CN111610798A - 用于旋翼飞机的紧凑安装的循环飞行控制 - Google Patents

用于旋翼飞机的紧凑安装的循环飞行控制 Download PDF

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Abstract

用于旋翼飞机的紧凑安装的循环飞行控制的系统和方法。一个实施例是一种设备，该设备包括与循环杆耦接并构造成相对于安装框架旋转以控制旋翼飞机的俯仰和滚转的杆基础组件。循环壳体与安装框架枢转地耦接，以围绕俯仰轴线旋转，以控制俯仰，并且与具有俯仰力传感器以测量其旋转阻力的俯仰致动器耦接。循环壳体支撑杆基础组件，以使杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转，以控制滚转，并且杆基础组件与具有滚转力传感器以测量其旋转阻力的滚转致动器耦接。

Description

用于旋翼飞机的紧凑安装的循环飞行控制
技术领域
本公开涉及一种飞行控制系统，并且具体地，涉及一种用于旋翼飞机的飞行控制系统。
背景技术
典型的旋翼飞机(诸如直升机)包括三个飞行控制输入——用于控制俯仰和滚转的循环杆(cyclic stick)、用于控制推力的集成杆(collective lever)、以及用于控制偏航的踏板。循环杆通常位于飞行员前方，并且取决于直升机的复杂性而可与为飞行员实施辅助致动和触觉反馈的部件耦接。然而，在现有的旋翼飞机中，实现这种特征的部件在飞行员下方占据驾驶舱中的宝贵空间。
发明内容
本文描述的实施例提供了用于旋翼飞机的紧凑安装的循环飞行控制。设置有循环壳体以与旋翼飞机的循环杆耦接。有利地，循环壳体使得能够以紧凑的构造安装多个先进的飞行控制部件。具体地，循环壳体将杆致动器和力传感器整合到线路可替换单元(LRU)中，该线路可替换单元可安装到旋翼飞机的现有机械构造中/交换旋翼飞机的现有机械构造。因此，旋翼飞机能以使驾驶舱中的可用空间最大化并简化安装和维护的方式装备有辅助致动和触觉反馈驾驶特征。
一个实施例是一种设备，该设备包括与循环杆耦接并构造成相对于安装框架旋转以控制旋翼飞机的俯仰和滚转的杆基础组件。该设备还包括与安装框架枢转地耦接的循环壳体，以使循环壳体和杆基础组件一起围绕俯仰轴线旋转，以控制旋翼飞机的俯仰，并且循环壳体与俯仰致动器耦接，以辅助围绕俯仰轴线的旋转，其中，耦接在俯仰致动器和安装框架之间的俯仰力传感器测量通过俯仰致动器对旋转施加的阻力。循环壳体构造成支撑杆基础组件，以使杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转，以控制旋翼飞机的滚转，其中，杆基础组件与滚转致动器耦接，以辅助围绕滚转轴线的独立旋转，并且耦接在滚转致动器和循环壳体之间的滚转力传感器测量通过滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
另一实施例是一种构建旋翼飞机的循环控制设备的方法。该方法包括：制造待设置在安装框架和构造成控制旋翼飞机的俯仰和滚转的循环杆之间的循环壳体，将循环壳体可旋转地耦接到安装框架，以使循环壳体围绕俯仰轴线旋转，并将俯仰致动器耦接到循环壳体，以辅助围绕俯仰轴线的旋转和俯仰的控制。该方法还包括：将俯仰力传感器耦接在俯仰致动器和安装框架之间，以测量通过俯仰致动器对旋转施加的阻力，将循环杆的杆基础组件可旋转地耦接到循环壳体，以使杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转，将滚转致动器耦接到杆基础组件，以辅助围绕滚转轴线的独立旋转和滚转的控制；以及将滚转力传感器耦接在滚转致动器和循环壳体之间，以测量通过滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
再一实施例是一种设备，该设备包括循环壳体，该循环壳体包括结构框架，以可旋转地与安装框架耦接，结构框架包括：底部部分，可旋转地安装到安装框架并包括沿着俯仰轴线的第一中空通道，该第一中空通道的尺寸形成为接收围绕俯仰轴线旋转以控制旋翼飞机的俯仰的俯仰致动器，以及顶部部分，设置在底部部分上方并包括沿着滚转轴线的第二中空通道，该第二中空通道的尺寸形成为接收围绕滚转轴线旋转以控制旋翼飞机的滚转的滚转致动器。
已经讨论的特征、功能和优点可在不同实施例中独立地实现或可在其它实施例中结合，其进一步细节可参考以下说明和附图看出。
附图说明
现在仅通过示例的方式并且参考附图描述一些实施例。在所有附图中，相同的参考数字代表相同的元件或相同类型的元件。
图1示出了一个示例性实施例中的直升机。
图2是示出了一个示例性实施例中的实现紧凑安装的循环控制装备的循环壳体的方框图。
图3是一个示例性实施例中的包括循环壳体的设备的透视图。
