(57)【要約】【課題】作業を簡単にし、作業工数を減らして、低コスト化を図ることができる舵面のがたつき量計測装置及び方法を提供する。【解決手段】同一の舵面２０を操舵するアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂの内のアクチュエータ１１Ｂを駆動しない状態とし、アクチュエータ１１Ａを一方向に駆動し、アクチュエータ１１Ｂのストローク値が一方向に変化した後、アクチュエータ１１Ａを他方向に駆動し、一方向から他方向に変更したときのアクチュエータ１１Ａのストローク値を第１のストローク値として取得し、アクチュエータ１１Ａを他方向に駆動した後、アクチュエータ１１Ｂのストローク値が他方向に変化し始めたときのアクチュエータ１１Ａのストローク値を第２のストローク値として取得し、舵面２０に対するアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂのがたつき量の和として、第１のストローク値と第２のストローク値の差分を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の同一の舵面を操舵する第１及び第２のアクチュエータと、
前記第１及び第２のアクチュエータのストローク値を各々取得して、前記第１及び第２のアクチュエータを各々駆動する駆動部と、
前記駆動部を用いて、前記舵面のがたつき量を計測する計測部とを有し、
前記計測部は、
前記第２のアクチュエータを駆動しない状態とし、
前記第１のアクチュエータを一方向に駆動し、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記一方向に変化した後、前記第１のアクチュエータを他方向に駆動し、前記一方向から前記他方向に変更したときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第１のストローク値として取得し、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第２のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１及び第２のアクチュエータのがたつき量の和として、前記第１のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記駆動部は、
前記舵面の舵角を検出する舵角センサから前記舵角を取得しており、
前記計測部は、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記舵面の前記舵角が前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第３のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１のアクチュエータのがたつき量として、前記第１のストローク値と前記第３のストローク値の差分を求め、
前記舵面に対する前記第２のアクチュエータのがたつき量として、前記第３のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、
前記第１のアクチュエータに対して、前記一方向及び前記他方向への往復の駆動を複数回行って、複数の前記差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、前記差分又は複数の前記差分の最大値が予め規定した規定値を超えたときに注意喚起を行う注意喚起部を有する
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、前記駆動部、前記航空機を整備する整備用端末及び前記航空機のコックピットの操作端末のいずれかに組み込まれている
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測装置。
【請求項６】
航空機の同一の舵面を操舵する第１及び第２のアクチュエータの内の第２のアクチュエータを駆動しない状態とし、
前記第１のアクチュエータを一方向に駆動し、前記第２のアクチュエータのストローク値が前記舵面の動きに追従して前記一方向に変化した後、前記第１のアクチュエータを他方向に駆動し、前記一方向から前記他方向に変更したときの前記第１のアクチュエータのストローク値を第１のストローク値として取得し、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第２のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１及び第２のアクチュエータのがたつき量の和として、前記第１のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測方法。
【請求項７】
請求項６に記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記舵面の舵角が前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第３のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１のアクチュエータのがたつき量として、前記第１のストローク値と前記第３のストローク値の差分を求め、
前記舵面に対する前記第２のアクチュエータのがたつき量として、前記第３のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記第１のアクチュエータに対して、前記一方向及び前記他方向への往復の駆動を複数回行って、複数の前記差分を求める
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１つに記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記差分又は複数の前記差分の最大値が予め規定した規定値を超えたときに注意喚起を行う
