本發(fā)明涉及一種用于控制航空器的可變截面噴嘴的裝置。

背景技術(shù)：
為了減少燃料消耗，某些航空器設(shè)有具有可變截面噴嘴的動力裝置。因此，通過改變噴嘴截面可能使穿過噴嘴的氣流適應(yīng)外部條件和電機的運轉(zhuǎn)速度，以優(yōu)化動力裝置的發(fā)電量。根據(jù)圖1所示的實施例，航空器推進(jìn)系統(tǒng)包括機艙10，機艙10內(nèi)以大致同軸的方式設(shè)置有動力裝置12，動力裝置12通過支柱連接到航空器的其它部分。機艙10包括在前端限定具有進(jìn)氣口16的管道14的內(nèi)壁，進(jìn)入的空氣流的第一部分稱為主氣流，其流動穿過動力裝置12來參與燃燒，空氣流的第二部分稱為次氣流，其由風(fēng)扇18驅(qū)動并流入由機艙的內(nèi)壁和動力裝置的外壁所限定的環(huán)形管道20。在后端，主氣流通過固定噴嘴22排放，固定噴嘴22具有直徑沿著氣流的流動方向減小的截頭部分。次氣流通過內(nèi)側(cè)由固定噴嘴22限定并且外側(cè)由移動噴嘴26限定的出口24排放，移動噴嘴26對應(yīng)于在機艙的后端設(shè)置的可變截面噴嘴26。根據(jù)一個實施例，可變截面噴嘴26可沿著與電機的縱向方向(對應(yīng)于電機的軸線28)相平行的移位方向在對應(yīng)于圖1中實線所示的第一前端位置和圖1中虛線所示的后端位置的兩個末端位置之間平移。只要固定噴嘴具有截頭形狀，通過調(diào)整可變截面噴嘴沿移位方向的位置就可能控制可變截面噴嘴的出口截面。根據(jù)圖2所示的實施例，可變截面噴嘴26包括可移動部分30，其由于被電機34驅(qū)動的機械傳動鏈32而移動。機械傳動鏈32使其可能將電機34的輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成沿可移動部分的移位方向的平移運動。本發(fā)明更特別地涉及不會受到結(jié)霜堆積的可變截面噴嘴，例如，文獻(xiàn)US-3.797.785中所述。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制可變截面噴嘴的裝置。為了控制可移動部分的位置，控制信道包括稱作FADEC(全權(quán)限數(shù)字電機控制)的用于調(diào)整動力裝置的系統(tǒng)42和稱作PE(動力電子元件)的用于控制電機34的控制部件44。因此，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)42將信號傳遞到控制部件44時，控制部件44觸發(fā)電機34的旋轉(zhuǎn)，電機34借助機械傳動鏈32產(chǎn)生可移動部分30的平移。此外，控制部件44執(zhí)行上游控制電路和下游電力電路之間的功率轉(zhuǎn)換器的功能。為了滿足認(rèn)證機構(gòu)提出的要求，控制裝置使用備用的裝置來改進(jìn)駕駛可靠性，以期望改進(jìn)組件本身的可靠性。因此，控制裝置包括兩個電機34和34’，兩個控制部件44和44’以及兩個供電部件46和46’，每個電機能夠觸發(fā)所有可移動部分30的移動，一個控制部件用于一個電機，供電部件用于向控制部件及其相關(guān)的電機供給電量。為了確?？刂撇考驼{(diào)節(jié)系統(tǒng)42之間的信號的傳遞，同時考慮到隔離限制，設(shè)有4組電纜，每2組電纜用于一個控制部件44和44’。該方案可能考慮到由認(rèn)證機關(guān)所施加的限制。如果控制部件是有缺陷的，那么其它控制部件可確保電機的控制，因此確保了可變截面噴嘴的可移動部件之間的位置的控制。如果供電部件是有缺陷的，那么第二供電部件可代替。對于每個控制部件，如果一組電纜是有缺陷的，那么調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制部件之間的通信可通過第二組電纜進(jìn)行。最后，如果電機是有缺陷的，那么可變截面噴嘴的可移動部分的移動可通過第二電機來進(jìn)行。即使安全和可靠性是令人滿意的，但是由于某些部件的重復(fù)導(dǎo)致機載質(zhì)量增加，操作和結(jié)合變得更復(fù)雜，所以該控制裝置并不完全令人滿意。一個替換實施例可包括簡單型結(jié)構(gòu)，包括用于每個可變截面噴嘴的僅一個控制部件。