CN106005374A - 一种飞机操纵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机操纵系统，涉及飞机操纵系统设计技术领域。所述飞机操纵系统包含第一尾舵、第二尾舵、第一耦合摇臂、第二耦合摇臂、驱动连杆、解耦摇臂、第一解耦连杆、第二解耦连杆、用于驱动第一耦合摇臂的航向操纵装置、用于驱动第二耦合摇臂的纵向操纵装置；第一耦合摇臂与第二耦合摇臂共轴耦合，第一耦合摇臂与驱动连杆的一端铰接；第二耦合摇臂与解耦摇臂的转轴连接；解耦摇臂包含一个输入端和两个输出端；解耦摇臂的输入端与驱动连杆的另一端铰接；第一解耦连杆用于连接解耦摇臂的一个输出端与第一尾舵；第二解耦连杆用于连接解耦摇臂的另一个输出端与第二尾舵。本发明的有益效果在于：可同时实现航向操纵与纵向操纵，结构简单。

Description

一种飞机操纵系统

技术领域

本发明涉及飞机操纵系统设计技术领域，具体涉及一种飞机操纵系统。

背景技术

在当前飞机设计领域，尤其是一些具有机械操纵机构的小型通用飞机，有很多都模仿世界先进的V型尾翼布局，即两个尾翼互成角度向两侧倾斜，在尾翼的后缘均设置有舵面，而且在航模飞机的使用中，受飞机外形布局方面的原因，将常规的飞机中应具有的升降舵和方向舵合并，在V型尾翼布局中将升降舵和方向舵的功能进行合并，即当两侧的舵面向同一方向偏转时，舵面起到偏航作用，即实现方向舵的作用，当两侧的舵面向做不同方向偏转时，舵面由于V型尾翼布局形式的影响，会对飞机起到俯仰作用，即实现升降舵的作用。作为一种航空爱好者体验式飞行飞机，一般均为小型飞机，均以机械操纵系统为主，在电传飞机中，由于各路均由计算机进行接收与解算，所以不存在此类问题。作为机械操纵的飞机，其困难原因总结如下：1、此类飞机设及到升降舵和方向舵操纵的耦合，即驾驶柱和脚蹬同时操纵一个舵面，如何将驾驶柱和脚蹬的作用效果进行耦合，使其能够进行有效操纵；2、经过耦合后的操纵指令，如何分解至两个舵面，使其产生不同的偏转效果。

另外，在申请号为201510490385.9，申请人为中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，专利名称为“双通道耦合的飞机操纵系统”的发明专利中，提出一种双通道耦合的飞机操纵系统，该技术采用了滑轨式的机械位移耦合与解耦机构，该种机构由于采用侧轨、芯轨和十字管轨等轨道，对于轨道与滑块的配合精度要求非常高，而且轨道产生的摩损、轨道的制造与维护困难都造成该种机构难以在有限的成本控制下实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机操纵系统，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本发明采用的技术方案是：提供一种飞机操纵系统，包含纵向操纵装置、航向操纵装置、第一尾舵与第二尾舵；所述第一尾舵与所述第二尾舵形成一夹角，所述飞机操纵系统还包含第一耦合摇臂、第二耦合摇臂、驱动连杆、解耦摇臂、第一解耦连杆、第二解耦连杆；

所述第一耦合摇臂与第二耦合摇臂共轴耦合，所述第一耦合摇臂自所述耦合处向外延伸设置有第一连接杆，所述第一连接杆与所述驱动连杆的一端铰接；所述第二耦合摇臂自所述耦合处向外延伸设置有第二连接杆，所述第二连接杆与所述解耦摇臂的转轴连接；

