ПРИВОД ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТАБИЛИЗАТОРА С ЭЛЕМЕНТАМИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЮФТА И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
HORIZONTAL STABILIZER ACTUATOR WITH ELEMENTS FOR DETERMINATION OF SLOP AND RELEVANT METHOD

Уровень техники
Горизонтальный стабилизатор является компонентом  летательного аппарата, который стабилизирует планер во время полета. Как правило, они находятся в задней части фюзеляжа и содержат перемещаемую поверхность для регулировки в ответ на балансировочные сигналы от пилота. Подвижные поверхности управляются с помощью привода, известного как привод управляемого горизонтального стабилизатора («ПУГС»). Он управляется с помощью гидравлического и/или электрического двигателя, присоединенного к фюзеляжу летательного аппарата.
ПУГС содержит множество подвижных деталей, в том числе вращающийся винт, вращение которого вызывается гидравлическим и/или электрическим двигателями. Этот вращающийся винт вызывает осевое перемещение муфты, что, в свою очередь, приводит в движение подвижную поверхность горизонтального стабилизатора.
Муфта ПУГС перемещается между двумя противоположными концевыми упорами и входит с этими упорами в контакт, когда привод перемещается в его крайние положения. Во время использования муфта будет изнашиваться и, в случае значительного износа, это может стать серьезной проблемой. Обнаружение отказа муфты из-за износа имеет большое значение для безопасности и может быть критическим.
Кроме того, проверка избыточного хода может быть выполнена в случае, если привод установлен на воздушном судне. Проверка избыточного хода включает запись в случае, если муфта привода достигает своих крайних положений, и фиксацию этих данных для проверки допусков и отклонений.
Желательно обеспечить улучшенные способы для обнаружения износа винтового блока, используемого в исполнительном механизме привода управляемого горизонтального стабилизатора.
Сущность изобретения
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен винтовой блок привода, содержащий:
винт, например, шариковый винт;
муфту, навинченную на винт таким образом, что вращение винта вызывает осевое перемещение муфты;
упор, расположенный на конце винта и определяющий осевой предел муфты;
первый элемент, расположенный на муфте; а также
второй элемент, расположенный на упоре;
при этом первый и второй элементы выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом, по существу, при контакте муфты с упором для указания величины свободного хода между муфтой и винтом.
Это гарантирует, что свободный ход, также известный как люфт или зазор, легко может быть определен или проверен во время осмотра взаимодействия первого и второго элементов при контакте муфты с упором, или когда муфта близка к контакту с упором.
Используемый здесь термин «по существу, при контакте» может означать такую близость к контакту, что взаимодействие первого и второго элементов может быть определено, например, визуально. Необязательно, первый и второй элементы могут быть выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом при контакте муфты с упором для указания величины свободного хода между муфтой и винтом.
Привод может быть предназначен для применения в летательном аппарате, а также может представлять собой привод для приведения в движение горизонтального стабилизатора летательного аппарата.
Первый элемент может содержать первую визуальную или тактильную деталь, например, первую отметку, а второй элемент может содержать вторую визуальную или тактильную деталь, например, вторую отметку. Первая или вторая тактильные детали могут содержать углубление или выступ.
Первый и второй элементы могут быть расположены или выполнены таким образом, что их относительные положения, по существу, при контакте муфты с упором обеспечивают измерение свободного хода между муфтой и винтом.
Предел допускаемого свободного хода между муфтой и винтом может быть определен. Первый и второй элементы могут быть выполнены таким образом, что при контакте муфты с упором первый и второй элементы, по существу, совмещены друг с другом, если свободный ход между муфтой и винтом не выходит за предел, и, необязательно, по существу, не совмещены друг с другом, если свободный ход между муфтой и винтом находится вне предела.
Угловое положение первого и/или второго элемента при контакте муфты с упором может быть регулируемым, например, путем регулировки углового положения упора относительно муфты.
Одно из: муфта и упор может содержать первый выступ, выполненный с возможностью контакта с выступом на другом из: муфте и упоре для определения начального осевого предела муфты.
