CN115246476A - 驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机操纵技术领域，公开一种驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机。驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台电机配置有各自的电机位置控制器，其中，驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。该驾驶位操纵机构使用多余度电机方案，并且能够在主动模式、被动模式和力模式之间切换，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

Description

驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机

技术领域

本发明涉及飞机操纵技术领域，尤其是涉及一种驾驶位操纵机构，一种飞机操纵系统，一种飞机操纵系统控制方法和一种飞机。

背景技术

目前，飞机的电传飞行控制系统以操纵机构作为驾驶员的操纵输入，用于控制飞机的俯仰、滚转或航向姿态，或前轮转弯控制。操纵机构通过位置传感器将飞行员机械操纵转换为电信号输出给飞控计算机，实现飞机俯仰、滚转、航向或前轮转弯控制。

传统的操纵机构常采用被动式侧杆或机械联动式脚蹬，但在实际使用中存在一些不足，例如被动式侧杆无法实现正、副驾驶侧的联动控制，一侧飞行员无法感知另一侧飞行员的操纵，如果正、副驾驶员交流不及时，则会引起双输入；另外，操纵机构通常采用弹簧和阻尼器提供固定的力感梯度和阻尼力，飞行员无法真实感受到舵面位置和载荷情况。此外，机械联动式脚蹬体积和重量大、安装调试较为复杂、且刚度较差。

为了弥补被动式侧杆或机械联动式脚蹬操作的不足，出现了一些可以实现电气耦合联动的主动式操纵机构或者主动式操纵方法，这种主动式操纵机构或者主动式操纵方法涉及单个电机。例如，一种操纵方法中，飞机的飞行参数直接发给电机控制模块，由电机控制模块确定期望的力感曲线并通过单个电机输出，从而便于飞行员操控飞机。

然而，考虑到电机现有的工业水平，目前的主动式操纵方式的单台电机的安全性无法得到有效保证，这将在一定程度上影响飞行安全性。

发明内容

针对以上现有技术中存在的至少一些问题，本发明的第一方面提供一种用于飞机操纵机构的驾驶位操纵机构，该驾驶位操纵机构使用多余度电机方案，并且能够在主动模式、被动模式和力模式之间切换，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种驾驶位操纵机构，所述驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，所述驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。

在该技术方案中，由于驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，该驾驶位操纵机构在实际使用中，能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

进一步地，所述电机的数量为两台。

进一步地，在所述主动模式，一部分所述电机的电机位置控制器能够被选择以接收飞控计算机的使能信号，并且只有已使能电机及其电机位置控制器能够得到电源单元的电源输入，以使得一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。

进一步地，在所述主动模式，所述力矩传感器配置为向飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，所述实际操纵载荷状态用于判定是否将所述主动模式切换为所述被动模式或所述力模式。

进一步地，所述力矩传感器配置为在感知到飞行员的实际操纵力指令后能够发给其他的驾驶位操纵机构的电机位置控制器以进行代数叠加，以保证多个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。

进一步地，所述电机位置控制器配置为能够接收飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，并基于所述力感特性信号对各自的电机进行闭环控制，以使得电机的输出带动所述操纵件运动。

进一步地，所有电机失效时所述驾驶位操纵机构处于所述被动模式。

进一步地，所述电机出现卡阻或者所述运动传递机构出现卡阻时所述驾驶位操纵机构处于所述力模式。

第二方面，本发明提供一种飞机操纵系统，该飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个以上第一方面中任意所述的驾驶位操纵机构。

这样，如上所述的，多个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

第三方面，本发明提供一种飞机操纵系统控制方法，所述飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个驾驶位操纵机构，每个所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述控制方法包括：多个驾驶位操纵机构中相应的驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构出现卡阻时则处于力模式；在所述主动模式、所述被动模式或所述力模式下，所述飞控计算机能够根据接收到的位置传感器组的位置信号控制飞机姿态。

在该技术方案中，由于多个驾驶位操纵机构中的每个驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，各个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

进一步地，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器分别感知各自对应的飞行员操作指令，每个所述电机位置控制器能够接收全部的飞行员操作指令以进行代数叠加，使得各个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。

进一步地，在所述主动模式，所述飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，发送给各个驾驶位操纵机构的电机位置控制器以对电机进行控制。

进一步地，在所述主动模式，所述飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台所述电机的一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。