图4是一个示例性实施例中的安装框架的透视图。
图5是一个示例性实施例中的安装有安装框架的循环壳体的第一透视图。
图6是一个示例性实施例中的安装有安装框架的循环壳体的第二透视图。
图7是一个示例性实施例中的安装有安装框架的循环壳体的第三透视图。
图8是一个示例性实施例中的安装有循环壳体的杆基础组件的透视图。
图9是另一示例性实施例中的用于旋翼飞机的循环控制的设备的透视图。
图10是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第一位置的透视图。
图11是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第一位置的另一透视图。
图12是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第二位置的透视图。
图13是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第二位置的另一透视图。
图14是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第三位置的透视图。
图15是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第三位置的另一透视图。
图16是示出一个示例性实施例中的构建旋翼飞机的循环控制设备的方法的流程图。
具体实施方式
附图和以下描述示出了具体的示例性实施例。将理解的是，尽管未在本文中明确描述或示出，但是本领域技术人员将能够设想体现本文中描述的原理并且包括在所附权利要求的预期范围内的各种布置。此外，本文描述的任何示例旨在辅助理解本公开的原理，并且应被解释为不受限制。因此，本公开不限于以下描述的具体实施例或示例，而是由权利要求及其等同物限定。
图1示出了一个示例性实施例中的直升机100。直升机100包括机身102、尾桁104、主旋翼106和尾桨108。直升机100还包括具有用于飞行员飞行控制的感受器(inceptor)112-116的驾驶舱110。具体地，循环杆112可围绕两个轴线移动，以控制直升机100的俯仰(例如，纵向运动或围绕Y轴线的旋转)和滚转(例如，侧向运动或围绕X轴线的旋转)。还设置有集成杆114以控制旋翼推力，并且因此，控制直升机100的高度和速度，并且设置有方向舵踏板116，以控制直升机100的偏航(例如，定向运动或围绕Z轴线的旋转)。
感受器112-116使用一系列机械连杆和致动器来控制直升机的运动。例如，为了控制直升机100的俯仰和滚转，循环杆112的运动经由杆基础组件120、机械联动装置130和旋翼致动器140转变为主旋翼106的运动。在现有的实施例中，杆基础组件120经由一系列双臂曲柄和离合器耦接到机械联动装置130。不幸的是，该硬件在飞行员下方占据直升机100中的宝贵空间。
图2是示出了一个示例性实施例中的实现紧凑安装的循环控制装备的循环壳体200的方框图。相比于现有的循环控制构造，循环壳体200便于以紧凑构造安装与循环杆112的动态控制相关的装备。具体地，循环壳体200能够将杆基础组件120、一个或多个力传感器222和/或一个或多个杆致动器224作为整合单元安装在一起。因此，除了在直升机的有限空间区域中提供额外的可用空间之外，循环壳体200能够有利地将装备组合成线路可替换单元(LRU)，同时保持直升机100的现有机械连接件(例如，机械联动装置130)。
图3是一个示例性实施例中的包括循环壳体200的设备300的透视图。循环壳体200通常包括设置在杆基础组件310和安装框架330之间的结构。循环壳体200与安装框架330可枢转地耦接，以使循环壳体200围绕俯仰轴线302旋转。循环壳体200还与杆基础组件310耦接，以可旋转地支撑杆基础组件310，以使杆基础组件310围绕滚转轴线304旋转。
杆基础组件310与循环杆112耦接并与循环杆112一起枢转，以用于通过旋翼飞机的飞行员进行循环飞行控制。具体地，杆基础组件310可包括管状体312和从管状体312突出的杆接收构件314，该杆接收构件接收循环杆112的基础端部316。循环杆112的远离基础端部316的顶部端部318包括用于飞行员操作的飞行员握把320。
通常，飞行员围绕两个轴线操纵循环杆112来控制旋翼飞机的俯仰和滚转。为了控制俯仰，飞行员致动循环杆112以围绕俯仰轴线302旋转。俯仰致动使循环杆112、杆基础组件310和循环壳体200一起围绕俯仰轴线302旋转。换句话说，循环杆112、杆基础组件310和循环壳体200围绕俯仰轴线302的旋转联系在一起。
