CN101707021A - 一种教练机电传操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种教练机电传操纵装置。其特征在于，纵向联动杆、横向联动杆、航向联动杆分别从前后座舱两侧通过；位移传感器、涡电流阻尼器及调效机构分别安装在前后座舱。本发明优点是：1)纵、横、航三轴操纵的前、后舱全部实现了机械联动，使得前、后舱操纵的机械和电气特性的完全一致，从而有利于提高训练效率和飞机的安全操纵。2)前、后舱操纵杆系通过极少的传动杆系转换至操纵台二侧通过，从而实现座舱布置的简洁要求。3)将驾驶位移传感器、涡电流阻尼器及调效机构等在保证系统重要操纵特性的前提下分散布置在前舱和后舱，从而使得整个驾驶员操纵装置在座舱内实现了前、后舱空间的灵活高效利用。

Description

一种教练机电传操纵装置

技术领域

本发明涉及飞机飞行控制系统，特别是涉及一种教练机电传操纵装置。

背景技术

前后舱驾驶杆和脚蹬机械联动是有效实现飞机驾驶培训的最有效方式，现有的教练机驾驶员电传操纵装置都只实现了部分方向操纵的前、后舱机械联动，且联动杆系直接从中间通道通过，占用了驾驶舱的中间通道，易被跌落的异物卡住，影响飞机安全，所有的附件都集中布置，并安装在前舱，与驾驶杆铰接，这样整体占用空间较大，有时给飞机带来额外的重量负担。这种形式的驾驶员操纵装置具有以下不足：1)在进行飞行员培训时，前后舱操纵未联动的方向一般都是按一定的比例分配前后舱飞行员的操纵权限，这种方式一方面不利于学员的训练，另一方面，当飞机单舱驾驶时无法实现飞机全部的机动能力飞行。2)集中布置的附件给结构设计增加了难度，前舱驾驶杆和脚蹬的机械接口复杂，增加制造工艺的难度，要求连续空间大，对于通用教练机相对较小的座舱空间往往甚至无法完成布置。3)联动杆系分布在座舱中央，在座舱内通过时占据了座舱中央空间，且杆系暴露在外易被异物卡死，或者增加辅助地板给飞机带来额外的重量；在座舱外通过的杆系则杆系穿过座舱，不利于座舱密封。

发明内容

本发明的目的是，提供一种电传操纵装置，使其达到：1)体积小，重量轻；2)为提高飞行员训练的效率，三轴向的操纵要求前后舱机械联动且传动比为1；3)前后舱之间联动的杆系要求从左右操纵台下两侧通过，以防止异物卡死和实现座舱简洁的布局；4)布局灵活紧凑，机械和电气部件分散布置，从而实现空间的灵活利用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，一种教练机电传操纵装置，它包括前舱驾驶杆组件、后舱驾驶杆组件、前舱脚蹬机构、后舱脚蹬机构、纵向联动杆、横向联动杆、航向联动杆、位移传感器、载荷机构、涡电流阻尼器和纵向调效机构；前舱驾驶杆组件、后舱驾驶杆组件包括转盒和驾驶杆，转盒内装有横向转动轴，驾驶杆通过横向转动轴安装在转盒上方，转盒两侧的下方装有纵向转动轴，纵向转动轴安装在支座上，支座固定于座舱地板上，转盒下固定装有支臂；前、后舱脚蹬机构通过脚蹬转动轴安装在前、后舱脚蹬支座上，前舱脚蹬机构和后舱脚蹬机构通过联动杆系连接；纵向联动杆、横向联动杆、航向联动杆分别从前后座舱两侧通过；位移传感器、涡电流阻尼器及调效机构分别安装在前后座舱：

1)前舱驾驶杆组件的转盒内还安装有用于横向操纵的位移传感器和载荷机构，位移传感器的一端固定于转盒内并通过叉耳摇臂与上端的横向转动轴铰接，载荷机构的一端固定于转盒内并与下端的横向转动轴铰接；前舱驾驶杆组件的转盒内下端的横向转动轴与横拉杆铰接，横拉杆通过叉耳摇臂、横向联动杆与后舱驾驶杆组件的横拉杆相铰接；前舱驾驶杆组件的转盒下方的两个支臂分别铰接有位移传感器和纵拉杆，前舱驾驶杆组件的转盒在纵向转轴上方还铰接有载荷机构，载荷机构的另一端铰接纵向调效机构，前舱驾驶杆组件通过纵拉杆、扭力管摇臂、扭力管、纵向联动杆与后舱驾驶杆组件的转盒下方的支臂铰接；

