JP2008094154A - 飛行機の人力操縦装置における試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛行機の人力操縦装置の試験を、実機を模した試験装置を必要とせずに精度良く行えるようにする。
【解決手段】 パイロットによる操縦桿２１Ｌ，２１Ｒの操作が操舵力伝達手段６２を介しエレベータ１１に伝達されて人力による操舵が行われる飛行機の実機を用いて、エレベータ固定手段２０でエレベータ１１を移動不能に固定した状態で操縦桿駆動手段３７で操縦桿２１Ｌ，２１Ｒに操舵力を加えると、荷重センサや変位センサで操舵力伝達手段６２の所定位置における荷重や変位を検出することができる。これにより、飛行機の操縦系統の剛性や耐久性を試験するための実機を模した試験装置（アイアンバード）を作成することなく、低コストで高精度の試験を行うことができる。操縦桿駆動手段３７は、パイロットのシートを位置調整自在に固定するシートレールを利用して固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パイロットにより操作される操縦操作子と動翼とが操舵力伝達手段を介して機械的に連結された飛行機の人力操縦装置における試験装置に関する。

大型の飛行機のエレベータ、ラダー、エルロン等の動翼の操縦系統は、パイロットが操縦桿、操縦輪、ラダーペダル等の操縦操作子に入力する操舵力を油圧アクチュエータや電気アクチュエータで倍力して動翼に伝達するようになっている。また小型の飛行機では、パイロットが操縦操作子に入力する操舵力をケーブル、プーリ、リンク、ベルクランク等を用いて動翼に伝達して操舵を行う人力操縦装置が採用されている。かかる人力操縦装置は、例えば下記特許文献１、２により公知である。

新しく設計された飛行機の人力操縦装置が法規を満たす剛性や耐久性を備えているか否かを試験するために、従来は実機の人力操縦装置のケーブル、プーリ、リンク、ベルクランク等のレイアウトを再現したアイアンバードと呼ばれる試験装置を製作して上記試験を行っていた。
米国特許第４４４１６７５号明細書 米国特許第４５３３０９６号明細書

しかしながら、アイアンバードと呼ばれる試験装置は大がかりなもので、それを製作するために多くの時間および費用を必要とする問題があった。またアイアンバードで操縦装置を支持する実機の剛性を完全に再現することは困難であり、実機の人力操縦装置との差によって試験結果の信頼性が低下する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、飛行機の人力操縦装置の試験を、実機を模した試験装置を必要とせずに精度良く行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、パイロットにより操作される操縦操作子と動翼とを操舵力伝達手段を介して機械的に連結した飛行機の人力操縦装置において、前記動翼を移動不能に固定する動翼固定手段と、前記操縦操作子に操舵力を加える操縦操作子駆動手段と、操舵力伝達手段の所定位置に配置されて該操舵力伝達手段の荷重あるいは変位を検出する検出手段とを備えることを特徴とする、飛行機の人力操縦装置における試験装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、パイロットのシートを位置調整自在に固定するシートレールを利用して前記操縦操作子駆動手段を位置調整自在に固定することを特徴とする、飛行機の人力操縦装置における試験装置が提案される。

尚、実施の形態のエレベータ１１は本発明の動翼に対応し、実施の形態のエレベータ固定手段２０は本発明の動翼固定手段に対応し、実施の形態の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒは本発明の操縦操作子に対応し、実施の形態の操縦桿駆動手段３７は本発明の操縦操作子駆動手段に対応し、実施の形態の荷重センサ６３および変位センサ６４は本発明の検出手段に対応する。

請求項１の構成によれば、パイロットによる操縦操作子の操作が操舵力伝達手段を介し動翼に伝達されて人力による操舵が行われる飛行機の実機を用いて、動翼固定手段で動翼を移動不能に固定した状態で操縦操作子駆動手段で操縦操作子に操舵力を加えることで、操舵力伝達手段の所定位置における荷重や変位を検出手段で検出することができる。これにより、飛行機の操縦系統の強度や剛性を試験するための実機を模した試験装置（アイアンバード）を製作することなく、低コストで高精度の試験を行うことができる。

また請求項２の構成によれば、パイロットのシートを位置調整自在に固定するシートレールを利用して操縦操作子駆動手段を位置調整自在に固定するので、特別の固定部材を必要とせずに操縦操作子駆動手段を強固に固定できるだけでなく、その位置を自由に調整することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の実施の形態を示すもので、図１は飛行機の操縦装置の試験装置の全体斜視図、図２は図１の２部拡大斜視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図３の４−４線断面図、図５は飛行機のエレベータの操縦系統の斜視図、図６は図１の６部拡大図、図７は図６の７−７線断面図である。