相比之下，为了控制滚转，飞行员致动循环杆112以围绕垂直于俯仰轴线302的滚转轴线304旋转。循环壳体200相对于滚转轴线304可旋转地固定。因此，滚转致动使循环杆112和杆基础组件310一起围绕滚转轴线304旋转，而不使循环壳体200旋转。换句话说，循环壳体200可旋转地支撑杆基础组件310，以使杆基础组件310围绕滚转轴线304独立地旋转。
设备300中的循环壳体200的构造有利地实现将提供平行力辅助的装备以紧凑构造安装成靠近循环杆112的枢转点。具体地，设备300通过将一个或多个杆致动器342-344和/或一个或多个力传感器362-364作为整合单元紧凑地安装在安装框架330和杆基础组件310之间来提供技术益处。因此，设备300可构造成可容易地安装在循环杆112的枢转位置处/在循环杆112的枢转位置处交换的线路可替换单元(LRU)，而不是经由一系列双臂曲柄和离合器远离循环杆112的枢转点来安装杆致动器342-344和力传感器362-364。
杆致动器342-344包括构造成辅助循环杆112旋转的装置或部件的任何组合。此处，设备300包括用于辅助旋翼飞机的俯仰的俯仰致动器342和用于辅助旋翼飞机的滚转的滚转致动器344。更具体地，循环壳体200与俯仰致动器342耦接，以辅助围绕俯仰轴线302的旋转，并且杆基础组件310与滚转致动器344耦接，以辅助围绕滚转轴线304的旋转。杆致动器342-344可与旋翼飞机的机械系统并联地耦接，以实现各种先进的飞行控制功能，包括但不限于循环杆112的用于自动控制俯仰/滚转的自动平衡/致动、用于飞行员的触觉反馈以及巡航控制。杆致动器342-344的示例性部件包括马达、齿轮箱、离合器和分解器。
力传感器362-364包括构造成测量通过杆致动器342-344对旋转或旋转力施加的阻力的装置或部件的任何组合。此处，设备300包括耦接在俯仰致动器342和安装框架330之间的俯仰力传感器362，以测量通过俯仰致动器342对围绕俯仰轴线302的旋转施加的阻力。设备300还包括耦接在滚转致动器344和循环壳体200之间的滚转力传感器364，以测量通过滚转致动器344对围绕滚转轴线304的旋转施加的阻力。力传感器362-364可实现其它先进的飞行控制功能，诸如调节/控制飞行员在循环杆112处经历的力。力传感器362-364的示例性部件包括位移传感器和弹簧。
循环壳体200通常安装/容纳俯仰致动器342以与俯仰轴线302对准并围绕俯仰轴线302旋转。因此，俯仰致动器342通常设置在循环壳体200和安装框架330之间。此外，循环壳体200与俯仰致动器342可旋转地耦接，以围绕俯仰轴线302连动地旋转。因此，俯仰致动器342可控制围绕俯仰轴线302的旋转，以用于旋翼飞机的自动俯仰可操纵性。此外，俯仰力传感器362耦接到安装框架330和俯仰致动器342的周界，以测量围绕俯仰轴线302的旋转的自动控制。
此外，循环壳体200安装/容纳滚转致动器344以与滚转轴线304对准并围绕滚转轴线304旋转。滚转致动器344设置在俯仰致动器342上方和循环杆112下方。因此，循环壳体200构造成将杆致动器342-344以竖直构造安装在旋翼飞机的循环杆112下方。此外，杆基础组件310与滚转致动器344可旋转地耦接，以围绕滚转轴线304旋转。因此，滚转致动器344可控制围绕滚转轴线304的旋转，以用于旋翼飞机的自动滚转可操纵性。同样，滚转力传感器364耦接到循环壳体200和滚转致动器344的周界，以测量围绕滚转轴线304的旋转的自动控制。
设备300使得杆致动器342-344与旋翼飞机的现有机械系统耦接。也就是说，俯仰致动器342与俯仰连接部372耦接并使俯仰连接部372致动，并且滚转致动器344与滚转连接部374耦接并使滚转连接部374致动。俯仰连接部372和滚转连接部374可包括上文所述的机械联动装置130或与机械联动装置130配合，该机械联动装置将循环控制机械地耦接到旋翼飞机的旋翼致动器140和主旋翼106。因此，有利地，设备300实现将杆致动器342-344和力传感器362-364作为整合单元安装，这释放了飞行员下方的受限空间并能在维持旋翼飞机的现有机械设计的同时交换到旋翼飞机中和从旋翼飞机交换出。
图4是一个示例性实施例中的安装框架330的透视图。安装框架330包括一种结构，该结构包括具有顶部表面412和底部表面414的底板410，并且进一步包括从顶部表面412突出的一个或多个壳体耦接构件422-424。在该示例中，安装框架330包括沿着俯仰轴线302间隔开并与俯仰轴线302对准的一对壳体耦接构件422-424。壳体耦接构件422-424包括各自的俯仰致动器孔432-434，以与俯仰轴线302对准/居中并接收俯仰致动器342(图4中未示出)。壳体耦接构件422-424中的至少一个(例如，图4中的壳体耦接构件424)可包括下文中更详细地描述的俯仰引导表面442-444。
