CN107672814A - 一种飞机终极控制与操纵装置及方法 - Google Patents

一种飞机终极控制与操纵装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种飞机终极控制与操纵装置及方法。本发明所述装置包括座舱座椅机构和/或座舱行李架机构，所述座舱座椅机构中的座椅能够全部向右或向左移动，以使飞机的重心向右或向左偏移，进而实现飞机向右或向左滚转偏航的操纵；所述座舱行李架机构中的行李盒能够全部向前或向后移动，以使飞机的重心向前或向后偏移，进而实现飞机低头或抬头的俯仰操纵。通过座舱的座椅和行李架机构、终极飞行控制与操纵策略的配合，实现了双发失效等极端故障条件下的飞机控制与操纵，可推广至各种座级的民用飞机领域，既不增加飞机的重量，又不更改目前飞机的整体布局，同时还能够提供一种飞机终极控制与操纵的方法。

Description

一种飞机终极控制与操纵装置及方法
技术领域
本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种飞机终极控制与操纵装置及方法。
背景技术
在飞机的双侧发动机失效的情况下，传统的民机飞行控制系统采用机械备份的方式进行飞机控制与操纵，因需要在飞机内部布局中增加相应的机械传动装置，而导致总体重量重、经济性差等缺点。并且，在飞机的双侧发动机失效，加之液压系统失效的情况下，机械备份方式也无法对飞机进行控制与操纵，此时需要一种无源的终极飞机控制与操纵策略来组织自救。
在飞行过程中，调整飞机的重心位置，以产生附加的力矩，能够对飞机的姿态进行适量的操纵，例如，调整飞机重心相对于气动中心沿机身本体轴线方向的位置，能够对飞机的俯仰进行一定量的操纵；调整飞机重心相对于气动中心沿机身本体轴的横向位置，能够对飞机的滚转和偏航进行一定量的操纵。
目前，一些微型飞机或小型无人机采用改变飞机结构布局的方式来改变重心的位置，例如通过机械传动来调整机翼相对于机身的位置、两侧机翼延长不同的长度等；但是，通过改变飞机结构布局的方式的方式，需要对飞机的结构布局做较大的改动，另一方面，这种方式受限于飞机的型号，不具有推广性。飞机的重心位置还可通过供输油系统来进行调整，但是，通过供输油系统来进行调整的方式，仍然需要能源驱动来实现，不能够在飞机的双侧发动机失效和液压系统失效的情况下实现飞机的控制与操纵。因此，需要一种无源的终极飞机控制与操纵装置和方法，用于解决飞机的双侧发动机失效和液压系统失效的极端故障情况下的控制与操纵问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种适用于机载飞行控制系统失效后的飞机控制与操纵装置，该装置用于弥补当飞机两侧发动机失效，加之液压系统失效后的飞机终极控制与操纵方式；
本发明通过座舱的座椅和行李架机构、终极飞行控制与操纵策略的配合，实现了双发失效等极端故障条件下的飞机控制与操纵，可推广至各种座级的民用飞机领域，既不增加飞机的重量，又不更改目前飞机的整体布局，同时还能够提供一种飞机终极控制与操纵的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种飞机终极控制与操纵装置，包括座舱座椅机构和/或座舱行李架机构，所述座舱座椅机构中的座椅能够全部向右或向左移动，以使飞机的重心向右或向左偏移，进而实现飞机向右或向左滚转偏航的操纵；所述座舱行李架机构中的行李盒能够全部向前或向后移动，以使飞机的重点向前或向后偏移，进而实现飞机低头或抬头的俯仰操纵。
进一步地，所述座舱座椅机构包括座椅椅背、座椅扶手、座椅椅座、椅腿和座椅滑轨装置；
所述座舱座椅机构设置在座舱地面之上，所述座椅滑轨装置设置在所述座椅椅座和所述椅腿之间；所述座椅滑轨装置包括座椅滑轨、椅座与座椅滑轨连接件、座椅滑轨手动锁定/解锁装置；所述椅座与座椅滑轨连接件安装在所述座椅椅座和所述座椅滑轨之间，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置设置在所述座椅滑轨的两端；
进一步地，所述座舱座椅机构还包括地面滑轨装置，所述地面滑轨装置设置在椅腿和座舱地面之间；所述地面滑轨装置包括地面滑轨、椅腿与地面滑轨连接件、地面滑轨锁止装置；所述椅腿与地面滑轨连接件安装在所述椅腿和所述地面滑轨之间，所述地面滑轨安装在座舱地面上，所述地面滑轨锁止装置设置在所述地面滑轨中。
进一步地，所述座舱行李架机构包括行李盒、行李架、行李架滑轨装置；所述座舱行李架机构设置在座舱上部，所述行李盒设置在行李架中，所述行李架滑轨装置设置在所述行李盒和所述行李架之间；