ことを特徴とする舵面のがたつき量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の舵面のがたつき量計測装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の航空機の舵面は、軽量化を目的とし、保持剛性ならびにアクチュエータ減衰のいずれか一方もしくは両方で空力弾性安定性が確保される舵面（unbalanced control surface：空力弾性不安定を防止する調整質量付ではない舵面）が採用されており、規定の飛行領域に対して、空力弾性設計上安定となる十分な保持剛性、減衰を設定している。
【０００３】
その一方で、実際の機体の舵面には、アクチュエータ、連結構造部材等の製造公差ならびに組立公差により、少なからず舵面回転方向の舵角の緩み（遊び）、いわゆる、舵面のがたつき（freeplay, backlash；以降、舵面ガタと呼ぶ）が存在するため、この舵面ガタの範囲内では、保持剛性が低下することにより、舵面は空力弾性不安定（連成フラッターが発生）となり、舵面ガタによる励起振動（freeplay-induced vibration）が発生する。
【０００４】
このような、舵面ガタによる空力弾性不安定事象の取扱いに関し、規定により耐空性証明要求項目が、航空局から出されており、機体運用中に、舵面ガタが規定値を超えないよう維持管理する（LCM: Life Cycle Maintenanceだけでなく、CBM: Condition Based Maintenanceの考え方に基づく管理）ことが求められている。
【０００５】
航空機の舵面の監視装置及び方法としては、下記の特許文献１が開示されており、この特許文献１では、舵面ガタ量を直接計測するのではなく、舵面ガタ量に関係する舵面回転振動数の変化を計測して、舵面ガタ量の変化を間接的に検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１７３９８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に開示された装置及び方法は、舵面ガタ量の変化を間接的に検知するものであり、舵面ガタ量が規定値を超えないよう維持管理するためには、舵面ガタ量を直接計測することが望ましい。
【０００８】
ここで、図９〜図１１を参照して、舵面ガタ量を直接計測する従来の装置及び方法を説明する。ここでは、図９及び図１０に示すように、航空機５０のスタビライザ５１を計測対象としており、そのため、スタビライザ５１の上面にヒンジライン５２から離してダイヤルゲージ５３を設置している。図９において、スタビライザ５１の前端５１ａを上げ、後端５１ｂを下げる場合には、実線に示す荷重５４の負荷位置とし、その荷重負荷量を変更しながら、ダイヤルゲージ５３による舵面移動量を計測し、そして、前端５１ａを下げ、後端５１ｂを上げる場合には、点線に示す荷重５４の負荷位置とし、その荷重負荷量を変更しながら、ダイヤルゲージ５３による舵面移動量を計測する。
【０００９】
このような計測を行うと、図１１に示す荷重負荷量（縦軸）と舵面移動量（横軸）との関係を示すグラフ、つまり、荷重負荷量と舵角変化量との関係を示すグラフを取得することができる。図１１に示すグラフにおいて、荷重負荷量が０であるグラフＡの位置Ｃ１と荷重負荷量が０であるグラフＢの位置Ｃ２との間の領域は、舵角変化量に対する荷重負荷量が０となる領域であり、位置Ｃ１と位置Ｃ２との間を舵面ガタ量Ｃとして、計測することができる。
【００１０】
図９〜図１１で説明した装置及び方法では、舵面ガタ量Ｃを計測することができるが、以下のような課題がある。
（１）装置の舵面への設置が必要であるので、足場が必要となり、高所作業が強いられる。
（２）実際の機体の舵面に荷重を負荷し、舵角変化量を計測する装置及び方法は、単純ではあるが、装置が大規模となり、足場も必要であり、準備作業に時間がかかってしまう。
（３）翼単体の弾性変形が生じないような荷重負荷の方法が求められ、部位の剛性に応じて適切な荷重負荷量を設定する必要がある。
（４）舵面ガタ量の管理に対する費用を極力小さくしたい要求があるが、準備作業に時間がかかり、高所の作業であることから、低コスト化を図ることが難しい。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、作業を簡単にし、作業工数を減らして、低コスト化を図ることができる舵面のがたつき量計測装置及び方法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】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係る舵面のがたつき量計測装置は、
航空機の同一の舵面を操舵する第１及び第２のアクチュエータと、
前記第１及び第２のアクチュエータのストローク値を各々取得して、前記第１及び第２のアクチュエータを各々駆動する駆動部と、
前記駆動部を用いて、前記舵面のがたつき量を計測する計測部とを有し、
前記計測部は、
前記第２のアクチュエータを駆動しない状態とし、
前記第１のアクチュエータを一方向に駆動し、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記一方向に変化した後、前記第１のアクチュエータを他方向に駆動し、前記一方向から前記他方向に変更したときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第１のストローク値として取得し、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第２のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１及び第２のアクチュエータのがたつき量の和として、前記第１のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係る舵面のがたつき量計測装置は、
上記第１の発明に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記駆動部は、
前記舵面の舵角を検出する舵角センサから前記舵角を取得しており、
