CN112896531B - 一种垂直起降飞机油门操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞控系统技术领域，公开一种垂直起降飞机油门操纵装置，其包括：壳体；固定翼操纵机构，包括滑轨和滑动安装于滑轨上的手柄，滑轨固定于壳体，滑轨上设置有卡位凸台，卡位凸台将滑轨分成第一半轨和第二半轨；旋翼操纵机构，包括传动连接的旋钮和卡接装置，旋钮转动安装于手柄上，卡接装置安装在手柄内，旋钮能够驱动卡接装置固定于滑轨；手柄在第一半轨内时，卡接装置不与滑轨固定，垂直起降飞机油门操纵装置为固定翼操纵模式；手柄在第二半轨内时，卡接装置固定于滑轨，垂直起降飞机油门操纵装置为旋翼操纵模式。本发明提供的垂直起降飞机油门操纵装置能够实现飞机在固定翼飞行模式与旋翼飞行模式之间的顺利转换，方便驾驶员操纵。

Description

一种垂直起降飞机油门操纵装置

技术领域

本发明涉及飞控系统技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞机油门操纵装置。

背景技术

垂直起降飞机兼具旋翼机和固定翼飞机的特点，其操纵方式也具有一定的特殊性。就油门操纵而言，旋翼机的油门操纵装置的操作方式为旋转操纵，对应飞机的上升下降运动，而固定翼飞机油门操纵装置的操作方式为前后推进，对应飞机的前进运动。在操纵逻辑上，两者均对应总能量控制，然而在操纵控制方向上，运动方向不一致，当共用操纵杆或自由度时，对驾驶员操控不够直观，且紧急情况下不易快速反应。

目前针对垂直起降飞机的操纵装置大多使用旋翼机或固定翼飞机的现有操控装置。常见的有航模飞行中使用的遥控器，双自由度侧杆加油门杆等。或是在已有操控装置基础上，加入额外的控制杆等方式来操纵垂直起降固定翼飞行器。然而上述操纵装置不具备针对性，对油门的适配性不高。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种垂直起降飞机油门操纵装置，以解决现有技术下的垂直起降飞机操控装置存在的针对性和对油门的适配性不高的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，包括：

壳体；

固定翼操纵机构，包括滑轨和滑动安装于所述滑轨上的手柄，所述滑轨固定于所述壳体，所述滑轨上设置有卡位凸台，所述卡位凸台将所述滑轨分成第一半轨和第二半轨；

旋翼操纵机构，包括传动连接的旋钮和卡接装置，所述旋钮转动安装于所述手柄上，所述卡接装置安装在所述手柄内，所述旋钮能够驱动所述卡接装置卡接固定于所述滑轨；

所述手柄在所述第一半轨内时，所述卡接装置不与所述滑轨固定，所述垂直起降飞机油门操纵装置为固定翼操纵模式，所述手柄在所述滑轨上的滑动距离与飞机的油门开度成正比；

所述手柄在所述第二半轨内时，所述卡接装置固定于所述滑轨，所述垂直起降飞机油门操纵装置为旋翼操纵模式，所述旋钮上施加的力矩与所述油门开度成正比。

作为优选，所述手柄包括相互连接的手柄连杆和手柄握把，所述手柄连杆上开设有滑槽，所述滑轨滑动安装于所述滑槽内。

作为优选，所述滑轨平行设置有两个，所述手柄连杆上平行开设有两个所述滑槽，两个所述滑轨分别滑动安装于两个所述滑槽内。

作为优选，所述飞机内设置有用于控制所述油门开度的油门控制机构，所述滑轨或者所述手柄上安装有距离传感器，所述距离传感器与所述油门控制机构电气连接，所述距离传感器用于检测所述手柄的滑动距离并反馈给所述油门控制机构。

作为优选，所述旋翼操纵机构还包括力传感器，所述力传感器安装于所述手柄内且与所述旋钮连接，所述力传感器与所述油门控制机构电气连接，所述力传感器用于检测所述旋钮上施加的力矩并反馈给所述油门控制机构。

