本發明涉及針對水平穩定器的振動衰減(vibration dampening)。
背景技術:
飛行器的水平穩定器(horizontal stabilizer)通常經受湍流和引發遍布水平穩定器的振動的飛行特征。當前在沒有或者很少有負面影響的情況下,通過水平穩定器和該穩定器所接合至的機體來吸收和分布這些振動。隨著飛行器制造商努力生產更省油的飛行器,使用省油的發動機(如高旁路涵道風扇(high bypass ducted fans))將隨之增加。由于高旁路涵道風扇發動機的典型取向,因而,來自發動機的湍流排氣(噴氣流)通常在水平穩定器上和上方流動。隨著高旁路涵道風扇發動機的尺寸增加,噴氣流的量將類似地增加。由此產生的因附加噴氣流在水平穩定器上造成的振動力增加的影響也會增加。在某些情況下,噴氣流的增加量可以足以引發水平穩定器中的可測量振動,其傳遞至機身并最終被乘客和乘務員感受到。振動的長期影響可以包括飛行器結構的疲勞,其可以縮減飛行器的使用期限,或增加維護成本。
針對這些考慮和其它因素,提出了在此做出的公開。
技術實現要素:
應當清楚,提供該摘要,以按簡化形式介紹選擇的概念,其在下面的詳細描述中進一步加以描述。該摘要不是旨在用于限制所要求保護的主旨的范圍。
在此描述的裝置和方法為減輕飛行器的水平穩定器的振動而準備。根據一個方面,提供了一種用于水平穩定器的振動衰減系統,其包括至少兩個阻尼器。第一阻尼器聯接至所述水平穩定器的前部,并且被配置成按第一自由度阻尼振動力。第二阻尼器臨近所述穩定器的安裝點聯接至所述水平穩定器。所述第二阻尼器被配置成按第二自由度對所述振動力進行阻尼。
根據另一方面,提供一種用于減輕飛行器的水平穩定器的振動的方法。根據所述方法,在聯接至所述水平穩定器的前部的第一阻尼器處和在樞軸點聯接至所述穩定器的第二阻尼器處接收振動。所述振動利用所述第一阻尼器按第一自由度來阻尼,并且利用所述第二阻尼器按第二自由度來阻尼。
根據又一方面,提供了一種用于飛行器的水平穩定器的振動衰減系統。所述振動衰減系統包括至少三個粘彈性阻尼器。所述第一阻尼器聯接至所述水平穩定器的前部,并且被配置成按第一自由度阻尼振動力。所述第二和第三阻尼器在兩個樞軸點聯接至所述水平穩定器,這兩個樞軸點都圍繞所述水平穩定器的俯仰軸繞軸使所述穩定器樞轉,并且所述第二和第三阻尼器兩者被配置成按第二自由度對所述振動力進行阻尼。
已經討論的特征、功能以及優點可以在本公開的不同實施方式中獨立實現,或者可以在可以參照下列描述和附圖來了解進一步細節的其它實施方式中組合。
附圖說明
圖1是根據在此描述的不同實施方式的、具有多個被動式阻尼器的振動衰減系統的側視圖;
圖2是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有低尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的側視圖;
圖3是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有低尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的立體圖;
圖4是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有十字形尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的側視圖;
圖5是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有十字形尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的立體圖;
圖6是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有T形尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的側視圖;
圖7是根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有T形尾部構造的飛行器中的振動衰減系統的立體圖;
圖8是根據在此描述的不同實施方式的、在單個位置處具有多個阻尼器的振動衰減系統的側視圖;
圖9是根據在此描述的不同實施方式的、具有多個同心設置彈簧的粘彈性阻尼器的截面圖;
圖10是根據在此描述的不同實施方式的、利用線性致動器作為主動式阻尼器和實時振動狀態反饋的振動衰減系統的系統圖;
圖11是根據在此描述的不同實施方式的、利用線性致動器作為主動式阻尼器和估計振動狀態的振動衰減系統的系統圖;
圖12是根據在此描述的不同實施方式的、利用主動式粘彈性阻尼器的振動衰減系統的側視圖;
圖13是示出根據在此呈現的不同實施方式的、用于確定用于減輕飛行器的水平穩定器的振動的阻尼器特性的方法的流程圖;
圖14是示出根據在此呈現的不同實施方式的、用于利用被動式阻尼器來減輕飛行器的水平穩定器的振動的方法的流程圖;
圖15是示出根據在此呈現的不同實施方式的、用于利用主動式阻尼器來減輕飛行器的水平穩定器的振動的方法的流程圖;以及
圖16是根據在此呈現的不同實施方式的、振動衰減計算機的各個組件的計算機圖。
具體實施方式
下面的詳細描述致力于,提供一種利用阻尼器(damper)來減輕與飛行器的水平穩定器相關聯的振動的振動減輕(vibration mitigation)系統和對應方法。如上所述,對于飛行器和發動機制造商以及對應客戶來說,增加飛行器燃料效率是一實質問題。例如,高旁路涵道風扇發動機已經被證明提供增加的效率,然而,隨著這些發動機尺寸的增加,與螺旋槳流(prop wash)相關聯的對應畸變或湍流可以在飛行器的水平穩定器上產生不希望的振動力。這些振動可以傳遞至機架,潛在地產生過度噪聲和結構性疲勞。
利用在此描述的構思和技術,振動衰減系統利用許多阻尼器來沿多個方向吸收和減輕振動力。可以在諸如中廂接合點或樞軸點的安裝點,將阻尼器聯接至飛行器的水平穩定器,以按第一自由度或z方向減輕振動,而聯接至水平穩定器的前部的一個或更多個阻尼器按第二自由度或x方向減輕振動。該阻尼器可以是被動的,如粘彈性阻尼器,其最佳地操作,且目的是減輕具有特定頻率的振動力。阻尼器的數量、類型或特性可以被選擇或設計成,減輕在至少一個頻率或多個頻率下的振動。該阻尼器可以另外或者另選為主動式阻尼器,利用線性致動器來在希望頻率或多個頻率下引發沿希望方向的力,以減輕對應振動。根據另選實施方式,可以經由改變粘彈性阻尼器的流體室內的流體壓力而非利用線性致動器來操作該主動式阻尼器。由主動式阻尼器產生的引發運動(induced motion)可以基于如通過一個或更多個傳感器或加速度計測量出的水平穩定器的實際實時振動狀態,基于如根據一個或更多個飛行器參數預測的估計振動狀態,或其組合。
