構成された第１の捩じり棒端連結部材（１３６）を備え、
前記第２の捩じり棒端（１３４Ｅ２）が、前記センサ捩じり部材（１１０）に固定的に連結するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）に接続された少なくとも１つの信号増幅器（１５０）を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）に接続されたコントローラ（１７０）を更に備え、前記コントローラ（１７０）が、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）から受信したセンサ信号に基づいて、前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第１の端（１１０ａ）と前記第２の端（１１０ｂ）との間の捩じれ変位を特定するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）のノイズ閾値より上の前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）からの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪が、機械的に高められる、請求項１から６のいずれか一項に記載の力平衡センサ（１００）。
【請求項８】
航空機（１０００）の操縦翼面（１００２）を制御するための方法であって、
トルク部材（１００２Ｔ）の長手軸（１１０ＬＡ）の周りで機体（１００１）に対して操縦翼面（１００２）を旋回させるようにコントローラ（１７０）によって第１のアクチュエータ（１０１０）及び第２のアクチュエータ（１０２０）を作動させることであって、前記トルク部材（１００２Ｔ）が、前記機体（１００１）に前記操縦翼面（１００２）の操縦翼面フレームを旋回可能に連結し、前記第１のアクチュエータ（１００１）及び前記第２のアクチュエータ（１００２）が、それぞれ、前記操縦翼面（１００２）を旋回させるために前記トルク部材（１００２Ｔ）の両側で前記トルク部材（１００２Ｔ）に連結されている、第１のアクチュエータ（１０１０）及び第２のアクチュエータ（１０２０）を作動させることと、
前記トルク部材（１００２Ｔ）の両側の端の間に配置された力平衡センサ（１００）によって前記トルク部材（１００２Ｔ）の歪を感知することであって、前記力平衡センサ（１００）が、センサ捩じり部材（１１０）、前記センサ捩じり部材（１１０）の第１の端（１１０ａ）と第２の端（１１０ｂ）との間で前記センサ捩じり部材（１１０）に連結された少なくとも１つの歪センサ（１２０）、前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第１の端（１１０ａ）とトルク部材（１００２Ｔ）とに連結された第１の捩じり剛性部材（１３１）、及び前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第２の端（１１０ｂ）とトルク部材（１００２Ｔ）とに連結された第２の捩じり剛性部材（１３２）を含む、機械的歪増幅システム（１３０）を含む、前記トルク部材（１００２Ｔ）の歪を感知することと、
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知された機械的に高められた歪に基づいて、前記コントローラ（１７０）によって前記第１のアクチュエータ（１００１）と前記第２のアクチュエータ（１００２）のうちの１以上の作動を調整することとを含む、方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１のアクチュエータ（１００１）と前記第２のアクチュエータ（１００２）によって前記センサ捩じり部材（１１０）の前記第１の端（１１０ａ）と前記第２の端（１１０ｂ）に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）との間に配置された前記センサ捩じり部材（１１０）の捩じれが、前記機械的歪増幅システム（１３０）の長さにわたる前記トルク部材（１００２Ｔ）の捩じれに対して高められるように、前記第１の捩じり剛性部材（１３１）と前記第２の捩じり剛性部材（１３２）が、前記機械的歪増幅システム（１３０）のそれぞれの所定の長手方向の長さにわたり延在し、前記それぞれの所定の長さにわたり前記トルク部材（１００２Ｔ）の捩じり剛性を高める、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）のノイズ閾値より上の信号振幅を有する前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）からの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサ（１２０）によって感知される歪が、機械的に高められる、請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、広くは、力平衡センサに関し、特に、飛行操縦翼面のための力平衡センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、飛行操縦翼面は、飛行操縦翼面の両側に配置された２つのアクチュエータによって操作される。２つのアクチュエータは、コントローラによって実質的に同じ位置に駆動及び指示命令されて、飛行操縦翼面の位置決めを調整する。アクチュエータを較正及び／又は設置するときに、２つのアクチュエータの間の小さいばらつきは、２つのアクチュエータの間のわずかな位置の差異をもたらし、飛行操縦翼面の位置の誤差をもたらす可能性がある。
【０００３】
更に、アクチュエータがそれらの位置を完璧に占めるイベントにおいてさえも、２つのアクチュエータの間のホーン半径の長さのばらつきなどの設置のばらつきが、飛行操縦翼面の２つの端部の間の（力の戦い（force fight）としても知られる）トルク差異を提示し、したがって、アクチュエータの力の差異を提示し得る。アクチュエータのこの力の差異は、較正によって対処することが困難である。一般的に、力におけるこの差異は、飛行操縦翼面にかかるトルクによって支持される。そのトルクは、飛行操縦翼面の耐用年数に影響を与え得る負荷を誘起する。
【０００４】
力の戦いに対する従来のアプローチは、２つのアクチュエータによって生成された圧力を感知する複数の圧力センサの使用に基づく。圧力センサは、それぞれのアクチュエータの間の圧力差を感知するように置かれる。あるシステムでは、三重の冗長性の感知（すなわち、冗長性のバックアップを提供するための３つの機能的に等価なユニットの使用）を取得するために、例えば、１２の個別の圧力変換器／センサ及び関連付けられた信号処理電子機器がアクチュエータで利用されて、アクチュエータの間の力平衡誤差を特定する。ある事例では、複数のセンサの使用が、力の差異を高め、非生産的な結果を生成し（逆効果をもたらし）得る。
【０００５】
別の従来のアプローチでは、トルクセンサが、各ホーンと捩じり棒との間で直列に置かれる。一般的に、各アクチュエータのために１つのトルクセンサが存在する。トルクセンサの各々は、アクチュエータ間の力平衡誤差を特定するためのセンサ信号を生成する。トルクセンサをホーン及び捩じり棒と直列に（すなわち、捩じり棒の負荷経路内に）置くことは、捩じり棒の剛性を下げ、実質的に捩じり棒の剛性をトルクセンサの剛性まで低減させ得る。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、少なくとも上述の懸念に対処することを目的とした装置及び方法が有用となろう。
【０００７】
下記は本開示を許容する主題の例であり、それらは、特許請求されることも、されないこともあってよく、完全に網羅的というわけではない。
【０００８】
本開示による主題の一実施例は、センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、第１の端と第２の端との間でセンサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、センサ捩じり部材の第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及びセンサ捩じり部材の第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、力平衡センサに関し、第１の捩じり剛性部材及び第２の捩じり剛性部材は、トルク部材に連結されている。
【０００９】
本開示による主題の別の一実施例は、機体と、トルク部材によって機体と旋回可能に連結された操縦翼面フレームを有する操縦翼面と、第１の端に連結され且つ長手軸の周りで操縦翼面を旋回させるように構成されている第１のアクチュエータと、第２の端に連結され且つ長手軸の周りで操縦翼面を旋回させるように構成されている第２のアクチュエータと、センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、第１の端と第２の端との間でセンサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、センサ捩じり部材の第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及びセンサ捩じり部材の第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、力平衡センサとを含む、航空機に関し、第１の捩じり剛性部材及び第２の捩じり剛性部材は、操縦翼面のトルク部材に連結されている。
