專利名稱：采用熱相變致動的起落架上位鎖機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種起落架控制系統，并且具體地，涉及用于在起落架位于縮回位置 時保持和釋放起落架的機構。
背景技術：
飛機上位鎖(uplock)機構被設計用以將起落架鎖定在縮回位置中并且在飛行期 間輔助承載起落架的重量。傳統的上位鎖機構由將起落架鎖定在合適位置的彈簧載力保持 件和液壓缸構成，液壓缸用以釋放鎖住機構以釋放起落架下降用于著陸。通常，當前的飛機系統使用多個液壓子系統作為機械的能量源。本領域通常的上 位鎖采用一個液壓致動器以執行解鎖功能，并且經常使用手動致動電纜系統以在液壓系統 故障的情況下執行解鎖。其它已有的上位鎖采用第二液壓致動器用于交替的釋放。不利的 是，液壓致動系統復雜并且給飛機增加了不必要的額外的重量去承載。在飛機工業中已經傾向于朝向電子致動系統。通過使用電子系統而不用液壓系統 可以觀察到飛機重量的整體減少。然而，電子致動系統制造復雜并且不充分可靠。為解決使用電能釋放上位鎖的挑戰，已經開發了兩種方法。在第一個方法中，可以 采用電磁螺線管作為首要的釋放致動器。通常，螺線管提供每單位質量相對低的作用力，但 是螺線管簡單并且可靠。在螺線管被激活以前起落架的重量可以脫離上位鎖鉤的情況下， 可以采用螺線管系統。在起落架上升機構不能操作的故障情況下，鉤上的起落架重量對螺 線管來說將會太大以至于不能釋放。采用螺線管用于主要釋放的系統還具有第二釋放機 構。這個釋放機構可以手動、電纜操作變化，但是通常采用電動機械致動器。電動機械致動 器使用連接到齒輪箱或變速箱的電機以提供高的作用力/扭矩致動系統。電動機械致動器 具有高度的復雜性和大量的麻煩的故障模式。因而，由此需要一種飛機起落架致動系統，其允許釋放上位鎖以便消除或減少上 述存在的缺陷的至少部分。此外，需要一種致動器，其消除或者減少致動器的上述存在的缺 陷的至少部分。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種上位鎖組件，包括至少一個主要和第二熱致動 裝置，用于觸發連接到其上的上位鎖機構的釋放。因而，本發明利用至少一個熱致動器以觸 發上位鎖釋放機構。根據一個方面，熱致動器包括腔，用于容納諸如鏈烷烴石蠟或者其它合適材料的 可膨脹材料。熱致動器還包括活塞，活塞適于伸出用于接合上位鎖釋放機構并引起上位鎖 釋放機構的釋放。加熱機構在熱致動器中使用以便加熱石蠟并且引起鏈烷烴石蠟的體積膨 脹(例如在固態到液態的相變期間)。根據一個方面，加熱機構包括例如電阻加熱元件，其 被用以熔化容納在圓筒形腔中的可膨脹材料以便伸出活塞并產生直的致動。根據本發明的 另一方面，熱致動器包括珀耳貼(Peltier)結裝置，用于加熱腔中的可膨脹材料并引起活
5塞的線性的致動用于隨后釋放起落架。根據發明的另一方面，熱致動器包括用于協作地加 熱可膨脹材料的珀耳貼結裝置和電阻加熱裝置。根據其它方面，本發明提供一種具有熱致動器的上位鎖組件，熱致動器用于部分 地或者完全地致動上位鎖組件的上位鎖釋放機構。根據本發明的一個方面，熱致動器還包括第一和第二雙冗余加熱機構，用于加熱 諸如鏈烷烴石蠟的可膨脹材料。在一方面，第一加熱機構包括珀耳貼熱電結熱泵用以傳遞 熱進入致動器以熔化石蠟和將熱傳出致動器以冷卻石蠟。根據另一方面，第二加熱機構還 包括用于加熱可膨脹材料的電阻加熱元件。根據本發明一個方面，提供一種熱致動器，包括腔，設置用以在其內容納可膨脹 材料；第一恒溫加熱裝置，耦合到所述腔并且與所述材料連通，所述第一恒溫加熱裝置可操 作用以加熱并且將所述材料保持為預定溫度；加熱機構，耦合到所述腔并且與所述材料連 通，所述加熱機構可操作用以將在所述預定溫度處所述材料加熱一次引起其體積膨脹；和 活塞，可滑動地耦合到所述腔并適于響應于所述體積膨脹而伸出。在一個方面中，所述預定溫度包括低于可膨脹材料的熔化溫度的溫度。