在下面的詳細描述中,參照附圖進行說明,附圖形成了本發明的一部分,并且通過例示、具體實施方式或實施例的方式示出。下面,參照附圖(其中,貫穿幾個圖,相同數字表示相同部件),對根據不同實施方式的振動減輕系統和用于采用其的方法進行描述。
圖1示出了用于減輕與飛行器的水平穩定器102相關聯的振動的振動減輕系統的側視圖。查看圖1,振動衰減系統100包括阻尼器104。根據該實施例,阻尼器104包括兩個被動式阻尼器,被動式阻尼器105A和被動式阻尼器105B(統稱為“被動式阻尼器105”)。盡管該圖僅示出了兩個阻尼器104,但可以使用附加阻尼器104。在該實施例中,每一個被動式阻尼器105A和105B都是粘彈性阻尼器,具有粘性阻尼器106和諸如彈簧114這樣的彈性部件。該粘性阻尼器106包括粘性流體室108(雙動(double acting))和具有多個孔113的阻尼器活塞110。阻尼器活塞110對粘性流體室108內的粘性流體112施加力。因為粘性流體112基本上不可壓縮,所以當通過阻尼器活塞110施加向下力時,粘性流體112被擠壓通過阻尼器活塞110中的多個孔113。該粘性流體112的和孔113的特征確定了粘性阻尼器106的阻尼特性,其可以通過下面將更詳細描述的阻尼系數(c)來量化。彈簧114利用施加至阻尼器活塞110的向下力來壓縮,進一步減輕向下力,同時提供在停止向下運動之后使阻尼器活塞110朝著開始位置向上移動的返回力。
該相反過程也是真實的。當向阻尼器活塞110施加向上力時,粘性流體室108的頂部中的粘性流體112被擠壓通過孔113,減慢活塞移動并且減輕向上力。彈簧114被拉伸,以產生作用于減輕向上力的張力,同時提供在停止向上移動之后向下移動阻尼器的返回力。應當清楚,被動式阻尼器105內的粘性阻尼器106的數量可以小于、大于或等于彈性部件或彈簧114的數量。貫穿本公開,將彈性部件稱為彈簧114,然而,在不脫離本公開的范圍的情況下,可以利用任何合適的彈性部件。例如,該彈性部件可以包括但不限于:任何常規類型的彈簧、壓縮氣體彈簧、或永久地施加預定力的被動式電線性致動器。還應清楚,盡管針對被動式阻尼器105的不同實施方式被描述為具有利用粘性流體112的粘性阻尼器1206,但本公開可以另選地利用液壓氣動阻尼器或利用可壓縮流體的其它阻尼器來實現。
因為被動式阻尼器104聯接至水平穩定器102,所以施加至阻尼器活塞110的力源自水平穩定器102中的振動力。根據一個實施方式,振動減輕系統100包括:聯接至水平穩定器102的前部116的被動式阻尼器105A,和在樞軸點118處聯接至水平穩定器102的至少一個被動式阻尼器105B。出于本公開的目的,“前部”可以包括樞軸點118的向前的水平穩定器102的任何部分,和水平穩定器102出于調整目的而圍繞其旋轉的對應樞軸。例如,根據一些實施方式,該前部116可以在水平穩定器102上或者臨近水平穩定器102前緣,而根據其它實施方式,該前部116可以包括前水平穩定器翼梁(spar),其可以位于前緣與樞軸點118之間。在一些實現中,該前部可以靠近或臨近樞軸點118。盡管在圖1的側視圖中,在樞軸點118處僅示出了一個被動式阻尼器105B,但根據貫穿附圖描述并示出的實施例,可以存在圍繞樞軸定位在樞軸點處的兩個被動式阻尼器105。下面,參照圖3最佳地示出并進一步描述了該構造。應當明白,在此的公開不限于任何特定數量的阻尼器。
對于商業飛行器的水平穩定器102來說,常見的是,圍繞樞軸繞軸旋轉,以便調整飛行器俯仰,使在不同飛行階段期間適應飛行器的重心位置。為提供這種繞軸旋轉能力,飛行器的水平穩定器102通常經由樞軸點(根據尾部構造)安裝至機身或垂直穩定器,同時利用聯接至水平穩定器102的前部116的起重螺桿或合適致動器來控制俯仰。通過升高和降低起重螺桿,水平穩定器102的前部116升高和降低,圍繞與將平穩定器102所安裝至的樞軸點相交的樞軸繞軸旋轉整個水平穩定器102。出于本公開的目的,振動減輕系統100可以被示出并描述為安裝至結構120。雖然圖1中未具體是示出(圖3中最佳地看到并且下面進行討論),但結構120可以是垂直穩定器和水平穩定器102內的翼梁。
根據各個實施方式,聯接至水平穩定器102的前部116的被動式阻尼器105A被配置成按第一自由度阻尼振動力,而在樞軸點118處聯接至水平穩定器102的被動式阻尼器105B被配置成按第二自由度阻尼振動力。更具體地說,如在圖1中看到,可以按大致平行于飛行器的x軸或縱軸的前后方向,來對通過被動式阻尼器105A按第一自由度減輕的振動力進行。可以按大致平行于飛行器的z軸或大致垂直于飛行器的縱軸的上下方向,來對通過被動式阻尼器105B按第二自由度減輕的振動力進行取向。應注意到,第三阻尼器104另外操作,以按圍繞滾動軸的第三自由度來阻尼振動力,如圖1中的圍繞x軸指示符的滾轉標簽所示。滾轉阻尼在這樣的情況下存在,即,處于垂直穩定器(如圖2和3所示)的相對兩側上的水平穩定器102經受不同振動力。該不同振動可以因發動機推力不對稱、偏航,或不對稱陣風而出現。通過減輕垂直穩定器兩側上的水平穩定器102上的這些振動力,可以減輕滾動引發力。
雖然阻尼器104貫穿附圖被示出為大致與x軸和z軸平行地取向,但應當明白,參照在此公開的不同實施方式中的任一個描述并示出的阻尼器104中的任一個或更多個,可以按相對于x或z軸成角度來取向。例如,如果將主振動力確定為通過水平穩定器102的前部116按相對于x軸的特定角傳導至結構120,則被動式阻尼器105A可以按對應角來取向,該對應角允許振動力沿阻尼器活塞110和彈簧114的行進方向大致線性吸收。
圖2示出了安裝在具有低尾部(low-tail)構造的飛行器202中的振動衰減系統100的側視圖。該低尾部構造是一種常規構造,其中,將水平穩定器102安裝在機身204的向后部分(aft portion)內,并且垂直穩定器206在水平穩定器102上方從機身204起向上延伸。出于各種公知理由,常規低尾部構造200對于其它另選構造來說是合意的,下面將討論其中幾個。然而,水平穩定器102的低定位將水平穩定器102暴露至來自一個或更多個發動機208的出口氣流210的畸變。盡管發動機208可以具有任何類型和數量,但如上所述,發動機208可以是高旁路涵道風扇發動機,其產生顯著量的出口氣流210畸變。發動機208的其它示例包括但不限于:螺旋槳驅動系統、渦扇發動機系統、渦輪螺旋槳系統、電力驅動推進系統、混合動力系統、以及開放式轉子推進系統。
