(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）、特に操縦士指令入力のための制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）であって、
機械的入力指令（２）と、
アクチュエータ出力（１５）と、
前記入力指令（２）と前記アクチュエータ出力（１５）の変位との変位誤差「Ｅ」を測定するのに適切な機械的連結に接続された少なくとも１つの電動位置センサ（２１，２１’）と、
少なくとも１つの電源（２５，２５’）と、
前記少なくとも１つの電源（２５，２５’）により給電され、前記少なくとも１つの電動位置センサ（２１，２１’）に制御された少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）と、を備え、
前記機械的入力指令（２）が、レバー（３）と前記アクチュエータ出力（１５）との機械的連結により前記少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）に与えられ、
前記機械的入力指令（２）が、前記レバー（３）によって、前記アクチュエータ出力（１５）に並列の前記少なくとも１つの電動位置センサ（２１，２１’）の指令シャフト（１１）に与えられることを特徴とする、
制御システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電動位置センサ（２１，２１’）への前記指令シャフト（１１）に連結停止装置（１６，１７）が設けられ、前記連結停止装置（１６，１７）が、前記指令シャフト（１１）のいかなる双方向のストロークも制限することを特徴とする、
請求項１に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項３】
前記電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）を制御する前記少なくとも１つの電動位置センサ（２１，２１’）におけるいかなる変位誤差「Ｅ」にも応答するアクチュエータ制御エレクトロニクス（２４，２４’）を設けることを特徴とする、
請求項１に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項４】
前記機械的入力指令（２）と前記アクチュエータ出力（１５）との差から前記変位誤差「Ｅ」が計算され、前記差が前記機械的連結（３）によって決定されることを特徴とする、
請求項１に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）が、回転又は線形アクチュエータであることを特徴とする、
請求項１に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの制御可能な電気機械式回転又は線形アクチュエータ（２７，２７’）が、直動アクチュエータであることを特徴とする、
請求項５に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項７】
前記出力シャフト（１５）への機械的連結として、前記連結停止装置（１６，１７）と相互作用する突き合わせ手段（２４）が設けられることを特徴とする、
請求項２に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項８】
操縦士が電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）の前記電源（２５，２５’）を制御するために、少なくとも１つの強制スイッチ（２８，２８’）が設けられることを特徴とする、
請求項３に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）。
【請求項９】
少なくとも１つのスロッピーロック（５２）が設けられ、前記スロッピーロック（５２）が、前記操縦士の手動入力（２）に応答して前記指令シャフト（１１）をブロックするために前記強制スイッチ（２８，２８’）によって制御されることを特徴とする、
請求項５に記載の制御システム（５０，６０、７０、８０、９０、１００）。
【請求項１０】
少なくとも１つの位置スイッチ（６１）が設けられ、前記位置スイッチ（６１）が、所定の振幅を超えた位置誤差「Ｅ」に応答して前記指令シャフト（１１）をブロックする前記スロッピーロック（５２）の補足的制御装置として、前記強制スイッチ（２８，２８’）と直列であることを特徴とする、
請求項９に記載の制御システム（６０，８０）。
【請求項１１】
前記レバー（３）への前記少なくとも１つの操縦士の指令入力（２）の前記機械的連結が、前記電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）に向かって前記出力シャフト（１５）の位置にあり、及びその逆であることを特徴とする、
請求項１に記載の制御システム（７０）。
【請求項１２】
操縦士指令動作センサ（８１）及びアクチュエータ動作センサ（８２）が設けられ、割り当てられた電動位置センサ（２１，２１’）が、前記操縦士の指令入力（２）にて前記操縦士指令動作センサ（８１）が検出した前記変位と、前記出力シャフト（１５）にて前記アクチュエータ動作センサ（８２）が検出した前記電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）に対する前記変位と、を処理する電気加算ユニットであることを特徴とする、
請求項３に記載の制御システム（８０）。
【請求項１３】
電気機械式ロータリアクチュエータ（９１）及び回転直線ギヤユニット（９２）が前記出力シャフト（１５）に設けられ、前記電気機械式ロータリアクチュエータ（９１）が、前記操縦士の指令入力を前記電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）及び前記出力シャフト（１５）に向かって伝達するために、前記回転直線ギヤユニット（９２）と結合されることを特徴とする、
請求項５に記載の制御システム（９０）。
【請求項１４】
前記電源（２５，２５’）、前記強制スイッチ（２８，２８’）、前記制御可能な電気機械式アクチュエータ（２７，２７’）、前記電動位置センサ（２１，２１’）及び前記アクチュエータ制御エレクトロニクス（２４，２４’）のそれぞれに、二重化又は三重化機器が設けられることを特徴とする、
請求項８に記載の制御システム（１００）。
【請求項１５】
前記二重化電源（２５，２５’）と前記強制スイッチ（２８，２８’）と前記二重化アクチュエータ制御エレクトロニクス（２４，２４’）が並列であり、前記制御可能な電気機械式二重化アクチュエータ（２７，２７’）及び前記二重化電動位置センサ（２１，２１’）がそれぞれ直列であることを特徴とする、
請求項１１に記載の制御システム（１００）。
【請求項１６】
請求項１に記載の制御システム（２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００）を操作する方法であって、
ａ）レバー（３），指令シャフト（１１）及び出力シャフト（１５）の機械的連結を動かすために、前記機械的指令入力（２）により、好ましくは前記操縦士又はオートパイロットアクチュエータからの指令を入力することと、
ｂ）前記機械的指令入力（２）の振幅及び速度に応答する電気信号を生成するために、前記機械的指令入力（２）に少なくともほぼ比例する関係で、前記電動位置センサ（２１，２１’）の前記指令シャフト（１１）を偏向させることと、
