WO2012155418A1

WO2012155418A1 - 侧杆控制装置

Info

Publication number: WO2012155418A1
Application number: PCT/CN2011/079643
Authority: WO
Inventors: 吴光辉; 田金强; 赵京洲; 丰立冬
Original assignee: 中国商用飞机有限责任公司; 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-11-22
Also published as: CN102249003B; CN102249003A

Description

侧杆控制装置技术领域

本发明涉及一种用于飞机的侧杆控制装置，更具体地说，本发明涉及一种具有前轮转弯功能的侧杆控制装置。背景技术

采用侧杆控制装置实现飞机俯仰和滚转运动是当代先进民用飞机的发展趋势，该侧杆控制装置安装于侧操纵台上，而此处还需布置一个用于控制前轮转弯系统的手柄。当侧操纵台这样布置时，飞机在滑行、起飞滑跑过程中，飞行员需要把手从手柄转到飞行控制侧杆上，给飞行员操纵带来不便。

两轴被动侧杆控制装置在以空客飞机为代表的民用飞机上已经取得了应用，该类侧杆包括俯仰控制轴控制和滚转控制轴控制。由于侧杆的使用，飞行员能够获得更大的活动空间以及在计算机的辅助下能够完成对飞机更加优异的控制。由于侧杆安装于空间较为有限的侧操纵台上，而在该位置还需安装前轮转弯手柄和侧显示器，不易找到前轮转弯手柄和侧杆的最优布置点，故若稍有不慎，则可能令飞行员在操纵这两个部件时感到不适或不便。

因此，现有的安装有侧杆控制装置的飞机的侧操纵台存在布置困难，以及在起飞、滑跑过程中飞行员需要换手操纵的不便等缺点和不足。发明内容

为了解决侧杆类飞机在侧操纵台上的空间布置和人机功效方面的难点，本发明提出具有前轮转弯功能的侧杆控制装置，即在侧杆上增加一个旋转操控的运动自由度用于控制前轮转弯，换言之，将前轮转弯的操控部件集成到侧杆控制装置上，从而满足飞行员可达性，易操纵等要求。在考虑不同控制方式，前轮转弯操纵力特性基础上，这种三自由度的侧干不仅可以实现俯仰控制、滚转控制亦可实现前轮转弯控制，从而使飞机舵面控制与转弯操纵功能相结合。带有前轮转弯控制的侧杆控制装置可有效地解决上述安装有侧杆的飞机所遇到的布置困难和飞行员操作不便的技术问题。

本发明通过增加侧杆自由度的方式将前轮转弯控制功能集成到侧杆控制装置上。本发明易于实施，可以实现集俯仰、滚转及前轮转弯控制于一体的三自由度侧杆控制装置。

本发明通过独特的结构和装置，利用有限的空间实现侧杆俯仰、滚转、前轮转弯操纵以及前轮转弯操纵逻辑功能，并且有效地避免耦合控制，实现多自由度控制功能的综合，方便飞行员对飞机的操控。

本发明通过向下按压握持手柄激活侧杆上的第三个自由度，即旋转自由度，通过设计相应俯仰、滚转及旋转运动机构来实现带有前轮转弯控制的侧杆控制装置。

具体地，本发明公开一种侧杆控制装置，其具有操纵部、俯仰控制机构、滚转控制机构和前轮转弯控制机构，所述操纵部的一端与所述前轮转弯控制机构相连接另一端用于操纵，所述前轮转弯控制机构沿第一定位直线的方向布置，所述俯仰控制机构和所述滚转控制机构的其中一个沿第二定位直线的方向布置，其中另一个沿第三定位直线的方向布置；其中，所述操纵部可带动所述前轮转弯控制机构绕所述第一定位直线转动从而进行前轮转弯控制，所述操纵部和前轮转弯控制机构一起可绕所述第二定位直线转动从而相应地进行俯仰或滚转控制的其中之一者，所述操纵部、前轮转弯控制机构和在所述第二定位直线上布置的控制机构一起可绕所述第三定位直线转动从而相应地进行俯仰或滚转控制的另外之一者，其中，所述第一定位直线、第二定位直线和第三定位直线彼此垂直。

其中，布置在所述第二定位直线的控制机构的控制轴将所述前轮转弯控制机构可旋转地支撑在第一固定部上，布置在所述第三定位直线的控制机构的控制轴可旋转地将所述第一固定部支撑于第二固定部上。