作为优选，还包括解耦模块，所述解耦模块设置于所述手柄内，所述解耦模块与所述距离传感器、所述力传感器和所述油门控制机构均电气连接，所述解耦模块被配置为按照如下模式工作：

在所述手柄在所述第一半轨内时将所述力传感器与所述油门控制机构脱离连接；

在所述手柄在所述第二半轨内时将所述距离传感器与所述油门控制机构脱离连接。

作为优选，所述卡接装置包括传动连接的按钮和固定件，所述按钮与所述旋钮连接并能够由所述旋钮按动，所述固定件设置于所述滑轨外侧，所述卡接装置被配置为当所述旋钮按动所述按钮时，所述固定件与所述滑轨卡接固定或脱离接触。

作为优选，所述旋钮能够从初始位置沿顺时针和逆时针旋转，所述旋钮的两个旋转方向分别对应所述油门开度的增大和减小。

作为优选，所述旋翼操纵机构还包括安装于所述手柄内的旋钮回中装置，所述旋钮回中装置包括弹性回复件，所述弹性回复件的两端分别与所述手柄和所述旋钮连接，所述旋钮回中装置用于将所述旋钮回复至所述初始位置。

作为优选，所述滑轨和所述手柄之间设置有阻尼装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供的垂直起降飞机油门操纵装置通过将手柄与滑轨选择性地固定，通过卡位凸台将滑轨明确区分为两段式的结构，在不同分段内采用不同的操纵模式，能够方便区分并提高操控安全性，实现飞机在固定翼飞行模式与旋翼飞行模式之间转换时油门操纵的顺利转换，方便驾驶员操纵，降低飞行员操控难度，减少误操作。同时，此操纵装置形式简单，不影响其他自由度控制输入，可方便地与现有控制侧操纵杆单元组合，构成新的驾驶机构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的垂直起降飞机油门操纵装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的垂直起降飞机油门操纵装置的内部结构图。

图中标示如下：

1、壳体；11、开口；2、固定翼操纵机构；21、滑轨；211、卡位凸台；212、第一半轨；213、第二半轨；22、手柄；221、手柄连杆；2211、滑槽；222、手柄握把；3、旋钮。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操纵，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操纵，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种垂直起降飞机油门操纵装置，用于控制垂直起降飞机的油门开度，以满足飞机在固定翼模式和旋翼模式之间切换油门调节的要求。该垂直起降飞机油门操纵装置包括：壳体1；固定翼操纵机构2，包括滑轨21和滑动安装于滑轨21上的手柄22，滑轨21固定于壳体1，滑轨21上设置有卡位凸台211，卡位凸台211将滑轨21分成第一半轨212和第二半轨213；旋翼操纵机构，包括传动连接的旋钮3和卡接装置，旋钮3转动安装于手柄22上，卡接装置安装在手柄22内，旋钮3能够驱动卡接装置卡接固定于滑轨21。

该垂直起降飞机油门操纵装置具有固定翼操纵模式和旋翼操纵模式。手柄22在第一半轨内时，卡接装置不与滑轨21固定，手柄22能够沿第一半轨滑动，此时垂直起降飞机油门操纵装置为固定翼操纵模式，手柄22在滑轨21上的滑动距离与飞机的油门开度成正比。手柄22在第二半轨内时，卡接装置固定于滑轨21，此时垂直起降飞机油门操纵装置为旋翼操纵模式，旋钮3的旋转上施加的力矩与油门开度成正比。

本实施例提供的垂直起降飞机油门操纵装置将滑轨21分成第一半轨212和第二半轨213，在不同的滑轨段内的操纵方式不同，便于驾驶员区分，操作简单。卡接装置能够有效防止驾驶员的误操作，提高安全性。

