CN202404386U - 一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，所述仿真系统包括操纵驱动组件和操纵执行组件，其中所述操纵驱动组件包括工业控制计算机、驱动控制系统、模数采集卡和数模驱动卡，其中驱动控制系统设置在工业控制计算机上，包括采集子系统和驱动子系统，采集子系统与模数采集卡连接，驱动子系统与数模驱动卡连接；所述操纵执行组件包括舵机放大器控制盒，以及通过舵控线缆与舵机放大器控制盒连接的四通道舵机和航向拉杆开关，同时舵机放大器控制盒与模数采集卡和数模驱动卡连接。所述舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统投资省、仿真度高、维护简单且安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种舰载直升机高等级训练模拟器技术，更具体的是涉及一种舰载直升机操纵负荷仿真系统技术。
背景技术
多年来，舰载直升机操纵负荷仿真系统广泛应用于各类舰载直升机仿真模拟试验及型号研制过程中，在舰载直升机研发和飞行员培训领域发挥了巨大的作用，由于操纵负荷系统本身结构和力感的仿真度要求非常高，几乎很难找到仿真度高且质量可靠的舰载直升机操纵负荷仿真系统。目前国内高端模拟器均采用国外进口件，中低端产品均采用了电动舵机进行模拟替代。但是实际使用效果较差。
目前此类操纵负荷机构的缺点包括：价格昂贵，单套价格往往达到数百万元人民币；重量较大，国外进口件单通道45千克，国产件单通道50千克；尺寸大，要求模拟器安装底座要为该系统保留4立方米以上的安装空间；可靠性差，故障率高，连续运行时间短，经常出现过热保护等故障，控制软件非常复杂；仿真度低，操作手感与实装有很大差异，不利于飞行员培训的开展；维护复杂，维护周期长，可维护性差。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种投资省、仿真度高、维护简单且安全可靠的舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统。
技术方案：本实用新型所述的一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，采用的技术方案为：
一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，所述仿真系统包括操纵驱动组件和操纵执行组件，其中所述操纵驱动组件包括工业控制计算机、驱动控制系统、模数采集卡和数模驱动卡，其中驱动控制系统设置在工业控制计算机上，包括采集子系统和驱动子系统，采集子系统与模数采集卡连接，驱动子系统与数模驱动卡连接；所述操纵执行组件包括舵机放大器控制盒，以及通过舵控线缆与舵机放大器控制盒连接的四通道舵机和航向拉杆开关，同时舵机放大器控制盒与模数采集卡和数模驱动卡连接。
对所述仿真系统做进一步限定方案为，所述操纵执行组件中的四通道舵机分别为横向并联舵机、纵向并联舵机、总距并联舵机和航向并联舵机。
进一步的，所述驱动控制系统包括：
总距通道初始化自动配平单元，用于驱动总距并联舵机到达预定平衡位置；
纵向横向通道初始化自动配平单元，用于驱动纵向并联舵机、横向并联舵机到达预定平衡位置；
航向通道初始化自动配平单元，用于航向并联舵机到达预定平衡位置；
响应总距杆释放按键，用于消除总距并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应驾驶杆释放按键，用于消除纵向并联舵机、横向并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应航向拉杆开关按键，用于消除航向并联舵机力感，并采集力感微动开关信号。
进一步，所述仿真系统还包括支持冗余供电和断电保护的专用电源。
进一步，为了保证通讯的可靠性，所述舵控线缆为带屏蔽的专用电缆。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
（1）仿真度高，本实用新型能够提供与实装一致的操纵手感，包括操纵的机械特性和操纵力感等，关键的力梯度、启动力指标和实装完全一致；
（2）可靠性高，维护简单，本实用新型采用先进技术，能够增加系统的连续使用时间，减少维保费用，从而降低使用成本；
（3）成本低廉，由于设计先进，系统在提供真实杆系特性的同时，有效地降低了系统的价格；
（4）重量轻，单通道重量最大720克，安装支架重量为200克，是国外进口件的1/60；
（5）尺寸小，单通道最大包容尺寸为115*115*135mm，安装所占体积是国外进口件的1/500。
附图说明
图1为本实用新型舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统结构图；
图2为本实用新型中仿真系统的操纵驱动组件的结构图；
图3为本实用新型中仿真系统的操纵执行组件的结构图；
图4为本实用新型中总距并联舵机外形结构的正视图；
图5为本实用新型中总距并联舵机外形结构的顶视图；
图6为本实用新型中纵向并联舵机、横向并联舵机及航向并联舵机外形结构的正视图；
图7为本实用新型中纵向并联舵机、横向并联舵机及航向并联舵机外形结构的正视图；
图8为本实用新型中舵机放大器控制盒的横向并联舵机放大器电路图；
图9为本实用新型中舵机放大器控制盒的纵向并联舵机放大器电路图；
图10为本实用新型中舵机放大器控制盒的航向并联舵机放大器电路图；
图11为本实用新型中舵机放大器控制盒的信号调理板电路图；
图12为本实用新型中舵机放大器控制盒的开关量板电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的结构图，所述仿真系统包括操纵执行组件和操纵驱动组件，其中所述操纵驱动组件包括工业控制计算机、驱动控制系统、模数采集卡和数模驱动卡；所述操纵执行组件包括舵机放大器控制盒、舵控线缆、四通道舵机和航向拉杆开关。
