CN107031821A

CN107031821A - 用于航空器的曲线型方向舵脚蹬和包括该曲线型方向舵脚蹬的航空器

Info

Publication number: CN107031821A
Application number: CN201611129142.3A
Authority: CN
Inventors: B.格兰; L.圣-马克
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: FR3045006B1; FR3045006A1; US20170166296A1; US10399667B2; CN107031821B

Abstract

本发明涉及用于航空器的曲线型方向舵脚蹬和包括此曲线型方向舵脚蹬的航空器。所述方向舵脚蹬(1)包括两个致动结构(6A,6B)，其各自设置有两个踏板(12AD,12AG,12BD,12BG)，每个致动结构(6A,6B)包括：框架(14)，其设置有两个轨(15,16)，所述两个轨(15,16)布置于所述框架(14)的任一侧上并且呈凹曲线的形式；以及与所述轨(15,16)中的每个相关联的可移动支架(17)，所述可移动支架(17)中的每个支承所述踏板(12AD,12AG,12BD,12BG)中的一者，所述可移动支架中的每个(17)被构造成使得其可在由驾驶员的至少一个脚施加在所述踏板(12AD,12AG,12BD,12BG)中的至少一者上的作用下针对方向命令在所述相关联轨(15,16)上移动。

Description

用于航空器的曲线型方向舵脚蹬和包括该曲线型方向舵脚蹬的航空器

技术领域

本发明涉及一种用于航空器（尤其用于运输机）的称为曲线型的方向舵脚蹬，并且涉及一种包括该曲线型方向舵脚蹬的航空器。

在航空器中，方向舵脚蹬是通过其驾驶员和副驾驶员可控制方向舵和轮制动器的机械设备。

该方向舵脚蹬包括踏板和移动部件的结构，其依据由（多个）驾驶员施加到踏板的移动的类型来控制航空器的方向舵或制动器。

背景技术

用于航空器中的方向舵脚蹬在航空公司中主要是整合到驾驶舱的地板中并甚至穿过地板的方向舵脚蹬。当该方向舵脚蹬倚靠在驾驶舱的地板上时，该方向舵脚蹬称为搁置。

方向舵脚蹬的附接和命令从方向舵脚蹬到方向舵和/或制动器的传输在驾驶舱的地板下方发生。在经由地板下区域（通过杆、旋转选择器和电缆连接）机械连接至待控制的元件（尤其方向舵）的方向舵脚蹬的情况下，该结构是通信选择的结果，其更容易在航空器中实现。

对于操作，方向舵脚蹬必须包括大量部件（活接件、杆、枢轴等）。

该类型的常规方向舵脚蹬（尤其由于该大量部件）复杂并且尤其在体积、质量和成本方面不是最佳的。

因此，该常规解决方案并不完全令人满意。

发明内容

本发明提供一种新颖性方向舵脚蹬结构，通过其可补救该缺点。本发明涉及一种用于航空器的方向舵脚蹬，所述方向舵脚蹬包括设置有两个踏板的至少一个致动结构。

根据本发明，所述致动结构包括：

- 至少一个框架，所述框架设置有两个轨，所述轨中的每个呈凹曲线的形式；以及

- 与所述轨中的每个相关联的可移动支架，所述可移动支架中的每个支承所述踏板中的一个，所述可移动支架中的每个被构造成使得其可在由驾驶员的至少一个脚施加在所述踏板中的至少一个上的作用下针对方向命令在相关联轨上移动。

因此，本发明和尤其设置有弯曲（或曲线型）轨（支承踏板的可移动支架能够在其上移动）的该框架产生具有部件数量减少的简化结构，如下文中所陈述的。该结构尤其在体积、质量和成本方面具有优点，以使其能够补救上述缺点。

优选地，所述框架具有细长的总体形状和/或设置有结构管，优选地由碳基复合材料制成。

另外，有利地，所述可移动支架中的每个连接至沿着相关联轨（并且优选地位于相关联轨上方）布置的汽缸。

在一个实施例中，所述可移动支架中的每个设置有被安装成能够旋转并被构造成能够在相关联轨上移动的辊结构。

此外，有利地，所述致动结构包括被构造成允许操作员修改所述踏板的空档位置的调节结构。

此外，有利地，所述致动结构还包括用于液压软管的卷筒。

此外，有利地，所述框架设置有附接结构，所述附接结构包括两个杆和连接件，所述两个杆相对于彼此成直角固定在框架的被称为前端的一端处，并且所述连接件设置有加强杆并固定到框架的被称为后端的另一端。