安装框架330的底板410还包括位于壳体耦接构件422-424之间的空间中的一个或多个空隙452-454。在该示例中，第一空隙452提供用于使俯仰致动器342和俯仰连接部372机械地耦接的空间，并且第二空隙454提供用于使滚转致动器344和滚转连接部374(图4中未示出)机械地耦接的空间。此外，底板410包括从顶部表面412突出的用于与俯仰力传感器362(例如，见图3)耦接的附接点462。附接点462可包括铰链、接头、U形夹或其它类型的附接点，以与俯仰力传感器362的端部耦接或枢转地耦接。底板410还包括一个或多个安装孔466，以将安装框架330固定在旋翼飞机中。因此，如下文进一步详细描述的，安装框架330可相对于设备300的其它部件固定。
图5是一个示例性实施例中的安装有安装框架330的循环壳体200的第一透视图。图6是一个示例性实施例中的安装有安装框架330的循环壳体200的第二透视图。图7是一个示例性实施例中的安装有安装框架330的循环壳体200的第三透视图。图5-图7通过省略杆基础组件310、杆致动器342-344和力传感器362-364的图示而示出了循环壳体200和安装框架330的结构构造。
首先参考图5，循环壳体200通常包括位于底板410的顶部表面412上方并介于安装框架330的壳体耦接构件422-424之间的结构框架500。结构框架500包括沿着俯仰轴线302延伸的第一中空通道530、以及沿着滚转轴线304延伸的第二中空通道540。第一中空通道530和第二中空通道540的尺寸形成为分别接收俯仰致动器342和滚转致动器344。
在该示例中，第一中空通道530由位于结构框架500的任一侧中沿着俯仰轴线302的第一对支撑孔532-534限定。因此，第一中空通道530在第一对支撑孔532-534之间延伸通过循环壳体200，该第一对支撑孔沿着俯仰轴线302间隔开并与俯仰轴线302对准。支撑孔532-534彼此轴向对准并与安装框架330的俯仰致动器孔432-434轴向对准。例如，如图5所示，支撑孔532的外边缘可在与壳体耦接构件422的俯仰致动器孔432同心、在其径向向内和/或其内部的位置处旋转。类似地，如可在图7中最佳地看到的，支撑孔534可类似地相对于壳体耦接构件422的俯仰致动器孔432定位。该对准实现将循环壳体200可旋转地安装在安装框架300上，以围绕俯仰轴线302旋转，并还实现待插入到第一中空通道530中的俯仰致动器342与循环壳体200一起围绕俯仰轴线302旋转。
第二中空通道540可类似地由位于结构框架500的任一侧中沿着滚转轴线304的第二对支撑孔542-544限定。因此，第二中空通道540在第二对支撑孔542-544之间延伸通过循环壳体200，该第二对支撑孔沿着滚转轴线304间隔开并与滚转轴线304对准。第二对支撑孔542-544彼此轴向对准并与杆基础组件310的端部边缘轴向对准，如下文更详细地描述的。该对准实现将杆基础组件310可旋转地安装在循环壳体200上，以围绕滚转轴线304旋转，并还实现待插入到第二中空通道540中的滚转致动器344独立于循环壳体200围绕滚转轴线304旋转。
现在参考图6，循环壳体200的结构框架500通常包括具有第二对支撑孔542-544的顶部部分650和具有第一对支撑孔532-534的底部部分660。因此，第一中空通道530在俯仰轴线302的方向上并在接近或邻近底板410的第一平面上延伸穿过循环壳体200。并且，第二中空通道540在滚转轴线304的方向上并在第一平面上方的第二平面上延伸穿过循环壳体200。因此，循环壳体200将俯仰致动器342安装成沿着俯仰轴线302纵向地设置并靠近安装框架330的底板410或位于底板410上方，并将滚转致动器344安装成沿着滚转轴线304设置并位于俯仰致动器342上方。
现在参考图7，结构框架500的沿着俯仰轴线302的底部尺寸的大小可形成为延伸或装配在间隙770或安装框架330的壳体耦接构件422-424之间的距离之间。例如，第一对支撑孔532-534之间的沿着底部部分660的长度可配合或相应于间隙770，使得当循环壳体200安装在安装框架330上时，第一对支撑孔532-534与壳体耦接构件422-424中的对应壳体耦接构件邻近地对准或位于一处。
此外，结构框架500的沿着滚转轴线304的顶部尺寸780的大小可形成为支撑杆基础组件310和滚转致动器344，以围绕滚转轴线304旋转。例如，第二对支撑孔542-544之间的沿着顶部部分650的长度可配合或相应于杆基础组件310的管状体312的长度，使得当杆基础组件310与循环壳体200一起安装时，第二对支撑孔542-544与杆基础组件310的对应边缘端部邻近地对准或位于一处。同样如图7所示出的，结构框架500可进一步包括设置在第二对支撑孔542-544之间的俯仰引导件790，并且该俯仰引导件构造成限制循环壳体200在其接触壳体耦接构件424的俯仰引导表面442-444的任一方向上的旋转范围。
