CN219969989U - 一种水陆两栖飞机的水舵控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水陆两栖飞机的水舵控制系统，其包括油路控制模块、水舵控制模块、驾驶室操控模块、作动器、反馈传感器、告警模块及导航模块，油路控制模块包括电磁阀组件、第1液压锁组件及第2液压锁组件，水舵控制模块接收驾驶室操控模块发出的指令信号，并输出油路控制信号至电磁阀组件，第1液压锁组件和第2液压锁组件通过控制油路的通断操纵作动器控制水舵运动，反馈传感器与水舵控制模块连接，用于采集并反馈水舵的角度信号，告警模块与水舵控制模块连接，导航模块与水舵控制模块连接。本实用新型通过设计液压锁组件并、导航和告警模块，从而达到水舵回中保持、实现实时监测和故障告警等效果。

Description

一种水陆两栖飞机的水舵控制系统

技术领域

本实用新型涉及水陆两栖飞机姿态控制系统设计领域，具体涉及一种水陆两栖飞机的水舵控制系统。

背景技术

水陆两栖飞机属于特种飞机，是可用于在陆上机场起飞和降落的水上飞机，拥有执行应急救援、森林灭火、海洋巡察等多项特种任务的强大功能，国内外航空市场需求潜力很大。水舵是水陆两栖飞机特有的结构部件，主要承受水载荷的作用。在水面滑行过程中，水陆两栖飞机主要利用水舵左右偏转实现飞机水面航向控制，此外，水舵在飞机高速情况下必须保持在中立位置，因此在任何故障状态下水舵必须回中保持中立位置。

在现有技术中，中国专利公开号为CN105545851A的专利，公开了一种适用于水上飞机的水舵操纵油路结构，包括电磁阀，回位电磁阀，阻尼阀，单向节流阀，操纵作动器和反馈传感器，其中，在回中工作状态下，水舵控制盒的电磁阀控制信号输出断开控制信号到电磁阀的控制端，电磁阀断电，电磁阀回油口与系统回油相连，回位电磁阀的控制口没有高压油，回位电磁阀的伺服进油口与出油口断开，回中油路沟通。

上述专利存在以下不足：在回中的工作状态下回中油路接通后，由于水舵受外界水载荷影响，会导致作动器位置会发生改变，使水舵无法在中立位置保持锁定，影响飞机飞行，因此水舵油路控制系统还有待进一步改进。

此外，目前的水舵控制系统不能实时监测水舵运动状态，出现故障无法及时反馈至系统及时处理，导致其安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本发明提供的一种水陆两栖飞机的水舵控制系统，主要用于解决水舵回中无法保持、系统不能实时监测水舵运动状态等问题，从而达到水舵回中保持、实现实时监测和故障告警等效果。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种水陆两栖飞机的水舵控制系统，其包括：油路控制模块、水舵控制模块、驾驶室操控模块、作动器、反馈传感器、告警模块及导航模块，所述油路控制模块包括电磁阀组件、第1液压锁组件及第2液压锁组件，所述水舵控制模块接收所述驾驶室操控模块发出的指令信号，并输出油路控制信号至所述电磁阀组件，所述第1液压锁组件和第2液压锁组件通过控制油路的通断操纵所述作动器控制水舵运动，所述反馈传感器与所述水舵控制模块连接，用于采集并反馈水舵的角度信号，所述告警模块与所述水舵控制模块连接，用于所述水舵方向异常告警，所述导航模块与所述水舵控制模块连接，用于飞机导航并提供飞机速度信号。

其中，所述电磁阀组件用于实现所述水舵左偏和右偏油路的切换，其包括第1电磁阀、第2电磁阀、第3电磁阀和回位电磁阀，所述第1液压锁组件与所述回位电磁阀连通，用于实现所述水舵左偏和右偏油路的互锁，其包括第1单向阀、第2单向阀、第1旁通阀和第2旁通阀，所述第2液压锁组件与所述作动器连通，其包括第1液压锁和第2液压锁，所述第1液压锁用于在正常状态下控制所述作动器的进油和回油，所述第2液压锁用于在液压源失效下控制所述作动器保持在中立位置。