进一步地，所述第一固定部为内壳体，所述第二固定部为外壳体。

其中，所述操纵部为手柄，所述第一定位直线沿竖直方向。

优选地，所述前轮转弯控制机构包括力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分具有向操作者提供前轮转弯模式启动的模拟力感觉的启动力感传动子部分和向操作者提供前轮转弯模式运行的模拟力感觉的转弯力感传动子部分，所述角位移传动部分连接于所述转弯力感传动子部分，其随同所述转弯力感传动子部分运动并输出角位移控制信号。

更优选地，所述启动力感传动子部分至少具有伸缩阻力元件和第一致动器，所述第一致动器在第一行程内压缩所述伸缩阻力元件。

具体地，所述转弯力感传动子部分至少具有扭转阻力元件和第二致动器，所述第二致动器在第二行程内扭转所述扭转阻力元件。

所述角位移传动部分至少具有角位移传感器。

所述启动力感传动子部分具有容纳于容纳部内的第一转动部和第一弹性元件，所述转弯力感传动子部分具有容纳于容纳部内的第二转动部和第二弹性元件，其中，所述容纳部上设有滑槽，所述滑槽分为相通的垂直部分和水平部分，所述第一转动部上凸设有可沿滑槽运动的突起，所述第一弹性元件设置在所述第一转动部和所述第二转动部之间，所述第二弹性元件一端与所述容纳部固定另一端与所述第二转动部固定；其中，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的垂直部分向下运动时，所述第一弹性元件被所述第一转动部压缩从而产生启动力感觉直到所述第一转动部与所述第二转动部彼此接合，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的水平部分运动时，所述第二转动部带动所述第二弹性元件扭转从而产生扭转力感觉。

更具体地，所述角位移传动部分具有垂直轴、主齿轮、从齿轮和角位移传感器，其中所述垂直轴的一端与所述第二转动部相固定，另一端固设所述主齿轮，所述从齿轮固设在所述角位移传感器上，所述主齿轮与所述从齿轮啮合；当所述第二转动部转动时将运动传递给所述角位移传感器。

其中，所述容纳部为外套筒，所述第一转动部为上内套筒，所述第二转动部为下内套筒。

所述第一弹性元件为压缩弹簧，所述第二弹性元件为扭簧。所述第一转动部的底端设有凸起，所述第二转动部的顶端设有凹槽，所述凸起与所述凹槽对应设置。

所述第二转动部设有突起，所述容纳部上设有与所述滑槽的水平部分对应的导槽，所述第二转动部的突起位于所述导槽中，所述第一转动部的突起相对于所述滑槽的水平部分的位置镜像地或成比例地与所述第二转动部的突起相对于所述导槽的位置对应。

优选地，所述导槽的中央位置处设有软止动槽。

优选地，所述俯仰控制机构还包括设置在俯仰控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分用于向操作者提供俯仰控制模式的操控力感觉，所述角位移传动部分连接于所述力感传动部分，其随同所述力感传动部分运动并输出角位移控制信号。

更优选地，所述力感传动部分具有凸轮和套筒组件，所述凸轮固定在所述俯仰控制轴上，所述套筒组件具有套筒缸体、容纳在所述套筒缸体内的弹簧、将所述套筒缸体固定到所述内壳体上的套筒支座、以及压缩杆，其中所述压缩杆的一端在所述套筒缸体内与所述弹簧相接触另一端与所述凸轮紧密贴合从而当所述俯仰控制轴带动所述凸轮转动时由所述压缩杆压缩所述弹簧。

所述角位移传动部分具有主齿轮、从齿轮和角位移传感器，所述主齿轮固定到所述俯仰控制轴上，所述从齿轮固定到所述角位移传感器上，所述角位移传感器固定到所述内壳体上，所述主齿轮和所述从齿轮啮合。

优选地，所述滚转控制机构还包括设置在所述滚转控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分用于向操作者提供操控滚转控制模式的力感觉，所述角位移传动部分连接于所述力感传动部分，其随同所述力感传动部分运动并输出角位移控制信具体地，所述力感传动部分具有凸轮和套筒组件，所述凸轮固定在所述滚转控制轴上，所述套筒组件具有套筒缸体、容纳在所述套筒缸体内的弹簧、将所述套筒缸体固定到外壳体上的套筒支座以及压缩杆，其中所述压缩杆的一端在所述套筒缸体内与所述弹簧相接触另一端与所述凸轮紧密贴合从而当所述滚转控制轴带动所述凸轮转动时由所述压缩杆压缩所述弹簧。

所述角位移传动部分具有主齿轮、从齿轮和角位移传感器，所述主齿轮固定到所述滚转控制轴上，所述从齿轮固定到所述角位移传感器上，所述角位移传感器固定到所述内壳体上，所述主齿轮和所述从齿轮啮合。