图8是一个示例性实施例中的安装有循环壳体200的杆基础组件310的透视图。图8通过省略安装框架330、杆致动器342-344和力传感器362-364的图示而示出了循环壳体200和杆基础组件310的结构构造。杆基础组件310在循环壳体200的第二对支撑孔542-544之间延伸。杆基础组件310的管状体312包括沿着滚转轴线304间隔开并与滚转轴线304对准的端部边缘842-844。端部边缘842-844彼此轴向对准，并与循环壳体200的第二对支撑孔542-544轴向对准。例如，如图8所示，端部边缘844可在与循环壳体200的第二对支撑孔544同心、在其径向向内和/或其内部的位置处旋转。端部边缘842可类似地相对于第二对支撑孔542定位。
该对准实现将杆基础组件310可旋转地安装在循环壳体200上，以围绕滚转轴线304独立地旋转，并且实现待插入到第二中空通道540中的滚转致动器344与杆基础组件310一起围绕滚转轴线304旋转。在该方面，循环壳体200可包括一个或多个附接点862，以与滚转致动器344耦接而用于连动地旋转。循环壳体200还可包括设置在管状体312上的一个或多个滚转引导件890，并且该滚转引导件构造成限制杆基础组件310围绕滚转轴线304的旋转范围。
图9是另一示例性实施例中的用于旋翼飞机的循环控制的设备900的透视图。除了先前描述的元件之外，设备900包括设置在安装框架330和循环壳体200之间的一个或多个俯仰轴承930。俯仰轴承930可安装在安装框架330的俯仰致动器孔432-434中。此外，一个或多个俯仰轴承安装件932将俯仰轴承930与循环壳体200耦接。例如，俯仰轴承安装件932可将第一对支撑孔532-534耦接到对应的一对俯仰轴承930。因此，循环壳体200构造成安装到安装框架330并相对于安装框架330围绕俯仰轴线302旋转。
类似地，设备900包括设置在循环壳体200和杆基础组件310之间的一个或多个滚转轴承940。滚转轴承940可安装在循环壳体200的第二对支撑孔542-544中。此外，一个或多个滚转轴承安装件942将滚转轴承940与杆基础组件310耦接。例如，滚转轴承安装件942可将杆基础组件310的端部边缘842-844耦接到对应的滚转轴承940。因此，杆基础组件310构造成安装到循环壳体200并相对于循环壳体200围绕滚转轴线304旋转。
进一步地，设备900包括叉杆式联动装置950，以将杆基础组件310与俯仰连接部372和滚转连接部374耦接。叉杆式联动装置950包括沿着俯仰轴线302在俯仰致动器342的任一侧上延伸的叉臂952。因此，当杆基础组件310围绕滚转轴线304旋转以控制滚转时，运动在杆基础组件310下方围绕俯仰致动器342被转变。因此，叉杆式联动装置950通过利用以紧凑构造安装的多个杆致动器342-344实现耦接到旋翼飞机的现有机械联动装置而提供了技术益处。
图10是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第一位置1000的透视图。在第一位置1000中，使杆基础组件310旋转以控制滚转，直到滚转引导件890中的一个接触固定在循环壳体200中的第一滚转构件1010，以停止在该方向上的进一步滚转旋转。同样如图10所示，杆基础组件310上的附接点862与位于滚转致动器344的毂1044上的对应的附接构件1090耦接。类似地，循环壳体200包括一个或多个耦接构件1020，以与位于俯仰致动器342的毂1042上的对应的附接构件1022耦接。当杆致动器342-344位于循环壳体200中时，毂1042-1044突出到循环壳体200外部。因此，毂1042穿过安装框架330的壳体耦接构件422-424中的一个耦接到循环壳体200，并且毂1044穿过循环壳体200的第二对支撑孔542-544中的一个耦接到杆基础组件310。
图11是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第一位置1000的另一透视图。如图11所示，在第一位置1000中，当滚转引导件890中的一个接触第一滚转构件1010时(如图10所示)，滚转引导件890中的另一个远离位于另一侧上的第二滚转构件1110旋转，如由箭头所示。第二滚转构件1110可设置在循环壳体200的俯仰引导件790上。同样如图11所示，在第一位置1000中，使循环壳体200旋转以控制俯仰，直到俯仰引导件790接触俯仰引导表面444，以停止在该方向上的进一步俯仰旋转。
图12是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第二位置1200的透视图。在第二位置1200中，使杆基础组件310旋转以控制在另一方向上的滚转，使得其滚转引导件890中的一个远离第一滚转构件1010旋转，如由箭头所示。因此，相比于第一位置1000，旋翼飞机操作成在另一方向上滚转。