此外，在一个特定实施例中，所述踏板中的每个被安装成能够针对制动命令在相关联的可移动支架上旋转。有利地，所述踏板中的每个连接至液压汽缸并连接至连接臂，从而形成活接的三角形。

此外，有利地，所述致动结构包括用于以下命令中的至少一个的液压流体输送设备：方向命令和制动命令。

在一个优选实施例中，对于可由两个驾驶员驾驶的航空器，该方向舵脚蹬包括两个致动结构，一个分配给第一驾驶员并且另一个分配给第二驾驶员，这两个致动结构至少通过协调装置彼此连接。

本发明还涉及一种航空器，尤其运输机，其设置有诸如上文详细说明的方向舵脚蹬。

在一个优选实施例中，对于包括设置有地板的驾驶舱的航空器，所述框架定位成使得其相对于航空器的飞行方向位于后方的后端升高到驾驶舱的地板的上方。

此外，有利地，所述框架在其前端处经由相对于彼此成直角布置的两个杆固定到至少一个支撑件，并且在其后端处经由连接件固定到驾驶舱的地板的托梁，所述连接件设置有加强杆。

附图说明

附图将使得容易理解可如何实现本发明。在这些图中，相同参考编号表示类似元件。更具体地：

-图1示出在地面上的航空器，其包括根据本发明的一个实施例的方向舵脚蹬；

-图2和图3是设置有根据本发明的一个实施例的方向舵脚蹬的航空器的驾驶舱分别从后方和从前方的透视图；

-图4示意性地示出方向舵脚蹬的踏板的各种可能调节位置；

-图5和图6是方向舵脚蹬的致动结构分别在组装位置中和分解位置中的透视图；以及

-图7A和图7B是曲线型方向舵脚蹬的两个视图，分别是透视图和平面图。

具体实施方式

图1示出航空器AC，在该情况下运输机，其包括驾驶舱2，其中布置有根据本发明的方向舵脚蹬1（如在该图1中极示意性地示出的）。航空器AC还包括方向舵3和位于航空器AC的主起落架的轮5处的制动器4。

图2和图3示出根据本发明的优选实施例的方向舵脚蹬1，其布置于航空器AC的驾驶舱2中（仅示出其一小部分）。

更确切地说，这些图2和图3以清楚、示意性方式示出仪表板7，该仪表板7设置有支撑结构8并设置有通常用于驾驶舱2的屏幕或显示器10A, 10B, 10C和10D的阵列9。

在本发明的上下文中，方向“向后/后部”和“向前/前部”相对于航空器AC的纵向方向定义，其中“向前”如图3中由朝向航空器AC的前部的箭头E1示出（在图1中箭头E2的方向上），并且“向后”如图2中由朝向航空器AC的后部的箭头E3所示。

此外，在本描述的上下文内，术语“下部”、“上部”和“顶部”沿着正交于由地板13界定的航空器的水平平面的垂直方向Z定义（图2）。

此外，作为描述的辅助，图2和图7A示出参考系R (XYZ)，其具有：

- 沿着航空器的纵向轴线的纵向方向X；

- 垂直方向Z，该垂直方向Z与水平方向X一起形成平行于航空器的垂直对称平面的平面XZ；以及

- 正交于所述方向X和Z的横向方向Y，该横向方向Y与方向X一起形成平行于驾驶舱2的地板13的平面XY（图2）。

图2和图3中所示的方向舵脚蹬1（其针对常规运输机设计）能够由两个驾驶员（主驾驶员和副驾驶员）控制。

为此，方向舵脚蹬1包括两个对踏板11A和11B，其分别形成致动结构6A和6B的一部分。

向前看时布置在左侧的（致动结构6A的）第一对踏板11A旨在用于航空器的驾驶员。该对11A包括被设计成分别由驾驶员的左脚和右脚致动的两个踏板12AD和12AG。

布置在右侧的（致动结构6B的）第二对踏板11B旨在用于航空器的副驾驶员。该对11B包括被设计成分别由副驾驶员的左脚和右脚致动的两个踏板12BD和12BG。

因此，方向舵脚蹬1包括两个致动结构6A和6B。所述致动结构6A和6B中的每个（其中一个因此旨在用于航空器的驾驶员并且另一个旨在用于副驾驶员）因此设置有踏板对11A, 11B。