與水平穩定器102相關聯的氣動升力載荷通常經由水平穩定器102的樞軸點118傳導至機身204,這樣,定位在樞軸點118處的阻尼器104將以這樣的頻率為目標,即,升力將因與出口氣流210相關聯的振動力而根據該頻率改變。出口氣流210畸變改變與水平穩定器102相關聯的曳力,該曳力主要經由聯接至水平穩定器102的前部116的起重螺桿而傳導至機身204,其出于調整目的而被用于圍繞樞軸點118旋轉水平穩定器102。因此,定位在水平穩定器102的前部116處的阻尼器104將以這樣的頻率為目標,即,曳力將因與出口氣流210中引發的畸變的性質相關聯的振動力而根據該頻率改變。另外,圍繞水平穩定器102的樞軸點118引發的任何俯仰力矩,將在水平穩定器102的前部116處大致傳導至起重螺桿。根據在此描述的各個實施方式,還可以通過定位在水平穩定器102的前部116處的阻尼器,來減輕與針對俯仰力矩的變化相關聯的任何改變力。
由每一個位置處的阻尼器104所針對的頻率可以根據飛行器202的飛行特征或飛行階段而改變。例如,水平穩定器102上的出口氣流,以及周圍氣流可以在任何指定飛行的爬升階段、巡航階段以及下降階段不同。根據不同實施方式,振動衰減系統100可以被調諧成在特殊飛行階段減輕不希望的振動力。例如,由于與其它飛行階段相比,飛行器202的不成比例的時長可能花費在巡航飛行上,因而,阻尼器104根據在巡航飛行特征期間最可能遭遇的振動頻率來設計或選擇。如下將討論的,為了最大阻尼效果,在針對特定飛行器202調諧或自適應振動衰減系統100方面利用許多設計考慮。
如前提到,出于調整目的,阻尼器104所安裝至的結構120可以包括機身204的結構性組件,包括在水平穩定器102的前部116處所通常使用的起重螺桿。下面轉至圖3,有關振動衰減系統100和其接合至的結構120的進一步細節將根據不同實施方式而加以描述。圖3是安裝在具有低尾部構造200的飛行器202中的振動衰減系統100的立體圖。利用該立體圖,可以看出,起重螺桿302的上下移動對水平穩定器102的前部116進行上下移動,其使水平穩定器102圍繞與樞軸點118A和118B的相交的樞軸310樞轉。
該實施方式的振動衰減系統100包括三個阻尼器104。具體來說,被動式阻尼器105A聯接至水平穩定器102的前部116處的起重螺桿302,并且設置成按大致平行于x軸的第一自由度或前后地對振動力進行阻尼。該實施例的前部116包括水平穩定器前翼梁304,以使起重螺桿302經由被動式阻尼器105A聯接至水平穩定器前翼梁304。被動式阻尼器105B和105C分別在水平穩定器后翼梁處聯接至樞軸點118A和118B,并且被配置成,按大致平行于z軸的第二自由度或上下地對振動力進行阻尼。
圖4和5分別示出了根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有十字形尾部構造400的飛行器202中的振動衰減系統100的側視圖和立體圖。利用十字形尾部構造400,水平穩定器102安裝在垂直穩定器206的尖端402和根部404之間。如在圖5中看到,起重螺桿302將水平穩定器102的前部116聯接至垂直穩定器前翼梁504。將阻尼器104安裝在起重螺桿302與垂直穩定器前翼梁504(或結構120)之間,或者起重螺桿302與水平穩定器102的前部116之間。根據不同實施方式,該阻尼器104可以是如上所述的被動式阻尼器105A,或者下面參照圖10-12進一步詳細描述的主動式阻尼器。
十字形尾部構造400的這個實施例包括限定樞軸310的兩個樞軸點118A和118B,水平穩定器102經由起重螺桿302圍繞該樞軸310旋轉以便調整。在樞軸點118A和118B處,兩個阻尼器(在這個實施例中,被動式阻尼器105B和105C)安裝至水平穩定器后翼梁306與垂直穩定器后翼梁506之間的水平穩定器102。該阻尼器針對低尾部構造200按上述同一方式操作。具體來說,將被動式阻尼器105A設置成按大致平行于x軸的第一自由度或前后地阻尼振動力,而將被動式阻尼器105B和105C設置成按大致平行于z軸的第二自由度或上下地阻尼振動力。
圖6和7分別示出了根據在此描述的不同實施方式的、安裝在具有T形尾部構造600的飛行器202中的振動衰減系統100的側視圖和立體圖。盡管將振動衰減系統100按T形尾部構造600接合至水平穩定器102和垂直穩定器206的精確結構可以稍微不同于下面參照圖4和5描述的十字形尾部構造400的結構,但阻尼器104本身的構造和操作和圖6和7所示T形尾部構造600大致相同。與T形尾部構造600的主要差異在于,水平穩定器102安裝在垂直穩定器206的尖端402處或臨近其安裝,而非尖端402與根部404之間的位置。
下面轉至圖8,并且將對振動衰減系統100的另選實施方式進行描述。在圖8所示實施例中,振動衰減系統100包括:聯接至水平穩定器102的前部116的、被配置為被動式阻尼器105A的阻尼器104;和聯接至水平穩定器102的樞軸點118的一排802并聯阻尼器104。該排802阻尼器104代替了上述不同實施方式中的單一阻尼器104。該實施例的排802包括兩個阻尼器104A和104B。該排802中的每一個阻尼器104A和104B都是粘彈性阻尼器,具有粘性阻尼器106和彈簧114。每一個粘性阻尼器都可以被調諧或設置成在特定頻率下減輕振動,其可以不同于該排802阻尼器104內的其它目標頻率。在這種情況下,可以根據希望目標頻率來選擇可容易獲得的粘彈性阻尼器,并且進行聚合,以創建在可以不同于該排802內的單個阻尼器104的頻率或多個頻率下減輕振動的排802。該排802內的每一個阻尼器104可以影響該排802內的其它阻尼器104的操作,然而,該影響可以利用已知工程技術來確定,以使可以由此設計該排802。該排802內的阻尼器104的數量和類型可以在不脫離該變更的范圍內改變。盡管該排802在圖8中被示出為聯接至具有單一被動式阻尼器105A的樞軸點118,該被動式阻尼器105A聯接至水平穩定器102的前部,但可以在振動衰減系統100內的任何或全部阻尼器位置處利用一個排802。
圖9是根據不同實施方式的、具有同心排布結構900的粘彈性阻尼器(或被動式阻尼器105)的截面圖。該同心排布結構900包括圍繞粘性阻尼器106定位的多個同心排列彈簧114A和114B。根據該實施例,第一彈簧114A在第一彈簧114A的第一端部902處抵接固定底阻尼器壁906。第一彈簧114A在第一彈簧114A的第二端部904處抵接可移動頂阻尼器壁908。該可移動頂阻尼器壁908連接至粘性流體室108內的阻尼器活塞110。該可移動頂阻尼器壁908還在連接點920連接至水平穩定器102,并且在固定底阻尼器壁906處連接至結構120。在連接點920處,來自水平穩定器102的振動力向上和向下平移阻尼器活塞110,如開放箭頭所示。阻尼器活塞110的線性平移在壓縮第一彈簧114A的同時,受阻于粘性流體室108內的粘性流體112。第二彈簧114B位于第一彈簧114A內,并且在第一內彈簧端部912處抵接粘性流體室108的頂表面910,而在第二內彈簧端914處抵接可移動頂阻尼器壁908。粘彈性阻尼器104按上述方式減輕振動力。然而,因為第一彈簧114A和第二彈簧114B的不同特性,所以可以調諧粘性阻尼器104來針對不同振動頻率。