进一步的方案是，所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀均为两位三通电磁阀，用于根据所述控制信号组合控制油路的通断，其均设有控制输入端、进油口，出油口和回油口，所述第1电磁阀的进油口通过油滤与供油路连通，所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀的回油口均与回油路连通，其控制输入端均与所述水舵控制模块连接。

进一步的方案是，所述回位电磁阀为两位八通电磁阀，其设有控制口、第1伺服进油口、第1伺服出油口、第2伺服进油口、第2伺服出油口、回中进油口、回中出油口、回中回油进口和回中回油出口。

进一步的方案是，所述回位电磁阀的回中进油口与供油路连通，其回中回油出口与回油路连通，所述第1电磁阀出油口分别与所述第2电磁阀的进油口、所述第3电磁阀的进油口和所述回位电磁阀的控制口连通，所述第2电磁阀的出油口与所述回位电磁阀的第1伺服进油口连通，所述第3电磁阀的出油口与所述回位电磁阀的第2伺服进油口连通，所述回位电磁阀根据所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀的通断状态切换控制油路和回中油路。

进一步的方案是，所述第1单向阀的进口与所述回位电磁阀的第1伺服出油口连通，所述第2单向阀的进口与所述回位电磁阀的第2伺服出油口连通。

进一步的方案是，所述第1旁通阀的进口、所述第2旁通阀的进口分别与所述回位电磁阀的回中出油口连通，用于平衡进油阀前后的油压。

进一步的方案是，所述作动器设有回中回油口、第1进出油口和第2进出油口。

进一步的方案是，所述第1液压锁的P1和P2控制端与所述第1液压锁组件连通，其A1控制端与所述作动器的第1进出油口连通，A2控制端与所述作动器的第2进出油口连通，所述第2液压锁的P3控制端与所述回位电磁阀的回中回油进口连通，其A3控制端与所述作动器的回中回油口连通，所述第2液压锁的P4控制端与所述第1液压锁的P2控制端连通。

进一步的方案是，所述反馈传感器是角位移传感器，其将采集到的水舵舵面的偏角信号转换成电压反馈信号，并将所述电压反馈信号传递至所述水舵控制模块形成反馈回路，进行所述控制信号的调制。

进一步的方案是，所述驾驶室操控模块包括上电/断电开关、操纵回中开关及脚蹬指令传感器，用于发出所述指令信号。

由此可见，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设计液压锁组件控制作动器，达到了保持水舵当前位置控制和抵抗水载荷的效果。

2、本实用新型通过导航和告警模块，实现水舵运动状态的实时监测和故障告警，提高了水舵控制系统的安全性和可靠性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的水舵控制系统的原理图；

图2是本实用新型的第2液压锁组件的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种水陆两栖飞机的水舵控制系统实施例

参见图1和图2，本实用新型所涉及的一种水陆两栖飞机的水舵控制系统，包括：油路控制模块100、水舵控制模块101、驾驶室操控模块102、作动器103、反馈传感器104、告警模块105及导航模块106，油路控制模块100包括电磁阀组件10、第1液压锁组件20及第2液压锁组件30，水舵控制模块101接收驾驶室操控模块102发出的指令信号，并输出油路控制信号至电磁阀组件10，第1液压锁组件20和第2液压锁组件30通过控制油路的通断操纵作动器103控制水舵运动，反馈传感器104与水舵控制模块101连接，用于采集并反馈水舵的角度信号，告警模块105与所述水舵控制模块连接，用于所述水舵方向异常告警，导航模块106与所述水舵控制模块连接，用于飞机导航并提供飞机速度信号。

其中，电磁阀组件10用于实现所述水舵左偏和右偏油路的切换，其包括第1电磁阀11、第2电磁阀12、第3电磁阀13和回位电磁阀14，第1液压锁组件20与回位电磁阀14连通，用于实现所述水舵左偏和右偏油路的互锁，其包括第1单向阀21、第2单向阀22、第1旁通阀23和第2旁通阀24，第2液压锁组件30与作动器103连通，其包括第1液压锁31和第2液压锁32，第1液压锁31用于在正常状态下控制作动器103的进油和回油，第2液压锁32用于在液压源失效下控制作动器103保持在中立位置。

