CN107507485A - 一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞行仿真技术领域，公开了一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，包括主副驾驶操纵盘，与主副驾驶操纵盘相连的横向连动机构和纵向连动机构，与横向连动机构相连的横向加载机构及与述纵向连动机构相连的纵向加载机构；横向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的连动，纵向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的连动，横向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载，纵向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载。本发明结构简练，设计合理，实时性强，人机互动直接，模拟感觉真实。

Description

一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置

技术领域

本发明属于飞行仿真技术领域，具体涉及一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置。

背景技术

飞行模拟器是飞行员实施训练的专用设备，其中驾驶操纵连动及加载机构系统是飞行模拟器中一个关键分系统，其性能直接影响飞行训练的水平。针对并座式飞机的种类、型号不同，需提供相对应的并座式驾驶操纵连动及加载机构以模拟驾控效果和训练环境。随着国内航空事业的发展，飞行模拟器需求水平逐步提高，研制具备同类标准化水平的连动加载操纵机构需求迫切。目前，国内对于并座式操纵连动及加载机构的分析与设计较少，部分已成型的产品中，大多模拟信号粗糙、操控反应迟滞、加载效果不可控、系统可靠性较差，仅可应用于小载荷、低精度、飞行品质需求不高的低端模拟器。但在飞行仿真技术飞速发展的背景下显然不合时宜。究其原因，一是结构设计不优化，传动杆系连接环节过多，造成累计误差增加、操控的随动和反馈精度降低；二是电信号采集和力反馈驱动设备的选取随意，只注重“价廉”而忽视了“性能”，或者说以控制成本为前提，没能选取性能和品质上最适合的产品，从而在驱动控制环节打了折扣。

发明内容

本发明提供了一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，解决了现有装置模拟采样粗糙、操控反应迟滞、加载效果不可控、结构使用可靠性差等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，包括主副驾驶操纵盘，与所述主副驾驶操纵盘相连的横向连动机构和纵向连动机构，与所述横向连动机构相连的横向加载机构及与所述纵向连动机构相连的纵向加载机构；

所述横向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的连动，所述纵向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的连动，所述横向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载，所述纵向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载。

进一步，所述横向连动机构包括主驾和副驾横向连动组件，所述主驾和副驾横向连动组件之间通过钢丝绳相连，所述主驾和副驾横向连动组件均包括连接组件，与所述连接组件相连的花键立轴，所述花键立轴、连接轴和连接立轴顺序连接在一起，所述连接立轴的下端嵌套在绳轮的中心孔内，底端设置在差动机构上，所述钢丝绳通过销轴设置在绳轮上。

进一步，所述连接组件、花键立轴和连接轴彼此通过花键连接在一起，所述连接轴通过十字联轴器和连接立轴的上端相连，所述连接立轴和绳轮固定在一起连动。

进一步，所述纵向连动机构包括主驾和副驾纵向连动组件，所述主驾和副驾纵向连动组件之间通过横连接管相连，所述主驾和副驾纵向连动组件均包括弯头管，与所述弯头管相连的立管和与所述立管相连的连接支臂件，所述连接支臂件包括横板和支臂，所述支臂的一端与横板的一侧相连，所述横板顶面和立管相连，底面活动地连接支撑座，所述支臂的另一端与横连接管相连。

进一步，所述横板底面左右两侧分别设置有耳板，所述耳板的顶端设置有通孔，所述支撑座也设置有与之对应的通孔，通孔之间通过轴活动相连，所述支臂和横板的前侧相连。

进一步，所述横向加载机构包括差动机构，所述差动机构和差动连接轴的一端相连，所述差动连接轴的另一端穿过差动摇臂的一端通过轴承设置在轴承支架上，所述轴承支架设置在支撑座上；所述差动摇臂的另一端与横向连动拉杆的一端与相连，所述横向连动拉杆的另一端与横向差动摇臂相连，所述横向差动摇臂与横向力矩电机相连；

所述纵向加载机构包括纵向连动拉杆，所述纵向连动拉杆一端与横连接管相连，另一端与纵向差动摇臂相连，所述纵向差动摇臂与纵向力矩电机相连。

本发明有益的技术效果如下：

在实现功能需求的前提下，最大限度地简化了系统构成，使连动系和力感系内部及相互间的构件形式最优、组成更合理；通过构件优化、数量控制，减少了杆系的连接环节，使力感系统的数据采集和力反馈响应更精确、实时性更强，人机互动更直接，模拟感觉更真实。