ｃ）前記電源（２５，２５’）から前記アクチュエータ制御エレクトロニクス（２４，２４’）に電流を提供することと、
ｄ）前記電動位置センサ（２１，２１’）によって生成された前記電気信号に応答して、前記アクチュエータ制御エレクトロニクス（２４，２４’）によって前記電流を制御することと、
ｅ）前記操縦士の入力指令（２）と前記電動位置センサ（２１，２１’）の前記出力シャフト（１５）のゼロに向かう前記偏向との差を低減させる方向に前記出力シャフト（１５）を駆動するために、前記制御された電流を前記アクチュエータ（２７，２７’）に供給することと、を特徴とする、
方法。
【請求項１７】
ａ）レバー（３），指令シャフト（１１）及び出力シャフト（１５）の機械的連結に接続された前記機械的指令入力（２）により、好ましくは前記操縦士又はオートパイロットアクチュエータから指令を入力することと、
ｂ）前記機械的指令入力（２）の前記振幅及び／又は前記速度に応答する電気信号を生成するために、前記前記機械的指令入力（２）と少なくともほぼ比例する関係で、前記電動位置センサ（２１，２１’）の前記指令シャフト（１１）を偏向させることと、
ｃ）所定のしきい値を超えた前記機械的指令入力（２）の振幅及び／又は速度を検出することと、
ｄ）強制スイッチ（２８，２８’）及び／又は位置スイッチ（６１）によって電流のスイッチを切ることと、
ｅ）レバー（３）によって前記機械的指令入力（２）を前記出力シャフト（１５）に伝達することと、を特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記スロッピーロック（５２）によって前記電動位置センサ（２１，２１’）の前記指令シャフトを固定することを特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システムに関し、特に回転翼航空機、とりわけ請求項１のプリアンブルの特徴を有するヘリコプタの操縦士指令を入力する制御システム、及び該制御システムの操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリコプタを、一般に、メインロータ又はテールロータにより制御するには、操縦士はロータブレードを動かす指令を送信しなければならない。乗り心地のため、又は航空機の高い空力荷重に起因して必要となる力の増幅のために設置されたサーボシステムの場合、操縦士の指令はアクチュエータの動作を起動させる。
【０００３】
アクチュエータの力の発生には２つの従来の方法、すなわち電気的方法又は油圧式方法がある。油圧式方法は、貯蔵器、ポンプ、フィルタ、弁、ラインなどの複雑なシステムを必要とし、重要な保守作業が必要であることを意味する。このような油圧式システムは、Ｉａｎ  Ｍｏｉｒ、Ａｌｌａｎ  Ｓｅａｂｒｉｄｇｅによる出版物Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＡＩＡＡ  Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｒｉｅｓ，２００８）を参照して、本出願の図１に例として図示され、特に１９ページの図１．１２を参照されたい。電気機械式アクチュエータに必要な信頼性は、そのような電気機械式アクチュエータを使用するための冗長性及び複雑さの軽減とともに、航空機設計における重要な問題である。
【０００４】
文献ＥＰ０３２５０２７（Ａ１）号は、アクチュエータがジャミングを起こすか、又は他の故障がある場合に、アクチュエータによって制御される負荷を自動的に解放する機械式アクチュエータアセンブリを開示している。したがって、ＥＰ０３２５０２７（Ａ１）号からは、故障がないアクチュエータに関するヒントは得られない。
【０００５】
文献ＵＳ５１４４８５１（Ａ）号は、自身内の複数の電力路により差動装置を通して駆動されるジャミング許容ボールねじアクチュエータを指向する。制御システムに関するヒントは、ＵＳ５１４４８５１（Ａ）号では言及されていない。
【０００６】
文献ＵＳ４１３７７８４（Ａ）号は、流体で操作されるシリンダの類似物として作用する電気機械式アクチュエータを開示している。管状ピストンが、固定された外部シリンダの軸に沿って移動する。ピストンの一方端にねじ付きスタッドが嵌合され、それにクレビス又は他の負荷装着デバイスを取り付けることができる。ＵＳ４１３７７８４（Ａ）号の目的は、アクチュエータの信頼性の高い電源遮断機能を提供することである。
【０００７】
文献ＵＳ７，１００，８７０号は、航空機のジャミング許容電気機械式作動システム、及びこのシステムを制御する方法を開示している。この方法は、負荷とアクチュエータアセンブリの間に、実施可能な限り負荷に近く物理的結合／解除機構を配置することと、結合／解除機構を可逆的に（したがって試験可能に）なるように構築することと、監視によっていかなるシステムの故障も検出する意志決定エレクトロニクスにより接続／解除を制御することと、を含む。文献ＵＳ７，１００，８７０号のジャミング許容電気機械式作動システムは、少なくとも２つの電気機械式アクチュエータアセンブリを使用し、該アクチュエータアセンブリはそれぞれ、モータ、負荷及び位置センサ及び結合／解除機構を備え、解除アクチュエータにより上記アクチュエータシステムが重く複雑になる。
【０００８】
油圧式アクチュエータの従来の使用法では、基本的に２つの方法は操縦士の指令を「フライバイワイヤ」（ＦＢＷ）によるか、又はレバー及びベルクランク連結によって機械的にアクチュエータに送信している。
【０００９】
文献ＵＳ２００４２５１０６１（Ａ１）号は、入力ギヤ及び出力ギヤを有する差動アクチュエータを含む可変アシストを有する機械式連結によって、能動的操縦システムに手動で指令を与えることを開示している。差動アクチュエータは入力ギヤと出力ギヤとの間にデフォルトの運動学的関係を有し、したがって出力速度及び出力トルクの大きさは反対方向の入力速度及び入力トルクの大きさとほぼ等しい。システムは、また、動作可能に差動アクチュエータと連通する入力装置と、動作可能に差動アクチュエータと連通する出力装置と、を含む。差動アクチュエータは、入力装置と出力装置との比率を変化させるように動作可能である。システムは、また、動作可能に差動アクチュエータと連通している操縦機構を含み、該操縦機構は出力装置に対向する方向を反転するように構成される。文献ＵＳ２００４２５１０６１（Ａ１）号の機械的ギヤ装置、すなわち差動アクチュエータは、本質的にジャミングを起こす恐れがあることを意味する。
【００１０】
電気機械式アクチュエータは、通常、高速で回転するモータを備える。これは、高い回転速度を伝達して高いトルクにするギヤボックスを必要とする。ギヤボックスを使用すると、信頼性に係わる重大な問題が生じる。自動車産業では、このようなシステムがサーボ操縦システムに使用される。機械的ジャミングに対する自動車の安全要件は航空宇宙産業より低く、それがギヤボックス付きのモータを問題なく使用していることの説明になる。上記アーキテクチャを航空宇宙産業に適用するために、唯一の解決法は、アクチュエータ内に機械的冗長性を持ち込むことであり、したがって重量及び複雑さが増大する。したがって、自動車産業におけるこの従来技術はヘリコプタには適切でない。
【００１１】