在本实施例中，第1电磁阀11、第2电磁阀12和第3电磁阀13均为两位三通电磁阀，用于根据所述控制信号组合控制油路的通断，其均设有控制输入端、进油口，出油口和回油口，第1电磁阀11的进油口通过油滤与供油路连通，第1电磁阀11、第2电磁阀12和第3电磁阀13的回油口均与回油路连通，其控制输入端均与水舵控制模块101连接。

具体的，本实施当驾驶室操控模块102发出水舵左偏的指令信号时，水舵控制模块101控制第1电磁阀11通电，此时第2电磁阀12和回位电磁阀14同时接通水舵左偏高压油路，第1单向阀21锁住水舵右偏供压油路，第2液压锁组件30控制作动器103实现水舵左偏。

具体的，本实施当驾驶室操控模块102发出水舵右偏的指令信号时，水舵控制模块101控制第1电磁阀11通电，此时第3电磁阀13和回位电磁阀14同时接通水舵右偏高压油路，第2单向阀22锁住水舵左偏供压油路，第2液压锁组件30控制作动器103实现水舵右偏。

在本实施例中，回位电磁阀14为两位八通电磁阀，其设有控制口、第1伺服进油口、第1伺服出油口、第2伺服进油口、第2伺服出油口、回中进油口、回中出油口、回中回油进口和回中回油出口。

在本实施例中，回位电磁阀14的回中进油口与供油路连通，其回中回油出口与回油路连通，第1电磁阀11出油口分别与第2电磁阀12的进油口、第3电磁阀13的进油口和回位电磁阀14的控制口连通，第2电磁阀12的出油口与回位电磁阀14的第1伺服进油口连通，第3电磁阀13的出油口与回位电磁阀14的第2伺服进油口连通，回位电磁阀14根据第1电磁阀11、第2电磁阀12和第3电磁阀13的通断状态切换控制油路和回中油路。

具体的，本实施当驾驶室操控模块102发出水舵回中的指令信号时，水舵控制模块101控制第2电磁阀12或第3电磁阀13断电，回位电磁阀14接通高压油路与回油路，此时为了保证水舵受外界水载荷情况下作动器103位置不发生改变，第2液压锁32将油路封闭，实现水舵当前位置控制并抵抗水载荷的功能。

在本实施例中，第1单向阀21的进口与回位电磁阀14的第1伺服出油口连通，第2单向阀12的进口与回位电磁阀14的第2伺服出油口连通。

在本实施例中，第1旁通阀23的进口、第2旁通阀24的进口分别与回位电磁阀14的回中出油口连通，用于平衡进油阀前后的油压。

在本实施例中，作动器103设有回中回油口、第1进出油口和第2进出油口。

在本实施例中，第1液压锁31的P1和P2控制端与第1液压锁组件20连通，其A1控制端与作动器103的第1进出油口连通，A2控制端与作动器103的第2进出油口连通，第2液压锁32的P3控制端与回位电磁阀14的回中回油进口连通，其A3控制端与作动器103的回中回油口连通，第2液压锁32的P4控制端与第1液压锁31的P2控制端连通。

具体的，本实施例第1液压锁31包括进油单向阀311、回油单向阀312，第2液压锁32包括回中进油单向阀321、回中回油单向阀322。

具体的，在正常状态下，当油液从P1口进入，油液压力大于第1液控单向阀311开启压力时，第1液控单向阀311打开，使P1与A1连通，油液从P1口流向A1口，与此同时从P1口进入的压力油将控制活塞向右推动，控制活塞将右边第2液控单向阀321打开，使A2与P2连通，油液可以从A2返回P2。当油液压力降低时，第1液控单向阀311和第2液控单向阀321都将关闭，不通流，液压锁就可以起到同时通断的作用。

具体的，在回中状态下，当液油从P3口进入，油液压力大于回中进油单向阀321开启压力时，回中进油单向阀321打开，使P3与A3连通，油液从P3口流向A3口，与此同时从P3口进入的压力油将控制活塞向右推动，控制活塞将右边回中回油单向阀322打开，使A4与P4连通，A4油路被阻断，此时可将油路封闭，使作动器103保持当前位置。