2)后舱驾驶杆组件的转盒的下方和一侧分别安装有纵、横两个方向的涡电流阻尼器；

3)前舱脚蹬支座为三面封闭的盒型件，其未封闭的一面朝前舱脚蹬机构的平行四边形连杆的转轴方向，并且盒底朝上固定安装在座舱地板上；前舱脚蹬支座内安装有位移传感器与载荷机构，位移传感器、载荷机构的一端分别固定于前舱脚蹬支座的一边，另一端铰接前舱脚蹬机构上的“T”形摇臂，“T”形摇臂通过横拉杆、叉耳摇臂、航向联动杆与后舱脚蹬机构的横拉杆铰接。

所述横向联动杆、航向联动杆为两端装有叉耳的拉杆，分别与安装在支座上的叉耳摇臂铰接，支座固定于座舱地板上；纵向联动杆为两端装有叉耳的拉杆，并与扭力管摇臂铰接，扭力管两端装有扭力管摇臂，扭力管安装在扭力管支座上，扭力管支座固定于座舱地板上。

所述前舱脚蹬机构或后舱脚蹬机构由左右脚蹬踏板和平行四边形连杆组成。

本发明所取得的有益效果是，1)纵、横、航三轴操纵的前、后舱全部实现了机械联动，使得前、后舱操纵的机械和电气特性的完全一致，从而有利于提高训练效率和飞机的安全操纵。2)前、后舱操纵杆系通过极少的传动杆系转换至操纵台二侧通过，从而实现座舱布置的简洁要求。3)将驾驶位移传感器、涡电流阻尼器及调效机构等在保证系统重要操纵特性的前提下分散布置在前舱和后舱，从而使得整个驾驶员操纵装置在座舱内实现了前、后舱空间的灵活高效利用。

附图说明

图1是本发明的俯视示意图

图2是本发明的前舱驾驶杆组件1的A向示意图

图3是本发明的后舱驾驶杆组件2的B向示意图

图4是本发明的脚蹬组件C向示意图

图中：1-前舱驾驶杆组件、2-后舱驾驶杆组件、3-前舱脚蹬机构、4-后舱脚蹬机构、5-前舱脚蹬支座、6-后舱脚蹬支座、7-纵向调效机构、8-位移传感器、9-载荷机构、10-涡电流阻尼器、11-扭力管、12-纵向联动杆、13-横向联动杆、14-航向联动杆、15-扭力管摇臂、16-脚蹬踏板、17-支座、18-支臂、19-“T”形摇臂、20-转盒、21-驾驶杆、22-纵向转动轴、23-横向转动轴、24-横拉杆、25-叉耳摇臂、26-纵拉杆、27-平行四边形连杆、28-扭力管支座、29-脚蹬转动轴。

具体实施方式

现结合实施例和附图对本发明作进一步说明，参见附图1～4，一种教练机电传操纵装置，它包括前舱驾驶杆组件1、后舱驾驶杆组件2、前舱脚蹬机构3、后舱脚蹬机构4、纵向联动杆12、横向联动杆13、航向联动杆14、位移传感器8、载荷机构9、涡电流阻尼器10和纵向调效机构7；前舱驾驶杆组件1、后舱驾驶杆组件2包括转盒20和驾驶杆21，转盒20内装有横向转动轴23，驾驶杆21通过横向转动轴23安装在转盒20上方，转盒20两侧的下方装有纵向转动轴22，纵向转动轴22安装在支座17上，支座17固定于座舱地板上，转盒20下固定装有支臂18；前、后舱脚蹬机构3、4通过脚蹬转动轴29安装在前、后舱脚蹬支座5、6上，前舱脚蹬机构3和后舱脚蹬机构4通过联动杆系14连接；纵向联动杆12、横向联动杆13、航向联动杆14分别从前后座舱两侧通过；位移传感器8、涡电流阻尼器10及调效机构7分别安装在前后座舱：