前記計測部は、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記舵面の前記舵角が前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第３のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１のアクチュエータのがたつき量として、前記第１のストローク値と前記第３のストローク値の差分を求め、
前記舵面に対する前記第２のアクチュエータのがたつき量として、前記第３のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係る舵面のがたつき量計測装置は、
上記第１又は第２の発明に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、
前記第１のアクチュエータに対して、前記一方向及び前記他方向への往復の駆動を複数回行って、複数の前記差分を求める
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第４の発明に係る舵面のがたつき量計測装置は、
上記第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、前記差分又は複数の前記差分の最大値が予め規定した規定値を超えたときに注意喚起を行う注意喚起部を有する
ことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第５の発明に係る舵面のがたつき量計測装置は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の舵面のがたつき量計測装置において、
前記計測部は、前記駆動部、前記航空機を整備する整備用端末及び前記航空機のコックピットの操作端末のいずれかに組み込まれている
ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第６の発明に係る舵面のがたつき量計測方法は、
航空機の同一の舵面を操舵する第１及び第２のアクチュエータの内の第２のアクチュエータを駆動しない状態とし、
前記第１のアクチュエータを一方向に駆動し、前記第２のアクチュエータのストローク値が前記舵面の動きに追従して前記一方向に変化した後、前記第１のアクチュエータを他方向に駆動し、前記一方向から前記他方向に変更したときの前記第１のアクチュエータのストローク値を第１のストローク値として取得し、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記第２のアクチュエータの前記ストローク値が前記舵面の動きに追従して前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第２のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１及び第２のアクチュエータのがたつき量の和として、前記第１のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第７の発明に係る舵面のがたつき量計測方法は、
上記第６の発明に記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記第１のアクチュエータを前記他方向に駆動した後、前記舵面の舵角が前記他方向に変化し始めたときの前記第１のアクチュエータの前記ストローク値を第３のストローク値として取得し、
前記舵面に対する前記第１のアクチュエータのがたつき量として、前記第１のストローク値と前記第３のストローク値の差分を求め、
前記舵面に対する前記第２のアクチュエータのがたつき量として、前記第３のストローク値と前記第２のストローク値の差分を求める
ことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第８の発明に係る舵面のがたつき量計測方法は、
上記第６又は第７の発明に記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記第１のアクチュエータに対して、前記一方向及び前記他方向への往復の駆動を複数回行って、複数の前記差分を求める
ことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第９の発明に係る舵面のがたつき量計測方法は、
上記第６〜第８のいずれか１つの発明に記載の舵面のがたつき量計測方法において、
前記差分又は複数の前記差分の最大値が予め規定した規定値を超えたときに注意喚起を行う
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、舵面の操舵を行うための第１及び第２のアクチュエータを用いて、舵面のがたつき量を計測できるので、計測の作業自体を簡単にし、作業工数を減らして、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る舵面のがたつき量計測装置の実施形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であって、アクチュエータの初期状態を示す断面図である。
【図３】図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であって、第１のアクチュエータを伸ばして、第１のアクチュエータにより舵面を押し始めた状態を示す断面図である。
【図４】図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であって、第１のアクチュエータを更に伸ばし、舵面の動きに追従して、第２のアクチュエータが伸び始めた状態を示す断面図である。
【図５】図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であって、伸ばした第１のアクチュエータを縮めて、第１のアクチュエータにより舵面を戻し始めた状態を示す断面図である。
【図６】図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であって、第１のアクチュエータを更に縮め、舵面の動きに追従して、第２のアクチュエータが縮み始めた状態を示す断面図である。