所述航向操纵装置用于驱动所述第一耦合摇臂；

所述纵向操纵装置用于驱动所述第二耦合摇臂；

所述解耦摇臂为三头摇臂，包含一个输入端和两个输出端；所述解耦摇臂的输入端与所述驱动连杆的另一端铰接；

所述第一解耦连杆的一端与所述解耦摇臂的一个输出端铰接，所述第一解耦连杆的另一端与所述第一尾舵通过机械结构连接；

所述第二解耦连杆的一端与所述解耦摇臂的另一个输出端铰接，所述第二解耦连杆的另一端与所述第二尾舵通过机械机构连接。

优选地，所述第一耦合摇臂自所述耦合处向外延伸设置有第三连接杆；所述第三连接杆用于连接所述航向操纵装置。

优选地，所述第二耦合摇臂自所述耦合处向外延伸设置有第四连接杆，所述第四连接杆用于连接所述纵向操纵装置。

优选地，所述第一耦合摇臂上的第一连接杆与所述第三连接杆垂直。

优选地，所述第二耦合摇臂上的第二连接杆与所述第四连接杆垂直。

优选地，所述第一耦合摇臂的第一连接杆长度与所述解耦摇臂的输入端连杆长度相等；所述驱动连杆的长度与所述第二耦合摇臂的第二连接杆长度相等。

优选地，所述解耦摇臂的两个输出端连杆的轴线重合，且两个输出端连杆长度相等。

优选地，所述航向操纵装置与所述第一耦合摇臂的第一连接杆连接。

优选地，所述纵向操纵装置与所述第二耦合摇臂的第二连接杆连接。

本发明的有益效果在于：本发明的纵向操纵装置与航向操纵装置互不影响，航向操纵装置可以单独动作，使飞机产生偏航运动，纵向操纵装置也可以单独动作，使飞机产生俯仰动作，当航向操纵装置与纵向操纵装置同时动作时，可以使飞机同时产生俯仰动作和偏航动作。采用摇臂连杆机构，使得机构稳定可靠，寿命长，维护难度低。

附图说明

图1是本发明一实施例的飞机操纵系统的示意图。

其中，1-第一耦合摇臂，2-第二耦合摇臂，3-驱动连杆，4-解耦摇臂，5-第一解耦连杆，6-第二解耦连杆，201-纵向操纵装置，202-航向操纵装置，203-第一尾舵，204-第二尾舵。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，一种飞机操纵系统，包含纵向操纵装置201、航向操纵装置202、第一尾舵203与第二尾舵204；第一尾舵203与第二尾舵204共轴，且相对形成一夹角。飞机操纵系统还包含第一耦合摇臂1、第二耦合摇臂2、驱动连杆3、解耦摇臂4、第一解耦连杆5、第二解耦连杆6。

第一耦合摇臂1与第二耦合摇臂2共轴耦合，第一耦合摇臂1自耦合处向外延伸设置有第一连接杆，第一连接杆与驱动连杆3的一端铰接；第二耦合摇臂2自耦合处向外延伸设置有第二连接杆，第二连接杆与解耦摇臂4的转轴连接。

航向操纵装置202用于驱动第一耦合摇臂1；纵向操纵装置201用于驱动第二耦合摇臂2。

解耦摇臂4为三头摇臂，包含一个输入端和两个输出端；解耦摇臂4的输入端与驱动连杆3的另一端铰接。

第一解耦连杆5的一端与解耦摇臂4的一个输出端铰接，第一解耦连杆5的另一端与第一尾舵203通过机械结构连接。

第二解耦连杆6的一端与解耦摇臂4的另一个输出端铰接，第二解耦连杆6的另一端与第二尾舵204通过机械机构连接。

本发明的纵向操纵装置201与航向操纵装置202互不影响，航向操纵装置202可以单独动作，使飞机产生偏航运动，纵向操纵装置201也可以单独动作，使飞机产生俯仰动作，当航向操纵装置202与纵向操纵装置201同时动作时，可以使飞机同时产生俯仰动作和偏航动作。采用摇臂连杆机构，使得机构稳定可靠，寿命长，维护难度低。

在本实施例中，第一耦合摇臂1自所述耦合处向外设置有第三连接杆；第三连接杆用于连接航向操纵装置202。

在本实施例中，第二耦合摇臂2自所述耦合处向外延伸设置有第四连接杆，第四连接杆用于连接所述纵向操纵装置201。

第一耦合摇臂1上的第一连接杆与第三连接杆垂直。可以理解的是，第一耦合摇臂1上的第一连接杆与第三连接杆也可以成一定角度设置。例如，在一个备选实施例中，第一耦合摇臂1上的第一连接杆与第三连接杆形成120度夹角。

第二耦合摇臂2上的第二连接杆与第四连接杆垂直。可以理解的是，第二耦合摇臂2上的第二连接杆与第四连接杆也可以成一定角度设置。例如，在一个备选实施例中，第二耦合摇臂2上的第二连接杆与第四连接杆形成120度夹角。

在本实施例中，第一耦合摇臂1的第一连接杆长度与解耦摇臂4的输入端连杆长度相等；驱动连杆3的长度与第二耦合摇臂2的第二连接杆长度相等。

在本实施例中，解耦摇臂4的两个输出端连杆的轴线重合，且两个输出端连杆长度相等。两个输出端的连杆与输入端的连杆形成T型。

可以理解的是，第一耦合摇臂1的输入端与输出端可以重合。即第一连接杆与第三连接杆重合。例如，在一个备选实施例中，第一耦合摇臂1的输入端与输出端重合，航向操纵装置202与第一耦合摇臂1的第一连接杆连接，连接端为第一连接杆与驱动连杆3铰接的一端。

可以理解的是，第二耦合摇臂2的输入端与输出端可以重合。即第二连接杆与第四连接杆重合。例如，在一个备选实施例中，第二耦合摇臂2的输入端与输出端可以重合，纵向操纵装置201与第二耦合摇臂2的第二连接杆连接，连接端为第二连接杆与解耦摇臂4的转轴连接的一端。