1)前舱驾驶杆组件1的转盒20内还安装有用于横向操纵的位移传感器8和载荷机构9，位移传感器8的一端固定于转盒20内并通过叉耳摇臂25与上端的横向转动轴23铰接，载荷机构9的一端固定于转盒20内并与下端的横向转动轴23铰接；前舱驾驶杆组件1的转盒20内下端的横向转动轴23与横拉杆24铰接，横拉杆24通过叉耳摇臂25、横向联动杆13与后舱驾驶杆组件2的横拉杆24相铰接；前舱驾驶杆组件1的转盒20下方的两个支臂18分别铰接有位移传感器8和纵拉杆26，前舱驾驶杆组件1的转盒20在纵向转轴22上方还铰接有载荷机构9，载荷机构9的另一端铰接纵向调效机构7，前舱驾驶杆组件1通过纵拉杆26、扭力管摇臂15、扭力管11、纵向联动杆12与后舱驾驶杆组件2的转盒20下方的支臂18铰接；

2)后舱驾驶杆组件2的转盒20的下方和一侧分别安装有纵、横两个方向的涡电流阻尼器10；

3)前舱脚蹬支座5为三面封闭的盒型件，其未封闭的一面朝前舱脚蹬机构3的平行四边形连杆27的转轴方向，并且盒底朝上固定安装在座舱地板上；前舱脚蹬支座5内安装有位移传感器8与载荷机构9，位移传感器8、载荷机构9的一端分别固定于前舱脚蹬支座5的一边，另一端铰接前舱脚蹬机构3上的“T”形摇臂19，“T”形摇臂19通过横拉杆24、叉耳摇臂25、航向联动杆14与后舱脚蹬机构4的横拉杆24铰接。

横向联动杆13、航向联动杆14为两端装有叉耳的拉杆，分别与安装在支座17上的叉耳摇臂25铰接，支座17固定于座舱地板上；纵向联动杆12为两端装有叉耳的拉杆，并与扭力管摇臂15铰接，扭力管11两端装有扭力管摇臂15，扭力管11安装在扭力管支座28上，扭力管支座28固定于座舱地板上。

前舱脚蹬机构3或后舱脚蹬机构4由左右脚蹬踏板16和平行四边形连杆27组成。

实施例：

一种教练机电传操纵装置，它由前舱驾驶杆组件1、后舱驾驶杆组件2、前舱脚蹬机构3、后舱脚蹬机构4、纵向联动杆12、横向联动杆13、航向联动杆14、位移传感器8、载荷机构9、涡电流阻尼器10以及纵向调效机构7组成，并形成纵向操纵系统、横向操纵系统和航向操纵系统：

纵向操纵系统由前、后舱驾驶杆组件(YKH-10A、YKH-11A)1、2，位移传感器(2588A)8，纵向调效机构(DG-195)7，涡电流阻尼器(ZNQ-1Z)10，载荷机构9以及前后舱联动的纵向联动杆12组成.位移传感器8安装在前舱驾驶杆组件1后方并与驾驶杆转盒20上的支臂18铰接，纵向调效机构7和载荷机构9安装在前舱驾驶杆组件1前方，两者串联后与前舱驾驶杆组件1相连，涡电流阻尼器10安装在后舱驾驶杆组件2前方与后舱驾驶杆组件2铰接.当飞行员操纵前舱或后舱驾驶杆组件绕纵向转动轴22前后偏转时，一方面，前舱或后舱驾驶杆组件1或2的前后运动通过纵向联动杆12传递至后舱或前舱驾驶杆组件2或1；另一方面，前舱驾驶杆组件1的前后运动将使与之相连的载荷机构9压缩或拉伸，从而产生与操纵位移相对应的力，该力经驾驶杆21传递给飞行员，给飞行员提供操纵飞机的力感觉；同时，前舱驾驶杆组件1的前后位移传递至位移传感器8上，位移传感器8敏感到该位移时产生一个与位移呈一定关系的电信号，该电信号作为飞行员操纵飞机的纵向操纵指令信号通过电缆传递给了飞行控制系统；涡电流阻尼器10串联在整个纵向操纵系统内增加操纵的阻尼，可通过调节涡电流阻尼器10的阻尼系数来使整个系统的阻尼满足飞机操纵的需要；当飞行员需要对纵向操纵进行配平操纵时，飞行员的配平指令将会使纵向调效机构7离开中立位置，从而使压缩的载荷机构9松开或使拉伸的载荷机构缩回，载荷机构9产生的操纵力就减小或消失了，达到配平飞机杆力的目的.