如图2所示，为舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的操纵驱动组件的结构图，所述操纵驱动组件包括工业控制计算机、驱动控制系统、模数采集卡和数模驱动卡，其中驱动控制系统设置在工业控制计算机上，包括采集子系统和驱动子系统，采集子系统与模数采集卡连接，驱动子系统与数模驱动卡连接。
如图3所示，为舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的操纵执行组件的结构图，操纵执行组件包括舵机放大器控制盒、舵控线缆、四通道舵机和航向拉杆开关，其中舵机放大器控制盒通过舵控线缆连接四通道舵机和航向拉杆开关，同时舵机放大器控制盒与模数采集卡和数模驱动卡连接。四通道舵机分别为横向并联舵机、纵向并联舵机、总距并联舵机和航向并联舵机。系统使用带屏蔽的专用电缆，保证通讯的可靠性。
如图4、图5所示，为舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的总距并联舵机外形结构图，总距并联舵机通过顶部的特制接口与舵控线缆可靠连接，舵控线缆的另一端连接舵机放大器控制盒，舵控盒发送控制信号，驱动舵机正向或反向旋转，并通过花键输出到杆系。总距并联舵机中包含位置反馈电位计，用以向系统反馈舵机位置信号。
如图6、图7所示，为舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的横向并联舵机、纵向并联舵机及航向并联舵机的外形结构图，并联舵机通过顶部的特制接口分别与舵控线缆可靠连接，舵控线缆的另一端连接舵机放大器控制盒，舵控盒发送独立控制信号，分别驱动舵机正向或反向旋转，并通过花键输出到各自对应的杆系。
如图8～图12所示，为舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统的舵机放大器控制盒内部电路图，舵机放大器控制盒通过舵控线缆与工业控制计算机连接，将驱动控制系统通过数模驱动卡发出的控制信号转换放大为可以驱动舵机运动的信号并输出至舵机端。
操纵驱动组件的数模驱动卡和操纵负荷仿真系统分别与操纵执行组件的舵机放大器控制盒相连。
另外，操纵负荷仿真系统安装在高性能工业控制计算机上，采用多核心并行处理器及大容量内置存储设备，可保证大数据量及高负荷计算的需求。驱动控制系统包括：
总距通道初始化自动配平单元，用于驱动总距并联舵机到达预定平衡位置；
纵向横向通道初始化自动配平单元，用于驱动纵向并联舵机、横向并联舵机到达预定平衡位置；
航向通道初始化自动配平单元，用于航向并联舵机到达预定平衡位置；
响应总距杆释放按键，用于消除总距并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应驾驶杆释放按键，用于消除纵向并联舵机、横向并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应航向拉杆开关按键，用于消除航向并联舵机力感，并采集力感微动开关信号。
本实用新型使用专用电源为高性能工业控制计算机和舵机放大器控制盒进行分别供电，支持冗余供电和断电保护，且计算机机箱防水防尘性能、防霉菌、电磁屏蔽、电磁兼容及抗冲击性能均达到军品级技术要求。
本实用新型可用于航空产品信息化、型号研制、军事训练模拟器和其他场合，可为国家节约大量此方面的投资。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述仿真系统包括操纵驱动组件和操纵执行组件，其中所述操纵驱动组件包括工业控制计算机、驱动控制系统、模数采集卡和数模驱动卡，其中驱动控制系统设置在工业控制计算机上，包括采集子系统和驱动子系统，采集子系统与模数采集卡连接，驱动子系统与数模驱动卡连接；所述操纵执行组件包括舵机放大器控制盒，以及通过舵控线缆与舵机放大器控制盒连接的四通道舵机和航向拉杆开关，同时舵机放大器控制盒与模数采集卡和数模驱动卡连接。
2.根据权利要求1所述的一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述操纵执行组件的四通道舵机分别为横向并联舵机、纵向并联舵机、总距并联舵机和航向并联舵机。
3.根据权利要求1所述的一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述驱动控制系统包括：
总距通道初始化自动配平单元，用于驱动总距并联舵机到达预定平衡位置；
纵向横向通道初始化自动配平单元，用于驱动纵向并联舵机、横向并联舵机到达预定平衡位置；
航向通道初始化自动配平单元，用于航向并联舵机到达预定平衡位置；
响应总距杆释放按键，用于消除总距并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应驾驶杆释放按键，用于消除纵向并联舵机、横向并联舵机力感并采集力感微动开关信号；
响应航向拉杆开关按键，用于消除航向并联舵机力感，并采集力感微动开关信号。
4.根据权利要求1所述的一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述仿真系统还包括支持冗余供电和断电保护的专用电源。
5.根据权利要求1所述的一种舰载直升机四通道操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述舵控线缆为带屏蔽的专用电缆。
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