СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНИМ ПРИВОДОМ КАПОТОВ РЕВЕРСОРА ТЯГИ ДЛЯ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
CONTROL METHOD AND SYSTEM AT LEAST OF ONE DRIVE OF THRUST REVERSER COWLS FOR JET TURBINE ENGINE

Изобретение относится к системе и способу управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя.
Назначение реверсора тяги состоит в повышении эффективности торможения самолета при его посадке путем перенаправления вперед, по меньшей мере, части тяги, развиваемой турбореактивным двигателем. На этом этапе реверсор перекрывает реактивное сопло, направляя этот поток к передней стороне гондолы, в результате чего создается обратная тяга, которая складывается с торможением колес самолета.
В зависимости от типа реверсора могут использоваться разные средства для достижения подобной переориентации холодного потока. Тем не менее, во всех случаях конструктивно реверсор включает в себя подвижные капоты, имеющие возможность перемещаться из выдвинутого положения, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного потока, в убранное положение, в котором они перекрывают указанный канал. Эти подвижные капоты могут, кроме того, выполнять функцию отклонения или всего лишь активации иных отклоняющих средств.
Так, например, в решетчатых реверсорах подвижные капоты скользят по направляющим рельсам таким образом, что при отходе назад на этапе раскрытия они высвобождают решетки отклоняющих лопаток, находящиеся в толще гондолы. Имеется система тяг, соединяющая этот подвижный капот с блокировочными створками, которые выдвигаются внутрь выпускной трубы, блокируя при этом выход в режиме прямой тяги. В реверсорах же створчатого типа каждый подвижный капот поворачивается таким образом, что он блокирует поток, отклоняя его, и является, таким образом, действующим органом в процессе указанной переориентации.
Привод таких подвижных капотов осуществляется, как правило, с помощью гидравлических или пневматических силовых цилиндров, для которых требуется отдельная сеть подачи текучей среды под давлением. Такую текучую среду традиционно получают либо путем отвода воздуха из турбореактивного двигателя при работе с пневматическими системами, либо отбором из самолетной гидравлической системы. Для подобных систем требуется проведение довольно значительных работ по техобслуживанию, поскольку малейшая утечка из гидравлической или пневматической сети может обнаруживаться с трудом и чревата негативными последствиями как для реверса, так и в других частях гондолы. Кроме того, учитывая наличие недостаточного свободного пространства в передней раме реверсора, монтаж и меры по защите подобной системы оказываются довольно сложными операциями и способствуют излишнему загромождению.
Для устранения разнообразных недостатков, связанных с пневматическими или гидравлическими системами, конструкторы реверсоров тяги предприняли попытки их замены, оборудуя свои реверсоры в максимально возможной степени более легкими и надежными электромеханическими приводами. Такой реверсор описан в документе ЕР 0843089.
Однако электромеханические приводы страдают также рядом недостатков, которые необходимо устранить, чтобы можно было в полной мере извлечь пользу из их преимуществ в отношении уменьшения веса и габаритов.
Так, в частности, при работе с электромеханическими приводами требуется использование комплексной электрической системы, включающей в себя приводы, силовые и контрольные компоненты, а также различные датчики, причем все эти компоненты подвержены разнообразным неисправностям.
В случае отказа одного из компонентов этой системы принято целиком выводить ее из эксплуатации, поскольку реверсор тяги уже нельзя использовать с эксплуатационными характеристиками, заданными в технических условиях.
Цель изобретения состоит в уменьшении частоты возникновения подобных случаев неработоспособности системы.
