CN108398913B - 一种通用飞机外挂物投放控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用飞机外挂物投放控制系统，将机械开关选择投放信号直接控制强电板组件，强电板和控制处理板电源独立，强电板组件采用飞机紧急电源供电，此紧急电源为一套独立的电源系统，具有高可靠性，相比于原有的投放系统中强电板组件由控制处理板输入控制信号，本方案控制环节省略了控制处理板这一模块，不仅能实现和以前一样的技术效果，同时，避免了原设计在控制处理板程序跑飞，或者处理板损坏时有可能产生误投放动作的问题。而误投放动作，尤其是在飞机起飞过程中的误动作会影响飞机航姿，这对飞行来说是非常危险的。同时，由于强电板电路结构非常简单，故障点远远小于控制处理板，因此，改进后系统的稳定性还有所提升。

Description

一种通用飞机外挂物投放控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种飞行器控制系统，具体涉及一种通用飞机外挂物投放控制系统。

背景技术

飞机在飞行过程中如执行某种投放任务，或遇到紧急情况，需要紧急投放部分挂载物，而这个操作通常是由飞行员通过旋钮驾驶舱内某个机械开关来完成。

在现有的应用场景中，一种小型通用飞机有五个挂点，完成投放功能的机械开关有五个档位，第一档是投放1号挂点和2号挂点的挂载物，第二档是投放3号挂点和4号挂点的挂载物，第三档是投放5号挂点的挂载物，第四档是投放所有挂点的挂载物，第五档是置位状态，不投放任何挂点的挂载物。机械开关动作为“地/开”状态，“地”有效，即开关旋钮至第一、二、三、四档时处于接地状态，开关旋钮至第五档时处于开路状态。机械开关状态信号输入到投放控制设备，控制设备处理后自动控制投放动作。设备电路板上是通过功率MOS管的打开来实现投放功能，当控制投放信号有效时，功率MOS管打开，流过每一个投放信号通路的电流最大可以达到10A。

这里会有一些存在的问题和隐患：

投放控制设备主要由控制处理板和强电板两块电路板组成，通常的做法是先将机械开关的状态信号输入到设备的控制处理板，然后由控制处理板来控制强电板完成投放动作。这一设计极有可能产生误投放动作，如控制处理板程序跑飞，或者处理板损坏。而误投放动作，尤其是在飞机起飞过程中的误动作会影响飞机航姿，这对飞行来说是非常危险的。

另一方面，在飞行员完成投放之后，如果机械开关一直忘记置位，则所选择档位对应的投放信号通路一直会有10A大电流流过，持续的大电流会减小控制设备的寿命，甚至烧坏设备的电路板。此外，当选择全投放档位时，同时投放五个挂点挂载物，五路投放信号通路同时打开，强电板瞬时负载电流可达50A，这也会增大设备损坏的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是避免投放控制设备产生误动作，在控制处理板失效的情况下，设备还可以完成投放功能，目的在于提供一种通用飞机外挂物投放控制系统，解决投放控制设备产生误动作，在控制处理板失效的情况下，设备无法完成投放功能的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种通用飞机外挂物投放控制系统，包括N个挂点和与挂点匹配的机械开关和强电板组件，所述强电板由飞机紧急电源供电，所述机械开关直接与强电板连接；

机械开关：接受外界输入的控制信号，将控制信号转换为电信号发送到强电板组件；

强电板组件：接受机械开关发送的电信号，根据电信号控制投放对应挂点的负载。

将机械开关选择投放信号直接控制强电板组件，强电板和控制处理板电源独立，强电板组件采用飞机紧急电源供电，此紧急电源为一套独立的电源系统，具有高可靠性，飞机飞行过程中一直有电，强电板组件上逻辑器件全部由紧急电源供电。相比于原有的投放系统中强电板组件由控制处理板输入控制信号，本方案控制环节省略了控制处理板这一模块，不仅能实现和以前一样的技术效果，同时，避免了原设计在控制处理板程序跑飞，或者处理板损坏时有可能产生误投放动作的问题。而误投放动作，尤其是在飞机起飞过程中的误动作会影响飞机航姿，这对飞行来说是非常危险的。同时，由于强电板电路结构非常简单，故障点远远小于控制处理板，因此，改进后系统的稳定性还有所提升。

控制处理板和强电板基本上处于独立工作状态，强电板可以选择将投放结果反馈给控制处理板，控制处理板只是起到记录投放结果的作用，控制处理板的工作状态并不影响设备完成投放功能。

所述强电板组件包括与挂点匹配的投放控制电路、延时模块和与延时模块一一匹配的脉冲发生模块，所述延时模块与机械开关连接，所述脉冲发生模块与投放控制电路连接。机械开关选择投放信号输入到强电板后依次经过延时模块和脉冲发生模块。延时模块可以设置输出延时；另外，输出还可以倒相，机械开关低有效，而功率MOS管控制引脚高电平有效。脉冲发生模块可以生成一个高脉冲，脉冲时间可以设置；此外，在高脉冲保持期间，持续的触发条件不会触发新的脉冲，实际上表现为一个消抖的效果，即机械开关的一次动作只能产生一个高脉冲，机械开关动作时有可能产生的噪声也不会影响一个有效的高脉冲。