結合附圖，本發明示例性的實施方式現在將被說明，其中圖1是包括根據本發明實施方式的熱致動器的上位鎖組件的側視圖；圖2是圖1中上位鎖組件中的上位鎖釋放熱致動器的等比例視圖；圖3是根據一個實施方式的熱致動器的側面和截面視圖；圖4是與熱致動器一起使用的正溫度系數加熱器的一個實施方式的示意性視圖；圖5是根據替換的實施方式的上位鎖組件的等比例視圖；圖6是示出根據一個實施例的熱致動器的控制系統和溫度傳感器的操作示意性 視圖；和圖7示意地示出根據另一實施例的熱致動器的恒溫加熱裝置和加熱機構的操作。
具體實施例方式根據圖1中圖示的實施方式，提供一種上位鎖組件100，包括熱致動器1，其用于致 動上位鎖釋放機構4和釋放保持件鉤6以釋放處于關閉和縮回位置的飛機的起落架和/或 門。例如，這可以引起釋放起落架以使飛機著陸。本領域技術人員應理解，熱致動器還可以 稱為鏈烷烴(paraffin)致動器或者石蠟(wax)致動器。如將說明的，熱致動器1還包括設置用以容納可膨脹材料15 (例如鏈烷烴石蠟，圖 3)的大致封閉的腔(例如圓筒形的)，可膨脹材料15會由于溫度改變經受體積改變(諸 如鏈烷烴石蠟、或其它石蠟或在加熱材料引起固態到液態相變的過程中體積能夠膨脹的材 料)。優選地，圓筒形腔是剛性的。熱致動器1還包括連接到圓筒形腔并且與可膨脹材料連 通的加熱機構，用于加熱所述可膨脹材料并且引起其體積膨脹(例如在材料的固態到液態 相變期間)。參照圖1，附加地，熱致動器1包括耦合到腔并且適于接合所述上位鎖釋放機 構4的活塞3，以響應于材料的加熱釋放所述保持件鉤6。現在參照圖1說明上位鎖組件100的操作。上位鎖組件100被設置用于飛機起落
6架和起落架門。圖1中示出當起落架上位鎖組件100安裝在起落架隔艙中時的方位。在操 作中，為了在飛行期間閉鎖起落架(未顯示)，起落架縮回進入彈簧載力保持件鉤6，其圍繞 第一支點8向上(逆時針)樞轉。為了釋放起落架，熱致動器1的加熱機構加熱所述可膨 脹材料。應理解，加熱可膨脹材料引起材料的體積膨脹。體積膨脹引起作用力抵靠熱致動 器1的活塞3，使得活塞3伸出以圍繞第二支點2樞轉上位鎖釋放機構4。另一方面，一旦 腔內的材料被冷卻(例如通過經由加熱機構從材料中抽取熱)，這引起腔內材料的體積減 小，允許活塞3縮回。一旦起落架已經被釋放，來自諸如彈簧5的彈性偏置裝置的拉力使保 持件鉤6返回到解鎖狀態(保持構件6然后圍繞第一支點8順時針樞轉)。根據一個實施 方式，如果電氣系統故障，還可以通過拉接合到上位鎖釋放機構4的手動電纜釋放7解鎖起 落架。熱致動器7根據一個實施方式，熱致動器1的加熱機構還包括至少一個第一和第二雙冗余 加熱機構，用于加熱諸如石蠟的可膨脹材料。在一個方面中，第一加熱機構包括珀耳貼 (peltier)熱電結(junction thermoelec)熱泵，以傳遞熱進入致動器1以熔化諸如石蠟的 可膨脹材料，和隨后在期望更迅速地冷卻石蠟時將熱從致動器1傳遞出去。根據其它方面， 第二加熱機構還包括用于加熱可膨脹材料的電阻加熱元件。本領域普通技術人員將會理解，冗余是系統某些部件的復制用以在一個部件故障 或者不起作用的情況下提供備用功能，由此改善系統的可靠性。因而，如將要說明的，第一 和第二加熱機構適于提供可膨脹材料的冗余加熱。根據優選的實施方式，提供雙冗余加熱機構。參照圖3，圖中示出熱致動器1的側 視圖和斷面圖，熱致動器1采用兩個加熱機構(珀耳貼熱電結熱泵12和電阻加熱元件13)。 因而，使用電加熱方法熔化容納在熱致動器1中的可膨脹材料(例如鏈烷烴石蠟15)，引起 可膨脹材料膨脹，并且觸發上位鎖釋放機構4。優選地，為了提高飛機應用的可靠性，采用雙 重電加熱方法以加熱鏈烷烴15。在本發明的一個實施方式中，聯合珀耳貼熱電結熱泵12， 使用鎳鉻合金阻抗性的加熱導線13。每個加熱方法可以獨立地提供足夠的能量以釋放上位 鎖釋放機構4。也就是說，當兩個加熱機構中的一個(例如鎳鉻合金電阻加熱線13或者珀 耳貼熱電結熱泵12中的一個)故障或者不起作用，兩個加熱機構的另一個可操作以加熱材 料15并且提供足夠的體積膨脹，以引起活塞3的伸出。