(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクトル形ノズルで排気フラップのベクトル動作を行う制御装置で航空機の作動リングに結合された複数個のアクチュエータを較正する方法において、
前記航空機が故障モードの際に前記アクチュエータの出力棒が位置される、該出力棒の最小後退位置と最大伸び出し位置との間の行程中央位置であるフェイルセーフ位置に、前記出力棒の各々を位置決めし、
前記フェイルセーフ位置に於ける前記アクチュエータの行程を測定し、
前記出力棒を、前記フェイルセーフ位置とは異なる夫々の第２の位置に位置決めし、
前記第２の位置に於ける前記アクチュエータの行程を測定し、
各々の前記アクチュエータに対する行程の測定値を較正して、その間に共通の線形応答が得られるようにする工程
を含む方法。
【請求項２】
更に、前記出力棒を再び前記フェイルセーフ位置に位置決めし、該フェイルセーフ位置に於ける前記アクチュエータの前記行程を再び測定し、前記共通の線形応答を検証する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記測定する工程が、いづれも前記アクチュエータの行程に対してほぼ線形である出力応答を持つ位置検出器を用いて行われる請求項２記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記第１及び第２の位置に於ける各々の前記アクチュエータの行程を冗長に測定し、各々の前記アクチュエータに対する前記冗長な行程の測定を、ほぼ等しい線形応答になるように較正する行程を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記較正が、前記共通な線形応答が得られるようにするために各々の前記検出器に対するオフセット及び勾配定数を含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記出力棒が順次前記第２の位置に位置決めされ、その後その位置から変位させられる請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記第２の位置が前記最小位置である請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記出力棒が順次前記最小位置へ後退させられ、残りの出力棒は、前記後退した出力棒が前記最小位置へ妨害なしに移動できるようにするように位置決めされる請求項７記載の方法。
【請求項９】
ガスタービン機関の排気ノズルで推力のベクトル動作を行わせるように位置決めし得る作動リングに取り付けられた出力棒をもつ複数個の円周方向に相隔たるアクチュエータの行程を制御する制御装置に於いて、
前記アクチュエータの出力棒の行程に対応して線形である応答を発生する複数個の位置検出器と、
フィードバック閉ループで前記アクチュエータ及び検出器に、作動的に結合され、前記アクチュエータの行程を独立に制御するコントローラと
を有し、
前記検出器は無較正であって、該検出器の応答は、前記出力棒の相異なる２つの位置の間で前記アクチュエータに対して異なる応答を持ち、
前記コントローラは、前記２つの位置の間で共通の線形応答が得られるように、前記航空機が故障モードの際に前記アクチュエータの出力棒が位置される、該出力棒の最小後退位置と最大伸び出し位置との間の行程中央位置であるフェイルセーフ位置と、該フェイルセーフ位置とは異なる第２の位置との間で前記検出器を較正する手段を含む制御装置。
【請求項１０】
前記較正手段が、前記共通の線形応答が得られるように、各々の検出器に対するオフセット及び勾配定数を含む請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
各々の前記アクチュエータが冗長な１対の前記検出器をその中に含んでおり、各対の冗長な検出器に対する前記オフセット及び勾配定数が前記検出器を較正して、ほぼ等しい線形応答が得られるようにする請求項１０記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は全体的に航空機用ガスタービン機関、更に具体的に言えばその排気ノズルのベクトル動作に関する。
