CN104608936A - 一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，主要由鱼叉、格栅和鱼叉控制器三部分组成。本发明主要解决了舰载直升机在较恶劣海况时舰船的升沉和摇摆运动所带来的着舰和舰上系留问题。本发明采用全电力驱动和控制，具有无需单独提供液压或气动等动力源，机械结构简单，运行平稳、快速响应、大加速度、宽频带、长寿命，可编程调整参数，便于和飞行控制系统进行整合等优点。

Description

一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种直升机着舰助降系统。

背景技术

直升机着舰相对着陆是一个更为复杂的过程，需要考虑的特殊问题如下：

（1）紊乱的舰面流场对直升机操纵的影响。甲板上的建筑物及海上的突风等的影响导致甲板上的气流状态十分复杂，存在小激流等，一旦遭遇意外的流场状态，很有可能导致出现异常的直升机气动响应，对机体造成伤害；

（2）允许着舰点的偏差。由于降落甲板在海浪和海风作用下始终运动，安全降落范围也在不断变化，着舰点的偏差随着风浪、舰船运动速度的增大而增大，高海况下可能超出正常范围，出现与障碍物相撞或者落不到甲板上的情况；

（3）下降率过大。着舰时，下降率是直升机的下降速度与舰船升沉速度的合成，在其方向相反时会增大直升机与舰面的撞击，造成结构损坏；

（4）着舰和停放时的滑移。在没有系留或系留不牢时，由于侧风和舰船运动，引起直升机在甲板上的滑移，造成与障碍物相撞，甚至掉入海中；

（5）综上直升机着舰要受到直升机性能、舰船性能、舰船空气尾流场、舰面设备、驾驶技术等多种因素的影响。

由于以上原因，直升机着舰难度很大，因而舰载直升机大多需要依靠着舰助降系统辅助着舰，着舰助降系统的主要作用如下：

(1)触舰至完全稳定着舰过程中保持机体不在舰船运动影响下滑移或侧翻；

(2)部分类型装置可以引导直升机保持对正允许着舰点下降；

(3)在一定海况下可以起到系留固定直升机的作用；

舰载直升机着舰助降系统大多为鱼叉格栅着舰助降系统。鱼叉格栅助降系统由固定于直升机上的鱼叉和固定于舰船上的格栅组成。

目前，鱼叉格栅着舰助降系统从驱动方面可分为液压驱动和气动驱动(如图1和图2所示)，这两种方式机械结构较复杂，结构重量较重，且均需配备单独的液压系统或气压系统，进一步增加了系统的复杂性和重量，且需要定期进行维护保养，使用不方便。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，以解决现有鱼叉格栅系统机械结构较复杂，结构重量较重，系统复杂，需要定期进行维护保养，使用不方便等缺点。

本发明所采用的技术方案是：一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，主要由鱼叉、格栅和鱼叉控制器三部分组成。

进一步的，所述鱼叉由鱼叉安装座装配体、鱼叉作动筒装配体和鱼叉头部装配体组成。鱼叉安装座装配体连接鱼叉作动筒装配体，鱼叉头部装配体位于鱼叉作动筒装配体下端部。

进一步的，所述鱼叉安装座装配体，由鱼叉安装座和安装于鱼叉安装座内的鱼叉安装座缓冲橡胶组成。

进一步的，所述鱼叉作动筒装配体，由鱼叉作动筒内筒、鱼叉作动筒外筒、鱼叉作动筒外筒端盖和直线步进电机组成。直线步进电机作为驱动装置，推动鱼叉作动筒内筒在鱼叉作动筒外筒中滑动，以使得鱼叉作动筒装配体完成伸缩运动。鱼叉作动筒外筒端盖位于鱼叉作动筒外筒下端，以对鱼叉作动筒内筒进行限位。

进一步的，所述鱼叉头部装配体由鱼叉头部、卡爪、卡爪架、卡爪顶杆、卡爪轴、卡爪复位弹簧座和卡爪复位弹簧组成。鱼叉头部装配体通过鱼叉头部与鱼叉作动筒装配体连接，卡爪架位于鱼叉头部内，通过卡爪轴和三个卡爪连接，卡爪顶杆和推拉式电磁铁连接，联合卡爪复位弹簧座和卡爪复位弹簧，用于控制卡爪的收放。