根据本发明，如图2和图3中所示，所述致动结构6A和6B中的每个还包括：

- 至少一个框架14。框架14设置有布置在所述框架14的任一侧上的两个轨15和16，所述轨15和16中的每个呈凹曲线的形式；以及

- 与所述轨15和16中的每个相关联的可移动支架17。所述可移动支架17中的每个支承所述踏板12AG, 12AD, 12BG, 12BD中的一个。另外，所述可移动支架17中的每个被构造使得其可在由驾驶员的脚施加在相关联踏板上的作用下针对方向命令在相关联轨15, 16上移动，如下文所陈述的。

因此，尤其，该弯曲（或曲线型）框架14（支承致动结构6A, 6B的踏板的两个可移动支架17能够在其上移动）产生具有部件数量减少的方向舵脚蹬1的简化结构，如下文所陈述得。该结构尤其在体积、质量和成本方面具有优点。

在一个优选实施例中，整个框架14细长并呈凹曲线的总体形状。

为此，每个框架14固定在XZ平面中，其在X上具有总体方向、同时在XZ平面中具有凹曲率，以使框架14的后端14B（升高到搁置在常规结构元件41上的地板13的上方（图2））沿着Z方向远离所述地板13垂直向上移动。

该曲率具有能够依据驾驶员的身高以可能最符合人体工程学的方式定位踏板的优点。实际上，在驾驶舱中，驾驶员的位置相对于周围挡风玻璃框架（外部可见）并相对于仪器显示器（内部可见角度）限定。为此，高个驾驶员具有较低的座椅位置和更缩回的踏板位置，并且从人体工程学的角度，这些踏板必须比对于矮个驾驶员更垂直定位，以便确保腿与脚之间的自然角度。相反，矮个驾驶员具有较高的座椅位置，并且踏板必须更水平定位。具有中等身高的驾驶员需要定位在极值之间的踏板。在常规活接的机械方向舵脚蹬中，这些各种位置通过依据驾驶员的人体工程学（主要是身高）精确缩回踏板的可变形平行四边形通过复杂踏板定位移动来精确获得。该通常复杂的功能在曲线型方向舵脚蹬中非常简单地实现：通过曲线型方向舵脚蹬的简单曲率实现，其为适于用户的踏板的可移动组装提供人体工程学位置。

此外，如图5中所示，框架14设置有优选地由碳复合材料制成的结构管18和19，这因此具有减小的质量和大机械强度。

在图5中所示的特定实施例中，底盘14包括两个具有正方形或矩形横截面的结构管18和19，其相对于彼此纵向（在XZ平面中）固定。

框架14还包括（纵向和在结构管18和19的任一侧上）充当引导轨15, 16的安装件的横向板20, 21。

该曲线型框架14具有大机械强度，并且由于存在由碳复合材料制成的大横截面结构管和最重要由于缺少杠杆臂效应而能够经受相当大的力。实际上，与枢转（活接）类型的常规结构相比，这些力直接接近于连接或引导元件施加。

在上述优选实施例中，旨在用于驾驶员的两个轨由单个框架支承。作为变型，还可每个轨设置一个框架。

在该特定实施例中，所述可移动支架17中的每个包括矩形或正方形类型结构22，其设置有布置在该结构22的拐角处（例如如图5中所示的拐角24处）的四个辊23。

这些辊23被安装成能够旋转并且被构造成能够在相关联轨15, 16上移动。四个辊23安装成使得能够在框架14上滚动，具体来说两个辊在上面上，和两个辊在下面上。辊23经由横向板20, 21的过渡保持在框架14上，横向板20, 21相对于相关联结构管18, 19的上部和下部突出。