当N为偶数时，所述延时模块的数量为N/2，当N为奇数时，所述延时模块的数量为(N+1)/2。由于飞机在投放挂点的负载时，一般会同时投放对称设置在机翼两侧的负载，降低投放负载对飞机飞行航姿的影响。

所述强电板组件包括投放控制电路和延时模块与脉冲产生模块组合，延时模块与脉冲产生模块组合连接机械开关和投放控制电路。可以用延时继电器来代替延时模块和脉冲产生模块的组合，起相同的作用。

一种通用飞机外挂物投放控制方法，包括以下依次进行的步骤：

A、将N个挂点对称安装在飞机两侧，当N为奇数时，剩下的一个挂点安装在机腹下方；

B、将步骤A中相互对称的挂点作为一组挂点，同一组挂点的投放控制电路与同一个脉冲发生模块连接；

C、设置延时模块的延时，不同的延时模块的延时均不相同，且任何一个延时模块的延时与其他延时模块的延时之间的时间差大于脉冲发生模块发出的脉冲的脉宽；

D、将延时模块与机械开关的档位一一匹配，另外，机械开关上还设置有全部投放的档位和不投放任何挂点的档位；

E、工作人员通过操作机械开关到对应的档位投放对应挂点的负载。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种通用飞机外挂物投放控制系统，控制处理板与强电板各自由独立的电源系统供电，且两者互不受控，功能互不影响，控制处理板程序跑飞、失效或损坏时，投放功能仍然有效；

2、本发明一种通用飞机外挂物投放控制系统，强电板在任何时候工作都不会同时打开两路以上MOS管，即电路板瞬时电流最大可控制在20A；

3、本发明一种通用飞机外挂物投放控制系统，设备在任何时候工作都不会有持续大电流，增加了设备的可靠性和安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为系统结构示意图。

图2为实施例2的系统结构示意图。

图3为实施例3与实施例4的电路结构示意图。

图4为实施例5的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明一种通用飞机外挂物投放控制系统，包括N个挂点和与挂点匹配的机械开关和强电板组件，其特征在于，所述强电板由飞机紧急电源供电，所述机械开关直接与强电板连接；

机械开关：接受外界输入的控制信号，将控制信号转换为电信号发送到强电板组件；

强电板组件：接受机械开关发送的电信号，根据电信号控制投放对应挂点的负载。

将机械开关选择投放信号直接控制强电板组件，强电板和控制处理板电源独立，强电板组件采用飞机紧急电源供电，此紧急电源为一套独立的电源系统，具有高可靠性，飞机飞行过程中一直有电，强电板组件上逻辑器件全部由紧急电源供电。相比于原有的投放系统中强电板组件由控制处理板输入控制信号，本方案控制环节省略了控制处理板这一模块，不仅能实现和以前一样的技术效果，同时，避免了原设计在控制处理板程序跑飞，或者处理板损坏时有可能产生误投放动作的问题。而误投放动作，尤其是在飞机起飞过程中的误动作会影响飞机航姿，这对飞行来说是非常危险的。同时，由于强电板电路结构非常简单，故障点远远小于控制处理板，因此，改进后系统的稳定性还有所提升。

系统中控制处理板和强电板基本上处于独立工作状态，强电板可以选择将投放结果反馈给控制处理板，控制处理板只是起到记录投放结果的作用，控制处理板的工作状态并不影响设备完成投放功能。

所述强电板组件包括与挂点匹配的投放控制电路、延时模块和与延时模块一一匹配的脉冲发生模块，所述延时模块与机械开关连接，所述脉冲发生模块与投放控制电路连接。机械开关选择投放信号输入到强电板后依次经过延时模块和脉冲发生模块。延时模块可以设置输出延时；另外，输出还可以倒相，机械开关低有效，而功率MOS管控制引脚高电平有效。脉冲发生模块可以生成一个高脉冲，脉冲时间可以设置；此外，在高脉冲保持期间，持续的触发条件不会触发新的脉冲，实际上表现为一个消抖的效果，即机械开关的一次动作只能产生一个高脉冲，机械开关动作时有可能产生的噪声也不会影响一个有效的高脉冲。

当N为偶数时，所述延时模块的数量为N/2，当N为奇数时，所述延时模块的数量为(N+1)/2。由于飞机在投放挂点的负载时，一般会同时投放对称设置在机翼两侧的负载，降低投放负载对飞机飞行航姿的影响。

所述强电板组件包括投放控制电路和延时模块与脉冲产生模块组合，延时模块与脉冲产生模块组合连接机械开关和投放控制电路。同时，还可以用延时继电器来代替延时模块和脉冲产生模块的组合，起相同的作用。