【０００２】
典型的な高性能の推力増強型ガスタービン機関は、縦軸線または軸方向の中心軸線の周りに軸対称である可変面積の収斂―発散型排気ノズルを含んでいる。ノズルが、円周方向に隣接する複数個の１次排気フラップを含み、これらが、次に円周方向に隣接する複数個の２次排気フラップに結合される。２次フラップが、対応する外側圧縮リンクにより、１次フラップをも支持する共通の不動のケーシングに結合される。
【０００３】
この集成体が、バー４本のリンク機構の形で関節連結されて、１次及び２次フラップの間のノズルののど部における、Ａ８と記す、排気の流れ面積を変えるとともに、２次フラップの下流側の端における、Ａ９と記すノズル出口の流れ面積を変える。流体圧アクチュエータのような適当な線形アクチュエータがケーシングに沿って円周方向に相隔たっていて、夫々の出力棒がノズルに結合され、１次フラップを旋回させて、のど部の面積を制御し、これによって出口対のど部の面積比を制御する。
【０００４】
推力増強型ガスタービン機関から動力を受ける航空機の操縦性を高めるために、ベクトル型排気ノズルが開発されている。この出願と同じ被譲渡人に譲渡された米国特許第４，９９４，６６０号には、軸対称ベクトル型排気ノズル（ＡＶＥＮ登録商標）が開示されている。この種のノズルでは、１次作動リングが１次フラップの外面にある対応するカムを取り囲み、複数個の１次線形アクチュエータに作動的に結合され、これらのアクチュエータはノズルの軸方向中心軸線に対して垂直な方向のその軸方向の位置を制御する。このノズルの外側リンクが、ケーシングに装着された複数個の２次線形アクチュエータに結合される２次作動リングに結合される。
【０００５】
動作の際、１次リングの軸方向の並進または摺動が、１次フラップの旋回を制御し、それによってノズルののど部の面積を制御する。２次リングも軸方向に摺動して、２次フラップの旋回を独立に制御し、それによって出口面積及び面積比の両方を制御する。更に、２次リングを空間内で傾動させて、２次フラップにピッチまたはヨーまたはその両方を持たせて、機関の排気が、従来の非ベクトル形排気ノズルにおけるように同軸にではなく、機関の中心軸線から僅かな角度で吐出されるノズルのベクトル動作を行わせる。
【０００６】
２次フラップはベクトル動作が可能であるから、それらはノズルの設計並びにその構成の複雑さを実質的に高める。この理由でこの出願の被譲渡人の名前でこのＡＶＥＮ排気ノズルの種々の特徴に対して数多くの別の特許が許されている。これらの特許はノズルの機械的な細部とその制御装置の両方に関係する。
【０００７】
このノズルには複数個の円周方向に隣接する２次フラップが用いられているから、フラップが適当な範囲のベクトル動作にわたって位置決めされるとき、フラップの間の流れの洩れを防止するために、適当なフラップ間封じを設けなければならない。しかし、この範囲は、フラップ間の流れの洩れまたは種々の部品の望ましくない歪みを避けることに限られている。
【０００８】
更に、ベクトル型ノズルに対する制御装置は、フィードバック閉ループでアクチュエータを制御するディジタル・プログラマブル・コントローラが開発されつつある。ノズル・コントローラは、ノズル部品の機械的な能力の範囲内でノズルの過度のベクトル動作を防止するための限界値をも持っているのが典型的である。ノズル・コントローラは、ノズル並びにそれから動力を受ける航空機のきわめて速い操作のために、必要なデータを実時間で処理するために十分高速でなければならない。
【０００９】
ノズルの複雑さは、冗長性を持たせるために２次作動リングに３つより多くのアクチュエータを使うことによって、更に高まる。冗長なハードウェアは、２次リングの平面を定める最初の３つのアクチュエータと反対になることを防ぐために、４番目またはそれ以降のアクチュエータの精密な制御を必要とする。ある設計では、何れも３つのアクチュエータを持つ２つの冗長な２次作動システムを用いることが望ましいことがある。従って、それらの間での反対の荷重を防ぐとともに、全部のアクチュエータが同期して動作するように保証するために、６つのアクチュエータは連動して制御しなければならない。
