飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)的測(cè)量的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于獲得飛機(jī)控制表面（1）中圍繞鉸合線(xiàn)（2）轉(zhuǎn)動(dòng)的可移動(dòng)件（10）的慣性性質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟：a）從可移動(dòng)件（10）移除致動(dòng)器的機(jī)械連接，使得所述可移動(dòng)件能夠自由地圍繞其鉸合線(xiàn)（2）轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步平衡可移動(dòng)件（10）并且以第一逼近計(jì)算可移動(dòng)件（10）的粗靜態(tài)動(dòng)量；b）精化在a）中獲得的可移動(dòng)件（10）的靜態(tài)動(dòng)量，同時(shí)獲得可移動(dòng)件（10）的摩擦動(dòng)量；c）將彈性元件（300）結(jié)合到控制表面（1）上，配置二級(jí)機(jī)械系統(tǒng)；d）在特定頻率條件下將受迫振動(dòng)引到可移動(dòng)件（10）上，增加該頻率，直到它明顯地接近可移動(dòng)件（10）的共振頻率；e）由d）中的波響應(yīng)計(jì)算可移動(dòng)件（10）的慣量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)的測(cè)量
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)(靜態(tài)動(dòng)量、摩擦動(dòng)量和慣量)的方法。本發(fā)明還涉及用于操作所述方法的機(jī)械布置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)可移動(dòng)控制表面(諸如飛機(jī)升降舵)有時(shí)在某些情形下不得不被測(cè)試，以便確定它們是否符合一定的驗(yàn)收準(zhǔn)則。當(dāng)前，用于確定可移動(dòng)控制表面的驗(yàn)收的實(shí)際方法是測(cè)量它的質(zhì)量以及它的重心，這兩個(gè)分量使得能夠計(jì)算它的靜態(tài)動(dòng)量，使得這個(gè)靜態(tài)動(dòng)量保持在一定的范圍內(nèi)。
[0003]飛機(jī)可移動(dòng)控制表面經(jīng)過(guò)某一操作時(shí)間段之后，由于水的攝取或者由于任何其他物質(zhì)，使得其質(zhì)量稍微變化，或者在被損壞單元被修理之后即刻會(huì)使得其質(zhì)量稍微變化，因?yàn)檫@些修復(fù)常常需要額外的補(bǔ)塊。出于這個(gè)原因，質(zhì)量控制不得不被及時(shí)地監(jiān)控，使得可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)保持在可接受的限度內(nèi)，因?yàn)槿魏纹顚⒂绊戯w機(jī)的動(dòng)態(tài)行為。因此，可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)的控制是重要的。
[0004]然而，對(duì)于已知的可移動(dòng)控制表面的質(zhì)量和重心的測(cè)量過(guò)程，被影響的單元需要從飛機(jī)被移除，這是一個(gè)需要長(zhǎng)時(shí)間的、昂貴的并且不實(shí)用的煩雜過(guò)程，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程通過(guò)起重機(jī)或其他裝置執(zhí)行并且在每個(gè)升起點(diǎn)需要一個(gè)懸掛標(biāo)度尺(hanging scale)。為了獲得控制表面的正確重量，控制表面必須與飛機(jī)結(jié)構(gòu)分離開(kāi)，使得例如在升降舵被測(cè)量時(shí)，升降舵不得不從它的穩(wěn)定裝置上被移除并且需要通過(guò)連至每個(gè)升起點(diǎn)的吊索、使用連至每個(gè)吊索的升起點(diǎn)中的懸掛標(biāo)度尺、由起重機(jī)升起。這項(xiàng)任務(wù)通過(guò)操作者手動(dòng)執(zhí)行，不實(shí)用、耗時(shí)并且成本高。
[0005]本發(fā)明提供一種用于飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的驗(yàn)收的不同方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]通過(guò)本發(fā)明的方法對(duì)象，通過(guò)控制飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的慣性性質(zhì)(靜態(tài)動(dòng)量、摩擦動(dòng)量和慣量)、使得這些慣性性質(zhì)保持在一定范圍內(nèi)，而進(jìn)行飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的驗(yàn)收。除此之外，本發(fā)明的方法不需要從飛機(jī)上移除可移動(dòng)控制表面。