进一步地，所述飞控计算机仅为各个驾驶位操纵机构的一台电机的电机位置控制器发送使能信号，以控制各个驾驶位操纵机构的一台所述电机处于主用状态其他电机处于备用状态。

更进一步地，所述飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的多台电机的使能状态同步发送给电源单元，仅当各个驾驶位操纵机构的一台电机处于使能状态而其它的电机处于未使能状态时，所述电源单元为各个驾驶位操纵机构的已使能电机及其位置控制器提供电源输入。

进一步地，当任意驾驶位操纵机构的多台所述电机均失效后，各个驾驶位操纵机构均降级为所述被动模式；

或者，

各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器向所述飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，当各个驾驶位操纵机构的力矩传感器实际测量值方向相反，且两者差值超出门限时，判定飞行员需要人为断开各个驾驶位操纵机构之间的电气耦合联动，各个驾驶位操纵机构均降级为所述被动模式。

进一步地，在所述被动模式，所述飞控计算机断开各个驾驶位操纵机构的所有电机的电机位置控制器的使能信号，电源单元不再提供电源输入，使得未使能的电机转变为阻尼器以提供固定的阻尼率和摩擦力，并使得所述备份力感部件提供力感梯度。

进一步地，在所述被动模式，各个驾驶位操纵机构的力矩传感器不再参与控制指令的计算，各个驾驶位操纵机构的位置传感器组的信号保持有效，所述飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的位置传感器信号叠加作为控制舵面的指令输入。

进一步地，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构各自的力矩传感器向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，当力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值超出门限且位置传感器实际测量值不再变化时，将断定驾驶位操纵机构内部存在卡阻，并将存在卡阻的驾驶位操纵机构转变成力模式，未发生卡阻的驾驶位操纵机构保持主动模式。

更进一步地，飞行员能够对发生卡阻的驾驶位操纵机构的操纵件输入操纵力，未发生卡阻的驾驶位操纵机构根据各个飞行员操纵力指令的叠加来控制其电机，带动位置传感器组输出。

进一步地，在所述被动模式或所述力模式下，在卡阻消除后或者力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值在门限范围内后，所述飞控计算机对驾驶位操纵机构的状态重置以恢复到所述主动模式。

进一步地，在所述主动模式，自动飞行时，所述飞控计算机直接将操纵件的锁定指令或者运动返驱指令发送给电机位置控制器，以对操纵件锁定或返驱。

第四方面，本发明提供一种飞机，所述飞机包括以上第二方面所述的飞机操纵系统，或者，所述飞机能够实施以上第三方面中任意所述的飞机操纵系统控制方法。这样，该飞机的安全性和可靠性得到显著提升。

显而易见，在以上单个实施方式中描述的元件或特征可以在其它实施方式中单独或组合使用。

附图说明

在附图中，尺寸和比例不代表实际产品的尺寸和比例。附图仅仅是说明性的，并且为了清楚起见，省略了某些非必要的元件或特征。

图1是示例性示出根据本发明的一种飞机操纵系统的示意图。

图2是示例性示出根据本发明的一种飞机操纵系统的控制示意图。

具体实施方式

接下来将参照附图详细描述本发明。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。

参考图1和图2，本发明提供的驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构(例如图2中的机械机构)连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台电机配置有各自的电机位置控制器，其中，驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。

在该驾驶位操纵机构中，由于驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，该驾驶位操纵机构在实际使用中，能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

另外，备份力感部件可以是备份弹性件(比如弹簧)或其他备份力感单元(比如备份力感电机)。另外，驾驶位操纵机构适用于具有双套飞行员操纵机构的双座飞机。驾驶位操纵机构可以是侧杆、脚蹬、驾驶杆盘和/或前轮转弯手轮。

此外，驾驶位操纵机构可以应用多种场合，例如，驾驶位操纵机构可以应用在模拟飞机操作的飞机娱乐装置上以供大众体验如何飞行的驾驶操作感，或者可以应用在飞行训练装置上，或者可以用于飞机的刹车联动脚蹬系统。