【００１０】
多数のアクチュエータの同期の作動は、その中に冗長な位置センサまたは検出器が設けられているために更に複雑になる。典型的なフィードバック制御は、個別のアクチュエータの出力行程を測定することを必要とし、この行程をコントローラで対応する要求信号と比較し、要求行程と測定された行程の間の差は、閉ループで最小値または０の値に駆動する。従って、幾つかのアクチュエータの調整のとれた作動のためには、正確なフィードバック測定が重要である。
【００１１】
更に具体的に言うと、冗長な位置検出器が互いに同じ出力を発生するだけでなく、推力のベクトル動作を制御する協働するアクチュエータに等しい出力が供給されるように保証するように個別のアクチュエータを製造するとき、かなりの費用及び初期の較正のが必要である。典型的な位置検出器は、線形可変差分変成器（ＬＶＤＴ）の形であって、これは典型的には細長いコイルを持ち、その出力電圧が、アクチュエータの出力棒の軸方向の行程に応答して直線的に変化する。従って、最初に製造する時、ＬＶＤＴは、動作中の最小値及び最大値の間で等しい線形応答が得られるように、個別のアクチュエータで注意深く整合させなけらばならない。
【００１２】
さらに、個別のアクチュエータを対応するベクトル動作リングに組み込んで、リングをノズルの中心軸線に対して直角または垂直になるように最初に位置決めして、それに結合された個別のアクチュエータの調整された行程によって、リングの純粋に軸方向の摺動並びにリングのピッチ及びヨーの両方を持たせるためのその傾動が正確に達成されるようにするためには、かなりの時間と費用が必要になる。
【００１３】
ノズルの動作を制御するノズル・コントローラには、予定の一定の制御アルゴリズムが記憶されているので、２次作動リングに取り付けられる幾つかの２次アクチュエータを精密に製造して組み立てることが必要である。幾つかのアクチュエータにあるＬＶＤＴの初期較正の変動、並びに２次作動リングに対するアクチュエータの組み立ての変動は、ベクトル形ノズルの性能に変動を招き、これはコントローラ自体で是正することは、不可能ではないにしても困難である。
【００１４】
従って、排気ノズルのベクトル動作アクチュエータに対する改良された制御装置として、組み立てられたノズル作動装置内にある無較正または誤って較正されたアクチュエータを自動的に較正する制御装置を提供することが望ましい。
【００１５】
【発明の要約】
ベクトル形ノズルで排気フラップのベクトル動作を行わせる制御装置内の作動リングに結合された複数個のアクチュエータを較正するための方法と装置を用いる。アクチュエータが出力棒を含み、これらは、その出力行程を測定する夫々の第１の位置に位置決めされる。アクチュエータが、異なる第２の位置に位置決めし直され、その出力行程を再び測定する。各々のアクチュエータに対する行程の測定値を較正して、第１及び第２の測定位置の間で共通の線形応答が得られるようにする。較正されたアクチュエータは、出力棒がその最小及びその最大の伸びだしの間で位置決めされるとき、その線形作動が調整されるように保証する。
【００１６】
この発明の好ましい実施例及びその他の目的及び利点は、以下図面について詳しく説明するところにさらに具体的に述べられている。
【００１７】
【好ましい実施例の説明】
ガスタービン機関の排気ノズルにおける推力のべクトル動作を行うように位置決め可能な作動リングに夫々の継目で取り付けられた円周方向に相隔たる３つのアクチュエータの行程を制御する方法を説明する。各々のアクチュエータの継目の円周方向の角度位置を特定する。ピッチ及びヨー指令に応答して、継目の位置を使って、各々のアクチュエータに対する行程を独立に計算する。その後、アクチュエータを作動して、夫々の行程を実現し、ノズルを位置決めする。好ましい実施例では、角度位置１回特定され、その三角関数が計算されて、メモリーに記憶される。その後、ピッチ及びヨー指令が変化したとき、記憶値を行程の計算に使うことができる。
【００１８】