Ａｇｕｓｔａ／Ｗｅｓｔｌａｎｄという企業が、ヘリコプタのロータシステムに制御入力を提供するために、油圧ユニットの代わりに電動アクチュエータを使用するフライバイワイヤシステムを開示している（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｇｕｓｔａｗｅｓｔｌａｎｄ．ｃｏｍ／ｎｏｄｅ／３３０７）。ヘリコプタのために開発された他のいずれのフライバイワイヤシステムとも異なり、Ａｇｕｓｔａ／Ｗｅｓｔｌａｎｄのシステムはすべての飛行制御装置、すなわちメインロータ及びテールロータのために電気機械式作動技術を使用する。ブラシレス電動アクチュエータは四重の４本レーンのアーキテクチャを故障技術と一体化し、これによってシステムが、システムのうち２つが故障した後でも安全に機能する。簡単な機械的飛行制御システムを四重化電子機械式システムに交換すると、複雑な油圧システムが複雑な電子機械式システムに交換される。操縦士の指令で誤作動した場合、通常は位置のために３個又は４個のセンサが、必要なすべての信頼性がある状態で信号を分析するために２つのコンピュータが必要であり、このような制御システムの費用及び複雑さが増大する。
【００１２】
文献ＵＳ３，７３５，２２８号は、航空機の制御に電子増幅を行わない状態で、ＦＢＷアーキテクチャで制御システム内に設けられた電気接続リンクを開示している。制御システムの冗長性は、１つ又は複数のアクチュエータチャネルによって提供され、電力信号の送信により電子増幅の必要がなくなる。機械的入力動作に応答して制御要素を位置決めする多重アクチュエータは、複数の制御電圧を生成する機械的動作に応答する入力変換器を含む。これらの制御電圧は複数のサーボモータに送信され、各モータが別個の発生電圧に応答する。サーボモータの出力に結合された速度カプラは、複数のサーボモータの速度和と等しい１つの回転出力を生成する。この１つの回転出力を直接使用するか、入力動作に従って変化する直線出力動作に変換することができる。フィードバック変換器が出力動作に応答して、複数のフィードバック電圧を生成し、これは個々のサーボモータを制御するために平衡回路網の制御電圧と相互接続される。特に、入力動作に応答して位置出力を発生する多重アクチュエータは、複数の制御電圧を生成する可動コア入力変成器を含む。これらの制御電圧は複数の２相電動モータに送信され、これは固定相巻線及び制御相巻線を有し、後者が制御電圧に応答する。個々のチャネルモータの出力に結合された速度カプラは、２相モータの速度和に等しい１つの回転出力を発生する。この回転出力を直接使用するか、又は機械的入力動作に従って変化する直線出力動作に変換することができる。可動コアフィードバック変成器は出力動作に応答して、複数のフィードバック電圧を生成し、これは入力変換器で平衡回路網の２相電動モータの１つに独立して接続される。電圧が別個に生成される複数のサーボモータは、文献ＵＳ３，７３５，２２８号のシステムの費用及び複雑さを増大させる。文献ＵＳ３，７３５，２２８号は、センサへの機械的入力についても、閉ループアーキテクチャへのフィードバックを可能にするアクチュエータの機械的入力についても一切説明せず、内部にフライバイワイヤのアーキテクチャを組み込んでいる。
【００１３】
文献ＥＰ１０３６７３４Ａ２号は、入力信号Ｅ１に基づいて操作ユニット（１５）を相対的に変位させるアクチュエータ（１３）と、操作ユニット（１５）の相対位置を検出して検出信号Ｄ１を出力する位置センサ（１４）と、入力信号Ｅ２に基づいて操作ユニット（１５）を相対的に変位させるアクチュエータ（２３）と、操作ユニット（２５）の相対位置を検出して検出信号Ｄ２を出力する位置センサ（２４）と、飛行制御コンピュータ（１１）から供給される指令信号Ｃ１から検出信号Ｄ２を引いて入力信号Ｅ１を出力する差分計算ユニット（１２）と、飛行制御コンピュータ（２１）から供給される指令信号Ｃ２から検出信号Ｄ１を引いて入力信号Ｅ２を出力する差分計算ユニット（２２）と、を有するサーボアクチュエータ装置を開示し、操作ユニット（１５）の位置変位方向は操作ユニット（２５）のそれと逆で直列であり、アクチュエータ（１３，２３）の本体ユニットは一体で移動可能であり、アクチュエータ（１３，２３）は、実際の操作を相互に監視している間、常に操作可能であり、アクチュエータの一方が故障して、舵一杯になった場合に、他方のアクチュエータが即座に舵一杯を補正するという機能を有する。この方法で、簡単な構成で舵一杯を防止するか、又は舵一杯の程度を抑制することができる。
【００１４】
文献ＥＰ１０３７１３０Ａ２号は、操縦士によって制御される制御ユニット（１０）、空力操縦力を生成する操縦機構（１４）、制御ユニット（１０）内の制御量Ｍａを操縦機構（１４）に機械的に伝達し、それによって操縦機構（１４）を駆動するリンク機構（１２）、制御ユニット（１０）内の制御量Ｍａを検出して制御信号Ｓａを供給する制御量センサ（３０）、制御信号Ｓａに基づいてヘリコプタの飛行制御法則を計算し、操縦機構（１４）に駆動信号Ｓｂを供給する飛行制御法則計算ユニット（３２）、駆動信号Ｓｂから制御信号Ｓａを引いて差分信号Ｓｃを供給する差分計算ユニット（３３）、リンク機構（１２）により伝達された制御量Ｍａを差分信号Ｓｃに対応する差分量Ｍｃに加算する精密サーボアクチュエータユニット（２０）などにより構成されているヘリコプタの飛行制御装置を開示している。この構成によれば、装置を既存のヘリコプタの機械的制御伝達機構に容易に適用することができ、制御伝達機構の特性及び性能を著しく向上させることができる。
【００１５】
文献ＵＳ４１１２８２４Ａ号は、通常は作動している主チャネル２、及びチャネル２の主制御スライド２４がジャミングを起こした場合に自動的に動作状態に入るスタンバイチャネル３を含む航空機エレベータ１を制御する油圧サーボシステムを開示している。ジャミングを起こしたスライドを動かそうとすると、ばね２７に抗して内部スライド２６が変位し、通路５０、４９及び５１を通して主チャネルの供給部をドレインに接続する。したがって導管３７内の圧力が低下し、スタンバイチャネルに接続した導管４０内の圧力によって、ピストン４８が変位する。連結４１、４２を通してピストンによって操作される弁４３、４６により、スタンバイチャネルが主チャネルを引き継ぐ。連結１２、１３、１４は、スライド上の棒（１６）と旋回状態で接続する図２（図示せず）の部材（２０）と係合するピン（１５）を通して制御スライドを作動し、棒はピンの弓形の動きに対応するスロット（１５’）を有する。
【００１６】
フライバイワイヤは非常に費用がかかり、指令及び監視などのために航空機設計に必要な信頼性を達成するために幾つかの冗長性、すなわち幾つかのコンピュータ、幾つかのセンサ、幾つかの通信バスを必要とする。さらに、電力が遮断されると、フライバイワイヤによるバックアップはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、制御システム、特にヘリコプタの操縦士が手動で指令を入力する制御システムを提供し、従来技術の欠点を回避し、特に冗長性及び複雑さを軽減しながら、油圧動力源及び任意の機械的ギヤ装置を使用することにつながる欠点を回避し、より詳細には、比較的小型の航空機／ヘリコプタでフライバイワイヤシステムの高い複雑さ及び法外に高い費用を回避することである。本発明のもう１つの目的は、このような制御システムの操作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の特徴を有する制御システムで解決法が提供され、請求項１６の特徴を有するこのような制御システムの操作方法でもう１つの解決法が提供される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項で提供される。
【００１９】