另外，驾驶位操纵机构可以分别作为正驾驶飞行员操纵机构和副驾驶飞行员操纵机构。

在该驾驶位操纵机构中，电机的数量可以根据实际需求来选择，一些实施方式中，电机的数量为两台，例如图2中所示的正驾驶飞行员操纵机构的第一电机和第二电机，副驾驶飞行员操纵机构的第一电机和第二电机。在另一些实施方式中，电机的数量为三台。在其他实施方式中，电机的数量可以为四台或以上。

另外，在该驾驶位操纵机构的一些实施方式中，可以通过独立于飞控计算机的其他控制器来控制多台电机的主用状态和备用状态。或者，在该驾驶位操纵机构的另一些实施方式中，多台电机各自的电机位置控制器配置为能够接收使能信号，其中，在主动模式，一部分电机位置控制器能够被选择以接收飞控计算机的使能信号，并且只有已使能的电机及其电机位置控制器能够得到电源单元的电源输入，以使得一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，也就是，飞控计算机仅控制电源单元例如图2所示的电源模块组仅向已使能的电机及其电机位置控制器供电，而并不向未使能的电机及其电机位置控制器供电。在此需要说明的是，处于主用状态的一部分电机可以为一台电机，或者可以为多台电机比如两台电机。在处于主用状态的一部分电机为多台电机时，该多台电机的力输出具有同步性和一致性，即便是存在误差，这种误差也处于可控的设计误差范围，是可以忽略的。

例如在图2所示的实施例中，以正驾驶飞行员操纵机构的各个电机的使能为例进行说明，正驾驶操纵机构电机使能指令开关处于第一位置(比如向上位置)，以向正驾驶飞行员操纵机构的第一电机位置控制器发送使能指令，并通过与该正驾驶操纵机构电机使能指令相连的“AND”指令或模块，将与第一电机和第一电机位置控制器相连接的开关接通，并通过与该正驾驶操纵机构电机使能指令相连的“NOT”指令或模块，将与第二电机和第二电机位置控制器相连接的开关断开，从而使得电源模块组仅向正驾驶飞行员操纵机构的第一电机和第一电机位置控制器供电，而并不向正驾驶飞行员操纵机构的第二电机和第二电机位置控制器供电，这样，正驾驶飞行员操纵机构的第一电机就处于主用状态，第二电机就处于备用状态。同样的，正驾驶操纵机构电机使能指令开关处于第二位置(比如向下位置)，以向正驾驶飞行员操纵机构的第二电机位置控制器发送使能指令，并通过与该正驾驶操纵机构电机使能指令相连的“AND”指令或模块，将与第二电机和第二电机位置控制器相连接的开关接通，并通过与该正驾驶操纵机构电机使能指令相连的“NOT”指令或模块，将与第一电机和第一电机位置控制器相连接的开关断开，从而使得电源模块组仅向正驾驶飞行员操纵机构的第二电机和第二电机位置控制器供电，而并不向正驾驶飞行员操纵机构的第一电机和第一电机位置控制器供电，这样，正驾驶飞行员操纵机构的第二电机就处于主用状态，第一电机就处于备用状态。

同样的，在图2中，副驾驶飞行员操纵机构的各个电机的使能与正驾驶飞行员操纵机构的各个电机的使能相同，在此不在重复描述。

需要说明的是，一些实施方式中，正驾驶操纵机构电机使能指令开关和副驾驶操纵机构电机使能指令开关同时处于第一位置，或者同时处于第二位置。另外，在其他可选择的实施方式中，正驾驶操纵机构电机使能指令开关和副驾驶操纵机构电机使能指令开关中的一个可以处于第一位置，另一个可以处于第二位置。

另外，在主动模式，自动飞行时，飞控计算机直接将操纵件(例如操纵杆/板)锁定指令或者运动返驱指令发送给电机位置控制器，以实现对操纵件(例如操纵杆/板)的锁定或返驱。

另外，在主动模式，力矩传感器配置为向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，实际操纵载荷状态可以用于判定是否将主动模式切换为被动模式或力模式，例如，两个驾驶位操纵机构的力矩传感器分别向飞控计算机反馈各自操纵件的实际操纵载荷状态，当两个驾驶位操纵机构的力矩传感器实际测量值方向相反，且两者差值超出门限时，即可断定为正、副驾驶飞行员人为需要断开电气耦合联动，两个驾驶位操纵机构均降级为被动模式。

