CN103640692B - 一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空电子技术领域，涉及一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法。本发明将起落架系统进行综合化管理、监控和控制，提高了飞机起落架控制的效率，使起落架系统智能化，有利于飞机机电系统与航电系统数据的融合；通过计算机自主控制方式，能实时监控起落架系统状态，对起落架潜在的故障提前进行预警，提示飞行员及早做出处置，提高起落架系统收放控制的可靠性；计算机自主方式下，通过相关逻辑运算和判断，增强起落架系统故障模式的容错能力，提高起落架系统收放安全性；采用计算机自主方式，减少了传统控制方式下的控制部件，对减轻飞机重量和降低飞机成本都有积极意义。

Description

一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法

技术领域

本发明属于航空电子技术领域，涉及一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法。

背景技术：

飞机起落架系统是飞机的重要组成部分，此系统的工作性能直接影响到飞机的安全性和机动性。飞机起落架系统由前起落架、主起落架、机轮、护板、作动筒、液压系统等组成。目前飞机上一般采用液压驱动的方式来实现起落架的收放。在起落架系统控制上，传统的控制手段是电传机械手段控制，缺少容错控制、状态监控、误操作判别及屏蔽、液压检测等措施。

发明内容

发明目的：提供一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法，提高飞机起落架系统的可靠性、安全性及可维护性。

技术方案：一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法，基于采用双余度离散量功能模块的起落架系统，包括以下步骤：

步骤一、飞机处于地面状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤二、起飞状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤三、座舱发出收起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤四、收起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架收电磁阀信号、手柄信号；

步骤五、收起落架，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架收电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤六、收起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号；

步骤七、襟翼着陆，离散量输出功能模块输出起落架信号，提示飞行员放起落架；

步骤八、座舱发出放起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤九、放起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架放电磁阀信号、手柄信号；

步骤十、放起落架，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤十一、放起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号；

步骤十二、着陆过程，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号。

有益效果：本发明将起落架系统进行综合化管理、监控和控制，提高了飞机起落架控制的效率，使起落架系统智能化，有利于飞机机电系统与航电系统数据的融合；通过计算机自主控制方式，能实时监控起落架系统状态，对起落架潜在的故障提前进行预警，提示飞行员及早做出处置，提高起落架系统收放控制的可靠性；计算机自主方式下，通过相关逻辑运算和判断，增强起落架系统故障模式的容错能力，提高起落架系统收放安全性；采用计算机自主方式，减少了传统控制方式下的控制部件，对减轻飞机重量和降低飞机成本都有积极意义。

附图说明

图1为起落架系统收放状态结构图1。

图2为起落架系统收放状态结构图2。

图3为起落架收放过程框图。

图4为起落架离散量闭环控制系统控制原理和组成图。

图5为起落架离散量闭环控制系统控制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图5。

本发明引入余度计算机对飞机起落架状态进行实时监控，对起落架手柄命令进行正确识别，对控制逻辑进行实时解算并同步输出起落架位置信号和相关状态、告警信息到座舱指示系统。

针对飞机起落架系统地面、空中收上、空中放下状态(即：起落架收放过程，如图1、2、3)，根据输入信号，经过逻辑运算和判断，输出终端起落架系统所需的控制指令，通过对液压系统各阀门的控制来实现起落架和护板的收放动作，并将起落架的动作情况和故障情况发送至座舱指示系统，提示飞行员实时了解起落架和护板的状态，以便进行相应处理。

起落架系统控制机构的启动/关闭控制指令是以离散量的形式输出，控制机构为一个双余度、高效、可靠的离散量闭环控制系统。该系统由数据采集功能模块、控制逻辑解算功能模块、离散量输出功能模块组成。为了提高控制任务可靠性，离散量闭环控制系统中各功能模块保持独立；起落架离散量闭环控制系统控制原理和组成框图见图5及图4。

离散量闭环控制系统中各功能模块功能如下：

1)数据采集功能模块实时采集机上起落架系统相关状态信息；

2)控制逻辑解算功能模块通过内部总线收集起落架系统相关状态信息，进行解算后参与控制逻辑运算，将运算结果以数字离散量的形式输出到离散量输出功能模块，同时回采飞机上作动设备执行结果，在规定时间内将作动结果与运算结果进行比较，完成离散量控制系统的闭环检测；

3)离散量输出功能模块将控制逻辑解算功能模块输出的控制指令以离散量的形式输出到飞机起落架系统相关执行机构。

本起落架控制系统设计主要由起落架、护板、作动筒、液压系统、功率驱动盒、指示系统、计算机构成。

为实现准确无误的控制并避免误操作，起落架收放控制过程应通过判断起落架与飞机所处的状态以及座舱发出的控制信号来操作起落架和护板动作。在地面状态，应禁止响应起落架收命令；在空中起落架收放过程中，应保证护板收放到位再进行起落架的收放，否则，起落架有可能将护板损坏。控制过程还应该保证中途取消操作以及更正操作的正确性(即：要能响应飞行员的紧急纠正收、放起落架命令)。