根據一個實施方式,可以選擇第一彈簧114A或者114B之一的位移長度,以使可移動頂阻尼器壁908可以在接合其它彈簧之前,利用來自一個彈簧的阻力而平移一希望距離。作為阻尼器活塞110的位移函數,彈簧114A和114B的連續接合允許針對該粘彈性阻尼器的可變固有頻率作為阻尼器位移的函數。粘彈性阻尼器105的該方面可以被特制成,僅按不同飛行條件或發動機設置來吸收大部分臨界振動頻率。如下更詳細描述的,如果在另選飛行條件下希望不同阻尼系數,則該被動式阻尼器105可以與一可變或者主動式阻尼器組合。
作為例示具有如上示出并描述的同心排布結構900的被動式阻尼器105的功能的實施例,在起飛時暴露至螺旋槳流的水平穩定器102的振蕩頻率最可能更高(由于更高風扇/發動機RPM),并且振蕩性位移的量值因潛在更快速的出口氣流210和對應螺旋槳流而大于巡航條件下的量值。順序彈簧系統可以被設計為,在起飛時按高頻率/高位移條件操作,在此期間,兩個彈簧114A和114B在這個條件下,可能因水平穩定器102的更高位移而接合。同一系統還能夠在巡航飛行期間最佳地操作,對此,水平穩定器102經受因不同發動機設置而造成的更低頻率振動和更低位移。
圖1-9已經描述了利用被動式阻尼器105的振動衰減系統100的操作。利用被動式阻尼器的一個優點是,它們相對簡單、廉價并且可靠。然而,根據另選實施方式,在此描述的振動衰減系統100內的任何或全部阻尼器104可以是主動式阻尼器。出于本公開的目的,“主動式阻尼器”可根據與水平穩定器102相關聯的實時或估計振動狀態而動態自適應,以改變阻尼特性。根據一些實施方式,主動式阻尼器利用線性致動器來在希望頻率或多個頻率下引發沿希望方向的運動,以減輕對應振動。根據另選實施方式,該主動式阻尼器可以經由改變粘彈性阻尼器的流體室內的流體壓力而非利用線性致動器來操作。由主動式阻尼器產生的引發運動可以基于如通過一個或更多個傳感器或加速度計測量的水平穩定器的實際實時振動狀態,基于如根據一個或更多個飛行器參數預測的估計振動狀態,或其組合。
如前所述,飛行器202按各種飛行/發動機條件來操作,其導致針對作用于經受來自出口氣流210的畸變或其它振動力的水平穩定器102上的各種力和力矩的恒定改變的強制函數。主動阻尼系統具有這樣的優點,即,可自適應于操作條件,并因此提供優越的振動阻尼行為。應注意到,主動阻尼系統可以按如下的方式來設計:考慮到該系統的冗余(多個相同的獨立系統)和潛在被動式后備系統。
查看圖10,振動衰減系統100包括利用主動式阻尼器1002的主動阻尼系統1000。該主動式阻尼器1002可以包括電線性致動器1004,其可以經由來自振動衰減計算機1006的致動器命令1012而選擇性地啟用,而上下或前后平移,以施加遭遇由水平穩定器102經歷的振動力的減輕力。在該實施例中,傳感器1008定位在水平穩定器102和/或機身204以及對應結構120上。傳感器1008可以包括任何類型和數量的加速度計或位置傳感器,其可操作以測量并向振動衰減計算機1006提供與振動力相關聯的實時振動狀態,作為傳感器輸入1010。應當清楚,“實時振動狀態”可以是原始加速度和位置數據,或者利用該實時加速度和位置數據所計算出的某一所得數據,如水平穩定器102中的振動的頻率和幅度。傳感器1008沿任意取向的兩個主軸進行測量,只要這些軸彼此大致垂直,并且它們相對于水平穩定器102或機身204的偏移已知即可。
利用該傳感器輸入1010,振動衰減計算機1006確定要通過主動式阻尼器1002執行的最佳力(假設主動阻尼系統1000是如在此參照圖10描述的純電氣阻尼系統),或者固有頻率/阻尼比率(假設主動阻尼系統1000是如下參照圖12討論的半被動式系統)。振動衰減計算機1006接著向主動式阻尼器1002提供該最佳力/位置確定作為致動器命令1012,以供致動。每一個主動式阻尼器1002將位置與時間輸入信號作為致動器反饋1014反向中繼至振動衰減計算機1006,以確保閉環控制。
圖11例示了利用主動式阻尼器1002的主動阻尼系統1000的另選實施方式。該實施例類似于上面參照圖10描述的實施例,并且其主要差別是缺少傳感器輸入1010。利用上述系統,傳感器1008用于測量并向振動衰減計算機1006提供與水平穩定器102上的振動力相關聯的實時振動狀態。然而,在該另選實施方式中,不是利用傳感器1008,而是振動衰減計算機1006利用與飛行器202或者一個或更多個飛行器系統的當前狀態相對應的一個或更多個飛行器參數1102,以便確定估計振動狀態。該振動衰減計算機1006按上面參照實時振動狀態描述的相同方式來利用該估計振動狀態,以便確定減輕所估計的振動的致動器命令。針對該實施方式的目的,與傳感器1008和關聯傳感器輸入1010相對應的虛線用于指示:可選地包含下面要參照又一另選實施方式進一步詳細討論的傳感器1008。
飛行器參數1102可以包括任何數量和類型的信息,其可利用已知分析技術,按任何指定時間,在確定作用于水平穩定器102上的力方面加以應用。例如,飛行器參數1102可以包括但不限于:一個或更多個發動機設置、飛行特征、飛行器特征、飛行控制設置、環境參數,或其組合。下面,提供這些例示性飛行器參數的非限制例。發動機設置可以包括:不同卷軸(various spool)的每分鐘發動機轉速(RPM)、推力設置、葉片間距或發動機間距(若可變的話)。飛行特征可以:包括空氣速度、迎角、俯仰姿態、滾動姿態、偏航姿態、以及飛行路徑角。飛行器特征可以包括飛行器重量和重心。飛行控制設置可以包括水平穩定器沖角和升降舵與調整片有效角。環境參數可以包括:環境壓力、溫度、以及相對濕度。
利用這些飛行器參數1102,振動衰減計算機1006可以分析作用于水平穩定器120上的所預測的振動力,并且使用所得的估計振動狀態,而非上面參照圖10的實施方式討論的通過傳感器1008測量的實時振動狀態,來確定適當的致動器命令1012。下面,參照圖11的主動阻尼系統1000(包括與傳感器1008相關聯的虛線),對主動阻尼系統1000的第三實現進行描述。
