專利名稱：確定由伺服控制器產(chǎn)生的靜力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定由伺服控制器產(chǎn)生的靜力的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，飛行器具有能由飛行員來(lái)操作的可控制構(gòu)件，譬如說(shuō)，這種構(gòu)件諸如是直升機(jī)型的旋翼飛行器的升力旋翼的槳葉，或者實(shí)際上是飛機(jī)的控制面。通過使用飛行控制器，飛行員由此操作飛行器的可控制構(gòu)件。然而，使這些可控制構(gòu)件運(yùn)動(dòng)所需施加的力有時(shí)非常大。因此，將飛行控制器連接到可控制構(gòu)件的連接件經(jīng)常設(shè)有液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括動(dòng)力伺服控制器，以使飛行員能夠精確地又輕易地駕駛飛行器。更具體地，直升機(jī)設(shè)有向其提供升力和推進(jìn)的主旋翼。為了控制直升機(jī)的飛行，飛行員修改主旋翼的槳葉的槳距，即，槳葉相對(duì)于入射氣流的入射角。由此，旋翼飛行器具有旋轉(zhuǎn)斜板組件，該組件設(shè)有不旋轉(zhuǎn)的下旋轉(zhuǎn)斜板以及旋轉(zhuǎn)的上旋轉(zhuǎn)斜板，所述組件有時(shí)被更簡(jiǎn)單地稱為“旋轉(zhuǎn)斜板”。不旋轉(zhuǎn)的下旋轉(zhuǎn)斜板一般通過三條不同的線路連接到飛行員的飛行控制器，而旋轉(zhuǎn)的上旋轉(zhuǎn)斜板通過對(duì)應(yīng)的槳距控制桿連接到每個(gè)槳葉。因此，旋轉(zhuǎn)斜板沿主旋翼的主桿滑動(dòng)，以控制主旋翼的槳葉的總距(general pitch),同時(shí)還能夠在球接頭周圍沿所有方向振動(dòng)，以控制槳葉的周期距。在飛行員的控制下，旋轉(zhuǎn)斜板的振動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)由此在使飛行員能夠控制直升機(jī)的槳葉槳距的變化的起點(diǎn)處。傳統(tǒng)上，飛行員經(jīng)由機(jī)械控制件來(lái)控制旋轉(zhuǎn)斜板，這些機(jī)械控制件通過連桿連接到旋轉(zhuǎn)斜板。然而，特別是在旋翼飛行器是重型旋翼飛行器時(shí)，飛行員需要施加的、以使旋轉(zhuǎn)斜板運(yùn)動(dòng)的力非常大。因此，液壓驅(qū)動(dòng)的伺服控制器設(shè)置在每個(gè)控制連接件的上游部分和下游部分之間。然后，飛行員經(jīng)由上游部分、在不施加大量力的情況下作用于伺服控制器，然后，伺服控制器轉(zhuǎn)錄來(lái)自飛行員的命令并作用于連接件的下游部分上。類似地，直升機(jī)設(shè)有尾部旋翼，且其槳葉的槳距可借助伺服控制器來(lái)修改。當(dāng)然，這同樣適用于本身可由伺服控制器來(lái)操作的飛機(jī)的襟翼和副翼。應(yīng)觀察到某些現(xiàn)代飛行器具有電子飛行控制器，這些控制器取代了將飛行控制連接到伺服控制器的機(jī)械連接。以傳統(tǒng)的方式，伺服控制器包括具有呈圓柱形的至少一個(gè)外構(gòu)件的致動(dòng)器，在該致動(dòng)器中，可滑動(dòng)元件平移運(yùn)動(dòng)，所述可滑動(dòng)元件具有承載控制活塞的動(dòng)力桿。控制活塞限定由外構(gòu)件構(gòu)成的缸體內(nèi)部的縮回室和伸出室。