本発明によれば、制御システム、特に回転翼航空機、すなわちヘリコプタ、より詳細には、小型から中型ヘリコプタのために操縦士の指令を入力する制御システムに、機械的入力指令、上記機械的入力指令のための少なくとも１つの電動位置センサ、少なくとも１つの電源、及び少なくとも１つの電源により供給され少なくとも１つの電動位置センサにより制御される少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータが設けられる。本発明によれば、機械的入力指令は、レバーとの機械的連結及び出力シャフトにより少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータに与えられ、上記機械的入力指令は、少なくとも１つの電動位置センサの指令シャフトに並列のレバーによって同時に与えられる。レバーと出力シャフト、及びレバーと指令シャフトの上記機械的連結は、操縦士の入力からロータのブレードまでの２つの並列ドライブトレーンを表す。本発明の制御システムの電動位置センサは、機械的連結の結果として、少なくとも１つの電気機械式アクチュエータを制御する操縦士の指令動作の変位及び速度に応答して電気信号を提供し、操縦士の指令に従って出力シャフトを電気的に駆動する。レバーと出力シャフトの機械的連結は、機械的入力指令を少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータに機械的に伝達し、したがって電気機械式アクチュエータへの電力供給が故障した場合に最小の複雑さで手動強制のオーバライド機能を可能にするフェールセーフシステム、例えば簡単なアクチュエータ制御エレクトロニクス及び／又は電磁力発生を提供する。本発明は、好ましくは機械的な操縦士入力指令連結と組み合わされたジャミング防止機能付き電気機械式アクチュエータ、すなわち手動の操縦士指令動作又はオートパイロットアクチュエータ、例えばトリムアクチュエータ、機械的入力を使用することにより、電気機械式アクチュエータを使用する冗長性及び複雑さを軽減することによって、航空機設計で必要な信頼性とともに望ましい電力増幅を提供しながら、機械的連結によって送信される操縦士の指令及び発電の特徴を可能な限り少ない部品と組み合わせる。小型から中型ヘリコプタの場合、本発明の制御システムが操縦士の指令をロータのブレードに伝達するために必要な作動力によって、いかなるギヤボックスも必要とせずに比較的小型のアクチュエータを使用することができる。本発明の制御システムのアクチュエータは、入力と出力の間に機械的接続連結を連続的に提供し、操縦士指令動作によって引き起こされる入力信号連結に対する出力信号のフィードバック、すなわち位置、速度を提供し、上記フィードバックは、指令の統合及び生成（閉ループ制御の変位／速度誤差）に使用されるので有利である。操縦士の指令の伝達を提供するアクチュエータの電力部分が喪失された場合、さらには電源喪失の場合に、機械的接続連結とその手動位置オーバライド制御及び荷重伝達経路は、結果的に、本発明の制御システムの電力部分における冗長性の必要性を軽減するか、又は解消しながら、とにかく例えば単一の電力部分の構成で、いかなる作動システムの安全要件も満足する。ここで力を増幅するための単一の電力部分の喪失は「主要」と見なされる。すなわち、故障確率は、１０−５未満である。単独の電源を使用することは、油圧媒体の除去に貢献し、保守作業、費用及びさらにエコロジーの面で利益を有する。何故なら、油圧流体が生物災害だからである。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電動位置センサへの機械的連結に連結停止装置が設けられる。上記連結停止装置は、アクチュエータの電気構成部品の力増幅機能が非活動状態である場合に、機械的に直接伝達するケースでは、一方で位置センサにおける変位誤差を制限し、他方では操縦士入力「Ｐ」とアクチュエータ出力「Ａ」との間の機械的公差を低減させる。
【００２１】
本発明のもう１つの好ましい実施形態によれば、機械的入力指令とアクチュエータ出力との差から変位誤差「Ｅ」が計算される。上記差は、機械的連結によって決定され、それによって閉ループのアーキテクチャが可能になる。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、アクチュエータ制御エレクトロニクスが提供される。上記アクチュエータ制御エレクトロニクスは、電気機械的に駆動されるアクチュエータの出力ロッドに、連続的な操縦士指令動作「Ｐ」の入力に比例する直線動作を生成するように、少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータのコイルのレンダリングを制御するために、少なくとも１つの電動位置センサのいかなるオフセットにも応答する。連続的な操縦士指令動作「Ｐ」の入力は、機械的連結のレバー及び指令シャフトにより少なくとも１つの電動位置センサにて連続的な比例誤差信号「Ｅ」に設定され、これは、電気機器が適切に働く状態で正常な操作中に、電気機械的に駆動されるアクチュエータの出力ロッドに電気的に支援されたその後の連続的な動き「Ａ」を引き起こす。操縦士の指令動作により、電動位置センサ連結の位置が出力シャフトがアクチュエータに向かう旋回点となり、その後の機械的に連結されたアクチュエータの出力ロッドの持続的な動きは、連続的な比例誤差信号「Ｅ」がゼロに戻るまで維持される。これは、操縦士が入力する動きを停止することによって引き起こされ、それにより入力がこの時点でアクチュエータに向かう出力シャフトの旋回点になり、出力のその後も依然として持続する動きが比例誤差信号「Ｅ」をゼロに戻す。
【００２３】
上記各誤差「Ｅ」がゼロに戻ると、アクチュエータの出力シャフトの駆動がアクチュエータ制御エレクトロニクスによって停止される。例えばブレードへの外部負荷によりアクチュエータの出力ロッドに何らかの逆向きの負荷がかかると、電動位置センサが（機械的連結のシャフトにより）反対方向に動き、したがって電気機械的に駆動されるアクチュエータの出力ロッドの反対の動きを開始し、その結果、本発明の制御システムの減速力が外部負荷を上回る限り、本発明の制御システムはいかなる外部負荷も自動的に平衡して減衰し、初期位置に向かうバイアスを維持して外部負荷に抗し、上記減速力は、故障受動設計を有することが好ましい少なくとも１つの摩擦デバイスによって強化することができる。この方法で、操縦士入力「Ｐ」と、アクチュエータ出力「Ａ」と、位置センサとを接続する本発明の機械的連結システムは、位置センサの場所における位置決め誤差「Ｅ」を決定する機械的加算装置を実現する。アクチュエータを制御する電気系とは対照的に、本発明による制御装置の誤差の決定は、電気積算回路により制御エレクトロニクス内で遂行される。本発明は、電気系が故障した場合、位置決め誤差「Ｅ」の決定ばかりでなく、アクチュエータ出力「Ａ」への操縦士指令「Ｐ」の伝達にもてこの作用を使用する。レバーの相対的長さが、操縦士指令動作「Ｐ」とアクチュエータ出力動作「Ａ」の間の力の増幅及びストロークの増幅を決定する。
【００２４】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの制御可能な電気機械式アクチュエータは回転又は直線の直動式機能を有し、それにより操縦士からの多様な機械的指令動作を変換することができる。回転入力及び直線出力の場合、アクチュエータにギヤステージを設けなければならず、上記ギヤステージは、本発明の制御システムの望ましい有用性／信頼性に応じてジャミング許容又はジャミング防止機能付き設計が必要である。
