CN111142369A - 满足适航需求的电传飞控系统 - Google Patents

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张新慧
高如钢
王宜芳
王军安
吴绿原
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Abstract

本发明属于飞机飞行控制系统设计领域，提供一种满足适航需求的电传飞控系统，备用系统包括：备用指令传感器(5)(6)、备用控制单元(11)；备用指令传感器(5)(6)将驾驶员的机械操纵指令转换成电指令信号发送给备用控制单元(11)；备用控制单元(11)对来自备用指令传感器(5)(6)的电指令信号进行激励和解调，并接收作动器控制器(7)(10)和飞控计算机(8)(9)的工作状态以及襟翼位置收放状态，将电指令信号发送给副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)。

Description

满足适航需求的电传飞控系统
技术领域
本发明属于飞机飞行控制系统设计领域，涉及满足适航需求的电传飞控系统。
背景技术
现代飞机飞控系统在设计发展过程中更多的倾向采用电传飞控系统，而高安全高可靠一直是电传飞控系统的特点，如何满足多种局方或特定区域的要求，使得飞机更加满足适航需求则成了电传飞控系统一直追求的目标。
某型号飞机飞控系统采用电传飞控系统，其配置了4台控制指令传感器、2台飞控计算机(每台飞控计算机中都包含1块飞行控制模块和1块作动器控制模块)、2台作动器控制器、4台升降舵液压伺服作动器、4台副翼液压伺服作动器、3台方向舵液压伺服作动器、4台扰流板液压伺服作动器以及4台舵面位置传感器。飞行控制模块具有复杂功能，采用了中央处理器(CPU)及相应的软件配置。作动器控制模块和作动器控制器具有相同基本功能，采用了不同类型的复杂电子硬件(FPGA)。该系统配置了较少的设备，系统整体重量较轻，能够实现复杂功能，也能够保证安全的实现基本功能，满足全球大部分区域的适航需求，但是因其采用中央处理器以及复杂电子硬件，存在特定条件下非预期的故障风险，没有留有更多的备份安全裕量，不一定满足全球特定区域的适航需求。
发明内容
发明目的：
提供一种满足适航需求的电传飞控系统，有效的提高系统安全性裕量，使得整体系统更加满足适航需求，拓展飞机在全球的使用范围。
技术方案：
一种满足适航需求的电传飞控系统，包括：
主控系统和备用系统，
备用系统包括：备用指令传感器5、6、备用控制单元11；
备用指令传感器5、6将驾驶员的机械操纵指令转换成电指令信号发送给备用控制单元11；
备用控制单元11对来自备用指令传感器5、6的电指令信号进行激励和解调，并接收作动器控制器7、10)和飞控计算机8、9的工作状态以及襟翼位置收放状态，如果作动器控制器7、10)和飞控计算机8、9的工作状态不正常，判断襟翼位置收放状态，如果襟翼位置为收起，对电指令信号进行不做修改，如果襟翼位置为放下，对电指令信号进行增大，然后将电指令信号发送给副翼作动器14、15、升降舵作动器23、24以及方向舵作动器19。
副翼作动器14、15、升降舵作动器23、24以及方向舵作动器19设置有备用通道，备用控制单元11的电指令信号发送到副翼作动器14、15、升降舵作动器23、24以及方向舵作动器19的备用通道。
副翼作动器14、15、升降舵作动器23、24以及方向舵作动器19中都设置备用驱动控制的备用作动筒位置传感器32、备用电液伺服阀37和备用电磁阀39。
备用控制单元11采用采用模拟集成电路搭建而成，处理模拟和离散信号。
备用指令传感器5、6采用双余度配置。
备用指令传感器采用独立于指令传感器的LVDT或者RVDT。
副翼作动器14、15、升降舵作动器23、24以及方向舵作动器19中还设置正常的液压伺服作动器子设备，与主控系统连接。
正常的液压伺服作动器子设备包括：作动筒位置传感器31、电液伺服位置传感器33、伸出腔压力传感器34、缩回腔压力传感器35、电液伺服阀36和电磁阀38。
有益效果：
1提高了系统安全性裕量；
2扩展了系统在全球的使用范围；
3更容易满足多方适航需求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明液压伺服作动器技术方案示意图。
具体实施方式
在某型飞机拓展机型上，采用基本的电传飞控系统和精简的备用控制系统组成电传飞控系统，可以有效的提高系统安全性裕量，使得整体系统更加满足适航需求，拓展该飞机在全球的使用范围。技术方案具体实施图如图1和图2所示。
首先，电传飞控系统在正常控制状态下配置了基本的4台指令传感器、2台飞控计算机(每台飞控计算机中都包含1块飞行控制模块和1块作动器控制模块)、2台作动器控制器、4台升降舵作动器、4台副翼作动器、3台方向舵作动器、4台舵面位置传感器以及完成正常控制所需的电缆。其中，指令传感器采用LVDT或者RVDT，能够实现将驾驶员的机械操纵指令转换成电指令信号发送给作动器控制器和飞控计算机，指令传感器1发送信号给作动器控制器7，指令传感器2发送信号给飞控计算机8，指令传感器3发送信号给飞控计算机9，指令传感器4发送信号给作动器控制器10；作动器控制器采用复杂电子硬件FPGA，能够响应基本电指令信号或者复杂控制指令信号实现控制相应作动器的功能，作动器控制器7连接控制副翼作动器12、升降舵作动器21、方向舵作动器18以及舵面位置传感器13，作动器控制器10连接控制副翼作动器17、升降舵作动器26、方向舵作动器20以及舵面位置传感器16；飞控计算机中的飞行控制模块采用了中央处理器CPU及相应的软件配置，能够实现复杂控制指令解算功能并通过内总线下发控制指令给作动器控制器和作动器控制模块；飞控计算机中的作动器控制模块采用了不同于作动器控制器的复杂电子硬件FPGA，能够响应基本电指令信号或者复杂控制指令信号实现控制相应作动器的功能，飞控计算机8连接控制副翼作动器14、升降舵作动器23、方向舵作动器19以及舵面位置传感器22，飞控计算机9连接控制副翼作动器15、升降舵作动器24以及舵面位置传感器25；升降舵、副翼以及方向舵作动器采用液压伺服作动器，能够实现响应作动器控制器或者作动器控制模块的指令驱动舵面的功能；舵面位置传感器采用LVDT，能够实现舵面位置信号转换为电信号的功能。
其次，除去上述基本配置外，电传飞控系统在备用控制状态下配置了2台备用指令传感器、1台备用控制单元、2台升降舵作动器、2台副翼作动器、1台方向舵作动器以及相应的备用控制电缆。其中，备用指令传感器采用独立于指令传感器的LVDT或者RVDT，能够实现将驾驶员的机械操纵指令转换成电指令信号发送给备用控制单元，备用指令传感器5和备用指令传感器6发送信号给备用控制单元11；备用控制单元采用模拟集成电路搭建而成，其通过离散信号接收作动器控制器和飞控计算机的工作状态，其通过离散信号接收襟翼位置收放状态，其通过模拟信号激励和解调备用指令传感器，其通过模拟信号控制和处理舵面作动器备用通道接口信息，备用控制单元11连接控制副翼作动器14、副翼作动器15、升降舵作动器23、升降舵作动器24以及方向舵作动器19；副翼作动器14、副翼作动器15、升降舵作动器23、升降舵作动器24以及方向舵作动器19设置有备用通道，能够实现响应作动器控制器或者作动器控制模块或者备用控制单元的指令驱动舵面的功能。
还有，副翼作动器14、副翼作动器15、升降舵作动器23、升降舵作动器24以及方向舵作动器19采用正常的液压伺服作动器子设备，同时，备用了最少的液压伺服控制子设备。即正常驱动控制的作动筒位置传感器31、电液伺服位置传感器33、伸出腔压力传感器34、缩回腔压力传感器35、电液伺服阀36和电磁阀38，备用驱动控制的备用作动筒位置传感器32、备用电液伺服阀37和备用电磁阀39。