另外，在主动模式，驾驶位操纵机构中的力矩传感器配置为在感知到飞行员的实际操纵力指令后能够发给其他的驾驶位操纵机构的电机位置控制器以进行代数叠加，以保证多个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现多个驾驶位操纵机构的电气耦合联动。

另外，在主动模式，驾驶位操纵机构的电机位置控制器配置为能够接收飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感阻尼特性信号(例如力感梯度和阻尼特性信号)，并基于该力感特性信号对各自的电机进行闭环控制，以使得电机的输出带动操纵件运动，使得飞行员可以通过操纵件模拟感受到舵面实际位置和载荷情况。

另外，在该驾驶位操纵机构中，所有电机失效时驾驶位操纵机构处于被动模式。在该被动模式，飞控计算机断开所有电机的使能信号，电源单元例如电源模块或电源模块组不再提供电源输入。能够转动的电机，例如未使能的电机转变为阻尼器，提供固定的阻尼率和摩擦力，并由备份力感部件(例如备份弹簧)提供固定的力感梯度。所有电机的失效可以通过以下方式认定：方式一，飞控计算机可以控制所有电机处于通电但未工作状态，未工作状态可以视为失效状态；方式二：飞控计算机可以控制电源单元不向所有电机供电，此时所有电机处于失效状态，例如在图2中，正驾驶操纵机构电机使能指令开关处于第三位置(比如中间水平位置)时，电源模块组不向所有电机供电，也不使能；方式三：所有电机中只要有一台电机发生卡阻(电机有效但出现卡阻)或者发生错误(电机有效但出现能够被飞控计算机监控到以能够切换到被动模式的错误)时则认为所有电机处于失效状态。

另外，在该驾驶位操纵机构中，电机出现卡阻或者运动传递机构出现卡阻时驾驶位操纵机构处于力模式。例如，在主动模式下，力矩传感器向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，当力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值超出门限且位置传感器实际测量值(非模拟硬止动位置)不再变化时，即可断定该驾驶位操纵机构内部存在卡阻，并将该驾驶位操纵机构转变成力模式。在该力模式下，发生操纵件卡阻的飞行员依然可以对操纵件输入操纵力。

第二方面，本发明提供一种飞机操纵系统，参考图2，该飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，飞机操纵机构包括多个以上第一方面中任意所述的驾驶位操纵机构。

这样，如上所述的，多个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

另外，飞控计算机可以包括单个计算机，或者可以包括多个计算机以形成飞控计算机组。另外，电源单元可以包括单个电源模块，或者可以包括电源模块组，电源模块组包括多个电源模块。

第三方面，本发明提供一种飞机操纵系统控制方法，飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，飞机操纵机构包括多个驾驶位操纵机构，每个驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台电机配置有各自的电机位置控制器，其中，控制方法包括：多个驾驶位操纵机构中相应的驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构出现卡阻时则处于力模式；在主动模式、被动模式或力模式下，飞控计算机能够根据接收到的位置传感器组的位置信号控制飞机姿态。

在该飞机操纵系统控制方法中，由于多个驾驶位操纵机构中的每个驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，各个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主-备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。

另外，备份力感部件可以是备份弹性件(比如弹簧)或其他备份力感单元(比如备份力感电机)。另外，驾驶位操纵机构适用于具有双套飞行员操纵机构的双座飞机。驾驶位操纵机构可以是侧杆、脚蹬、驾驶杆盘和/或前轮转弯手轮。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，在主动模式，各个驾驶位操纵机构的力矩传感器分别感知各自对应的飞行员操作指令，每个电机位置控制器能够接收全部的飞行员操作指令以进行代数叠加，使得各个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。例如在图2中，正驾驶飞行员操纵机构的力矩传感器可以将接收的正飞行员操作指令发送到副驾驶飞行员操纵机构的对应的电机位置控制器，副驾驶飞行员操纵机构的力矩传感器可以将接收的副飞行员操作指令发送到正驾驶飞行员操纵机构的对应的电机位置控制器，然后对应的电机位置控制器将接收的正飞行员操作指令和副飞行员操作指令进行代数叠加，使得正驾驶位操纵机构和副驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同，以提升正副飞行员控制指令输入的一致性。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，在主动模式，飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号(例如力感梯度和阻尼特性信号)，发送给各个驾驶位操纵机构的电机位置控制器以对相应的电机进行控制例如进行闭环控制，从而提升电机运动的精准性和可靠性。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，在主动模式，飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台电机的一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，从而通过提升多台冗余电机提升电机组(如图1所示)运行的可用性。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，在主动模式，飞控计算机仅为各个驾驶位操纵机构的一台电机的电机位置控制器发送使能信号，以控制各个驾驶位操纵机构的一台电机处于主用状态其他电机处于备用状态。例如，在图2中，飞控计算机组控制电源模块组仅为正驾驶位操纵机构和副驾驶位操纵机构各自的第一电机和第一电机位置控制器供电以处于主动状态，而第二电机和第二电机位置控制器则暂不供电以处于备用状态。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，在主动模式，飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的多台电机的使能状态同步发送给电源单元例如电源模块或电源模块组，仅当各个驾驶位操纵机构的一台电机处于使能状态而其它的电机(如果供电，则电机能够正常动作)处于未使能状态时，电源单元为各个驾驶位操纵机构的已使能电机及其位置控制器提供电源输入。