[0007]精確地，本發(fā)明中公開(kāi)的方法的飛機(jī)元件對(duì)象是飛機(jī)可移動(dòng)控制表面的可移動(dòng)部件，以下稱(chēng)為可移動(dòng)件。
[0008]本發(fā)明的第一目的是提供一種用于獲得可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于操作上述方法的機(jī)械布置。
[0010]在本發(fā)明中的方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于，不需要將可移動(dòng)件從飛機(jī)移除就能夠獲得可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)，這意味著與現(xiàn)有技術(shù)中已知的過(guò)程相比本方法中所涉及的成本被顯著降低。
[0011]用在本發(fā)明的方法中的機(jī)械布置包括以下元件:
[0012]-連接至穩(wěn)定裝置(控制表面的固定部分)或地面的第一部分，以便提供適當(dāng)?shù)腻^固點(diǎn)；
[0013]-連接至可移動(dòng)件的第二部分，該第二部分包括能夠在垂直方向和水平方向上被調(diào)節(jié)的配重、獲取可移動(dòng)件的角運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)變換器以及振動(dòng)發(fā)生器，該振動(dòng)發(fā)生器在可移動(dòng)件上引起受迫振動(dòng)；以及
[0014]-彈性元件，用于連接機(jī)械布置中的第一部分和第二部分。
[0015]本發(fā)明的方法涉及獲得可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)，所述方法包括以下步驟:
[0016]a)將機(jī)械布置的第二部分結(jié)合到可移動(dòng)件上，配置下文將稱(chēng)作的可移動(dòng)組件；
[0017]b)從可移動(dòng)件移除致動(dòng)器的機(jī)械連接，使得可移動(dòng)件能夠自由地圍繞其鉸合線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0018]c)平衡可移動(dòng)組件，使得它的重心落在鉸合線(xiàn)的緊鄰區(qū)域上；
[0019]d)以第一逼近計(jì)算可移動(dòng)件的靜態(tài)動(dòng)量；
[0020]e)精化在d)中獲得的可移動(dòng)件的靜態(tài)動(dòng)量，同時(shí)獲得可移動(dòng)件的摩擦動(dòng)量；
[0021]f)實(shí)施附加的調(diào)節(jié)，以固定控制表面的靜止位置:對(duì)于該步驟，需要機(jī)械布置的第一部分與彈性元件一起被在先結(jié)合到控制表面上；
[0022]g)激活振動(dòng)發(fā)生器；
[0023]h)獲得可移動(dòng)組件的波響應(yīng)以及振動(dòng)發(fā)生器輸出；
[0024]i)在足以獲取用于執(zhí)行步驟j)的充分信息的時(shí)間段之后，停止振動(dòng)發(fā)生器；
[0025]j )計(jì)算可移動(dòng)組件的共振頻率；
[0026]k)由步驟j)獲得的共振頻率計(jì)算可移動(dòng)組件的慣量；
[0027]I)從步驟k)中的慣量中減去對(duì)在步驟a)中所結(jié)合的機(jī)械布置的部件的在實(shí)驗(yàn)室中在先確定的慣量的貢獻(xiàn)，由此獲得可移動(dòng)件的慣量。
[0028]通過(guò)對(duì)本發(fā)明的后續(xù)的詳細(xì)描述以及所附的權(quán)利要求，并且結(jié)合附圖，本發(fā)明的其他所希望的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1a和Ib示意地示出根據(jù)本發(fā)明的用以運(yùn)行測(cè)量可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法的機(jī)械布置。
[0030]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用以運(yùn)行測(cè)量可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法的機(jī)械布置的各個(gè)組成部件的部分。
[0031]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的在用以運(yùn)行測(cè)量可移動(dòng)件慣性性質(zhì)的方法的機(jī)械布置中的彈性元件的可能的構(gòu)造。
[0032]圖4a和4b示意地示出根據(jù)已知現(xiàn)有技術(shù)的使用每個(gè)所用升起點(diǎn)處的懸掛標(biāo)度尺、起重機(jī)和吊索來(lái)控制可移動(dòng)件的質(zhì)量和重心的方法。