【図７】図１に示した装置で計測されたストローク値及び舵角（縦軸）と時間（横軸）との関係を示すグラフである。
【図８】舵角センサを使用せずに図１に示した装置で計測されたストローク値（縦軸）と時間（横軸）との関係を示すグラフである。
【図９】航空機の斜視図である。
【図１０】舵面ガタ量を計測する従来の装置及び方法を説明する概略図である。
【図１１】図１０に示した装置及び方法で計測された荷重負荷量（縦軸）と舵面移動量（横軸）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明に係る舵面のがたつき量計測装置及び方法の実施形態を説明する。
【００２４】
［実施例１］
図１は、本実施例の舵面のがたつき量計測装置を示す概略図である。また、図２〜図６は、図１に示した舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する図であり、図２は、アクチュエータの初期状態を示す断面図、図３は、第１のアクチュエータを伸ばして、第１のアクチュエータにより舵面を押し始めた状態を示す断面図、図４は、第１のアクチュエータを更に伸ばし、舵面の動きに追従して、第２のアクチュエータが伸び始めた状態を示す断面図、図５は、伸ばした第１のアクチュエータを縮めて、第１のアクチュエータにより舵面を戻し始めた状態を示す断面図、図６は、第１のアクチュエータを更に縮め、舵面の動きに追従して、第２のアクチュエータが縮み始めた状態を示す断面図である。また、図７は、図１に示した装置で計測されたストローク値及び舵角（縦軸）と時間（横軸）との関係を示すグラフであり、図８は、舵角センサを使用せずに図１に示した装置で計測されたストローク値（縦軸）と時間（横軸）との関係を示すグラフである。
【００２５】
最初に、図１〜図６を参照して、舵面駆動装置の構成を説明し、その後、本実施例の舵面のがたつき量計測装置の構成を説明する。
【００２６】
航空機の機体の翼、例えば、スタビライザには、その支持部材となる桁（スパー）１０が設けられており、舵面２０は、桁１０に回転可能に支持されている。また、桁１０には、同一の舵面２０を操舵する同じ構成（仕様）の２本のアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂが設けられており、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂは、ヒンジ１４に回転可能に支持されている。また、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂは、各々、ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂを有しており、後述するアクチュエータ駆動装置３０（駆動部）からの制御値により、ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂが各々伸縮される。
【００２７】
ここでは、２本のアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂのうち、アクチュエータ１１Ａ（第１のアクチュエータ）を駆動用のアクティブとし、アクチュエータ１１Ｂ（第２のアクチュエータ）をバックアップ用のスタンバイとしており、アクティブのアクチュエータ１１Ａを駆動のために使用し、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂをダンパのために使用している。なお、アクティブとスタンバイは、逆であってもよいし、両方ともアクティブであってもよい。また、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂは、油圧式でも電動式でもよい。
【００２８】
舵面２０は、ヒンジ２１により回転可能に支持されており、ヒンジ２１は、桁１０に支持されている。また、舵面２０には、舵角センサ２２が設けられており、ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂの伸縮により、舵面２０が回転したときには、その舵角を舵角センサ２２で検出している。
【００２９】
アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂのピストンロッド１２Ａ、１２Ｂと舵面２０との間は、リンク１３Ａ、１３Ｂ、ピン受け２３Ａ、２３Ｂ、ピン２４Ａ、２４Ｂにより、連結されている。具体的には、ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂの先端にリンク１３Ａ、１３Ｂが設けられており、リンク１３Ａ、１３Ｂに対向して、舵面２０に２対のピン受け２３Ａ、２３Ｂが設けられおり、対となるピン受け２３Ａの内側にリンク１３Ａが挿入され、対となるピン受け２３Ｂの内側にリンク１３Ｂが挿入されている。そして、リンク１３Ａ、１３Ｂ及びピン受け２３Ａ、２３Ｂには、ピン２４Ａ、２４Ｂを挿入する挿入孔が設けられており、挿入孔にピン２４Ａ、２４Ｂを挿入することにより、リンク１３Ａとピン受け２３Ａとが連結され、リンク１３Ｂとピン受け２３Ｂとが連結されている。
【００３０】
そして、アクチュエータ駆動装置３０は、舵面２０を所望の舵角に制御する際には、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂで検出されたピストンロッド１２Ａ、１２Ｂのストローク値や舵角センサ２２で検出された舵角を取得し、取得したストローク値や舵角に基づいて、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂへの制御値を演算し、この制御値により、ピストンロッド１２Ａ、１２Ｂを伸縮することで、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂを駆動して、舵面２０を所望の舵角に操舵（制御）しており、これにより、舵面２０が図１に示す矢印方向に回転することになる。
【００３１】
