CN104477378A - 一种飞机纵向操纵极限限制方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞行控制设计技术，涉及一种飞机纵向操纵极限限制方法及其装置。所述极限限制装置包括舵机(101)、弹簧拉杆(102)、密封出口(103)。本发明提供一种飞机纵向操纵极限限制装置和方法，可以在飞机达到限制条件时给飞行员的身体明显的暗示，提示飞机已达到极限状态，要注意操纵动作，同时也赋予了飞行员一部分超控的能力，用于在紧急情况下的应急操纵，与单纯使用软件限制相比更加的直观和有效。
Description
技术领域
本发明属于飞行控制设计技术，涉及一种飞机纵向操纵极限限制方法及其装置。
背景技术
常规电传飞机纵向的极限迎角和极限过载限制通常使用软件限制。从飞行品质角度出发，软件限制在一些复杂情况下并不能给飞行员一个直观的提示：飞机已经达到极限状态。在大速压情况下，过快和过多的纵向拉杆操纵会迅速提升飞机的法向过载，严重情况下会超出飞机的强度限制，从而导致飞机失速。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种在飞机迎角或过载超限时给飞行员身体上明显提示的飞机纵向操纵极限限制方法。
本发明的技术方案是：
一种飞机纵向操纵极限限制装置，其特征为：所述极限限制装置包括舵机101、弹簧拉杆102、密封出口103；
所述舵机101包括液压作动筒组件Ⅰ、机电转换器Ⅱ、液压放大器Ⅲ；所述舵机101作为极限限制的执行附件，接收飞控计算机的控制指令运动；
所述液压作动筒组件Ⅰ包括油滤201、微动开关203、反馈传感器202、连通活门207；所述反馈传感器202发出的信号与舵机摇臂206的位移成比例；两个微动开关203给舵机摇臂206的极限位置发出信号；所述油滤201净化进入极限限制舵机的工作液；所述连通活门207把一组圆柱形的腔室在没有工作液压力的时候连通起来，存在工作液压力的时候又把它们隔开；所述液压作动筒组件Ⅰ为单腔的液压马达，能把工作液流动的能量通过推动活塞杆移动转变为机械能；
所述液压放大器Ⅲ通过工作液来操纵液压马达并同时放大操纵电信号的功率，其为一个液压桥，其中二个桥臂是不变的液体阻力，而另二个桥臂的液体阻力是可以改变的；在液压桥的一个对角线上接通液压源，来油线路是管路E，而回油线路是管路D；而在液压桥的另一个对角线是负载，分油器是管路F1和管路F2；节流阀A209、节流阀B214用来提供不变的液体阻力，带有机电转换器Ⅱ的挡板212的喷嘴A211、喷嘴B213用来提供可变的液体阻力，活门210用作降低和保持工作液压力不变；
机电转换器Ⅱ用作控制电信号的转变，电信号的转变要与液压放大器Ⅲ的挡板的位移成比例；
舵机101按照以下方式工作：在接通电磁活门215时，工作液在液压系统压力下沿着供油管路B经过油滤201流入液压放大器Ⅲ，同时流到连通活门207的端部；在压力作用下，连通活门207的分油活门移动并把液压作动筒组件Ⅰ的工作腔分开；在没有控制电信号时，喷嘴A211、喷嘴B213的端面与挡板212之间的间隙相等，液压桥保持平衡；分油活门208的两端面压力相等；分油活门208位于中间位置，不产生工作液体的分配；在提供操纵电信号到机电转换器Ⅱ的线圈时，挡板212由中间位置偏转就破坏液压桥平稳；在管路F2中工作液体压力下降，而管路F1中压力升高，在分油活门二端出现压差，引起分油活门208向压力小的一方移动，并打开工作液入口由供油管路B进入管路C；工作液由管路A进入液压回油管路即管路D；工作液的流量与控制电信号的大小成比例；工作液在压力下顺着管路C进入液压作动筒组件Ⅰ，移动活塞204并带动舵机摇臂206一起移动；在极性相反的信号到达时，分油活门208向相反的方向移动，液压作动筒组件Ⅰ的相反的腔通过管路A与供油管路B相通，因此舵机摇臂206就向另一个方向移动；工作液由管路C流入回油管路即管路D；传感器202通过活塞204与舵机摇臂206相连，随着舵机摇臂206位置的变化，反馈传感器202改变转动的角度，这时反馈传感器202给飞控计算机发出位置信号，这个信号对应于舵机摇臂206离开中立位置的行程；在舵机摇臂206向这面或那面移动的距离大于工作行程时，微动开关203被接通；在解除操纵电信号时，所有机件返回到起始位置；在没有供油压力或者电磁活门215接线柱上没有电压时，舵机摇臂206在弹簧205的作用下稳定到中立位置；