本发明公开了一种具有三自由度的侧杆控制装置，其具有分别沿两两垂直的直线的方向布置的俯仰控制机构、滚转控制机构和前轮转弯控制机构，其中，以所述俯仰控制机构的俯仰控制轴和所述滚转控制机构的滚转控制轴中的其中之一将所述前轮转弯控制机构可旋转地设置在第一固定部上，以所述俯仰控制机构的俯仰控制轴和所述滚转控制机构的滚转控制轴中的另夕 I、一个将所述第一固定部可旋转地设置在第二固定部上。

其中，所述第一固定部为内壳体，所述第二固定部为外壳体。其中，所述前轮转弯控制机构包括力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分响应操作者的施力操作而产生反作用力以提供模拟前轮转弯操控的力感觉，所述角位移传动部分响应于所述力感传动部分的运动而产生角位移信号。

其中，所述力感传动部分包括容纳部、第一转动部、第二转动部、第一弹性元件、第二弹性元件，所述容纳部上设有滑槽，所述滑槽分为相通的垂直部分和水平部分，所述第一转动部上凸设有可沿滑槽运动的突起，所述第一转动部和所述第二转动部均容纳在所述容纳部内，所述第一弹性元件设置在所述第一转动部和所述第二转动部之间，所述第二弹性元件设置在所述容纳部和所述第二转动部之间；其中，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的垂直部分向下运动时，所述第一弹性元件被所述第一转动部压缩从而产生启动力感直到所述第一转动部与所述第二转动部彼此接合，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的水平部分运动时，所述第二转动部带动所述第二弹性元件扭转从而产生扭转力感。

其中，所述角位移传动部分具有垂直轴、主齿轮、从齿轮和角位移传感器，其中所述垂直轴的一端与所述第二转动部相固定，另一端固设所述主齿轮，所述从齿轮固设在所述角位移传感器上，所述主齿轮与所述从齿轮啮合；当所述第二转动部转动时将运动传递给所述角位移传感器。

其中，所述俯仰控制机构、滚转控制机构分别还包括设置在所述俯仰控制轴和滚转控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，其中，所述力感传动部分响应操作者的施力操作而产生反作用力以提供力感觉，所述角位移传动部分响应所述俯仰控制轴和滚转控制轴的旋转而产生角位移信号。

其中，所述侧杆控制装置还具有与所述前轮转弯控制机构相连接的操纵部，其用于操作者操纵。所述操纵部为手柄。

本发明还公开了一种前轮转弯控制机构，其包括：力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分具有向操作者提供前轮转弯模式启动的模拟力感觉的启动力感传动子部分和向操作者提供前轮转弯模式运行的模拟力感觉的转弯力感传动子部分，所述角位移传动部分连接于所述转弯力感传动子部分，其随同所述转弯力感传动子部分运动并输出角位移控制信号。

具体地，所述启动力感传动子部分至少具有伸缩阻力元件和第一致动件，所述第一致动件在第一行程内压缩所述伸缩阻力元件。

具体地，所述转弯力感传动子部分至少具有扭转阻力元件和第二致动件，所述第二致动件在第二行程内扭转所述扭转阻力元件。具体地，所述角位移传动部分至少具有角位移传感器。

另外，本发明公开一种前轮转弯控制机构，其包括：容纳部、第一转动部、第二转动部、第一弹性元件、第二弹性元件、角位移传感器；所述容纳部上设有滑槽，所述滑槽分为相通的垂直部分和水平部分，所述第一转动部上凸设有可沿滑槽运动的突起，所述第一转动部和所述第二转动部均容纳在所述容纳部内，所述第一弹性元件设置在所述第一转动部和所述第二转动部之间，所述第二弹性元件的一端与所述容纳部固定另一端与所述第二转动部固定，所述第二转动部与所述角位移传感器通过传动件连接，其中，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的垂直部分向下运动时，所述第一弹性元件被所述第一转动部压缩直到所述第一转动部与所述第二转动部彼此接合；当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的水平部分运动时，所述第二转动部带动所述第二弹性元件扭转并将运动传递给所述角位移传感器。

当需要进行前轮转弯控制时，通过向下按压操纵部，即侧杆握柄，使前轮转弯控制机构的上、下内套筒啮合，同时可通过例如微动开关激活前轮转弯控制进入前轮转弯模式。旋转侧杆握柄可同时带动前轮转弯机构旋转，实现前轮转弯控制。前轮转弯控制轴带动后续齿轮和角位移传感器，从而由角位移传感器输出电信号。