Одно из: муфта и упор может содержать второй выступ, выполненный с возможностью контакта с выступом на другом из: муфте и упоре раньше первого выступа при заданном увеличении свободного хода между муфтой и винтом.
Контакт между вторым выступом и выступом на другом из: муфте и упоре может определить следующий, отличающийся осевой предел муфты. Следующий осевой предел может быть ниже, короче или ближе к центру винта, чем начальный осевой предел.
Первый и второй выступы могут быть расположены в том же радиальном положении, но в различных угловых положениях на одном из: муфте и упоре.
Первый и второй выступы могут быть расположены в разных угловых положениях на одном из: муфте и упоре, и угловое положение муфты и/или упора может быть выполнено таким образом, чтобы обеспечить заданный зазор между вторым выступом и выступом на другом из: муфте и упоре в последнем повороте винта.
Заданный зазор может соответствовать заданному пределу допустимого свободного хода между муфтой и винтом таким образом, что первый выступ может контактировать с выступом на другом из: муфте и упоре, если свободный ход между муфтой и винтом не выходит за предел, а второй выступ может контактировать с выступом на другом из: муфте и упоре, если свободный ход между муфтой и винтом находится вне предела.
Заданный зазор, предел или увеличение свободного хода между муфтой и винтом может определяться по заданному или прогнозируемому износу муфты и/или винта во время использования. Заданный зазор может быть вычислен по заданному или прогнозируемому износу указанных муфты и/или винта во время использования.
Муфта может содержать первый и второй выступы, а первый и/или второй выступы могут представлять собой или содержать первый элемент, а выступ на упоре может представлять собой или содержать второй элемент; или
упор может содержать первый и второй выступы, а первый и/или второй выступы могут представлять собой или содержать второй элемент, а выступ на упоре может представлять собой или содержать первый элемент.
Первый элемент и второй элемент могут взаимодействовать таким образом, что при контакте указанной муфты с указанным упором, указанные первый и второй элементы представляют собой визуальное или тактильное подтверждение или измерение свободного хода между муфтой и винтом.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен привод для летательного аппарата, содержащий винтовой блок по любому из предыдущих пунктов.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен способ, включающий этапы, на которых:
предоставляют винтовой блок для привода, при этом указанный винтовой блок содержит:
винт;
муфту, навинченную на указанный винт таким образом, что вращение указанного винта вызывает осевое перемещение указанной муфты; и
упор, расположенный на конце указанного винта и определяющий осевой предел указанной муфты;
при этом указанный упор или указанная муфта содержит первый выступ и второй выступ;
маркируют указанную муфту и/или указанный упор для указания величины свободного хода между указанной муфтой и указанным винтом при контакте указанной муфты с указанным упором.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен способ, включающий этапы, на которых:
предоставляют винтовой блок для привода, при этом винтовой блок содержит:
винт;
муфту, навинченную на винт таким образом, что вращение винта вызывает осевое перемещение муфты; и
упор, расположенный на конце винта и определяющий осевой предел указанной муфты;
при этом упор или муфта содержит первый выступ и второй выступ;
располагают и/или размещают первый выступ и второй выступ таким образом, что муфта или упор контактирует с первым выступом при повороте винта для определения начального осевого предела муфты, но не контактирует со вторым выступом при повороте винта;
определяют допустимую величину свободного хода между муфтой и винтом в осевом направлении;
располагают и/или размещают второй выступ таким образом, что второй выступ контактирует с муфтой или упором раньше первого выступа, для определения последующего осевого предела муфты, как только свободный ход между муфтой и винтом достигнет или превысит допустимую величину.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен винтовой блок привода, содержащий:
винт;
муфту, навинченную на винт таким образом, что вращение винта вызывает осевое перемещение муфты; и
упор, расположенный на конце винта и определяющий осевой предел муфты;
при этом одно из: муфта и упор содержит первый выступ, выполненный с возможностью контакта с выступом на другом из: муфте и упоре для определения начального осевого предела муфты, а одно из: муфта и упор содержит второй выступ, выполненный с возможностью контакта с выступом на другом из: муфте и упоре раньше первого выступа при заданном увеличении свободного хода между муфтой и винтом.