因此，框架14包括辊23和具有优选地由金属制成（例如由铝制成）的引导凸缘的轨15, 16，其中支承区域由硬金属制成。

将辊用于引导（尤其用于引导支架17）以精确游隙提供精确且可靠的引导。

另外，致动结构6A, 6B包括与每个可移动支架17相关联的辅助结构25，该辅助结构25具有类似（类似于结构22）并设置有四个辊23的结构。辅助结构25经由液压汽缸26连接至可移动支架17，如图5（或图6，其是图5的分解图）中所示。辅助结构25布置在轨的前端处。

液压汽缸26沿着轨15, 16并且更确切地说沿着轨15, 16的对应结构管18, 19并在轨15, 16的对应结构管18, 19上方布置。因此，液压汽缸26在其一端处连接至辅助结构25（在轨的前部）。此外，液压汽缸26在其另一端处连接至踏板的旋转轴30，如下文所陈述的。尤其，这有助于致动结构的简单和紧凑。

踏板（例如12AG）在由驾驶员经由他的或她的脚施加的压力的作用下在由图3中的箭头F1示出的方向上的致动，使得可移动支架17在由箭头F2指示的方向上相对于辅助结构25移动。朝向辅助结构25的该移动导致相关联液压汽缸26的压缩，如由箭头F3示出。该压缩的幅度用于确定方向命令的次序（order）。

相反，释放由驾驶员的脚产生的作用致使可移动支架17在汽缸26的作用下（如果汽缸26被先前压缩）在与由箭头F1示出的方向相反的方向上移动。

致动结构6A, 6B的两个液压汽缸26经由液压传动设备（未示出）彼此连接，以使可移动支架17在一个方向上的移动（例如，向前，对于支承踏板12AG的可移动支架17，如由图3中的箭头F1所示）致使另一支架在另一方向上移动（例如向后，对于支承踏板12AD的可移动支架17，如由图3中的箭头F4所示）。

由于对应液压汽缸26的扩展（如由图3中的箭头F5示出），支承踏板12AG的可移动支架17在箭头F1（示出方向命令作用）的方向上的致动，因此产生支承踏板12AD的可移动支架17在箭头F4的方向上的相反致动。

此外，在图2和图3中所示的实例中，对于由两个驾驶员驾驶的航空器，旨在用于方向命令的四个液压汽缸26（具体来说一个液压汽缸26与所述四个踏板12AG, 12AD, 12BG,12BD中的每个相关联）彼此连接，以使：

- 每一对踏板的两个踏板都按上述方式相反地控制；并且

- 这两个对踏板被对称地控制，以使旨在用于驾驶员中的一个（例如副驾驶员）的踏板始终处于与旨在用于另一驾驶员的那些踏板相同的位置。

因此，一个致动结构（例如致动结构6A）的可移动支架在相关联对踏板的作用下的移动产生另一致动结构（在该实例中，致动结构6B）的可移动支架的相同移动，从而致使另一对踏板以类似方式移动。

此外，每个致动结构6A, 6B包括调节结构（未示出），其优选地包括调节和锁定架，并且其被构造成允许操作员改变踏板12AG, 12AD, 12BG, 12BD在其相应框架上的空档（非致动）位置。

踏板的空档位置是当驾驶员未施加压力于其上时踏板的位置。

该调节结构因此使得可以将踏板移动成更接近于或更远离驾驶员的座椅，以便使该结构适于要使用其的驾驶员的身高。

图4示出驾驶员的腿的三个不同位置P1、P2和P3，其可对应于3个具有不同身高的驾驶员。致动结构可通过调节结构定位，以使踏板的空档位置适用于处于这些位置P1、P2和P3中的每个中的脚。为此，特别包括可移动支架17和辅助结构25的可移动结构可在由双箭头H示出的方向中的一者上移动。

与凸类型的方向舵脚蹬形成对比，具有凹曲率的曲线型方向舵脚蹬1对矮个驾驶员有利，因为其后端14B处的曲率自然接近驾驶员的脚（远离地板移动，如上文中指示）。

此外，所述致动结构6A, 6B还包括用于一个或多个液压软管的卷筒27（尤其在图3中高度示意性地示出），借助该卷筒27，可卷起和展开可变长度的（多个）液压软管，以便使液压软管适于该致动结构的位置，特别是在改变位置时，如上文中指示。这些液压软管为了方向或制动命令用于液压传动设备。

