(57)【要約】【課題】舵面の両側の変位量の差を自動的に検出し、フルストロークに対応し、安価で十分な精度を有する舵面異常検出装置を提供する。【解決手段】舵面１０の左右両側は、主翼に設けられたアクチュエータ１１、１２の駆動シャフトによって突出または引込作動される。そして、ケーブル２１のケーブル端１７が主翼に固定され、舵面１０の左右両側にプーリ１８とプーリ１９が設けられ、ケーブル２１がプーリ１８、１９に架けられ、主翼側に設けられたスキュー検出器２０に、ケーブル２１が巻き取り可能に張られる。舵面１０の駆動系統が（ａ）正常突出状態、（ｂ）正常引込状態の場合、ケーブル２１の長さは変化しないが、（ｃ）スキュー故障状態（１）、（ｄ）スキュー故障状態（２）の場合、ケーブル２１の長さが変化するのでスキュー検出器２０で検出する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の主翼に設けられ高揚力を発生する舵面をアクチュエータにより突出または引込可動時に、舵面のスキュー故障を検出する舵面異常検出装置であって、舵面の移動する片側の前記主翼側に一端が固定されたケーブルと、舵面の片側に設けられ移動によって前記ケーブルを移動方向に伸縮しガイドする一方のプーリと、舵面の反対側で同プーリに相対する位置に設けられ同プーリからのケーブルをガイドする他方のプーリと、主翼に設けられ当該他方のプーリからのケーブルを一端が固定された側と反対の舵面の移動方向に巻き取り可能に張り接続されたスキュー検出器とを設け、前記舵面のスキュー度合をケーブル長さの変化によってスキュー検出器で検出できるようにしたことを特徴とする舵面異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の高揚力を発生し可動する舵面が、正常に突出または引込み動作をしているかを検出する舵面異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機の操縦系統の一部を形成している可動の翼面は、舵面（または、操縦翼面、あるいは、動翼）と呼ばれ、主舵面として主翼に設けられた補助翼、尾翼に設けられた昇降舵、方向舵があり、副舵面として主翼に設けられたスラット、後縁フラップ、フライトスポイラ、グランドスポイラなどがある。
図３に、主翼に設けられた各舵面（操縦翼面あるいは動翼）の位置を示す。主翼は翼１と各舵面（スラット２、２ａ、低速用補助翼３、高速用補助翼７、フライトスポイラ４、グランドスポイラ５、後縁フラップ６、６ａ）から構成され、各舵面の操作により機体の姿勢が尾翼の舵面操作と共に行われる。
次に、各舵面について説明する。スラット２、２ａは、主翼の前縁に設けられ高揚力を発生するもので、固定スラットと可動スラットがあり、可動スラットは翼面上の負圧を利用して自動的に隙間を作るものと、動力により後縁フラップ６、６ａと連動して隙間を作るものとがある。前縁に隙間を作ることにより、翼下面の気流がこの隙間を通って翼上面へ流れ、揚力を高めると共に、翼上面の剥離を防ぐことが出来る。
低速用補助翼３および高速用補助翼７（以下、補助翼という）は、主翼の左右の後縁部の翼端側に設けられた舵面で、左右の補助翼は常に逆方向に作動し、航空機に横揺れのモーメントを生じさせる。操縦かんを左へ倒すと、右補助翼は下げ舵となり右翼のキャンパ（そり）が増し、逆に左補助翼が上げ舵となるから左翼のキャンパ（そり）が減る。従って右翼の揚力が増し、左翼の揚力が減るため、結果として機体は左に傾く。
フライトスポイラ４およびグランドスポイラ５は、主翼の揚力を消滅（スポイル）させる舵面で、フライトスポイラ４は飛行中に補助翼と連動して、左右翼非対称的な動きをさせ補助翼の効果を助ける。また、機体によって急降下したいときは左右翼のフライトスポイラ４を同時に立てる。あるいは補助翼なくして、その代用をスポイラのみで行う機体もある。グランドスポイラ５は着陸接地後、立てると機体重量が各車輪にかかるため、ブレーキ効果が大となる。
後縁フラップ６、６ａ（以下、フラップと呼ぶ）は、翼１の後縁に装着され、突出又は引込み動作が行われ、高揚力を発生する舵面である。
【０００３】