在該主動阻尼系統1000的第三實施方式中,振動衰減系統1006利用飛行器參數1102來確定所估計的振動狀態和對應致動器命令1012。另外,振動衰減計算機1006接收來自傳感器1008的、測量水平穩定器102的實時振動狀態的傳感器輸入1010。利用水平穩定器102的實時振動狀態,振動衰減計算機1006可以確定對應的致動器命令1012,其可以被用于調節根據所估計振動狀態而提供的致動器命令1012。按這種方式,主動阻尼系統1000可以基于根據許多飛行器參數確定的預測振動狀態來提供致動器命令1012,同時隨著實際振動狀態的出現而測量它們,并因此進行修正。該類型雙重輸入系統可以比先前所述的那些更復雜,但可以更快速且更準確地操作。
圖12例示了用于主動阻尼系統1000的又一另選實施方式。該系統利用主動式粘彈性阻尼器1202A和1202B(統稱且通稱為“主動式粘彈性阻尼器1202”),以減輕施加至水平穩定器102的振動力。與上面參照圖10和11的電線性致動器1004討論的系統類似地,該實施方式利用振動衰減計算機1006,以經由主動式粘彈性阻尼器1202向水平穩定器102主動施加減輕力。然而,代替采用電線性致動器地,該實施例的主動阻尼系統1000利用主動式粘彈性阻尼器1202。像上述被動式阻尼器105一樣,該主動式粘性阻尼器1202具有諸如彈簧114這樣的彈性部件和粘性阻尼器(其是可變粘性阻尼器1206)。前述被動式系統的粘性阻尼器106與產生主動式系統的該實施方式的可變粘性阻尼器1206之間的差別在于,振動衰減計算機1006可操作以改變粘性流體室108內的壓力,在需要時上下移動阻尼器活塞110,主動減輕振動力。因為可變粘性阻尼器1206考慮到改變粘性流體112內的壓力,所以可變粘性阻尼器1206內的所述室被稱為可變系數阻尼部件1224。
圖12的主動阻尼系統1000經由振動衰減計算機1006操作,控制一個或更多個關聯的可變系數阻尼部件1224內的壓力。這通過如下方式來完成:致動流體累積器回路1204A或1204B(統稱并且通稱為“流體累積器回路1204”)內的可變流量閥(即,流量控制閥)1214,以從可變粘性阻尼器1206添加或去除粘性流體112和對應壓力。改變可變系數阻尼部件1224內的壓力改變了阻尼系數(c),其依次改變了主動式粘彈性阻尼器1202的阻尼特性。
為控制粘性流體112的壓力,可以使用流體累積器回路1204。出于例示性目的,對以流體方式聯接至主動式粘彈性阻尼器1202B的流體累積器回路1204B進行描述。該流體累積器回路1204B在圖12中用虛線來描繪輪廓。類似的是,第二流體回路,或流體累積器回路1204A與主動式粘彈性阻尼器1202A相關聯,并且為清楚起見,用點線和虛線來描繪輪廓。
該流體累積器回路1204B包括與可變流量閥1214串聯的壓力傳感器1208。該壓力傳感器1208向振動衰減計算機1006提供與可變系數阻尼部件1224內的和流體累積器回路1204B內的壓力有關的傳感器輸入1210。可變流量閥1214的致動將流體從累積器1216移動至可變系數阻尼部件1224,并且類似地從可變系數阻尼部件1224釋放壓力,允許振動衰減計算機1006管理主動式粘彈性阻尼器1202內的阻尼系數(c)。流體累積器回路1204B另外包括用于存儲粘性流體112的容器1220、和用于填充該系統的泵1218。
該實施方式的振動衰減計算機1006接收振動狀態輸入1222,其被用于確定針對可變流量閥1214的壓力命令1212。振動狀態輸入1222可以包括實時振動狀態或對應加速度和位置數據,其可以通過上面參照圖10描述的許多加速度計和位置傳感器來實時測量。另選的是,振動狀態輸入1222可以包括飛行器參數1102,其可以被振動衰減計算機1006用于確定如上參照圖11描述的估計振動狀態。
圖12例示了用于控制主動阻尼系統1000內的多個主動式粘彈性阻尼器1202的另選實施方式。首先,每一個主動式粘彈性阻尼器1202都可以聯接至分離的流體累積器回路1204。忽略圖12中的虛線,將主動式粘彈性阻尼器1202A聯接至流體累積器回路1204A,而將主動式粘彈性阻尼器1202B聯接至流體累積器回路1204B。振動衰減計算機1006控制流體累積器回路1204A和1204B兩者。另選的是,流體累積器回路1204的、可以被選擇或設計成向多個主動式粘彈性阻尼器1202提供流體的組件可以共用。查看圖12,包括利用點線繪制的組件,但忽略流體累積器回路1204A,可以看到向主動式粘彈性阻尼器1202A和1202B兩者供應粘性流體112的更小流體累積器回路。應當清楚,出于清楚的目的,將該圖簡化了,而不應視為限制。與圖12和其它圖所示的組件相比,可以存在增加或更少的組件。
轉至圖13,對根據在此呈現的不同實施方式的、用于確定用于減輕飛行器202的水平穩定器102的振動的阻尼器特性的方法進行描述。應當清楚,與該圖所示的和在此描述的相比,可以執行更多或更少的操作。與在此描寫的操作相比,這些操作還可以并行或者按不同次序來執行。圖13示出了用于確定振動衰減系統100的阻尼器的特性的例程1300。該例程1300在操作1302開始,其中,確定用于該分析的輸入。該輸入可以包括許多參數,包括但不限于:飛行器202的飛行器幾何結構和總體結構布局、用于水平穩定器102的材料特性、發動機核心和風扇性能參數、與設計任務簡檔相對應的操作條件范圍(即,馬赫數和高度)、以及要向該任務簡檔提供的加權因子。該加權因子從噪聲和疲勞的角度,指示各種參數的相對意義。
從操作1302起,該例程1300繼續至操作1304,其中,針對可在任務中獲得的許多飛行條件,利用在操作1302確定的分析輸入,來執行不穩定的動力計算流體動力學(CFD)分析。該例程1300并行繼續至操作1306和1308。在操作1306,作用于水平穩定器102的振動力根據后處理CFD結果來確定。該過程模仿作用于浸入出口氣流210中的水平穩定器102上的不穩定的提升、拖曳、以及俯仰力矩。換句話說,操作1306估計提升力矩、拖曳力矩、以及俯仰力矩,作為作用于經歷來自螺旋槳湍流的振動力的水平穩定器102上的時間的函數。
在操作1308,利用水平穩定器102幾何結構和在操作1302確定的機械特性來構造動力(dynamic)有限元法(FEM)模型。從操作1306和1308起,該例程1300繼續至操作1310,其中,針對根據CFD分析獲取的振動力(提升力矩、拖曳力矩以及俯仰力矩)的范圍,運行動力FEM模型。在操作1312,針對飛行條件范圍,提供水平穩定器102的根部處(即,在樞軸點118處)的激發頻率(ω0)的矩陣。
該例程1300繼續至操作1314,其中,求解運動的線性常微分方程,以標識足夠的阻尼系數和阻尼比率,以使振動衰減系統100在與指定設計問題相關聯的需求和技術限制以及飛行器的一般需求可以規定的內容內,造成對該振動的實質阻尼。根據一個非限制實現,求解運動的線性常微分方程,以標識足夠的阻尼系數(c)和阻尼比率(ζ),以使(ζ)大于1。在操作1316,根據在操作1314確定的阻尼系數(c),來選擇或設計阻尼器104,并且例程1300結束。