このようにして、アクチュエータ駆動装置３０は舵面２０の操舵を行うが、上述したように、リンク１３Ａ、１３Ｂ、ピン受け２３Ａ、２３Ｂ及びピン２４Ａ、２４Ｂからなる連結構造部材により、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂと舵面２０が連結されているので、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂ、連結構造部材等の製造公差ならびに組立公差により、舵面ガタが生じることになり、舵面ガタ量が予め規定した規定値を超えないよう維持管理する必要がある。
【００３２】
そのため、本実施例の舵面のがたつき量計測装置は、既に機体に実装されている構成、即ち、上述したアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂや舵角センサ２２やアクチュエータ駆動装置３０を用いて、後述する計測手順を実施することにより、舵面ガタ量を計測する計測部３１を有している。更に、舵面ガタ量が規定値を超えたときに要整備の注意喚起を行う注意喚起部３２を計測部３１に設けるようにしてもよい。なお、ここでは、アクチュエータ駆動装置３０に計測部３１を組み込んでいるが、計測部３１は、後述する整備用端末やコックピットの操作端末に組み込んでもよいし、また、注意喚起部３２は、計測部３１から独立した構成として、アクチュエータ駆動装置３０や後述する整備用端末、操作端末に組み込んでもよい。
【００３３】
次に、図２〜図８を参照して、本実施例の舵面のがたつき量計測装置の計測手順を説明する。ここでは、上述したように、アクチュエータ１１Ａをアクティブとし、アクチュエータ１１Ｂをスタンバイとしており（アクティブ−スタンバイ方式）、アクチュエータ１１Ｂは、能動的に駆動しない状態であり、アクチュエータ１１Ａに駆動される舵面２０に追従して動くことになる。なお、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂが共にアクティブ（アクティブ−アクティブ方式）の場合でも、例えば、アクチュエータ１１Ｂを能動的に駆動しない状態（駆動や制御をオフ）として、アクチュエータ１１Ａに駆動される舵面２０に追従してアクチュエータ１１Ｂが動くようにすれば、以下に説明する計測手順と同じ手順で計測が可能となる。
【００３４】
まず、アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂの初期状態では、図２に示すように、リンク１３Ａとピン２４Ａとの間、ピン２４Ａとピン受け２３Ａとの間、リンク１３Ｂとピン２４Ｂとの間及びピン２４Ｂとピン受け２３Ｂとの間は、隙間が空いている状態、あるいは、接触していても力がかかっていない状態である。これは、図７における時間Ｔ０の時点の状態である。なお、図７において、実線は、アクティブのアクチュエータ１１Ａのピストンロッド１２Ａのストローク値（以降、アクティブ側のストローク値Ｓａと呼ぶ）を示し、破線は、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂのピストンロッド１２Ｂのストローク値（以降、スタンバイ側のストローク値Ｓｓと呼ぶ）を示し、点線は、舵面２０の舵角（以降、舵角Ａｒと呼ぶ）を示す。また、時間Ｔ０におけるアクティブ側のストローク値ＳａをＳａ０とする。
【００３５】
図２に示す状態から、図３に示すように、アクチュエータ１１Ａを往方向（一方向）に駆動して、ピストンロッド１２Ａを伸ばす（矢印Ｐ１）。すると、図７に示すように、時間Ｔ０から時間Ｔ１の間は、アクティブ側のストローク値Ｓａが増えても、アクティブのアクチュエータ１１Ａ側の舵面ガタにより、スタンバイ側のストローク値Ｓｓは変化せず、舵角Ａｒも変化しない。しかし、時間Ｔ１の時点において、舵角Ａｒが増え始める。時間Ｔ１の時点を、図３を参照して説明すると、リンク１３Ａがピン２４Ａを押し、そのピン２４Ａがピン受け２３Ａを押して、アクチュエータ１１Ａにより舵面２０を押し始めた状態である。
【００３６】
そして、図３に示す状態から、図４に示すように、アクチュエータ１１Ａを更に往方向に駆動して、ピストンロッド１２Ａを更に伸ばす（矢印Ｐ２）。すると、図７に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間は、アクティブ側のストローク値Ｓａが更に増えると、舵角Ａｒも更に増えるが、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂ側の舵面ガタにより、スタンバイ側のストローク値Ｓｓは変化しない。しかし、時間Ｔ２の時点において、スタンバイ側のストローク値Ｓｓが増え始める。時間Ｔ２の時点を、図４を参照して説明すると、アクティブのアクチュエータ１１Ａのピストンロッド１２Ａによる舵面２０の移動により、ピン受け２３Ｂがピン２４Ｂを引っ張り、ピン２４Ｂがリンク１３Ｂを引っ張って、舵面２０がピストンロッド１２Ｂを引っ張り始めた状態（矢印Ｐ３）、つまり、アクチュエータ１１Ｂが追従して動き始めた状態である。
【００３７】
その後、図４に示す状態から、アクチュエータ１１Ａを更に往方向に駆動して、予め設定した所定のストローク値まで、つまり、図７に示す時間Ｔ３の時点まで、ピストンロッド１２Ａを伸ばす。すると、図７に示すように、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間は、アクティブ側のストローク値Ｓａの増加に追従して、舵角Ａｒも増え、スタンバイ側のストローク値Ｓｓも増えることになる。この間は、リンク１３Ａとピン２４Ａ同士、ピン２４Ａとピン受け２３Ａ同士、リンク１３Ｂとピン２４Ｂ同士及びピン２４Ｂとピン受け２３Ｂ同士は、図４に示す状態である。なお、上記の所定のストローク値は、予め設定した舵面２０の舵角範囲の最大値に対応している。
【００３８】
アクチュエータ１１Ａ、１１Ｂの初期状態に応じて、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂの始動は、アクティブのアクチュエータ１１Ａの始動から遅れることになるが、時間Ｔ２において、図４に示すように、アクチュエータ１１Ａにおけるリンク１３Ａとピン２４Ａとの間、ピン２４Ａとピン受け２３Ａとの間、そして、アクチュエータ１１Ｂにおけるリンク１３Ｂとピン２４Ｂとの間、ピン２４Ｂとピン受け２３Ｂとの間は、全て接することになり、ガタが無い状態となる。そのため、図７に示すように、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間は、アクティブ側のストローク値Ｓａの増加に追従して、スタンバイ側のストローク値Ｓｓも増えることになる。