【００２５】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、出力シャフトへの機械的連結として、連結停止装置と相互作用するために回転駆動機構内に突き合わせ手段が設けられる。
【００２６】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、想定される電力部分の故障又は位置センサ連結のジャミングの場合に電源のスイッチを切るために、操縦士による電源の制御を支援する少なくとも１つの強制スイッチが電気機械式アクチュエータに設けられ、それによって操縦士による本発明の制御システムの「電気的フリーホイール」操作を可能にすることができる。航空機の反抗挙動に対するあらゆる操縦士の自然な反応は、経験した動作不良を補正するため、操縦士の無意識的に強化された反応となる。したがって例えば本発明の制御システムのアクチュエータが電気的に動作不良となり、その結果、ヘリコプタの飛行に異常があると、操縦士が入力レバーを操縦士が意図した反応に向かって通常より無意識的に強く押す可能性が最も高い。何らかの高まった労力に反応して、操縦士の制御指令を強化するために、少なくとも１つの強制スイッチが設けられ、電気機械式アクチュエータの動作不良又は欠陥、特に電力暴走故障が、恐らく操縦士の過大な反応の背後にあると想定して、電気機械式アクチュエータに向かって電源のスイッチを切る。操縦士の入力とアクチュエータの出力との間がレバー及び出力シャフトの機械的接続で連結されるので、電気機械式アクチュエータへの電源のスイッチが切られることにより、肉体的労力が増加するという代価を払って、操縦士の指令を出力に連続的に伝達することができ、それによって操縦士はいずれにせよ、上記機械的接続の連結によっていかなる電気的故障も無効にすることができ、したがって本発明の制御システムに冗長な電源及び／又は電気機械式アクチュエータを設ける必要なく、フェールセーフの特徴が提供される。
【００２７】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの強制スイッチがスロッピーロックを制御し、これは操縦士の手動入力が所定の力の限界を超えていることに応答して指令シャフトをブロックするために設けられている。適宜、強制スイッチは電源から電気的手段への電圧供給を遮断して、スロッピーロックがそのロック位置になるのを阻止し、スロッピーロックは指令シャフトを固定し、したがって機械的連結における遊動及び／又はバックラッシュを除去し、操縦士の肉体的労力が増加するという代価を払って、その時受動的なアクチュエータにより操縦士の手動入力を出力に伝達する機械的連結に安定した旋回点を提供し、それによって本発明の制御システムが電気的に故障した場合に、オーバライド機能を改良することができる。
【００２８】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、操縦士の手動入力に応答して指令シャフトをブロックするスロッピーロックの補足的制御装置として、強制スイッチの代わりに、又はそれと組み合わせて少なくとも１つの位置スイッチが設けられ、所定の振幅を超える電動位置センサでの誤差「Ｅ」につながる。操縦士の手動入力の結果、少なくとも１つの位置スイッチは、第２の機械的連結の過大な変位に反応し、その結果、スロッピーロックへの電源のスイッチを切り、電動位置センサに連結された指令シャフトにて所定の振幅を超える上記誤差「Ｅ」につながる。その結果、スロッピーロックが指令シャフトを固定し、したがって操縦士の肉体的労力が増加するという代価を払って、その時受動的なアクチュエータにより操縦士の手動入力を出力に伝達する機械的連結に安定した旋回点を提供し、それによって本発明の制御システムが電気的に故障した場合に、オーバライド機能を改良することができる。
【００２９】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの操縦士の指令入力の機械的連結は、運動学を改良するために、アクチュエータに向かって出力シャフトと位置を交換し、それによって操縦士指令入力レバーとアクチュエータ出力レバーとの長さの比率を変化させ、その結果、電気的な力の増幅機能が非活動状態にある場合に、操縦士指令入力の変位又は力と出力の変位又は力との増幅比を変化させる多様性を改良することができる。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの操縦士指令動作センサ及び少なくとも１つのアクチュエータ動作センサが設けられる。割り当てられた電動位置センサは、データ管理を改良するために、操縦士指令入力「Ｐ」にて操縦士指令動作センサが検出した変位、及び出力シャフト「Ａ」にてアクチュエータ動作センサが検出したアクチュエータに向かう変位を処理する電気加算ユニットである。
【００３１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電気機械式ロータリアクチュエータ及び少なくとも１つの回転直線ギヤユニットが設けられる。上記電気機械式ロータリアクチュエータは、操縦士の指令入力をアクチュエータ及び出力シャフトに向かって多様に伝達するために、回転直線ギヤユニットと結合される。
【００３２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、電源、強制スイッチ、制御可能な電気機械式アクチュエータ、電動位置センサ及びアクチュエータ制御エレクトロニクスのそれぞれに、二重、三重又は四重の機器が設けられる。二重化電力供給ラインの使用は、電力部分の喪失の場合を「主要」（１０−５未満）と評価しなければならない制御システムの安全要件のために考慮される。一般的に、複雑さ、質量及び費用が増大するという欠点を有する冗長な構成にもかかわらず、本発明の冗長な構成は以下のような利点に貢献する。
−冗長な位置センサ：位置情報の信頼性向上；冗長なセンサを比較することによって、特定のセンサの故障も検出する。
−冗長な強制スイッチ：「電力遮断」の信頼性向上。
−冗長な電源：力増幅機能の有用性の向上。
−冗長な線形アクチュエータ：力増幅機能の有用性の向上。
【００３３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、本発明の制御システムの信頼性を改良するために、二重化電源と強制スイッチとは並列であり、制御可能な電気機械式二重化アクチュエータ、二重化電動位置センサ及び二重化アクチュエータ制御エレクトロニクスはそれぞれ直列である。電気機械式アクチュエータ又は二重化電動位置センサの機械的故障の確率は、電気機械式アクチュエータ又は二重化電動位置センサの電気的故障の確率の１０−４未満と比較して、１０−７未満と考えられる。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によれば、制御システムを操作する方法は、以下のステップ、すなわち、ａ）レバー、指令シャフト及び出力シャフトの機械的連結を動かすために、機械的指令入力により操縦士又はオートパイロットアクチュエータからの指令を入力するステップと、ｂ）上記機械的指令入力及びアクチュエータ出力動作で構成される位置決め誤差と比例する関係で、電動位置センサのシャフトを偏向させるステップと、ｃ）電源からアクチュエータ制御エレクトロニクスに電流を提供するステップと、ｄ）上記機械的指令入力の振幅及び速度に応答する電気信号を生成するために、電動位置センサによって生成された電気信号に応答して、すなわち、機械的位置決め誤差と比例する関係で、アクチュエータ制御エレクトロニクスによって上記電流を制御するステップと、ｅ）操縦士の入力指令と電動位置センサにおけるアクチュエータ出力シャフトのゼロに向かう偏向との差に関して位置決め誤差を低減させる方向に出力シャフトを駆動するために、制御された電流をアクチュエータに供給するステップと、を含む。
