CN115503939A - 一种起落架作动筒控制装置和起落架 - Google Patents

Abstract

本申请涉及飞行器控制领域，公开了一种起落架作动筒控制装置和起落架，包括：控制器、主控制电路和至少一个备用控制电路，其中，主控制电路包括检测电路；检测电路设置于起落架作动筒处，以生成检测信号；控制器用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路，以便于主控制电路根据动作指令控制起落架作动筒；控制器还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路工作，并将动作指令发送至备用控制电路。通过在主控制电路故障时启动备用控制电路工作，从而在防止多控制器干扰和电机功率纷争的基础上，提高起落架作动筒控制系统的稳定性和飞机安全性，以防止由于作动筒故障导致飞机无法安全起飞或降落。

Description

一种起落架作动筒控制装置和起落架

技术领域

本申请涉及飞行器控制领域，特别是涉及一种起落架作动筒控制装置和起落架。

背景技术

起落架是飞机的重要组成部分，主要用于飞机起飞、着陆、地面滑行和停放等场景中，以吸收和消散飞机在着陆和地面运动过程中所产生的各种能量，以保证飞机安全。

在飞机起飞或降落的过程中，起落架作动筒的控制器接收飞机的飞行控制器下发的动作指令，并根据动作指令控制起落架作动筒的动作，以控制飞机起落架打开或收起。在这一过程中，若控制器发生故障，导致起落架无法正常打开或收起，会严重影响飞机的安全。目前大多数起落架中设置有多个控制器，以防止控制器故障，但多个控制器同时工作时，容易导致并行功能单元间的干扰和电机功率的纷争，影响起落架的正常工作。

由此可见，如何提供一种更安全的起落架作动筒控制装置，以防止由于起落架作动筒的控制器故障导致飞机无法安全起飞或降落，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种起落架作动筒控制装置和起落架，以防止由于起落架作动筒的控制器1故障导致飞机无法安全起飞或降落，提高飞机安全性。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种起落架作动筒控制装置，包括：

控制器1、主控制电路2和至少一个备用控制电路3，其中，所述主控制电路2包括检测电路；

所述检测电路设置于所述起落架作动筒处，以根据所述起落架作动筒的工作状态生成检测信号；

所述控制器1用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将所述动作指令发送至主控制电路2，以便于所述主控制电路2根据所述动作指令控制所述起落架作动筒；