【００３９】
所定のストローク値までピストンロッド１２Ａを伸ばした後は、アクチュエータ１１Ａを往方向とは逆の復方向（他方向）に駆動して、ピストンロッド１２Ａを縮める（矢印Ｐ４）。すると、図７に示すように、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間は、アクティブ側のストローク値Ｓａが減っても、アクティブのアクチュエータ１１Ａ側の舵面ガタにより、スタンバイ側のストローク値Ｓｓは変化せず、舵角Ａｒも変化しない。しかし、時間Ｔ４の時点において、舵角Ａｒが減り始める。時間Ｔ４の時点を、図５を参照して説明すると、リンク１３Ａがピン２４Ａを引っ張り、そのピン２４Ａがピン受け２３Ａを引っ張って、アクチュエータ１１Ａにより舵面２０を戻し始めた状態である。
【００４０】
ここで、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間は、舵角Ａｒは変化しないので、時間Ｔ３の時点のアクティブ側の第１のストローク値Ｓａ１と時間Ｔ４の時点のアクティブ側の第３のストローク値Ｓａ３との変位差が、アクティブのアクチュエータ１１Ａの舵面ガタ量Ｇａとなる。つまり、Ｇａ＝Ｓａ１−Ｓａ３である。
【００４１】
そして、図５に示す状態から、図６に示すように、アクチュエータ１１Ａを更に復方向に駆動して、ピストンロッド１２Ａを更に縮める（矢印Ｐ５）。すると、図７に示すように、時間Ｔ４から時間Ｔ５の間は、アクティブ側のストローク値Ｓａが更に減ると、舵角Ａｒも更に減るが、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂ側の舵面ガタにより、スタンバイ側のストローク値Ｓｓは変化しない。しかし、時間Ｔ５の時点において、スタンバイ側のストローク値Ｓｓが減り始める。時間Ｔ５の時点を、図６を参照して説明すると、アクティブのアクチュエータ１１Ａのピストンロッド１２Ａによる舵面２０の移動により、ピン受け２３Ｂがピン２４Ｂを押し、ピン２４Ｂがリンク１３Ｂを押して、舵面２０がピストンロッド１２Ｂを押し始めた状態（矢印Ｐ６）、つまり、アクチュエータ１１Ｂが追従して動き始めた状態である。
【００４２】
ここで、時間Ｔ３から時間Ｔ５までの間は、スタンバイ側のストローク値Ｓｓは変化しないので、時間Ｔ３の時点のアクティブ側の第１のストローク値Ｓａ１と時間Ｔ５の時点のアクティブ側の第２のストローク値Ｓａ２との変位差が、アクティブのアクチュエータ１１Ａの舵面ガタ量Ｇａとスタンバイのアクチュエータ１１Ｂの舵面ガタ量との和である舵面ガタ総量Ｇとなる。つまり、Ｇ＝Ｓａ１−Ｓａ２である。
【００４３】
従って、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂの舵面ガタ量をＧｂとすると、Ｇｂ＝Ｇ−Ｇａとして求めることができる。言い換えると、Ｇｂ＝Ｇ−Ｇａ＝（Ｓａ１−Ｓａ２）−（Ｓａ１−Ｓａ３）＝Ｓａ３−Ｓａ２であり、時間Ｔ４の時点のアクティブ側の第３のストローク値Ｓａ３と時間Ｔ５の時点のアクティブ側の第２のストローク値Ｓａ２との変位差が、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂの舵面ガタ量をＧｂとなる。なお、上記の舵面ガタ量Ｇａ、Ｇｂは、ここで説明する計測手順において、アクティブとスタンバイを逆にすることで、つまり、アクチュエータ１１Ａをスタンバイとし、アクチュエータ１１Ｂをアクティブとすることで、求めることもできる。
【００４４】
その後、図６に示す状態から、アクチュエータ１１Ａを更に復方向に駆動して、アクティブ側のストローク値ＳａがＳａ０となるまで、ピストンロッド１２Ａを縮める。このストローク値Ｓａ０の時点を時間Ｔ６とすると、図７に示すように、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間は、アクティブ側のストローク値Ｓａの減少に追従して、舵角Ａｒも減り、スタンバイ側のストローク値Ｓｓも減ることになる。この間は、リンク１３Ａとピン２４Ａ同士、ピン２４Ａとピン受け２３Ａ同士、リンク１３Ｂとピン２４Ｂ同士及びピン２４Ｂとピン受け２３Ｂ同士は、図６に示す状態である。
【００４５】
ここで、図７での計測手順を整理して以下に説明する。前提として、アクチュエータ１１Ｂを能動的に駆動しない状態としている。
（１）アクチュエータ１１Ａを往方向に駆動し、アクチュエータ１１Ｂのストローク値Ｓｓが舵面２０の動きに追従して往方向に変化した後、アクチュエータ１１Ａを復方向に駆動し、往方向から復方向に変更したときのアクチュエータ１１Ａのストローク値Ｓａを第１のストローク値Ｓａ１として取得する。
（２）アクチュエータ１１Ａを復方向に駆動した後、舵面２０の舵角Ａｒが復方向に変化し始めたときのアクチュエータ１１Ａのストローク値Ｓａを第３のストローク値Ｓａ３として取得する。
（３）アクチュエータ１１Ａを復方向に更に駆動した後、アクチュエータ１１Ｂのストローク値Ｓｓが舵面２０の動きに追従して復方向に変化し始めたときのアクチュエータ１１Ａのストローク値Ｓａを第２のストローク値Ｓａ２として取得する。
（４）取得した第１のストローク値Ｓａ１と第２のストローク値Ｓａ２の差分である舵面ガタ総量Ｇを求め、また、取得した第１のストローク値Ｓａ１と第３のストローク値Ｓａ３の差分である舵面ガタ量Ｇａを求める。また、舵面ガタ総量Ｇと舵面ガタ量Ｇａの差分（第３のストローク値Ｓａ３と第２のストローク値Ｓａ２の差分）である舵面ガタ量Ｇｂを求める。
【００４６】
本実施例の舵面のがたつき量計測装置では、以上説明した計測手順により、アクティブのアクチュエータ１１Ａのピストンロッド１２Ａを往復させて、アクティブ側のストローク値Ｓａの変化と共に、スタンバイ側のストローク値Ｓｓの変化及び舵面２０の舵角の変化を取得している。この往復は、舵面２０の常用領域を含んだ舵角範囲内となっている。また、この往復は、１往復でもよいが、図７に示すように、２往復以上してもよく、複数往復した場合には、舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂは、統計的な処理（例えば、最大値や平均値等）により求めるようにして、計測の信頼性を高めるようにしてもよい。