【００３５】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、制御システムを操作する方法は以下のステップ、すなわち、ａ）レバー、指令シャフト及び出力シャフトの機械的連結に接続された機械的指令入力により、好ましくは操縦士又はオートパイロットアクチュエータから指令を入力するステップと、ｂ）上記機械的指令入力の振幅及び／又は速度に応答する電気信号を生成するために、上記機械的指令入力と少なくともほぼ比例する関係で、電動位置センサの指令シャフトを偏向させるステップと、ｃ）所定のしきい値を超えた上記機械的指令入力の振幅及び／又は速度を検出するステップと、ｄ）強制スイッチ及び／又は位置スイッチによって電流のスイッチを切り、機械的連結によって機械的指令入力を出力シャフトに伝達するステップと、を含む。本発明の制御システムの利点は、その機械的連結により、例えば操縦士の労力の増加を検出した後に、電源が遮断された場合でも、例えば操縦士が指令入力を本発明の制御システムの出力シャフトに加えることができ、したがって、電動アクチュエータ、電源、アクチュエータ制御エレクトロニクス又は電動位置センサの動作不良又は欠陥の場合に、本発明の制御システムを作動するために操縦士の力がさらに必要になるという代価を払って、本発明の制御システムのフェールセーフシステムの特徴でオーバライド機能を可能にすることである。
【００３６】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、スロッピーロックによって電動位置センサの指令シャフトを中立位置に再度位置合わせした後に、これを固定する。電動位置センサの指令シャフトを固定することによって、出力シャフトに向かう機械的指令入力に機械的に適切にてこを作用させ、したがって電気的支援がない状態で本発明の制御システムを操作する場合に、機械的連結の取り扱いを改良することができる。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態を添付図面によって説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】油圧アクチュエータが初期平衡状態から変位した状態における従来技術による制御システムのサンプルを示す。
【図２】油圧アクチュエータが最終平衡状態にある状態における従来技術による制御システムのサンプルを示す。
【図３】本発明による制御システムの第１の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図４】図３による初期平衡状態のロータリアクチュエータのレイアウト略図を示す。
【図５】回転誤差がある状態における操縦士指令動作後の図４によるロータリアクチュエータのレイアウト略図を示す。
【図６】結果となるアクチュエータ動作がある状態における図５によるロータリアクチュエータのレイアウト略図を示す。
【図７】本発明による制御システムの第２の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図８】本発明による制御システムの第３の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図９】本発明による制御システムの別の選択肢がある第３の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１０】図９による制御システムの別の選択肢がある第３の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１１】本発明による制御システムの第４の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１２】本発明による制御システムの第５の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１３】本発明による制御システムの第６の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１４】本発明による制御システムの第７の実施形態のレイアウト略図を示す。
【図１５】本発明による制御システムの第８の実施形態のレイアウト略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１、図２：操縦士の指令入力の制御システム１は、機械的指令入力２を備え、上記入力はレバー３を備える機械的連結によって油圧制御弁４及び油圧アクチュエータ５に機械的に伝達され、それにより、その結果としてのアクチュエータの動作が、上記操縦士の指令の上記動作の手動指令動作と速度を考慮に入れる。操縦士の指令は、操縦士の手動指令又はオートパイロットアクチュエータであってよい。
【００４０】
貯蔵器６からの油圧流体は圧力下でポンプ６’から供給ライン７により油圧制御弁４に供給される。油圧制御弁４は、相互から離れ、棒１０で連結された左側及び右側ピストン８、９を備える。右側ピストン９は、レバー３の中間継手に固定された指令シャフト１１に接続される。平衡状態の中間位置（図２参照）で、左側及び右側ピストン８、９はそれぞれ、油圧弁４から油圧アクチュエータ５内のアクチュエータピストン１４の対向する側への圧力ライン１２、１３をそれぞれ覆う。出力シャフト１５がレバー３に向かう状態で、アクチュエータピストン１４が各側に設けられ、上記出力シャフト１５はレバー３の一方端に、反対側ではその結果としてのアクチュエータ動作のためにロータのブレード（図示せず）に固定される。入力指令がない状態では、アクチュエータピストン１４は油圧アクチュエータ５の中間位置にある。レバー３は、中立の作動位置で示されている。
【００４１】
レバー３を例えば操縦士の指令によって脇に押すと、レバー３の中間継手にある指令シャフト１１が比例して動き、油圧弁４内の左側及び右側ピストン８、９をそれに相応して脇に、油圧弁４の内側の圧力ライン１２、１３が覆われない位置まで引き、例えば圧力ライン１３は、供給ライン７から、油圧弁４内のピストン８、９が引っ張られるのと同じ側に向いた油圧アクチュエータ５内のアクチュエータピストン１４の側にあるシリンダ空間への圧力下の油圧流体に接続される。その後、アクチュエータピストン１４が動き、アクチュエータの動作は、操縦士の指令の方向とは反対に出力シャフト１５によってレバー３の端部を引っ張って生成される。レバー３により、油圧弁４内の左側及び右側ピストン８、９は指令シャフト１１とともに、ピストン８、９及び１４のそれぞれの側で油圧容積を補償することによって再平衡位置へと後退する。
【００４２】
図３：図１、図２と同じ参照記号で対応する特徴を指す。小型又は中型ヘリコプタの操縦士指令入力の制御システム２０の第１の実施形態には、上記操縦士指令入力を１０Ｎから最大５００Ｎの範囲の入力直線力で機械的連結のレバー３に直線伝達するために機械的入力２が提供される。レバー３は、垂直の中立位置、点線の中間作動位置、及び傾斜した作動位置で示されている。指令シャフト１１はレバー３の中間継手に固定され、上記入力指令の電動位置センサ２１に機械的に連結される。レバー３の中間継手の各側には連結停止装置１６、１７が設けられて、指令シャフト１１のストロークを制限する。
【００４３】