横向操纵系统由与纵向操纵系统共用的前、后舱驾驶杆组件(YKH-10A、YKH-11A)1、2(纵、横向操纵偏转轴不同)、位移传感器(2589B)8、横向涡电流阻尼器(ZNQ-1H)10、载荷机构9以及前、后舱联动杆系13组成。载荷机构9和位移传感器8并联安装于前舱驾驶杆组件1的转盒20内的横向传动杆系，涡电流阻尼器10安装在后舱驾驶杆组件2上，串联在杆系内，横向联动杆13从操纵台下通过。当飞行员操纵前舱或后舱驾驶杆组件1或2绕横向转轴23左右偏转时，一方面，前舱或后舱驾驶杆组件1或2的左右运动通过联动杆系13传递至后舱或前舱驾驶杆2或1；另一方面，前舱驾驶杆组件1的左右运动将使与之相连的载荷机构9压缩或拉伸，从而产生与操纵位移相对应的力，该力经驾驶杆21传递给飞行员，给飞行员提供操纵飞机的力感觉；同时，前、后舱驾驶杆组件1、2的左右位移传递至位移传感器8上，位移传感器8敏感到该位移时产生一个与位移呈一定关系的电信号，该电信号作为飞行员操纵飞机的横向操纵指令信号通过电缆传递给了飞行控制系统；涡电流阻尼器10串联在整个纵向操纵系统内增加操纵的阻尼，可通过调节涡电流阻尼器10的阻尼系数来使整个系统的阻尼满足飞机操纵的需要；

航向操纵系统由前、后舱脚蹬组件(YKH-10B、YKH-11B)、位移传感器(2588B)8、载荷机构9、航向联动杆14组成，脚蹬组件由前、后舱脚蹬机构3、4和前、后舱脚蹬支座5、6组成，前、后舱脚蹬机构3、4由左右脚踏板16和平行四边形连杆27组成。位移传感器8和载荷机构9安装在前舱脚蹬支座5下，位移传感器8和载荷机构9一端固定在前舱脚蹬支座5上，另一端与前舱脚蹬机构3相连并铰接入航向操纵杆系14，航向联动杆14从右操纵台下通过。当飞行员左蹬或右蹬脚蹬机构3上的左右脚踏板16时，一方面，前舱或后舱左右脚踏板16的运动通过前、后舱脚蹬机构3、4经航向联动杆14传递至后舱左右脚踏板16；另一方面，前舱脚蹬机构3的运动将使与前舱脚蹬机构3相连的载荷机构9压缩或拉伸，从而产生与操纵位移相对应的力，该力经前舱脚蹬机构3上的左右脚踏板16传递给飞行员，给飞行员提供操纵飞机的力感觉；同时，前舱脚蹬机构3上脚踏板16的左右前蹬位移传递至位移传感器8上，位移传感器8敏感到该位移时产生一个与位移呈一定关系的电信号，该电信号作为飞行员操纵飞机的航向操纵指令信号通过电缆传递给了飞行控制系统。