【００１０】
本開示による主題の更に別の一実施例は、航空機の操縦翼面を制御するための方法であって、トルク部材の長手軸の周りで機体に対して操縦翼面を旋回させるようにコントローラによって第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることであって、トルク部材が、機体に操縦翼面の操縦翼面フレームを旋回可能に連結し、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータが、それぞれ、操縦翼面を旋回させるためにトルク部材の両側でトルク部材に連結されている、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることと、トルク部材の両側の端の間に配置された力平衡センサによってトルク部材の歪を感知することであって、力平衡センサが、センサ捩じり部材、前記センサ捩じり部材の第１の端と第２の端との間でセンサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、センサ捩じり部材の第１の端とトルク部材とに連結された第１の捩じり剛性部材、及びセンサ捩じり部材の第２の端とトルク部材とに連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、トルク部材の歪を感知することと、少なくとも１つのセンサによって感知された機械的に高められた歪に基づいて、コントローラによって第１のアクチュエータと第２のアクチュエータのうちの１以上の作動を調整することとを含む、方法に関する。
【００１１】
本開示の例は上記で概括的に説明されており、以後添付図面を参照することになるが、図面は必ずしも正寸で描かれておらず、類似の参照記号は、複数の図を通して同じ又は類似した部分を指し示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の１以上の態様による、航空機の概略図である。
【図２】本開示の１以上の態様による、操縦翼面及び操縦翼面作動システムの上面斜視図である。
【図３】本開示の１以上の態様による、力平衡センサの上面斜視図である。
【図４Ａ】本開示の１以上の態様による、図３の力平衡センサの一部分の側面斜視図である。
【図４Ｂ】本開示の１以上の態様による、図３の力平衡センサの一部分の側面斜視図である。
【図４Ｃ】本開示の１以上の態様による、図３の力平衡センサの一部分の側面斜視図である。
【図５】本開示の１以上の態様による、図２の力平衡センサを使用して航空機の操縦翼面を制御するための方法である。
【図６】航空機の製造及び保守方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図３を参照すると、本明細書で説明される本開示の態様は、飛行操縦翼面１００２に統合され、且つ、例えば、各アクチュエータ１０１０、１０２０において加えられる力の差異により操縦翼面１００２の中へ誘導された（力の戦いとも称される）差動トルクを測定することができる、力平衡センサ１００を提供する。力平衡センサ１００は、力平衡センサ１００のセンサ捩じり部材１１０の捩じれ歪の大きさを高めることによって、センサ捩じり部材１１０の機械的歪が、飛行操縦翼面１００２のトルク部材１００２Ｔに対して高められて、少なくとも１つの歪センサ１２０の下側ノイズ閾値より上で、アクチュエータコントローラのトルクの不均衡に比例した、（力平衡センサ１００の少なくとも１つの歪センサ１２０の）電気信号を運ぶように構成されている。機械的歪は、表面剛性の関数となり、航空機１０００では、機械的歪が、少なくとも１つの歪センサ１２０にとって電気ノイズのために測定することができない程に低い。本開示の態様は、センサ捩じり部材１１０の捩じり歪の大きさを機械的に高めることによって、センサ捩じり部材１１０の機械的歪を高めて、下側ノイズ閾値より上の少なくとも１つの歪センサ１２０の電気信号を運ぶ。
【００１４】
本明細書で説明されることとなるように、力平衡センサ１００は、せん断応力を分離して機械的に高め、例えば、操縦翼面１００２にわたるアクチュエータ１０１０、１０２０の間のトルクの差異を測定し、（例えば、より少ないセンサ及び関連付けられた電子機器を採用することによって）他の従来の方法と比較して複雑さを低減させ、アクチュエータ１０１０、１０２０の間のトルクの差異を測定している間のセンサ誤差の寄与を低減させ、且つ、従来のセンサ構成と比較してセンサの数を低減させるように構成されている。本開示による主題の例示的で非網羅的な実施例が、以下で提供される。それらの実施例は、特許請求されることも又はされないこともあり得る、
【００１５】
未だ図１〜図３を参照すると、一態様では、航空機１０００の少なくとも１つの操縦翼面１００２にわたる機械的歪を感知するための本明細書で説明される力平衡センサ１００が、機械的歪増幅システム１３０含み、機械的歪増幅システム１３０が、センサ捩じり部材１１０、少なくとも１つの歪センサ１２０、（概して、第１の捩じり剛性部材１３１と称される）第１の捩じり剛性部材１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、（概して、第２の捩じり剛性部材１３２と称される）第２の捩じり剛性部材１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、第１の捩じり棒端連結部材１３６、及び第２の捩じり棒端連結部材１３７を有する。一般的に、操縦翼面１００２の捩じり剛性は、十分に高いものである。したがって、少なくとも１つの歪センサ１２０によって感知された任意の機械的歪は、少なくとも１つの歪センサ１２０によって生成される信号ノイズ（すなわち、低い振幅の信号）の範囲内に位置付けられる可能性が高い。少なくとも１つの歪センサ１２０によって生成された信号を使用可能にするために、機械的歪増幅システム１３０が、少なくとも１つの歪センサ１２０によって生成される信号を機械的に高めるように構成されている。それによって、センサ信号は、少なくとも１つの歪センサ１２０のノイズ閾値より上になる。
【００１６】
力平衡センサ１００は、少なくとも１つの歪センサ１２０が、機械的歪増幅システム１３０のセンサ捩じり部材１１０の捩じり撓みを感知するように構成されている。該システム１３０は、操縦翼面１００２のトルク部材１００２Ｔに連結されている。機械的歪増幅システム１３０は、少なくとも１つの歪センサ１２０によって感知された信号を、ノイズ閾値より上のアクセス可能なレベル（すなわち、信号が取得され得るように、少なくとも１つの歪センサ１２０によって生成されたノイズより上のレベル）まで高める。
【００１７】
本明細書では、力平衡センサ１００が、航空機１０００の操縦翼面１００２（例えば、フラップ１００２Ｆ、スラット１００２Ｓ、エルロン１００２Ａ、エレベータ１００２Ｅ、ラダー１００２Ｒ、又は任意の他の適切な操縦翼面）の捩じり撓みに関して説明されるが、他の態様では、力平衡センサ１００が、例えば、海洋、自動車、航空宇宙などの任意の適切な産業で使用され得ることに留意されたい。それらの産業では、捩じり部材の捩じり撓みの測定が望まれている。図１で描かれている航空機１０００は、固定翼航空機として描かれているが、他の態様では、航空機が、回転翼航空機又は任意の他の適切な航空機であり得ることに更に留意されたい。
【００１８】
図２で示されているように、第１のアクチュエータ１０１０は、トルク部材１００２Ｔの第１の端１００２Ｅ１に連結されている。第１のアクチュエータ１０１０は、更に、任意の適切なやり方で機体１００１に連結されている。第２のアクチュエータ１０２０は、トルク部材１００２Ｔの第２の端１００２Ｅ２に連結されている。第２のアクチュエータ１０２０も、任意の適切なやり方で機体１００１に連結されている。第１及び第２のアクチュエータ１０１０、１０２０の両方は、（例えば、アクチュエータの延伸及び後退を通じて）トルク部材１００２Ｔの長手軸１００２ＬＡの周りで操縦翼面１００２を旋回させるように構成されている。トルク部材１００２Ｔは、２つのアクチュエータ１０１０、１０２０の間の第１の負荷経路又は歪経路を形成する。
【００１９】