具体地，如图1所示，壳体1的上表面开设有矩形的开口11，开口11正对滑轨21，手柄22的上半部分通过开口11伸出到壳体1的上表面外。手柄22包括相互连接的手柄连杆221和手柄握把222，手柄握把222和部分手柄连杆221伸出到壳体1外，以便于握持。手柄连杆221的下端开设有滑槽2211，滑轨21滑动安装于滑槽2211中。

可选地，滑轨21平行设置有至少两个，以增加手柄22沿滑轨21滑动的稳定性。优选地，滑轨21平行设置有两个，两个滑轨21的两端均固定于壳体1。相应地，手柄22的下端平行设置有两个滑槽2211，两个滑轨21分别滑动安装于两个滑槽2211内。

固定翼操纵机构2还包括距离传感器，距离传感器安装在滑轨21或者手柄22上或者同时安装在滑轨21或者手柄22上，距离传感器的安装方式可根据所选型号进行设定。本实施例中涉及的垂直起降飞机内安装有油门控制机构，油门控制机构直接控制油门开度。距离传感器与油门控制机构电气连接，距离传感器用于检测手柄22沿滑轨21的滑动距离并将距离信号传输给油门控制机构，以控制油门开度。手柄22沿第一半轨212的滑动距离与油门开度成正比，即手柄22沿第一半轨212远离卡位凸台211的距离与油门开度成正比。

固定翼操纵机构2还包括阻尼装置，阻尼装置设置在滑轨21和手柄22之间，其用于增大手柄22相对滑轨21移动的阻力，防止手柄22滑动速度过大造成油门开度的急剧变化，提高飞机飞行稳定性和安全性，同时符合驾驶员习惯并降低操纵负担。

旋翼操纵机构还包括力传感器，力传感器安装于手柄22内且与旋钮3连接，力传感器与油门控制机构电气连接。力传感器用于检测旋钮3上施加的力矩并将力矩信号转变成力信号，并进一步将力信号传输给油门控制机构，以控制油门开度。旋钮3上施加的力矩与油门开度成正比。

旋钮3能够从初始位置沿顺时针和逆时针旋转，旋钮3在初始位置时油门开度为初始值，此时飞机保持悬停状态。旋钮3的两个旋转方向分别对应油门开度的增大和减小，如旋钮3顺时针旋转对应油门开度的增大，旋钮3逆时针旋转对应油门开度的减小，或者可以将二者调换过来，旋钮3的旋转方向与油门开度增减的关系可以根据驾驶要求进行设定。以旋钮3顺时针旋转对应油门开度增大为例，由于旋钮上施加的力矩具有正负方向性，旋钮3顺时针旋转时，施加的力矩值为正，油门开度增大，飞机上升，旋钮3逆时针旋转时，施加的力矩值为负，油门开度减小，飞机下降。

进一步地，旋翼操纵机构还包括旋钮回中装置，旋钮回中装置包括弹性回复件，弹性回复件的两端分别与手柄22和旋钮3固定连接。旋钮回中装置用于将旋转后的旋钮3回复至初始位置，使飞机悬停。旋钮3相对于其初始位置设置有±1°的空转行程，在空转行程内，油门开度保持不变。

本实施例中，卡接装置包括传动连接的按钮和固定件，按钮和固定件均安装于手柄22内，按钮与旋钮3连接并能够由旋钮3按动，固定件设置于滑轨21的外侧，当通过旋钮3按动按钮时，固定件与滑轨21卡接固定，再次按动按钮时，固定件与滑轨21脱离接触。卡接装置的上述结构便于在固定翼操纵模式和旋翼操纵模式下灵活进行切换。

本发明实施例提供的垂直起降飞机油门操纵装置还包括解耦模块，解耦模块与距离传感器、力传感器和油门控制机构均电气连接，解耦模块的模式工作如下：在手柄22在第一半轨212内时将力传感器与油门控制机构脱离连接；在手柄22在第二半轨213内时将距离传感器与油门控制机构脱离连接。解耦模块为电气模块，其可以是集中式或分布式的控制器，比如，解耦模块可以是一个单独的单片机，也可以由分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，以控制各部件运行，其为本领域的现有技术，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，包括：

