Medición de las propiedades inerciales de una superficie de control movible.

Método para la obtención de las propiedades inerciales de una superficie de control movible (10) de una superficie de control (1) de una aeronave,

dicha superficie de control movible (10) rotando alrededor de una línea de articulación (2) en la superficie de control (1) de la aeronave y que está mecánicamente conectada a actuadores, que comprende las siguientes etapas:

a) eliminación de las conexiones mecánicas de los actuadores de la superficie de control movible (10), dejándola libre para rotar alrededor de su línea de articulación (2), adicionalmente equilibrando la superficie de control movible (10) y cálculo en una primera aproximación de su momento estático grosero;

b) refinado del momento estático de la superficie de control movible (10) obtenido en a), y obtención simultánea de su momento de rozamiento;

c) incorporación de un elemento elástico (300) en la superficie de control (1), configurando un sistema mecánico de segundo orden;

d) inducción de oscilaciones forzadas en la superficie de control movible (10) a una cierta frecuencia, incrementándose esta frecuencia hasta que se encuentra sensiblemente cerca de la frecuencia de resonancia de la superficie de control movible (10);

e) cálculo, a partir de la onda de respuesta en d), del momento de inercia de la superficie de control movible (10).

Medición de las propiedades inerciales de una superficie de control movible Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para medir las propiedades inerciales (momento estático, momento de rozamiento y momento de inercia) de una superficie de control movible. La invención además se refiere a una disposición mecánica para el funcionamiento del método citado.

Antecedentes de la invención Las superficies de control movibles de aeronaves, tales como los elevadores de aeronaves, tienen que ser a veces, en determinadas circunstancias, probados para determinar si cumplen o no con ciertos criterios de aceptación. Actualmente, el método práctico utilizado para determinar la aceptación de una superficie de control movible es la medición de su masa y de su centro de gravedad, estos dos componentes permiten el cálculo de su momento estático, de tal manera que este impulso estático permanece dentro de un cierto rango.

Las superficies de control movibles de aeronaves varían ligeramente su masa, después de un período de funcionamiento, por la ingestión de agua o por cualesquiera otros asuntos, o inmediatamente después de que una unidad dañada haya sido reparada, ya que estas reparaciones a menudo necesitan parches adicionales. Por esta razón, el control de la masa debe ser monitorizado en el tiempo, de modo que las propiedades inerciales de la superficie de control movible permanezcan bajo los límites aceptables, ya que cualquier desviación podría afectar el comportamiento dinámico de la aeronave. Por consiguiente, el control de las propiedades inerciales de la superficie de control movible es esencial.

Sin embargo, para los procesos conocidos de medición de la masa y el centro de gravedad de la superficie de control movible, la unidad afectada tiene que ser retirada de la aeronave (véase el documento DE29622132) , que es un proceso engorroso que requiere tiempos largos y es costoso y poco práctico, ya que el proceso se realiza con una grúa u otros medios y necesita una báscula colgante en cada uno de los puntos de izado. Para obtener el peso correcto de la superficie de control, debe ser disociada de la estructura de la aeronave de tal manera que, cuando un elevador se mide, por ejemplo, el elevador tiene que ser retirado de su estabilizador y necesita ser levantado con una grúa a través de una eslinga unida a cada uno de los puntos de izado, usando una báscula colgante en cada uno de los puntos de izado conectados a la eslinga. Esta tarea la realizan operadores manualmente, siendo poco práctica, tediosa y altamente costosa.

La presente invención propone un método diferente de aceptación para superficies de control movibles de aeronaves.

Sumario de la invención Por el método objeto de la presente invención, la aceptación de una superficie de control movible de aeronave se hace mediante el control de sus propiedades inerciales (momento estático, momento de rozamiento y momento de inercia) , de tal manera que estas propiedades inerciales permanecen dentro de un cierto rango. Además, el método de la invención no requiere la retirada de la superficie de control movible de la aeronave.

Los elementos de la aeronave objeto del método descrito en la presente invención son, precisamente, las partes movibles de las superficies de control movibles de aeronave, en lo sucesivo denominadas movibles.

Un primer objeto de la invención es proporcionar un método para la obtención de las propiedades inerciales de un movible.