进一步地，所述行李架滑轨装置包括行李架滑轨、行李盒与行李架滑轨连接件、行李架滑轨手动锁定/解锁装置；所述行李盒与行李架滑轨连接件设置在所述行李架滑轨中，所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置设置在所述行李架底部。
进一步地，座椅滑轨手动锁定/解锁装置的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置的结构相同；均包括手柄、插销、插孔、以及弹簧；
所述手柄设置在所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件上；在所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件的内部，所述手柄的一端与通过所述弹簧与所述插销的一端连接；所述插销的另一端在竖直方向贯穿所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件；
所述弹簧贯穿所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件，并且所述弹簧沿着所述座椅滑轨以及所述行李架滑轨延伸的方向设置；在所述座椅滑轨以及所述行李架滑轨的底部设置所述插孔，所述插孔的形状与所述插销下端的形状相适应。
进一步地，当将所述手柄向上搬动，带动所述插销从所述插孔中抬起，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置处于解锁状态，此时，所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件能够在外力作用下分别在所述座椅滑轨以及所述行李架滑轨中滑动；
当外力撤除，所述椅座与座椅滑轨连接件以及所述行李盒与行李架滑轨连接件在所述弹簧的作用下恢复到原插孔中，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置回到锁定状态。
一种飞机终极控制与操纵方法，所述方法通过将座舱座椅机构中的座椅全部向右或向左移动，以使飞机的重心向右或向左偏移，进而实现飞机向右或向左滚转偏航的操纵；通过将座舱行李架机构中的行李盒全部向前或向后移动，以使飞机的中心向前或向后偏移，进而实现飞机低头或抬头的俯仰操纵；所述方法通过所述座舱座椅机构和/或所述座舱行李架机构，能够实现极端故障条件下的飞机控制与操纵。
本发明的有益技术效果：
1．本发明所述装置对飞机座舱的座椅机构和行李架机构进行了设计改良，通过对座椅和行李架的位置改变，可以实现对飞机重心位置的适量改变；
2．本发明提出了终极飞行控制与操纵方法，通过调整座舱座椅和行李架机构中座椅和行李架的位置，能够实现飞机双侧发动机失效、液压系统失效等极端故障条件下的飞机控制与操纵；
3．本发明所述飞机终极控制与操纵装置及方法，适用于双侧发动机失效和液压系统失效的极端故障条件下飞机的控制与操纵，简单方便，可推广至各种座级的民用飞机领域，既不增加飞机的重量，又不更改目前飞机的整体结构布局。
附图说明
图1为座舱座椅机构的前视图；
图2为座舱座椅机构的侧视图；
图3为座舱行李架机构的前视图；
图4为座舱行李架机构的侧视图；
图5为客舱座椅正常布局示意图；
图6为客舱座椅右偏布局示意图；
图7为客舱行李架正常布局示意图；
图8为客舱行李架后偏布局示意图；
图9为手动锁定/解锁装置正面示意图；
图10为手动锁定/解锁装置侧面示意图；
附图标记：
1-1. 座椅椅背；
1-2. 座椅扶手；
1-3. 座椅椅座；
2. 椅座滑轨；
3. 椅座与座椅滑轨连接件；
4. 地面滑轨；
5. 椅腿与地面滑轨连接件；
6. 座椅滑轨手动锁定/解锁装置；
7. 椅腿；
8. 地面滑轨锁止装置；
9.行李盒；
10. 行李盒与行李架滑轨连接件；
11. 行李架滑轨；
12. 行李架；
13. 行李架滑轨手动锁定/解锁装置；
14. 客舱；
15. 客舱门；
16. 手柄；
17. 插销；
18. 插孔；
19. 弹簧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
一种飞机终极控制与操纵装置，包括：座舱座椅机构，前视图和侧视图如图1-2所示；座舱行李架机构，前视图和侧视图如图3-4所示。