此外，伺服控制器包括液壓分配器控制閥，該控制閥根據(jù)它所接收到的命令將流體饋送至縮回室或者伸出室。然后，可滑動(dòng)元件的控制活塞相對(duì)于外缸的運(yùn)動(dòng)由液壓分配器控制閥來(lái)控制，該控制閥由直升機(jī)飛行員的飛行控制器來(lái)致動(dòng)，經(jīng)由聯(lián)接結(jié)構(gòu)的上游部分起作用。根據(jù)給定的命令，液壓分配器控制閥將液壓流體饋送到縮回室或伸出室，以實(shí)現(xiàn)伺服控制器的縮回或伸 出。應(yīng)理解到術(shù)語(yǔ)“縮回室”以下用于指當(dāng)所述腔室填充有流體時(shí)致使伺服控制器縮回的腔室。相反，術(shù)語(yǔ)“伸出室”用于指當(dāng)所述腔室填充有流體時(shí)致使伺服控制器伸出的腔室。伺服控制器還可包括隨動(dòng)裝置，該隨動(dòng)裝置可選地包含在液壓分配器控制閥內(nèi)。然后，兩種伺服控制器構(gòu)造并存。在第一構(gòu)造中，動(dòng)力桿緊固到飛行器的靜止點(diǎn)，例如主齒輪箱的形成部分，而缸體根據(jù)接收到的命令運(yùn)動(dòng)并連接到聯(lián)接結(jié)構(gòu)的下游部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將這種類型的伺服控制器稱為“運(yùn)動(dòng)的缸體伺服控制”。與此相對(duì)，在第二構(gòu)造中，缸體緊固到飛行器的靜止點(diǎn)，并且動(dòng)力桿根據(jù)接收到的命令運(yùn)動(dòng)并連接到聯(lián)接結(jié)構(gòu)的下游部分。然后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將這種類型的伺服控制器稱為“靜止的缸體伺服控制”。此外，無(wú)論哪個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解到所謂的“單”缸體伺服控制器和所謂的“雙”缸體伺服控制器。然后，單缸體伺服控制器具有致動(dòng)器，該致動(dòng)器設(shè)有具有形成單個(gè)內(nèi)部空間的缸體，內(nèi)部空間形成被控制活塞分開的縮回室和伸出室。然后，縮回室和伸出室由具有單個(gè)液壓?jiǎn)卧姆峙淦骺刂崎y來(lái)饋送。伺服控制器極好地執(zhí)行其功能。然而，出于安全的原因并且在由于需要產(chǎn)生一定水平以上的力，本領(lǐng)域技術(shù)人員往往采用具有至少兩個(gè)缸體的伺服控制器。然后，雙缸體伺服控制器具有設(shè)有下缸體和上缸體的致動(dòng)器，這兩個(gè)缸體前后或并行地組裝到一起。例如，前后式雙缸體伺服控制器包括具有承載兩個(gè)活塞的動(dòng)力桿的滑動(dòng)元件，每個(gè)活塞在對(duì)應(yīng)的一個(gè)缸體內(nèi)形成縮回室和伸出室。此外，液壓分配器控制閥的、通過連接到飛行員控制器的共同控制桿致動(dòng)的兩個(gè)液壓?jiǎn)卧謩e用于供給下缸體和上缸體的縮回室和伸出室。還存在具有三個(gè)或更多個(gè)缸體。在以高速飛行的行程中，飛行器的極端操縱會(huì)在飛行器的負(fù)荷承載結(jié)構(gòu)內(nèi)造成大量的機(jī)械應(yīng)力。超過給定的負(fù)載系數(shù)就存在破壞結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。為了向飛行員警示飛行器已達(dá)到操縱極限，可以提供用于檢測(cè)伺服控制器上的極限靜力的裝置。當(dāng)施加于伺服致動(dòng)器上的靜力、即靜拉力或靜壓力到達(dá)極限閾值時(shí)，極限靜力檢測(cè)裝置觸發(fā)警報(bào)以告知飛行員。傳統(tǒng)上，極限靜力檢測(cè)裝置包括具有桿的檢測(cè)器元件，該桿裝備有在檢測(cè)空間內(nèi)滑動(dòng)的檢測(cè)活塞，檢測(cè)空間包括由檢測(cè)活塞分隔開并獨(dú)立于外缸體的縮回室和伸出室的兩個(gè)檢測(cè)室。第一檢測(cè)室通過飛行器的液壓回路而供有流體，而第二檢測(cè)室開通到伺服控制器外。