Первый выступ может содержать первую визуальную или тактильную деталь, например, первую отметку, а второй выступ может содержать вторую визуальную или тактильную деталь, например, вторую отметку. Первая или вторая тактильные детали могут содержать углубление или выступ. Выступ на другом из: муфте и упоре может содержать визуальную или тактильную деталь, которая является такой же или отличается от первой визуальной или тактильной детали и/или второй визуальной или тактильной детали. Первая визуальная или тактильная деталь может отличаться от второй визуальной или тактильной детали. Вторая визуальная или тактильная деталь может содержать предупредительный знак.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлен винтовой блок для привода, при этом винтовой блок содержит винт, муфту, навинченную на винт таким образом, что вращение винта вызывает осевое перемещение муфты, а также множество упоров, расположенных на или возле конца винта, каждый из которых имеет отличающийся осевой предел муфты;
при этом, необязательно, множество упоров расположено или выполнено таким образом, что муфта будет контактировать с разными упорами на основании величины свободного хода, который существует между муфтой и винтом.
Множество упоров может быть расположено по окружности конца муфты, или на объекте, расположенном вблизи осевого предела муфты и, необязательно, в том же радиальном положении. Множество упоров может быть расположено таким образом, что муфта будет контактировать с разными упорами при увеличении свободного хода между муфтой и винтом с течением времени. Множество упоров может отличаться друг от друга, например, множество упоров может содержать различные визуальные или тактильные детали.
Отличительные особенности любого из указанных выше аспектов изобретения могут быть объединены с отличительными особенностями любого из других аспектов настоящего изобретения, описанных выше.
Краткое описание графических материалов
Различные варианты реализации изобретения будут теперь описаны только посредством примера и со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на Фиг.1 показан привод горизонтального стабилизатора;
на Фиг.2A-2C показаны сечения конструкции винта/муфты привода;
на Фиг.3 показана блок-схема проверки избыточного хода;
на Фиг.4 показана конструкция винта/муфты привода;
на Фиг.5A и 5B показан люфт между муфтой и винтом привода.
Подробное описание изобретения
На Фиг. 1 показан привод 10 горизонтального стабилизатора.
Привод 10 присоединен к конструкции фюзеляжа 12 летательного аппарата (не показан). Подвижный элемент 14 приводится в движение с помощью привода 10. В частности, привод 10 содержит механический винтовой блок, содержащий винт 20, а также муфту 22, навинченную на винт 20 и присоединенную к подвижному элементу 14. Винт 20 может быть закреплен относительно своего продольного или осевого направления так, что вращение указанного винта 20 вызывает перемещение муфты 22 вверх и вниз по его длине в продольном или осевом направлении. Это, в свою очередь, при необходимости приводит в движение подвижный элемент 14.
Винт 20 может представлять собой шариковый винт, таким образом перемещение указанной муфты 22 осуществляется из-за наличия шариков (не показаны) между муфтой 22 и валом винта 20.
Винт 20 вращается с помощью одного или более двигателей 16, которые приводят в действие узел с зубчатой передачей 18, чьи зубчатые колеса приводят указанный винт 20 к вращению. При вращении винта 20, муфта 22 перемещается между верхним упором 24 и нижним упором 26. Верхний упор 24 и нижний упор 26 определяют пределы муфты 22 и выполнены с возможностью вращения с помощью винта 20.
На Фиг. 2A-2C показана конструкция механического винта привода 10.
На Фиг. 2А показана муфта 22 в ее максимальном втянутом положении, то есть, втянутая к верхнему упору 24, и длина во втянутом положении 30 определяется между муфтой 22 и ее креплением 28 к фюзеляжу 12.
На Фиг. 2B показана муфта 22 в максимальном выдвинутом положении, то есть, выдвинута к нижнему упору 26, и длина в выдвинутом состоянии 32 определяется между муфтой 22 и ее креплением 28 к фюзеляжу 12.
На Фиг. 2C показано дифференциальное расстояние 34, которое муфта 22 проходит при перемещении от ее максимального втянутого положения в ее максимально выдвинутое положение.