所述控制器1还与所述检测单元连接，以获取所述检测信号，并在所述检测信号不满足预设条件时，控制所述备用控制电路3工作，并将所述动作指令发送至所述备用控制电路3。

优选的，所述检测电路包括：

第一检测触点、第二检测触点和信号生成电路；

所述第一检测触点设置于所述起落架作动筒的第一端，所述第二检测触点设置于所述起落架作动筒的第二端；

所述信号生成电路与所述第一检测触点、所述第二检测触点均连接，以在所述起落架作动筒的丝杠接触所述第一检测触点或所述第二检测触点时，生成检测信号。

优选的，所述主控制电路2还包括温度检测单元；

所述温度检测单元包括温度传感器和比较器；

所述温度传感器设置于所述起落架作动筒的电机绕组线圈处，以生成温度检测信号；

所述比较器与所述温度传感器连接，以获取温度检测信号并判断所述温度检测信号是否大于温度阈值，若大于所述温度阈值，则控制所述起落架作动筒的电机停止工作。

优选的，所述主控制电路2和所述备用控制电路3还包括过流检测电路；

所述过流检测电路的第一端与所述起落架作动筒的电机绕组连接，以获取电流检测信号；

所述控制器1与所述过流检测电路的第二端连接以获取所述电流检测信号，并判断所述电流检测信号是否高于电流阈值；

若高于所述电流阈值，则控制所述起落架作动筒的电机停止工作。

优选的，所述控制器1判断所述检测信号是否满足所述预设条件包括：

所述控制器1将所述动作指令发送至主控制电路2后，判断预设时间内是否接收到所述检测信号；

若在所述预设时间内未接收到所述检测信号，则确定所述检测信号不满足所述预设条件。

优选的，还包括报警装置；

所述报警装置与所述控制器1连接，当所述控制器1检测到所述检测信号不满足预设条件时，控制所述报警装置发出警报信号。

优选的，所述主控制电路2根据所述动作指令控制所述起落架作动筒包括：

所述主控制电路2的电机驱动根据所述动作指令控制电机的转动方向；

所述主控制电路2的路选器根据所述动作指令、所述检测信号控制所述电机启动或停止。

优选的，各所述备用控制电路3还包括到位检测电路；

所述到位检测电路与所述电机的驱动桥路连接，以获取电压检测信号；

所述控制器1与所述到位检测电路连接，以获取所述电压检测信号，并判断所述电压检测信号是否大于电压阈值；

若大于所述电压阈值，则确定所述起落架作动筒已经到位。

优选的，所述备用控制电路3的数量为1个。

为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种起落架，包括所述的起落架作动筒控制装置。

本申请提供了一种起落架作动筒控制装置，该装置包括：控制器、主控制电路和至少一个备用控制电路，其中，主控制电路包括检测电路；检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号；控制器用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路，以便于主控制电路根据动作指令控制起落架作动筒；控制器还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路工作，并将动作指令发送至备用控制电路。由此可见，本申请所提供的起落架作动筒控制装置，通过在主控制电路故障时启动备用控制电路工作，从而在防止多控制器干扰和电机功率纷争的基础上，提高起落架作动筒控制系统的稳定性和飞机安全性，以防止由于起落架作动筒的控制器故障导致飞机无法安全起飞或降落。

此外，本申请还提供了一种起落架，包括上述起落架作动筒控制装置，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种起落架作动筒的结构图；

图2为本申请实施例所提供的一种起落架作动筒控制装置的结构图；

图3为本申请实施例所提供的一种主控制电路的结构图；

图4为本申请实施例所提供的一种备用控制电路的结构图；

图5为本申请实施例所提供的一种检测电路的结构图；

图6为本申请实施例所提供的一种温度检测单元的结构图；

图7为本申请实施例所提供的一种到位检测电路的结构图；

附图标记如下：1为控制器，2为主控制电路，3为备用控制电路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种起落架作动筒控制装置和起落架，以防止由于起落架作动筒的控制器1故障导致飞机无法安全起飞或降落，提高飞机安全性。

在具体实施中，为了提高起落架的可靠性和稳定性，保证飞机安全降落，需要对起落架做动态的控制方式做余度处理。目前常用的于都处理为双冗余热备份方式，主控制电路2和备用控制电路3同时接入到控制系统中以控制起落架作动筒工作。但这种方式的主控制电路2和备用控制电路3同时工作，电源工号较高；且主控制电路2和备用控制电路3进行切换时，需要主控制电路2和备用控制电路3的控制芯片间建立互联通信以隔离故障，同时主控制电路2和备用控制电路3处理器芯片需要分别与上位机飞控建立相应的通信，软硬件设计复杂程度较高，容错、抗干扰能力较低；此外，主控制电路2和备用控制电路3并行工作，容易引起并行功能单元之间的互扰，对于电机的功率驱动而言也容易导致力纷争现象。为了解决这一问题，本申请提供了一种起落架作动筒控制装置，该装置包括：控制器1、主控制电路2和至少一个备用控制电路3，其中，主控制电路2包括检测电路；检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号；控制器1用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路2，以便于主控制电路2根据动作指令控制起落架作动筒；控制器1还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路3工作，并将动作指令发送至备用控制电路3。通过在主控制电路2故障时启动备用控制电路3工作，从而在防止多控制器干扰和电机功率纷争的基础上，提高起落架作动筒控制系统的稳定性和飞机安全性，以防止由于起落架作动筒的控制器1故障导致飞机无法安全起飞或降落。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例所提供的一种起落架作动筒的结构图，如图1所示，主控制电路2和各备用控制电路3均设置在硬件电路板上，以控制电机工作，电机带动丝杠动作，从而实现作动筒的收起或放下。

图2为本申请实施例所提供的一种起落架作动筒控制装置的结构图，如图2所示，该装置包括：

控制器1、主控制电路2和至少一个备用控制电路3，其中，主控制电路2包括检测电路；

检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号；

控制器1用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路2，以便于主控制电路2根据动作指令控制起落架作动筒；