进一步的，所述鱼叉控制器，由控制硬件电路和控制软件组成。控制硬件电路包括步进电机驱动器、鱼叉头部接触开关及卡爪收放控制阀组成。电机驱动器位于机身上控制盒里，用于驱动步进电机。鱼叉头部接触开关位于卡爪复位弹簧座内。卡爪收放控制阀位于鱼叉头部装配体内，用于控制卡爪的收放。控制软件位于地面站上，可集成于飞行控制地面站上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是解决了现有鱼叉格栅助降系统机械结构较复杂，结构重量较重，且均需配备单独的液压系统或气压系统，进一步增加了系统的复杂性和重量，且需要定期进行维护保养，使用不方便等缺点。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

在附图中：

图1为“直9”直升机鱼叉格栅着舰助降系统(液压驱动)；

图2为“火力侦察兵”无人直升机鱼叉格栅着舰助降系统(气压驱动)；

图3为电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统示意图；

图4为电控鱼叉系统示意图；

图5为电控鱼叉系统鱼叉头部装配体示意图；

图6 鱼叉格栅着舰系统工作流程示意图；

图7 鱼叉自由状态；

图8 鱼叉伸长状态；

图9 鱼叉头位于格栅孔时状态；

图10 鱼叉插入格栅孔后伸长状态；

图11 鱼叉头接触开关触碰格栅侧壁时状态；

图12 鱼叉插入格栅孔后拉紧系留状态；

图13 鱼叉伸长卡爪回收时状态；

图14 鱼叉收缩卡爪回收时状态。

结合附图3-附图5，本发明实施例中附图标记如下：

1-格栅；2-鱼叉安装座；3-鱼叉安装座缓冲橡胶；4-鱼叉作动筒内筒；5-鱼叉作动筒外筒；6-鱼叉作动筒外筒端盖；7-直线步进电机主体；8-直线步进电机丝杠；9-直线步进电机丝杠铜螺母；10-鱼叉头部；11-卡爪；12-卡爪架；13-卡爪顶杆；14-卡爪轴；15-卡爪复位弹簧座；16-卡爪复位弹簧；17-接触开关；18-卡爪收放控制阀。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，以解决现有鱼叉格栅系统机械结构较复杂，结构重量较重，系统复杂，需要定期进行维护保养，使用不方便等缺点。

参见图3，与本实施例的电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，主要构成如下：

鱼叉、格栅和鱼叉控制器。

格栅1为标准件，即本系统的格栅也采用与“直9”直升机相同的国产标准格栅，如图1和图3所示，格栅固连于舰船上。

参见图4和图5，与本实施例的电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统中的鱼叉和鱼叉控制器部分，主要构成如下：

鱼叉和鱼叉控制器硬件部分位于直升机上，鱼叉通过鱼叉安装座2与机体相连。

鱼叉由鱼叉安装座装配体、鱼叉作动筒装配体和鱼叉头部装配体组成。鱼叉安装座装配体连接鱼叉作动筒装配体，鱼叉头部装配体位于鱼叉作动筒装配体下端部。

鱼叉安装座装配体由鱼叉安装座2和安装于鱼叉安装座内的鱼叉安装座缓冲橡胶3组成，鱼叉安装座缓冲橡胶3用于缓冲着舰时对鱼叉与格栅1之间的碰撞力，以及由于鱼叉斜插入格栅孔时带来的侧向力。

鱼叉作动筒装配体，由鱼叉作动筒内筒4、鱼叉作动筒外筒5、鱼叉作动筒外筒端盖6和直线步进电机组成。直线步进电机作为驱动装置，推动鱼叉作动筒内筒4在鱼叉作动筒外筒5中滑动，以使得鱼叉作动筒装配体完成伸缩运动。鱼叉作动筒外筒端盖6位于鱼叉作动筒外筒5下端，以对鱼叉作动筒内筒4进行限位。

直线步进电机由直线步进电机主体7，直线步进电机丝杠8和直线步进电机丝杠铜螺母9组成，直线步进电机工作时，直线步进电机丝杠8转动，进而转化为直线步进电机丝杠铜螺母9在鱼叉作动筒外筒5中的上下滑动。鱼叉作动筒内筒4与直线步进电机丝杠铜螺母9通过螺接的方式固连，从而可实现伸缩控制。

