CN110525685B

CN110525685B - 一种飞机主操纵系统实验方法及装置

Info

Publication number: CN110525685B
Application number: CN201910640484.9A
Authority: CN
Inventors: 李阳; 周侣勇; 王鹏云; 王风
Original assignee: China Special Vehicle Research Institute
Current assignee: China Special Vehicle Research Institute
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: CN110525685A

Abstract

本申请提供一种飞机主操纵系统实验方法，所述方法包括：获取操作指令；将所述操作指令发送至模拟驱动器，所述模拟驱动器安装在飞机地板上；所述模拟驱动器根据所述操作指令执行对应的主操纵系统实验。

Description

一种飞机主操纵系统实验方法及装置

技术领域

本发明属于飞行器操纵系统领域，具体涉及一种飞机主操纵系统实验方法及装置。

背景技术

铁鸟试验是验证飞机系统的功能、性能指标是否符合设计要求和设计规范，其中动态试验、飞行剖面试验、静态标定试验等是飞机分系统试验的重要组成部分，动态试验包含升降舵、副翼、方向舵操纵系统频率响应试验，阶跃响应试验，飞行剖面试验主要是检验在飞行剖面中，液压源系统能否正常供压给升降舵、方向舵、副翼(扰流片)助力器，以及襟翼操纵系统和起落架正常收放系统，使各系统能正常工作，静态标定试验包含各系统舵面载荷标定试验和各系统刚度试验，在上述试验中，需利用电动缸为座舱操纵机构提供输入驱动，在座舱复杂有限的空间环境中，设计出一种工装夹具对操纵机构驱动装置进行安装。

相比ARJ21、C919等铁鸟试验室，传统的该类试验方式是通过有经验的专业技术人员人工操纵或利用执行机构驱动独立进行单个系统的试验，效率较低，数据处理复杂，目前还没有一种工装夹具能同时安装三轴驱动器，满足多轴联动。

发明内容

在有限的空间内利用座舱操纵机构的特殊性，基于操纵机构模拟驱动器的外形结构，设计一种结构简单、拆装便捷的安装方式，在不影响座舱其他机构的使用的同时，满足各分系统的运动独立性、复合性，具有通用意义和普遍性。在未来航空领域中可运用在其他大、中型飞机等浮空飞行器系统试验或铁鸟建设中。

第一方面，本申请提供一种飞机主操纵系统实验方法，所述方法包括：

获取操作指令；

将所述操作指令发送至模拟驱动器，所述模拟驱动器安装在飞机地板上；

所述模拟驱动器根据所述操作指令执行对应的主操纵系统实验。

可选的，所述操作指令包括驾驶盘旋转指令、驾驶杆推拉指令、脚蹬运动指令。

可选的，若所述操作指令为驾驶盘旋转指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行驾驶盘的旋转操纵。

可选的，所述若所述操作指令为驾驶杆推拉指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行驾驶杆的前推操作或后拉操纵。

可选的，所述若所述操作指令为脚蹬运动指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行脚蹬的往复运动操作。

可选的，所述模拟驱动器包括驾驶盘电动机构、驾驶杆电动机构和脚蹬电动机构。

第二方面，本申请提供一种飞机主操纵系统实验装置，所述装置包括安装支架(8)、过渡安装盒(17)、升降舵夹具(21)、第一脚蹬夹具(23)、第二脚蹬夹具(24)、铰支撑座(26)、支撑架(27)、电动缸侧板(29)、脚蹬铰支撑座(30)、脚蹬过渡可调螺杆(31)和角位移传感器固定支座(37)，其中：

安装支架(8)安装在过渡安装盒(17)上，用于固定驾驶盘电动机构；

过渡安装盒(17)与升降舵夹具(21)通过螺栓连接，用于支撑安装支架(8)；

升降舵夹具(21)与驾驶杆通过螺栓连接，用于连接驾驶杆与驾驶杆电动机构；

第一脚蹬夹具(23)和第二脚蹬夹具(24)为固定脚蹬的夹具，第一脚蹬夹具(23)和第二脚蹬夹具(24)通过螺栓固定在脚蹬，第二脚蹬夹具(24)通过螺栓与第一脚蹬夹具(23)连接，第一脚蹬夹具(23)与脚蹬过渡可调螺杆(31)螺纹连接；

支撑架(27)安装在座舱地板上，用于保证驾驶杆电动机构与升降舵夹具(21)高度一致；

脚蹬过渡可调螺杆(31)，用于调节脚蹬伸出的长度；

脚蹬铰支撑座(30)与电动缸侧板(29)连接，用于保护脚蹬电动机构；

铰支撑座(26)与支撑架(27)连接。

可选的，所述装置还包括角位移传感器固定支座(37)，所述角位移传感器固定支座(37)安装在安装支架(8)上，用于固定角位移传感器。

本发明有益效果：本发明可保证驾驶盘旋转主轴既要完成旋转运动又能完成前后移动的运动，同时与脚蹬的往复运动无干涉，从而实现三轴联调，可便捷实现飞行剖面试验、动态试验、标定试验等，本发明采用的结构简单，安装支架采用优质铸铁铸造而成，具有良好的稳定性和减震性。