電動位置センサ２１には、誘導コア２３の周囲に配置されたソレノイド２２が設けられて、誘導コア２３に対する電動位置センサ２１の上記指令シャフト１１のいかなる動きの変位及び速度も表す電流をソレノイド２２に誘導する。
【００４４】
アクチュエータの制御エレクトロニクス２４には電源２５から給電される。操縦士の指令のストローク「Ｐ」の結果として、レバー３の中間継手において指令シャフト１１が動作すると必ず誤差信号「Ｅ」が生成され、アクチュエータの出力「Ａ」のストロークからの機械的連結を引いて、電動位置センサ２１に対応する電気信号を提供する。
【００４５】
上記電気信号は上記アクチュエータ制御エレクトロニクス２４に通信されて、電気機械式線形アクチュエータ２７のコイル２６を励起する電気指令を生成して、増幅する。電気指令はアクチュエータ制御エレクトロニクス２４から強制スイッチ２８により電気機械式アクチュエータ２７のコイル２６に渡され、上記コイル２６は、電気機械式アクチュエータ２７のケーシング内に電気機械式アクチュエータ２７内の磁気双極子２９と同心で装着される。電気機械式アクチュエータ２７はその結果、上記電動位置センサ２１で検出された変位及び速度に対応して制御され、機械的連結のレバー３を介した操縦士の手動指令入力に比例している。アクチュエータ制御エレクトロニクス２４からの電気指令は結果として、１０〜５００ｍｍの範囲の直線出力ストローク及び５０Ｎ〜５ｋＮの範囲の直線出力で、電気機械式アクチュエータ２７の出力シャフト１５の線形アクチュエータの動作に変換される。誤差信号「Ｅ」がゼロである場合、アクチュエータ制御エレクトロニクス２４は、電気機械式アクチュエータ２９の出力シャフト１５の結果としてのアクチュエータ動作もゼロに設定する。
【００４６】
強制スイッチ２８は、操縦士の入力指令によって機械的に制御される。上記制御は、電気的故障、特に電力暴走の故障の場合に制御喪失を防止するために、操縦士の指令が所定の力のしきい値を超えたことを検出した後、強制スイッチ２８を起動して、電気機械式アクチュエータ２７に向かう電源２５を遮断する。電力部分、すなわち信号を処理するアクチュエータ制御エレクトロニクス２４、及び制御、監視、パワーエレクトロニクス及び電磁力生成をバックアップするために、複数の、すなわち２つ以上の電源を設けることができる。
【００４７】
操縦士の指令からの機械的入力信号は、機械的連結のレバー３及び出力シャフト１５により制御可能な電気機械式アクチュエータ２７に与えられ、電気機械式アクチュエータ２７の上記出力シャフト１５は、操縦士の指令２の入力信号と反対側でレバー３の端部に装着される。電力部分の機能とは関係なく、特に機械的連結がレバー３の端部と端部の間の中間位置に回転可能に保持されている場合、操縦士指令２から機械的入力信号があればすべて、レバー３及び出力シャフト１５の機械的連結を開始点電気機械式アクチュエータ２７に、及びそこからロータのブレードに伝達される。操縦士の指令２からレバー３の機械的連結を介した出力シャフト１５への機械的増幅率は、特定の用途に必要なギヤ比に従って自由に定義される。
【００４８】
操縦士指令の後に出力シャフト１５を中間に維持するために、故障受動設計の摩擦手段（図示せず）を設ける。
【００４９】
図４〜図６：図１〜図３と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム３０内で操縦士の手動指令入力は、レバー３により、電動位置センサ２１の同心状ソレノイド２２の内側にある旋回状に配置された誘導コア２３の形態のロータリアクチュエータに機械的に伝達され、上記電動位置センサ２１に対するレバー３のいかなる回転の変位及び速度も表す電流をソレノイド２２に誘導する。この構成は、回転／変位誤差「Ｅ」を測定する回転位置センサとして、ＲＶＤＴの好ましい用途を表す。
【００５０】
連結停止装置１６、１７が設けられ、上記連結停止装置は操縦士の指令入力のレバー３に機械的に結合される。上記連結停止装置１６、１７と相互作用するために突き合わせ手段２４が設けられ、上記突き合わせ手段２４は、シャフト１５のアクチュエータ出力「Ａ」に対するレバー３の操縦士指令入力「Ｐ」を制限するために、出力シャフト１５に機械的に結合される。
【００５１】
アクチュエータ制御エレクトロニクス（図示せず）は電源（図示せず）から給電される。レバー３のいかなる動きの結果としても、操縦士指令のストローク「Ｐ」が、アクチュエータの出力シャフト１５のストロークから機械的連結によって引かれ、信号の入力に対する電動位置センサ２１における回転／変位誤差「Ｅ」に対応する電気信号を提供する結果、磁気コア及び／又は固定子２３のいかなる回転の回転／変位誤差「Ｅ」も電動位置センサ２１によって検出される。
【００５２】
電動位置センサ２１からの上記電気信号は上記アクチュエータ制御エレクトロニクスに通信され、電気機械式ロータリアクチュエータ２７のコイル２６を励起する電気指令を生成して、増幅し、上記コイル２６は、電気機械式アクチュエータ２７のケーシングと同心で、及び好ましくは電気機械式アクチュエータ２７の内側にある３つの磁気双極子２９と同心で装着される。磁気双極子２９は、電気機械式アクチュエータ２７に対して移動可能である。電気機械式アクチュエータ２７の出力シャフト１５が磁気双極子２９に装着される。
【００５３】
レバー３における操縦士の手動指令入力に対する上記電動位置センサ２１における回転／変位誤差「Ｅ」は、アクチュエータ制御エレクトロニクスからの電気指令によって、結果としてのロータリアクチュエータの動作及び出力シャフト１５の対応する回転に変換される。
【００５４】
アクチュエータ制御エレクトロニクス及び／又は電源に欠陥がある場合、レバー３による機械的連結が連結停止装置１６、１７のいずれかにより出力シャフト１５を直接回転し、突き合わせ手段２４を強制して操縦士入力指令からの回転を出力シャフト１５に機械的に伝達する。
【００５５】
図７：図１〜図６と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム４０の第２の実施形態は、強制スイッチ２８の構成以外は図３の制御システムに基本的に対応し、上記強制スイッチ２８は、強制スイッチ２８を起動する操縦士入力指令によって電気的に制御され、電気的故障、特に電力暴走の故障の場合に制御喪失を防止するために、操縦士の指令が所定の力のしきい値を過ぎたことを検出した後、アクチュエータ制御エレクトロニクス２４への電源２５を遮断する。
【００５６】
図８：図１〜図７と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム５０の第３の実施形態は図７の制御システムに基本的に対応しているが、電気機械式アクチュエータ２７の出力シャフト１５の構成はレバー３の中間継手に連結され、電動位置センサ２１への指令シャフト１１は指令入力の反対側でレバー３の端部に装着されている。
【００５７】
図９、図１０：図１〜図８と同じ参照記号で対応する特徴を指す。図９の制御システム５０には、指令入力の反対側のレバー３の端部にて指令シャフト１１の隣に電動位置センサ２１に装着された補足的安全装置５１が設けられる。
【００５８】
補足的安全装置５１は、レバー３を指令シャフト１１に接合するスロッピーロック５２を備える。スロッピーロック５２は、指令シャフト１１から遠い位置と指令シャフト１１のロック位置との間で移動可能である。上記可動スロッピーロック５２は、強制スイッチ２８によって制御された供給ライン５４により電源に接続された電気手段５３によって、ロック位置を阻止される。スロッピーロック５２がレバー３の端部から離れた位置で、スロッピーロック５２はばね５５によってロック位置に向かってプリロードがかけられる。