Для достижения указанной цели предложена система управления, по меньшей мере, одним приводом капота реверсора тяги для турбореактивного двигателя, содержащая группу приводных и/или контрольных компонентов, включающую в себя, по меньшей мере
- один привод капота, приводимый в действие, по меньшей мере, одним электродвигателем,
- средства управления приводом и электродвигателем,
- средства связи между средствами управления и системой управления летательным аппаратом,
отличающаяся тем, что средства управления выполнены таким образом, чтобы выявлять отказ приводного и/или контрольного компонента, определять, блокирует или не блокирует этот отказ работу системы, и в случае, когда отказ не является блокирующим, осуществлять перевод из режима нормальной работы в режим работы с адаптацией к отказу, в котором отказ приводного и/или контрольного компонента, по меньшей мере, частично компенсируется посредством корректирующего управления остальными приводными и/или контрольными компонентами.
Благодаря признакам изобретения удается переконфигурировать систему в реальном времени, обеспечив тем самым продолжение ее работы в случае, когда отказ не блокирует выполнения данной конкретной функции.
Учитывая тот факт, что при необходимости приведения в действие реверсора тяги учитывается состояние системы, можно привести его в действие в режиме с несколько ухудшенными характеристиками, благодаря которому в случае, когда отказ не блокирует работу системы, обеспечивается поддержание ее безопасной эксплуатации.
Таким образом, указанные меры позволяют повысить работоспособность системы, а значит, и реверсора тяги с электрическим приводом.
Целесообразно, чтобы система содержала, по меньшей мере, один датчик положения капота реверсора или положения привода капота реверсора, используемый для осуществления обратной связи по управлению приводами. В случае, когда один или ряд датчиков оказываются неисправными, средства управления выполняют корректирующее управление, уменьшая вращающий момент и/или скорость двигателя.
Хотя раскрытие и закрытие реверсора тяги становятся при этом более медленными, удается все-таки поддерживать его работу, несмотря на отказ датчика.
Благодаря пуску на низкой скорости удается предотвратить повреждение конструкции в случае отсутствия информации о положении.
Целесообразно, чтобы средства управления выявляли конец хода капота через увеличение вращающего момента и/или тока в двигателе.
В соответствии с одним из вариантов осуществления в случае частичного отказа электропитания системы или силового каскада системы средства управления выполняют корректирующее управление двигателем, чтобы уменьшить ток в двигателе таким образом, чтобы не был превзойден некоторый предельный ток, который может привести к отключению питания.
Хотя раскрытие и закрытие реверсора тяги становятся при этом более медленными, удается все-таки поддерживать его работу, несмотря на сбой в электропитании.
В соответствии с одним из вариантов осуществления в случае отказа двигателя средства управления выполняют корректирующее управляющее действие по раскрытию реверсора тяги, состоящее в разблокировании, по меньшей мере, одного замка капота, причем раскрытие капота осуществляется с использованием аэродинамического эффекта.
Целесообразно, чтобы средства управления выполняли определение направления перемещения привода и/или капота под действием аэродинамических нагрузок с целью блокировки перемещения в направлении закрытия с помощью тормоза двигателя.
В соответствии с одним из вариантов осуществления система содержит средства предупреждения пользователя в случае, когда система работает в режиме работы с адаптацией к отказу.
Благодаря этим мерам удается предупреждать пользователя (например, пилота) о том, что произошло незначительное ухудшение эксплуатационных характеристик реверсора тяги.
Предметом изобретения является также способ управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя, включающий в себя следующие этапы:
- выполняют выявление отказа в системе управления приводом,
- определяют, блокирует или не блокирует этот отказ работу системы,
- в случае, когда отказ не является блокирующим, осуществляют выбор режима работы с адаптацией к отказу в зависимости от типа выявленного не блокирующего отказа,
- применяют выбранный режим работы с адаптацией к отказу.
Изобретение станет более понятным в ходе изучения нижеследующего описания, приводимого со ссылками на приложенные схематические чертежи, которые иллюстрируют один из вариантов выполнения системы в качестве примера, не имеющего ограничительного характера.
Фиг.1 представляет собой частичный схематический вид в аксонометрии гондолы с помещенным в нее решетчатым реверсором тяги;
фиг.2 - схематическое изображение подвижных капотов и их приводной системы;
фиг.3 - схематическое изображение системы управления приводами подвижных капотов;
фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая этапы способа согласно изобретению.