弹簧拉杆102作为舵机101的传动部件传递舵机的运动，在出现迎角和过载超限时，提供驾驶杆的附加操纵力；
密封出口103的转轴403安装在轴承A405、轴承B406和支座404上，在转轴上安装有摇臂A401、摇臂B407、摇臂C414；
摇臂A401布置在座舱内并与连接驾驶杆的拉杆A402相连；摇臂B407、摇臂C414布置在座舱地板下，摇臂B407分别与载荷机构410和传感器409相连；
摇臂C414通过弹簧拉杆102同舵机101相连；
摇臂B407与转轴403是刚性连接，在摇臂B407的凸耳上带有可调限动器412，当飞机进入临界迎角和过载时，借助可调限动器412、不可调限动器413，保证在驾驶杆上增加附加杆力；
支座404用螺栓密封安装在座舱地板上。
一种使用上述极限限制装置的飞机纵向操纵极限限制方法，其特征为所述方法包括：
1)在未达到限制条件时，飞控计算机根据驾驶杆俯仰方向的位移信号解算出舵机101的指令信号，控制舵机101的舵机摇臂206跟随驾驶杆的偏转；驾驶杆在一定范围内拉杆时，可调限动器412与不可调限动器413之间的设定间隙始终不变，舵机101不干预操纵；
2)当迎角或俯仰方向过载大于极限允许值时，舵机101停止跟踪驾驶杆移动，继续拉杆1°30′～2°将消除可调限动器412与不可调限动器413之间的间隙，如此时要继续拉杆，需在正常操纵力基础上多施加150N～190N的力，从而可以提示飞行员飞机迎角或过载超限。
本发明的有益效果是：本发明提供一种飞机纵向操纵极限限制装置和方法，可以在飞机达到限制条件时给飞行员的身体明显的暗示，提示飞机已达到极限状态，要注意操纵动作，同时也赋予了飞行员一部分超控的能力，用于在紧急情况下的应急操纵，与单纯使用软件限制相比更加的直观和有效。
附图说明
图1是本发明中的纵向操纵极限限制装置组成示意图；
图2是本发明中的舵机组成示意图；
图3是本发明中的弹簧拉杆组成示意图；
图4是本发明中的密封出口组成示意图；
图5是本发明中的纵向极限限制原理图；
其中，101-舵机、102-弹簧拉杆、103-密封出口、Ⅰ-液压作动筒组件、Ⅱ-机电转换器、Ⅲ-液压放大器、201-油滤、202-反馈传感器、203-微动开关、204-活塞、205-弹簧、206-舵机摇臂、207-连通活门、208-分油活门、209-节流阀A、210-活门、211-喷嘴A、212-挡板、213-喷嘴B、214-节流阀B、215-电磁活门、301-叉形接头、302-保险键、303-螺母A、304-活动杆、305-保险螺钉A、306-保险螺钉B、307-保险螺钉C、308-套筒、309-保险螺钉D、310-开口销、311-螺母B、312-衬套A、313-弹簧A、314-衬套B、315-弹簧B、316-圆柱套筒、317-衬套C、318-弹簧C、319-衬套D、320-盖、321-保险螺钉E、322-封严衬套、401-摇臂A、402-拉杆A、403-转轴、404-支座、405-轴承A、406-轴承B、407-摇臂B、408-拉杆B、409-传感器、410-载荷机构、411-限动器的凸座、412-可调限动器、413-不可调限动器、414-摇臂C、415-密封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参见图1，一种飞机纵向操纵极限限制装置，包括舵机101、弹簧拉杆102、密封出口103。
参加图2，舵机101的组成及工作原理如下：
(1)舵机101
舵机101包括液压作动筒组件Ⅰ、机电转换器Ⅱ、液压放大器Ⅲ；所述舵机101作为极限限制的执行附件，接收飞控计算机的控制指令运动。
液压作动筒组件Ⅰ包括油滤201、微动开关203、反馈传感器202、连通活门207。
反馈传感器202用于测量舵机摇臂206的位移。
两个微动开关203根据舵机摇臂206的极限位置发出信号。
油滤201净化进入极限限制舵机的工作液。
连通活门207把一组圆柱形的腔室在没有工作液压力的时候连通起来，存在工作液压力的时候又把它们隔开。
液压作动筒组件Ⅰ为单腔的液压马达，能把工作液流动的能量通过推动活塞杆移动转变为机械能。