一態様では、トルク部材１００２Ｔが、内部１００２ＩＴを有する中空管１００２ＨＴ（図３）である。ここで、機械的歪増幅システム１３０は、中空管１００２ＨＴの内部１００２ＩＴ内に配置される。他の態様では、機械的歪増幅システム１３０が、図４Ｂ及び図４Ｃに関連して本明細書で説明されるものと類似したやり方で、中空管１００２ＨＴの外面に連結されてもよい。中空管１００２ＨＴは、任意の適切なやり方で操縦翼面１００２に連結され得る。それによって、中空管１００２ＨＴが長手軸１００２ＬＡの周りで旋回する際に、操縦翼面１００２は単一のユニットとして中空管１００２ＨＴと共に旋回する。別の一態様では、トルク部材１００２Ｔが、外部１００２ＥＴを有する中実ロッド１００２ＳＲ（すなわち、内部は存在しない。図４Ｂ）である。ここで、機械的歪増幅システム１３０は、中実ロッド１００２ＳＲの外部１００２ＥＴ上に配置される（図４Ｂ及び図４Ｃ）。一態様では、トルク部材１００２Ｔが、中実ロッド及び中空管又は任意の適切な形状を有する任意の他の適切な部材の組み合わせであり得る。
【００２０】
未だ図２〜図４Ｃを参照すると、上述したように、力平衡センサ１００は、一般的に、センサ捩じり部材１１０、少なくとも１つの歪センサ１２０、第１の捩じり剛性部材１３１、及び第２の捩じり剛性部材１３２を有する、機械的歪増幅システム１３０を含む。機械的歪増幅システム１３０は、トルク部材１００２Ｔ上又は内に配置され、第１及び第２のアクチュエータ１０１０、１０２０の間の第２の歪経路を形成する。機械的歪増幅システム１３０は、一般的に、第１の歪経路を形成するトルク部材１００２Ｔより低い剛性を有する。
【００２１】
機械的歪増幅システム１３０は、トルク部材１００２Ｔの長手軸１００２ＬＡに沿って距離Ｄだけ延在する。一態様では、距離Ｄが、トルク部材１００２Ｔの全体の長さに及び、又はトルク部材１００２Ｔに沿った任意の適切な距離だけ延び、トルク部材１００２Ｔの剛性を高め、センサ捩じり部材１１０内の歪を高め得る。それについては、本明細書で更に説明される。距離Ｄは、一般的に、センサ捩じり部材１１０、第１／第２の捩じり剛性部材１３１、１３２、及び操縦翼面１００２のうちの１以上のために使用される材料に関連してもよい。
【００２２】
一態様では、トルク部材１００２Ｔの捩じり剛性が、機械的歪増幅システム１３０によって高められる。それによって、ｋｔ＝ｋ１ＴＭ＋ｋ２ＭＳＡとなる。ここで、ｋｔは全剛性であり、ｋ１ＴＭはトルク部材の剛性であり、且つｋ２ＭＳＡは機械的歪増幅システム１３０の剛性である。一態様では、センサ捩じり部材１１０が、操縦翼面１００２のトルク部材１００２Ｔ上又は内に配置された捩じり棒又は捩じり管を形成する。センサ捩じり部材１１０は、機械的歪増幅システム１３０の機械的歪増幅長手軸１３０ＬＡに沿って互いに離間した第１の端１１０Ｅ１と第２の端１１０Ｅ２を含む。長手軸１３０ＬＡは、トルク部材１００２Ｔの長手軸１００２ＬＡと一致していてよい。第１の端１１０Ｅ１と第２の端１１０Ｅ２は、互いに距離Ｙだけ離間し（図３）、例えば、操縦翼面１００２の長さに及ぶ。距離Ｙは、操縦翼面１００２の任意の適切な長さに延びていてよい。一態様では、距離Ｙが、一般的に、トルク部材１００２Ｔ、第１／第２の捩じり剛性部材１３１、１３２、及び操縦翼面１００２のうちの１以上のために使用される材料に関連してよい（すなわち、使用される材料が、より大きい又は小さいセンサ捩じり部材１１０、したがって、より大きい又は小さい距離Ｙが、トルク部材１００２Ｔの捩じりを感知するために必要であるかを決定し得る）。
【００２３】
一態様では、センサ捩じり部材１１０が、内部１１０ＩＴ及び外部１１０ＥＴを有する中空管１１０ＨＴ（図４Ｂ及び図４Ｃ）である。ここで、少なくとも１つの歪センサ１２０は、中空管１１０ＨＴの外部１１０ＥＴ上に配置される。中空管１１０ＨＴは、任意の適切なやり方で操縦翼面１００２に連結され得る。それによって、トルク部材１００２Ｔが捩じれる際に、中空管１１０ＨＴは操縦翼面１００２に対して捩じれる。別の一態様では、センサ捩じり部材１１０が、外部１１０ＥＴを有する中実ロッド１１０ＳＲ（すなわち、内部が存在しない）であってよい。ここで、少なくとも１つの歪センサ１２０は、中実ロッド１１０ＳＲの外部１１０ＥＴ上に配置される。一態様では、センサ捩じり部材１１０が、中実ロッド及び中空管又は任意の適切な形状を有する任意の他の適切な部材の組み合わせであり得る。センサ捩じり部材１１０は、トルク部材１００２Ｔ、第１の捩じり剛性部材１３１、及び第２の捩じり剛性部材１３２よりも実質的に低い材料剛性を有するように構成されている。それについては、以下で更に説明されることとなる。
【００２４】
未だ図２〜図４Ｃを参照すると、少なくとも１つの歪センサ１２０は、例えば、第１及び第２のアクチュエータ１０１０、１０２０の作動によってもたらされた操縦翼面１００２の旋回運動の間に、センサ捩じり部材１１０に加えられた歪（例えば、センサ捩じり部材１１０の捩じれ）を感知するように構成されている。一態様では、少なくとも１つの歪センサ１２０が、トルク部材１００２Ｔ内に配置されることによって、トルク部材１００２Ｔが、少なくとも１つの歪センサ１２０のための電磁シールドを形成する（すなわち、少なくとも１つの歪センサ１２０が、トルク部材１００２Ｔ内に配置されることによって、トルク部材１００２Ｔが、少なくとも１つの歪センサ１２０を取り囲み、ファラデー箱を形成して、少なくとも１つの歪センサ１２０を電磁干渉に対して防御し又は保護する）。一態様では、例えば、センサ捩じり部材１１０が、トルク部材１００２Ｔの外部に連結されたときなどに、少なくとも１つの歪センサ１２０が、センサ捩じり部材１１０内に配置されて、少なくとも１つの歪センサ１２０を電磁的にシールドし得る。
【００２５】
一態様では、第１の捩じり剛性部材１３１が、センサ捩じり部材１１０の第１の端１１０Ｅ１に連結される。第２の捩じり剛性部材１３２は、センサ捩じり部材１１０の第２の端１１０Ｅ２に連結される。一態様では、第１の捩じり剛性部材１３１と第２の捩じり剛性部材１３２が、各々、トルク部材１００２Ｔのそれぞれの所定の長手方向の長さ１３１Ｌ、１３２Ｌ（図３）にわたり延在する。第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２は、機械的歪増幅システム１３０の長さにわたりトルク部材１００２Ｔの捩じり剛性を高めるように構成されている。第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２の各々の材料剛性は、センサ捩じり部材１１０とトルク部材１００２Ｔの両方の材料剛性よりも高い。一方で、センサ捩じり部材１１０は、トルク部材１００２Ｔや第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２と比較してより低い材料剛性を有する。
【００２６】
センサ捩じり部材１１０と比較してより高い材料剛性を有する第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２の各々は、それぞれの所定の長手方向の長さ１３１Ｌ、１３２Ｌにわたりセンサ捩じり部材１１０の捩じり剛性を高める。それぞれの所定の長手方向の長さ１３１Ｌ、１３２Ｌにわたり高められた捩じり剛性は、第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２の間に連結されたセンサ捩じり部材１１０の捩じれにおける増加をもたらす（すなわち、第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２のより高い材料剛性は、それぞれの所定の長手方向の長さ１３１Ｌ、１３２Ｌにわたる機械的歪増幅システム１３０の捩じれを低減させ、それによって、それぞれの所定の長さ１３１Ｌ、１３２Ｌにわたり生じ得る任意の捩じれが、センサ捩じり部材１１０に伝達されて、センサ捩じり部材１１０における捩じれを機械的に増加させる）。センサ捩じり部材１１０の捩じれにおける増加は、それに応じて、少なくとも１つの歪センサ１２０によって感知される歪を機械的に高める（すなわち、少なくとも１つの歪センサ１２０のより低いノイズ閾値より上に歪を高める）。
【００２７】
図３及び図４Ａを参照すると、第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２は、図４Ａで示されている第１の捩じり剛性部材１３１Ａに関して説明されることとなるが、第２の捩じり剛性部材は、実質的に類似しており、類似の特徴を含むことが理解されるべきである。上述されたように、第１の捩じり剛性部材１３１Ａと第２の捩じり剛性部材１３２Ａは、トルク部材１００２Ｔの内部１００２ＩＴ内に配置された、センサ捩じり部材１１０に連結されている。第１及び第２の捩じり剛性部材１３１Ａ、１３２Ａの各々は、それぞれの第１及び第２の捩じり棒１３４Ａ、１３５Ａを含む。一態様では、第１及び第２の捩じり棒１３４Ａ、１３５Ａは、中実ロッド１３４ＳＲ１、１３５ＳＲ１（図３参照）又は中空管１３４ＨＴ１、１３５ＨＴ１（図４Ａ参照）である。それらは、トルク部材１００２Ｔの内側に配置されている。第１及び第２の捩じり棒１３４Ａ、１３５Ａの各々は、機械的歪増幅長手軸１３０ＬＡに沿って互いに離間した、第１の捩じり棒端１３４Ｅ１、１３５Ｅ１と第２の捩じり棒端１３４Ｅ２、１３５Ｅ２を含む。第１の捩じり棒１３４Ａと第２の捩じり棒１３５Ａの各々とは、第１及び第２の捩じり剛性部材１３１、１３２が、センサ捩じり部材１１０とトルク部材１００２Ｔの両方よりも高い材料剛性を有するように構成されている。例えば、センサ捩じり部材１１０とトルク部材１００２Ｔの各々とは、第１の捩じり棒１３４Ａ及び第２の捩じり棒１３５Ａよりも低い材料剛性を有する材料によって形成され得る。