此外，檢測(cè)元件的桿從伺服控制器的缸體突出，以例如連接到聯(lián)接結(jié)構(gòu)的下游部分。檢測(cè)元件的該突出部還包括適于與按鈕開關(guān)協(xié)作的桿。在極限閾值以下，存在于檢測(cè)室內(nèi)的壓力將檢測(cè)活塞保持在較高的鄰接位置，以保持檢測(cè)活塞的桿遠(yuǎn)離開關(guān)。相反，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，存在于檢測(cè)控制器內(nèi)的壓力不能再將檢測(cè)活塞保持在較高的鄰接位置。然后，檢測(cè)活塞到達(dá)較低鄰接位置，隨后桿致動(dòng)開關(guān)。為了避免流體從第一檢測(cè)室流到伺服控制器之外，檢測(cè)活塞包括密封環(huán)或墊圈。由于墊圈動(dòng)態(tài)地受應(yīng)力，所以向伺服控制器外部的泄漏將消失并將需要維護(hù)操作。此外，極限靜力檢測(cè)裝置亦受到因伺服控制器連接到控制聯(lián)接結(jié)構(gòu)而受到的力。在這種情況下，它的尺寸設(shè)計(jì)成能夠抵抗所述力。這導(dǎo)致不可忽略的成本和重量。最后，檢測(cè)活塞的滑動(dòng)實(shí)際上導(dǎo)致在將流體饋送到極限靜力檢測(cè)裝置的液壓回路內(nèi)的壓力降低的情況下控制聯(lián)接結(jié)構(gòu)的松弛。伺服控制器還已知具有至少一個(gè)極限力檢測(cè)裝置。該裝置包括固定到伺服控制器的缸體的外殼，該外殼限定檢測(cè)空間。此外，可動(dòng)構(gòu)件將該檢測(cè)空間細(xì)分成第一檢測(cè)室和第二檢測(cè)室，第一檢測(cè)室開通至所述缸體的內(nèi)部空間。最后，該裝置具有用于檢測(cè)可動(dòng)構(gòu)件在檢測(cè)空間內(nèi)的位置的裝置。現(xiàn)有技術(shù)還包括文獻(xiàn)WO 2008/095525、文獻(xiàn)US 2004/0128868以及文獻(xiàn)US2010/0294125。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明具有如下目的提出一種特別是可以克服上述限制的替代方法和伺服控制器。因此，本發(fā)明提供一種用于確定由伺服控制器產(chǎn)生的靜力的裝置，該伺服控制器具有液壓分配器控制閥和致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括限定內(nèi)部空間的至少一個(gè)缸體和設(shè)有在內(nèi)部空間內(nèi)可滑動(dòng)的控制活塞的可滑動(dòng)元件，液壓分配器控制閥向內(nèi)部空間饋送流體。控制活塞有利地將缸體的內(nèi)部空間細(xì)分成縮回室和伸出室，液壓分配器控制閥饋送縮回室以使伺服控制器縮回，并且饋送伸出室以使伺服控制器伸出。該方法特別是包括如下步驟·確定所述可滑動(dòng)元件相對(duì)于伺服控制器的所述缸體的瞬時(shí)行進(jìn)速度；以及·通過以下方式來(lái)確定所述靜力·當(dāng)瞬時(shí)行進(jìn)速度為正時(shí)借助下述第一關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種確定由伺服控制器(10)產(chǎn)生的靜力的方法，所述伺服控制器(10)具有致動(dòng)器(20)以及液壓分配器控制閥(30)，所述致動(dòng)器(20)包括限定內(nèi)部空間(22)的至少一個(gè)缸體(21)以及設(shè)有能在所述內(nèi)部空間(22)內(nèi)滑動(dòng)的控制活塞(26)的可滑動(dòng)元件(25)，所述液壓分配器控制閥(30)向所述內(nèi)部空間(22)饋送流體，且所述方法包括如下步驟 確定所述可滑動(dòng)元件(25)相對(duì)于所述伺服控制器(10)的所述缸體(21)的瞬時(shí)行進(jìn)速度；以及 通過以下方式來(lái)確定所述靜力 當(dāng)瞬時(shí)行進(jìn)速度為正時(shí)借助下述第一關(guān)系式