此外，如针对图5中的踏板12AG以图解方式更详细地示出的，每个踏板被安装成能够针对制动命令在下端29处围绕旋转轴30旋转。

因此，当驾驶员将他的或她的脚压在踏板12AG的上端31时（如由图5中的箭头G1所示），踏板12AG围绕轴线30枢转（如由箭头G2所示）并压缩相关联液压汽缸32（如由箭头G3所示）。该相关联液压汽缸32以活接方式在一端处安装至踏板12AG的上部31，并且在另一端处安装至连接臂34。连接臂34以活接方式在一端处安装至轴线30，并且在另一端处安装至液压汽缸32的下端。连接臂34、液压汽缸32和踏板12AG因此形成具有活接顶点的三角形，因此使得可以尤其简化结构。制动次序由液压汽缸32的活塞的移动确定（例如通过线性电感传感器），该移动由踏板12AG的致动产生。此外，由该致动产生的流体输送用于协调（在相同位置中）第二驾驶员的等效踏板，目的在于向该第二驾驶员实时指示制动趋势，从而避免第二驾驶员在辅助情况下相反地制动。

在一个优选实施例中，制动和方向功能因此由流体输送液压设备实施。

作为变型，制动和方向功能还可采用常规活接装置使用杆和其它活接件来实施。

此外，所述框架14设置有附接结构35，其包括至少两个杆36和37以及连接件38。

在图7A和图7B中所示的特定实施例中，每个框架14通过两个杆36和37的过渡附接在前部14A处，两个杆36和37连接至航空器的结构元件（未示出），并优选地成直角定位。杆36沿着垂直方向Z定位，并且杆37沿着横向方向Y定位，尤其如图7A中所示。

此外，底盘14经由连接件38的过渡附接成邻近其后端14B，其例如连接至地板的托梁39（示意性地示出）。该连接件38布置成距框架14的后端14B一距离。

此外，附接结构35设置有加强杆40。加强杆40的端部40A和40B中的一个(40A)附接于框架14的下方，并且另一端40B连接至连接件38。该加强杆40使得可以尤其机械加强框架14。其连同连接件38一起使得可以防止方向舵脚蹬整个在纵向方向X上移动。

这产生半空中等静压安装。图7A和图7B通过箭头示出结构支撑件处的反作用力，具体来说：

- 在连接件38处在X方向上的反作用力FX；

- 分别在杆37和连接件38处在Y方向上的反作用力FY1和FY2；以及

- 分别在杆36和连接件38处在Z方向上的反作用力FZ1、FZ2和FZ3。

方向舵脚蹬1还包括用于实施方向舵脚蹬与以下参数有关的通常功能的常规装置（未示出）：控制、协调、传感器、信号。

因此，方向舵脚蹬1特别包括用于生成对应于踏板的致动的命令的常规装置。尤其，方向舵脚蹬可包括方向传感器（未示出），其被配置成测量由驾驶员作用于踏板上所产生的致动结构的踏板的移动的方向和幅度。方向传感器以常规方式使表示可移动支架的移动的机械命令转换成电信号。该电信号然后以常规方式发送到方向舵3（图1）的方向系统（未示出），以便控制航空器的方向。

方向舵脚蹬还包括传输结构，其被配置成当踏板围绕旋转轴30枢转时（图5）传输移动。为此，传输结构连接至制动控制单元（未示出）。当传输结构受控时，其将机械命令传输到制动控制单元，该制动控制单元使该机械命令转换成电信号，该电信号然后传输到被配置成启动航空器AC的制动器5（图1）的启动系统（未示出）。用于控制制动的移动传输结构可包括各种类型的装置，诸如例如电感线性传感器或活接臂旋转传感器。