Otro objeto de la invención es proporcionar una disposición mecánica para operar el método anteriormente mencionado.

La principal ventaja del método de la invención es que las propiedades inerciales de los movibles se obtienen sin su retirada de la aeronave, lo que significa que los costes implicados en el método se reducen significativamente en comparación con los procedimientos conocidos en la técnica anterior.

La disposición mecánica utilizada en el método de la invención comprende los siguientes elementos:

una primera parte unida al estabilizador (parte fija de la superficie de control) o al suelo, con el fin de proporcionar un punto de anclaje adecuado;

una segunda parte unida al movible, esta segunda parte comprende un contrapeso ajustable tanto vertical como horizontalmente, un transductor de movimiento que capta el movimiento angular del movible y un generador de vibraciones, que induce oscilaciones forzadas en el movible; y

un elemento elástico, que une la primera parte y la segunda parte en la disposición mecánica. El método de la invención está dirigido hacia la obtención de las propiedades inerciales del movible, comprendiendo el método las siguientes etapas: a) incorporación de la segunda parte de la disposición mecánica en el movible, configurando lo que en lo sucesivo se denominará un conjunto movible; b) eliminación de las conexiones mecánicas de los actuadores del movible, dejándolo libre para rotar alrededor de su línea de articulación; c) equilibrado del conjunto movible de manera que su centro de gravedad se encuentra en su inmediata vecindad de la línea de articulación (equilibrado grosero) ; d) cálculo en una primera aproximación del momento estático del movible; e) refinado del momento estático del movible obtenido en d) , obteniendo simultáneamente el momento de rozamiento del movible; f) realización de un ajuste adicional para fijar la posición de reposo de la superficie de control: para este paso, es necesario que la primera parte de la disposición mecánica, junto con el elemento elástico, se hayan incorporado previamente en la superficie de control; g) activación del generador de vibraciones; h) adquisición de la onda de respuesta del conjunto movible, así como la salida del generador de vibraciones; i) detención del generador vibraciones después de un tiempo suficiente para captar suficiente información para llevar a cabo la etapa j) ; j) cálculo de la frecuencia de resonancia del conjunto movible; k) cálculo del momento de inercia del conjunto movible a partir de la frecuencia de resonancia obtenida en j) ; l) sustracción de la contribución al momento de inercia, previamente determinado en un laboratorio, de los componentes de la disposición mecánica incorporada en a) al momento de inercia en k) , obteniendo de este modo el momento de inercia del movible. Otras características deseables y ventajas de esta invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención y las reivindicaciones adjuntas, en relación con los dibujos adjuntos.

Descripción de las figuras Las figuras 1a y 1b muestran esquemáticamente la disposición mecánica para operar el método de medición de las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 muestra parte de los componentes de la disposición mecánica para operar el método de medición de las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 muestra una posible configuración del elemento elástico en la disposición mecánica para operar el método de medición de las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 4a y 4b muestran esquemáticamente un método para controlar la masa y el centro de gravedad de un movible, de acuerdo con la técnica anterior, usando una báscula colgante por cada punto de elevación utilizado, una grúa y una eslinga.

La figura 5 muestra el contrapeso en la disposición mecánica para operar el método de medición de las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 muestra un detalle de una posible configuración de un generador de vibraciones que tiene una masa excéntrica rotando alrededor de un eje, en la disposición mecánica para operar el método de medición de las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.

La figura 7 representa la posición angular en función del tiempo de un conjunto movible, que es la respuesta cuando la frecuencia de excitación en el método de acuerdo con la invención está sustancialmente lejos de la frecuencia de resonancia del conjunto movible.

La figura 8 representa la posición angular en función del tiempo de un conjunto movible, que es la respuesta cuando la frecuencia de excitación en el método de acuerdo con la invención está sustancialmente cerca de la frecuencia de resonancia del conjunto movible.