進一步，當兩個加熱機構被聯合使 用時(例如電阻加熱13和珀耳貼熱電結熱泵12)，這允許材料15的更快加熱和活塞3的更 快的伸出，由此減少響應時間以驅動上位鎖釋放機構4。此外，珀耳貼熱電結熱泵12可操作以傳輸熱進入致動器1以熔化石蠟15和替換 地，將熱傳遞出致動器1以更迅速地冷卻致動器。如先前說明的，電阻加熱元件13也可以 用于加熱材料。當熱致動器1包括如圖3所示的兩個加熱機構，珀耳貼熱電結熱泵12可操 作以與電阻加熱元件13結合起來加熱可膨脹材料。這樣，雙冗余加熱機構允許可膨脹材料 (例如鏈烷烴15)的更快的加熱，以允許活塞3的驅動和上位鎖釋放機構4的接合是更加即 時性的。此外，如上所述，珀耳貼熱電結熱泵12可操作以將熱從致動器1傳遞出來，以允許 可膨脹材料更快地冷卻，由此引起材料體積的減小。如前所述，材料的體積收縮消除了施加 在活塞3上的作用力，允許活塞3縮回。因而，當熔化時，小體積的鏈烷烴石蠟15或者其它可膨脹材料可以在腔中產生高壓，并且因此導致在活塞3上產生高的驅動力，引起活塞3伸出。以這個方式，加熱機構(珀 耳貼結熱泵12和電阻加熱元件13)的任一個或者兩個都可以被用以加熱諸如鏈烷烴15的 可膨脹材料。另外，這種個雙冗余加熱機構允許在另一個加熱機構故障的情況下一個加熱 機構執行加熱鏈烷烴石蠟15的任務。而且，當兩個加熱機構(珀耳貼結熱泵12和電阻加 熱元件13)都使用時，這允許可膨脹材料15更快地加熱和冷卻。參照圖2，熱致動器1包括連接器9、熱傳導端蓋11、用于容納其內具有可膨脹材料 的腔的殼體10和活塞3。圖3中的橫截面視圖示出容納在熱絕緣殼體10中的可膨脹材料15(例如鏈烷烴) 和導熱端蓋11。為了伸出活塞3，施加電流到上述加熱機構(珀耳貼結熱泵12和電阻加熱 元件13)的一個或者兩個。珀耳貼裝置12將熱從熱致動器1的外側通過導熱端蓋11傳遞 進入鏈烷烴15，或者從鏈烷烴15傳遞出去。本發明一個實施方式通過密封地封閉連接器9 提供電流到鎳鉻合金電阻加熱線13。在設計熱致動器1時，要考慮到確保在每個循環以后全部縮回活塞3。根據一個實 施方式，為了循環熱致動器1，彈簧17被嵌入致動器1以在石蠟15冷卻和固化時幫助返回 活塞3。如圖3所示，熱致動器1采用使用彈簧17，以在可膨脹材料15的固化過程中確保 活塞3的基本上完全縮回。根據本實施方式，壓縮彈簧17抵抗活塞3的直的伸出，使得在冷 卻階段期間活塞3返回到其完全收回或縮回狀態。附加的活塞幾何形狀16用作硬停(hard stop)，以限制活塞3在殼體10和安裝帽20之間行進。再參照圖3，熱致動器1還包括高壓密封14，其在加熱過程中鏈烷烴15經受相變 時容納膨脹的鏈烷烴15。另外，熱致動器1包括環境密封18，其確保污染物不會計入而干 擾活塞3或者彈簧17的內部運行。安裝帽20和端蓋11兩者有螺紋19，因此當兩者擰到位 時固定到殼體10。珀耳貼熱電結熱泵12如下討論提供使用諸如圖3所示的熱致動器1的珀耳貼熱電結熱泵12的操作綜 述。珀耳貼熱電結熱泵12是在其兩個相對的板之間引起熱力學能量流動的半導體裝置。傳 遞的熱量與通過η-型和ρ-型半導體的交替串接或排列的電流量成比例，由下式給出Q = 2 · N · { α · I · Tc- [ (I2 · ρ) / (2 · G) ] - κ · Δ T · G}Q 泵送的熱(W)N:熱耦結的數目α 塞貝克系數(V/K)I:電流(A)Tc 冷側溫度(K)ρ 電阻率(Ω· cm)G 熱電的元件的面積/長度(cm)K 熱傳導率(W/cm · K)Δ T 熱側溫度_冷側溫度(K)通過從環境抽取能量以及通過傳遞來自其內部電阻能量損失的熱，珀耳貼裝置12 可以被用以有效地加熱諸如鏈烷烴15的物體。交換珀耳貼結12的電極性通過抽吸在另一