实施例2

如图2所示，本实施例为实施例1的对比实施例，机械开关、控制处理板和强电板组件依次连接，当控制器处理板程序跑飞，或者处理板损坏时有可能产生误投放动作的问题。

实施例3

如图3所示，本实施例为强电板组件延时模块和与延时模块一一匹配的脉冲发生模块电路，其中，延时模块采用LTC6994-2延时芯片，脉冲发生模块采用LTC6993-1脉冲产生芯片，LTC6994-2延时芯片的IN端与机械开关的输出端连接；LTC6994-2延时芯片的OUT端与LTC6993-1脉冲产生芯片的TRIG端连接，LTC6993-1脉冲产生芯片的OUT端与强电板的投放控制电路连接。机械开关选择投放信号输入到强电板后依次经过LTC6994-2和LTC6993-1芯片。LTC6994-2为一延时芯片，可以通过SET引脚上的配置电阻来设置输出延时，延迟时间在1us～33.6s之间；另外，输出还可以倒相，机械开关低有效，而功率MOS管控制引脚高电平有效。LTC6993-1为一脉冲产生芯片，可以生成一个高脉冲，脉冲时间可以通过SET引脚上的配置电阻来设置，脉宽在1us～33.6s之间；此外，在高脉冲保持期间，持续的触发条件不会触发新的脉冲，实际上表现为一个消抖的效果，即机械开关的一次动作只能产生一个高脉冲，机械开关动作时有可能产生的噪声也不会影响一个有效的高脉冲。

实施例4

如图3所示，本实施例基于实施例3，以机械开关选择全投放为例，在强电板组件工作时，通过LTC6994-2设置延时后，可以让五个信号通道不同时打开，如将控制1号和2号挂点的LTC6994-2芯片SET脚通过50KΩ的电阻接地，控制3号和4号挂点的LTC6994-2芯片SET脚通过305KΩ的电阻接地，控制5号挂点的LTC6994-2芯片SET脚通过710KΩ的电阻接地，选择全投放档位后，先投放1号和2号挂点的挂载物，延时200ms后投放3号和4号挂点的挂载物，再延时200ms后投放5号挂点的挂载物，整个投放过程中最多只有两路信号通道同时打开，因1号和2号挂点，3号和4号挂点分别对称的位于机翼两侧，同时投放可将投放动作对飞机航姿的影响降到最低，瞬时电流可以控制在最大20A；另外，通过LTC6993-1脉冲产生芯片SET脚通过121KΩ的电阻接地，将正脉宽设置为10ms，足以完成投放动作，此时流过每一路投放信号通道的大电流最多持续10ms，对电路板起到了进一步的保护作用。

实施例5如图4所示，本实施例为强电板投放控制电路，投放控制电路基于BTS432E2芯片，BTS432E2芯片的IN端与LTC6993-1芯片的OUT端连接；BTS432E2芯片的OUT端直接连接挂点。

实施例6

一种通用飞机外挂物投放控制方法，包括以下依次进行的步骤：

A、将5个挂点中的4个对称安装在飞机两侧，剩下的一个挂点安装在机腹下方；

B、将步骤A中相互对称的挂点作为一组挂点，同一组挂点的投放控制电路与同一个脉冲发生模块连接；

C、设置延时模块的延时，不同的延时模块的延时均不相同，且任何一个延时模块的延时与其它延时模块的延时之间的时间差大于脉冲发生模块发出的脉冲的脉宽；即与1、2号挂点匹配的延时模块的延时为0，与3、4号挂点匹配的延时模块延时为200ms，与5号挂点匹配的延时模块为400ms，脉宽为10ms；

D、将延时模块与机械开关的档位一一匹配，另外，机械开关上还设置有全部投放的档位和不投放任何挂点的档位；

E、工作人员通过操作机械开关到对应的档位投放对应挂点的负载。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种通用飞机外挂物投放控制系统，包括N个挂点和与挂点匹配的机械开关以及强电板组件，其特征在于，所述强电板由飞机紧急电源供电，所述机械开关直接与强电板连接；

机械开关：接受外界输入的控制信号，将控制信号转换为电信号发送到强电板组件；

强电板组件：接受机械开关发送的电信号，根据电信号控制投放对应挂点的负载；

所述强电板组件包括与挂点匹配的投放控制电路、延时模块和与延时模块一一匹配的脉冲发生模块，所述延时模块与机械开关连接，所述脉冲发生模块与投放控制电路连接；

当N为偶数时，所述延时模块的数量为N/2，当N为奇数时，所述延时模块的数量为(N+1)/2；基于一种通用飞机外挂物投放控制系统的控制方法包括以下依次进行的步骤：

A、将N个挂点对称安装在飞机两侧，当N为奇数时，剩下的一个挂点安装在机腹下方；

B、将步骤A中相互对称的挂点作为一组挂点，同一组挂点的投放控制电路与同一个脉冲发生模块连接；

C、设置延时模块的延时，不同的延时模块的延时均不相同，且任何一个延时模块的延时与其它延时模块的延时之间的时间差大于脉冲发生模块发出的脉冲的脉宽；

D、将延时模块与机械开关的档位一一匹配，机械开关上还设置有全部投放的档位和不投放任何挂点的档位；

E、工作人员通过操作机械开关到对应的档位投放对应挂点的负载。

2.根据权利要求1所述的一种通用飞机外挂物投放控制系统，其特征在于，所述强电板组件可以将投放结果反馈给控制处理板，控制处理板记录投放结果。