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括如下步驟 借助用于測(cè)量所述行進(jìn)速度的傳感器(41)來(lái)確定所述可滑動(dòng)元件(25)相對(duì)于所述伺服控制器(10)的所述缸體(21)的所述瞬時(shí)行進(jìn)速度(V);以及 使用包括處理器(43)和存儲(chǔ)關(guān)于所述第一關(guān)系式和所述第二關(guān)系式的指令的主存儲(chǔ)器(44)的計(jì)算機(jī)(42)來(lái)通過借助處理器執(zhí)行所述指令、借助于所述第一關(guān)系式和第二關(guān)系式來(lái)確定所述靜力。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述瞬時(shí)行進(jìn)速度(V)通過確定流體的流速、然后所述流速除以所述活塞的恒定截面的面積(Stl)來(lái)實(shí)時(shí)地確定。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述液壓分配器控制閥(30)經(jīng)由可變截面的開口(31)與所述內(nèi)部空間(22)連通，所述液壓分配器控制閥(30)包括可動(dòng)的限制裝置(32)以調(diào)節(jié)所述可變截面，并使用下述方程來(lái)實(shí)時(shí)地確定所述液壓分配器控制閥(30)的所述可變截面的瞬時(shí)值以及所述最大行進(jìn)速度
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過借助計(jì)算機(jī)(42)的處理器(43)執(zhí)行指令、借助于所述方程來(lái)實(shí)時(shí)地確定所述最大行進(jìn)速度V最大。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述出口壓力(Pan)與所述進(jìn)口壓力(P進(jìn)口)成比例。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，測(cè)量所述流體的所述溫度，根據(jù)所述溫度來(lái)確定所述壓頭損失系數(shù)(Cq)和所述密度(P )。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述靜力(F)超過預(yù)定閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定由伺服控制器(10)產(chǎn)生的靜力的方法，該伺服控制器(10)具有致動(dòng)器(20)以及液壓分配器控制閥(30)，所述致動(dòng)器(20)包括至少一個(gè)缸體(21)以及可滑動(dòng)元件(25)。測(cè)量所述可滑動(dòng)元件(25)相對(duì)于所述缸體(21)的瞬時(shí)行進(jìn)速度，并通過以下方式來(lái)確定所述靜力當(dāng)瞬時(shí)行進(jìn)速度為正時(shí)借助下述第一關(guān)系式，當(dāng)瞬時(shí)行進(jìn)速度為負(fù)時(shí)借助下述第二關(guān)系式，其中，F(xiàn)表示由伺服控制器(10)產(chǎn)生的瞬時(shí)靜力，F(xiàn)最大表示預(yù)定的最大靜力，V2表示升到二次冪的測(cè)得的瞬時(shí)行進(jìn)速度，且V2最大表示升到二次冪的、所述可滑動(dòng)元件(25)相對(duì)于所述缸體(21)的最大行進(jìn)速度。
文檔編號(hào)B64C13/24GK102795334SQ20121016551
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者J-R·比赫爾 申請(qǐng)人:尤洛考普特公司