Прежде чем перейти к детальному описанию одного из вариантов осуществления изобретения, важно уточнить, что рассматриваемые здесь способ и система не ограничиваются каким-то одним частным типом реверсора тяги. Хотя изобретение описано здесь применительно к решетчатому реверсору, его вполне можно использовать и для других конструкций реверсоров, в частности створчатых.
На фиг.1 приведен частичный схематический вид гондолы с помещенным в нее реверсором тяги 1. Турбореактивный двигатель здесь не показан. Указанный реверсор тяги 1 имеет конструкцию, включающую в себя два полукруглых подвижных капота 2, которые могут совершать скользящее перемещение, приоткрывая решетки 3 отклоняющих лопаток, находящиеся между подвижными капотами 2 и секцией для пропускания отклоняемого воздушного потока 4. Внутри конструкции помещены блокировочные створки 5, выполненные с возможностью поворота и перехода из положения, в котором они не препятствуют циркуляции воздушного потока 4, в положение, в котором они блокируют эту циркуляцию. Для того чтобы добиться координации раскрытия подвижных капотов 2 с перекрывающим положением блокировочных створок 5, последние механически соединены с подвижным капотом 2 с помощью шарниров и с неподвижной конструкцией с помощью системы тяг (не показаны).
Перемещение подвижных капотов 2 вдоль наружной поверхности конструкции обеспечивается с помощью группы силовых цилиндров 6а, 6b, смонтированных на передней раме, внутри которой помещены электродвигатель 7 и гибкие передаточные валы 8а, 8b, присоединенные, соответственно, к силовым цилиндрам 6а, 6b с целью их приведения в действие.
Система привода подвижных капотов 2 показана отдельно на фиг.2. Каждый подвижный капот 2 может совершать поступательное перемещение под действием трех силовых цилиндров 6а, 6b, в состав которых входят один центральный силовой цилиндр 6а и два дополнительных силовых цилиндра 6b, которые приводятся в действие одним электродвигателем 7, подключенным к средствам управления 9, включающим в себя микроконтроллер. Выходная мощность электродвигателя 7 подается, прежде всего, на центральные силовые цилиндры 6а через посредство двух гибких передаточных валов 8а, а затем на дополнительные силовые цилиндры 6b через посредство гибких передаточных валов 8b.
В соответствии с одним из непредставленных здесь вариантов, для каждого капота используются только два силовых цилиндра, верхний и нижний, которые приводятся в действие одним электродвигателем, подключенным к управляющему интерфейсу. Выходная мощность электродвигателя подается на два силовых цилиндра, верхний и нижний, через посредство двух гибких передаточных валов 8а.
На фиг.3 схематически изображена система управления приводом двух капотов с использованием для каждого капота двух приводов - верхнего и нижнего.
Как видно на фиг.3, предлагаемая система управления приводами реверсора тяги содержит средства управления, образованные микроконтроллером 9.
Этот микроконтроллер соединен с помощью средств связи 10 с системой 12 управления летательным аппаратом.
Кроме того, в состав системы управления входит силовой каскад 13, соединенный с бортовой сетью 14 электропитания летательного аппарата.
Микроконтроллер 9 обеспечивает управление работой электродвигателя 7 и силовых цилиндров или приводов, 6, как описано выше. Двигатель содержит также тормоз 15, работой которого управляет тот же микроконтроллер 9.
Некоторые из приводов 6 снабжены датчиками положения 16, с помощью которых можно определять перемещение привода 6 между раскрытым и закрытым положениями. Точно так же двигатель и/или тормоз снабжены датчиками положения 17, с помощью которых тоже можно определять направление перемещения приводов 6 и, следовательно, капотов 2.
В состав системы входят также средства предупреждения пользователя в случае, когда система работает в режиме работы с адаптацией к отказу, как описано ниже. Эти средства образованы простым интерфейсом 18 с использованием средств связи 10 с системой 12 управления летательным аппаратом, которая и направляет предупреждение пилоту.