[0033]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的用以運(yùn)行測(cè)量可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法的機(jī)械布置中的配重。
[0034]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的在用以運(yùn)行測(cè)量可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法的機(jī)械布置中的具有圍繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的離心質(zhì)量的振動(dòng)發(fā)生器的可能的構(gòu)造的細(xì)節(jié)。
[0035]圖7示出可移動(dòng)組件的角位置隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，其是根據(jù)本發(fā)明的方法中的激勵(lì)頻率實(shí)質(zhì)上遠(yuǎn)離可移動(dòng)組件的共振頻率時(shí)的響應(yīng)。[0036]圖8示出可移動(dòng)組件的角位置隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，其是根據(jù)本發(fā)明的方法中的激勵(lì)頻率實(shí)質(zhì)上接近可移動(dòng)組件的共振頻率時(shí)的響應(yīng)。
[0037]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的在用于測(cè)量可移動(dòng)件的慣性性質(zhì)的方法中精化可移動(dòng)件的靜態(tài)動(dòng)量以及獲得可移動(dòng)件的摩擦動(dòng)量所基于的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0038]一旦飛機(jī)控制表面I中的可移動(dòng)件10的靜態(tài)動(dòng)量和摩擦動(dòng)量被確定，本發(fā)明的方法分析對(duì)于所述可移動(dòng)件10的受迫振動(dòng)的響應(yīng):在所附的附圖中，升降舵的相應(yīng)殼體已經(jīng)被表示，其中該可移動(dòng)件10 (升降舵)圍繞鉸合線(xiàn)2轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0039]用于運(yùn)行上述方法的機(jī)械布置20在圖1b和2中被示意地表示，其包括:
[0040]-連至穩(wěn)定裝置的第一部分100，以便提供適當(dāng)?shù)腻^固點(diǎn)，其中所述穩(wěn)定裝置是控制表面I的固定部件；
[0041]-連至可移動(dòng)件10的第二部分200，使得該第二部分200與可移動(dòng)件10—起形成本說(shuō)明書(shū)中所稱(chēng)作的可移動(dòng)組件40，該第二部分200包括可調(diào)節(jié)配重600 (其能夠分別通過(guò)作用于高度調(diào)節(jié)裝置601和長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置602而被調(diào)節(jié)高度和長(zhǎng)度，如圖5所示)、獲取可移動(dòng)件40的角運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)變換器400以及振動(dòng)發(fā)生器500，該振動(dòng)發(fā)生器在可移動(dòng)組件40上產(chǎn)生受迫振動(dòng)；以及
[0042]-彈性元件300，典型地是彈簧，用于連接機(jī)械布置20中的第一部分100和第二部分 200。
[0043]根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)該期望的是，為了結(jié)果的精確性，機(jī)械布置20圍繞鉸合線(xiàn)2的慣量被最小化。
[0044]振動(dòng)發(fā)生器500的可能的實(shí)施例示出在圖6中，包括以距離801圍繞軸線(xiàn)802旋轉(zhuǎn)的離心質(zhì)量800。振動(dòng)發(fā)生器500的不同的實(shí)施例也是可能的。
[0045]兩個(gè)部分100和200利用具有能夠通過(guò)調(diào)節(jié)裝置3調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)位置和已知彈性常數(shù)的彈性元件300 (典型地是彈簧)而被機(jī)械連接，如圖3所示。彈性元件300在其一側(cè)連至第一部分100，并且在其另一側(cè)連至第二部分200，彈性元件300在其兩側(cè)是可位移的，因此允許調(diào)節(jié)機(jī)械布置20的靜止位置。