附图说明

图1为本发明的总体外部结构示意图；

图2为本发明的总体内部结构示意图；

图3为本发明的图2中标注的A部分放大图；

其中，1-主驾驶操纵盘；2-弯头管；3-立管；4-支撑座；5-横向连动拉杆；6-横向差动摇臂；7-横向力矩电机；8-横连接管；9-钢丝绳；10-纵向力矩电机；11-纵向差动摇臂；12-纵向连动拉杆；13-连接支臂件；14-副驾驶操纵盘；15-连接组件；16-花键立轴；17-连接轴；18-轴承支架；19-差动摇臂；20-差动连接轴；21-差动机构；22-绳轮；23-连接立轴。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

目前，飞行模拟驾驶操纵的并座式结构多出现在大型飞机的模拟上，其模拟实现的方法多种多样，但该类型结构须同时保证纵向推拉和横向转盘的复合功能，在机构传递精度和消除构件运动干涉问题上标准较高，因而许多同类的系统结构都十分复杂，始终没有一个能兼顾“系统优化”与“功能实现”的最佳方案。

本发明提供了一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，包括主副驾驶操纵盘1和14，与主副驾驶操纵盘1和14相连的横向连动机构和纵向连动机构，与横向连动机构相连的横向加载机构及与纵向连动机构相连的纵向加载机构。

横向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘1和14之间的横向操纵的连动，纵向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘1和14之间的纵向操纵的连动，横向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘1和14之间的横向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载，纵向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘1和14之间的纵向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载。

如图1所示，横向连动机构包括主驾和副驾横向连动组件，主驾和副驾横向连动组件之间通过钢丝绳9相连，主驾和副驾横向连动组件均包括连接组件15，与连接组件15相连的花键立轴16，该花键立轴16、连接轴17和连接立轴23顺序连接在一起，其中，连接组件15、花键立轴16和连接轴17彼此通过花键连接在一起，连接轴17通过十字联轴器和连接立轴23的上端相连，连接立轴23的下端嵌套在绳轮22的中心孔内，底端设置在差动机构21上，连接立轴23和绳轮22固定在一起连动，钢丝绳9通过销轴设置在绳轮22上。

纵向连动机构包括主驾和副驾纵向连动组件，主驾和副驾纵向连动组件之间通过横连接管8相连，主驾和副驾纵向连动组件均包括弯头管2，与弯头管2相连的立管3和与立管3相连的连接支臂件13，该连接支臂件13包括横板和支臂，支臂的一端与横板的前侧相连，另一端与横连接管8相连。

横板的顶面和立管3相连，底面左右两侧分别设置有耳板，耳板的顶端设置有通孔，支撑座4也设置有与之对应的通孔，通孔之间通过轴活动相连。

如图2和图3所示，横向加载机构包括差动机构21，差动机构21和差动连接轴20的一端相连，差动连接轴20的另一端穿过差动摇臂19的一端通过轴承设置在轴承支架18上，轴承支架18设置在支撑座4上；差动摇臂19的另一端与横向连动拉杆5的一端与相连，横向连动拉杆5的另一端与横向差动摇臂6相连，横向差动摇臂6与横向力矩电机7相连；