この発明の好ましい実施例並びにその他の利点は、以下、図面について詳しく説明する所にさらに具体的に述べられている。
【００１９】
【好ましい実施例の説明】
図１及び２には、推力増強形のターボファン・ガスタービン機関（図に示してない）から燃焼排ガス１２を受け取って、飛行中の航空機（図に示してない）の動力となる推力を発生する一例の軸対称ベクトル形排気ノズル１０が示されている。ノズル１０は、縦軸線または軸方向の中心軸線１４の周りに軸対称であって、固定または不動の環状ケーシング１６を含み、これがガスタービン機関の排気ダクト（図に示してない）に適当に固着されていて、それから排気１２を受け取る。
【００２０】
図２に一番よく示されているようにノズル１０が、その前端でケーシング１６に枢着された複数個の円周方向に隣接する１次排気フラップ１８を含む。複数個の円周方向に隣接する２次排気フラップ２０がその前端でそれぞれの１次フラップ１８の後端に枢着されてＡ８と記す流れ面積が最小ののど部２２を定める。２次フラップ２０の後端または下流側の端が、Ａ９と記す流れ面積をもつノズル出口２４を定める。
【００２１】
２次フラップ２０の後端が、それぞれの円周方向に相隔たる外側圧縮リンク２６に枢着され、この外側圧縮リンクの前端が共通の２次作動リング２８に枢着されている。少なくとも３つの円周方向に相隔たる２次アクチュエータ３０が夫々の継目３２で共通の２次リング２８に枢着されている。２次アクチュエータ３０は流体圧アクチュエータのような線形アクチュエータであって、夫々の出力棒３０ａを選択的に伸び出させまたは後退させて、それに対応して夫々の継目３２で２次リング２８を並進させることができる。
【００２２】
２次フラップ２０の後端が対応する外側リンク２６に結合され、これらの外側リンクが２次リング２８に結合されているから、２次リング２８の並進を利用して、出口２４の流れ面積Ａ９及びそれに対応する出口対のど部の面積比Ａ９/Ａ８を制御することができる。
【００２３】
のど部２２の流れ面積Ａ８を制御するために各々の１次フラップ１８は、その外側に対応するカムを持ち、この外側が、１次フラップ１８を取り巻く１次作動リング３４に装着された対応するローラーと係合する。図１に示すように、複数個、例えば３つの１次アクチュエータ３６がその前端でケーシング１６に枢着され、対応する出力棒が１次リング３４に枢着されている。
【００２４】
１次フラップ１８がその前端でケーシング１６に枢着されているから、運転中の排気１２の圧力が１次フラップを半径方向外向きに偏圧して１次リング３４と係合させ、これがのど部２２の寸法を制御する。１次リング３４を前向きまたは後ろ向きに軸方向に並進させることにより、１次フラップ３４の裏側にあるカムの輪郭が、フラップの旋回運動及びそれに対応してのど部２２の面積を制御する。
【００２５】
このようにして、１次及び２次フラップが夫々のアクチュエータ及びリングによって独立に制御可能であって、のど部２２及び出口２４の面積とその面積比Ａ９/Ａ８を制御する。さらに、２次リング２８を傾動させることにより、２次フラップ２０をスキューさせ、または中心軸線１４に対してベクトル動作させて、推力のベクトル動作を行うことができる。
【００２６】
上に述べた排気ノズル１０は、２次リング２８を駆動する２次アクチュエータ３０の或る細部とその制御装置とを別とすれば、全体として普通の形式である。このノズルについて更に詳しいことは、前に明細書の冒頭で引用した米国特許第４，９９４，６６０号に記載されている。
【００２７】
図３には、２次リング２８に取り付けられた２次アクチュエータ３０の行程を制御するこの発明の実施例による改良された制御装置３８が略図で示されており、２次リング２８が図２に示すように、外側リンク２６及び２次フラップ２０に結合され、排気ノズルにおける推力のベクトル動作を行う。
【００２８】
好ましい実施例では、３個ずつ２組の２次アクチュエータ３０が、２次リング２８に別々に結合され、それを冗長に移動させ、全ての２次アクチュエータ３０は、２次リング２８における望ましくない応力または歪みとそれらの間の力の競合を防止するために、両者の間で調整された出力行程を必要とする。