Дифференциальное расстояние 34 может быть известно как максимальный ход муфты 22 и/или привода 10. Максимальный ход включает в себя величину, известную как «избыточный ход», которая представляет собой часть хода, предшествующего контакту между муфтой 22 и верхним упором 24 и/или нижним упором 26. Во время нормальной работы, муфта 22 не выдвигается до избыточного хода. Таким образом, избыточный ход предусматривается для избегания контакта между муфтой 22 и верхним упором 24 и/или нижним упором 26.
Избыточный ход рассчитывается с учетом заданной величины свободного хода между муфтой 22 и винтом 20. Этот свободный ход также известен как люфт, или зазор, и появляется вследствие, например, свободного осевого хода муфты относительно вала винта. Это может быть вызвано частично движением шариков, которые могут находиться между муфтой и валом винта (в виде шарикового винта). Таким образом, значение избыточного хода выбирается так, чтобы при нормальной работе муфта 22 не могла контактировать с верхним упором 24 и/или нижним упором 26 из-за этого свободного хода.
На Фиг. 3 показана блок-схема, отвечающая этапам, которые компьютер летательного аппарата может выполнить для проверки и подтверждения избыточного хода.
Для расчета избыточного хода в данный момент времени («тест избыточного хода») компьютером летательного аппарата может быть выполнена первая начальная встроенная тестовая диагностика («НВТД»). Первый этап 3012 предусматривает выдвижение привода 10 до тех пор, пока муфта 22 не войдет в контакт с нижним упором 26 на этапе 3013, а положение муфты 22 в этом максимально выдвинутом положении сохраняется в памяти 3014. Затем привод 10 может быть втянут до тех пор, пока муфта 22 не войдет в контакт с верхним упором 24 на этапе 3015, и положение муфты 22 в этом максимально втянутом состоянии может сохраняться в памяти 3017. Значение избыточного хода рассчитывается на этапе 3018 и выводится как тестовое значение избыточного хода.
Процедура 3021 может быть выполнена для получения базового значения избыточного хода, когда привод 10 в нормальном состоянии («базовое значение избыточного хода»). Базовое значение избыточного хода рассчитывается на этапе 3022 с использованием той же процедуры, что и на этапах 3012-3018. Это базовое значение избыточного хода сохраняется в памяти на этапе 3023.
Сравнение избыточного хода 3050 может быть выполнено между базовым значением избыточного хода и тестовым значением избыточного хода на данный момент времени. Это сравнение выводит разность между базовым значением избыточного хода и тестовым значением избыточного хода, и выводит состояние, отвечающее результату этого сравнения. Например, если эта разница меньше заданного значения, то результат теста может быть положительным, что указывает на нахождение текущего значения избыточного хода в предварительно заданных пределах.
Если разница больше, чем данное значение, то результат может быть отрицательным, что указывает на то, что ход муфты 22 короче, чем ранее. Это может быть вызвано, например, увеличением свободного хода между муфтой 22 и винтом 20, который вызывает контакт муфты 22 с верхним упором 24 и/или нижним упором 26 раньше во время хода. В таком случае может потребоваться осмотр привода для проверки на предмет износа.
На Фиг. 4 более подробно показана муфта 22 согласно настоящему изобретению. Муфта 22 содержит основной корпус 221 муфты, который составляет базовую часть муфты 22. Дополнительный корпус 222 муфты предусмотрен как отказоустойчивый и обеспечивает усилие подвижному элементу 14 в случае, если основной корпус 221 муфты выходит из строя, например, при повреждении резьбы между муфтой 22 и основным корпусом 221 муфты. Предохранительные штифты 223 предусмотрены между основным корпусом 221 муфты и дополнительным корпусом 222 муфты. Важно иметь возможность обеспечить измерение износа винтового блока во время использования, и это является целью настоящего изобретения.