【００２８】
一態様では、第１の捩じり棒端連結部材１３６、１３７が、各々の捩じり棒１３４Ａ、１３５Ａの第１の捩じり棒端１３４Ｅ１、１３５Ｅ１に配置されている。第１の捩じり棒端連結部材１３６、１３７は、第１の捩じり棒端１３４Ｅ１、１３５Ｅ１をトルク部材１００２Ｔに固定的に連結するように構成されている。それによって、トルク部材１００２Ｔと第１の捩じり棒１３４Ａ及び第２の捩じり棒１３５Ａの各々との間には、実質的に相対運動が存在しない。
【００２９】
別の一態様では、図４Ｂ及び図４Ｃで示されているように、第１の捩じり剛性部材１３１Ｂ、１３１Ｃ及び第２の捩じり剛性部材１３２Ｂ、１３２Ｃは、第１及び第２の捩じり剛性部材１３１Ａ、１３２Ａと実質的に類似しているが、この態様では、第１の捩じり剛性部材１３１Ｂ、１３１Ｃ及び第２の捩じり剛性部材１３２Ｂ、１３２Ｃが、トルク部材１００２Ｔの外部１００２ＥＴ上に配置されている。第１及び第２の捩じり剛性部材１３１Ｂ及び１３１Ｃ、１３２Ｂ及び１３２Ｃは、１以上の中実ロッド１３４ＳＲ２、１３５ＳＲ２（図４Ｃ）又は中空管１３４ＨＴ２、１３５ＨＴ２（図４Ｂ）の何れかの形態にある、それぞれの第１及び第２の捩じり棒１３４Ｂ、１３５Ｂを含む。
【００３０】
一態様では、機械的歪増幅システム１３０が、少なくとも１つの振動絶縁装置１３８、１３９を更に含み得る。振動絶縁装置１３８、１３９は、センサ捩じり部材１１０のそれぞれの端１１０Ｅ１、１１０Ｅ２に配置され得る。少なくとも１つの振動絶縁装置１３８、１３９は、トルク部材１００２Ｔ上又は内に配置されたセンサ捩じり部材１１０を、トルク部材１００２Ｔの振動から分離するように構成されている。少なくとも１つの振動絶縁装置１３８、１３９が、トルク部材１００２Ｔによって生成された振動を吸収し且つ減衰させることによって、トルク部材１００２Ｔからセンサ捩じり部材１１０への振動伝達が、制限され又は低減され得る。
【００３１】
次に、図２、図３、及び図４Ｂを参照すると、一態様では、力平衡センサ１００が、少なくとも１つの歪センサ１２０に接続され且つ少なくとも１つの歪センサ１２０によって生成されたセンサ信号を電気的に増幅するように構成された少なくとも１つの信号増幅器１５０を更に含む。一態様では、力平衡センサ１００が、少なくとも１つの歪センサ１２０に連結されたコントローラ１７０を更に含む。コントローラ１７０は、少なくとも１つの歪センサ１２０から受信したセンサ信号に基づいて、センサ捩じり部材１１０の第１の端１１０Ｅ１と第２の端１１０Ｅ２との間の捩じれ変位（すなわち、捩じれ）を特定するように構成された、非一過性のコンピュータプログラムコードを含む。コントローラ１７０は、更に、第１及び第２のアクチュエータ１０１０、１０２０の作動を介して捩じれ変位を補正して捩じれを低減させるように構成されている。
【００３２】
一態様では、第１及び第２の捩じり棒１３４Ａ、１３４Ｂ、１３５Ａ、１３５Ｂの各々の第１の捩じり棒端連結部材１３６、１３７が、少なくとも１つの開孔１４５（図４Ａ参照）を含み得る。開孔１４５は、開孔１４５を通るワイヤー１７０Ｗ、１８０Ｗを通すために構成されている。例えば、少なくとも１つの信号増幅器１５０及び少なくとも１つの歪センサ１２０に電力１８０を供給するためなどに、電力ワイヤー１８０Ｗが、第１の捩じり棒端連結部材１３６、１３７及び第２の捩じり棒端連結部材１３８、１３９のうちの１以上を通過し得る。少なくとも１つの歪センサ１２０及び少なくとも１つの信号増幅器１５０からコントローラ１７０へセンサ信号を提供するためなどに、信号ワイヤー１７０Ｗも、第１の捩じり棒端連結部材１３６、１３７を通過し得る。一態様では、電力ワイヤー１８０Ｗと信号ワイヤー１７０Ｗとの間の電磁干渉を実質的に防止するように、電力ワイヤー１８０Ｗ及び信号ワイヤー１７０Ｗが、少なくとも１つの信号増幅器１５０の両側に配置され得る。一実施例として、電力１８０は、操縦翼面１００２の側部１００２ＳＳ２において電力ワイヤー１８０Ｗを介して供給され、一方、センサ信号は、側部１００２ＳＳ１においてワイヤー１７０Ｗを介して伝達される。別の一態様では、少なくとも１つの歪センサ１２０及び少なくとも１つの信号増幅器１５０への電力１８０及びそれらからのセンサ信号は、任意の適切なやり方で供給され得る。例えば、トルク部材１００２Ｔが中実である場合、ワイヤー１７０Ｗ、１８０Ｗは、トルク部材１００２Ｔと第１及び第２の捩じり剛性部材１３１Ｂ、１３２Ｂとの外部の少なくとも１つの信号増幅器１５０及び少なくとも１つの歪センサ１２０に出入りし得る。
【００３３】
次に図５を参照すると、力平衡センサ１００を使用して航空機１０００の操縦翼面１００２を制御するための方法４００が示されている。一態様では、第１のアクチュエータ１０１０及び第２のアクチュエータ１０２０が、トルク部材１００２Ｔの長手軸１００２ＬＡの周りで機体１００１に対して操縦翼面１００２を旋回させるように、コントローラ１７０によって作動される（図５のブロック４０１）。
【００３４】
操縦翼面１００２が旋回している間及び／又はその後で、力平衡センサ１００は、第１の端１１０Ｅ１と第２の端１１０Ｅ２との間でセンサ捩じり部材１１０に連結されている少なくとも１つの歪センサ１２０を用いて、センサ捩じり部材１１０に加えられた歪を感知する（図５のブロック４０２）。一態様では、第１の捩じり剛性部材１３１と第２の捩じり棒端連結部材１３２が、トルク部材１００２Ｔの捩じり剛性を高める。それによって、センサ捩じり部材１１０の捩じれは、少なくとも１つのセンサ１２０によって感知される歪を機械的に高める。
【００３５】
一態様では、機械的に高められた歪に対応して、少なくとも１つの歪センサ１２０によって感知されたセンサ信号が、少なくとも１つの信号増幅器１５０によって更に増幅され、コントローラ１７０に伝達される。少なくとも１つのセンサ１２０によって感知された機械的に高められた歪に基づいて、第１のアクチュエータ１０１０と第２のアクチュエータ１０２０の位置は、コントローラ１７０によって調整され得る（図５のブロック４０３）。第１及び第２のアクチュエータ１０１０、１０２０の位置を調整することは、センサ捩じり部材１１０、したがって、操縦翼面１００２の捩じれを所定の歪閾値未満のレベルへ低減させる。
【００３６】
コントローラ１７０は、センサ捩じり部材１１０内に実装されている数だけのセンサから信号を受信するように構成されている。例えば、三重の冗長性のためなどに、２つ以上のセンサ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ（図４Ｂ）が設置され、コントローラ１７０に信号を提供するならば、コントローラ１７０は、２つのアクチュエータ１０１０、１０２０の間の力を平衡させるために、どのセンサ信号又は複数のセンサ信号の組み合わせを使用するかを特定するように構成されている。どのセンサ信号又は複数のセンサ信号の組み合わせを使用するかの特定は、任意の適切なやり方でコントローラ１７０によって実行され得る。例えば、予め規定された制限によって１以上のセンサ信号がセンサ信号の他のものらとは異なるならば、複数のセンサ信号の平均をとる、１以上のセンサ信号を捨てるなどである。１つのセンサ信号が予め規定された制限を超えて他のものらと異なるならば、コントローラ１７０は、故障診断及び故障予測に対して力平衡センサ１００からの異常なセンサ測定値が存在し得ることを、航空機１０００のオペレータ又は他の人員に通知するように構成され得る。
【００３７】
（複数の）選択された信号がコントローラ１７０に与えられて、２つのアクチュエータ１０１０、１０２０の間の捩じれ差を補正したならば、センサ信号によって表されるトルクの差異が減少し、全ての他の外乱を一定にして閉ループ方式で保持する（例えば、コントローラ１７０は、少なくとも１つの歪センサ１２０（又は少なくとも１つの信号増幅器１５０）からコントローラ１７０によって受信されたセンサ信号が、２つのアクチュエータ１０１０、１０２０の間のトルクの差異が所定の許容可能な範囲内にあることを示すまで、アクチュエータ１０１０、１０２０のうちの１以上の位置を実質的に継続的に調整し得る）。（複数の）選択されたセンサ信号が提供されて、各アクチュエータ１０１０、１０２０に提供された位置信号を修正して、アクチュエータ１０１０、１０２０のうちの１以上の指示命令された位置を変更し、２つのアクチュエータ１０１０、１０２０の間の力を平衡させる。一実施例では、最大の動的応答のために、信号が半分にされて逆の符号で提供されて、両方のアクチュエータ位置信号に影響を与え得る。統合を簡略化するために、全体の信号振幅が使用されて、ただ１つのアクチュエータ１０１０、１０２０に対する位置の指示命令を修正してもよい。両方の事例では、位置の指示命令の変更の大きさが抑制され、劣悪な較正、或いは、特定の故障モードが飛行制御に必要な公称表面位置を超えて大きな表面位置変位を生じさせるのを防ぐために力平衡機能に対する十分な位置権限を展開させる（develop）ことからの他の問題を防止し得る。
【００３８】
一態様では、センサ捩じれ部材１１０の振動が、少なくとも１つの振動絶縁装置１３８、１３９によって減衰される。
【００３９】