主要参考单个踏板给出的以上描述适用于方向舵脚蹬1的踏板中的每个并适用于其相关联装置。

如上文中所述的方向舵脚蹬1因此具有简化结构。该结构不包括活接元件。通过在曲线型轨上滚动获得移动。该结构简单且重量轻，并且使得可以增加行进而无实际限制，同时提供大机械强度。此外，尤其由于其定位简单，该方向舵脚蹬可安装于任何航空器中。此外，其保持与常规方向舵脚蹬相同的功能。

用于控制航空器的方向的上述方向舵脚蹬1的操作如下。

当驾驶员的脚远离空档位置移动踏板12AG时（如由图3中的箭头F1示出），踏板12AG和其上安装的可移动支架17的移动压缩汽缸26（由箭头F3示出）。

汽缸26的压缩传输到方向传感器。方向传感器然后使检测到的机械命令转换成电信号，该电信号传输到方向舵方向系统，以便控制航空器的方向。

当与常规方向舵脚蹬进行比较时，方向舵脚蹬1的人体工程学和功能几乎相同。

作为变型，可如上文中所述在曲线型框架上实现更常规结构，但整合流体输送结构最简单。

如上文中所述的方向舵脚蹬1的结构具有许多优点。尤其：

- 该结构意味着地板不再经受方向舵脚蹬的特定应力，以使地板得以简化，并可能使这全部变为一个模块，并且其包括在体积方面形成实质性节省的整合；

- 生产较简单并使用较少部件。这在质量方面形成实质性简化和节省；

- 其还具有方向舵脚蹬和相关联元件（尤其以半空中模式）的较容易整合，其中后部稍微升高到地板上方；

- 其更紧凑且较低成本；

- 其实质上保持与常规方向舵脚蹬相同的功能和人体工程学；

- 踏板的行进可调整且更大，并且其是凹的，这在不使高个驾驶员不利的情况下有利于矮个驾驶员；

- 其具有多个分立连接点（等静压安装）；并且

- 其产生演变轨迹（由于其与围绕旋转中心的摆动效应机械无关）。

Claims

1.一种用于航空器的方向舵脚蹬，所述方向舵脚蹬包括设置有两个踏板的至少一个致动结构，

其中所述致动结构包括：

- 至少一个框架，所述框架设置有两个轨，所述轨中的每个呈凹曲线的形式；和

- 与所述轨中的每个相关联的可移动支架，所述可移动支架中的每个支承所述踏板中的一个，所述可移动支架中的每个被构造成使得其可在由驾驶员的至少一个脚施加在所述踏板中的至少一个上的作用下针对方向命令在所述相关联轨上移动。

2.根据权利要求1所述的方向舵脚蹬，其中,所述框架具有细长的总体形状。

3.根据权利要求1和2所述的方向舵脚蹬，其中,所述可移动支架中的每个连接至沿着所述相关联轨布置的汽缸。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述可移动支架中的每个设置有辊结构，所述辊结构被安装成能够旋转并且被构造成能够在所述相关联轨上移动。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述框架设置有结构管。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述致动结构包括被构造成允许操作员修改所述踏板的空档位置的调节结构。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述框架设置有附接结构，所述附接结构包括两个杆和连接件，所述两个杆相对于彼此成直角固定在所述框架的被称为前端的一端处，并且所述连接件设置有加强杆并固定到所述框架的被称为后端的另一端。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述踏板中的每个被安装成能够针对制动命令在所述相关联可移动支架上旋转。

9.根据权利要求8所述的方向舵脚蹬，其中,所述踏板中的每个连接至液压汽缸并连接至连接臂，从而形成活接的三角形。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方向舵脚蹬，其中,所述致动结构包括用于以下命令中的至少一者的液压流体输送设备：方向命令和制动命令。

11.一种航空器，其包括诸如在权利要求1至10中的任一项中详细说明的方向舵脚蹬。

12.根据权利要求11所述的航空器，其包括设置有地板的驾驶舱，其中,所述框架定位成使得其相对于所述航空器的飞行方向位于后方的后端升高到所述驾驶舱的所述地板的上方。

13.根据权利要求12所述的航空器，其中,所述框架在其前端处经由相对于彼此成直角布置的两个杆固定到至少一个结构元件，并且在其后端处经由连接件固定到所述驾驶舱的所述地板的托梁，所述连接件设置有加强杆。