Микроконтроллер 9 управляет также отпиранием и запиранием замка 19 капота, который называют «основным замком». Этот замок препятствует нежелательному раскрытию капота 2.
Микроконтроллер 9 выполнен таким образом, чтобы выявлять отказ приводного и/или контрольного компонента, определять, блокирует или не блокирует этот отказ работу системы, и в случае, когда отказ не является блокирующим, осуществлять перевод из режима нормальной работы в режим работы с адаптацией к отказу, в котором неисправность компонента, по меньшей мере, частично компенсируется посредством корректирующего управления остальными приводными и/или контрольными компонентами.
Основные типы отказов, которые могут происходить в системе и компенсироваться путем перевода в режим работы с адаптацией к отказу, - это неисправности датчиков 17, 16, неисправности двигателя 7 или частичные сбои в электропитании.
Первый режим М1 с адаптацией к отказу используется в случае неисправности датчика 16 положения капота 2 реверсора тяги.
Информацию о положении капота 2 используют для выполнения обратной связи по управлению приводом. В частности, в зависимости от положения капота 2 может изменяться скорость раскрытия или закрытия, причем она уменьшается по мере приближения к точке упора.
В случае возникновения отказа и, следовательно, отсутствия информации и положении капота 2 при работе в режиме М1 с адаптацией к отказу, микроконтроллер 9 выполняет корректирующее управление, уменьшая вращающий момент и/или скорость двигателя 7 и определяя конец хода через увеличение вращающего момента и/или тока в двигателе.
Второй режим М2 с адаптацией к отказу используется в случае частичного сбоя в работе силового каскада 13 или сети электропитания 14. В частности, один из известных типов такого отказа - это потеря одной из фаз в трехфазной сети.
В данном случае микроконтроллер 9 выполняет корректирующее управление двигателем 7 по двум фазам, уменьшая вращающий момент этого двигателя и, следовательно, силу тока в нем таким образом, чтобы не был превзойден некоторый предельный ток, который может привести к отключению питания в сети 14.
Это достигается тем, что в сети питания 14 предусмотрено специальное предохранительное устройство типа автоматического выключателя, которое отключает питание, когда для нагрузки, подключенной к этой сети, требуется слишком большой ток.
Третий режим М3 с адаптацией к отказу используется в случае неисправности двигателя.
В этом случае микроконтроллер 9 выполняет корректирующее управляющее действие по раскрытию капота 2 реверсора, состоящее в разблокировании, по меньшей мере, одного замка 19 капота и переводе двигателя 7 в режим «свободного хода», то есть деактивации его тормоза 15. При этом аэродинамические эффекты будут способствовать раскрытию капота 2 реверсора тяги.
Микроконтроллер 9 определяет направление перемещения привода и/или капота под действием аэродинамических нагрузок, блокируя с помощью тормоза 15 перемещение в направлении закрытия, если подобное перемещение будет обнаружено.
На фиг.3 приведена блок-схема, иллюстрирующая различные этапы способа согласно изобретению.
На первом этапе Е1 выявляют отказ в системе. На втором этапе Е2 определяют, блокирует или не блокирует этот отказ работу системы. Если блокирует, то система сигнализирует о своей неработоспособности на третьем этапе ЕЗ.
В противном случае на четвертом этапе Е4 выполняется выбор одного из режимов М1, М2, М3 работы с адаптацией к отказу в зависимости от типа выявленного неблокирующего отказа.
На пятом этапе Е5 применяют выбранный режим М1, М2 или М3 работы с адаптацией к отказу.
Следует иметь в виду, что описанный выше способ управления можно запрограммировать на компьютере с помощью соответствующих программных средств.
Разумеется, изобретение не ограничивается единственным вариантом осуществления системы, описанным выше в качестве примера, а напротив, охватывает его всевозможные модификации.