【００５９】
操縦士の指令が所定の力の限界内にある状態で、制御システム５０は制限なく動作可能であり、スロッピーロック５２はプリロードがかけられたばね５５に抗して電気手段５３によってロック位置を阻止される。電気手段５３は強制スイッチ２８により電源２５から給電され、プリロードがかけられたばね５５からの力に抗してスロッピーロック５２を指令シャフト１１から自由に保持する。
【００６０】
操縦士の指令の１つが所定の力の限界を超えた場合は、強制スイッチ２８が起動され、制御システム５０の線形アクチュエータ２７ばかりでなくアクチュエータ制御エレクトロニクス２４も電源２５から遮断され、その結果、操縦士の入力指令をロータのブレードに向かって伝達するアクチュエータの支援がなくなる。唯一、機械的連結２、３、１１及び１５が操縦士の入力指令とロータのブレードとの間に残る。起動された強制スイッチ２８は、スロッピーロック５２をロック位置から遠い位置に保持するための電気手段５３に向かう電流の供給も遮断し、その結果、スロッピーロック５２はプリロードがかけられたばね５５に付勢されて指令シャフト１１とロック状態で係合し、特に指令シャフト１１をレバー３と接合する。スロッピーロック５２の斜面形状の表面５６は、指令シャフト１１の継手をレバー３と再度位置合わせし、スロッピーロック５２を固定ロックにするために設けられる。
【００６１】
図１１：図１〜図１０と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム６０の第４の実施形態は、図９、図１０の制御システム５０に基本的に対応するが、強制スイッチ２８と直列の位置スイッチ６１が追加されている。
【００６２】
位置／変位誤差「Ｅ」が所定の変位限界内にある状態で、制御システム６０は制限なく動作可能であり、スロッピーロック５２はプリロードがかけられたばね５５に抗して電気手段５３によってロック位置を阻止される。電気手段５３は強制スイッチ２８及び位置スイッチ６１により電源２５から給電され、プリロードがかけられたばね５５からの力に抗してスロッピーロック５２を保持する。
【００６３】
位置／変位誤差「Ｅ」が所定の変位限界を超えた場合は、位置スイッチ６１が起動され、制御システム６０の線形アクチュエータ２７ばかりでなくアクチュエータ制御エレクトロニクス２４も電源２５から遮断され、その結果、操縦士の入力指令をロータのブレードに向かって伝達するアクチュエータの支援がなくなる。唯一、機械的連結２、３、１１、１５が操縦士の入力指令とロータのブレードとの間に残る。起動された位置スイッチ６１は、スロッピーロック５２をロック位置から遠い位置に保持するための電気手段５３に向かう電流の供給を遮断し、その結果、スロッピーロック５２はプリロードがかけられたばね５５に付勢されて指令シャフト１１とロック状態で係合し、特に指令シャフト１１をレバー３とロック状態で係合する。
【００６４】
図１２：図１〜図１１と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム７０の第５の実施形態は、図９の制御システム５０に基本的に対応するが、操縦士の指令入力２がアクチュエータ２７に向かって出力シャフト１５と位置を交換している。
【００６５】
図１３：図１〜図１２と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム８０の第６の実施形態は、図１１の制御システム６０に基本的に対応するが、電動位置センサ２１は、アクチュエータ２７に向かって操縦士の指令入力２にて操縦士指令動作センサ８１が検出した変位、及び出力シャフト１５にてアクチュエータ動作センサ８２が検出した変位を処理する電気加算ユニットである。
【００６６】
図１４：図１〜図１３と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム９０の第７の実施形態は、図９の制御システム５０に基本的に対応するが、操縦士の指令入力をアクチュエータ９１及び出力シャフト１５に向かって多様に伝達するために、電気機械式ロータリアクチュエータ９１が回転直線ギヤユニット９２と結合される。回転直線ギヤユニット９２は、ボールねじ又はローラねじを装備する。
【００６７】
図１５：図１〜図１４と同じ参照記号で対応する特徴を指す。制御システム１００の第８の実施形態は、図８の制御システム５０に基本的に対応するが、電源２５、２５’、強制スイッチ２８、２８’、制御可能な電気機械式アクチュエータ２７、２７’、電動位置センサ２１、２１’及びアクチュエータ制御エレクトロニクス２４、２４’の二重化機器があり、上記二重化電源２５、２５’、上記二重化強制スイッチ２８、２８’及び二重化アクチュエータ制御エレクトロニクス２４、２４’は、力を付加する二重化電気機械式アクチュエータ２７、２７’専用である一方、二重化電動位置センサ２１、２１’は両方とも、センサの故障を検出する目的で両方のアクチュエータ制御エレクトロニクス２４、２４’によって評価される。
【００６８】
本発明による制御システムを操作する方法
操作方法を、図９、図１０及び図１１の第３及び第４の実施形態による制御システム５０、６０により説明する。機械的指令入力２を介した操縦士からの入力指令の場合、摩擦デバイスからの保持荷重、ブレードの慣性及び空気力が出力シャフトをその位置に維持し、したがってレバー３から出力シャフト１５への継手が最初にレバー３のいかなる回転に対しても旋回点になり、上記回転によって電動位置センサ２１への機械的連結の指令シャフト１１が機械的指令入力２との比例関係で動くことができる。上記比例関係は、レバー３の入力部における出力シャフト１５の各継手と機械的指令入力２との間の距離によって決定される。指令シャフト１１の比例する動きは、操縦士の指令２の速度及び振幅を反映する電動位置センサ２１の機械的入力である。上記機械的入力は、電源２５から電気機械式アクチュエータ２７への電流を制御するために使用される電気信号へと電動位置センサ２１によって変換される。上記制御はアクチュエータ制御エレクトロニクス２４によって実行され、指令シャフト１１の変位誤差「Ｅ」に関して操縦士の入力指令「Ｐ」とアクチュエータ出力動作「Ａ」との間の差をゼロに向かって戻す方向で、機械的連結によって電気機械式アクチュエータ２７に対して出力シャフト１５を駆動するために、電気機械式アクチュエータ２７にロードされ、これでレバー３のいかなる回転の旋回点も、操縦士の指令動作「Ｐ」をレバー３に与える機械的指令入力２の継手にある。
【００６９】
電力部分に、強制スイッチ２８及び／又は位置誤差スイッチ６１によって所定のしきい値を超える操縦士の指令が検出される場合に想定される故障が想定された場合は、電源２５が遮断される。スロッピーロック５２が閉じ、したがってレバー３から指令シャフト１１への継手がレバー３のいかなる回転に対しても旋回点になる。上記回転は機械的連結の出力シャフト１５から電気機械式アクチュエータ２７に伝達され、レバー３から指令シャフト１１への継手に対して、出力シャフト１５と機械的指令入力２の各継手間の距離によって決定された比例関係で上記出力シャフトを動かし、したがって電気的な力を増幅させずに機械的オーバライド機能を提供して、操縦士の仕事量を低減させることによって操縦士を支援する。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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