CN105905284A - 具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统，它包括指令传感器、液压阀、转弯作动器、反馈传感器和前轮转弯控制盒；系统常态处于防摆状态，液压阀处于断电状态，当前机轮产生摆振时，将迫使油液从转弯作动器的一腔通过液压阀的双向阻尼阀流向另一腔；当飞机前起落架放下，电源开关接通时，机上电源给前轮转弯控制盒供电，前轮转弯控制盒接收到指令传感器指令值自动控制系统防摆状态切换到转弯状态。对实现前轮转弯防摆系统中速纠偏功能，在保证飞机操纵安全的前提下，给予飞行员最大的自主操纵能力，提高飞机的地面机动性能；同时实现系统状态的自动切换及转弯的变增益操纵，减轻飞行员的操纵负荷，提高人机舒适性。

Description

具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统

技术领域

本发明涉及一种防摆系统，尤其涉及一种具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统。

背景技术

前轮方向操纵技术是飞机地面操纵的核心技术，它在改善刹车使用寿命，在抗侧风起降、防止轮胎偶然事故中能纠正飞机航向，在减少飞机起降事故方面有着无可比拟的突出效果。目前飞机前轮转弯防摆系统大多采用电传操纵系统，电传操纵是由飞行员在座舱内操纵电门，通过电导线传送操纵指令，通过操纵控制盒处理传送来的电信号，控制操纵作动器（液压助力器）伸缩偏转前轮。由于电传操纵仅通过导线传递信息，避免了机械零件在飞机上协调安装占用大量空间带来的麻烦。根据飞机地面操纵运动学及稳定性分析，飞机前轮偏转角度过大，可能导致飞机绕前轮及一侧主轮的地面接触点连线翻倒，使飞机失去操纵能力。因此，设计的前轮转弯防摆系统应在保证飞机安全的前提下，在操纵控制盒内加入各种必要的限制条件，同时将飞机前轮极限偏角与飞机速度信号关联起来，通过操纵控制盒接收到速度信号后输出不同的前轮偏转信号，最大限度地保证飞机在中低速的地面机动性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统。实现前轮转弯防摆系统中速纠偏功能，在保证飞机操纵安全的前提下，给予飞行员最大的自主操纵能力，提高飞机的地面机动性能；同时实现系统状态的自动切换及转弯的变增益操纵，减轻飞行员的操纵负荷，提高人机舒适性。

为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明的具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统，它包括指令传感器、液压阀、转弯作动器、反馈传感器和前轮转弯控制盒；

系统常态处于防摆状态，液压阀处于断电状态，当前机轮产生摆振时，将迫使油液从转弯作动器的一腔通过液压阀的双向阻尼阀流向另一腔，阻尼阀的阻尼作用将摆振能量转换为热能耗散掉，从而使摆振迅速减弱并停止下来；

当飞机前起落架放下，电源开关接通时，机上电源给前轮转弯控制盒供电，飞行员通过操纵前轮转弯指令传感器将转弯指令以模拟电压信号的方式传给前轮转弯控制盒，前轮转弯控制盒接收到指令传感器指令值自动控制系统防摆状态切换到转弯状态，前轮转弯控制盒输出液压阀的控制电流信号驱动液压阀动作，通过液压阀控制转弯作动器运动，转弯作动器的位移量通过反馈传感器传递给前轮转弯控制盒，进而控制前起落架转动，实现转弯功能，保证转弯角度与转弯指令值相适应。

所述控制盒通过总线通信接收飞机惯性地速信号。

本发明的有益效果：前轮转弯控制盒是实现转弯/纠偏功能的关键部件，集系统控制、状态指示、自检维护于一体，系统采用变增益控制方式，控制盒通过总线通信接收飞机惯性地速信号，根据飞机速度调整控制律曲线，同时计算前轮的极限偏角，保证满指令状态下，前轮极限偏角不致飞机翻倒，保证飞机操纵安全；前轮转弯控制盒上电状态下，通过前轮转弯控制盒接收的指令传感器指令值自动控制系统防摆状态和转弯状态的切换，且设置“K值”使前轮转弯指令传感器的行程与飞机地速信号相关联，减轻飞行员的操纵负担。

附图说明

图1 是本发明机型前轮转弯防摆系统交联图。

图2是前轮极限偏角与飞机速度关系图。

图3是前轮转弯变增益控制律曲线图。

图4 是K值为前轮转弯指令传感器行程与飞机速度关系图。

1、前轮转弯控制盒，2、液压阀，3、转弯作动器，4、反馈传感器，5、指令传感器，6、电源开关，7、前起落架，8、地面维护计算机，9、落地开关，10、零位开关，11、工作指示灯，12、故障告警。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的保护范围。

图1所示，本发明的具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统，它包括指令传感器5、液压阀2、转弯作动器3、反馈传感器4和前轮转弯控制盒1；

系统常态处于防摆状态，液压阀2处于断电状态，当前机轮产生摆振时，将迫使油液从转弯作动器3的一腔通过液压阀2的双向阻尼阀流向另一腔，阻尼阀的阻尼作用将摆振能量转换为热能耗散掉，从而使摆振迅速减弱并停止下来；系统的防摆功能由液压阀2实现，属于纯机械式控制方式，易于实现且工作可靠性高；