8方向上的熱并將其釋放到大氣中而冷卻物體。這樣，根據一個實施方式，當加熱可膨脹材料 15，結果起落架已經被釋放時，可以通過交換珀耳貼裝置12的電極性主動地消散液態鏈烷 烴15的熱量。這種使用珀耳貼裝置12的雙向熱傳遞特性的結合加熱和冷卻是有利的，因 為其減少了整個致動器循環時間并且允許鏈烷烴15的更快的加熱和冷卻。在冷卻狀態期間，通過珀耳貼裝置12傳遞的熱量通過熱換能器(在圖中未示出) 消散。為減少在致動過程中必須被加熱的金屬的體積，優選地，熱換能器保持小的并且使用 風扇的強制對流以消散必要的熱量。殼體 10圍繞和/或接觸鏈烷烴15的材料被選擇，使得它們具有低的熱傳導率。這種設計 特征將減小通過熱消散導致的熱損失、提高效率和因此減少致動循環時間。例如，這可以通 過由高強度聚合物制造致動器1的殼體10(圖2和3)或者通過在金屬殼體內部使用絕緣 的插入物來實現。必須考慮允許熱量的適當的熱傳導通過端蓋11進出珀耳貼裝置12。如先前所述，根據一個實施方式，采用單一腔熱致動器1以執行上位鎖釋放動作。 采用雙重熱傳遞方法(例如鎳鉻合金電阻線13和珀耳貼結熱泵12)以提供冗余的水平。根據可選擇的實施方式，第二熱致動器1 (未圖示)設置在相同的上位鎖組件100 上以用作這里所述的第一熱致動器1的第二釋放系統。這個第二致動器1將以獨立的電源 操作以用作冗余致動源。應該理解，如果第一和第二熱致動器1的任何一個故障，第一和第 二熱致動器1的另一個將被用作備用以驅動上位鎖釋放機構4并引起制動鉤6和起落架的 釋放。可以應用加熱方法(例如鎳鉻合金電阻線13、珀耳貼結熱泵12或者本領域技術人員 知道的其它加熱機構)的一種(或者兩種)以熔化在這個第二致動器中的鏈烷烴15并且 引起起落架的釋放。有利地，熱致動器1用小的單位質量產生相對大的作用力。通常，熱致動器顯現平 滑操作特性并且可以用于閉環反饋系統。已知的熱致動器的缺點在于循環時間。因為加熱 系統必須升溫，然后熔化石蠟；因此致動過程不是即時的。根據一個實施方式，通過最小化 殼體10的圓筒形腔中石蠟15體積可以縮短致動時間，由此最小化通過致動器主體的熱傳 導和最大化能量輸入。溫度傳感器602和控制系統604根據一個實施方式，熱致動器1還包括溫度傳感器602和控制系統604，如圖6所 示。溫度傳感器602可操作用以檢測可膨脹材料(例如鏈烷烴15)的溫度讀數，同時控制 系統604可操作用以接收溫度讀數并且根據溫度讀數連續地控制材料的溫度。例如，溫度傳感器602嵌入在熱致動器1的鏈烷烴15中。如圖6圖示，鏈烷烴15的 溫度數據可以被反饋回給控制系統604，控制系統604可操作成將鏈烷烴15的溫度保持為 剛剛在熔化點以下。這樣，一旦鏈烷烴15溫度剛剛處在熔化點604以下，加熱裝置603 (例 如鎳鉻合金電阻線13和/或珀耳貼結熱泵12或者其它加熱機構)僅僅需要提供足夠克服 熔解和熔化鏈烷烴15的潛熱的能量以引起鏈烷烴15的體積膨脹和活塞3的伸出。因而， 由于可膨脹材料15已經處在熔化溫度以下的預定溫度處，這種方法或措施縮短熱致動器1 的響應時間，并且鎳鉻合金電阻線13和/或珀耳貼結頭熱泵12將提供足夠能量以熔化可 膨脹材料15。此外，本領域技術人員應理解，溫度傳感器602和控制系統604可以在第二熱 致動器(未顯示)中類似地應用或執行。
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根據一個實施方式，熱致動器1還包括耦合到可膨脹材料和控制系統604的壓力 傳感器。壓力傳感器適于監測可膨脹材料的壓力或壓強并且提供其壓力或壓強讀數。在一 個方面，控制系統604可操作以接收壓力讀數并控制可膨脹材料的壓力至預定值。由于超 常的壓力讀數，控制系統還可操作用以確定熱致動器1是否已經發生故障。如這里所說明，有利地，保持可膨脹材料15剛剛處于可膨脹材料15熔化點以下的 預定溫度處，使得為了使活塞3伸出僅提供足夠克服熔化的潛熱的能量。在上述實施方式 中，采用主動控制系統604用來自溫度傳感器602的反饋將溫度保持在期望溫度處。根據 其它實施方式，熱致動器1通過被動地通過恒溫加熱裝置702將可膨脹材料15的溫度保持 在第一預定閾值處提供改善的循環時間。