【００２９】
１次アクチュエータ３６とともに、２次アクチュエータ３０の調整された移動が、適当な指令または指令信号に応答して、幾つかのアクチュエータの行程を独立に制御する典型的なフィードバック閉ループで、各々のアクチュエータ３０，３６に作動的に結合されたノズル・コントローラ４０で行われる。例えば、図３は、のど部面積Ａ８、面積比Ａ９/Ａ８、ピッチ及びヨーを含む４つの典型的な制御要求を例示している。前に述べたように、１次リング３４の軸方向の位置が、１次フラップ１８を位置決めすることによって、のど部面積Ａ８を制御する。２次リング２８の軸方向の位置及び傾動位置が２次フラップ２０をそれに対応して位置決めすることにより、面積比Ａ９/Ａ８、ピッチ及びヨーを制御する。
【００３０】
ノズル・コントローラ４０は、排気ノズルの所望のフィードバック制御を実施する制御アルゴリズムまたはソフトウェアを普通のようにプログラムすることのできるベクトル電子制御（ＶＥＣ）プロセッサのようなデジタル・プログラマブル・コンピュータの形であることが好ましい。
【００３１】
フィードバック制御ループは、幾つかの２次アクチュエータ３０の個別の出力棒３０aの行程を測定することを必要とする。図４は、その軸方向の位置が普通のように流体圧によって制御される出力棒３０aを含む代表的な１つの２次アクチュエータ３０を更に具体的に示している。適当な流体圧コントローラ４２が、各々の２次アクチュエータ３０に関連していて、出力棒３０aを最も小さい後退位置及び最大伸び出し位置の間で位置決めするため、加圧された流体を供給する。
【００３２】
図４に示す各々の２次アクチュエータ３０は、フィードバック制御装置で使うために、それぞれのアクチュエータ３０の行程を測定する冗長な１対の位置検出器４４を含むことが好ましい。検出器４４が、電気導線により、フィードバック閉ループでノズル・コントローラ４０に作動的に結合され、指令及び測定されたフィードバック信号に応答してアクチュエータ３０の行程を独立に制御する。
【００３３】
個別の２次アクチュエータ３０及び位置検出器４４は、線形可変差分変成器（ＬＶＤＴ）検出器４４を持つ流体圧線形アクチュエータのような任意の普通の形をとることができる。ＬＶＤＴ４４は、典型的には、コントローラ４０に電気的に結合されていて、適当な電圧で給電される細長いコイルの形である。ＬＶＤＴ４４が各々のアクチュエータにある出力棒３０aと協働して、出力棒の伸びだしまたは後退によって、出力棒の行程に応答して線形である対応する出力電圧を検出器４４から発生するようになっている。
【００３４】
典型的には、出力棒３０aの最小位置またはいっぱいに後退した位置は、それに対応して、最小出力電圧を発生し、出力棒のいっぱいに伸び出した位置または最大位置は、最大出力電圧を発生し、その間の中間の位置では、その間の直線的な勾配を持つ応答線に従う。従って、アクチュエータ３０の出力行程は、対応する１対の検出器４４によって独立に測定することができ、これらの検出器が出力棒３０aの測定された行程を表す測定されたフィードバック信号Ｆを発生する。
【００３５】
コントローラ４０が各々の２次アクチュエータ３０に対する行程指令信号Ｓを発生し、これが夫々の流体圧コントローラ４２で、それに応答して出力棒３０aを位置決めするために使われる。フィードバックループで、測定された行程Ｆを指令行程Ｓと比較して、差信号を発生し、出力棒が、要求に応答して、正しく位置決めされたとき、この差信号が最小値または０の値に駆動される。
【００３６】
前に述べたように、個別の２次アクチュエータ３０及びその中にある冗長な位置検出器４４は、検出器４４が、従来行われていたような精度で最初に較正する必要がないことを別とすると、普通のものである。従って、検出器４４は、無較正で提供することができ、そのコストが大幅に引き下げられる。しかし、コストを少なくするために、アクチュエータ３０は、無較正の検出器４４を使うことができるが、その中にある個別の検出器４４は、幾つかの２次アクチュエータ３０の各々の中でだけ出なく、夫々の２次アクチュエータ３０の間でも、異なる線形応答を持つ可能性が高い。例えば、６個のアクチュエータ３０は全部で１２個の検出器４４を用い、各々の検出器４４は、夫々の出力棒３０aがその最小位置及び最大位置の間を移動するとき、若干異なる線形応答を持つ可能性がある。