如图1-2所示，座舱座椅机构包括椅背1-1、扶手1-2、椅座1-3、椅腿7、座椅滑轨装置、地面滑轨装置。座舱座椅机构设置在座舱地面之上，座椅滑轨装置设置在座椅椅座1-3和椅腿7之间，地面滑轨装置设置在椅腿7和座舱地面之间。座椅滑轨装置包括座椅滑轨2、椅座与座椅滑轨连接件3、座椅滑轨手动锁定/解锁装置6，椅座与座椅滑轨连接件3安装在座椅椅座1-3的底部，设置在椅座滑轨2上，椅座滑轨2设置在椅腿7上，座椅滑轨手动锁定/解锁装置6设置在座椅滑轨2两端。地面滑轨装置包括地面滑轨4、椅腿与地面滑轨连接件5、地面滑轨锁止装置8，椅腿与地面滑轨连接件5安装在椅腿7上，设置在地面滑轨4上，地面滑轨4安装在座舱地面上，地面滑轨锁止装置8设置在地面滑轨4中，其中所述地面滑轨锁止装置，用于座椅安装在地面上之后固定的作用，其为现有飞机中的常规装置。
如图3-4所示，座舱行李架机构包括行李盒9、行李架12、行李架滑轨装置。座舱行李架机构设置在座舱上部，行李盒9设置在行李架12之中，行李架滑轨装置设置在行李盒9和行李架12之间。行李架滑轨装置包括行李架滑轨11、行李盒与行李架滑轨连接件10、行李架滑轨手动锁定/解锁装置13；行李盒与行李架滑轨连接件10设置在行李架滑轨装置包括行李架滑轨11中，行李架滑轨手动锁定/解锁装置13设置在行李架12底部。
如图5-6所示，当该装置用于滚转偏航的终极飞行控制与操纵时，将座椅滑轨手动锁定/解锁装置设置为解锁状态，此时的椅座、扶手、椅背可随椅座与座椅滑轨连接件在座椅滑轨中滑动，将左侧全部座椅向右滑动，飞机的重心位置可向右偏移，此时飞机可实现向右滚转偏航的操纵；
如图7-图8所示，当该装置用于俯仰的终极飞行控制与操纵时，将行李架滑轨手动锁定/解锁装置设置为解锁状态，此时的行李盒可随行李盒与行李架滑轨连接件在行李架滑轨中滑动，将全部行李盒向后滑动，飞机的重心位置可向后偏移，此时飞机可实现抬头的俯仰操纵。
如图9-图10所示，举例说明了一种可用于座椅滑轨手动锁定/解锁装置和行李架滑轨手动锁定/解锁装置的机构，用手向上搬动手柄，插销从插孔中抬起，机构处于解锁状态，此时连接件在外力作用下可以在导轨中滑动，当外力撤除时，连接件在弹簧的作用下恢复到原插孔中，机构回到锁定的状态。
与现有技术相比，本发明所述飞机终极控制与操纵装置及方法具有以下优点：
1．简单方便，可推广至各种座级的民用飞机领域，既不增加飞机的重量，又不更改目前飞机的整体结构布局，通过座舱的座椅和行李架机构、终极飞行控制与操纵策略的配合，实现了双发失效、液压系统失效等极端故障条件下的飞机控制与操纵。
2．可以较大程度的改变飞机重心相对于气动中心沿机身本体轴的纵向X和横向Y的位置。例如，以某型飞机为例，飞机空载空油重量为45000kg，相对重心为23%MAC，每名乘客加座椅的重量为150kg，乘客总数为158人，一侧的乘客数为79人，客舱过道宽度为0.5m，飞机重心沿机身本体轴的横向Y最大可改变约0.11m；每个满载行李盒的重量为20kg，行李盒总数为56个，行李盒之间距离为0.2m，沿机身本体轴的纵向X最大可改变约6.69%MAC。
3．具有可实现性和重要意义。在乘客登机后、飞机起飞前的安全演示中，加入当发生双发失效和液压系统失效等极端故障条件时的相关说明和演示，在相应位置布置安全指示标识，确保乘客知晓。当极端故障条件发生时，驾驶员具有最高指示权利，在机组人员的协调指挥下，客舱乘客能够迅速的用手打开各自位置的座椅滑轨手动锁定/解锁装置和行李架滑轨手动锁定/解锁装置，由乘务员在前后两端通过相应的牵引线绳将行李盒移动到相应位置，由乘客将各自位置的座椅移动到相应位置，当乘务员和乘客不再施加外力后，行李盒以及座椅会在恢复力（如弹簧力）的作用下回到原位置，以此来进行飞机适当的控制与操纵，飞机姿态不会偏转过度导致失去平衡。无需繁琐的操作，节省自救的时间，提高生还的概率，具有重要意义。

Claims (8)

1.一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，包括座舱座椅机构和/或座舱行李架机构，所述座舱座椅机构中的座椅能够全部向右或向左移动，以使飞机的重心向右或向左偏移，进而实现飞机向右或向左滚转偏航的操纵；所述座舱行李架机构中的行李盒能够全部向前或向后移动，以使飞机的重心向前或向后偏移，进而实现飞机低头或抬头的俯仰操纵。
2.根据权利要求1所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，所述座舱座椅机构包括座椅椅背（1-1）、座椅扶手（1-2）、座椅椅座（1-3）、椅腿（7）和座椅滑轨装置；
所述座舱座椅机构设置在座舱地面之上，所述座椅滑轨装置设置在所述座椅椅座（1-3）和所述椅腿（7）之间；所述座椅滑轨装置包括座椅滑轨（2）、椅座与座椅滑轨连接件（3）、座椅滑轨手动锁定/解锁装置（6）；所述椅座与座椅滑轨连接件（3）安装在所述座椅椅座（1-3）和所述座椅滑轨（2）之间，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置（6）设置在所述座椅滑轨（2）的两端。