图13是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第二位置1200的另一透视图。如图13所示，在第二位置1200中，滚转引导件890中的另一个朝向位于另一侧上的第二滚转构件1110旋转，直到其接触第二滚转构件1110，以停止在该另一方向上的进一步滚转旋转。因此，如由图12-图13中的箭头所示，滚转控制致动滚转连接部374，从而改变旋翼飞机的滚转取向。
图14是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第三位置1400的透视图。图15是一个示例性实施例中的将循环飞行控制致动到第三位置1400的另一透视图。在从第二位置1200到第三位置1400的过渡中，杆基础组件310、循环壳体200、俯仰致动器342、滚转致动器344和滚转力传感器364一起旋转以控制俯仰，如由图14中的箭头所指示的。因此，如图15所示，在第三位置1400中，循环壳体200旋转以控制俯仰，直到俯仰引导件790接触俯仰引导表面442，以停止在该另一方向上的进一步俯仰旋转。因此，如由图15中的箭头所示，俯仰控制致动俯仰连接部372，从而改变旋翼飞机的俯仰取向。
图16是示出一个示例性实施例中的构造旋翼飞机的循环控制设备的方法1600的流程图。将参考图2-图15描述流程图的步骤，但是本领域技术人员将理解的是，可用其它系统和装置执行该方法。本文所描述的流程图的步骤并非全部包括在内，可以包括未示出的其它步骤，并能以替代的顺序执行。
在步骤1602中，制造待设置在安装框架330和构造成控制旋翼飞机的俯仰和滚转的循环杆112之间的循环壳体200。在步骤1604中，将循环壳体200旋转地耦接到安装框架330，以使循环壳体200围绕第一轴线(例如，俯仰轴线302)旋转。在步骤1606中，将俯仰致动器342耦接到循环壳体200，以辅助围绕第一轴线的旋转和俯仰的控制。
在步骤1608中，将俯仰力传感器362耦接在俯仰致动器342和安装框架330之间，以测量通过俯仰致动器342对旋转施加的阻力。在步骤1610中，将杆基础组件310耦接到循环壳体200，以使杆基础组件310围绕第二轴线(例如，滚转轴线304)独立地旋转。在步骤1612中，将滚转致动器344耦接到杆基础组件310，以辅助围绕第二轴线的独立旋转和滚转的控制。在步骤1614中，将滚转力传感器364耦接在滚转致动器344和循环壳体200之间，以测量通过滚转致动器344对独立旋转施加的阻力。在步骤1616中，将俯仰致动器342、滚转致动器344、俯仰力传感器362和滚转力传感器364作为设置在旋翼飞机的循环杆112和现有的机械联动装置130之间的线路可替换单元(LRU)整合在循环壳体200中。
进一步地，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种用于旋翼飞机的循环控制的设备，所述设备包括：杆基础组件，与循环杆耦接并构造成相对于安装框架旋转以控制所述旋翼飞机的俯仰和滚转；以及循环壳体，与所述安装框架枢转地耦接，以使所述循环壳体和所述杆基础组件一起围绕俯仰轴线旋转，以控制所述旋翼飞机的俯仰，并且与俯仰致动器耦接，以辅助围绕所述俯仰轴线的旋转，其中，耦接在所述俯仰致动器和所述安装框架之间的俯仰力传感器测量通过所述俯仰致动器对旋转施加的阻力，所述循环壳体构造成支撑所述杆基础组件，以使所述杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转，以控制所述旋翼飞机的滚转，其中，所述杆基础组件与滚转致动器耦接，以辅助围绕所述滚转轴线的独立旋转，并且耦接在所述滚转致动器和所述循环壳体之间的滚转力传感器测量通过所述滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
条款2.根据条款1所述的设备，其中：所述俯仰致动器构造成提供俯仰的自动控制，并且所述俯仰力传感器构造成基于俯仰的自动控制向所述循环杆提供触觉反馈，并且所述滚转致动器构造成提供滚转的自动控制，并且所述滚转力传感器构造成基于滚转的自动控制向所述循环杆提供触觉反馈。
条款3.根据条款1所述的设备，其中：所述循环壳体沿着所述俯仰轴线支撑所述俯仰致动器，并沿着垂直于所述俯仰轴线的所述滚转轴线将所述滚转致动器支撑在所述俯仰致动器上方。
条款4.根据条款3所述的设备，其中：所述循环壳体包括：与所述安装框架的壳体耦接构件对准的第一中空通道，以支持所述俯仰致动器围绕所述俯仰轴线的旋转，以及第二中空通道，以支持所述滚转致动器在位于所述俯仰致动器上方的位置处围绕所述滚转轴线的旋转。