当飞机前起落架放下，电源开关6接通时，机上28V电源给前轮转弯控制盒1供电，飞行员通过操纵前轮转弯指令传感器5将转弯指令以模拟电压信号的方式传给前轮转弯控制盒1，前轮转弯控制盒1接收到指令传感器5指令值自动控制系统防摆状态切换到转弯状态，前轮转弯控制盒1输出液压阀2的控制电流信号驱动液压阀2动作，通过液压阀2控制转弯作动器3运动，转弯作动器3的位移量通过反馈传感器4传递给前轮转弯控制盒1，进而控制前起落架7转动，实现转弯功能，保证转弯角度与转弯指令值相适应。

前轮转弯控制盒1上设了零位开关10，用于电气零位信号采集，前轮转弯控制盒1接收飞机落地开关9的信号，保证仅飞机处于落地状态才能使用前轮转弯，保证系统的安全性，同时控制盒输出工作指示灯11和故障告警12信号，对系统状态进行指示。前轮转弯控制盒1还可以通过总线与地面维护计算机8连接，进行地面维护，系统的可检测性、维护性好 。

其中，前轮转弯控制盒1是实现转弯/纠偏功能的关键部件，集系统控制、状态指示、自检维护于一体，系统采用变增益控制方式，控制盒通过总线通信接收飞机惯性地速信号，根据飞机速度调整控制律曲线，同时计算前轮的极限偏角，保证满指令状态下，前轮极限偏角不致飞机翻倒，保证飞机操纵安全。前轮转弯控制盒1上电状态下，通过前轮转弯控制盒1接收的指令传感器5指令值自动控制系统防摆状态和转弯状态的切换，且设置“K值”使前轮转弯指令传感器5的行程与飞机地速信号相关联，减轻飞行员的操纵负担。

图1 是本发明机型前轮转弯防摆系统交联图。前轮转弯防摆系统有转弯/纠偏和减摆两种状态。系统常态为减摆状态，此时前轮转弯控制盒不参与减摆工作过程，由液压阀2和转弯作动器3构成一个封闭的油路，通过液压阀2中的阻尼器将摆动转化为热量而迅速减弱。当前起落架7放下电源开关6接通，系统由机上电源系统供电（图中电源开关为常通，必要时断开该开关切断系统电源使系统自动切换为减摆状态，保证飞机安全）。系统通过总线信号接收惯性地速信号，当地速≤120km/h时，飞行员可通过操纵脚蹬进行前轮转弯/纠偏操纵；当地速＞120 km/h时，系统自动转入减摆状态。当需要进行前轮转弯/纠偏操纵时，飞行员操纵脚蹬，当脚蹬位移使前轮转弯指令传感器指令位超过其行程的±5%时，系统即处于转弯状态，此时前轮转弯控制盒综合前轮转弯指令传感器信号、反馈传感器信号以及地速信号输出最终的前轮偏角，实现飞机的转弯/纠偏功能。

图2是前轮极限偏角与飞机速度关系图。由于飞机结构对前轮极限偏角有40°的限制，同时保证极限偏角的平滑过渡，得出如图所示的飞机前轮极限偏角与飞机速度关系。

图3是前轮转弯变增益控制律曲线图。系统状态由前轮转弯指令传感器信号控制，信号在指令传感器行程±5%内时，系统处于减摆状态；否则，系统处于转弯状态。该控制律曲线可以覆盖飞机各速度阶段的前轮极限偏角，控制律切换时经平滑处理后，对低、中速分别选用不同的指令与前轮极限偏角关系，从而保证飞机低速转弯和中速纠偏的不同操作响应。低速阶段控制律采用固定的极限偏角，中速阶段的小增益控制律前轮极限偏角α与飞机速度相关，α由前轮转弯控制盒根据地速信号计算得出，与其他参数无关。

图4是K值为前轮转弯指令传感器行程与飞机速度关系图。飞机速度不同，前轮转弯控制盒1生成的控制律曲线的拐点不同，使得飞机速度越大，系统操纵响应越好，同时减轻了飞行员的操纵负担。

本发明的飞机前轮转弯系统，采用前轮转弯控制盒进行集成控制，涉及到飞机的中低速转弯/纠偏操纵和高速防摆，增加了飞机纠偏方式的余度，减轻了飞行员操纵的负荷，提高飞机地面滑行阶段的转弯性能。

Claims (2)

1.具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统，其特征在于：它包括指令传感器、液压阀、转弯作动器、反馈传感器和前轮转弯控制盒；

系统常态处于防摆状态，液压阀处于断电状态，当前机轮产生摆振时，将迫使油液从转弯作动器的一腔通过液压阀的双向阻尼阀流向另一腔，阻尼阀的阻尼作用将摆振能量转换为热能耗散掉，从而使摆振迅速减弱并停止下来；

当飞机前起落架放下，电源开关接通时，机上电源给前轮转弯控制盒供电，飞行员通过操纵前轮转弯指令传感器将转弯指令以模拟电压信号的方式传给前轮转弯控制盒，前轮转弯控制盒接收到指令传感器指令值自动控制系统防摆状态切换到转弯状态，前轮转弯控制盒输出液压阀的控制电流信号驱动液压阀动作，通过液压阀控制转弯作动器运动，转弯作动器的位移量通过反馈传感器传递给前轮转弯控制盒，进而控制前起落架转动，实现转弯功能，保证转弯角度与转弯指令值相适应。

2.根据权利要求1所述的具有中速纠偏功能的前轮转弯防摆系统，其特征在于：所述控制盒通过总线通信接收飞机惯性地速信号。