[0046]每個(gè)控制表面I項(xiàng)，典型地是升降舵，將與具有被選擇為產(chǎn)生可移動(dòng)組件40的適當(dāng)共振頻率(典型地是2赫茲)的彈性常數(shù)的特定彈性元件300 (典型地是彈簧)相關(guān)。調(diào)節(jié)裝置3允許機(jī)械布置20的對(duì)可移動(dòng)組件40的角位置的調(diào)節(jié)，因此固定零位置以便執(zhí)行本發(fā)明的方法。在連接彈性元件300已經(jīng)之后并且一旦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平衡，可移動(dòng)組件40構(gòu)成第二級(jí)機(jī)械系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有共振頻率，該共振頻率是彈性元件300的彈性常數(shù)以及可移動(dòng)組件40的慣量的函數(shù)。由于彈性元件300的彈性常數(shù)是已經(jīng)被選擇的所期望的共振頻率的函數(shù)，因此實(shí)際的共振頻率是未知的(將被確定)，但是將非常接近用于獲得彈性元件300的彈性常數(shù)的共振頻率。
[0047]通常，機(jī)械布置20還連接至計(jì)算機(jī)(便攜式電腦)和某些便攜式電子設(shè)備，以便分析數(shù)據(jù)和執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0048]為了清楚起見(jiàn)，雖然實(shí)際執(zhí)行產(chǎn)生不同的實(shí)施例，說(shuō)明書(shū)所附的附圖示出本發(fā)明的主要概念。然而，實(shí)際的實(shí)施例可以與附圖中所表示的那些實(shí)施例不同:例如，機(jī)械布置20的優(yōu)選實(shí)施例將需要振動(dòng)發(fā)生器500位于機(jī)械布置20的左側(cè)，并且將被包括在可調(diào)節(jié)配重600結(jié)構(gòu)中:可移動(dòng)組件40的慣量被減少，這改善了測(cè)量的質(zhì)量。
[0049]本發(fā)明所提出的方法允許調(diào)節(jié)振動(dòng)發(fā)生器500的頻率:該頻率逐漸地增加(從比共振頻率低的值開(kāi)始)，直到可移動(dòng)件10的最大偏移接近對(duì)應(yīng)控制表面I已知的可容許限度，這指示對(duì)可移動(dòng)組件40的共振頻率的接近近似，這將被進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0050]因此，本發(fā)明的方法涉及控制表面I的可移動(dòng)件10的慣性性質(zhì)的測(cè)量，該可移動(dòng)件10典型地是升降舵，所述方法包括以下步驟:
[0051]a)將機(jī)械布置20的第二部分200結(jié)合到控制表面I上，由此配置可移動(dòng)組件40 ；
[0052]b)從可移動(dòng)件10移除致動(dòng)器的機(jī)械連接，使得可移動(dòng)件能夠自由地圍繞其鉸合線(xiàn)2轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0053]c)平衡可移動(dòng)組件40，使得它的重心4落在鉸合線(xiàn)2的緊鄰區(qū)域上(粗平衡)；
[0054]d)以第一逼近計(jì)算可移動(dòng)件10的粗靜態(tài)動(dòng)量；
[0055]e)精化在d)中獲得的可移動(dòng)件10的粗靜態(tài)動(dòng)量，同時(shí)獲得可移動(dòng)件10的摩擦動(dòng)量，這包括以下步驟:
[0056]i)將已知質(zhì)量放置在距離鉸合線(xiàn)2的右邊一給定距離P (見(jiàn)圖9)的位置處，逐漸增加更多的所述已知質(zhì)量，直到可移動(dòng)件10克服摩擦帶并且開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0057]ii)將步驟i)中所使用的總質(zhì)量md的數(shù)據(jù)和距離P —起代入公式(3)；
[0058]iii)移除總質(zhì)量md，并且將已知質(zhì)量放置在距離鉸合線(xiàn)2的左邊一給定距離q(見(jiàn)圖9)的位置處，逐漸增加更多的所述已知質(zhì)量，直到可移動(dòng)件10克服摩擦帶并且沿著與步驟i)中的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向開(kāi)始轉(zhuǎn)`動(dòng)；
[0059]iv)將步驟iii)中所使用的總質(zhì)量mi的數(shù)據(jù)和距離q —起代入公式(4)；
[0060]V)使用公式(5)計(jì)算可移動(dòng)件10的靜態(tài)動(dòng)量(AMstatic=Wma.x)的增量，其校正之前步驟e)中計(jì)算的粗靜態(tài)動(dòng)量；
[0061]vi)使用下面的公式(6)計(jì)算鉸合線(xiàn)2中的摩擦動(dòng)量Mf ；
【權(quán)利要求】