一態様では、トルク部材１００２Ｔが、少なくとも１つの歪センサ１２０を電磁効果からシールドする（図５のブロック４０４）。
【００４０】
本開示の実施例は、図６で示されている航空機の製造及び保守方法５００に照らして説明され得る。他の態様では、本開示の実施例が、例えば、自動車、海洋、航空宇宙などの任意の適切な産業に適用され得る。航空機の製造に関して、製造前（pre-production）に、例示的な方法５００は、航空機１０００（図１）の仕様及び設計（ブロック５０１）と材料の調達（ブロック５０２）を含み得る。製造段階では、航空機１０００の構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック５０３）と、システムインテグレーション（ブロック５０４）とが行われ得る。その後、航空機１０００は認可及び納品（ブロック５０５）を経て運航（ブロック５０６）に供され得る。運航中、航空機１０００には、定期的な整備及び保守（ブロック５０７）が予定され得る。定期的な整備及び保守は、本明細書で説明される力平衡センサ１００の使用を含み得る航空機１０００の１以上のシステムの変形、再構成、改修などを含み得る。
【００４１】
例示的な方法５００のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施され得る。この明細書の解釈上、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含み得るがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、且つ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。
【００４２】
本明細書で示され、説明されている装置（複数可）及び方法（複数可）は、製造及び保守方法５００の、１以上の任意の段階において用いられ得る。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック５０３）に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１０００の運航（ブロック５０６）期間中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の様態で製作又は製造され得る。また、装置（複数可）、方法（複数可）又はそれらの組み合わせの１以上の実施例は、例えば、航空機１０００の組立てを著しく効率化するか、又はコストを削減することにより、製造段階５０３及び５０４において利用され得る。同様に、装置又は方法を実現する１以上の実施例、或いはそれらの組み合わせは、限定するわけではないが例としては、航空機１０００の運航（ブロック５０６）期間中に、及び／又は整備及び保守（ブロック５０７）において、利用され得る。
【００４３】
本開示の態様による以下のものが提供される。
Ａ１．
機械的歪増幅システムを含む力平衡センサであって、前記機械的歪増幅システムが、
センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、
前記第１の端と前記第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、
前記センサ捩じり部材の前記第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及び
前記センサ捩じり部材の前記第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含み、
前記第１の捩じり剛性部材及び前記第２の捩じり剛性部材が、トルク部材に連結されている、力平衡センサ。
Ａ２．
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材によって、前記トルク部材から前記センサ捩じり部材にトルクが伝達される、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ３．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材が、前記機械的歪増幅システムの長さにわたり前記トルク部材の捩じり剛性を高め、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記トルク部材の両端に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材との間に配置された前記センサ捩じり部材の捩じれが、前記機械的歪増幅システムの前記長さにわたる前記トルク部材の捩じれに対して高められる、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ４．
前記トルク部材が内部を有する中空管を備え、前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１の捩じり剛性部材、及び前記第２の捩じり剛性部材のうちの１以上が、前記内部内に配置されている、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ５．
前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１の捩じり剛性部材、及び前記第２の捩じり剛性部材のうちの１以上が、前記トルク部材の外部上に配置されている、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ６．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々が、
機械的歪増幅システムの長手軸に沿って互いに離間した第１の捩じり棒端と第２の捩じり棒端を有する捩じり棒、及び
前記第１の捩じり棒端に配置され且つ第１の捩じり棒端を前記トルク部材に固定的に連結するように構成された第１の捩じり棒端連結部材を備え、
前記第２の捩じり棒端が、前記センサ捩じり部材に固定的に連結するように構成されている、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ７．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々の材料剛性が、前記センサ捩じり部材と前記トルク部材の両方の材料剛性より高い、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ８．
前記少なくとも１つの歪センサに接続された少なくとも１つの信号増幅器を更に備える、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ９．
前記少なくとも１つの歪センサに接続されたコントローラを更に備え、前記コントローラが、前記少なくとも１つの歪センサから受信したセンサ信号に基づいて、前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端との間の捩じれ変位を特定するように構成されている、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ１０．
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサのノイズ閾値より上の前記少なくとも１つの歪センサからの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、機械的に高められる、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ１１．
前記トルク部材が、前記少なくとも１つの歪センサのための電磁シールドを形成するように、前記少なくとも１つの歪センサが、前記センサ捩じり部材に連結されている、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ａ１２．
ｋｔ＝ｋ１ＴＭ＋ｋ２ＭＳＡであり、ここで、ｋｔが全剛性であり、ｋ１ＴＭがトルク部材の剛性であり、且つｋ２ＭＳＡが機械的歪増幅システムの剛性であるように、前記トルク部材の捩じり剛性が、前記機械的歪増幅システムによって高められる、段落Ａ１に記載の力平衡センサ。
Ｂ１．
航空機であって、
機体と、
トルク部材によって前記機体と旋回可能に連結された操縦翼面フレームを有する操縦翼面と、
第１の端に連結され且つ長手軸の周りで前記操縦翼面を旋回させるように構成されている第１のアクチュエータと、
第２の端に連結され且つ前記長手軸の周りで前記操縦翼面を旋回させるように構成されている第２のアクチュエータと、
センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、
前記第１の端と前記第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、
前記センサ捩じり部材の前記第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及び