另外，在该飞机操纵系统控制方法中，一些实施方式中，飞控计算机可以控制驾驶位操纵机构从主动模式切换到被动模式。或者，另一些实施方式中，当任意驾驶位操纵机构的多台电机均失效后，各个驾驶位操纵机构均降级为被动模式。或者，其他实施方式中，各个驾驶位操纵机构的力矩传感器向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，当各个驾驶位操纵机构的力矩传感器实际测量值方向相反，且两者差值超出门限时，判定飞行员需要人为断开各个驾驶位操纵机构之间的电气耦合联动，各个驾驶位操纵机构均降级为被动模式。

另外，在被动模式，飞控计算机断开各个驾驶位操纵机构的所有电机的电机位置控制器的使能信号，电源单元不再提供电源输入，使得未使能的电机转变为阻尼器以提供固定的阻尼率和摩擦力，并使得备份力感部件(例如备份弹性件)提供力感梯度，此时，飞行员可以通过未使能的电机提供的固定阻尼率和摩擦力以及备份弹性件例如橡胶带或弹簧提供的力感梯度来控制飞行姿态，提升了飞行的安全性。

另外，在被动模式，各个驾驶位操纵机构的力矩传感器不再参与控制指令的计算，各个驾驶位操纵机构的位置传感器组的信号保持有效，飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的位置传感器信号叠加作为控制舵面的指令输入，这能够进一步提升飞行操控的安全性和稳定性。

另外，在主动模式，各个驾驶位操纵机构各自的力矩传感器向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，当力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值超出门限且位置传感器实际测量值不再变化时，将断定驾驶位操纵机构内部存在卡阻，并将存在卡阻的驾驶位操纵机构转变成力模式，未发生卡阻的驾驶位操纵机构保持主动模式，这样，通过力模式的驾驶位操纵机构和主动模式的驾驶位操纵机构的这种叠加操作，能够进一步提升飞行员对飞行姿态的可控性，以提升飞行安全性。

另外，飞行员能够对发生卡阻的驾驶位操纵机构的操纵件输入操纵力，未发生卡阻的驾驶位操纵机构根据各个飞行员操纵力指令的叠加来控制其电机，带动位置传感器组输出，这样，通过这种叠加操作，能够进一步提升飞行员对飞行姿态的可控性，以提升飞行安全性。

另外，在被动模式或力模式下，在卡阻消除后或者力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值在门限范围内后，飞控计算机对驾驶位操纵机构的状态重置以恢复到主动模式，这样，在主动模式，飞行员能够对飞行姿态进行更好的操控。

另外，在主动模式，自动飞行时，飞控计算机直接将操纵件的锁定指令或者运动返驱指令发送给电机位置控制器，以对操纵件锁定或返驱。

第四方面，本发明提供一种飞机，该飞机包括以上第二方面所述的飞机操纵系统，或者，飞机能够实施以上第四方面中任意所述的飞机操纵系统控制方法。这样，该飞机的安全性和可靠性得到显著提升。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种驾驶位操纵机构，其特征在于，所述驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，所述驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。

2.根据权利要求1所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机的数量为两台。

3.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，多台所述电机各自的所述电机位置控制器配置为能够接收使能信号，其中，在所述主动模式，一部分所述电机位置控制器能够被选择以接收飞控计算机的使能信号，并且只有已使能的电机及其电机位置控制器能够得到电源单元的电源输入，以使得一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。