【００４７】
なお、図７で示したように、舵角センサ２２も使用して、舵角Ａｒも同時に計測することにより、舵面ガタ総量Ｇだけでなく、アクティブのアクチュエータ１１Ａの舵面ガタ量Ｇａやスタンバイのアクチュエータ１１Ｂの舵面ガタ量Ｇｂも計測することができるが、舵角センサ２２を使用しない場合でも、図８に示すストローク値（縦軸）と時間（横軸）との関係を示すグラフを計測することができる。この場合は、アクティブのアクチュエータ１１Ａの舵面ガタ量Ｇａやスタンバイのアクチュエータ１１Ｂの舵面ガタ量Ｇｂは計測できないが、舵面ガタ総量Ｇは、図７で説明した場合と同様に計測することができる。
【００４８】
図８での計測手順も整理して以下に説明する。ここでも、前提として、アクチュエータ１１Ｂを能動的に駆動しない状態としている。
（１）アクチュエータ１１Ａを往方向に駆動し、アクチュエータ１１Ｂのストローク値Ｓｓが舵面２０の動きに追従して往方向に変化した後、アクチュエータ１１Ａを復方向に駆動し、往方向から復方向に変更したときのアクチュエータ１１Ａのストローク値Ｓａを第１のストローク値Ｓａ１として取得する。
（２）アクチュエータ１１Ａを復方向に駆動した後、アクチュエータ１１Ｂのストローク値Ｓｓが舵面２０の動きに追従して復方向に変化し始めたときのアクチュエータ１１Ａのストローク値Ｓａを第２のストローク値Ｓａ２として取得する。
（３）取得した第１のストローク値Ｓａ１と第２のストローク値Ｓａ２の差分である舵面ガタ総量Ｇを求める。
【００４９】
図７や図８に示したように、舵面ガタがあると、スタンバイのアクチュエータ１１Ｂの始動がアクティブのアクチュエータ１１Ａの始動から舵面ガタ量分遅れるため、アクティブ側のストローク値Ｓａとスタンバイ側のストローク値Ｓｓとには、舵面ガタ量に起因する変位差が生じる。本実施例の舵面のがたつき量計測装置は、このような舵面ガタ量に起因する変位差に着目し、図７や図８に示すような計測を行うことにより変位差を計測しており、計測した変位差から上述した舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂを求めるようにしている。
【００５０】
そして、このような舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂの計測を計測部３１で行い、舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂが規定値を超えた場合や規定値を超えると予想される経時的傾向が示された場合には、計測部３１が注意喚起信号を注意喚起部３２へ送信し、注意喚起部３２で要整備の注意喚起を表示するようにしている。このために、計測部３１あるいは注意喚起部３２には、これまでに計測された舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂの計測結果を蓄積する記憶部を更に備えていてもよい。これにより、舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂが規定値を超えないよう維持管理することができる。
【００５１】
本実施例の舵面のがたつき量計測装置を用い、上述した計測手順により計測を行うことにより、舵面ガタ量として、図１０に示した従来の計測装置及び方法と差異の無い結果を得られることを、本願の発明者等は既に実証済みである。
【００５２】
航空機においては、安全確保のために舵面制御系を多重冗長化しており、通常は、一つの舵面に独立して制御可能な複数のアクチュエータが設けられており、それぞれのアクチュエータにはストローク値を計測し制御系へ伝える機能が備わっている。また、舵面の舵角を検出する舵角センサも通常設けられている。つまり、本実施例の舵面のがたつき量計測装置は、上述したような、通常機体に装備されている既存の構成を利用して、舵面ガタ量を計測する手段を提供することができる。そのため、図１０に示した従来の計測装置及び方法とは異なり、大規模な装置の設置準備を行う必要は無く、計測のための作業準備時間を大幅に抑えることができ、また、高所での作業も不要となり、高所作業を強いられることもなくなる。つまり、計測の作業自体を簡単にし、作業工数を減らして、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
本実施例の舵面のがたつき量計測装置においては、上述した計測手順が計測モード（プログラム）として計測部３１に予め用意されている。この計測モードでは、アクティブのアクチュエータ１１Ａに対し、所定のストローク範囲で複数回の往復運動を自動的に行うようにしている。例えば、図７及び図８に示すように、規定時間（時間Ｔ０〜Ｔ６）において、所定のストローク範囲（ストローク値Ｓａ０〜Ｓａ１の範囲）でアクチュエータ１１Ａを三角波駆動し、その三角波駆動で複数回往復するよう自動的に制御している。三角波駆動による所定のストローク範囲（ストローク値Ｓａ０〜Ｓａ１の範囲）は、予め設定した舵面２０の舵角範囲に対応している。
【００５４】
上述した計測部３１や注意喚起部３２は、図１に示すように、アクチュエータ駆動装置３０に組み込んでもよいし、また、航空機を整備する整備用端末や航空機のコックピットの操作端末に組み込んでもよく、いずれの場合でも、以下に説明するように、航空機の整備やヘルスモニタリングに対して有用なものとなる。
【００５５】
例えば、機体の実際の整備の現場では、整備用端末又は操作端末において、上記計測モードを起動することで、以下のように舵面ガタ量を計測でき、更に、整備計画策定に有用な要整備の注意喚起情報を受け取ることができる。なお、ここでは、前提として、機体の通信端子に接続するとアクチュエータ駆動装置３０と通信可能となる整備用端末を用いるか、又は、アクチュエータ駆動装置３０と通信するコックピットの操作端末を用いることとする。
【００５６】
（１）整備担当者が整備用端末又は操作端末によりアクチュエータ駆動装置３０へ上記計測モードの起動を指示する。