俯仰运动控制时，侧杆握柄带动整个前轮转弯控制机构沿俯仰控制轴转动，带动后续凸轮机构、齿轮和力感弹簧运动。力感弹簧提供人工感觉力，齿轮的转动通过角位移传感器得到输出的电信号。

滚转运动控制时，侧杆握柄带动整个前轮转弯控制机构及俯仰控制机构沿滚转控制轴转动，并带动后续凸轮机构、齿轮和力感弹簧运动。力感弹簧提供人工感觉力，齿轮转动并使得角位移传感器输出电信号。附图说明

图 1为本发明的侧杆控制装置的轴测图；图 2 示出了上方固定有握持部分的前轮转弯控制机构的轴侧视图；

图 3示出了图 2中前轮转弯控制机构的主视图；

图 4示出了图 3中的线 A-A方向的剖面图；

图 5示出了图 3中各组件的爆炸图；

图 6 示出了本发明的侧杆控制装置的俯仰控制机构（具有握持部分和内壳体）；

图 7示出了图 6的主视图，其中除去了握持部分；

图 8示出了以图 7中线 B-B剖切的剖面图；

图 9示出了套筒组件组装图、正视图以及 B- B剖面图；

图 10为图 1的俯视图；

图 1 1局部放大地示出了滚转控制机构。具体实施方式

图 1为本发明的侧杆控制装置的轴测图，该侧杆控制装置 10包括以下几部分，分别为握持部分 100、前轮转弯控制机构 200、俯仰控制机构 300、滚转控制机构 400、内壳体 500和外壳体 600。其中握持部分 100的一端连接到前轮转弯控制机构 200 ,另一端供飞行员进行特定方向的施力操纵。

图 2-图 5具体地示出了前轮转弯控制机构 200 , 其中，图 2示出了上方固定有握持部分 100的前轮转弯控制机构 200的轴侧视图，其中，握持部分 100为手柄，图 3示出了图 2中前轮转弯控制机构 200的主视图，图 4示出了图 3 中的线 A-A方向的剖面图，图 5示出了图 3中各组件的爆炸图。

前轮转弯控制机构 200具有上内套筒 202、下内套筒 ²04、上外套筒 206、下外套筒 208、压缩弹簧 210、扭簧 212、水平轴 ² M、 216 垂直轴 218和角位移传感器 220。

上外套筒 206的内部是上下贯通的，下外套筒 208具有侧壁 ²08a 和端壁 208b , 侧壁 208a和端壁 208b相连接，端壁 208b的中央具有通孔以使垂直轴 218 从其中通过，端壁 208b 内侧向上平^"于侧壁 208a形成有较侧壁 208a稍短的内壁 208c。上外套筒 206与下外套筒 208通过向外突出的法兰盘上的螺纹孔以螺栓相互固定在一起，整体上，上外套筒 206、下外套筒 208形成了容纳上内套筒 202、下内套筒 204并供它们在其内运动的空间。

如图 3中的局部放大图所示，上外套筒 206具有滑槽 222、 224 , 其中，滑槽 222具有垂直部分和水平部分，滑槽 224仅具有水平部分，滑槽 224的下方中央位置处向下凹设有中立软止动槽 226。水平轴 214、 216分别通过上内套筒 202、下内套筒 204的中心附设在上内套筒 202、下内套筒 204上，水平轴 214、 216的两端分别突出于上内套筒 202、下内套筒 204的外表面并且分别可滑动地与前述滑槽 222 224相接合。如图 4所示，上内套筒 202剖面呈 H形，其具有中间壁部 202a, 下内套筒 204具有中间壁部 204a、 204b , 其中，中间壁部 202a、 204a形成上容纳腔即压缩弹簧容纳腔，中间壁部 204b、端壁 208b的一部分和内壁 208c共同地形成了下容纳腔即扭簧容纳腔。压缩弹簧 210设置在上容纳腔内，垂直轴 218的一端固定在下内套筒 204的中间壁部 204b的中央固定孔内，其另一端延伸出下外套筒 206 的通孔并终止于主动齿轮 219。扭簧 212环绕垂直轴 218 容纳于上述的下容纳腔中，其底端与下外套筒 206相固定，顶端与下内套筒 204的中间壁部 204b相固定。上内套筒 202的底部和下内套筒 204的顶部均对应地设有如图 4中的局部放大视图 C所示结构，即，在上内套筒 202上设置有凸起 228 , 在下内套筒 204上设置有卡槽 230。角位移传感器 220设有从动轮 221，从动齿轮 221与主动齿轮 219相互啮合。