前記センサ捩じり部材の前記第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、力平衡センサとを備え、
前記第１の捩じり剛性部材及び前記第２の捩じり剛性部材が、前記操縦翼面のトルク部材に連結されている、航空機。
Ｂ２．
前記トルク部材が内部を有する中空管を備え、前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１の捩じり剛性部材、及び前記第２の捩じり剛性部材のうちの１以上が、前記内部内に配置されている、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ３．
前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１の捩じり剛性部材、及び前記第２の捩じり剛性部材のうちの１以上が、前記トルク部材の外部上に配置されている、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ４．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々が、
前記センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の捩じり棒端と第２の捩じり棒端を有する捩じり棒、及び
前記第１の捩じり棒端に配置され且つ第１の捩じり棒端を前記トルク部材に固定的に連結するように構成された第１の捩じり棒端連結部材を備え、
前記第２の捩じり棒端が、前記センサ捩じり部材に固定的に連結するように構成されている、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ５．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々の材料剛性が、前記センサ捩じり部材と前記トルク部材の両方の材料剛性より高い、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ６．
前記少なくとも１つの歪センサに接続された少なくとも１つの信号増幅器を更に備える、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ７．
前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１のアクチュエータ、及び前記第２のアクチュエータに接続されたコントローラを更に備え、前記コントローラが、
前記少なくとも１つの歪センサから受信したセンサ信号に基づいて、前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端との間の捩じれ変位を特定し、
前記トルク部材の捩じれが低減され、前記少なくとも１つの歪センサから受信した前記センサ信号が所定の歪閾値未満あるように、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータのうちの１以上を作動させる、ように構成されている、段落Ｂ１に記載の航空機
Ｂ８．
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサのノイズ閾値より上の前記少なくとも１つの歪センサからの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、機械的に高められる、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ９．
前記トルク部材が、前記少なくとも１つの歪センサのための電磁シールドを形成するように、前記少なくとも１つの歪センサが、前記センサ捩じり部材に連結されている、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ１０．
ｋｔ＝ｋ１ＴＭ＋ｋ２ＭＳＡであり、ここで、ｋｔが全剛性であり、ｋ１ＴＭがトルク部材の剛性であり、且つｋ２ＭＳＡが機械的歪増幅システムの剛性であるように、前記トルク部材の捩じり剛性が、前記機械的歪増幅システムによって高められる、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｂ１１．
第１のカップリングを通じて前記少なくとも１つの歪センサに接続されたコントローラ、及び
第２のカップリングを通じて前記少なくとも１つの歪センサに接続された電源を更に備え、
前記少なくとも１つの歪センサによって生成されたセンサ信号への電磁効果を緩和するように、前記第１のカップリングが、前記トルク部材の第１の端を通って延在し、前記第２のカップリングが、前記トルク部材の第２の端を通って延在する、段落Ｂ１に記載の航空機。
Ｃ１．
航空機の操縦翼面を制御するための方法であって、
トルク部材の長手軸の周りで機体に対して操縦翼面を旋回させるようにコントローラによって第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることであって、前記トルク部材が、前記機体に前記操縦翼面の操縦翼面フレームを旋回可能に連結し、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、それぞれ、前記操縦翼面を旋回させるために前記トルク部材の両側で前記トルク部材に連結されている、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることと、
前記トルク部材の両側の端の間に配置された力平衡センサによって前記トルク部材の歪を感知することであって、前記力平衡センサが、センサ捩じり部材、前記センサ捩じり部材の第１の端と第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記トルク部材とに連結された第１の捩じり剛性部材、及び前記センサ捩じり部材の前記第２の端と前記トルク部材とに連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、前記トルク部材の歪を感知することと、
前記少なくとも１つの歪センサによって感知された機械的に高められた歪に基づいて、前記コントローラによって前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータのうちの１以上の作動を調整することとを含む、方法。
Ｃ２．
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータによって前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材との間に配置された前記センサ捩じり部材の捩じれが、前記機械的歪増幅システムの長さにわたる前記トルク部材の捩じれに対して高められるように、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材が、前記機械的歪増幅システムのそれぞれの所定の長手方向の長さにわたり延在し、前記それぞれの所定の長さにわたり前記トルク部材の捩じり剛性を高める、段落Ｃ１に記載の方法。
Ｃ３．
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々の材料剛性が、前記センサ捩じり部材と前記トルク部材の両方の材料剛性より高い、段落Ｃ１に記載の方法。
Ｃ４．
前記機械的に高められた歪に対応して、前記センサ信号が、前記少なくとも１つの歪センサによって感知され、少なくとも１つの信号増幅器によって増幅され、コントローラに伝達される、段落Ｃ１に記載の方法。
Ｃ５．
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサのノイズ閾値より上の信号振幅を有する前記少なくとも１つの歪センサからの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、機械的に高められる、段落Ｃ１に記載の方法。
Ｃ６．
前記トルク部材によって、前記少なくとも１つの歪センサを電磁効果からシールドすることを更に含む、段落Ｃ１に記載の方法。
【００４４】
参照された図面において、様々な要素及び／又は構成要素を連結する実線が存在する場合、これらの実線は、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的、及びその他の連結、並びに／又はその組合せを表し得る。本明細書において、「連結され（coupled）」、「接続され（coupled）」とは、直接的並びに間接的に結合されていることを意味する。例えば、部材Ａは部材Ｂに直接的に結合されるか、又は、例えば、別の部材Ｃを介して間接的に結合されていてよい。開示される種々の要素間のすべての関係が必ずしも表わされているわけではないことが、理解されるであろう。したがって、図面で示されているもの以外のカップリング（連結、接続）も存在し得る。様々な要素及び／又は構成要素を示すブロックを接続する破線が存在する場合、これらの破線は、機能及び目的の点で実線によって表されているものに類似した接続を表わす。しかし、破線によって表わされた接続は、選択的に提供されるか、又は、本開示の代替的な実施例に関するかのどちらかであり得る。同様に、破線で表わされた要素及び／又は構成要素が存在する場合、それらは本開示の代替的な実施例を示す。実線及び／又は破線で示されている１以上の要素は、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の例から省略され得る。環境要素が存在する場合、それらは点線で表わされる。分かりやすくするために、仮想的な（架空の）要素も示され得る。図面に示す特徴のうちの幾つかは、図面、他の図面、及び／又は付随する開示に記載された他の特徴を含むことを必要とせずに、様々な方法で組み合わされ得ることを（１以上のかかる組み合わせは本明細書で明示的に示されていないが）、当業者は理解するであろう。同様に、提示した例には限定されない追加の特徴も、本書で図示され説明されている特徴の一部又は全部と組み合わされ得る。