但是，這種結(jié)構(gòu)在動力裝置的推力的控制的可靠性方面不能滿足現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)。在可變截面噴嘴領(lǐng)域，文獻(xiàn)GB-588.502是已知的。該文獻(xiàn)描述了具有可移動部分的可變截面噴嘴，可移動部分的運動由傳動鏈來控制，該傳動鏈包括電機、連接到電機的桿、連接到可移動部分的電纜以及用于耦接/分離桿和電纜的機構(gòu)。該機構(gòu)由螺線管控制。當(dāng)螺線管沒有啟動時，該機構(gòu)確保桿和電纜的耦接，這意味著可移動部分根據(jù)電機的旋轉(zhuǎn)而移動。當(dāng)螺線管啟動時，該機構(gòu)不再確保桿和電纜的耦接，這意味著可移動部分的運動是自由的。在這種情形下，可能確定可移動部分的實際位置并適應(yīng)動力裝置的推力。因此，這一過分簡單化的結(jié)構(gòu)在考慮動力裝置推力的控制的可靠性方面不符合現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。為此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制航空器動力裝置的可變截面噴嘴的控制裝置，所述可變截面噴嘴包括一個或多個可移動部分，所述可移動部分能夠改變噴嘴截面并通過機械傳動鏈連接到致動器，所述控制裝置包括用于調(diào)節(jié)動力裝置的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該動力裝置連接到適于控制致動器的控制部件，其中所述控制裝置包括單個控制部件，用于固定所有可移動部分的固定裝置，以及用于確定所述可移動部分的實際位置的確定裝置，所述固定裝置僅在所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制所述可移動部分的位置變化時不被啟動。該結(jié)構(gòu)允許減小機載質(zhì)量并簡化其結(jié)合和操作。另外，所得到的裝置在動力裝置推力的控制可靠性方面符合現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)。附圖說明其它特征和優(yōu)點將通過結(jié)合附圖的如下的描述變得清楚，該描述僅作為示例給出，其中：圖1是航空器推進(jìn)系統(tǒng)的側(cè)視圖，其部分切除來示意性顯示可變截面噴嘴；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用來控制可變截面噴嘴的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明的用來控制可變截面噴嘴的結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實施方式可變截面噴嘴包括至少一個可移動部分56，可移動部分56通過機械傳動鏈60連接到例如電機等致動器58，如圖3中示例性所示。動力裝置、可變截面噴嘴、可移動部分56、機械傳動鏈和致動器58對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是已知的，所以不再進(jìn)一步描述。僅作為示例，可變截面噴嘴和機械傳動鏈可與文獻(xiàn)EP-779.429中所述相同。但是，本發(fā)明并不限于該可變截面噴嘴和該機械傳動鏈的實施例。為了確保可變截面噴嘴的控制，航空器包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)62和控制部件64，調(diào)節(jié)系統(tǒng)62用于調(diào)節(jié)動力裝置，也被稱作FADEC，控制部件64也被稱作PE，其允許致動器58被控制。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，控制部件64實現(xiàn)上游控制電路和下游電力電路之間的轉(zhuǎn)換器的功能。根據(jù)本發(fā)明，對于每個可變截面噴嘴，航空器包括單個控制部件64。根據(jù)第一替換實施例，對于每個可變截面噴嘴，航空器包括單個致動器58，其經(jīng)由動力流來移動可變截面噴嘴的所有可移動部分，該致動器由單個控制部件64控制。