当应用上述前轮转弯控制机构 200 对飞机进行控制时，首先向下按压侧杆手柄 100 激活前轮转弯控制模式，并将信号发送至控制系统，然后旋转侧杆手柄 100在滑槽 222的水平部分中转动以控制前轮转弯的角度。中立软止动槽 226 用于增加操纵的启动力以及给飞行员回中提示。具体地，在向下按压侧杆操纵时，上内套筒 202带动水平轴 214 沿着滑槽 222的垂直部分向下运动，同时，上内套筒 202向下压缩压缩弹簧 210从而飞行员可以感受到来自压缩弹簧 210的反作用力以暗示正在启动前轮转弯的操控。按压侧杆到位后，上内套筒 202 底部的凸起 228就会卡入到下内套筒 204顶部的卡槽 230中，这样保证上内套筒 202的旋转运动能够传递到下内套筒 204上，然后，顺时针或逆时针旋转上内套筒 202并带动水平轴 214在滑槽 222的水平部分中运动，同时，水平轴 216在滑槽 224中随同下内套筒 204 一起旋转，通过软止动槽 226 , 在启动和回中时确保水平轴 216落在该软止动槽 226 内。由于下内套筒 204与垂直轴 218的一端固定并且扭簧 212的一端固定在下内套筒 204上，故下内套筒 204带动垂直轴 218旋转同时也带动扭簧 212—起扭转，从而该扭簧 212提供给飞行员进行前轮转弯操控的旋转运动的模拟感觉力。相应地，垂直轴 218另一端的主动齿轮 219也一起转动，主动齿轮 219再带动角位移传感器 220上的从动齿轮 221 旋转，从而角位移传感器 220 会将位移转换为电信号输出。

本领域技术人员应当可以理解，可选择地，水平轴 214、 216亦可以由其他具有类似功能的突起来替代。另外，在图中可以看出滑槽 222的水平部分和滑槽 224的外形大体上是相同，即行程一致，这是因为上内套筒 202和下内套筒 204的外径相同的原因，因此，本领域的技术人员应当可以理解，若上内套筒 202 和下内套筒 204 的管径不同，则可以成比例地来设计滑槽 222的水平部分和滑槽 224 的各自行程。至于滑槽 224的位置，由于在本实施方式中水平轴 214 和水平轴 216在空间上完全平行，故滑槽 224恰好位于滑槽 222的正下方，可以理解，除了行程上要完全一致之外，滑槽 224 并不必要一定设置在滑槽 222的正下方。

本领域的技术人员应当可以理解，上内套筒 202、下内套筒 204、上外套筒 206、下外套筒 208、压缩弹簧 210、扭簧 212等均为力感传动部分，即给飞行员提供模拟前轮转弯的感觉力以便于其操控，垂直轴 218、主动齿轮 219、从动齿轮 221 以及角位移传感器等为角位移传动部分，即为飞机控制系统（尤其指的是前轮转弯控制系统）提供精确的转弯指令的电信号。更具体地，上内套筒 202、压缩弹簧 210 以及其相互设置方式用于使飞行员感受到前轮转弯模式正在启动的力感觉的传递，下内套筒 204、扭簧 212以及其相互设置方式用于使飞行员感受到前轮转弯模式已经运行的力感觉的传递。可选择地，上内套筒 202、下内套筒 204、上外套筒 206、下外套筒 208之间的设置仅仅是本发明中限定上下运动和左右转动的致动器的一种图 6示出了本发明的侧杆控制装置的俯仰控制机构 300 (具有握持部分 100和内壳体 500 ) , 图 7示出了图 6的主视图，其中除去了握持部分 100 , 图 8示出了以图 7中线 B-B剖切的剖面图。

结合图 3 , 内壳体 500 由四个侧壁 501 所围成，通过上外套筒 206外表面对称设置的凸台 232 (凸台具有轴孔）和内壳体 500上的轴承，握持部分 100和前轮转弯控制机构 200以下述的俯仰控制轴 301可旋转地设于内壳体 500上，该内壳体 500又通过下述的滚转控制轴 401可旋转地连接到外壳体 600上。俯仰控制机构 300对称地设置在内壳体 500的两侧壁 501的相对外表面上。俯仰控制机构 300 包括俯仰控制轴 301、凸轮 302、套筒组件 303、主动齿轮 304、角位移传感器 305和从动齿轮 306。