恒溫加熱裝置702根據圖7所示的實施方式，熱致動器1包括耦合到腔并且與材料15連通的第一恒 溫加熱裝置702，使得第一恒溫加熱裝置702可操作以將所述材料15加熱到第一預定溫度 并且將所述材料15保持在第一預定溫度處(例如稍微低于可膨脹材料的熔化溫度)。根據本實施方式，熱致動器1還包括耦合到腔并且與材料15連通的第二加熱機構 704,使得第二加熱機構704可操作以將可膨脹材料15從第一預定溫度加熱到第二預定溫 度。本領域技術人員應理解，第一和第二預定溫度可以包括想要的溫度范圍。在本發明的一個方面，第一恒溫加熱裝置包括正溫度系數(PTC)的加熱器，其適 于加熱和保持可膨脹材料15的期望的閾值溫度。第二加熱機構包括諸如電阻加熱元件或 者珀耳貼熱電結熱泵的加熱機構以傳遞熱至可膨脹材料15。如所述，第二加熱機構704適 于將可膨脹材料從經由恒溫加熱裝置702達到的第一溫度加熱第二預定溫度(例如可膨脹 材料的熔化溫度)。也就是說，第二加熱機構704適于將可膨脹材料加熱達到引起材料15 熔化的溫度點，并且引起材料體積增大，以便提供足夠的能量以引起活塞3伸出。如先前說明，根據優選的實施方式，熱致動器1提供雙冗余加熱機構，使得如果加 熱機構中的一個故障或者不起作用，另一個加熱機構可操作以充分地加熱可膨脹材料15， 以引起活塞3的伸出。進一步，雙冗余加熱機構允許兩個加熱機構一起工作以導致更快地 加熱可膨脹料15和進一步減少循環時間。根據本實施方式，第二加熱機構704包括雙冗余加熱機構。在這種情況下，雙冗余 加熱機構可操作以聯合恒溫加熱裝置一起加熱所述可膨脹材料15。也就是說，在致動以前， 恒溫加熱裝置702可以將可膨脹材料15的溫度保持到預定的閾值(例如低于材料15的熔 點溫度以下的第一預定溫度)。所述雙冗余加熱機構的每一個可以獨立地提供足夠的能量 以熔化可膨脹材料15而產生致動，或者兩個加熱機構可以并行使用以允許更快地加熱可 膨脹材料15而產生致動。在一個方面，雙冗余加熱機構包括諸如珀耳貼熱電結熱泵12的第一加熱機構和 諸如電阻加熱元件13的第二加熱機構。雙冗余加熱機構可操作以與包括正溫度系數加熱 器的恒溫加熱機構70協同加熱可膨脹材料15。本領域技術人員應理解，可以設想其它組合的雙冗余加熱機構。例如，雙冗余加熱 機構可以包括與可膨脹材料15連通的兩個珀耳貼熱電結熱泵12并且可操作用以與恒溫加 熱裝置協作以將可膨脹材料15從第一預定溫度(例如正好在熔點溫度以下)加熱到引起 材料15體積膨脹并導致活塞3伸出的第二預定溫度。
優選地，在一個方面，熱致動器1采用正溫度系數(PTC)加熱器結合珀耳貼熱電結 熱泵12，兩個裝置都設置用以加熱可膨脹材料15。在操作中，正溫度系數加熱器被激活以 傳遞熱進入可膨脹材料并且將材料保持在第一預定溫度處。當PTC加熱器傳遞熱進入可膨 脹材料時，不激活珀耳貼熱電結熱泵，直到希望驅動活塞3。由于正溫度系數加熱器能夠恒 溫操作，其將自調節到設計的臨界溫度(例如第一預定溫度)并達到穩定狀態溫度。所述 設計的臨界溫度可以選擇在正溫度系數加熱器形成的預定的溫度處，使得在所述預定確定 的溫度處，可膨脹材料將被保持在熔點以下。一旦需要驅動活塞3，珀耳貼熱電結熱泵12被 激活以提供能量以克服可膨脹材料15的熔解的潛熱，由此熔化材料15 (例如通過達到第二 預定溫度)并且操作致動器1。在縮回過程中，珀耳貼熱電結熱泵12的操作被反向以從材 料去除能量以固化材料15。當達到預定溫度時，珀耳貼熱電結熱泵12停止工作并且正溫度 系數加熱器可操作以將材料15帶到位于設計的臨界溫度處的穩定狀態溫度(例如第一預 定溫度)。替換地，上述實施方式可以設置有鎳鉻合金電阻加熱器13而不是珀耳貼熱電結 熱泵12，使得鎳鉻合金電阻加熱器13配置成一旦需要驅動活塞3則熔化材料15。PTC加熱器的操作這里說明正溫度系數加熱器操作的綜述。優選地，所述加熱器由具有正溫度系數 的陶瓷材料形成，使得高的非線性的熱響應導致經過確定的臨界溫度時材料電阻率迅速增 大。