圖14是示出根據在此呈現的不同實施方式的、用于利用被動式阻尼器105來減輕飛行器202的水平穩定器102的振動的方法的例程1400。該例程1400在操作1402開始,其中,在振動衰減系統100的被動式阻尼器105處接收振動力。操作1404和1406并行發生。在操作1404,壓縮粘彈性阻尼器的彈性部件。如上所述,根據被動式阻尼器105的構造,可以存在諸如彈簧114這樣的單一彈性部件、多個彈性部件,和/或同心排列彈簧114。在一些實施方式中,如利用同心排布結構900,該彈簧壓縮可以是順序的,第一彈簧在第二彈簧接合之前被壓縮至預定位移。
在操作1406,與該粘性阻尼器108相關聯的阻尼器活塞110根據所施加的振動力而移動。該移動將粘性流體112擠壓通過阻尼器活塞110中的孔113,其操作以抵抗或減慢阻尼器活塞110的移動。從操作1404和1406起,該例程1400繼續至操作1408,其中,所述阻尼器活塞110經由通過被壓縮的彈性部件所施加的力,沿它們的開始位置的方向返回。被動式阻尼器105的這種抗振蕩移動有效地減輕施加至水平穩定器102的振動力。
圖15是示出根據在此呈現的不同實施方式的、用于利用主動式阻尼器1002來減輕飛行器202的水平穩定器102的振動的方法的例程1500。應當清楚,在此描述的邏輯操作可以被實現為:(1)運行在計算系統上的一序列計算機實現動作或程序模塊,和/或(2)該計算系統內的互連機器邏輯電路或電路模塊。該實現是取決于該計算系統的性能和其它操作參數的選擇問題。因此,在此描述的邏輯操作被不同地稱為操作、結構性裝置、動作或模塊。這些操作、結構性裝置、動作以及模塊可以采用軟件、采用固件、硬件、采用專用數字邏輯、及其任何組合來實現。還應清楚,與該圖所示和在此描述的相比,可以執行更多或更少的操作。與在此描寫的操作相比,這些操作還可以并行或者按不同次序來執行。
該例程1500在操作1502開始,其中,在主動式阻尼器105處接收振動力。在操作1504,如果測量實時振動狀態,則振動衰減計算機1006接收來自傳感器1008的傳感器輸入1010。如果傳感器1008未被用于測量實時振動狀態,則振動衰減系統1006接收來自飛行器202上的各個飛行器系統的飛行器參數1102。如上所述,根據一個實施方式,振動衰減計算機1006接收傳感器輸入1010和飛行器參數1102兩者。
從操作1504起,該例程1500繼續至操作1506,其中,振動狀態基于來自傳感器1008的實時測量來確定,或者根據所接收的飛行器參數1102來估計。在操作1508,振動衰減計算機1006基于振動狀態來確定致動器命令1012或壓力命令1212,并且向主動式阻尼器1002或可變流量閥1214提供恰當的命令。振動衰減計算機1006在操作1510接收來自主動式阻尼器1002的反饋,并且例程1500結束。
圖16示出了上述振動衰減計算機1006的例示性計算機架構1600,其能夠執行在此描述的、按上面提出的方式減輕水平穩定器102的振動的軟件組件。該計算機架構1600包括:中央處理單元1602(CPU)、包括隨機存取存儲器1614(RAM)和只讀存儲器1616(ROM)的系統存儲器1608、以及將該存儲器聯接至CPU 1602的系統總線1604。
CPU 1602是執行計算機架構1600的操作所需的算術和邏輯操作的標準可編程處理器。該CPU 1602可以通過經由操縱在這些狀態之間進行區分并且改變這些狀態的切換部件(switching element),而從一個離散的物理狀態轉變至下一個物理狀態,來執行該必需操作。切換部件通常可以包括:保持兩個二元(binary)狀態之一的電子電路(如觸發器(flip-flop)),和基于一個或更多個其它切換部件(如邏輯門)的狀態的邏輯組合來提供輸出狀態的電子電路。這些基本切換部件可以被組合成創建更復雜的邏輯電路,包括寄存器、加法器-減法器、算術邏輯單元、浮點單元等。
該計算機架構1600還包括:用于存儲操作或控制系統1618的大容量存儲裝置1610;和專用模塊或其它程序模塊,如根據上述各個實施方式的、可操作以向阻尼器104提供致動器命令1012和壓力命令1212的振動減輕模塊1624。該大容量存儲裝置1610通過連接至總線1604的大容量存儲控制器(未示出)連接至CPU 1602。該大容量存儲裝置1610及其關聯計算機可讀介質向計算機架構1600提供非易失性存儲。
該計算機架構1600可以通過變換大容量存儲裝置的物理狀態而在大容量存儲裝置1610上存儲數據,以反映所存儲的信息。在本描述的不同實現中,該物理狀態的特定變換可以取決于各種因素。這種因素的示例可以包括但不限于:被用于實現大容量存儲裝置1610的技術,而無論該大容量存儲裝置是被特征化為主存儲還是輔存儲等。例如,該計算機架構1600可以通過如下方式來向大容量存儲裝置1610存儲信息:經由存儲控制器發出用于改變磁盤驅動器裝置內的特定位置的磁特性、光學存儲裝置中的特定位置的反射或折射特性,或者固態存儲裝置中的特定電容器、晶體管,或其它離散組件的電氣特性的指令。在不脫離本描述的范圍和精神的情況下,物理介質的其它變換也是可以的,并且僅提供前述實施例以易于該描述。該計算機架構1600還可以通過檢測大容量存儲裝置內的一個或更多個特定位置的物理狀態或特性,來從大容量存儲裝置1610讀取信息。
盡管在此包含的計算機可讀介質的描述指諸如硬盤或CD-ROM驅動器這樣的大容量存儲裝置,但本領域技術人員應當清楚,計算機可讀介質可以是可以通過計算機架構1600接入的任何可獲計算機存儲介質。通過示例而非限制的方式,計算機可讀介質可以包括按任何方法或技術實現的、用于存儲信息(如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據)的易失性和非易失性、可去除和非可去除介質。例如,計算機可讀介質包括但不限于:RAM、ROM、EPROM、EEPROM、閃速存儲器或其它固態存儲器技術、CD ROM、數字萬用盤(DVD)、HD-DVD、BLU-RAY,或其它光學存儲裝置,磁帶盒、磁帶、磁盤存儲部或其它磁存儲裝置,或者可以被用于存儲希望信息并且可以通過計算機架構1600接入的任何其它介質。
根據各個實施方式,該計算機架構1600可以經由諸如網絡1620的網絡,在利用針對其它飛行器系統和遠程計算機的邏輯連接的連網環境中操作。該計算機架構1600可以經由連接至總線1604的網絡接口單元1606而連接至網絡1620。應當清楚,還可以利用該網絡接口單元1606,來連接至其它類型類型的網絡和遠程計算機系統。該計算機架構800還可以包括用于接收和處理來自許多裝置(包括控制顯示單元、鍵盤、鼠標器、電子針筆、或可以呈現在連接顯示器1612上的觸摸屏)的輸入的輸入-輸出控制器1622。類似的是,該輸入-輸出控制器1622可以向顯示器1612、打印機、或其它類型的輸出裝置提供輸出。