如图 8和图 9所示，俯仰控制轴 301通过轴承 307可旋转地与内壳体 500的侧壁 501连接，其一端与前述的上外套筒 206的凸台相固定，另一端固定有主动齿轮 304 , 在两端部之间还固定有凸轮 302。套筒组件 303具有套筒缸体 303a、套筒盖 303b、压缩杆 303c、弹簧 303d、套筒支座 303e。更具体地，套筒盖 303b 固定在套筒缸体 303a的一端，其上具有可使压缩杆 303c直线移动的孔；套筒支座 303e通过螺栓将套筒缸体 303a的另一端固定到侧壁 501 上；弹簧 303d容纳在套筒缸体 303a的内部，压缩杆 303c的一端与弹簧 ³0³d 贴紧，另一端与上述凸轮 302的表面贴紧。另外，角位移传感器 305 一端固定到侧壁 501上，其上的从动齿轮 306与主动齿轮 304相啮合。虽然图示以及说明叙述中并未涉及到具体的密封件、连接件等，但是本领域的技术人员可以理解为了密封和连接，机构可以具有这些密封件或连接件。

当侧杆手柄 100 沿俯仰控制轴 301 前后运动时，侧杆手柄 100 带动整个前轮转弯控制机构 200沿着俯仰控制轴 301 转动，从而带动俯仰控制轴 301上的凸轮 302和主动齿轮 304—起转动，凸轮 302 通过压缩杆 303c平动并压缩套筒缸体 303a内的弹簧 303d从而产生作用力以给予飞行员力感提示。主动齿轮 304带动从动齿轮 306转动从而使得角位移传感器 305 将转动转换为电信号输出。俯仰控制机构 300沿中心线对称，内壳体 500两侧均有相同的传动机构及套筒组件，避免单点故障丧失整个俯仰感觉力。

如上所述，凸轮 302和套筒组件 303 为力感传动部分，主动齿轮 304、从动齿轮 306为角位移传动部分，本领域技术人员应当可以理解力感传动部分可以利用其他的机构，诸如齿轮机构，角位移传动部分也可以利用诸如连杆机构来实现。

图 10为图 1 的俯视图，图 1 1局部放大地示出了滚转控制机构

400。

结合图 1 , 滚转控制机构 400包括滚转控制轴 401、凸轮 402、套筒组件 403、主动齿轮 404、角位移传感器 405和从动齿轮 406。两滚转控制轴 401 的一端分别对称地与内壳体 500的另外两个侧壁 501 (其他两个侧壁 501与俯仰控制轴连接）可转动连接，另一端分别可转动地设置在外壳体 600上，凸轮 402、主动齿轮 404固定在滚转控制轴 401上。套筒组件 404的结构与前述套筒组件 303的结构相类似，在此不再赘述，其以套筒支座固定到外壳体 600 的侧壁内表面上，另一端以压缩杵与凸轮 402相互紧密贴紧。另外，角位移传感器 405的一端固定在外壳体 600的侧壁上，从动齿轮 406设于角位移传感器 405上，主动齿轮 404与从动齿轮 406相互啮合。滚转控制机构 400的传动部分和前述的俯仰控制机构 300基本相同。可选择地，也可以将滚转控制机构 400设置在内壳体 500 中，相应地，将俯仰控制机构 300的设置在外壳体 600和内壳体 500之间，换言之，这两个控制机构之间具有设计上的可置换性。

当侧杆手柄 100 沿滚转控制轴 401 左右运动时，侧杆手柄 100 带动整个前轮转弯控制机构 200、俯仰控制机构 300 和内壳体 500 沿滚转控制轴 401在外壳体 600 内转动。如前所述，内壳体 500为俯仰控制机构 300提供转轴及安装面，并为前轮转弯控制机构 200 提供支撑。侧杆控制装置的外壳体 600 为整个机构提供支撑，为滚转控制机构 400提供转轴，并且为角位移传感器 405提供安装面。滚转控制轴 401将转动分别传递到凸轮 402和主动齿轮 404上，同时，分别由凸轮 402带动套筒组件 403运动为飞行员提供感觉力以及由主动齿轮 404带动从动齿轮 406运动从而角位移传感器 405将位移转化为电信号输出。

如图 1和图 10所示，前轮转弯控制机构 200、俯仰控制机构 300 和滚转控制机构 400 的轴线是两两垂直的，即这三个自由度的运动不会相互影响。

本领域技术人员应当可以理解，内壳体 500 对前轮转弯控制机构和俯仰控制机构 300起支撑作用，外壳体 600对内壳体 500 以及内壳体 500上的机构和滚转控制机构 400起支撑作用，从而可形成三自由度的运动，这里，内壳体 500、外壳体 600可以由其他的起支撑作用的固定部来替代。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims

权利要求书

1. 一种侧杆控制装置，其具有操纵部、俯仰控制机构、滚转控制机构和前轮转弯控制机构，所述操纵部的一端与所述前轮转弯控制机构相连接另一端用于操纵，所述前轮转弯控制机构沿第一定位直线的方向布置，所述俯仰控制机构和所述滚转控制机构的其中一个沿第二定位直线的方向布置，其中另一个沿第三定位直线的方向布置；其中，所述操纵部可带动所述前轮转弯控制机构绕所述第一定位直线转动从而进行前轮转弯控制，所述操纵部和前轮转弯控制机构一起可绕所述第二定位直线转动从而相应地进行俯仰或滚转控制其中之一者，所述操纵部、前轮转弯控制机构和在所述第二定位直线上布置的控制机构一起可绕所述第三定位直线转动从而相应地进行俯仰或滚转控制另外之一者，其中，所述第一定位直线、第二定位直线和第三定位直线彼此垂直。

2. 根据权利要求 1所述的侧杆控制装置，其特征在于，布置在所述第二定位直线的控制机构的控制轴将所述前轮转弯控制机构可旋转地支撑在第一固定部上，布置在所述第三定位直线的控制机构的控制轴可旋转地将所述第一固定部支撑于第二固定部上。

3. 根据权利要求 2所述的侧杆控制装置，所述第一固定部为内壳体，所述第二固定部为外壳体。

4. 根据权利要求 1 所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述操纵部为手柄，所述第一定位直线沿竖直方向。

5. 根据权利要求 1 -4任一项所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述前轮转弯控制机构包括力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分具有向操作者提供前轮转弯模式启动的模拟力感觉的启动力感传动子部分和向操作者提供前轮转弯模式运行的模拟力感觉的转弯力感传动子部分，所述角位移传动部分连接于所述转弯力感传动子部分，其随同所述转弯力感传动子部分运动并输出角位移控制信号。

6. 根据权利要求 5 所述的前轮转弯控制机构，其特征在于，所述启动力感传动子部分至少具有伸缩阻力元件和第一致动器，所述第一致动器在第一行程内压缩所述伸缩阻力元件。

7. 根据权其特征在于，所第二致动 ^在

―

8. 根据权利要求 5 所述的前轮转弯控制机构，其特征在于，所述角位移传动部分至少具有角位移传感器。

9. 根据权利要求 5 所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述启动力感传动子部分具有容纳于容纳部内的第一转动部和第一弹性元件，所述转弯力感传动子部分具有容纳于容纳部内的第二转动部和第二弹性元件，其中，所述容纳部上设有滑槽，所述滑槽分为相通的垂直部分和水平部分，所述第一转动部上凸设有可沿滑槽运动的突起，所述第一弹性元件设置在所述第一转动部和所述第二转动部之间，所述第二弹性元件一端与所述容纳部固定另一端与所述第二转动部固定；其中，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的垂直部分向下运动时，所述第一弹性元件被所述第一转动部压缩从而产生启动力感觉直到所述第一转动部与所述第二转动部彼此接合，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的水平部分运动时，所述第二转动部带动所述第二弹性元件扭转从而产生扭转力感觉。

10. 根据权利要求 9所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述角位移传动部分具有垂直轴、主齿轮、从齿轮和角位移传感器，其中所述垂直轴的一端与所述第二转动部相固定，另一端固设所述主齿轮，所述从齿轮固设在所述角位移传感器上，所述主齿轮与所述从齿轮啮合；当所述第二转动部转动时将运动传递给所述角位移传感器。

1 1. 根据权利要求 9所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述容纳部为外套筒，所述第一转动部为上内套筒，所述第二转动部为下内套筒。

12. 根据权利要求 9所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述第一弹性元件为压缩弹簧，所述第二弹性元件为扭簧。

13. 根据权利要求 9所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述第一转动部的底端设有凸起，所述第二转动部的顶端设有凹槽，所述凸起与所述凹槽对应设置。

14. 根据权利要求 9所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述第二转动部设有突起，所述容纳部上设有与所述滑槽的水平部分对应的导槽，所述第二转动部的突起位于所述导槽中，所述第一转动部的突起相对于所述滑槽的水平部分的位置镜像地或成比例地与所述第二转动部的突起相对于所述导槽的位置对应。

15. 根据权利要求 14所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述导槽的中央位置处设有软止动槽。

16. 根据权利要求 3所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述俯仰控制机构还包括设置在控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分用于向操作者提供操控俯仰控制模式的力感觉，所述角位移传动部分连接于所述力感传动部分，其随同所述力感传动部分运动并输出角位移控制信号。