図４に、翼１に装着されたフラップの代表的な各種を示す。（ａ）はファウラフラップ、（ｂ）は２重隙間フラップ、（ｃ）は３重隙間フラップを示す。ファウラフラップは、翼１に設けられたフラップ格納部９からフラップ８が後方へずらされ、かつ下げられるもので、キャンパ（そり）及び主翼面積の増加と相まって大きな揚力を発生する。そして、主に低速機に用いられる。２重隙間フラップは、翼１に設けられたフラップ格納部９ａからフラップ８ａが後方へずらされ、かつ下げられ、隙間を２重にしたもので、キャンパ（そり）及び主翼面積の増加と相まってファウラフラップよりも大きな揚力を発生する。特に大型高速機に用いられる。３重隙間フラップは、翼１に設けられたフラップ格納部９ｂからフラップ８ｂが後方へずらされ、かつ２段に下げられ、隙間を３重にしたもので、キャンパ（そり）及び主翼面積の増加と相まってファウラフラップよりも大きな揚力を発生する。
【０００４】
図５に、従来の航空機の可動する舵面の機構による舵面異常検出装置を示す。
舵面１０の両側に図３に示す翼１側にアクチュエータ１１、１２が設けられ、舵面１０を突出または引込動作させるための駆動手段として、駆動シャフトまたはケーブルなどが設けられアクチュエータ１１、１２と舵面１０が連結されている。高揚力舵面（フラップ、スラット）の場合、フラップレバーを操作することによって、アクチュエータ１１とアクチュエータ１２が作動され、舵面１０が駆動手段によって左右同じストロークで移動する。そして、舵面１０の両側にケーブル１３ａ、１５ａのケーブル端が固定され、ケーブル１３ａ、１５ａが翼側に設けられたケーブル巻取プーリ１３、１５で巻き取られ、検出器１４、１６で回転数と角度などによって舵面１０の変位量がそれぞれ検出される。その変位量の差を比較して、舵面１０が一様に突出または引込していることを検出し、舵面１０の左右の動きにアンバランスが無いことを確認している。また、舵面１０の中央に位置検出器を設け、左舷と右舷の検出器の出力差を比較する方法も用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の舵面異常検出装置は以上のように構成されているが、図３に示す後縁フラップ６、６ａなどの舵面１０は１舵面あたり２個のアクチュエータ１１、１２で駆動され、片側のアクチュエータ１１（または、アクチュエータ１２）の駆動シャフトの折損事故等で舵面１０が平行に突出または引込作動しないという「スキュー故障」を発生することがある。舵面１０の左右に変位量を検出する検出器１４、１６を設け、これらの検出値の差を比較する方法や、舵面１０の中央に変位量を検出する検出器を設け、左舷と右舷の検出器の出力差を比較する方法は、舵面１０の動きのフルストロークを測定する検出器が必要となる。このような方法は高価であると共に、十分な検出精度を得るためには、高精度の検出器が必要になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、舵面の両側の変位量の差を自動的に検出し、フルストロークに対応し、安価で十分な精度を有する舵面異常検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の舵面異常検出装置は、航空機の主翼に設けられ高揚力を発生する舵面をアクチュエータにより突出または引込可動時に、舵面のスキュー故障を検出する舵面異常検出装置であって、舵面の移動する片側の前記主翼側に一端が固定されたケーブルと、舵面の片側に設けられ移動によって前記ケーブルを移動方向に伸縮しガイドする一方のプーリと、舵面の反対側で同プーリに相対する位置に設けられ同プーリからのケーブルをガイドする他方のプーリと、主翼に設けられ当該他方のプーリからのケーブルを一端が固定された側と反対の舵面の移動方向に巻き取り可能に張り接続されたスキュー検出器とを設け、前記舵面のスキュー度合をケーブル長さの変化によってスキュー検出器で検出できるようにしたものである。
【０００８】
本発明の舵面異常検出装置は上記のように構成されており、舵面の移動する片側の主翼側に一端が固定されたケーブルを、舵面の片側に設けられた一方のプーリによって舵面の移動時にケーブルを伸縮し、舵面の反対側に同プーリに相対する位置に他方のプーリを設け、一方のプーリからのケーブルを他方のプーリを介して一端が固定された側と反対の舵面の移動方向に張り、主翼に設けられたスキュー検出器に接続する。
この舵面の左右に一連のケーブルを張ることで、正常な舵面の移動では舵面の位置に関係なくケーブル長さは一定になる。スキュー事故を起こすとケーブルの長さが変化するため、このケーブル長さの変化を検出器で検出し故障か否かを判別することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の舵面異常検出装置の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の舵面異常検出装置の舵面１０が正常時と故障時の状態を示し、（ａ）は舵面１０が正常突出状態、（ｂ）は舵面１０が正常引込状態、（ｃ）は舵面１０がスキュー故障状態（１）、（ｄ）は舵面１０がスキュー故障状態（２）を示す図である。