3.根据权利要求2所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，所述座舱座椅机构还包括地面滑轨装置，所述地面滑轨装置设置在椅腿（7）和座舱地面之间；所述地面滑轨装置包括地面滑轨（4）、椅腿与地面滑轨连接件（5）、地面滑轨锁止装置（8）；所述椅腿与地面滑轨连接件（5）安装在所述椅腿（7）和所述地面滑轨（4）之间，所述地面滑轨（4）安装在座舱地面上，所述地面滑轨锁止装置（8）设置在所述地面滑轨（4）中。
4.根据权利要求1所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，所述座舱行李架机构包括行李盒（9）、行李架（12）、行李架滑轨装置；所述座舱行李架机构设置在座舱上部，所述行李盒（9）设置在行李架（12）中，所述行李架滑轨装置设置在所述行李盒（9）和所述行李架（12）之间。
5.根据权利要求4所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，所述行李架滑轨装置包括行李架滑轨（11）、行李盒与行李架滑轨连接件（10）、行李架滑轨手动锁定/解锁装置（13）；所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）设置在所述行李架滑轨（11）中，所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置（13）设置在所述行李架（12）底部。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，座椅滑轨手动锁定/解锁装置（6）的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置（13）的结构相同；均包括手柄（16）、插销（17）、插孔（18）、以及弹簧（19）；
所述手柄（16）设置在所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）上；在所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）的内部，所述手柄（16）的一端通过所述弹簧（19）与所述插销（17）的一端连接；所述插销（17）的另一端在竖直方向贯穿所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）；
所述弹簧（19）贯穿所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10），并且所述弹簧（19）沿着所述座椅滑轨（2）以及所述行李架滑轨（11）延伸的方向设置；在所述座椅滑轨（2）以及所述行李架滑轨（11）的底部设置所述插孔（18），所述插孔（18）的形状与所述插销（17）下端的形状相适应。
7.根据权利要求6所述一种飞机终极控制与操纵装置，其特征在于，当将所述手柄（16）向上搬动，带动所述插销（17）从所述插孔（18）中抬起，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置（6）的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置（13）处于解锁状态，此时，所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）能够在外力作用下分别在所述座椅滑轨（2）以及所述行李架滑轨（11）中滑动；
当外力撤除，所述椅座与座椅滑轨连接件（3）以及所述行李盒与行李架滑轨连接件（10）在所述弹簧（19）的作用下恢复到原插孔中，所述座椅滑轨手动锁定/解锁装置（6）的结构与所述行李架滑轨手动锁定/解锁装置（13）回到锁定状态。
8.一种飞机终极控制与操纵方法，其特征在于，所述方法通过将座舱座椅机构中的座椅全部向右或向左移动，以使飞机的重心向右或向左偏移，进而实现飞机向右或向左滚转偏航的操纵；通过将座舱行李架机构中的行李盒全部向前或向后移动，以使飞机的重心向前或向后偏移，进而实现飞机低头或抬头的俯仰操纵；所述方法通过所述座舱座椅机构和/或所述座舱行李架机构，能够实现极端故障条件下的飞机控制与操纵。
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