条款5.根据条款3所述的设备，进一步包括：叉杆式联动装置，以将所述杆基础组件与所述滚转连接部耦接，所述叉杆式联动装置包括设置在所述俯仰致动器的任一侧上的臂，以转变所述杆基础组件围绕所述俯仰致动器的运动。
条款6.根据条款1所述的设备，其中：所述循环壳体构造成将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器整合为设置在所述旋翼飞机的所述循环杆和现有的机械联动装置之间的线路可替换单元(LRU)。
条款7.根据条款1所述的设备，其中：所述循环壳体构造成实现将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器中的每者安装在所述杆基础组件和所述安装框架之间。
条款8.根据条款1所述的设备，进一步包括：俯仰轴承，设置在所述安装框架和所述循环壳体之间，以使所述循环壳体相对于所述安装框架围绕所述俯仰轴线旋转；以及滚转轴承，设置在所述循环壳体和所述杆基础组件之间，以使所述杆基础组件相对于所述循环壳体围绕所述滚转轴线旋转。
条款9.一种构建旋翼飞机的循环控制设备的方法，所述方法包括：制造待设置在安装框架和构造成控制所述旋翼飞机的俯仰和滚转的循环杆之间的循环壳体；将所述循环壳体能旋转地耦接到所述安装框架，以使所述循环壳体围绕俯仰轴线旋转；将俯仰致动器耦接到所述循环壳体，以辅助围绕所述俯仰轴线的旋转和俯仰的控制；将俯仰力传感器耦接在所述俯仰致动器和所述安装框架之间，以测量通过所述俯仰致动器对旋转施加的阻力；将所述循环杆的杆基础组件能旋转地耦接到所述循环壳体，以使所述杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转；将滚转致动器耦接到所述杆基础组件，以辅助围绕所述滚转轴线的独立旋转和滚转的控制；以及将滚转力传感器耦接在所述滚转致动器和所述循环壳体之间，以测量通过所述滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
条款10.根据条款9所述的方法，进一步包括：将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器整合为设置在所述旋翼飞机的所述循环杆和现有的机械联动装置之间的线路可替换单元(LRU)。
条款11.根据条款10所述的方法，进一步包括：将所述LRU在所述循环杆的枢转点处安装到旋翼飞机中。
条款12.根据条款9所述的方法，进一步包括：将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器中的每者安装在所述杆基础组件和所述安装框架之间。
条款13.根据条款9所述的方法，进一步包括：将所述循环壳体经由俯仰轴承安装到所述安装框架，以使所述循环壳体围绕所述俯仰轴线旋转，其中，所述循环壳体邻近所述安装框架并与所述俯仰轴线对准容纳所述俯仰致动器；以及将所述杆基础组件经由滚转轴承安装到所述循环壳体，以使所述杆基础组件围绕垂直于所述俯仰轴线的所述滚转轴线旋转，其中，所述循环壳体在所述俯仰致动器上方并与所述滚转轴线对准地容纳所述杆基础组件和耦接至所述杆基础组件的所述滚转致动器。
条款14.一种设备，包括：循环壳体，所述循环壳体包括结构框架，以与安装框架能旋转地耦接，所述结构框架包括：底部部分，能旋转地安装到所述安装框架并包括沿着俯仰轴线的第一中空通道，所述第一中空通道的尺寸形成为接收围绕俯仰轴线旋转以控制旋翼飞机的俯仰的俯仰致动器；以及顶部部分，设置在所述底部部分上方并包括沿着滚转轴线的第二中空通道，所述第二中空通道的尺寸形成为接收围绕滚转轴线旋转以控制旋翼飞机的滚转的滚转致动器。
条款15.根据条款14所述的设备，进一步包括：俯仰轴承，设置在所述安装框架和所述循环壳体之间，以使所述循环壳体相对于所述安装框架围绕所述俯仰轴线旋转；以及滚转轴承，设置在所述循环壳体和所述杆基础组件之间，以使所述杆基础组件相对于所述循环壳体围绕所述滚转轴线旋转。
条款16.根据条款15所述的设备，其中：所述第一中空通道与所述安装框架的壳体耦接构件对准，以接收所述俯仰致动器，并且所述第二中空通道与所述杆基础组件的端部边缘对准，以接收所述滚转致动器。
条款17.根据条款15所述的设备，进一步包括：使所述杆基础组件与所述滚转致动器耦接的附接点、以及使所述循环壳体与所述滚转致动器耦接的附接构件。
条款18.根据条款14所述的设备，进一步包括：耦接在所述俯仰致动器和所述安装框架之间的俯仰力传感器，以测量所述俯仰致动器的旋转力。
条款19.根据条款14所述的设备，进一步包括：耦接在所述滚转致动器和所述循环壳体之间的滚转力传感器，以测量所述滚转致动器的旋转力。