由于起落架系统是关系飞行安全的重要系统，所以起落架控制要求很高的可靠性和准确性。在计算机硬件设计上，起落架控制采用双余度接口模块，互为备份(即：主、辅离散量输出功能模块)；在计算机软件控制上，起落架控制指令输出条件的判断留有冗余，即同一个起落架收放动作应有多个互相备份的条件来确保其能正常运行，以避免飞机上个别起落架传感器故障导致计算机无法正确输出控制指令。

参与起落架控制判据的信号主要来自各起落架和护板的状态信号及座舱手柄发出的控制信号，这些都是计算机的输入信号。

2、各部件功能

起落架收上、放下状态是通过起落架收电磁阀(是指起落架控制指令执行对象)控制起落架的收上，通过起落架放电磁阀控制起落架的放下。

护板(或称舱门)收上、放下状态是通过护板收电磁阀(是指护板控制指令执行对象)控制护板的收上，通过护板放电磁阀控制护板的放下。

作动筒将输入的液压能转变为机械能的转换装置，对外做功和转换能量，是液压系统的执行元件。在起落架收放中，通过液压油的液压能转化为机械能使起落架灵活收放。

液压系统用于驱动飞机起落架、护板收放。

功率驱动盒，即起落架电磁阀、护板电磁阀，用于控制起落架和护板的收放动作。

指示系统用于显示起落架、护板收放状态信息和告警信息。

计算机通过获取机上起落架系统状态信号，经过逻辑运算和判断，输出飞机起落架系统所需的控制指令，并将起落架的状态信息和告警信息发送至座舱指示系统，以提示飞行员起落架和护板的状态，进行相应处理。

3、控制实现过程

教练机的起落架带有护板(或称舱门)，当起落架处于收放过程时打开，平时关闭。因此每次收、放起落架时都要放、收一次护板。一个完整的收起落架过程：放下护板→收上起落架→收上护板，一个完整的放起落架过程：放下护板→放下起落架→收上护板。

依据飞机放起落架过程和收起落架过程，通过计算机的数据采集功能模块实时采集起落架系统相关参数，对起落架状态进行实时监控，对起落架手柄命令进行正确识别；通过控制逻辑解算功能模块对起落架系统相关参数进行控制逻辑运算，将起落架系统控制指令、起落架位置信号和相关状态以数字离散量的形式输出到离散量输出功能模块，同时回采飞机上起落架作动设备执行结果，在规定时间内将作动结果与运算结果进行比较，完成起落架控制系统的闭环检测，并同步输出到座舱指示系统。

结合图4，一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法，基于采用双余度离散量功能模块的起落架系统，包括以下步骤：

步骤一、飞机处于地面状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤二、起飞状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤三、座舱发出收起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤四、收起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架收电磁阀信号、手柄信号；

步骤五、收起落架，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架收电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤六、收起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号；

步骤七、襟翼着陆，离散量输出功能模块输出起落架信号，提示飞行员放起落架；

步骤八、座舱发出放起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤九、放起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架放电磁阀信号、手柄信号；

步骤十、放起落架，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤十一、放起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号；

步骤十二、着陆过程，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号。

本发明将起落架系统进行综合化管理、监控和控制，提高了飞机起落架控制的效率，使起落架系统智能化，有利于飞机机电系统与航电系统数据的融合；通过计算机自主控制方式，能实时监控起落架系统状态，对起落架潜在的故障提前进行预警，提示飞行员及早做出处置，提高起落架系统收放控制的可靠性；计算机自主方式下，通过相关逻辑运算和判断，增强起落架系统故障模式的容错能力，提高起落架系统收放安全性；采用计算机自主方式，减少了传统控制方式下的控制部件，对减轻飞机重量和降低飞机成本都有积极意义。

Claims (1)

1.一种基于手柄的教练机起落架系统自主控制方法，基于采用双余度离散量功能模块的起落架系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、飞机处于地面状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤二、起飞状态，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号；

步骤三、座舱发出收起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤四、收起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架收电磁阀信号、手柄信号；

步骤五、收起落架，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架收电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤六、收起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号；

步骤七、襟翼着陆，离散量输出功能模块输出起落架信号，提示飞行员放起落架；

步骤八、座舱发出放起落架命令，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、护板放电磁阀信号；

步骤九、放起落架过程放护板，离散量输出功能模块输出左起落架收上位置信号、右起落架收上位置信号、前起落架收上位置信号、起落架放电磁阀信号、手柄信号；

步骤十、放起落架，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号、手柄信号；

步骤十一、放起落架过程收护板，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号；

步骤十二、着陆过程，离散量输出功能模块输出左起落架放下位置信号、右起落架放下位置信号、前起落架放下位置信号、起落架放电磁阀信号、护板收电磁阀信号。