附图说明

图1为模拟驱动器伺服电动缸安装示意图；

图2为副翼伺服电机支撑架；

图3为脚蹬夹具结构图；

图4为操纵系统模拟驱动器安装效果图；

其中1.小齿轮、2脚蹬力传感器、3驾驶杆位移传感器、4电动缸、5作动器、6伺服电机和编码器、7行星减速机、8安装支架、9联接器、10力传感器、11可调螺杆、12螺母、13球头联接杆、14大齿轮、15扭矩传感器、17过渡安装盒、18联轴节-1、19尼龙联轴节-2、20关节轴承、21升降舵夹具、22铰链座、23第一脚蹬夹具、24第二脚蹬夹具、25销轴、26铰支撑座、27支撑架、28铁鸟底板、29电动缸侧板、30脚蹬铰支撑座、31脚蹬过渡可调螺杆、32驾驶杆、33驾驶盘夹具、34驾驶盘、35脚蹬主轴、36角位移传感器、37角位移传感器固定支座。

具体实施方式

本发明设计可同时安装三轴主操纵系统的驱动装置,实现多轴联调，无干涉，可方便的完成飞行剖面试验、静态标定试验、动态试验。安全可靠，数据处理便捷。

在飞机铁鸟座舱中,将座椅和座椅滑轨拆除，或拆除座椅后以座椅滑轨为安装基准，在底板上通过工装夹具安装各分系统电动缸,通过伺服作动器驱动驾驶盘的旋转、驾驶杆的前推和后拉、脚蹬的往复运动，通过此工装可保证驾驶盘旋转主轴既要满足旋转的功能又要满足前后移动的功能，同时与脚蹬的往复运动无干涉，主要包括8安装支座、9联接器、11可调螺杆、12螺母、13球头联接杆、17过渡安装盒、18联轴节-1、19尼龙联轴节-2、20关节轴承、21升降舵夹具、22铰链座、23第一脚蹬夹具、24第二脚蹬夹具、25销轴、26铰支撑座、27支撑架、29电动缸侧板(压深沟球轴承)、30脚蹬铰支撑座、31脚蹬过渡可调螺杆、33驾驶盘夹具(含卡箍)。再通过加装位移、力(扭矩)传感器，如图2所示，通过大小齿轮的啮合、固定支座37与角位移传感器螺接，串联接入扭矩传感器等，实时将数据传输到测控系统基站

与传统的操纵方式相比，主要优势如下：

1)自动化控制，能实现主操纵系统三轴联动，完成飞行剖面试验

传统的ARJ、C919铁鸟试验室中三轴主操纵系统独立分开，无法实现三轴联动，该安装方式可实现三轴联调，可便捷实现飞行剖面试验，实现自动化控制试验。

2)便捷的测出系统固有频率、频宽、延迟时间，安全可靠

飞机操纵系统用于控制飞机的俯仰、滚转和偏航，是飞机控制系统的核心组成部分，飞机操纵系统试验是验证飞行操纵系统的功能、性能指标是否符合设计要求和设计规范，其中动态试验是操纵系统试验的重要组成部分，通过该安装方式代替人工操纵进行频响等动态试验，可直接便捷得出系统固有频率、频宽、延迟时间等参数。

驾驶盘的前后移动采用电动伺服缸来驱动，先通过驾驶杆支撑架27将驾驶杆控制组件垫至一定高度，通过传动比计算出电动缸伸出位移(力)与手握点位移(力)之间近似线性关系，在电动伺服缸的伸出轴上串联有力传感器10、球头联接杆13、驾驶杆夹具21、安装盒17、铰链座22、关节轴承20、可调螺杆11，通过夹具21与驾驶杆螺接，支撑架27分别与铰支撑座26、铁鸟底板28螺接，确保在中立位置时串联组件在同一条直线上，电动缸通过销轴25安装在铰支撑座26上，确保作动筒在前后运动的同时可更随旋转运动，图2为副翼伺服电机支撑架，将驾驶盘的整个旋转组件通过螺栓与安装支架8螺接，均安装在安装盒17上，利用卡箍将驾驶盘夹具固定在驾驶盘上，通过联轴节-1、联轴节-2过渡，串联扭矩传感器15，通过齿轮啮合，利用小齿轮1、角位移传感器固定支座37在系统中串接角位移传感器36，安装过程中注意旋转轴轴心与驾驶盘中心重合，通过此工装可保证驾驶盘旋转主轴既要满足旋转的功能又要满足前后移动的功能。

脚蹬往复运动采用电动伺服缸作为驱动，在驱动轴上依次串联有力传感器和脚蹬夹具24，最后通过联接夹具和脚蹬主轴35固联，图3为脚蹬夹具的结构简图，脚蹬电动缸安装在铰支撑座30上，通过销轴和深沟球轴承配合装配，铰支撑座底座与底板联接。