Claims (8)

1.一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，包括：
主控系统和备用系统，
备用系统包括：备用指令传感器(5)(6)、备用控制单元(11)；
备用指令传感器(5)(6)将驾驶员的机械操纵指令转换成电指令信号发送给备用控制单元(11)；
备用控制单元(11)对来自备用指令传感器(5)(6)的电指令信号进行激励和解调，并接收作动器控制器(7)(10)和飞控计算机(8)(9)的工作状态以及襟翼位置收放状态，如果作动器控制器(7)(10)和飞控计算机(8)(9)的工作状态不正常，判断襟翼位置收放状态，如果襟翼位置为收起，对电指令信号进行不做修改，如果襟翼位置为放下，对电指令信号进行增大，然后将电指令信号发送给副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)。
2.如权利要求1所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)设置有备用通道，备用控制单元(11)的电指令信号发送到副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)的备用通道。
3.如权利要求2所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)中都设置备用驱动控制的备用作动筒位置传感器(32)、备用电液伺服阀(37)和备用电磁阀(39)。
4.如权利要求2所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，
备用控制单元(11)采用采用模拟集成电路搭建而成，处理模拟和离散信号。
5.如权利要求1所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，
备用指令传感器(5)(6)采用双余度配置。
6.如权利要求1所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，
备用指令传感器采用独立于指令传感器的LVDT或者RVDT。
7.如权利要求1所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，
副翼作动器(14)(15)、升降舵作动器(23)(24)以及方向舵作动器(19)中还设置正常的液压伺服作动器子设备，与主控系统连接。
8.如权利要求7所述的一种满足适航需求的电传飞控系统，其特征在于，
正常的液压伺服作动器子设备包括：作动筒位置传感器(31)、电液伺服位置传感器(33)、伸出腔压力传感器(34)、缩回腔压力传感器(35)、电液伺服阀(36)和电磁阀(38)。
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