【００３７】
この発明では、ノズル・コントローラ４０が、幾つかの検出器４４の間で共通の線形応答が得られるように、出力棒の２つの位置で、幾つかの検出器４４を自動的に較正する手段を含む。さらに詳しく言うと、図５は、その最小位置及び最大位置の間での出力棒の行程が、それに対応して、ボルト／ボルトで表した最小及び最大出力信号を発生する検出器４４の一例のグラフを示している。幾つかの２次アクチュエータ３０の出力行程を最も効果的に調整するためには、それらに対する幾つかの検出器４４が、最小行程位置に於ける最小出力値から、最大行程位置に於ける最大出力値まで上向きの勾配を持つ、図５に示した実線の直線で表される共通の線形応答４６を共有することが好ましい。
【００３８】
しかし、個別の検出器４４が無較正であるために、各々の検出器４４は、図５に破線で示す異なる無較正の線形応答４８を持つ可能性が大きい。各々の検出器４４に対する実際の無較正の応答４８は、不規則に変化するが、出力オフセット定数Ａと共通の線形応答４６からの勾配の差を表す定数Ｂによって確認することができる。
【００３９】
図５のグラフは、個別の検出器４４の最初の無較正の応答４８に関係なく、それらを単純に共通の線形応答４６に較正することができることを示している。この共通の線形応答は、任意の選ばれたひとつの検出器の応答であってもよいし、あるいは任意の共通の応答であってよい。各々の２次アクチュエータ３０に対する行程測定値の較正は、各々の検出器４４に対するオフセット及び勾配定数Ａ，Ｂを求め、共通の線形応答４６になるようにすることによって、簡単に行うことができる。
【００４０】
オフセット定数Ａは、アクチュエータの行程内の任意の点に選んで、その点でほぼ等しい値が得られるように、検出器の出力信号の差を埋め合わせることができる。勾配定数は、最小及び最大値の間の行程の対応する値に対し、各々の検出器でほぼ等しい出力応答が確実に得られるように、共通の応答４６の勾配と合うように無較正の応答４８の勾配を調節するように選ばれる。こうすることにより、個別の検出器４４は製造する際に機械的に較正する必要がなくなり、ノズル・コントローラ内で、適当なソフトウェアを使って、電気的に較正される。
【００４１】
さらに具体的に言うと、この較正過程が図６に実施例のフローチャートの形で表されている。安全上の理由で、較正手順は、航空機が飛行中ではなく、航空機の機関がアイドリング・パワーより高くなく、適当な点検インターロックが作動された時にのみ許すようにすべきである。この較正手順は、排気ノズルを最初に使う前、並びに希望するとき、ノズル制御に影響を与える機械的な変動または温度変動が合った場合にも定期的に行うことができる。
【００４２】
この手順を開始する時、２次アクチュエータ３０の出力棒３０aを、最小及び最大伸びだし位置の中間である、図５にＰ１と記した夫々の第１の位置、好ましくはフェイルセーフ位置に位置決めする。フェイルセーフ位置は、種々の故障モードがあった場合、出力棒３０aが自動的に公称行程中央位置を求めるような位置である。フェール・セーフにあるときはノズルはベクトル動作せず、巡航の時のような適当な位置をとり、公称の排気推力が得られるようにして、普通の形で航空機が運転を続けることができるようにする。
【００４３】
次に、２次アクチュエータ３０の行程の測定が、コントローラ４０内の適当なメモリにフィードバック信号Ｆを記録することによって、第１の位置で行われる。アクチュエータを、夫々の第１の位置とは異なる第２の位置Ｐ２に駆動することにより、２次アクチュエータ３０の出力棒３０aが位置決めされる。第２の位置Ｐ２が図５では、好ましくは夫々の出力棒の最小位置またはいっぱいに後退した位置として示されている。相異なる第１及び第２の位置Ｐ１およびＰ２はこの他の方法で選んでもよいが、フェイルセーフの第１の位置Ｐ１は、これが最大の精度が好ましいフェイルセーフ・モードの時の出力棒の位置であるから、これが好ましい。