条款20.根据条款19所述的设备，其中，所述循环壳体将所述俯仰致动器和所述滚转致动器以竖直构造安装在旋翼飞机的所述循环杆下方。
虽然在单旋翼直升机的循环控制的上下文中进行描述，但是本文描述的实施例还可应用于双旋翼直升机和其他类型的飞行器以及替代的飞行控制构造。此外，虽然本文描述了具体实施例，但范围并非限于这些具体实施例。相反，该范围由所附权利要求及其任何等效物来限定。

Claims (10)

1.一种用于旋翼飞机的循环控制的设备，所述设备包括：
杆基础组件，与循环杆耦接并构造成相对于安装框架旋转以控制所述旋翼飞机的俯仰和滚转；以及
循环壳体，与所述安装框架枢转地耦接，以使所述循环壳体和所述杆基础组件一起围绕俯仰轴线旋转，以控制所述旋翼飞机的俯仰，并且所述循环壳体与俯仰致动器耦接，以辅助围绕所述俯仰轴线的旋转，其中，耦接在所述俯仰致动器和所述安装框架之间的俯仰力传感器测量通过所述俯仰致动器对旋转施加的阻力，
所述循环壳体构造成支撑所述杆基础组件，以使所述杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转，以控制所述旋翼飞机的滚转，其中，所述杆基础组件与滚转致动器耦接，以辅助围绕所述滚转轴线的独立旋转，并且耦接在所述滚转致动器和所述循环壳体之间的滚转力传感器测量通过所述滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述俯仰致动器构造成提供俯仰的自动控制，并且所述俯仰力传感器构造成基于俯仰的自动控制向所述循环杆提供触觉反馈，并且
所述滚转致动器构造成提供滚转的自动控制，并且所述滚转力传感器构造成基于滚转的自动控制向所述循环杆提供触觉反馈。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述循环壳体沿着所述俯仰轴线支撑所述俯仰致动器，并沿着垂直于所述俯仰轴线的所述滚转轴线将所述滚转致动器支撑在所述俯仰致动器上方。
4.根据权利要求3所述的设备，其中：
所述循环壳体包括：第一中空通道，与所述安装框架的壳体耦接构件对准，以支持所述俯仰致动器围绕所述俯仰轴线的旋转，以及第二中空通道，以支持所述滚转致动器在位于所述俯仰致动器上方的位置处围绕所述滚转轴线的旋转。
5.根据权利要求3所述的设备，进一步包括：
叉杆式联动装置，以将所述杆基础组件与滚转连接部耦接，所述叉杆式联动装置包括设置在所述俯仰致动器的任一侧上的臂，以转变所述杆基础组件围绕所述俯仰致动器的运动。
6.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述循环壳体构造成将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器整合为设置在所述旋翼飞机的所述循环杆和现有的机械联动装置之间的线路可替换单元(LRU)。
7.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述循环壳体构造成实现将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器中的每者安装在所述杆基础组件和所述安装框架之间。
8.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
俯仰轴承，设置在所述安装框架和所述循环壳体之间，以使所述循环壳体相对于所述安装框架围绕所述俯仰轴线旋转；以及
滚转轴承，设置在所述循环壳体和所述杆基础组件之间，以使所述杆基础组件相对于所述循环壳体围绕所述滚转轴线旋转。
9.一种构建旋翼飞机的循环控制设备的方法，所述方法包括：
制造待设置在安装框架和构造成控制所述旋翼飞机的俯仰和滚转的循环杆之间的循环壳体；
将所述循环壳体能旋转地耦接到所述安装框架，以使所述循环壳体围绕俯仰轴线旋转；
将俯仰致动器耦接到所述循环壳体，以辅助围绕所述俯仰轴线的旋转和俯仰的控制；
将俯仰力传感器耦接在所述俯仰致动器和所述安装框架之间，以测量通过所述俯仰致动器对旋转施加的阻力；
将所述循环杆的杆基础组件能旋转地耦接到所述循环壳体，以使所述杆基础组件围绕滚转轴线独立地旋转；
将滚转致动器耦接到所述杆基础组件，以辅助围绕所述滚转轴线的独立旋转和滚转的控制；以及
将滚转力传感器耦接在所述滚转致动器和所述循环壳体之间，以测量通过所述滚转致动器对独立旋转施加的阻力。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
将所述俯仰致动器、所述滚转致动器、所述俯仰力传感器和所述滚转力传感器整合为设置在所述旋翼飞机的所述循环杆和现有的机械联动装置之间的线路可替换单元(LRU)。
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