図１には、ビジネス用の旅客機の動翼の操縦系統の剛性や耐久性を試験するための試験装置の全体が示される。動翼の操縦系統の試験はエレベータ１１，１１、ラダー１２およびエルロン１３，１３について行われるが、本明細書ではエレベータ１１，１１の操縦系統の試験について説明する。試験を行うために、飛行機は胴体１５の前部下面に設けたノーズギヤ７１および左右の主翼１６，１６の下面に設けたメインギヤ７２，７２がそれぞれスリング７３…で床面に固定され、胴体１５の前部上面に掛けた帯状のスリング７４の両端が床面に固定され、胴体１５の後部下面に設けたテールスキッド（図示ぜず）がチェーン７５で床面に固定されて試験における荷重反力を取り、更に垂直尾翼１８の上端に水平尾翼１９を配置した機尾がエレベータ固定手段２０に接続される。

図２および図３に示すように、コックピットの床面にはパイロット用の操縦桿２１Ｌとコーパイロット用の操縦桿２１Ｒとが、機体左右方向に延びる共通の支軸２２を介して前後揺動可能に支持される。左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒの上端には操縦輪が設けられるが、エレベータ１１，１１の操縦系統の試験を行う場合には操縦輪固定ねじを利用して後述する駆動ロッド４８Ｌ，４８Ｒに結合するため取り外されている。左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒは支軸２２を介して一体に前後揺動するもので、それらを後方に引くとエレベータ１１，１１の後縁が上昇して上げ舵となり、それらを前方に押すとエレベータ１１，１１の後縁が下降して下げ舵となる。

図５に示すように、支軸２２の中央部から下方に突出するアーム２３と、上下方向に延びる回転軸２４まわりに回転自在に支持された駆動プーリ２５とがロッド２６の両端に枢支される。一端が駆動プーリ２５に結着された一対のケーブル２７，２７は複数のガイドプーリ２８…を介して胴体１５の後部に案内され、その他端が垂直尾翼１８の下部で左右方向に延びる回転軸２９まわりに回転自在に支持された従動プーリ３０に結着される。垂直尾翼１８の前縁に沿って配置された第１プッシュ・プルロッド３１の一端が前記従動プーリ３０に枢支され、他端が垂直尾翼１８の上部に揺動自在に軸支された中継リンク３２に枢支される。垂直尾翼１８の翼端に沿って配置された第２プッシュ・プルロッド３３の一端が前記中継リンク３２に枢支され、他端が左右のエレベータ１１，１１の前縁に設けたホーン３４，３４に枢支される。

操縦桿２１Ｌ，２１Ｒとエレベータ１１，１１とを接続する、支軸２２、アーム２３、ロッド２６、駆動プーリ２５、ケーブル２７，２７、ガイドプーリ２８…，従動プーリ３０、第１プッシュ・プルロッド３１、中継リンク３２、第２プッシュ・プルロッド３３およびホーン３４，３４は本発明の操舵力伝達手段６２を構成する。駆動力伝達手段６２の複数個所には、ケーブル２７，２７の張力や第１、第２プッシュ・プルロッド３１，３３の軸力を検出する複数の荷重センサ６３…と、駆動プーリ２５、従動プーリ３０およびガイドプーリ２８…の回転軸の変位を検出する複数の変位センサ６４…とが設けられる。

従って、左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒを前後に揺動させると、支軸２２が前後に回転してロッド２６が前後の押し引きされることで駆動プーリ２５が往復回転し、駆動プーリ２５に一端を結着された一対のケーブル２７，２７の一方が引かれて他方が緩められる。その結果、一対のケーブル２７，２７の他端が結着された従動プーリ３０が往復回転し、第１プッシュ・プルロッド３１、中継リンク３２および第２プッシュ・プルロッド３３を介してホーン３４，３４が押し引きされることで、左右のエレベータ１１，１１が前縁に沿うヒンジラインまわりに上下揺動し、パイロットあるいはコーパイロットの人力によりエレベータ１１、１１が操舵される。

図２〜図４に示すように、コックピットの床面にはパイロット用のシートを前後位置調整自在に固定するための左右一対のシートレール３５，３５と、コーパイロット用のシートを前後位置調整自在に固定するための左右一対のシートレール３６，３６とが配置されており、これら合計４本のシートレール３５，３５；３６，３６に所定間隔で形成した固定ピン孔３５ａ…，３６ａ…を利用して操縦桿２１Ｌ，２１Ｒを駆動する操縦桿駆動手段３７が支持される。