（２）アクチュエータ駆動装置３０は、計測部３１に用意された計測モードを起動し、計測部３１は、アクティブ側のストローク値Ｓａ、スタンバイ側のストローク値Ｓｓ及び舵角Ａｒを自動で取得して、舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂを求める。
（３）アクチュエータ駆動装置３０の計測部３１は、求めた舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂが規定値を超えた場合又は規定値を超えると予想される経時的傾向が示された場合には、注意喚起信号を注意喚起部３２へ送信し、注意喚起部３２は、整備用端末又は操作端末に要整備の注意喚起を表示する。
【００５７】
なお、アクチュエータ駆動装置３０の計測部３１は、アクティブ側のストローク値Ｓａ、スタンバイ側のストローク値Ｓｓ及び舵角Ａｒの計測及び整備用端末又は操作端末への出力のみを行い、整備用端末又は操作端末側で舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂを求めて、注意喚起を表示するようにしてもよい。
【００５８】
また、整備用端末又は操作端末への出力に代えて、アクチュエータ駆動装置３０からの出力（アクティブ側のストローク値Ｓａ、スタンバイ側のストローク値Ｓｓ及び舵角Ａｒ）を出力できる出力端子を予め機体に設けておき、この出力端子にオシロスコープ等を接続し、アクティブ側のストローク値Ｓａ、スタンバイ側のストローク値Ｓｓ及び舵角Ａｒの出力を図７や図８に示すグラフとしてオシロスコープ等で出力し、このグラフから舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂを求めるようにしてもよい。特に、上記の出力端子をアクチュエータ１１Ａ、１１Ｂあるいは舵面２０の近傍に設けることで、舵面２０の状況を近くで直接視認しながら測定することができる。
【００５９】
また、上述した整備を定期的に実施することに加えて、操作端末を以下のように使用して、ヘルスモニタリングをフライト中やフライトの前後に実施してもよい。なお、ここでは、前提として、アクチュエータ駆動装置３０と通信するコックピットの操作端末を用いることとする。
【００６０】
（１）フライト中やフライトの前後に操作端末により自動的に上記計測モードを起動する。例えば、フライト中においては、舵面２０への空気力がゼロになるタイミングであれば、自動的に何度でも計測モードを起動してもよく、フライト中ずっとモニタリングを行うようにしてもよい。また、パイロットによる操作端末の操作により計測モードを起動できるようにしてもよい。
（２）アクチュエータ駆動装置３０で取得したアクティブ側のストローク値Ｓａ、スタンバイ側のストローク値Ｓｓ及び舵角Ａｒを操作端末に出力し、操作端末で舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂを求め、操作端末に自動的に記録する。なお、フライト中の場合には、後述の理由により、１回のフライト中に複数回計測した舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂの最大値を操作端末に自動的に記録する。
（３）操作端末に記録した舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂがフライト毎に徐々に増加し、舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂが規定値を超えた場合又は規定値を超えると予想される経時的傾向が示された場合には、操作端末で要整備の注意喚起を表示する。
【００６１】
ここで、フライト中は、通常、舵面２０への空気力により、アクティブのアクチュエータ１１Ａ及びスタンバイのアクチュエータ１１Ｂが舵面ガタの同じ端の方に片当たりしているので、アクティブ側のストローク値Ｓａとスタンバイ側のストローク値Ｓｓの差はゼロ又は小さい値である。そのため、この状態で計測される舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂも空気力がゼロの状態より小さくなる。しかしながら、飛行条件によっては、空気力がゼロになるタイミングがあり、舵面２０が舵面ガタ量の範囲内でフリーとなる。このときに計測される舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂは、空気力がある状態より必ず大きくなり、複数の舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂの最大値を求めることは、上述した整備時に求めた舵面ガタ総量Ｇ、舵面ガタ量Ｇａ、舵面ガタ量Ｇｂと同等又は略同等のものを求めることになる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、航空機の舵面（例えば、エルロン、エレベータ、ラダー、スタビライザ等）のがたつき量の計測及び管理に好適なものであり、運用している機体の維持管理のための定期整備やフライト中のヘルスモニタリングとして有用なものである。
【符号の説明】
【００６３】
１１Ａ、１１Ｂ  アクチュエータ
１２Ａ、１２Ｂ  ピストンロッド
１３Ａ、１３Ｂ  リンク
２０  舵面
２２  舵角センサ
２３Ａ、２３Ｂ  ピン受け
２４Ａ  ２４Ｂ  ピン
３０  アクチュエータ駆動装置
３１  計測部
３２  注意喚起部
【図１】
2019172175.tif 000003
【図２】
2019172175.tif 000004
【図３】
2019172175.tif 000005
【図４】
2019172175.tif 000006
【図５】
2019172175.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019172175.tif 000009
【図８】
2019172175.tif 000010
【図９】
2019172175.tif 000011
【図１０】
2019172175.tif 000012
【図１１】
2019172175.tif 000013