为实现电传教练机对PCU子系统，具体实施方式如下：

对于纵向操纵系统，在前舱和后舱分别安装有前舱驾驶杆组件1和后舱驾驶杆组件2，前、后舱驾驶杆组件1、2固定在前、后座舱地板上；前舱驾驶杆组件1的前方安装有纵向调效机构7和载荷机构9，纵向调效机构7的安装底座固定在前舱座舱地板上，纵向调效机构7的旋转输出双叉耳支臂与载荷机构9固定端的耳环套筒通过一个螺栓铰接，载荷机构9的活动端也是一个耳环接头，该耳环接头与前舱驾驶杆组件1的转盒20上纵向操纵转轴22上方的叉耳相铰接.前舱驾驶杆组件1上在纵向操纵转轴22下方有两个双叉耳支臂18，这两个支臂18中的一个与位移传感器8的一端铰接，另一个作为前舱驾驶杆组件1的输出支臂通过一根向前的纵拉杆26与扭力管摇臂15铰接，前舱驾驶杆组件1后方安装有一个双耳支座，该双耳支座与位移传感器8另一端铰接.扭力管11将位于驾驶舱中央的前后操纵位移传递到了操纵台的一侧，位于操纵台一侧的杆系再将操纵位移传递到了后舱扭力管摇臂15上.扭力管11的外侧扭力管摇臂15再通过拉杆26与纵向联动杆12与后舱驾驶杆组件2上的位于纵向转轴22下方的输出支臂18相铰接.在后舱驾驶杆组件2的转盒20上的位于纵向转轴22的上方有一个双叉耳，该叉耳再通过一根拉杆23与涡电流阻尼器10相铰接.整个装置中除与座舱地板相连的地方以外，其他部件之间相连的铰接形式都是一个单耳与一个双叉耳通过螺栓铰接，单耳上都安装有轴承.

对于横向操纵系统，前、后舱驾驶杆组件1、2是和纵向操纵系统是共用的，只是纵向操纵和横向操纵时前、后舱驾驶杆组件1、2所绕的转动轴不同，纵向转动轴22在下方，横向转动轴23在上方。前舱驾驶杆组件1的转盒20内下端的横向转动轴23与横拉杆24铰接，横拉杆24通过叉耳摇臂25、扭力管摇臂15、扭力管11、横向联动杆13与后舱驾驶杆组件2的横拉杆24相铰接；后舱驾驶杆组件2的转盒20的一侧安装有涡电流阻尼器10；与纵向操纵系统一样，整个横向操纵系统中除与座舱地板相连的地方以外，其他部件之间相连的铰接形式都是一个单耳与一个双叉耳通过螺栓铰接，单耳上都安装有轴承。

对于航向操纵系统，在前舱驾驶杆组件1和后舱驾驶杆组件2前方分别布置有脚蹬组件，前、后舱脚蹬机构3、4通过脚蹬转动轴29安装在前、后舱脚蹬支座5、6上构成脚蹬组件，在前舱脚蹬支座5内布置有载荷机构9和位移传感器8，载荷机构9和位移传感器8一样，其一端铰接至脚蹬机构的“T”形输出摇臂19上，另一端铰接在前舱支座的两个双叉耳上。前舱脚蹬机构3上的“T”形摇臂19的另外一个支臂铰接了一根航向联动杆14，该拉杆将脚蹬操纵位移转换至左操纵台下方。通过和纵向同样布置的传动点将操纵位移传递至后舱，再经过与前舱一样的转换形式铰接至后舱脚蹬组件上。

当飞行员蹬踏前、后舱脚蹬机构3、4上的脚踏板16时，一方面，前、后舱脚踏板16的运动通过前、后舱脚蹬机构3、4经航向联动杆14传递至后、前舱的脚踏板16；另一方面，前、后舱脚蹬机构3、4的运动将使与前、后舱脚蹬机构3、4相连的载荷机构9压缩或拉伸，从而产生与操纵位移相对应的力，该力经前、后舱脚蹬机构3、4上的脚踏板16传递给飞行员，给飞行员提供操纵飞机的力感觉；同时，前、后舱脚蹬机构3、4上脚踏板16的左右前蹬位移传递至位移传感器8上，位移传感器8敏感到该位移时产生一个与位移呈一定关系的电信号，该电信号作为飞行员操纵飞机的航向操纵指令信号通过电缆传递给了飞行控制系统。

本发明采用的结构型式，具有重量轻、占用空间少，布局方便等特点，同时采用本驾驶员操纵装置的电传飞机，由于驾驶员操纵装置带来的系统延时小，操纵非线性小，能够很好地避免由于驾驶员操纵原因引起的飞机操纵PIO问题。