根據(jù)另一替換實施例，對于每個可變截面噴嘴，航空器包括數(shù)個致動器58，每個致動器58通過機械傳動鏈連接到可移動部分，致動器的組裝件允許可變截面噴嘴的所有可移動部分移位并由單個控制部件64來控制。盡管傳動鏈在單個致動器的情形下是比較復(fù)雜的，但是該方案可能減小機載質(zhì)量并簡化操作和結(jié)合，所以是優(yōu)選的。根據(jù)一實施例，致動器58是電動機的形式，其輸出軸連接到機械傳動鏈的第一端，而機械傳動鏈的另一端，更確切是多個另一端被連接到可移動部分。對于每個控制部件64，該航空器包括兩組電纜66、66’和兩個電能供電部件68、68’。電纜66、66’用于確保調(diào)節(jié)系統(tǒng)62和控制部件64之間的信號傳遞。根據(jù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，噴嘴的可變截面的控制的喪失是由于致動器58(或其中一個致動器)的故障，或是由于電量故障或內(nèi)部故障而引起的控制部件64的故障。根據(jù)本發(fā)明的方法和控制裝置的特征，航空器針對每個可變截面噴嘴包括用于固定所有可移動部分56的固定裝置70，該固定裝置70持續(xù)不斷地被啟動，并且僅在調(diào)節(jié)系統(tǒng)62控制可移動部分56的位置變化時停用。因此，只要可變截面噴嘴的可移動部分56的移位不受調(diào)節(jié)系統(tǒng)62(通過控制部件64)控制，固定裝置70就阻止可移動部分56。固定裝置70能夠處于第一啟動狀態(tài)和第二未啟動狀態(tài)兩個狀態(tài)，在第一啟動狀態(tài)下，固定裝置70干涉機械傳動鏈并阻止可移動部分56的任何運動，在第二未啟動狀態(tài)下，固定裝置70不會干涉機械傳動鏈并允許可移動部分56移動。因此，當(dāng)固定裝置70處于啟動狀態(tài)時，可變截面噴嘴用作恒定截面噴嘴，而當(dāng)固定裝置70處于未啟動狀態(tài)時，可變截面噴嘴用作真正的可變截面噴嘴，其截面是可調(diào)節(jié)的。優(yōu)選地，固定裝置包括本體、移動部以及復(fù)位裝置(例如，彈簧等)和致動器。該移動部在啟動狀態(tài)下與機械傳動鏈的部件相接觸，并在未啟動狀態(tài)下與機械傳動鏈的該部件分離。該復(fù)位裝置用于將移動部保持在啟動狀態(tài)下。該致動器適于響應(yīng)信號以抵抗復(fù)位裝置將移動部保持在未啟動狀態(tài)下。因此，在空閑狀態(tài)下沒有信號時，該固定裝置被啟動。在能夠想到用于確保固定裝置的操作的方案中，選取方案的可靠性必須小于10E-6。為了符合這些標(biāo)準(zhǔn)，固定裝置的致動器是電磁體。根據(jù)一實施例，固定裝置70是盤式制動器的形式，其一方面包括具有夾緊上述傳動鏈的部件的兩個夾頭的支架，另一方面包括用于將上述夾頭保持緊靠在一起的至少一個彈簧以及在固定裝置啟動時逆著彈簧而移開上述夾頭的至少一個電磁體。因此，當(dāng)沒有電壓穿過電磁體時，電磁體不施加力，這意味著在彈簧的作用下，夾頭保持機械傳動鏈固定。根據(jù)第一替換實施例，固定裝置70由控制部件64來控制，在固定裝置70和控制部件64之間設(shè)有連接件。當(dāng)致動器58是恒流電機時，該替換實施例是更特別適用的。在這種情形下，當(dāng)控制部件64向電機供給電流來移動可移動部分56時，還以并聯(lián)或串聯(lián)方式供給固定裝置的電磁體，隨后固定裝置切換到未啟動狀態(tài)。根據(jù)第一個優(yōu)點，當(dāng)控制部件由于電量故障或內(nèi)部故障而出現(xiàn)問題時，沒有信號傳遞到固定裝置70，固定裝置70保持在啟動狀態(tài)下?？商鎿Q地，固定裝置70可由調(diào)節(jié)系統(tǒng)62來控制，固定裝置70和調(diào)節(jié)系統(tǒng)62之間可設(shè)有連接件。在這種情形下，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)62將電信號傳遞到控制部件來引起可移動部分56的移動時，其將信號并聯(lián)傳遞到固定裝置以使其未啟動。作為對固定裝置的補充，對于每個噴嘴，航空器包括用于確定連接到調(diào)節(jié)系統(tǒng)62的一個或多個可移動部分的實際位置的確定裝置72。