液压放大器Ⅲ通过工作液来操纵液压马达并同时放大操纵电信号的功率，其为一个液压桥，其中二个桥臂是不变的液体阻力，而另二个桥臂的液体阻力是可以改变的。在液压桥的一个对角线上接通液压源，来油线路是管路E，而回油线路是管路D，而在液压桥的另一个对角线是负载，分油器是管路F1和管路F2。节流阀A209、节流阀B214用来提供不变的液体阻力，带有机电转换器Ⅱ的挡板212的喷嘴A211、喷嘴B213用来提供可变的液体阻力，活门210用作降低和保持工作液压力不变。
机电转换器Ⅱ用作控制电信号的转变，电信号的转变要与液压放大器Ⅲ的挡板的位移成比例；
机电转换器Ⅱ用作控制电信号的转变，电信号的转变要与喷嘴-挡板式液压放大器的挡板的位移成比例。
(2)舵机101的工作原理
在接通电磁活门215时，工作液在液压系统压力下沿着供油管路B经过油滤201流入液压放大器Ⅲ，同时流到连通活门207的端部。在压力作用下，连通活门207的分油活门移动并把液压作动筒组件Ⅰ的工作腔分开。在没有控制电信号时，喷嘴A211、喷嘴B213的端面与挡板212之间的间隙相等，液压桥保持平衡，分油活门208的两端面压力相等，分油活门208位于中间位置，不产生工作液体的分配。在提供操纵电信号到机电转换器Ⅱ的线圈时，挡板212由中间位置偏转就破坏液压桥平稳，在管路F2中工作液体压力下降，而管路F1中压力升高，在分油活门二端出现压差，引起分油活门208向压力小的一方移动，并打开工作液入口由供油管路B进入管路C，工作液由管路A进入液压回油管路即管路D。工作液的流量与控制电信号的大小成比例。工作液在压力下顺着管路C进入液压作动筒组件Ⅰ，移动活塞204并带动舵机摇臂206一起移动。在极性相反的信号到达时，分油活门208向相反的方向移动，液压作动筒组件Ⅰ的相反的腔通过管路A与供油管路B相通，因此舵机摇臂206就向另一个方向移动，工作液由管路C流入回油管路即管路D。传感器202通过活塞204与舵机摇臂206相连，随着舵机摇臂206位置的变化，反馈传感器202改变转动的角度，这时反馈传感器202给飞控计算机发出位置信号，这个信号对应于舵机摇臂206离开中立位置的行程。在舵机摇臂206向这面或那面移动的距离大于工作行程时，微动开关203被接通。在解除操纵电信号时，所有机件返回到起始位置。在没有供油压力或者电磁活门215接线柱上没有电压时，舵机摇臂206在弹簧205的作用下稳定到中立位置。
参见图3，弹簧拉杆102的组成如图所示，其作为舵机的传动部件传递舵机的运动，在出现迎角和过载超限时，提供驾驶杆的附加操纵力。
参见图4，密封出口103的转轴403安装在轴承A405、轴承B406和支座404上，在转轴上安装有摇臂A401、摇臂B407、摇臂C414。
摇臂A401布置在座舱内并与连接驾驶杆的拉杆A402相连；摇臂B407、摇臂C414布置在座舱地板下，摇臂B407分别与载荷机构410和传感器409相连。
摇臂C414通过弹簧拉杆102同舵机101相连。
摇臂B407与转轴403是刚性连接，在摇臂B407的凸耳上带有可调限动器412，当飞机进入临界迎角和过载时，借助可调限动器412、不可调限动器413，保证在驾驶杆上增加附加杆力；
支座404用螺栓密封安装在座舱地板上。
支座4用螺栓密封安装在座舱地板上。
参见图5，在未达到限制条件时，飞控计算机根据驾驶杆俯仰方向的位移信号解算出舵机101的指令信号，控制舵机101的舵机摇臂206跟随驾驶杆的偏转。驾驶杆在一定范围内拉杆时，可调限动器412与不可调限动器413之间的设定间隙始终不变，舵机101不干预操纵。当迎角或俯仰方向过载大于极限允许值时，舵机101停止跟踪驾驶杆移动，继续拉杆1°30′～2°将消除可调限动器412与不可调限动器413之间的间隙，如此时要继续拉杆，需在正常操纵力基础上多施加150N～190N公斤力，从而可以提示飞行员飞机迎角或过载超限。
Claims (2)
1.一种飞机纵向操纵极限限制装置，其特征为：所述极限限制装置包括舵机(101)、弹簧拉杆(102)、密封出口(103)；
所述舵机(101)包括液压作动筒组件Ⅰ、机电转换器Ⅱ、液压放大器Ⅲ；所述舵机(101)作为极限限制的执行附件，接收飞控计算机的控制指令运动；
所述液压作动筒组件Ⅰ包括油滤(201)、微动开关(203)、反馈传感器(202)、连通活门(207)；所述反馈传感器(202)发出的信号与舵机摇臂(206)的位移成比例；两个微动开关(203)给舵机摇臂(206)的极限位置发出信号；所述油滤(201)净化进入极限限制舵机的工作液；所述连通活门(207)把一组圆柱形的腔室在没有工作液压力的时候连通起来，存在工作液压力的时候又把它们隔开；所述液压作动筒组件Ⅰ为单腔的液压马达，能把工作液流动的能量通过推动活塞杆移动转变为机械能；