壳体(1)；

固定翼操纵机构(2)，包括滑轨(21)和滑动安装于所述滑轨(21)上的手柄(22)，所述滑轨(21)固定于所述壳体(1)，所述滑轨(21)上设置有卡位凸台(211)，所述卡位凸台(211)将所述滑轨(21)分成第一半轨(212)和第二半轨(213)；

旋翼操纵机构，包括传动连接的旋钮(3)和卡接装置，所述旋钮(3)转动安装于所述手柄(22)上，所述卡接装置安装在所述手柄(22)内，所述旋钮(3)能够驱动所述卡接装置卡接固定于所述滑轨(21)；

所述手柄(22)在所述第一半轨(212)内时，所述卡接装置不与所述滑轨(21)固定，所述垂直起降飞机油门操纵装置为固定翼操纵模式，所述手柄(22)在所述滑轨(21)上的滑动距离与飞机的油门开度成正比；

所述手柄(22)在所述第二半轨(213)内时，所述卡接装置固定于所述滑轨(21)，所述垂直起降飞机油门操纵装置为旋翼操纵模式，所述旋钮(3)上施加的力矩与所述油门开度成正比。

2.根据权利要求1所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述手柄(22)包括相互连接的手柄连杆(221)和手柄握把(222)，所述手柄连杆(221)上开设有滑槽(2211)，所述滑轨(21)滑动安装于所述滑槽(2211)内。

3.根据权利要求2所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述滑轨(21)平行设置有两个，所述手柄连杆(221)上平行开设有两个所述滑槽(2211)，两个所述滑轨(21)分别滑动安装于两个所述滑槽(2211)内。

4.根据权利要求1所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述飞机内设置有用于控制所述油门开度的油门控制机构，所述滑轨(21)或者所述手柄(22)上安装有距离传感器，所述距离传感器与所述油门控制机构电气连接，所述距离传感器用于检测所述手柄(22)的滑动距离并反馈给所述油门控制机构。

5.根据权利要求4所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述旋翼操纵机构还包括力传感器，所述力传感器安装于所述手柄(22)内且与所述旋钮(3)连接，所述力传感器与所述油门控制机构电气连接，所述力传感器用于检测所述旋钮(3)上施加的力矩并反馈给所述油门控制机构。

6.根据权利要求5所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，还包括解耦模块，所述解耦模块设置于所述手柄(22)内，所述解耦模块与所述距离传感器、所述力传感器和所述油门控制机构均电气连接，所述解耦模块被配置为按照如下模式工作：

在所述手柄(22)在所述第一半轨(212)内时将所述力传感器与所述油门控制机构脱离连接；

在所述手柄(22)在所述第二半轨(213)内时将所述距离传感器与所述油门控制机构脱离连接。

7.根据权利要求1所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述卡接装置包括传动连接的按钮和固定件，所述按钮与所述旋钮(3)连接并能够由所述旋钮(3)按动，所述固定件设置于所述滑轨(21)外侧，所述卡接装置被配置为当所述旋钮(3)按动所述按钮时，所述固定件与所述滑轨(21)卡接固定或脱离接触。

8.根据权利要求1所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述旋钮(3)能够从初始位置沿顺时针和逆时针旋转，所述旋钮(3)的两个旋转方向分别对应所述油门开度的增大和减小。

9.根据权利要求8所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述旋翼操纵机构还包括安装于所述手柄(22)内的旋钮回中装置，所述旋钮回中装置包括弹性回复件，所述弹性回复件的两端分别与所述手柄(22)和所述旋钮(3)连接，所述旋钮(3)回中装置用于将所述旋钮(3)回复至所述初始位置。

10.根据权利要求1所述的垂直起降飞机油门操纵装置，其特征在于，所述滑轨(21)和所述手柄(22)之间设置有阻尼装置。

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