控制器1还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路3工作，并将动作指令发送至备用控制电路3。

可以理解的是，控制器1可以为飞机的飞行控制器1，也可以为额外设置的作动筒控制器1，此处不做限定。选用前一种方案可以进一步降低起落架作动筒的成本。

在具体实施中，主控制电路2通过接口与控制器1连接，以获取动作指令，其中，动作指令为飞行控制器1根据飞机的状态信息生成的指令。主控制电路2内部包括电机驱动单元、电机驱动接收到动作指令后，产生PWM控制信号并输出至电机驱动电路以控制电机正转或反转，从而带动丝杠实现作动筒的手放动作。检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号，当检测到起落架作动筒到达预设的“收起位置”或“放下位置”时，检测电路产生检测信号，并将检测信号发送至控制器1。

其中，预设条件为：在阈值时间内收到检测电路所发送的到位信号。

图3为本申请实施例所提供的一种主控制电路的结构图，图4为本申请实施例所提供的一种备用控制电路的结构图；如图3或图4所示，当控制器1向主控制电路2发送控制指令后，若在预设时间内未收到检测电路发送的起落架作动筒到达预设的“收起位置”或“放下位置”信号，则表明主控制电路2发生故障，则控制器1将动作指令发送至备用控制电路3。可以理解的是，本实施例所提供的控制装置中可以包括多个备用控制电路3，当主控制电路2故障时，控制器1可以向任意备用控制电路3发送动作指令，或按照预设的备用控制电路3的启用顺序发送动作指令，以保证起落架的放动作完成。当起落架放到位后，控制单元断开当前备用控制电路3的使能信号使电机停止工作。

图3中VSO1和VSO2为两路相同的动作指令，VSO1和VSO2的状态包括开路(高电平)和接地(低电平)两种，如图3所示，动作指令经过光耦U1、跟随器U2、隔离器U19，VS1产生两路输出(VSO1、VSO2)，当VS1为开路时，VSO1与VSO2的电平为+5V；当VS1为接地时，VSO1与VSO2的电平为0V。一路VSO1给到PWM驱动芯片U10的引脚(F/R)作为电机正反转的控制信号。另一路VSO2，与微动开关接口电路提供的VT、VB共同组成路选器(U5)的输入路径选择信号，路选器根据这三个输入信号组成的路选地址(A2，A1，A0)，对Y0～Y7输入进行选通，输出VZ信号，VZ经过继电器驱动电路(U6)后取反，到达继电器端U4(pin5)，参与继电器通断电机驱动电(+28VPM)的控制。起落架作动筒收放动作硬件控制逻辑如表1所示。

表1

进一步的，主控制电路2根据动作指令控制起落架作动筒包括：主控制电路2的电机驱动根据动作指令控制电机的转动方向；主控制电路2的路选器根据动作指令、检测信号控制电机启动或停止。

本实施例提供了一种起落架作动筒控制装置，该装置包括：控制器、主控制电路和至少一个备用控制电路，其中，主控制电路包括检测电路；检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号；控制器用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路，以便于主控制电路根据动作指令控制起落架作动筒；控制器还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路工作，并将动作指令发送至备用控制电路。由此可见，本申请所提供的起落架作动筒控制装置，通过在主控制电路故障时启动备用控制电路工作，从而在防止多控制器干扰和电机功率纷争的基础上，提高起落架作动筒控制系统的稳定性和飞机安全性，以防止由于起落架作动筒的控制器故障导致飞机无法安全起飞或降落。

在具体实施中，可以采用各种方式确定作动筒的位置，但由于飞机飞行场景中对系统安全性的要求较高，需要提高控制装置的稳定性。图5为本申请实施例所提供的一种检测电路的结构图，如图5所示，该检测电路包括：

第一检测触点、第二检测触点和信号生成电路；

第一检测触点设置于起落架作动筒的第一端，第二检测触点设置于起落架作动筒的第二端；

信号生成电路与第一检测触点、第二检测触点均连接，以在起落架作动筒的丝杠接触第一检测触点或第二检测触点时，生成检测信号。

需要注意的是，此处的第一端和第二端为起落架作动筒所能够到达的两个端点，并无特指。

图5中收、放到位处都设置2个微动开关，以提高检测的准确性，U21、U22为设置在“收”到位处的微动开关，U24、U25为设置在“放”到位的微动开关，控制器1检测任何一个微动开关的簧片变化即认为丝杠收(放)到动作到位。非到位状态为开路，到位状态为地(PGND1)，当处于非到位状态时VT和VB＝5V,当处于到位状态时VT或VB＝0V。在正常工作状态下，VT、VB与丝杠动作状态的关系，如表2所示。