На Фиг. 5A схематически показан нижний концевой упор 26 и муфта 22. Следует принять во внимание, что верхний концевой упор 24 может иметь такие же функции, как описано ниже относительно нижнего концевого упора 26. Муфта 22 показана сплошной линией в начале избыточного хода, и в виде пунктирной линии в конце избыточного хода. Винт (не показан), и, следовательно, нижний концевой упор 26, вращается заданное количество раз, например, в показанном случае в 1,5 раза между началом избыточного хода и концом избыточного хода.
Нижний концевой упор 26 содержит выступ 50, который обеспечивает контактную поверхность для муфты 22. Осевое перемещение муфты 22, соответствующее полному обороту винта, может быть меньше, чем высота выступа 50, обеспечивая то, что выступ 50, необязательно, является только контактной поверхностью нижнего концевого упора 26 с муфтой 22.
Муфта 22 содержит первый выступ 52 и второй выступ 54. Первый выступ 52 содержит отметку 53 и выполнен с возможностью контакта с выступом 50 нижнего концевого упора 26 для определения начального осевого предела муфты 22. Второй выступ 54 не содержит метку или может быть маркирован по-другому так, что первый выступ 52 и второй выступ 54 визуально отличаются друг от друга.
На Фиг. 5B схематически показан нижний концевой упор 26 и муфта 22 в середине избыточного хода, то есть после 1 оборота от начала. Размеры увеличены и схематическое изображение не в масштабе. В этом месте при повороте винта и нижнего концевого упора 26 второй выступ 54 перемещается мимо выступа 50 нижнего концевого упора 26 и не будет входить в контакт с ним из-за осевого зазора 55 между выступом 50 и вторым выступом 54. Очевидно, что в случае уменьшения данного осевого зазора 55 , второй выступ 54 будет контактировать с выступом 50 на нижнем концевом упоре 26 вместо и раньше первого выступа 52.
При увеличении свободного хода или люфта между муфтой 22 и винтом осевой зазор 55, показанный на Фиг. 5В, будет уменьшаться. Таким образом, осевой зазор 55 может быть выполнен таким образом, чтобы соответствовать допустимой величине свободного хода между муфтой 22 и винтом. После уменьшения свободного хода между муфтой 22 и винтом ниже данной допустимой величины, второй выступ 54 будет входить в контакт с выступом 50 на нижнем концевом упоре 26 вместо и раньше первого выступа 52.
Это означает, что вместо появления отметки 53 на первом выступе 52 рядом с отметкой 51 на выступе нижнего концевого упора 26, не будет видно никаких отметок. Это позволяет очень легко определить величину свободного хода между муфтой и винтом. Например, инспектор может переместить винтовой блок до конца избыточного хода и проверить, совмещены метки или нет.
Осевой зазор 55 может регулироваться путем регулировки углового положения муфты 22, или путем регулировки углового положения нижнего концевого упора 26. Например, нижний концевой упор 26 может быть прикреплен к винту с помощью шлицев, а нижний концевой упор 26 может быть удален из винтового блока, повернут, а затем вставлен обратно в винтовой блок в другом угловом положении.
Можно изменять описанную выше конструкцию при достижении результата по получению указания величины свободного хода между муфтой и винтом, используя элементы, размещенные на муфте и упоре.
Следует принять во внимание, что первый и второй выступы могут быть предусмотрены скорее на упоре, чем на муфте, а взаимодействующий выступ может быть предусмотрен на муфте.
Например, вместо использования двух выступов на муфте, может быть предусмотрен один выступ, имеющий шкалу. На выступе упора может быть предусмотрена соответствующая или взаимодействующая отметка так, чтобы величина свободного хода определялась точкой, в которой метка останавливается на шкале.
Множество выступов может быть предусмотрено на муфте и/или упоре, при этом величина свободного хода между муфтой и винтом может быть определена по тому, с каким из множества выступов контактирует взаимодействующий выступ на другом из: муфте и/или упоре.
Следует принять во внимание, что в дополнительных конструкциях может предусматриваться достижение эффекта измерения величины свободного хода между указанной муфтой и указанным винтом с помощью элементов, предусмотренных на муфте и упоре, и хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на различные варианты реализации изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения в форме и деталях могут быть сделаны без отхода от объема изобретения, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.