具体的，在本实施例中，第一尾舵203与第二尾舵204呈“V”字型布局，纵向操纵装置201为驾驶柱，航向操纵装置202为脚蹬，当脚蹬发出飞机向左偏航的指令(图1所示方向)，驾驶柱不动时，第一耦合摇臂1转动，带动驱动连杆3平动，进一步带动解耦摇臂4转动，第一解耦连杆5和第二解耦连杆6向两个不同的方向运动，对应在图1中，第一解耦连杆5向下运动，拉动第一尾舵203，带动第一尾舵203向左转动。第二解耦连杆6向上运动，推动第二尾舵204，第二尾舵204向左转动，飞机受到同一个方向的偏航力矩，向左侧产生偏航角度。

当驾驶柱发出抬头指令，脚蹬不动时，第二耦合摇臂2转动，带动解耦摇臂4运动，解耦摇臂4、驱动连杆3、第一耦合摇臂1的第一连接杆和第二耦合摇臂2的第二连接杆共同构成平行四边形，使得解耦摇臂4在第二耦合摇臂2的作用下只产生平动，不产生转动运动，此时第一解耦连杆5和第二解耦连杆6同向运动，对应在图1中，第一解耦连杆5和第二解耦连杆6同时向上或者向下运动，进一步地，带动第一尾舵203向右转动，第二尾舵204向左转动，或者第一尾舵203向左转动，第二尾舵204向右转动。飞机由于V形尾翼布局，在此时受到同一个方向的俯仰力矩，向上产生俯仰角度。

当驾驶柱和脚蹬同时发出俯仰和偏航指令时，指令通过第一耦合摇臂1、第二耦合摇臂2耦合至解耦摇臂4，解耦摇臂4同时产生平动和转动运动，将平动和转动的运动进行叠加后，分别传递给第一解耦连杆5和第二解耦连杆6，进一步地，第一尾舵203和第二尾舵204分别独立偏转，在V型尾翼布局下，最终同时产生俯仰和偏航力矩，飞机产生俯仰角度和偏航角度。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种飞机操纵系统，包含纵向操纵装置(201)、航向操纵装置(202)、第一尾舵(203)与第二尾舵(204)；所述第一尾舵(203)与所述第二尾舵(204)共轴，且相对形成一夹角，其特征在于：所述飞机操纵系统还包含第一耦合摇臂(1)、第二耦合摇臂(2)、驱动连杆(3)、解耦摇臂(4)、第一解耦连杆(5)、第二解耦连杆(6)；

所述第一耦合摇臂(1)与第二耦合摇臂(2)共轴耦合，所述第一耦合摇臂(1)自所述耦合处向外延伸设置有第一连接杆，所述第一连接杆与所述驱动连杆(3)的一端铰接；所述第二耦合摇臂(2)自所述耦合处向外延伸设置有第二连接杆，所述第二连接杆与所述解耦摇臂(4)的转轴连接；

所述航向操纵装置(202)用于驱动所述第一耦合摇臂(1)；

所述纵向操纵装置(201)用于驱动所述第二耦合摇臂(2)；

所述解耦摇臂(4)为三头摇臂，包含一个输入端和两个输出端；所述解耦摇臂(4)的输入端与所述驱动连杆(3)的另一端铰接；

所述第一解耦连杆(5)的一端与所述解耦摇臂(4)的一个输出端铰接，所述第一解耦连杆(5)的另一端与所述第一尾舵(203)通过机械结构连接；

所述第二解耦连杆(6)的一端与所述解耦摇臂(4)的另一个输出端铰接，所述第二解耦连杆(6)的另一端与所述第二尾舵(204)通过机械机构连接。

2.如权利要求1所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述第一耦合摇臂(1)自所述耦合处向外延伸设置有第三连接杆；所述第三连接杆用于连接所述航向操纵装置(202)。

3.如权利要求2所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述第二耦合摇臂(2)自所述耦合处向外延伸设置有第四连接杆，所述第四连接杆用于连接所述纵向操纵装置(201)。

4.如权利要求3所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述第一耦合摇臂(1)上的第一连接杆与所述第三连接杆垂直。

5.如权利要求4所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述第二耦合摇臂(2)上的第二连接杆与所述第四连接杆垂直。

6.如权利要求4所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述第一耦合摇臂(1)的第一连接杆长度与所述解耦摇臂(4)的输入端连杆长度相等；所述驱动连杆(3)的长度与所述第二耦合摇臂(2)的第二连接杆长度相等。

7.如权利要求1所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述解耦摇臂(4)的两个输出端连杆的轴线重合，且两个输出端连杆长度相等。

8.如权利要求1所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述航向操纵装置(202)与所述第一耦合摇臂(1)的第一连接杆连接。

9.如权利要求1所述的飞机操纵系统，其特征在于：所述纵向操纵装置(201)与所述第二耦合摇臂(2)的第二连接杆连接。