La figura 9 muestra los principios subyacentes al refinado del momento estático del movible y a la obtención del momento de rozamiento del movible en el método para medir las propiedades inerciales de un movible, de acuerdo con la presente invención.... [Seguir leyendo]

1. Método para la obtención de las propiedades inerciales de una superficie de control movible (10) de una superficie de control (1) de una aeronave, dicha superficie de control movible (10) rotando alrededor de una línea de articulación (2) en la superficie de control (1) de la aeronave y que está mecánicamente conectada a actuadores, que comprende las siguientes etapas:

a) eliminación de las conexiones mecánicas de los actuadores de la superficie de control movible (10) , dejándola libre para rotar alrededor de su línea de articulación (2) , adicionalmente equilibrando la superficie de control movible (10) y cálculo en una primera aproximación de su momento estático grosero;

b) refinado del momento estático de la superficie de control movible (10) obtenido en a) , y obtención simultánea de su momento de rozamiento;

c) incorporación de un elemento elástico (300) en la superficie de control (1) , configurando un sistema mecánico de segundo orden;

d) inducción de oscilaciones forzadas en la superficie de control movible (10) a una cierta frecuencia, incrementándose esta frecuencia hasta que se encuentra sensiblemente cerca de la frecuencia de resonancia de la superficie de control movible (10) ;

e) cálculo, a partir de la onda de respuesta en d) , del momento de inercia de la superficie de control movible (10) .

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las oscilaciones forzadas inducidas en d) se producen a un frecuencia de alrededor de 2 Hz.

3. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado por que las fuerzas de oscilación inducidas en d) son tales que proporcionan una onda de respuesta de la superficie de control movible (10) a una tasa alta, superior a 10000 muestras/segundo.

4. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el refinado del momento estático de la superficie de control movible (10) en la etapa b) que permite obtener simultáneamente su momento de rozamiento, comprende las siguientes etapas:

i) colocación de una masa conocida a una determinada distancia a la derecha de la línea de articulación (2) , añadiendo progresivamente más de dicha masa conocida hasta que la superficie de control movible (10) supera la banda de rozamiento y comienza a rotar, con un valor de la masa total de md;

ii) retirado de la masa total md y colocación de una masa conocida a la izquierda de la línea de articulación (2) , añadiendo progresivamente más de dicha masa conocida hasta que la superficie de control movible (10) supera la banda de rozamiento y comienza a rotar en el sentido contrario a la rotación en i) , con un valor de la masa total de mi;

iii) cálculo del incremento del momento estático de la superficie de control movible (10) que corrige el momento estático calculado en la etapa b) ; cálculo del momento de rozamiento en la línea de articulación (2) .

5. Disposición mecánica (20) para una superficie de control (1) de una aeronave, caracterizada por:

una primera parte (100) configurada para su unión a un estabilizador de la superficie de control

(10) de la aeronave, o al suelo, con el fin de proporcionar un punto de anclaje adecuado;

una segunda parte (200) configurada para su unión a una superficie de control movible (10) de la superficie de control (1) de la aeronave, para configurar un conjunto movible (40) , esta segunda parte (200) comprendiendo un contrapeso ajustable (600) , un transductor de movimiento (400) para capturar el movimiento angular de la superficie de control movible (10) y un generador de vibraciones (500) para la inducción de oscilaciones forzadas en la superficie de control movible (10) ; y

un elemento elástico (300) , que une la primera parte (100) y la segunda parte (200) .

6. Disposición mecánica (20) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que el elemento elástico (300) tiene una constante elástica con un valor tal que produce una frecuencia de resonancia deseable del conjunto movible (40) .

7. Disposición mecánica (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-6, caracterizado por que la frecuencia de resonancia del conjunto movible (40) es alrededor de 2 Hz.

8. Disposición mecánica (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-7, caracterizado por que el elemento elástico (300) está unido en uno de sus lados a la primera parte (100) y está unido por el otro de

sus lados a la segunda parte (200) , siendo el elemento elástico (300) desplazable en uno de sus lados, de tal manera que permite el ajuste de la posición de reposo de la disposición mecánica (20) .

9. Disposición mecánica (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-8, caracterizado por que el generador de vibraciones (500) está comprendido dentro de la estructura del contrapeso ajustable (600) .

10. Elevador de aeronave que comprende una disposición mecánica (20) de acuerdo con cualquiera 10 de las reivindicaciones 5-9.