纵向加载机构包括纵向连动拉杆12，纵向连动拉杆12一端与横连接管8相连，另一端与纵向差动摇臂11相连，纵向差动摇臂11与纵向力矩电机10相连。

本发明的工作原理如下：

通过对主驾驶操纵盘1进行横向转盘操纵，然后通过连接组件15、花键立轴16、连接轴17、连接立轴23将角位移和操纵力传递给差动机构21和绳轮22，其中绳轮22的角位移和操纵力是通过钢丝绳9传递给副驾驶操纵盘14的右侧对称机构，使主驾驶操纵盘1和副驾驶操纵盘14实现横向转盘的连动操纵。而差动机构21和差动连接轴20将角位移和操纵力传递至差动摇臂19，差动摇臂19拉动横向连动拉杆5、横向差动摇臂6产生角位移，最终连至横向力矩电机7机构上，完成了操作者与力源设备间的闭环连接，主控计算机通过对操作者操作运动特征的数据采集，解算得出控制程序，在反复和信号采集与控制中完成力感特征的模拟，使飞行人员感受到逼真的操纵感受。同理，通过对主驾驶操纵盘1纵向推拉操纵，使横连接管8带动副驾驶操纵盘14前后运动，使主驾驶操纵盘1和副驾驶操纵盘14实现纵向推拉的连动操纵。同时，横连接管8拉动纵向连动拉杆12、纵向差动摇臂11产生角位移，最终连接至纵向力矩电机10机构上，完成操作者与力源设备间的闭环连接，主控计算机通过对操作者操作运动特征的数据采集，解算得出控制程序，在反复和信号采集与控制中完成力感特征的模拟，使飞行人员感受到逼真的操纵感受。

本发明在实现功能需求的前提下，最大限度地简化了系统构成，使连动系和力感系内部及相互间的构件形式最优、组成更合理；通过构件优化、数量控制，减少了杆系的连接环节，使力感系统的数据采集和力反馈响应更精确、实时性更强，人机互动更直接，模拟感觉更真实。

驾驶操纵连动及加载机构复合运动过程中各分支机构间无干涉、运行顺畅，力感加载后机械系统空程间隙标准及结构惯量影响符合模拟飞行训练要求。同时，本发明所提出的设计理念和结构形式可推广至同属性、同量级的飞行模拟器上运用，通过局部构件尺寸和安装关系的调整，可快速生成适应同类机型的详细工程设计，在一定程度上，实现了设计的通用化和标准化。此外，各部件间连接形式简单、快捷，方便整系统的安装及后期的维修、保养，节省人力资源和训练使用成本。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：包括主副驾驶操纵盘，与所述主副驾驶操纵盘相连的横向连动机构和纵向连动机构，与所述横向连动机构相连的横向加载机构及与所述纵向连动机构相连的纵向加载机构；

所述横向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的连动，所述纵向连动机构用于实现主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的连动，所述横向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的横向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载，所述纵向加载机构用于检测主副驾驶操纵盘之间的纵向操纵的角位移并根据检测的角位移实施力的加载。

2.如权利要求1所述的飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：所述横向连动机构包括主驾和副驾横向连动组件，所述主驾和副驾横向连动组件之间通过钢丝绳相连，所述主驾和副驾横向连动组件均包括连接组件，与所述连接组件相连的花键立轴，所述花键立轴、连接轴和连接立轴顺序连接在一起，所述连接立轴的下端嵌套在绳轮的中心孔内，底端设置在差动机构上，所述钢丝绳通过销轴设置在绳轮上。

3.如权利要求2所述的飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：所述连接组件、花键立轴和连接轴彼此通过花键连接在一起，所述连接轴通过十字联轴器和连接立轴的上端相连，所述连接立轴和绳轮固定在一起连动。

4.如权利要求1所述的飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：所述纵向连动机构包括主驾和副驾纵向连动组件，所述主驾和副驾纵向连动组件之间通过横连接管相连，所述主驾和副驾纵向连动组件均包括弯头管，与所述弯头管相连的立管和与所述立管相连的连接支臂件，所述连接支臂件包括横板和支臂，所述支臂的一端与横板的一侧相连，所述横板顶面和立管相连，底面活动地连接支撑座，所述支臂的另一端与横连接管相连。

5.如权利要求4所述的飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：所述横板底面左右两侧分别设置有耳板，所述耳板的顶端设置有通孔，所述支撑座也设置有与之对应的通孔，通孔之间通过轴活动相连，所述支臂和横板的前侧相连。

6.如权利要求1所述的飞行模拟器并座式驾驶操纵连动及加载装置，其特征在于：所述横向加载机构包括差动机构，所述差动机构和差动连接轴的一端相连，所述差动连接轴的另一端穿过差动摇臂的一端通过轴承设置在轴承支架上，所述轴承支架设置在支撑座上；所述差动摇臂的另一端与横向连动拉杆的一端与相连，所述横向连动拉杆的另一端与横向差动摇臂相连，所述横向差动摇臂与横向力矩电机相连；

所述纵向加载机构包括纵向连动拉杆，所述纵向连动拉杆一端与横连接管相连，另一端与纵向差动摇臂相连，所述纵向差动摇臂与纵向力矩电机相连。