本発明の舵面異常検出装置は、主翼に設けられたアクチュエータ１１、１２によって左右両側を突出または引込作動される舵面１０と、舵面１０の移動する片側の主翼側のケーブル端１７に固定されたケーブル２１と、舵面１０の片側に設けられ移動によってケーブル２１を移動方向に伸縮しガイドするプーリ１８と、舵面１０の反対側でプーリ１８に相対する位置に設けられプーリ１８からのケーブル２１をガイドするプーリ１９と、主翼に設けられプーリ１９からのケーブル２１を一端が固定されたケーブル端１７側と反対の舵面１０の移動方向に張り接続されたスキュー検出器２０とから構成される。
【００１０】
本舵面異常検出装置の各構成について説明する。
舵面１０は、主翼に設けられ突出または引込動作をして、高揚力を発生する舵面１０であって、図３に示すスラット２、２ａ、及び後縁フラップ６、６ａなどである。舵面１０は左右両側が主翼に設けられたアクチュエータ１１、１２によって駆動シャフトを介して前後に同じストロークで突出または引込動作が行われる。特に後縁フラップ６、６ａは後方へずらし、かつ下げることにより、キャンパ（そり）及び主翼面積の増加と相まって抗力も発生するがそれ以上に大きな揚力を得ることが出来る。
ケーブル２１は、操縦索のケーブルと同じ構成のものが使われ、細いスチール製のワイヤをよって束ね、そのケーブルを芯にして周辺にさらにその束のケーブルをよったものが用いられ、その一端が主翼に設けられたケーブル端１７に固定され、舵面１０の左右に設けられたプーリ１８と、プーリ１９にガイドされて架けられ、主翼に設けられたスキュー検出器２０に所定の張力に張られて接続される。
プーリ１８は、舵面１０の片側に設けられ、舵面１０の移動によってケーブル端１７に一端が固定されたケーブル２１を移動方向に伸縮し、舵面１０の反対側に設けられたプーリ１９にケーブル２１をガイドするものである
プーリ１９は、舵面１０のプーリ１８の設けられた反対側で、プーリ１８に相対する位置に設けられ、プーリ１８からのケーブル２１をケーブル端１７とは反対側の主翼に設けられたスキュー検出器２０にガイドするものである。
スキュー検出器２０は、ケーブル端１７とは反対側の主翼に設けられ、プーリ１９でガイドされたケーブル２１を移動方向に所定の張力で張り接続されたもので、舵面１０が（ａ）正常突出状態、または（ｂ）正常引込状態の場合、ケーブル端１７からプーリ１８とプーリ１９を介してスキュー検出器２０までのケーブル２１の長さは変化しないが、舵面１０が（ｃ）スキュー故障状態（１）、または、（ｄ）スキュー故障状態（２）の場合、ケーブル端１７とプーリ１８間のケーブル２１の長さと、プーリ１９とスキュー検出器２０間のケーブル２１の長さを加算した長さは、舵面１０が傾斜していることによりケーブル２１の長さが長く変化する。このケーブル２１の長さ変化量をスキュー検出器２０で検出して、舵面１０の作動異常を検出する。
【００１１】
図２に、スキュー検出器２０の構造の一例を示す。スキュー検出器２０はケーブル２１を巻き取る巻取プーリ２２と、ケーブルに所定の張力をかけるトーションスプリング２３と、巻取プーリ２２の回転軸に設けられた軸受２４と、回転軸に設けられたアーム２５と、アーム２５が所定の回転をすると動作するリミットスイッチ２６とから構成されている。
舵面１０がスキュー故障を起こすと、ケーブル端１７とスキュー検出器２間のケーブル２１の長さが長くなり、所定の張力で張られていたケーブル２１が巻取プーリ２２から巻き解され、巻取プーリ２２が回転する。巻取プーリ２２の回転軸が回転し、アーム２５が回転してリミットスイッチ２６が作動する。この信号によって舵面１０のスキュー故障を検出する。
また、巻取プーリ２２の回転軸に角度センサまたは回転計などを用いて検出することもできる。角度センサとして、一般に、操縦系統では、シンクロ、レゾルバ、ＲＶＤＴ等が多用される。
【００１２】