【００４５】
上記の図５及び６では、ブロックは動作及び／又はその一部を表すことが可能であり、様々なブロックを接続する線は、動作又はその一部のいかなる特定の順番又は依存性も暗示しない。破線で示されるブロックは、代替的な工程及び／又はその一部を示す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は工程又はその一部の代替的な従属関係を表わす。開示されている様々な工程間のすべての従属関係が必ずしも表わされている訳ではないことが、理解されよう。本明細書に明記された１以上の方法の実施を説明する、図５及び６並びにこれらに付随する記載は、必ずしも、動作が実行されるシーケンスを決定すると解釈すべきではない。むしろ、ある例示的な順番が示されているが、工程の順序は、適切な場合において改変され得ることを理解されたい。したがって、ある特定の工程は、異なる順番で又は同時に実行され得る。更に、当業者であれば、記載された全ての工程を実施する必要はないことを認識するであろう。
【００４６】
以下の説明において、開示された概念の完全な理解をもたらすために、多数の特定の詳細が明記されるが、その概念はこれらの特定事項の一部又は全てがなくとも実施され得る。他の事例においては、記載を不必要に分かりにくくすることを避けるために、既知のデバイス及び／又はプロセスの詳細が省略されている。一部の概念は特定の例と併せて説明されることになるが、それらの例は限定を目的とするものではないことが理解されよう。
【００４７】
別途提示されない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では単に符号として使用されており、これらの用語が表すアイテムに対して、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことを意図していない。更に、例えば、「第２」のアイテムが言及された場合、例えば、「第１」の若しくはより小さい数のアイテム、及び／又は、「第３」の若しくはより大きい数のアイテムが必要とされたり、除外されたりすることはない。
【００４８】
本明細書における「一実施例」への言及は、その実施例に関連して説明される１以上の特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの実行態様に含まれることを意味する。本明細書内に頻出する「一実施例」という表現は、同一の実施例を表すことも、表さないこともあり得る。
【００４９】
本明細書において、特定の機能を実施する「ように構成／設定された（configured to）」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、実際には、いかなる変更も伴わずにその特定の機能を実施することが可能であり、更なる改変の後にその特定の機能を実施する可能性があるにすぎないというものではない。換言すると、特定の機能を実施する「ように構成／設定された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、その特定の機能を実施するという目的のために、特に選択され、作り出され、実装され、利用され、プログラムされ、且つ／又は設計される。本明細書において、「ように構成／設定された（configured to）」という表現は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアがさらなる改変なしで特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアの既存の特性を意味する。この開示において、特定の機能を実施する「ように構成／設定され」ていると説明されているシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、追加的又は代替的には、その機能を実施するよう「適合している（adapted to）」、及び／又は、実施するよう「動作可能である（operative to）」とも説明され得る。
【００５０】
本明細書で開示されている装置及び方法の種々の実施例は、多種多様な構成要素、特徴及び機能を含む。本明細書で開示されている装置（複数可）及び方法（複数可）の様々な例は、本明細書で開示されている装置（複数可）及び方法（複数可）のその他の例のうちの任意のものの、任意の構成要素、特徴及び機能を、任意の組み合わせにおいて含む可能性があり、且つ、かかる可能性は全て本開示の範囲に含まれると意図されていることを理解すべきである。
【００５１】
上記の説明及び添付図面に提示された教示を利用して、本開示が関係する当業者には、本明細書に明記された例示の多数の修正例が、想起されるであろう。
【００５２】
条項１
機械的歪増幅システムを備える力平衡センサであって、前記機械的歪増幅システムが、
センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、
前記第１の端と前記第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、
前記センサ捩じり部材の前記第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及び
前記センサ捩じり部材の前記第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含み、
前記第１の捩じり剛性部材及び前記第２の捩じり剛性部材が、トルク部材に連結されている、力平衡センサ。
条項２
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材によって、前記トルク部材から前記センサ捩じり部材にトルクが伝達される、条項１に記載の力平衡センサ。
条項３
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材が、前記機械的歪増幅システムの長さにわたり前記トルク部材の捩じり剛性を高め、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記トルク部材の両端に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材との間に配置された前記センサ捩じり部材の捩じれが、前記機械的歪増幅システムの前記長さにわたる前記トルク部材の捩じれに対して高められる、条項１に記載の力平衡センサ。
条項４
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々が、
機械的歪増幅システム長手軸に沿って互いに離間した第１の捩じり棒と第２の捩じり棒を有する捩じり棒、及び
前記第１の捩じり棒に配置され且つ第１の捩じり棒端を前記トルク部材に固定的に連結するように構成された第１の捩じり棒端連結部材を備え、
前記第２の捩じり棒端が、前記センサ捩じり部材に固定的に連結するように構成されている、条項１に記載の力平衡センサ。
条項５
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々の材料剛性が、前記センサ捩じり部材と前記トルク部材の両方の材料剛性より高い、条項１に記載の力平衡センサ。
条項６
前記少なくとも１つの歪センサに接続された少なくとも１つの信号増幅器を更に備える、条項１に記載の力平衡センサ。
条項７
前記少なくとも１つの歪センサに接続されたコントローラを更に備え、前記コントローラが、前記少なくとも１つの歪センサから受信したセンサ信号に基づいて、前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端との間の捩じれ変位を特定するように構成されている、条項１に記載の力平衡センサ。
条項８
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサのノイズ閾値より上の前記少なくとも１つの歪センサからの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、機械的に高められる、条項１に記載の力平衡センサ。
条項９
