CN110510144A - 基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，包括：步骤S1：拆除原有人机传动结构；步骤S2，增设电传操控系统，并进行装配连接；以及步骤S3：对完成电传操控系统装配的飞机进行模态分析及调试，完成基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机。用于完成从传统钢索传动系统到现代电传控制系统的升级与无人化改装。

Description

基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法

技术领域

本公开涉及飞行器制造及改装技术领域，尤其涉及一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法。

背景技术

随着电子技术的发展和飞机性能的不断提高，飞机的操纵系统也发生了脱胎换骨的变化，操纵杆系和钢索已被电线所取代，飞行员操纵飞机依靠装在驾驶杆处的传感器将杆力或杆位移转换成电信号，通过电线传到舵机以驱动控制面偏转，达到操纵飞机的目的，这就是电传操纵系统。无人机电传操纵系统，即是用飞行控制系统中的传感器与飞控计算机，根据控制律设置解算出作动需求，从而通过电线传到舵机以驱动控制面偏转，达到无人化操纵飞机的目的。

钢索传动系统是有人驾驶飞机常用的控制措施，钢索传动系统在传递信号时会产生行程幅值衰减和相位滞后，对飞行操纵有较大的影响。同时，在日常维护中，钢索传动也有检修保养等要求，需要时常检查钢索磨损断丝情况、张力校准与调整、腐蚀、润滑等问题。传统钢索传动飞机，机械结构占用空间较大，同时承载式钢索对机身结构强度也有一定要求，引起了额外的结构重量增加。电传飞行控制系统不仅重量轻，操纵中没有因系统摩擦及弹性变形引起的滞后，可减少维修定检工作量同时进一步优化机身结构重量，而且还可以通过放宽静稳定性(可提高机动性，减小配平阻力)、阵风减载、机动载荷控制、机翼和机身结构振型的阻尼及颤振抑制等主动控制技术提高飞机的性能。

传统的机械式传动操纵系统，占据空间大，维护保养要求高花费时间长，新型的电传式操纵系统，增加了闭环控制及失效裕度，系统可靠性大大提高，且有一定的重量及空间优势。将钢索传动型有人驾驶飞机改为电传控制型无人机，可降低飞行事故减少人员伤亡风险，免去机上相关生命保障系统，降低飞行器日常维护使用成本，带来更大的经济效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，以缓解现有技术中有人机传统的机械式传动操纵系统，占据空间大，维护保养要求高、花费时间长等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，包括：

步骤S1：拆除原有人机传动结构；

步骤S2，增设电传操控系统，并进行装配连接；以及

步骤S3：对完成电传操控系统装配的飞机进行模态分析及调试，完成基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机。

在本公开实施例中，所述原有人机传动结构包括：操纵杆、连杆及钢索。

在本公开实施例中，原有人机使用操纵杆与机械传动系统，左右各有单片副翼。

在本公开实施例中，所述步骤S2包括：

步骤S21：安装伺服作动器；以及

步骤S22：加装调试电缆。

在本公开实施例中，所述电传操控系统包括：伺服作动器；驱动器。

在本公开实施例中，步骤S3中，对装配好的电传操控系统进行的模态分析和验证内容包括：行程、驱动力、结构强度、模态实验。

在本公开实施例中，步骤S3中，通过激光显影逆向测量法得到包含各个舵面尺寸的飞机外形数模，根据飞机外形尺寸计算出相应舵面铰链力矩大小。

在本公开实施例中，步骤S3中，通过锤击法得到整机模态质量特性。

在本公开实施例中，步骤S3中，通过把飞机外形数模及模态质量特性数据输入计算机，进行CFD仿真，得到行程范围内一系列舵偏值时的舵面相对转轴的铰链力矩大小，进而得到舵控作动所需的驱动力。

在本公开实施例中，所述无人机以电控方式实现自主飞行。

(三)有益效果

(1)采用了新型电传操纵系统改装设计，实现了结构空间的高利用与可靠性的提高，优化了机身结构重量；

(2)电传飞行控制系统操纵中没有因系统摩擦及弹性变形引起的滞后；

(3)采用电传飞行控制系统，在日常维护中，避免了时常检查钢索磨损断丝情况、张力校准与调整、腐蚀及润滑等钢索传动中的检修保养；

(4)电传飞行控制系统可以通过放宽静稳定性(可提高机动性，减小配平阻力)、阵风减载、机动载荷控制、机翼和机身结构振型的阻尼及颤振抑制等主动控制技术提高飞机的性能。