VT	VB	丝杠动作状态
			0V	5V	在“收”到位位置处
5V	0V	在“放”到位位置处
			5V	5V	丝杠收或放过程中
0V	0V	检测电路异常

表2

在具体实施中，为了防止电机温度过高导致电机故障，还需要在电路中设置稳定检测单元或过流检测电路。作为优选的实施例，本实施例中选择在主控制电路2中设置温度检测单元，在各备用控制电路3中设置过流检测电路，也可以在主控制电路2中设置过流检测电路，在各备用控制电路3中设置温度检测单元；或在主控制电路2、各备用控制电路3中均设置温度检测单元和过流检测电路，此处不再赘述。

图6为本申请实施例所提供的一种温度检测单元的结构图，如图6所示，温度检测单元包括温度传感器和比较器；温度传感器设置于起落架作动筒的电机绕组线圈处，以生成温度检测信号；比较器与温度传感器连接，以获取温度检测信号并判断温度检测信号是否大于温度阈值，若大于温度阈值，则控制起落架作动筒的电机停止工作。

图6中T1为用于温度感知的热敏电阻，该热敏电阻被置于电机绕组线圈附近，通过引出线连接到电路板上，热敏电阻阻值随温度变化，产生的电压值(UT)与基准电源芯片U27产生的2.5V电压值进行比较。当UT小于2.5V时，TMP为0(低)，此时认为电机绕组温度过热(大于160℃)；当UT大于2.5V时，TMP为+5V(高)，此时认为电机绕组温度未过热(小于160℃)。TMP作为反馈信号给到飞控，TMP输出作为主电源使能信号，TMP为0(低)，使主电源断电。

过流检测电路的第一端与起落架作动筒的电机绕组连接，以获取电流检测信号；控制器1与过流检测电路的第二端连接以获取电流检测信号，并判断电流检测信号是否高于电流阈值；若高于电流阈值，则控制起落架作动筒的电机停止工作。

作为优选的实施例，起落架作动筒控制装置还包括报警装置；

报警装置与控制器1连接，当控制器1检测到检测信号不满足预设条件时，控制报警装置发出警报信号。

在具体实施中，报警装置可以包括蜂鸣器和指示灯。进一步的，控制器1还需要将主控制电路2故障的信息写入日志文件中，以便于后续对电路进行维护。

在飞行系统起落过程以及飞行过程中，对于起落架作动筒而言，保障“放”动作的可靠性比保障“收”动作更为重要，因此在发生主备控制电路切换的事件后，需要优先保障起落架作动筒“放”动作的实现。如图4所示，为备用控制电路3的备电源工作后，备用控制电路3中PWM驱动器U18控制电机转向的引脚(F/R)始终置于+5VP1，使得作动筒执行“放”动作直到“放”到位，以保证飞行系统能正常降落。由于此时已进入备用控制电路3，无法通过微动开关接口电路判断到位，因此在电机驱动桥路上引入电流监测判断到位。如图7所示，各备用控制电路3还包括到位检测电路；到位检测电路与电机的驱动桥路连接，以获取电压检测信号；控制器1与到位检测电路连接，以获取电压检测信号，并判断电压检测信号是否大于电压阈值；若大于电压阈值，则确定起落架作动筒已经到位。

具体工作过程如下：“放”到位后，电机并未停转，但因为丝杠已经到位，此时丝杠运动的阻尼会增大，通过采样电阻(RI)采集电机驱动桥路上的瞬态电流并转换为电压值，通过放大器(U40)放大，再通过比较器(U41)与设定的基准值进行电平比较，当U41负端输入小于阈值电压(通常为2.5V)时，TMP端电压为5V，此时认为还未“放”到位；当U41负端输入电压大于2.5V时，IU为0，此时认为已经“放”到位。IU作为反馈信号给到飞控，同时IU作为备电源使能信号，IU为0V，使备电源断电。