前記トルク部材が、前記少なくとも１つの歪センサのための電磁シールドを形成するように、前記少なくとも１つの歪センサが、前記センサ捩じり部材に連結されている、条項１に記載の力平衡センサ。
条項１０
航空機であって、
機体と、
トルク部材によって前記機体と旋回可能に連結された操縦翼面フレームを有する操縦翼面と、
第１の端に連結され且つ長手軸の周りで前記操縦翼面を旋回させるように構成されている第１のアクチュエータと、
第２の端に連結され且つ前記長手軸の周りで前記操縦翼面を旋回させるように構成されている第２のアクチュエータと、
センサ捩じり部材の長手軸に沿って互いに離間した第１の端と第２の端を有するセンサ捩じり部材、
前記第１の端と前記第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、
前記センサ捩じり部材の前記第１の端に連結された第１の捩じり剛性部材、及び
前記センサ捩じり部材の前記第２の端に連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、力平衡センサとを備え、
前記第１の捩じり剛性部材及び前記第２の捩じり剛性部材が、前記操縦翼面のトルク部材に連結されている、航空機。
条項１１
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材によって、前記トルク部材から前記センサ捩じり部材にトルクが伝達される、条項１０に記載の航空機。
条項１２
前記第１の捩じり棒端連結部材と前記第２の捩じり剛性部材が、前記機械的歪増幅システムの長さにわたり前記トルク部材の捩じり剛性を高め、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記トルク部材の両端に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材との間に配置された前記センサ捩じり部材の捩じれが、前記機械的歪増幅システムの前記長さにわたる前記トルク部材の捩じれに対して高められる、条項１０に記載の航空機。
条項１３
前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１の捩じり剛性部材、及び前記第２の捩じり剛性部材のうちの１以上が、前記トルク部材の内部内又は外部上に配置されている、条項１０に記載の航空機。
条項１４
前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材の各々が、
機械的歪増幅システムの長手軸に沿って互いに離間した第１の捩じり棒と第２の捩じり棒を有する捩じり棒、及び
前記第１の捩じり棒に配置され且つ第１の捩じり棒端を前記トルク部材に固定的に連結するように構成された第１の捩じり棒端連結部材を備え、
前記第２の捩じり棒端が、前記センサ捩じり部材に固定的に連結するように構成されている、条項１０に記載の航空機。
条項１５
前記少なくとも１つの歪センサ、前記第１のアクチュエータ、及び前記第２のアクチュエータに接続されたコントローラを更に備え、前記コントローラが、
前記少なくとも１つの歪センサから受信したセンサ信号に基づいて、前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端との間の捩じれ変位を特定し、
前記トルク部材の捩じれが低減され、前記少なくとも１つの歪センサから受信した前記センサ信号が所定の歪閾値未満あるように、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータのうちの１以上を作動させる、ように構成されている、条項１０に記載の航空機
条項１６
ｋｔ＝ｋ１ＴＭ＋ｋ２ＭＳＡであり、ここで、ｋｔが全剛性であり、ｋ１ＴＭがトルク部材の剛性であり、且つｋ２ＭＳＡが機械的歪増幅システムの剛性であるように、前記トルク部材の捩じり剛性が、前記機械的歪増幅システムによって高められる、条項１０に記載の航空機。
条項１７
第１のカップリングを通じて前記少なくとも１つの歪センサに接続されたコントローラ、及び
第２のカップリングを通じて前記少なくとも１つの歪センサに接続された電源を更に備え、
前記少なくとも１つの歪センサによって生成されたセンサ信号への電磁効果を緩和するように、前記第１のカップリングが、前記トルク部材の第１の端を通って延在し、前記第２のカップリングが、前記トルク部材の第２の端を通って延在する、条項１０に記載の航空機。
条項１８
航空機の操縦翼面を制御するための方法であって、
トルク部材の長手軸の周りで機体に対して操縦翼面を旋回させるようにコントローラによって第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることであって、前記トルク部材が、前記機体に前記操縦翼面の操縦翼面フレームを旋回可能に連結し、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、それぞれ、前記操縦翼面を旋回させるために前記トルク部材の両側で前記トルク部材に連結されている、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを作動させることと、
前記トルク部材の両側の端の間に配置された力平衡センサによって前記トルク部材の歪を感知することであって、前記力平衡センサが、センサ捩じり部材、前記センサ捩じり部材の第１の端と第２の端との間で前記センサ捩じり部材に連結された少なくとも１つの歪センサ、前記センサ捩じり部材の前記第１の端とトルク部材とに連結された第１の捩じり剛性部材、及び前記センサ捩じり部材の前記第２の端とトルク部材とに連結された第２の捩じり剛性部材を含む、機械的歪増幅システムを含む、前記トルク部材の歪を感知することと、
前記少なくとも１つの歪センサによって感知された機械的に高められた歪に基づいて、前記コントローラによって前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータのうちの１以上の作動を調整することとを含む、方法。
条項１９
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪を機械的に高めるように、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータによって前記センサ捩じり部材の前記第１の端と前記第２の端に加えられた差動捩じり力による、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材との間に配置された前記センサ捩じり部材の捩じれが、前記機械的歪増幅システムの長さにわたる前記トルク部材の捩じれに対して高められるように、前記第１の捩じり剛性部材と前記第２の捩じり剛性部材が、前記機械的歪増幅システムのそれぞれの所定の長手方向の長さにわたり延在し、前記それぞれの所定の長さにわたり前記トルク部材の捩じり剛性を高める、条項１８に記載の方法。
条項２０
前記機械的に高められた歪に対応して、前記センサ信号が、前記少なくとも１つの歪センサによって感知され、少なくとも１つの信号増幅器によって増幅され、コントローラに伝達される、条項１８に記載の方法。
条項２１
前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、前記少なくとも１つの歪センサのノイズ閾値より上の信号振幅を有する前記少なくとも１つの歪センサからの信号をもたらすように、前記少なくとも１つの歪センサによって感知される歪が、機械的に高められる、条項１８に記載の方法。
条項２２
前記トルク部材によって、前記少なくとも１つの歪センサを電磁効果からシールドすることを更に含む、条項１８に記載の方法。
【００５３】
したがって、本開示は例示された特定の例に限定されることがないこと、及び、変形例及びその他の例は付随する特許請求の範囲に含まれると意図されていることを理解されたい。更に、上述の記載及びこれに関連する図面では、要素及び／又は機能の特定の例示的な組み合わせに照らして本開示の実施例が記載されているが、代替的な実行形態によって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、要素及び／又は機能の異なる組み合わせが提供され得ることは理解されるべきである。そのため、付随する特許請求の範囲で括弧でくくられた参照番号は、例示目的でのみ提示されており、特許請求される主題の範囲を本開示内で提供される特定の例に限定することを意図しているわけではない。
【図１】
2019164120.tif 000003
【図２】
2019164120.tif 000004
【図３】
2019164120.tif 000005
【図４Ａ】
2019164120.tif 000006
【図４Ｂ】
2019164120.tif 000007
【図４Ｃ】
2019164120.tif 000008
【図５】
2019164120.tif 000009
【図６】
2019164120.tif 000010
【外国語明細書】
2019164120000001.pdf
2019164120000002.pdf
2019164120000003.pdf
2019164120000004.pdf