17. 根据权利要求 16所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述力感传动部分具有凸轮和套筒组件，所述凸轮固定在所述控制轴上，所述套筒组件具有套筒缸体、容纳在所述套筒缸体内的弹簧、将所述套筒缸体固定到所述内壳体上的套筒支座、以及压缩杆，其中所述压缩杆的一端在所述套筒缸体内与所述弹簧相接触另一端与所述凸轮紧密贴合从而当所述俯仰控制轴带动所述凸轮转动时由所述压缩杆压缩所述弹簧。

1 8. 根据权利要求 16所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述角位移传动部分具有主齿轮、从齿轮和角位移传感器，所述主齿轮固定到所述俯仰控制轴上，所述从齿轮固定到所述角位移传感器上，所述角位移传感器固定到所述内壳体上，所述主齿轮和所述从齿轮啮合。

19. 根据权利要求 3所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述滚转控制机构还包括设置在所述滚转控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分用于向操作者提供操控滚转控制模式的力感觉，所述角位移传动部分连接于所述力感传动部分，其随同所述力感传动部分运动并输出角位移控制信号。

20. 根据权利要求 19所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述力感传动部分具有凸轮和套筒组件，所述凸轮固定在所述控制轴上，所述套筒组件具有套筒缸体、容纳在所述套筒缸体内的弹簧、将所述套筒缸体固定到外壳体上的套筒支座以及压缩杆，其中所述压缩杆的一端在所述套筒缸体内与所述弹簧相接触另一端与所述凸轮紧密贴合从而当所述滚转控制轴带动所述凸轮转动时由所述压缩杆压缩所述弹簧。

21. 根据权利要求 19所述的侧杆控制装置，其特征在于，所述角位移传动部分具有主齿轮、从齿轮和角位移传感器，所述主齿轮固定到所述滚转控制轴上，所述从齿轮固定到所述角位移传感器上，所述角位移传感器固定到所述内壳体上，所述主齿轮和所述从齿轮啮合。

22. 一种具有三自由度的侧杆控制装置，其具有分别沿两两垂直直线的方向布置的俯仰控制机构、滚转控制机构和前轮转弯控制机构，其中，以所述俯仰控制机构的俯仰控制轴和所述滚转控制机构的滚转控制轴中的其中之一将所述前轮转弯控制机构可旋转地设置在第一固定部上，以所述俯仰控制机构的俯仰控制轴和所述滚转控制机构的滚转控制轴中的另夕 I、一个将所述第一固定部可旋转地设置在第二固定部上。

23. 根据权利要求 22所述的侧杆控制装置，其中，所述前轮转弯控制机构包括力感传动部分和角位移传动部分，所述力感传动部分响应操作者的施力操作而产生反作用力以提供模拟前轮转弯操控的力感觉，所述角位移传动部分响应于所述力感传动部分的运动而产生角位移信号。

24. 根据权利要求 23 所述的侧杆控制装置，其中，所述力感传动部分包括容纳部、第一转动部、第二转动部、第一弹性元件、第二弹性元件，所述容纳部上设有滑槽，所述滑槽分为相通的垂直部分和水平部分，所述第一转动部上凸设有可沿滑槽运动的突起，所述第一转动部和所述第二转动部均容纳在所述容纳部内，所述第一弹性元件设置在所述第一转动部和所述第二转动部之间，所述第二弹性元件设置在所述容纳部和所述第二转动部之间；其中，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的垂直部分向下运动时，所述第一弹性元件被所述第一转动部压缩从而产生启动力感直到所述第一转动部与所述第二转动部彼此接合，当按压所述第一转动部使得所述突起沿所述滑槽的水平部分运动时，所述第二转动部带动所述第二弹性元件扭转从而产生扭转力感。

25. 根据权利要求 24所述的侧杵控制装置，其中，所述角位移传动部分具有垂直轴、主齿轮、从齿轮和角位移传感器，其中所述垂直轴的一端与所述第二转动部相固定，另一端固设所述主齿轮，所述从齿轮固设在所述角位移传感器上，所述主齿轮与所述从齿轮啮合；当所述第二转动部转动时将运动传递给所述角位移传感器。

26. 根据权利要求 22所述的侧杆控制装置，其中，所述俯仰控制机构、滚转控制机构分别还包括设置在所述俯仰控制轴和滚转控制轴上的力感传动部分和角位移传动部分，其中，所述力感传动部分响应操作者的施力操作而产生反作用力以提供力感觉，所述角位移传动部分响应所述俯仰控制轴和滚转控制轴的旋转而产生角位移信号。

27. 根据权利要求 22所述的侧杆控制装置，其中，所述侧杆控制装置还具有与所述前轮转弯控制机构相连接的操纵部。