因此，這些確定裝置72獨立于控制部件和致動器，并能夠通知調(diào)節(jié)系統(tǒng)62，即使在這些部件中的一個出現(xiàn)故障的情形下。優(yōu)選地，用于確定一個或多個可移動部分的實際位置的確定裝置72包括RVDT(旋轉(zhuǎn)可調(diào)差動變壓器)型的角增量傳感器。該傳感器可安裝在致動器的區(qū)域、機械傳動鏈的區(qū)域或可移動部分的區(qū)域。在正常操作中，在各個結(jié)構(gòu)改變之前，確定裝置72通知調(diào)節(jié)系統(tǒng)62，并向調(diào)節(jié)系統(tǒng)62指示可變截面噴嘴的可移動部分的實際位置。然后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)62將信號傳遞到控制部件64，以使控制部件64在特定角度值時觸發(fā)電機58的旋轉(zhuǎn)。并行地，指令被傳遞到固定裝置70以使其不被啟動。一接收到信號，控制部件64根據(jù)給定的角度值控制電機58的旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)通過機械傳動鏈引起可變截面噴嘴的可移動部分的運動。由于固定裝置未被啟動，所以該運動是可能進(jìn)行的。在一時間周期以后，該固定裝置再次啟動。該時間周期可由延遲動作產(chǎn)生。有利地，在各個結(jié)構(gòu)變化以后，確定裝置72向調(diào)節(jié)系統(tǒng)62指示可變截面噴嘴的可移動部分56的新的實際位置。該信息反饋使其可能向調(diào)節(jié)系統(tǒng)62指示控制部件和/或致動器58是否出現(xiàn)故障。實際上，如果在可變截面噴嘴的結(jié)構(gòu)改變以后，通過確定裝置72探測并傳遞到調(diào)節(jié)系統(tǒng)62的實際裝置與通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)62計算的理論值不對應(yīng)，那么這表示其中一個部件出現(xiàn)故障。即使在這些環(huán)境下，由于固定裝置70阻止了通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)62保持在由確定裝置72確定的給定值下的截面的變化，所以推力的控制被理想地控制。通過示例方式，三種結(jié)構(gòu)被檢查來顯示飛行員在致動器和/或控制部件故障的情形下仍然能夠控制電機的推力。第一種情形是噴嘴在打開位置的阻塞。在這種情形下，推力不適應(yīng)于航路階段。電機轉(zhuǎn)數(shù)的增加允許用燃料的過度消耗來恢復(fù)推力的不足。如果沒有恢復(fù)足夠的推力，那么巡航高度減小。在這種情形下，估計燃料過度消耗為大約5％。第二種情形是閉合位置的阻塞。在這種情形下，噴嘴具有適應(yīng)于航路階段的結(jié)構(gòu)。在起飛前，噴嘴必須被設(shè)置在打開位置，如果飛行員在起飛前進(jìn)行的檢測中發(fā)現(xiàn)閉合位置的阻塞，飛行員或者取消飛行或者借助地面機修工來手動推到打開位置。如果在飛行中出現(xiàn)異常，在過沖的情形下，減小電機功率以避免震動的風(fēng)險。但是，航空器的尺寸被設(shè)置成通過單個電機來允許過沖。最后一種情形是在中間位置的阻塞。電機的推力不適應(yīng)航路階段，也不適應(yīng)起飛階段。但是，借助于確定裝置72，噴嘴截面對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)62來說是已知的。如前述，如果異常發(fā)生在起飛之前，飛行員可以取消飛行或借助地面機修工來手動推動打開位置。如果航空器處于航路階段，那么電機轉(zhuǎn)數(shù)增加，但是少于完全打開的情形。如果航空器處于著陸階段，那么電機轉(zhuǎn)數(shù)減少來避免震動，但是少于正常運行中的情形。根據(jù)本發(fā)明的用來控制航空器動力裝置的推力的方法，確定裝置72向調(diào)節(jié)系統(tǒng)62指示可移動部分的實際位置，而調(diào)節(jié)系統(tǒng)62考慮可變截面噴嘴的可移動部分56的實際位置來控制動力裝置的推力。