而且,本公開包括根據下列條款的實施方式:
條款1、一種用于飛行器的水平穩定器的振動衰減系統,該系統包括:
第一阻尼器,該第一阻尼器聯接至所述水平穩定器的前部,所述第一阻尼器被配置成按第一自由度對振動力進行阻尼;以及
第二阻尼器,該第二阻尼器臨近所述水平穩定器的安裝點聯接至所述水平穩定器,所述第二阻尼器被配置成按第二自由度對所述振動力進行阻尼。
條款2、根據條款1所述的振動衰減系統,其中,所述安裝點包括樞軸點。
條款3、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述樞軸點包括圍繞所述水平穩定器的俯仰軸的第一樞軸點,并且其中,所述振動衰減系統還包括第三阻尼器,該第三阻尼器臨近圍繞所述水平穩定器的所述俯仰軸的第二樞軸點聯接至所述水平穩定器,所述第三阻尼器被配置成按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼。
條款4、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一個包括被動式阻尼器。
條款5、根據條款4所述的振動衰減系統,其中,所述被動式阻尼器包括粘彈性阻尼器。
條款6、根據條款5所述的振動衰減系統,其中,所述粘彈性阻尼器包括兩個彈簧:被配置成減輕根據第一頻率的振動的第一彈簧;和被配置成減輕根據第二頻率的振動的第二彈簧。
條款7、根據條款6所述的振動衰減系統,其中,基于來自涵道風扇發動機的出口氣流的擾動的頻率,來對所述第一頻率和所述第二頻率中的一個進行選擇。
條款8、根據條款6所述的振動衰減系統,其中,所述兩個彈簧同心地設置在所述粘彈性阻尼器內。
條款9、根據條款8所述的振動衰減系統,其中,所述第一彈簧在第一端部處抵接固定底阻尼器壁,而在第二端部處抵接可移動頂阻尼器壁,所述可移動頂阻尼器壁連接至在粘性流體室內的阻尼器活塞,以使所述阻尼器活塞的線性平移在壓縮所述第一彈簧的同時時受阻于所述粘性流體室內的粘性流體,以及
其中,所述第二彈簧位于所述第一彈簧內,并且在第一內彈簧端部處抵接所述粘性流體室的頂表面,而在第二內彈簧端處抵接所述可移動頂阻尼器壁。
條款10、根據條款6所述的振動衰減系統,其中,所述兩個彈簧彼此分離。
條款11、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述第一自由度包括大致平行于所述飛行器的縱軸的前后方向,以及其中,所述第二自由度包括大致垂直于所述飛行器的縱軸的上下方向。
條款12、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述第一自由度包括大致平行于所述飛行器的縱軸的前后方向,并且其中,所述第二自由度包括針對所述飛行器的縱軸的角方向。
條款13、根據條款2所述的振動衰減系統,所述振動衰減系統還包括:一排并聯阻尼器,該排并聯阻尼器臨近所述水平穩定器的樞軸點聯接至所述水平穩定器,其中,所述一排并聯阻尼器包括所述第二阻尼器和第三阻尼器,所述第二阻尼器被配置成在第一頻率內按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼,而所述第三阻尼器被配置成在第二頻率內按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼。
條款14、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一個包括主動式阻尼器。
條款15、根據條款14所述的振動衰減系統,其中,所述主動式阻尼器包括電線性致動器,并且其中,所述振動衰減系統還包括:
振動衰減計算機,該振動衰減計算機可操作以確定用于減輕與所述水平穩定器相關聯的振動頻率的致動器命令,并將所述致動器命令提供給所述電線性致動器以供所述電線性致動器執行。
條款16、根據條款15所述的振動衰減系統,所述系統還包括:
多個加速度計或位置傳感器,所述多個加速度計或位置傳感器被配置成,測量與所述水平穩定器相關聯的實時振動狀態,并將該實時振動狀態提供給所述振動衰減計算機,
其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:確定用于減輕通過所述多個加速度計或位置傳感器測量的所述實時振動狀態的所述致動器命令。
條款17、根據條款15所述的振動衰減系統,其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:
接收與所述飛行器或飛行器系統的當前狀態相對應的一個或更多個飛行器參數;
基于所述一個或更多個飛行器參數,來確定與所述水平穩定器相關聯的估計振動狀態;以及
確定用于減輕所述估計振動狀態的所述致動器命令。
條款18、根據條款17所述的振動衰減系統,其中,所述一個或更多個飛行器參數包括:
發動機設置、飛行特征、飛行器特征、飛行控制設置、以及環境參數中的一個或更多個。
條款19、根據條款15所述的振動衰減系統,所述系統還包括:
多個加速度計或位置傳感器,所述多個加速度計或位置傳感器被配置成,測量與所述水平穩定器相關聯的實時振動狀態,并將該實時振動狀態提供給所述振動衰減計算機,
其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:
接收與所述飛行器或飛行器系統的當前狀態相對應的一個或更多個飛行器參數;
基于所述一個或更多個飛行器參數,來確定與所述水平穩定器相關聯的估計振動狀態;
確定用于減輕所述估計振動狀態的所述致動器命令;
根據為減輕所述估計振動狀態所確定的所述致動器命令,從所述振動衰減計算機向所述電線性致動器提供用于移動所述水平穩定器的指令;
接收通過所述多個加速度計或位置傳感器測量的所述實時振動狀態;
基于所述實時振動狀態來確定校正致動器命令;以及
將所述校正致動器命令提供給所述電線性致動器。
條款20、根據條款14所述的振動衰減系統,其中,所述主動式阻尼器包括具有可變系數阻尼部件的粘彈性阻尼器,并且其中,所述振動衰減系統還包括:
振動衰減計算機,該振動衰減計算機可操作以確定針對所述可變系數阻尼部件的、用于減輕與所述水平穩定器相關聯的振動頻率的壓力命令,并且該振動衰減計算機可操作以根據所述壓力命令來致動流體累積器回路中的可變流量閥,來管理所述可變系數阻尼部件內的阻尼系數,以減輕所述振動頻率。
條款21、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述水平穩定器安裝在所述飛行器的機身內的低尾部構造中。