具有這個特征的典型的材料是鈦酸鋇和鈦酸鉛復合材料。通過使用這種材料，加熱器 能夠作為其自身的恒溫裝置，并且無源地控制加熱器溫度。當應用電流到加熱器時，電阻率 相對低并且因此，由于電阻加熱，溫度上升。然而，當溫度上升超過設計臨界溫度時，電阻率 顯著地增大并且減小電流，而依次減少電阻加熱。結果帶來穩定狀態，其中加熱器的溫度處 于臨界溫度處(例如第一預定溫度)。在圖4所示的另一實施方式中，正溫度系數電阻器與電阻加熱元件串聯設置，使 得PTC電阻器用以調節通過加熱元件的電流并且保持穩定狀態的溫度。由于兩個電阻器串 聯，兩個電阻分配相同電流。由于PTC加熱器中的電阻率和溫度的關系，當溫度上升時，增 大的電阻將減少通過支路的總的電流。當需要額外的加熱時，通過使用開關機構，PTC電阻 可以被分路到Oohms，允許全部電流通過加熱元件。雙冗余如前簡要的說明，使用多個加熱機構用以致動熱致動器1而提供冗余。如圖3所 示的一個實施方式，圖中示出采用兩個加熱機構(珀耳貼熱電結熱泵12和電阻加熱元件 13)的熱致動器1的側視圖和截面圖。而且，如先前說明，根據一個實施方式，珀耳貼熱電結 熱泵12操作為主要加熱機構，而電阻加熱元件13操作為第二加熱機構，由此在發生故障或 者為了更快地加熱可膨脹材料(當珀耳貼熱電結熱泵12和電阻加熱元件13兩者并行操作 時)的情況下提供冗余的加熱。在一個操作中，主要加熱機構被激活用以在需要釋放上位鎖組件時加熱可膨脹材 料，或者如本發明的每一個實施方式，主要加熱機構被激活用以將可膨脹材料保持在預定 溫度點。而且，如由本發明的實施方式描述的，主要和第二加熱機構兩者都可以設置用以協 作地加熱可膨脹材料。由第二加熱機構提供的冗余允許所述第二加熱機構在由主要加熱機 構造成故障的情況下執行致動上位鎖機構的任務。主要加熱機構的所述故障模式包括但不
11限于，供電故障和意外的溫度讀數。在這種情況下，熱致動器1的控制系統604能夠監測可 膨脹材料的溫度，使得例如可膨脹材料的實際溫度和期望溫度之間的擴大的差異可以發信 號表示加熱機構故障。如上說明了主要和第二加熱機構的操作。圖3中所示的熱致動器1被設置用以單獨地致動上位鎖釋放機構4。根據替換的 實施方式，熱致動器1可操作用以在混合構造中實現功能，由此熱致動器1用作第一致動 器，并且第二替換的致動器作為次級或第二致動器。所述第二替換的致動器包括例如，電機 致動器、液壓致動器、電子螺線管致動器和其它如本領域的情況所說明的致動器，或者組結 合。第一和第二致動器的每個被設置以完全地致動上位鎖機構，由此還提供其它水平冗余。 這種雙冗余允許在致動器中的一個故障的情況下，另一個致動器執行解鎖上位鎖機構的任 務。替換地，第一和第二致動器可以設置用以部分地致動上位鎖機構。而且，第一和第二致 動器可操作用以協作地致動釋放機構。參照圖5，圖中顯示的是采用兩個致動器的上位鎖組件100的等比例的視圖。在 這個實施方式中，上位鎖組件100包括第一熱致動器1和第二液壓致動器21。在這種結構 中，兩個致動器(1和21)都可以致動上位鎖釋放機構4。以在單一致動器結構中說明的方 式，熱致動器活塞3和液壓致動器活塞22能夠接觸上位鎖釋放機構以致動位鎖機構100。如上所述，兩個致動器1、21可以操作用以提供雙冗余致動上位鎖釋放機構。根據 在圖5中示出的一方面，熱致動器1用作主要致動器而液壓致動器21用作次級或第二致動 器。在熱致動器1顯現故障狀態的情況下，熱致動器1失效(例如不起作用)并且液壓致 動器21承擔主要致動器作用(例如起作用)。這種故障行為可以包括但不限于，加熱器故 障(主要和第二加熱機構兩者)或者在預定的時間以后不能致動。在這種情況下，上位鎖 組件100的過程系統能夠監測上位鎖釋放機構4的位置并確定期望致動和實際致動之間的 經過時間。例如，不能接受的經過時間可以表示上位鎖致動器中的故障并且將因此發信號 給第二致動器以承擔主要致動器的作用(例如變成起作用)并且主要致動器失效(例如不 起作用)。