次に、本舵面異常検出装置の動作について説明する。各種の舵面（操縦翼面）とそれを動かす操縦装置を介して航空機の運動を制御する操縦系統において、図２に示す後縁フラップ６、６ａなどは、１舵面１０あたり２個のアクチュエータ１１、１２で駆動されており、片側の操縦系統に故障などが発生すると舵面１０が平行に突出または引込動作せず、いわゆるスキュー故障を起こす。正常に両側のアクチュエータ１１、１２が作動した場合は、通常舵面１０の左右端は同じ動きをするため、ケーブル端１７とスキュー検出器２０間のケーブル２１の長さは変化せず、一定であり、巻取プーリ２２は回転せず、スキュー検出器２０は舵面１０の動作が正常であるため、スキュー故障を検出しない。これに対し、アクチュエータ１１、１２の片側の操縦系統に異常がある場合は、舵面１０が平行に突出または引込動作せず、時には、片側の操縦系統が完全に故障した場合は、ケーブル端１７とプーリ１８間のケーブル２１の長さと、プーリ１９とスキュー検出器２０間のケーブル２１の長さとの和が、正常時よりも長くなり増加する。増加した分だけスキュー検出器２０の巻取プーリ２２からケーブル２１が解され、巻取プーリ２２が回転する。それにより回転軸に取り付けられたアーム２５が回転し、リミットスイッチ２６を作動させる。この信号により舵面１０がスキュー故障していることを検出する。
【００１３】
従来は、図５に示すように、舵面１０のフルストロークの変位量がケーブル巻取プーリ１３、１５で巻き取られ、その回転軸の回転数が、二個の左右に設けられた検出器１４、１６でカウントされるので回転数を検出する装置を必要とし、さらに、両者の検出値を比較する装置を別途設けることになり、高価な装置になる。これに対し、本装置は、舵面１０の左右の変位量を、ケーブル端１７とスキュー検出器２０間のケーブル２１の長さの変化を、スキュー検出器２０に設けられた巻取プーリ２２の回転に変換し、回転軸に取り付けられたアーム２５によってリミットスイッチ２６を作動させるものであり、スキュー検出器２０を一個設けるだけでよく、リミットスイッチ２６を設けた簡単な検出器でよく、検出値を比較する装置を別途設ける必要もない。
【００１４】
上記の実施例では、スキュー検出器２０としてケーブル２１の長さの変化を巻取プーリ２２で回転運動に変換し、この回転運動をリミットスイッチ２６により検出しているが、ケーブルの長さの変化をリニア方式でも同様に検出することができる。また、リミットスイッチ２６の代わりに近接スイッチや変位センサ（例えばＬＶＤＴ）、回転センサ（ポテンショメータやＲＶＤＴ、レゾルバ、ロータリエンコーダ）などでも同様な機能を有する。
また、上記実施例では、ケーブル端１７、スキュー検出器２０を主翼側、プーリ１８、１９を舵面側に固定したが、この逆でも成立する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の舵面異常検出装置は上記のように構成されており、舵面の左右両側にプーリを設け、一方のプーリの舵面の移動方向の主翼側にケーブルの一端を固定し、両プーリにケーブルを架け、他方のプーリの舵面の移動方向の反対の主翼側にスキュー検出器を設け、他方のプーリからのケーブルを所定の張力をかけて張り巻き取り可能にして接続することにより、正常な舵面の移動では舵面の位置に関係なくケーブル長さは一定になる。そして、スキュー事故を起こすとケーブルの長さが変化するため、このケーブル長さの変化を、巻取プーリにて回転運動に変換し、リミットスイッチなどにより検出できる。そのため装置全体が簡単な構造になり、検出器も安価で、高精度、かつ、信頼性の高い舵面異常検出装置を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の舵面異常検出装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の舵面異常検出装置のスキュー検出器を示す図である。
【図３】航空機翼の操作舵面を説明するための図である。
【図４】航空機翼のフラップの各種を示す図である。
【図５】従来の舵面異常検出装置を示す図である。
【符号の説明】
１…翼
２、２ａ…スラット
３…低速用補助翼
４…フライトスポイラ
５…グランドスポイラ
６、６ａ…後縁フラップ
７…高速用補助翼
８、８ａ、８ｂ…フラップ
９、９ａ、９ｂ…フラップ格納部
１０…舵面
１１、１２…アクチュエータ
１３、１５…ケーブル巻取プーリ
１３ａ、１５ａ、２１…ケーブル
１４、１６…検出部
１７…ケーブル端
１８、１９…プーリ
２０…スキュー検出器
２２…巻取プーリ
２３…トーションスプリング
２４…軸受
２５…アーム
２６…リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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