操縦桿駆動手段３７は内側の２本のシートレール３５，３６の固定ピン孔３５ａ…，３６ａ…に固定ピン３８…で固定される後部支持部材３９を備えており、その上面にブラケット４０を介して油圧シリンダ４１の中間部が枢支される。パイロット側の２本のシートレール３５，３５の固定ピン孔３５ａ…に固定ピン４２…で固定される左支持部材４３Ｌと、コーパイロット側の２本のシートレール３６，３６の固定ピン孔３６ａ…に固定ピン４２…で固定される右支持部材４３Ｒとに左右方向に延びる支軸４４が回転自在に支持される。前記各固定ピン３８…，４２…はコッタピン７６…でガタの無いようにタイトに係止される（図４参照）。

支軸４４の両端に立設したリンク４５Ｌ，４５Ｒの中間部が左右方向に延びる中間連結部材４６で連結されるとともに、リンク４５Ｌ，４５Ｒの上部が左右方向に延びる上部連結部材４７で連結される。左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒの上端と左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒの上端とが左右の駆動ロッド４８Ｌ，４８Ｒの両端に枢支される。

従って、油圧シリンダ４１を伸縮駆動すると、左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒが支軸４４と共に前後に揺動し、左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒに駆動ロッド４８Ｌ，４８Ｒを介して連結された左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒが支軸２２まわりに前後に揺動する。このとき、油圧シリンダ４１から左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒに加えられる荷重が出力ロッド４９に設けたロードセル５０により検出される。

図６および図７に示すように、エレベータ固定手段２０は、その上部に水平に固定した支持板５１のブラケット５２にピン５３を介して一端を枢支したＬ字状のベルクランク５４を備えており、ブラケット５５に中間部を枢支した油圧シリンダ５６の出力ロッド５７の上端がベルクランク５４の中間部にピン５８で枢支されるとともに、駆動ロッド５９の両端部がベルクランク５４の他端部およびエレベータ１１，１１のホーン３４，３４にそれぞれピン６０，６１を介して枢支される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

先ず、コックピットのシートレール３５，３５；３６，３６を利用して操縦桿駆動手段３７を固定し、その左右の駆動ロッド４８Ｌ，４８Ｒを左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒの上端に連結する。一方、エレベータ固定手段２０の油圧シリンダ５６を伸縮駆動して出力ロッド５７、ベルクランク５４および駆動ロッド５９の位置を調整し、駆動ロッド５９の一端をエレベータ１１，１１のホーン３４，３４に連結する。続いて油圧シリンダ５６を伸縮不能にロックすると、その油圧シリンダ５６に出力ロッド５７、ベルクランク５４、駆動ロッド５９およびホーン３４，３４を介して連結されたエレベータ１１，１１が操舵不能に固定される。

このようにしてセットアップが完了してから、操縦桿駆動手段３７の油圧シリンダ４１を収縮駆動すると、図４において、左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒが支軸４４と共に後方に揺動しようとし、左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒに駆動ロッド４８Ｌ，４８Ｒを介して連結された左右の操縦桿２１Ｌ，２１Ｒが支軸２２まわりに後方に揺動しようとする。その結果、支軸２２に設けたアーム２３およびロッド２６を介して駆動プーリ２５が回転しようとし、一対のケーブル２７，２７の一方が引かれて他方が緩められる。すると、ケーブル２７，２７に連結された従動プーリ３０が回転しようとし、従動プーリ３０に第１プッシュ・プルロッド３１、中継リンク３２、第２プッシュ・プルロッド３３，ホーン３４，３４を介してエレベータ１１，１１に上げ舵の操舵力が伝達される。このとき、エレベータ１１，１１の操縦系統に加えられるトータルの荷重は、操縦桿駆動手段３７の出力ロッド４９に設けたロードセル５０によって検出される。

このようにして操縦桿駆動手段３７の油圧シリンダ４１からエレベータ１１，１１の操縦系統に操舵力を加えたとき、エレベータ１１，１１はエレベータ固定手段２０で固定されているため、エレベータ１１，１１の操縦系統に荷重が作用する。具体的には、一対のケーブル２７，２７の一方には張力が作用し、第１プッシュ・プルロッド３１および第２プッシュ・プルロッド３３には引張荷重が作用し、駆動プーリ２５、従動プーリ３０あるいは張力が作用するケーブル２７を案内する一方のガイドプーリ２８…の支持部には変位が発生する
ケーブル２７，２７の張力や第１プッシュ・プルロッド３１および第２プッシュ・プルロッド３３の引張荷重は荷重センサ６３…により検出され、また駆動プーリ２５、従動プーリ３０、ガイドプーリ２８…の支持部の変位は変位センサ６４…により検出される。操縦系統の動きの悪い部分があると、その部分の前後でケーブル２７の張力が急変することで異常が検出される。また駆動プーリ２５、従動プーリ３０、ガイドプーリ２８の支持部の変位が閾値を超えていれば、操縦系統の剛性が不足していて操縦桿２１Ｌ，２１Ｒの動きがエレベータ１１，１１に正しく伝達されていないことが分かる。