Claims (3)

1.一种教练机电传操纵装置，它包括前舱驾驶杆组件(1)、后舱驾驶杆组件(2)、前舱脚蹬机构(3)、后舱脚蹬机构(4)、纵向联动杆(12)、横向联动杆(13)、航向联动杆(14)、位移传感器(8)、载荷机构(9)、涡电流阻尼器(10)和纵向调效机构(7)；前舱驾驶杆组件(1)、后舱驾驶杆组件(2)包括转盒(20)和驾驶杆(21)，转盒(20)内装有横向转动轴(23)，驾驶杆(21)通过横向转动轴(23)安装在转盒(20)上方，转盒(20)两侧的下方装有纵向转动轴(22)，纵向转动轴(22)安装在支座(17)上，支座(17)固定于座舱地板上，转盒(20)下固定装有支臂(18)；前、后舱脚蹬机构(3)、(4)通过脚蹬转动轴(29)安装在前、后舱脚蹬支座(5)、(6)上，前舱脚蹬机构(3)和后舱脚蹬机构(4)通过联动杆系(14)连接；其特征在于，纵向联动杆(12)、横向联动杆(13)、航向联动杆(14)分别从前后座舱两侧通过；位移传感器(8)、涡电流阻尼器(10)及调效机构(7)分别安装在前后座舱：

1)前舱驾驶杆组件(1)的转盒(20)内还安装有用于横向操纵的位移传感器(8)和载荷机构(9)，位移传感器(8)的一端固定于转盒(20)内并通过叉耳摇臂(25)与上端的横向转动轴(23)铰接，载荷机构(9)的一端固定于转盒(20)内并与下端的横向转动轴(23)铰接；前舱驾驶杆组件(1)的转盒(20)内下端的横向转动轴(23)与横拉杆(24)铰接，横拉杆(24)通过叉耳摇臂(25)、横向联动杆(13)与后舱驾驶杆组件(2)的横拉杆(24)相铰接；前舱驾驶杆组件(1)的转盒(20)下方的两个支臂(18)分别铰接有位移传感器(8)和纵拉杆(26)，前舱驾驶杆组件(1)的转盒(20)在纵向转轴(22)上方还铰接有载荷机构(9)，载荷机构(9)的另一端铰接纵向调效机构(7)，前舱驾驶杆组件(1)通过纵拉杆(26)、扭力管摇臂(15)、扭力管(11)、纵向联动杆(12)与后舱驾驶杆组件(2)的转盒(20)下方的支臂(18)铰接；

2)后舱驾驶杆组件(2)的转盒(20)的下方和一侧分别安装有纵、横两个方向的涡电流阻尼器(10)；

3)前舱脚蹬支座(5)为三面封闭的盒型件，其未封闭的一面朝前舱脚蹬机构(3)的平行四边形连杆(27)的转轴方向，并且盒底朝上固定安装在座舱地板上；前舱脚蹬支座(5)内安装有位移传感器(8)与载荷机构(9)，位移传感器(8)、载荷机构(9)的一端分别固定于前舱脚蹬支座(5)的一边，另一端铰接前舱脚蹬机构(3)上的“T”形摇臂(19)，“T”形摇臂(19)通过横拉杆(24)、叉耳摇臂(25)、航向联动杆(14)与后舱脚蹬机构(4)的横拉杆(24)铰接。

2.根据权利要求1所述教练机电传操纵装置，其特征在于，横向联动杆(13)、航向联动杆(14)为两端装有叉耳的拉杆，分别与安装在支座(17)上的叉耳摇臂(25)铰接，支座(17)固定于座舱地板上；纵向联动杆(12)为两端装有叉耳的拉杆，并与扭力管摇臂(15)铰接，扭力管(11)两端装有扭力管摇臂(15)，扭力管(11)安装在扭力管支座(28)上，扭力管支座(28)固定于座舱地板上。

3.根据权利要求1所述教练机电传操纵装置，其特征在于，前舱脚蹬机构(3)或后舱脚蹬机构(4)由左右脚蹬踏板(16)和平行四边形连杆(27)组成。

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