在本实施例中，反馈传感器104是角位移传感器，其将采集到的水舵舵面的偏角信号转换成电压反馈信号，并将所述电压反馈信号传递至水舵控制模块101形成反馈回路，进行所述控制信号的调制。

在本实施例中，驾驶室操控模块102包括上电/断电开关、操纵回中开关及脚蹬指令传感器，用于发出所述指令信号。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种水陆两栖飞机的水舵控制系统，其特征在于，包括：

油路控制模块、水舵控制模块、驾驶室操控模块、作动器、反馈传感器、告警模块及导航模块，所述油路控制模块包括电磁阀组件、第1液压锁组件及第2液压锁组件，所述水舵控制模块接收所述驾驶室操控模块发出的指令信号，并输出油路控制信号至所述电磁阀组件，所述第1液压锁组件和第2液压锁组件通过控制油路的通断操纵所述作动器控制水舵运动，所述反馈传感器与所述水舵控制模块连接，用于采集并反馈水舵的角度信号，所述告警模块与所述水舵控制模块连接，用于所述水舵方向异常告警，所述导航模块与所述水舵控制模块连接，用于飞机导航并提供飞机速度信号；

其中，所述电磁阀组件用于实现所述水舵左偏和右偏油路的切换，其包括第1电磁阀、第2电磁阀、第3电磁阀和回位电磁阀，所述第1液压锁组件与所述回位电磁阀连通，用于实现所述水舵左偏和右偏油路的互锁，其包括第1单向阀、第2单向阀、第1旁通阀和第2旁通阀，所述第2液压锁组件与所述作动器连通，其包括第1液压锁和第2液压锁，所述第1液压锁用于在正常状态下控制所述作动器的进油和回油，所述第2液压锁用于在液压源失效下控制所述作动器保持在中立位置。

2.根据权利要求1所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀均为两位三通电磁阀，用于根据所述控制信号组合控制油路的通断，其均设有控制输入端、进油口，出油口和回油口，所述第1电磁阀的进油口通过油滤与供油路连通，所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀的回油口均与回油路连通，其控制输入端均与所述水舵控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述回位电磁阀为两位八通电磁阀，其设有控制口、第1伺服进油口、第1伺服出油口、第2伺服进油口、第2伺服出油口、回中进油口、回中出油口、回中回油进口和回中回油出口。

4.根据权利要求3所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述回位电磁阀的回中进油口与供油路连通，其回中回油出口与回油路连通，所述第1电磁阀出油口分别与所述第2电磁阀的进油口、所述第3电磁阀的进油口和所述回位电磁阀的控制口连通，所述第2电磁阀的出油口与所述回位电磁阀的第1伺服进油口连通，所述第3电磁阀的出油口与所述回位电磁阀的第2伺服进油口连通，所述回位电磁阀根据所述第1电磁阀、第2电磁阀和第3电磁阀的通断状态切换控制油路和回中油路。

5.根据权利要求3所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述第1单向阀的进口与所述回位电磁阀的第1伺服出油口连通，所述第2单向阀的进口与所述回位电磁阀的第2伺服出油口连通。

6.根据权利要求3所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述第1旁通阀的进口、所述第2旁通阀的进口分别与所述回位电磁阀的回中出油口连通，用于平衡进油阀前后的油压。

7.根据权利要求1所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述作动器设有回中回油口、第1进出油口和第2进出油口。

8.根据权利要求7所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述第1液压锁的P1和P2控制端与所述第1液压锁组件连通，其A1控制端与所述作动器的第1进出油口连通，A2控制端与所述作动器的第2进出油口连通，所述第2液压锁的P3控制端与所述回位电磁阀的回中回油进口连通，其A3控制端与所述作动器的回中回油口连通，所述第2液压锁的P4控制端与所述第1液压锁的P2控制端连通。

9.根据权利要求1所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述反馈传感器是角位移传感器，其将采集到的水舵舵面的偏角信号转换成电压反馈信号，并将所述电压反馈信号传递至所述水舵控制模块形成反馈回路，进行所述控制信号的调制。

10.根据权利要求1所述的水舵控制系统，其特征在于：

所述驾驶室操控模块包括上电/断电开关、操纵回中开关及脚蹬指令传感器，用于发出所述指令信号。