CN106184717B - 一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统及其控制方法，该自动驾驶仪在左右两侧驾驶员方便操纵的地方各有一套专用操纵部件，以便左右驾驶员都能方便管控自动驾驶仪，机长优先，在机长忙碌时，可授权右驾驶员管控自动驾驶仪，减轻机长的负担。

Description

一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统及其控制方法。

背景技术

飞机在执行飞行任务是，通常除起飞、降落时间(大概30分钟)由人工操纵外，其余绝大部分时间均使用自动驾驶仪代替驾驶员控制飞机，以减轻驾驶员的劳动强度，因此自动驾驶仪操纵部件使用的多人性和方便性尤为重要。在目前国内所有飞机中，自动驾驶仪系统只有一套操纵部件(人机接口)，当这套操纵部件安装在左侧时，自动驾驶仪只能由机长(左驾驶员)控制，当这套操纵部件安装在两个驾驶员的中间部位时，则左右驾驶员都可操纵，但操纵很不方便。鉴于自动驾驶仪在执行一次飞行任务中使用时段很长，操作频繁，有必要给左右驾驶员各配备一套专用的自动驾驶仪操纵部件(人机接口)，方便左右驾驶员操作自动驾驶仪系统，切实做到具备双人控制且动动手指头就能操纵的自动驾驶仪系统。

发明内容

(一)发明目的

本发明克服了现有自动驾驶仪系统只能由左驾驶员(机长)管控或是虽然左右驾驶员都可操纵但只有一套操纵部件，左右驾驶员操纵不方便的缺点，提供了一种左右驾驶员均可方便地操纵的自动驾驶仪系统。

本发明在继承了已有的先进科学技术的同时，实现了我国运输型飞机自动驾驶仪由单人操纵体制向双人操纵体制的转变，填补了国内运输型飞机自动驾驶仪双人操纵体制的空白。

(二)技术方案

一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统，包括左右驾驶员各自专用的操纵部件、转换控制盒以及飞控计算机。左驾驶员专用的操纵部件包括主驾驶仪操纵手柄、主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台以及“主/副”转换开关；右驾驶员专用的操纵部件包括副驾驶仪操纵手柄、副驾驶仪操纵台和副驾驶指引操纵台，其中，左右驾驶员使用的驾驶仪操纵手柄、驾驶仪操纵台和驾驶指引操纵台功能相同；“主/副”转换开关是控制自动驾驶仪操纵权限的控制开关，只能由左驾驶员(机长)操纵，在需要时通过该开关将自动驾驶仪的控制权限授权给右驾驶员，转换控制盒用来实现左右操纵部件的操纵指令信号输向飞控计算机的转换：当转换控制盒收到“主/副”转换开关中的“主”信号时，将左驾驶员专用的操纵部件的操纵信号输向飞控计算机；当转换控制盒收到“主/副”转换开关中的“副”信号时，将右驾驶员专用的操纵部件的操纵信号输向飞控计算机。

一种飞机双人控制机制自动驾驶仪控制方法，包括以下步骤：

第一步：接通自动驾驶仪后，自动驾驶仪的控制权限由“主/副”转换开关决定，正常情况下“主/副”转换开关在“主”位置，由左驾驶员控制自动驾驶仪，左驾驶员输入的驾驶仪控制指令有效，即转换控制盒接收主控信号，主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台、主操纵手柄向转换控制盒提供操纵信号，副操纵手柄处于无效状态，副驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与主驾驶仪操纵台显示一致，副驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与主驾驶指引操纵台显示一致。

第二步：当左驾驶员将“主/副”转换开关位置于“副”位置时，副驾驶仪操纵台、副驾驶指引操纵台、副操纵手柄工作，即右驾驶员一侧的操纵部件有效，右驾驶员控制自动驾驶仪，而主操纵手柄处于无效状态，主驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与副驾驶仪操纵台显示一致，主驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与副驾驶指引操纵台显示一致。

附图说明

附图1为自动驾驶仪双人操纵体制原理框图。

具体实施方式

对该发明的的总体构思主要有以下几个方面：

自动驾驶仪系统设计双套操纵部件，根据人机功效进行操纵部件布置，左右操纵部件相同，满足左右驾驶员均可很方便地操纵自动驾驶仪的要求。

确保机长操纵自动驾驶仪的优先权，左右操纵部件转换时采用热转换，即左右操纵部件转换时，无需断开自动驾驶仪系统；

系统转换瞬态必须满足国军标的要求。

该发明自动驾驶仪采用双人操纵体制，需满足左右驾驶员均可方便操纵自动驾驶仪，在操纵权限上，左右驾驶员有差别，其中左驾驶优先，为顺利实现左右操纵部件转换，设置了一个“主/副”操纵转换开关，由左驾驶操纵，保证左驾驶对自动驾驶仪控制的优先权，具体实施方试如下：