【００４４】
出力棒の夫々の第２の位置で、対応する検出器４４を用いて、２次アクチュエータ３０の行程を再び測定し、測定された行程Ｆをコントローラのメモリに再び記録する。
【００４５】
各々の２次アクチュエータ３０に対するこの２点データから、その間を伸びる対応する直線をコントローラで数学的に決定して、第１及び第２の位置で測定された行程を使って、各々のアクチュエータ３０に対する行程測定値を較正または、補償し、これらの位置の間での共通の線形応答を持たせることができる。前に図５について述べたように、異なる２つの行程位置に於ける検出器の出力を記録することより、その間の対応する直線を定めることができ、個別の応答線と、共通の線形の応答線４６の間の差を決定することができるので、適当なオフセット及び勾配定数Ａ、Ｂがを計算することができる。次に、このような定数を使って、コントローラで、フィードバック工程Ｆの測定値を変更し、各々の別々のフィードバック・ループで共通の線形応答４６に従うようにする。
【００４６】
従って、較正は、元の検出器４４に一様性が欠けていても、それに関係なく、測定された工程Ｆを修正することによって行われる。こうして修正された、測定された工程Ｆは、実際には、最初に較正された検出器４４から得られる信号に他ならず、ただしアクチュエータの製造はかなり簡単になる。更に制御装置の較正は、希望するときにはいつでも簡単にそして自動的に、この較正過程を繰り返すことによって、行うことができるが、これは従来はできなかったことである。
【００４７】
図６に示す較正手順の好ましい実施例では、アクチュエータをそれぞれの第１及び第２の位置へ移動し、そこで行程を測定して、必要な較正を決定した後、アクチュエータは再びその出力棒を最初の位置または第１のフェイルセーフ位置に位置決めする。幾つかのアクチュエータ３０の行程を第１の位置で再び測定して、ほぼ同一の出力値を発生するはずの幾つかの検出器の共通の線形応答を検証する。更に較正手順が、夫々の出力棒３０aを再び第２の最小位置に位置決めし、もう１度そこでの行程を測定することによって検証することができる。効果的に較正された装置ではそのときの値はほぼ等しいはずである。
【００４８】
前に述べたように、測定する工程は、アクチュエータの行程に対して、ほぼ直線的な出力応答を夫々もつ夫々の線形位置検出器４４を用いて行うことが好ましい。こうすると、各々のアクチュエータの棒を単に２つの位置に位置決めし直すことによって、その出力行程を測定することができ、２点は、夫々の応答線を定める最小値になる。各々の検出器４４に関連する較正オフセット及び勾配定数Ａ，Ｂを導入することにより、コントロー４０で各々の検出器に対するほぼ等しい線形応答を求めることができ、それをフィードバック制御アルゴリズムに用いて、夫々の２次アクチュエータ３０を制御することができる。
【００４９】
各々の２次アクチュエータ３０が、その中に冗長な１対の検出器４４を含むことが好ましいため、各々のアクチュエータに対する行程が、第１及び第２の位置の両方で各々の検出器を使うことによって冗長に測定される。各々の２次アクチュエータ３０に対する２つの検出器の対応するオフセット及び勾配定数がコントローラ４０で計算され、各々のアクチュエータに対する冗長な行程測定値がほぼ等しい線形応答になるように較正される。各々の２次アクチュエータ３０にある２つの検出器に対する線形応答は、ノズルをフェイルセーフ動作モードにするような、コントローラーにおける誤りの表示を避けるために、等しくするべきである。
【００５０】
幾つかの２次アクチュエータ３０の各々の間の線形応答が等しいことが２次リングにおける力の競合を防ぐと共に、関連する応力または歪みを防ぐために好ましい。各々の冗長な駆動システムに３つの２次アクチュエータ３０が使われているから、アクチュエータの測定された位置の不正確さは、２次リング２８の位置の不正確さを生じるだけである。しかし、２次リング２８に結合された冗長システムのアクチュエータの間の測定された行程の不正確さは、それらのあいだに力の競合を招く。これは、３つの点によって平面が定められ、冗長作動システムによって表される４つまたはさらに多くの点は、２次リング２８の単一平面の移動を保つためには第１のシステムに正確に従わなければならないからである。