此外，本申请文件还提供了一种起落架，包括上述的的起落架作动筒控制装置。

本实施例提供了一种起落架，包括上述的起落架作动筒控制装置，该装置包括：控制器、主控制电路和至少一个备用控制电路，其中，主控制电路包括检测电路；检测电路设置于起落架作动筒处，以根据起落架作动筒的工作状态生成检测信号；控制器用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将动作指令发送至主控制电路，以便于主控制电路根据动作指令控制起落架作动筒；控制器还与检测单元连接，以获取检测信号，并在检测信号不满足预设条件时，控制备用控制电路工作，并将动作指令发送至备用控制电路。由此可见，本申请所提供的起落架作动筒控制装置，通过在主控制电路故障时启动备用控制电路工作，从而在防止多控制器干扰和电机功率纷争的基础上，提高起落架作动筒控制系统的稳定性和飞机安全性，以防止由于起落架作动筒的控制器故障导致飞机无法安全起飞或降落。

以上对本申请所提供的一种起落架作动筒控制装置和起落架进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种起落架作动筒控制装置，其特征在于，包括：

控制器(1)、主控制电路(2)和至少一个备用控制电路(3)，其中，所述主控制电路(2)包括检测电路；

所述检测电路设置于所述起落架作动筒处，以根据所述起落架作动筒的工作状态生成检测信号；

所述控制器(1)用于根据飞机的状态信息生成动作指令，并将所述动作指令发送至主控制电路(2)，以便于所述主控制电路(2)根据所述动作指令控制所述起落架作动筒；

所述控制器(1)还与所述检测单元连接，以获取所述检测信号，并在所述检测信号不满足预设条件时，控制所述备用控制电路(3)工作，并将所述动作指令发送至所述备用控制电路(3)。

2.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述检测电路包括：

第一检测触点、第二检测触点和信号生成电路；

所述第一检测触点设置于所述起落架作动筒的第一端，所述第二检测触点设置于所述起落架作动筒的第二端；

所述信号生成电路与所述第一检测触点、所述第二检测触点均连接，以在所述起落架作动筒的丝杠接触所述第一检测触点或所述第二检测触点时，生成检测信号。

3.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述主控制电路(2)还包括温度检测单元；

所述温度检测单元包括温度传感器和比较器；

所述温度传感器设置于所述起落架作动筒的电机绕组线圈处，以生成温度检测信号；

所述比较器与所述温度传感器连接，以获取温度检测信号并判断所述温度检测信号是否大于温度阈值，若大于所述温度阈值，则控制所述起落架作动筒的电机停止工作。

4.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述主控制电路(2)和所述备用控制电路(3)还包括过流检测电路；

所述过流检测电路的第一端与所述起落架作动筒的电机绕组连接，以获取电流检测信号；

所述控制器(1)与所述过流检测电路的第二端连接以获取所述电流检测信号，并判断所述电流检测信号是否高于电流阈值；

若高于所述电流阈值，则控制所述起落架作动筒的电机停止工作。

5.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述控制器(1)判断所述检测信号是否满足所述预设条件包括：

所述控制器(1)将所述动作指令发送至主控制电路(2)后，判断预设时间内是否接收到所述检测信号；

若在所述预设时间内未接收到所述检测信号，则确定所述检测信号不满足所述预设条件。

6.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，还包括报警装置；

所述报警装置与所述控制器(1)连接，当所述控制器(1)检测到所述检测信号不满足预设条件时，控制所述报警装置发出警报信号。

7.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述主控制电路(2)根据所述动作指令控制所述起落架作动筒包括：

所述主控制电路(2)的电机驱动根据所述动作指令控制电机的转动方向；

所述主控制电路(2)的路选器根据所述动作指令、所述检测信号控制所述电机启动或停止。

8.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，各所述备用控制电路(3)还包括到位检测电路；

所述到位检测电路与所述电机的驱动桥路连接，以获取电压检测信号；

所述控制器(1)与所述到位检测电路连接，以获取所述电压检测信号，并判断所述电压检测信号是否大于电压阈值；

若大于所述电压阈值，则确定所述起落架作动筒已经到位。

9.根据权利要求1所述的起落架作动筒控制装置，其特征在于，所述备用控制电路(3)的数量为1个。

10.一种起落架，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的起落架作动筒控制装置。

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