附图说明

图1是本公开实施例的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法的流程示意图。

图2是本公开实施例无人机的副翼传动结构示意图。

图3是本公开实施例无人机的副翼舵机连接位置示意图。

图4是本公开实施例无人机的控制原理示意图。

具体实施方式

本公开提供一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，通过将传统的机械传动式有人机的操控系统改装为电传操纵系统，能够达到缓解现有技术中有人机传统的机械式传动操纵系统，占据空间大，维护保养要求高、花费时间长等技术问题的效果。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例某型有人驾驶飞机为例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

在本公开实施例中，提供一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，结合图1至图3所示，所述基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，包括：

步骤S1：拆除原有人机传动结构；

首先，本着作动器靠近驱动终端的原则，拆除原机部分机械传动结构；

对于原机整体传动结构来讲，拆除原有操纵杆、连杆及钢索；

步骤S2，增设电传操控系统，并进行装配连接；

所述电传操控系统包括：伺服作动器(伺服作动舵机)；驱动器。

所述步骤S2包括：

步骤S21：安装伺服作动器；

根据驱动力与作动行程要求，选择合适的伺服作动器，同时满足安装空间尺寸的要求；在原副翼控制钢索回路中选择便于连接的任何一点，进行装配连接；将电传舵机输出杆，直连原操纵杆曲柄安装结构设计与装配，主要形式为一端是支撑支座，另一端直连原机操纵回路与原飞行员操纵杆连接的点位，注意保证新结构的强度要求；

步骤S22：加装调试电缆；

加装调试电缆，对装配好的电传操控系统进行作动行程试验，实现规定行程范围内的作动要求，使电控系统满足原机作动范围；作动行程需满足随机手册；根据伺服作动器的电气接口形式及电传操控系统位置，按相应电气标准进行线缆安装及布线工程，并验证电磁兼容性。

步骤S3：对完成电传操控系统装配的飞机进行模态分析及调试，完成基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机。

对装配好的电传操控系统进行行程、驱动力、强度、模态等试验，验证是否满足相应国家军标要求。

通过激光显影逆向测量法得到包含各个舵面尺寸的飞机外形数模，根据飞机外形尺寸计算出相应舵面铰链力矩大小，通过锤击法得到整机模态质量特性，通过把外形及质量特性数据输入计算机，通过计算机CFD仿真，得到行程范围内一系列舵偏值时的舵面相对转轴的铰链力矩大小，进而得到舵控作动所需的驱动力；

通过向舵面上施加配重进行地面模拟加载，验证电传操控系统结构的强度与刚度特性；结构需满足带负载时的GJB 67.9-1985军用飞机强度和刚度规范作动强度要求并完成相关地面试验；

在本公开实施例中，如图2所示，飞机整体采用钢索传动设计。左右均为单片副翼，通过机械单裕度传动系统控制左右副翼偏转。

在本公开实施例中，如图3所示，在原机驾驶员操纵杆的连接柄上连接直线伺服作动舵机。

在本公开实施例中，改装完的无人机还包括：状态传感器，飞控计算机；如图4所示，飞控计算机根据传感器信号及控制律对所需舵偏进行结算后，通过控制驱动器，驱动伺服作动器作动，直接带动相应舵面偏转。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、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，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，包括：

步骤S1：拆除原有人机传动结构；

步骤S2，增设电传操控系统，并进行装配连接；以及

步骤S3：对完成电传操控系统装配的飞机进行模态分析及调试，完成基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机。

2.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，所述原有人机传动结构包括：操纵杆、连杆及钢索。

3.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，原有人机使用操纵杆与机械传动系统，左右各有单片副翼。

4.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，所述步骤S2包括：

步骤S21：安装伺服作动器；以及

步骤S22：加装调试电缆。

5.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，所述电传操控系统包括：伺服作动器；驱动器。

6.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，步骤S3中，对装配好的电传操控系统进行的模态分析和验证内容包括：行程、驱动力、结构强度、模态实验。

7.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，步骤S3中，通过激光显影逆向测量法得到包含各个舵面尺寸的飞机外形数模，根据飞机外形尺寸计算出相应舵面铰链力矩大小。

8.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，步骤S3中，通过锤击法得到整机模态质量特性。

9.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，步骤S3中，通过把飞机外形数模及模态质量特性数据输入计算机，进行CFD仿真，得到行程范围内一系列舵偏值时的舵面相对转轴的铰链力矩大小，进而得到舵控作动所需的驱动力。

10.根据权利要求1所述的基于副翼操纵系统改装的固定翼型有人机改无人机的方法，所述无人机以电控方式实现自主飞行。