雖然在圖3所示的熱致動器1具有雙冗余加熱機構(例如鎳鉻合金電阻線13和珀 耳貼接合熱泵12)，其可以并行地操作或者單個地操作，在此已經描述該熱致動器與上位鎖 組件100 —起使用，本領域技術人員應理解，可以設想這種熱致動器1的其它使用和應用。雖然已經參照圖示的實施方式和示例說明本發明，說明書不是意圖以限制意義上 解釋。因而，當參照這個說明時，對于本領域技術人員而言，圖示實施方式的多種修改以及 本發明的其它實施方式是顯而易見的。因此認為附后的權利要求將覆蓋這種修改或者實施 方式。雖然本發明的優選的實施方式已經說明在此，本領域技術人員應理解。在沒有背 離本發明的精神和附后權利要求的范圍的情況下，對其可做各種變化。
1權利要求
一種用于保持和釋放起落架系統的上位鎖組件，所述上位鎖組件包括熱致動器，包括腔，配置用以在其中容納可膨脹材料；加熱機構，耦合到所述腔，用于加熱所述可膨脹材料并引起可膨脹材料的體積膨脹；活塞，可滑動地耦合到所述腔并適于響應于所述體積膨脹而延伸；和上位鎖釋放機構，所述上位鎖釋放機構在所述活塞延伸時可釋放地被所述活塞接合，使得所述接合的上位鎖釋放機構引起所述起落架的釋放。
2.根據權利要求1所述的上位鎖組件，其中，所述加熱機構還包括第一電阻加熱裝 置，其可操作用以加熱所述可膨脹材料；和第二珀耳貼結裝置，其可操作用以交替地加熱和 冷卻所述可膨脹材料，所述加熱和冷卻引起所述活塞的致動。
3.根據權利要求1所述的上位鎖組件，其中所述可膨脹材料包括鏈烷烴石蠟。
4.根據權利要求1所述的上位鎖組件，其中所述熱致動器還包括溫度傳感器，所述溫 度傳感器位于所述腔內并且可操作用以測量所述可膨脹材料的所述溫度。
5.根據權利要求4所述的上位鎖組件，還包括與所述溫度傳感器連通的控制系統，所 述控制系統可操作用以接收所述測量溫度并將所述溫度保持在預定閾值以下的預定范圍 處。
6.根據權利要求5所述的上位鎖組件，其中所述預定閾值包括所述可膨脹材料的熔點溫度。
7.根據權利要求2所述的上位鎖組件，其中所述電阻加熱裝置可操作用以聯合所述珀 耳貼結裝置加熱所述材料。
8.根據權利要求2所述的上位鎖組件，其中所述電阻加熱裝置和珀耳貼結裝置的每一 個可操作用以獨立地加熱所述材料而引起所述活塞的延伸，以便當所述電阻加熱裝置和第 二珀耳貼結裝置中的另一個不起作用時提供冗余。
9.根據權利要求1所述的上位鎖組件，還包括選自下面組中的第二致動器第二熱致 動器、電機致動器、液壓致動器和電螺線管致動器，其中所述第二致動器起作用并且可操作 用以當所述熱致動器不起作用時接合所述上位鎖釋放機構。
10.根據權利要求1所述的上位鎖組件，還包括第一恒溫加熱裝置，其耦合到所述腔并 且與所述材料連通，所述第一恒溫加熱裝置可操作用以加熱所述材料并將所述材料保持在 預定溫度處，其中所述加熱機構可操作用于對處于所述預定溫度的所述材料加熱一次到第 二溫度，引起所述可膨脹材料的體積膨脹。
11.根據權利要求10所述的上位鎖組件，其中所述第一恒溫加熱裝置包括正溫度系數 (PTC)加熱器。
12.根據權利要求10所述的上位鎖組件，其中所述加熱機構包括可操作用以加熱所述 可膨脹材料的第一電阻加熱裝置和可操作用以交替地加熱和冷卻所述可膨脹材料的第二 珀耳貼結裝置中的至少一個，所述加熱和冷卻引起所述活塞的致動。
13.根據權利要求10所述的上位鎖組件，其中所述預定溫度包括所述可膨脹材料的熔 化溫度以下的溫度。
14.一種熱致動器，包括腔，設置用以在其內容納可膨脹材料；耦合到所述腔的加熱機構，所述加熱機構包括第一電阻加熱裝置，所述第一電阻加熱 裝置可操作用以加熱所述材料而引起其體積膨脹；和第二珀耳貼結裝置，所述第二珀耳貼 結裝置可操作用以交替地加熱和冷卻所述材料而引起其相應的體積膨脹和收縮；和活塞，可滑動地耦合到所述腔并適于響應于所述體積膨脹而延伸。
15.根據權利要求14所述的熱致動器，其中所述可膨脹材料包括鏈烷烴石蠟。