4.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，在所述主动模式，所述力矩传感器配置为向飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，所述实际操纵载荷状态用于判定是否将所述主动模式切换为所述被动模式或所述力模式。

5.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述力矩传感器配置为在感知到飞行员的实际操纵力指令后能够发给其他的驾驶位操纵机构的电机位置控制器以进行代数叠加，以保证多个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。

6.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机位置控制器配置为能够接收飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，并基于所述力感特性信号对各自的电机进行闭环控制，以使得电机的输出带动所述操纵件运动。

7.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所有电机失效时所述驾驶位操纵机构处于所述被动模式。

8.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机出现卡阻或者所述运动传递机构出现卡阻时所述驾驶位操纵机构处于所述力模式。

9.一种飞机操纵系统，其特征在于，包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个权利要求1-8中任意一项所述的驾驶位操纵机构。

10.一种飞机操纵系统控制方法，其特征在于，所述飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个驾驶位操纵机构，每个所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述控制方法包括：

多个驾驶位操纵机构中相应的驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构出现卡阻时则处于力模式；

在所述主动模式、所述被动模式或所述力模式下，所述飞控计算机能够根据接收到的位置传感器组的位置信号控制飞机姿态。

11.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器分别感知各自对应的飞行员操作指令，每个所述电机位置控制器能够接收全部的飞行员操作指令以进行代数叠加，使得各个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。

12.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，所述飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，发送给各个驾驶位操纵机构的电机位置控制器以对电机进行控制。

13.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，所述飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台所述电机的一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。

14.根据权利要求13所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，所述飞控计算机仅为各个驾驶位操纵机构的一台电机的电机位置控制器发送使能信号，以控制各个驾驶位操纵机构的一台所述电机处于主用状态其他电机处于备用状态。

15.根据权利要求14所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，所述飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的多台电机的使能状态同步发送给电源单元，仅当各个驾驶位操纵机构的一台电机处于使能状态而其它的电机处于未使能状态时，所述电源单元为各个驾驶位操纵机构的已使能电机及其位置控制器提供电源输入。

16.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，当任意驾驶位操纵机构的多台所述电机均失效后，各个驾驶位操纵机构均降级为所述被动模式；

或者，

各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器向所述飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，当各个驾驶位操纵机构的力矩传感器实际测量值方向相反，且两者差值超出门限时，判定飞行员需要人为断开各个驾驶位操纵机构之间的电气耦合联动，各个驾驶位操纵机构均降级为所述被动模式。

17.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述被动模式，所述飞控计算机断开各个驾驶位操纵机构的所有电机的电机位置控制器的使能信号，电源单元不再提供电源输入，使得未使能的电机转变为阻尼器以提供固定的阻尼率和摩擦力，并使得所述备份力感部件提供力感梯度。

18.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述被动模式，各个驾驶位操纵机构的力矩传感器不再参与控制指令的计算，各个驾驶位操纵机构的位置传感器组的信号保持有效，所述飞控计算机将各个驾驶位操纵机构的位置传感器信号叠加作为控制舵面的指令输入。

19.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构各自的力矩传感器向飞控计算机反馈操纵件的实际操纵载荷状态，当力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值超出门限且位置传感器实际测量值不再变化时，将断定驾驶位操纵机构内部存在卡阻，并将存在卡阻的驾驶位操纵机构转变成力模式，未发生卡阻的驾驶位操纵机构保持主动模式。

20.根据权利要求19所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，飞行员能够对发生卡阻的驾驶位操纵机构的操纵件输入操纵力，未发生卡阻的驾驶位操纵机构根据各个飞行员操纵力指令的叠加来控制其电机，带动位置传感器组输出。

21.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述被动模式或所述力模式下，在卡阻消除后或者力矩传感器实际测量值与理论输出力的差值在门限范围内后，所述飞控计算机对驾驶位操纵机构的状态重置以恢复到所述主动模式。

22.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，自动飞行时，所述飞控计算机直接将操纵件的锁定指令或者运动返驱指令发送给电机位置控制器，以对操纵件锁定或返驱。

23.一种飞机，其特征在于，所述飞机包括权利要求9所述的飞机操纵系统，或者，所述飞机能够实施权利要求10-22中任意一项所述的飞机操纵系统控制方法。

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