1.一種用于獲得飛機(jī)控制表面(I)中圍繞鉸合線(xiàn)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的可移動(dòng)件(10)的慣性性質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟: a)從可移動(dòng)件(10)移除致動(dòng)器的機(jī)械連接，從而使得所述可移動(dòng)件能夠自由地圍繞其鉸合線(xiàn)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步平衡可移動(dòng)件(10)并且以第一逼近計(jì)算可移動(dòng)件(10)的粗靜態(tài)動(dòng)量； b)精化在a)中獲得的可移動(dòng)件(10)的靜態(tài)動(dòng)量，同時(shí)獲得可移動(dòng)件(10)的摩擦動(dòng)量; c)將彈性元件(300)結(jié)合到控制表面(I)上，由此配置二級(jí)機(jī)械系統(tǒng)； d)在特定頻率在可移動(dòng)件(10)上引起受迫振動(dòng)，增加該頻率，直到它明顯地或可檢測(cè)到地接近可移動(dòng)件(10)的共振頻率； e)由d)中的波響應(yīng)計(jì)算可移動(dòng)件(10)的慣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以大約2Hz的頻率產(chǎn)生d)中引起的受迫振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，d)中引起的受迫振動(dòng)使得它們以10000樣本/秒以上的高速率提供可移動(dòng)件(10)的波響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟b)中的可移動(dòng)件(10)的靜態(tài)動(dòng)量的精化允許同時(shí)獲得它的摩擦動(dòng)量，包括以下步驟: i)將已知質(zhì)量放置在距離鉸合線(xiàn)(2)的右邊給定距離處，逐漸增加更多的所述已知質(zhì)量，直到可移動(dòng)件(10)以總質(zhì)量md的值克服摩擦帶并且開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)； ii)移除總質(zhì)量md，并且將已知質(zhì)量放置在距離鉸合線(xiàn)(2)的左邊處，逐漸增加更多的所述已知質(zhì)量，直到可移動(dòng)件(10)以總質(zhì)量mi的值克服摩擦帶并且沿著與i)中的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)； ii i )計(jì)算可移動(dòng)件(IO )的靜態(tài)動(dòng)量的增量，其校正步驟b )中計(jì)算的靜態(tài)動(dòng)量；計(jì)算鉸合線(xiàn)(2)中的摩擦動(dòng)量。
5.一種用于飛機(jī)控制表面(I)的機(jī)械布置(20),包括: -連接至穩(wěn)定裝置或地面的第一部分(100)，以便提供適當(dāng)?shù)腻^固點(diǎn)； -連接至構(gòu)造可移動(dòng)組件(40)的可移動(dòng)件(10)的第二部分(200)，該第二部分(200)包括可調(diào)節(jié)配重(600)、獲取可移動(dòng)件(10)的角運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)變換器(400)以及振動(dòng)發(fā)生器(500),該振動(dòng)發(fā)生器在可移動(dòng)件(10)上引起受迫振動(dòng)；以及 -彈性元件(300 )，用于連接機(jī)械布置(20 )中的第一部分(100 )和第二部分(200 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械布置(20)，其特征在于，所述彈性元件(300)具有彈性常數(shù)，該彈性常數(shù)的值使得它產(chǎn)生可移動(dòng)組件(40)的期望的共振頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的機(jī)械布置(20)，其特征在于，所述可移動(dòng)組件(40)的共振頻率是大約2赫茲。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的機(jī)械布置(20)，其特征在于，所述彈性元件(300)在其兩側(cè)中的一側(cè)連至第一部分(100)，在其兩側(cè)中的另一側(cè)連至第二部分(200)，所述彈性元件(300)在其兩側(cè)中的一側(cè)是可位移的，使得允許調(diào)節(jié)機(jī)械布置(20)的靜止位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的機(jī)械布置(20)，其特征在于，所述振動(dòng)發(fā)生器(500)包括在可調(diào)節(jié)配重(600)結(jié)構(gòu)中。
10.一種飛機(jī)升降舵,包括如權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的機(jī)械布置(20)。
【文檔編號(hào)】G01M1/10GK103575469SQ201310305653
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】胡斯托·阿隆索戈高, 佩德羅·巴萊拉羅德里格斯 申請(qǐng)人:空中客車(chē)西班牙運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司