16.根據權利要求14所述的熱致動器，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于所述 腔中并且可操作用以測量所述可膨脹材料的所述溫度。
17.根據權利要求16所述的熱致動器，還包括與所述溫度傳感器連通的控制系統，所 述控制系統可操作用以接收所述測量溫度并且將所述溫度保持在預定閾值以下的預定范 圍處。
18.根據權利要求17所述的熱致動器，其中所述預定閾值包括所述可膨脹材料的熔點溫度。
19.根據權利要求14所述的熱致動器，其中所述電阻加熱裝置可操作用以與所述珀耳 貼結裝置聯合加熱所述材料。
20.根據權利要求14所述的熱致動器，其中所述電阻加熱裝置和珀耳貼結裝置的每一 個可操作用以獨立地加熱所述材料，引起所述活塞的延伸，以便在所述電阻加熱裝置和第 二珀耳貼結裝置中的另一個不起作用時提供冗余。
21.一種熱致動器，包括腔，配置用以在其內容納可膨脹材料；第一恒溫加熱裝置，耦合到所述腔并且與所述材料連通，所述第一恒溫加熱裝置可操 作用以加熱所述材料并將所述材料保持在預定溫度處；加熱機構，耦合到所述腔并且與所述材料連通，所述加熱機構可操作用以對處于所述 預定溫度的所述材料加熱一次，引起其體積膨脹；和活塞，可滑動地耦合到所述腔并適于響應于所述體積膨脹而延伸。
22.根據權利要求21所述的熱致動器，其中所述第一恒溫加熱裝置包括正溫度系數 (PTC)加熱器。
23.根據權利要求21所述的熱致動器，其中所述加熱機構包括可操作用以加熱所述可 膨脹材料的第一電阻加熱裝置和可操作用以交替地加熱和冷卻所述可膨脹材料的第二珀 耳貼結裝置中的至少一個，所述加熱和冷卻引起所述活塞的致動。
24.根據權利要求21所述的熱致動器，其中所述預定溫度包括低于所述可膨脹材料的 熔化溫度的溫度。
25.一種通過熱致動器接合上位鎖機構以釋放保持起落架的保持構件的方法，所述方 法包括加熱位于所述熱致動器的腔內的可膨脹材料，所述被加熱的可膨脹材料在固態到液態 相變過程中經受體積膨脹并且引起耦合到所述腔的所述熱致動器的活塞的致動；和響應于所述致動，接合所述上位鎖機構以引起彈性地連接到所述上位鎖機構的所述保 持構件的釋放。
26.根據權利要求25所述的方法，其中加熱可膨脹材料還包括加熱所述可膨脹材料并將所述可膨脹材料保持在所述可膨脹材料熔點以下的第一預定溫度處；接收釋放起落架的要求；響應于接收所述要求，將所述可膨脹材料加熱到所述可膨脹材料熔點以上的第二溫 度，所述第二溫度引起所述可膨脹材料的體積膨脹，以便引起所述保持構件的釋放。
27.根據權利要求26所述的方法，還包括(a)提供第一和第二加熱機構，每個所述加熱機構可操作用以加熱所述可膨脹材料；(b)通過所述第一和第二加熱機構中的一個加熱所述可膨脹材料；(c)監測所述第一和第二加熱機構中的所述一個以確定其故障；和(d)響應于所述故障的確定，通過所述第一和第二加熱機構中的另一個加熱所述可膨 脹材料。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述第一加熱機構包括電阻加熱裝置，其可操 作用以加熱所述可膨脹材料；和所述第二加熱機構包括珀耳貼結裝置，其可操作用以交替 地加熱和冷卻所述可膨脹材料而引起所述活塞的致動。
全文摘要
一種用于保持和釋放起落架系統的上位鎖組件，所述上位鎖組件包括熱致動器，熱致動器包括設置用以在其中容納可膨脹材料的腔；耦合到所述腔用于加熱所述可膨脹材料并且引起其體積膨脹的加熱機構；可滑動地耦合到所述腔并且適于響應于所述體積膨脹而伸出的活塞；和上位鎖釋放機構，所述上位鎖釋放機構在所述活塞伸出時可釋放地與所述活塞接合，使得所述接合的上位鎖釋放機構引起所述起落架的釋放。
文檔編號B64C25/26GK101918720SQ200880120836
公開日2010年12月15日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月21日
發明者凱爾·R·施密特, 愛德華·春·凱·陳, 邁克爾·辛克萊 申請人:梅西埃-道蒂公司