【００５１】
幾つかの２次アクチュエータ３０が、２次リング２８によって互いに接続されているから、ノズルの形状が許せば、較正手順の間それらは第１及び第２の位置の間で連動して移動させることができる。しかし、好ましい実施例では、全ての出力棒３０aを同時に第１のフェイルセーフ位置へ移動させることができ、そこから個別の出力棒３０aを対応する第２の最小位置へ別々に順次位置決めし、そして、その後、そこから変位させることができる。こうすると、２次フラップ２０及びその間にある対応するフラップ間封じの運動能力を超えることなく、個別の出力棒３０aを較正のために所望の第１及び第２の位置の間で移動させることができる。
【００５２】
更に好ましい実施例では、個別の出力棒３０aが順次その最小位置まで後退させられ、残りの出力棒３０aは適当に位置決めして、後退させられる出力棒がその最小の位置へ拘束を受けずに移動できるようにする。
【００５３】
個別の出力棒３０aの第１及び第２の較正位置の間での逐次的な移動が、３つのアクチュエータの各々に対し、別個の冗長システムで順次行われる。各々の冗長システムが較正されるとき、他方の冗長システムは普通の側路動作モードにしておき、これによってその出力棒は移動する２次リング２８による拘束なしに支持されるようにすることができる。
【００５４】
この発明の重要な利点は、この発明では無較正の２次アクチュエータ３０を使うことができ、それに対応して標準的なフィードバック閉ループで使うために電気的に自動化した較正を行うためのコントローラ４０の制御アルゴリズムに変更を加えることを別とすれば、制御装置は元の制御装置と他の点では同一にすることができることである。各々の検出器４４に対する比較的簡単な補正または較正定数をコントローラのメモリに容易に記憶しておいて、それらの初期較正またはその欠如に関係なく、幾つかの検出器４４のほぼ等しい線形応答を求めるために制御アルゴリズムに使うことができる。従って、ベクトル型ノズル１０は、時間を大幅に短縮し、オペレータの介入を少なくし、それらの間の調整が欠如することによるベクトル装置の相互接続された部品の望ましくない応力及び歪みを伴わずに、較正することができる。
【００５５】
この発明の好ましい実施例と考えられるものを説明したが、当業者には以上の説明から、この発明のこの他の変更が容易に考えられよう。従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲内に属するこのような全ての変更を含むものである。
【００５６】
従って、特許として求めるものは、特許請求の範囲に記載された発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例によるガスタービン機関の軸対称ベクトル型排気ノズルの一部分を断面で示す等角図。
【図２】  図１に示した排気ノズルの一部分を断面で示す側面図で、排気ノズルのべクトル動作の為に２次作動リングに結合された幾つかの２次アクチュエータのうちの１つを示す。
【図３】  図１及び２に示した２次作動リングに結合された２つの冗長な、アクチュエータ３個から成る駆動システム及びフィードバック閉ループでアクチュエータを駆動するための制御装置の略図。
【図４】  冗長な１対の出力位置検出器を含む図３に示した１つの２次アクチュエータの略図。
【図５】  出力棒の行程に応答するアクチュエータの位置検出器の線形出力応答を示す一例のグラフ。
【図６】  図５に示すアクチュエータの共通線形応答を求めるために図３に示す制御装置を較正する一例の方法のフローチャート。
【図１】
0004317660.tif 000002
【図２】
0004317660.tif 000003
【図３】
0004317660.tif 000004
【図４】
0004317660.tif 000005
【図５】
0004317660.tif 000006
【図６】
0004317660.tif 000007