鱼叉头部装配体由鱼叉头部10、卡爪11、卡爪架12、卡爪顶杆13、卡爪轴14、卡爪复位弹簧座15和卡爪复位弹簧16组成。鱼叉头部装配体通过鱼叉头部10与鱼叉作动筒装配体连接，卡爪架12位于鱼叉头部10内，通过卡爪轴14和三个卡爪11连接，卡爪顶杆13和卡爪收放控制阀18连接，联合卡爪复位弹簧座15和卡爪复位弹簧16，用于控制卡爪11的收放。

鱼叉控制器由控制硬件电路和控制软件组成。控制硬件电路包括步进电机驱动器、鱼叉头部接触开关17及卡爪收放控制阀18组成。电机驱动器位于机身上控制盒里，用于驱动步进电机。鱼叉头部接触开关17位于卡爪复位弹簧座15内。卡爪收放控制阀18位于鱼叉头部装配体内，用于控制卡爪11的收放。控制软件位于地面站上，可集成于飞行控制地面站上。

参见图6，上述实施例电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统的工作流程具体如下。

参见图7，空中飞行状态时，鱼叉自由状态为：作动筒内筒4收缩，卡爪11打开。

准备着舰：若直升机进入格栅1范围或已落在格栅1上，则开始进入下一步鱼叉作动环节； 若直升机未能进入格栅1范围或落在格栅外1，则直升机复飞，重新开始着舰过程。

地面站、遥控器或飞控系统发出“鱼叉下放”指令，鱼叉内筒4伸长，如图8所示。

鱼叉插入格栅孔：如图9和图10所示，若鱼叉插入格栅孔，卡爪11受孔壁挤压作用，克服卡爪复位弹簧16的回复力而收回到鱼叉头部10内，保证鱼叉头部10顺利插入格栅孔；如图11所示，若鱼叉未插入格栅孔，鱼叉头部接触开关触碰17格栅孔壁，触发接触开关17，鱼叉自动收缩至初始自由状态，直升机复飞，重新开始着舰过程。

系留：如图12所示，鱼叉成功插入格栅孔后，卡爪复位弹簧16的接触开关17被触发，鱼叉自动收回到一定拉力，将直升机和格栅拉紧，实现直升机的系留。

准备离舰：离舰起飞前，地面站、遥控器或飞控系统发出“鱼叉回收”指令，作动筒内筒4伸长到最大值， 卡爪收放控制阀18通电，推动卡爪顶杆13伸长并下压卡爪14，从而使卡爪14收回到鱼叉头部10内，如图13所示；作动筒内筒4缩短到最小值，如图14所示；卡爪收放控制阀18断电，卡爪复位弹簧16推动卡爪4打开，鱼叉恢复至初始自由状态，如图7所示。

直升机起飞，进入飞行状态。

综上所述，本发明的提供的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统解决了现有鱼叉格栅助降系统机械结构较复杂，结构重量较重，且均需配备单独的液压系统或气压系统，进一步增加了系统的复杂性和重量，且需要定期进行维护保养，使用不方便等缺点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：主要由鱼叉、格栅和鱼叉控制器三部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：所述鱼叉由鱼叉安装座装配体、鱼叉作动筒装配体和鱼叉头部装配体组成。

3.根据权利要求2所述的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：所述鱼叉安装座装配体，由鱼叉安装座和鱼叉安装座缓冲橡胶组成。

4.根据权利要求2所述的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：所述鱼叉作动筒装配体，由鱼叉作动筒内筒、鱼叉作动筒外筒、鱼叉作动筒外筒端盖和直线步进电机组成。

5.根据权利要求2所述的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：所述鱼叉头部装配体由鱼叉头部、卡爪、卡爪架、卡爪顶杆、卡爪轴、卡爪复位弹簧座和卡爪复位弹簧组成。

6.根据权利要求1所述的一种电控鱼叉格栅直升机着舰助降系统，其特征在于：所述鱼叉控制器，由控制硬件电路和控制软件组成；控制硬件电路包括步进电机驱动器、鱼叉头部接触开关及卡爪收放控制阀组成；控制软件位于地面站上，可集成于飞行控制地面站上。