各运动部件都安装在和铁鸟座舱底板28固联的安装支架上，但均可独立运动无干涉，安装支架采用优质铸铁铸造而成，具有良好的稳定性和减震性

从而通过座舱作动器的安装代替人为操纵驾驶盘、驾驶杆、脚蹬，同时在系统中加装传感器，实时将传感器信号反馈给系统，实现力控和位移控制两种闭环模式。

以下结合附图和实施实例对本发明作进一步地详述：

在AG600铁鸟试验室座舱内，将座椅和座椅滑轨拆除后,在座舱底板的基础上通过工装安装各分系统电动缸,通过伺服作动器驱动驾驶盘的旋转、驾驶杆的前推和后拉、脚蹬的往复运动，通过此工装可保证驾驶盘旋转主轴既要满足旋转的功能又要满足前后移动的功能，同时与脚蹬的往复运动无干涉。

驾驶盘的前后移动采用电动伺服缸来驱动，先通过驾驶杆支撑架27将驾驶杆控制组件垫至高度H₁为511mm(均以座舱地板为参考基准)，驾驶盘中心距离地板高度H₂为795mm，通过传动比计算出电动缸伸出位移(力)与手握点位移(力)之间近似线性关系：

δ＝H₂/H₁＝1.56

如图1、图2所示，在电动伺服缸的伸出轴上串联有力传感器10、球头联接杆13、驾驶杆夹具21、安装盒17、铰链座22、关节轴承20、可调螺杆11，通过夹具21与驾驶杆螺接，支撑架27分别与铰支撑座26、铁鸟底板28螺接，确保在中立位置时串联组件在同一条直线上，电动缸通过销轴25安装在铰支撑座26上，确保作动筒在前后运动的同时可跟随旋转运动，将驾驶盘的整个旋转组件通过螺栓将安装支座8安装在安装盒17上，利用卡箍将驾驶盘夹具固定在驾驶盘上，通过联轴节-1、联轴节-2过渡，串联扭矩传感器15，通过齿轮啮合，利用小齿轮1、角位移传感器固定支座37在系统中串接角位移传感器36。

脚蹬往复运动通过在驱动轴上依次串联有力传感器和脚蹬夹具24，夹具24和脚蹬主轴35通过螺栓连接，脚蹬电动缸安装在铰支撑座30上，通过销轴和深沟球轴承配合装配，铰支撑座底座与底板联接。

参见附图4操纵系统模拟驱动器安装效果图，通过如图所示的安装，可便捷完成飞行剖面试验、操纵系统动态试验、静态标定试验。

Claims

1.一种飞机主操纵系统实验装置，其特征在于，所述装置包括安装支架（8）、过渡安装盒（17）、升降舵夹具（21）、第一脚蹬夹具（23）、第二脚蹬夹具（24）、铰支撑座（26）、支撑架（27）、电动缸侧板（29）、脚蹬铰支撑座（30）、脚蹬过渡可调螺杆（31）和角位移传感器固定支座（37），其中：

安装支架（8）安装在过渡安装盒（17）上，用于固定驾驶盘电动机构；

过渡安装盒（17）与升降舵夹具（21）通过螺栓连接，用于支撑安装支架（8）；

升降舵夹具（21）与驾驶杆通过螺栓连接，用于连接驾驶杆与驾驶杆电动机构；

第一脚蹬夹具（23）和第二脚蹬夹具（24）为固定脚蹬的夹具，第一脚蹬夹具（23）和第二脚蹬夹具（24）通过螺栓固定在脚蹬，第二脚蹬夹具（24）通过螺栓与第一脚蹬夹具（23）连接，第一脚蹬夹具（23）与脚蹬过渡可调螺杆（31）螺纹连接；

支撑架（27）安装在座舱地板上，用于保证驾驶杆电动机构与升降舵夹具（21）高度一致；

脚蹬过渡可调螺杆（31），用于调节脚蹬伸出的长度；

脚蹬铰支撑座（30）与电动缸侧板（29）连接，用于保护脚蹬电动机构；

铰支撑座（26）与支撑架（27）连接；

所述角位移传感器固定支座（37）安装在安装支架（8）上，用于固定角位移传感器。

2.一种飞机主操纵系统实验方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1所述的飞机主操纵系统实验装置，方法包括：

获取操作指令；

所述模拟驱动器根据所述操作指令执行对应的主操纵系统实验；

所述模拟驱动器包括驾驶盘电动机构、驾驶杆电动机构和脚蹬电动机构。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述操作指令包括驾驶盘旋转指令、驾驶杆推拉指令、脚蹬运动指令。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述操作指令为驾驶盘旋转指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行驾驶盘的旋转操纵。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述操作指令为驾驶杆推拉指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行驾驶杆的前推操作或后拉操纵。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述操作指令为脚蹬运动指令，则模拟驱动器根据所述操作指令执行脚蹬的往复运动操作。