(1)双人操纵体制实现

为实现自动驾驶仪双人操纵体制，在左右两侧驾驶员方便操纵的地方各布置了一套操纵部件，如下图所示：即左侧由主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台及主驾驶仪操纵手柄三个操纵部件组成，右侧由副驾驶仪操纵台、副驾驶指引操纵台及副驾驶仪操纵手柄组成，为方便飞行员操纵，主驾驶仪操纵台布置在左仪表板上，主驾驶指引操纵台布置在左集中告警仪表板上，主驾驶仪操纵手柄布置在左操纵台上，“主/副”转换开关布置在左仪表板上，这种布局所有操纵部件均布置在飞行员触手可及的地方，方便飞行员观察和操纵；同理，右侧副驾驶仪操纵台布置在右仪表板上，副驾驶指引操纵台布置在右集中告警仪表板上，副驾驶仪操纵手柄布置在右操纵台上，整个操纵部件布局符合人机功效学要求，并在座舱模拟器上进行了模拟试验，飞行员比较满意，在随后的飞行试验中飞行员给出的评价也比较高。

(2)左右操纵部件转换方式

左右操纵部件之间的转换采用热转换，即在进行左、右驾驶员操纵权转换时不断开自动驾驶仪系统，其工作原理为：当开关位于“主”位置时，转换控制盒接收主控信号，主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台、主操纵手柄向转换控制盒提供操纵信号，副操纵手柄处于无效状态，副驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与主驾驶仪操纵台显示一致，副驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与主驾驶指引操纵台显示一致。当开关位于“副”位置时，副驾驶仪操纵台、副驾驶指引操纵台、副操纵手柄工作，主操纵手柄处于无效状态，主驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与副驾驶仪操纵台显示一致，主驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与副驾驶指引操纵台显示一致。

为方便左右操纵信号转换，在系统中设置一个转换控制盒，用于转接双套操纵部件、速断开关信号后送飞控计算机，同时将驾驶仪操纵台离合器信号转接后送伺服放大器，其逻辑控制电路通过主/副控转换开关信号对双套操纵部件进行整体切换。通过转换控制盒可使系统完成供主/副驾驶员在驾驶仪接通状态下切换使用自动驾驶仪系统的功能。其主要技术难点在于解决双套操纵部件切换时引起的驾驶仪离合器瞬间断电；为了解决这个问题，在逻辑电路中，专门针对离合器供电信号的

切换进行了延时处理，一旦发现逻辑转换，通过离合器电源控制电路将在控离合器供电信号延时50ms后解除，接替工作的离合器供电电路瞬时导通。

(3)转换瞬态控制

采用瞬态抑制技术，确保转换瞬态符合要求。对角速率、升降速度等信号的软件滤波处理；对大气机高度信号的跳变，设置固定的步长累加以消除跳变值引起飞机的不安全动作；利用淡化环节有效的抑制了控制律模态切换时带来的舵面跳变，法向过载突变等问题。通过以上等等措施有效解决了信号跳变引起飞机飞行时的不安全动作。

Claims (2)

1.一种飞机双人控制机制自动驾驶仪系统，包括左右驾驶员各自专用的操纵部件、转换控制盒以及飞控计算机；左驾驶员专用的操纵部件包括主驾驶仪操纵手柄、主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台以及“主/副”转换开关；右驾驶员专用的操纵部件包括副驾驶仪操纵手柄、副驾驶仪操纵台和副驾驶指引操纵台，其中，左右驾驶员使用的驾驶仪操纵手柄、驾驶仪操纵台和驾驶指引操纵台功能相同；“主/副”转换开关是控制自动驾驶仪操纵权限的控制开关，只能由左驾驶员操纵，在需要时通过该开关将自动驾驶仪的控制权限授权给右驾驶员，转换控制盒用来实现左右操纵部件的操纵指令信号输向飞控计算机的转换：当转换控制盒收到“主/副”转换开关中的“主”信号时，将左驾驶员专用的操纵部件的操纵信号输向飞控计算机；当转换控制盒收到“主/副”转换开关中的“副”信号时，将右驾驶员专用的操纵部件的操纵信号输向飞控计算机。

2.一种飞机双人控制机制自动驾驶仪控制方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步：接通自动驾驶仪后，自动驾驶仪的控制权限由“主/副”转换开关决定，正常情况下“主/副”转换开关在“主”位置，由左驾驶员控制自动驾驶仪，左驾驶员输入的驾驶仪控制指令有效，即转换控制盒接收主控信号，主驾驶仪操纵台、主驾驶指引操纵台、主操纵手柄向转换控制盒提供操纵信号，副操纵手柄处于无效状态，副驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与主驾驶仪操纵台显示一致，副驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与主驾驶指引操纵台显示一致；

第二步：当左驾驶员将“主/副”转换开关位置于“副”位置时，副驾驶仪操纵台、副驾驶指引操纵台、副操纵手柄工作，即右驾驶员一侧的操纵部件有效，右驾驶员控制自动驾驶仪，而主操纵手柄处于无效状态，主驾驶仪操纵台模态选择无效，仅提供余度、准备、工作及模态显示且与副驾驶仪操纵台显示一致，主驾驶指引操纵台模态选择无效，仅提供模态显示且与副驾驶指引操纵台显示一致。