逆に、操縦桿駆動手段３７の油圧シリンダ４１を伸長縮駆動すると、図４において、左右のリンク４５Ｌ，４５Ｒが支軸４４と共に前方に揺動しようとし、操舵力伝達手段６２を介してエレベータ１１，１１に下げ舵の操舵力が伝達される。この場合も、ケーブル２７，２７の一方の張力や第１プッシュ・プルロッド３１および第２プッシュ・プルロッド３３の圧縮荷重は荷重センサ６３…により検出され、また駆動プーリ２５、従動プーリ３０あるいは張力が加わるケーブル２７をガイドする他方のガイドプーリ２８…の支持部の変位は変位センサ６４…で検出される。それにより操舵力伝達手段６２の異常を判定することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、人力による操舵が行われる飛行機の実機を用いて、エレベータ固定手段２０でエレベータ１１，１１を移動不能に固定した状態で操縦桿駆動手段３７で操縦桿２１Ｌ，２１Ｒに操舵力を加えることで、操舵力伝達手段６２の所定位置における荷重や変位を検出することができる。これにより、飛行機の操縦系統の強度や剛性を試験するための実機を模した試験装置（アイアンバード）を製作することなく、低コストで高精度の試験を行うことができる。

またパイロットあるいはコーパイロットのシートを固定するシートレール３５，３５；３６，３６を利用して操縦桿駆動手段３７を位置調整自在に固定するので、特別の固定部材を必要とせずに操縦桿駆動手段３７を強固に固定できるだけでなく、その位置を自由に調整することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではエレベータ１１，１１の操縦系統について説明したが、本発明はラダー１２、エルロン１３，１３等の動翼の操縦系統の試験に適用することができる。ラダー１２の操縦系統の試験は該ラダーを固定した状態でアクチュエータで左右のラダーペダルを前後に駆動すれば良く、エルロン１３，１３の操縦系統の試験は該エルロン１３，１３を固定した状態でアクチュエータで左右の操縦輪を回転させれば良い。

また実施の形態では操縦桿駆動手段３７に油圧シリンダ４１を用いているが、電動モータのような他の駆動源を用いることができる。

また実施の形態ではエレベータ固定手段２０に油圧シリンダ５６を用いているが、ボルトのような単純な固定手段を用いることができる。この場合、固定位置の微調整が必要な場合にはターンバックル等の手段を採用すれば良い。

飛行機の操縦装置の試験装置の全体斜視図 図１の２部拡大斜視図 図２の３方向矢視図 図３の４−４線断面図 飛行機のエレベータの操縦系統の斜視図 図１の６部拡大図 図６の７−７線断面図

符号の説明

１１ エレベータ（動翼）
２０ エレベータ固定手段（動翼固定手段）
２１Ｌ 操縦桿（操縦操作子）
２１Ｒ 操縦桿（操縦操作子）
３５ シートレール
３６ シートレール
３７ 操縦桿駆動手段（操縦操作子駆動手段） ６２ 操舵力伝達手段
６３ 荷重センサ（検出手段）
６４ 変位センサ（検出手段）

Claims (2)

1. パイロットにより操作される操縦操作子（２１Ｌ，２１Ｒ）と動翼（１１）とを操舵力伝達手段（６２）を介して機械的に連結した飛行機の人力操縦装置において、
   前記動翼（１１）を移動不能に固定する動翼固定手段（２０）と、前記操縦操作子（２１Ｌ，２１Ｒ）に操舵力を加える操縦操作子駆動手段（３７）と、操舵力伝達手段（６２）の所定位置に配置されて該操舵力伝達手段（６２）の荷重あるいは変位を検出する検出手段（６３，６４）とを備えることを特徴とする、飛行機の人力操縦装置における試験装置。
2. パイロットのシートを位置調整自在に固定するシートレール（３５，３６）を利用して前記操縦操作子駆動手段（３７）を位置調整自在に固定することを特徴とする、請求項１に記載の飛行機の人力操縦装置における試験装置。

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