條款22、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述水平穩定器安裝在所述飛行器的垂直穩定器內的十字形尾部構造中。
條款23、根據條款2所述的振動衰減系統,其中,所述水平穩定器安裝在所述飛行器的垂直穩定器的頂部內的T形尾部構造中。
條款24、一種用于減輕飛行器的水平穩定器的振動的方法。該方法包括以下步驟:
在聯接至所述水平穩定器的前部的第一阻尼器處和臨近樞軸點聯接至所述水平穩定器的第二阻尼器處接收振動;
利用所述第一阻尼器按第一自由度對所述振動進行阻尼;以及
利用所述第二阻尼器按第二自由度對所述振動進行阻尼。
條款25、根據條款24所述的方法,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一個包括被動式阻尼器。
條款26、根據條款25所述的方法,其中,所述被動式阻尼器包括粘彈性阻尼器,以使阻尼所述振動的步驟包括以下步驟:
利用活塞擠壓粘性流體,以將所述粘性流體擠壓通過所述活塞中的一個或更多個孔,并且響應于來自所述振動的力壓縮彈簧,而在釋放所述力時利用來自所述彈簧的力朝著開始位置使所述活塞返回。
條款27、根據條款26所述的方法,其中,壓縮所述彈簧的步驟包括以下步驟:按第一頻率壓縮被配置用于減輕第一振動力的第一彈簧,而按第二頻率壓縮被配置用于減輕第二振動力的第二彈簧。
條款28、根據條款27所述的方法,其中,壓縮所述第一彈簧和壓縮所述第二彈簧的步驟包括以下步驟:
利用可移動頂阻尼器壁向圍繞中心阻尼器部件同心排列的所述第一彈簧和所述第二彈簧施加力,所述中心阻尼器部件從一個端部處的所述可移動頂阻尼器壁延伸至另一端部處的粘性流體室中的阻尼器活塞,以使施加至所述可移動頂阻尼器壁的所述力壓縮所述第一彈簧和所述第二彈簧,同時受阻于利用所述阻尼器活塞的所述粘性流體室內的粘性流體。
條款29、根據條款24所述的方法,所述方法還包括以下步驟:
在一排并聯阻尼器處接收所述振動,該排并聯阻尼器臨近所述水平穩定器的樞軸點聯接至所述水平穩定器,所述一排并聯阻尼器包括所述第二阻尼器和第三阻尼器,其中,所述第二阻尼器被配置成以第一頻率按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼,而所述第三阻尼器被配置成以第二頻率按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼,并且
其中,利用所述第二阻尼器按第二自由度對所述振動進行阻尼的步驟包括以下步驟:利用所述第二阻尼器和所述第三阻尼器按第二自由度對所述振動進行阻尼。
條款30、根據條款24所述的方法,其中,所述第一阻尼器和所述第二阻尼器中的至少一個包括主動式阻尼器。
條款31、根據條款30所述的方法,其中,所述主動式阻尼器包括電線性致動器,并且其中,所述方法還包括以下步驟:
確定用于減輕與所述水平穩定器相關聯的振動頻率的致動器命令;以及
將所述致動器命令提供給所述電線性致動器,以供所述電線性致動器執行。
條款32、根據條款31所述的方法,所述方法還包括以下步驟:
接收來自多個加速度計或位置傳感器的、與所述水平穩定器相關聯的實時振動狀態;以及
將所述實時振動狀態提供給振動衰減計算機。
其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:確定用于減輕通過所述多個加速度計或位置傳感器測量的所述實時振動狀態的所述致動器命令。
條款33、根據條款31所述的方法,其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:
接收與所述飛行器或飛行器系統的當前狀態相對應的一個或更多個飛行器參數;
基于所述一個或更多個飛行器參數,來確定與所述水平穩定器相關聯的估計振動狀態;以及
確定用于減輕所述估計振動狀態的所述致動器命令。
條款34、根據條款33所述的方法,其中,所述一個或更多個飛行器參數包括:
發動機設置、飛行特征、飛行器特征、飛行控制設置以及環境參數中的一個或更多個。
條款35、根據條款31所述的方法,其中,確定用于減輕所述振動頻率的所述致動器命令包括:
接收與所述飛行器或飛行器系統的當前狀態相對應的一個或更多個飛行器參數;
基于所述一個或更多個飛行器參數,來確定與所述水平穩定器相關聯的估計振動狀態;
確定用于減輕所述估計振動狀態的所述致動器命令;
根據為減輕所述估計振動狀態所確定的所述致動器命令,從所述振動衰減計算機向所述電線性致動器提供用于移動所述水平穩定器的指令;
接收來自多個加速度計或位置傳感器的、與所述水平穩定器相關聯的實時振動狀態;
基于所述實時振動狀態確定校正致動器命令;以及
將所述校正致動器命令提供給所述電線性致動器。
條款36、根據條款30所述的方法,其中,所述主動式阻尼器包括具有可變系數阻尼部件的粘彈性阻尼器,并且其中,所述方法還包括以下步驟:
利用振動衰減計算機確定針對所述可變系數阻尼部件的、用于減輕與所述水平穩定器相關聯的振動頻率的壓力命令;以及
根據所述壓力命令來致動流體累積器回路中的可變流量閥,來管理所述可變系數阻尼部件內的阻尼系數,以減輕所述振動頻率。
條款37、一種用于飛行器的水平穩定器的振動衰減系統,該系統包括:
第一粘彈性阻尼器,該第一粘彈性阻尼器聯接至所述水平穩定器的前部,所述第一粘彈性阻尼器被配置成按第一自由度對振動力進行阻尼;
第二粘彈性阻尼器,該第二粘彈性阻尼器臨近圍繞所述水平穩定器的俯仰軸的第一樞軸點聯接至所述水平穩定器,所述第二粘彈性阻尼器被配置成按第二自由度對所述振動力進行阻尼;以及
第三粘彈性阻尼器,該第三粘彈性阻尼器臨近圍繞所述水平穩定器的所述俯仰軸的第二樞軸點聯接至所述水平穩定器,所述第三粘彈性阻尼器被配置成按所述第二自由度對所述振動力進行阻尼。
條款38、根據條款37所述的振動衰減系統,其中,所述第一粘彈性阻尼器、所述第二粘彈性阻尼器以及所述第三粘彈性阻尼器被配置成減輕至少兩個不同頻率內的振動。
條款39、根據條款38所述的振動衰減系統,其中,所述第一粘彈性阻尼器、所述第二粘彈性阻尼器以及所述第三粘彈性阻尼器中的每一個都包括一排并聯粘彈性阻尼器,該排中的每一個阻尼器都對應于獨特振動頻率。
條款40、根據條款38所述的振動衰減系統,其中,所述第一粘彈性阻尼器、所述第二粘彈性阻尼器以及所述第三粘彈性阻尼器中的每一個都包括多個彈簧,每一個彈簧都被配置成減輕獨特振動頻率內的振動。
基于前述,應當清楚,在此提供了用于減輕水平穩定器102中的振動的技術。上述主旨僅通過例示的方式來提供,而不應視為限制。在不遵循在此例示和描述的實施例實施方式和應用的情況下,并且在不脫離本公開的、在所附權利要求書中闡述的真實精神和范圍的情況下,可以針對在此描述的主旨進行各種修改和改變。