所述液压放大器Ⅲ通过工作液来操纵液压马达并同时放大操纵电信号的功率，其为一个液压桥，其中二个桥臂是不变的液体阻力，而另二个桥臂的液体阻力是可以改变的；在液压桥的一个对角线上接通液压源，来油线路是管路E，而回油线路是管路D；而在液压桥的另一个对角线是负载，分油器是管路F1和管路F2；节流阀A(209)、节流阀B(214)用来提供不变的液体阻力，带有机电转换器Ⅱ的挡板(212)的喷嘴A(211)、喷嘴B(213)用来提供可变的液体阻力，活门(210)用作降低和保持工作液压力不变；
机电转换器Ⅱ用作控制电信号的转变，电信号的转变要与液压放大器Ⅲ的挡板的位移成比例；
舵机(101)按照以下方式工作：在接通电磁活门(215)时，工作液在液压系统压力下沿着供油管路B经过油滤(201)流入液压放大器Ⅲ，同时流到连通活门(207)的端部；在压力作用下，连通活门(207)的分油活门移动并把液压作动筒组件Ⅰ的工作腔分开；在没有控制电信号时，喷嘴A(211)、喷嘴B(213)的端面与挡板(212)之间的间隙相等，液压桥保持平衡；分油活门(208)的两端面压力相等；分油活门(208)位于中间位置，不产生工作液体的分配；在提供操纵电信号到机电转换器Ⅱ的线圈时，挡板(212)由中间位置偏转就破坏液压桥平稳；在管路F(2)中工作液体压力下降，而管路F(1)中压力升高，在分油活门二端出现压差，引起分油活门(208)向压力小的一方移动，并打开工作液入口由供油管路B进入管路C；工作液由管路A进入液压回油管路即管路D；工作液的流量与控制电信号的大小成比例；工作液在压力下顺着管路C进入液压作动筒组件Ⅰ，移动活塞(204)并带动舵机摇臂(206)一起移动；在极性相反的信号到达时，分油活门(208)向相反的方向移动，液压作动筒组件Ⅰ的相反的腔通过管路A与供油管路B相通，因此舵机摇臂(206)就向另一个方向移动；工作液由管路C流入回油管路即管路D；传感器(202)通过活塞(204)与舵机摇臂(206)相连，随着舵机摇臂(206)位置的变化，反馈传感器(202)改变转动的角度，这时反馈传感器(202)给飞控计算机发出位置信号，这个信号对应于舵机摇臂(206)离开中立位置的行程；在舵机摇臂(206)向这面或那面移动的距离大于工作行程时，微动开关(203)被接通；在解除操纵电信号时，所有机件返回到起始位置；在没有供油压力或者电磁活门(215)接线柱上没有电压时，舵机摇臂(206)在弹簧(205)的作用下稳定到中立位置；
弹簧拉杆(102)作为舵机(101)的传动部件传递舵机的运动，在出现迎角和过载超限时，提供驾驶杆的附加操纵力；
密封出口(103)的转轴(403)安装在轴承A(405)、轴承B(406)和支座(404)上，在转轴上安装有摇臂A(401)、摇臂B(407)、摇臂C(414)；
摇臂A(401)布置在座舱内并与连接驾驶杆的拉杆A(402)相连；摇臂B(407)、摇臂C(414)布置在座舱地板下，摇臂B(407)分别与载荷机构(410)和传感器(409)相连；
摇臂C(414)通过弹簧拉杆(102)同舵机(101)相连；
摇臂B(407)与转轴(403)是刚性连接，在摇臂B(407)的凸耳上带有可调限动器(412)，当飞机进入临界迎角和过载时，借助可调限动器(412)、不可调限动器(413)，保证在驾驶杆上增加附加杆力；
支座(404)用螺栓密封安装在座舱地板上。
2.一种使用权利要求1所述极限限制装置的飞机纵向操纵极限限制方法，其特征为所述方法包括：
2.1)在未达到限制条件时，飞控计算机根据驾驶杆俯仰方向的位移信号解算出舵机(101)的指令信号，控制舵机(101)的舵机摇臂(206)跟随驾驶杆的偏转；驾驶杆在一定范围内拉杆时，可调限动器(412)与不可调限动器(413)之间的设定间隙始终不变，舵机(101)不干预操纵；
2.2)当迎角或俯仰方向过载大于极限允许值时，舵机(101)停止跟踪驾驶杆移动，继续拉杆1°30′～2°将消除可调限动器(412)与不可调限动器(413)之间的间隙，如此时要继续拉杆，需在正常操纵力基础上多施加150N～190N的力，从而可以提示飞行员飞机迎角或过载超限。
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