RU2711770C1 - Method for intuitive control of aircraft - Google Patents
Method for intuitive control of aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711770C1 RU2711770C1 RU2018143635A RU2018143635A RU2711770C1 RU 2711770 C1 RU2711770 C1 RU 2711770C1 RU 2018143635 A RU2018143635 A RU 2018143635A RU 2018143635 A RU2018143635 A RU 2018143635A RU 2711770 C1 RU2711770 C1 RU 2711770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- aircraft
- pilot
- handle
- axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
- B64C13/02—Initiating means
- B64C13/04—Initiating means actuated personally
- B64C13/06—Initiating means actuated personally adjustable to suit individual persons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Control Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиации, космонавтики, мореплавания, пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов и подводных судов, систем дистанционного наведения оружия на цель, в частности, средствам ручного электродистанционного управления летательными аппаратами.The invention relates to the field of aviation, astronautics, navigation, manned and unmanned aerial vehicles and submarines, systems for remotely aiming weapons at a target, in particular, means of manual remote control aircraft.
Известны схема и принципы управления самолетом, когда применяется согласованные поперечное управление осуществляемое отклонением влево или вправо ручки управления (или вращением штурвального колеса), продольное управление - движением ручки (колеса) на (или от) себя и управление рулем направления (обеспечивающим путевое управление) - который отклоняется нажатием на соответствующую педаль (Управляемый полет на самолете [электронный ресурс] // Легенды мировой авиации. Режим доступа: http://avialegend.ru/samolet/Upravljaemyj-polet-na-samoljote.htm (дата обращения 01.08.2018)).There are known the scheme and principles of aircraft control, when coordinated lateral control is applied, carried out by turning the control knob left or right (or by turning the steering wheel), longitudinal control - by moving the handle (wheel) to (or from) itself and controlling the rudder (providing directional control) - which is rejected by pressing the appropriate pedal (controlled flight by plane [electronic resource] // World Aviation Legends. Access mode: http://avialegend.ru/samolet/Upravljaemyj-polet-na-samoljote.htm (accessed 08.08.2018) )
Способ, ставший классическим, лишь почти через столетие был модифицирован и реализован в виде джойстика благодаря созданию электродистанционных систем. Использование джойстика в качестве органа управления летательным аппаратом преследовало цель повышение комфортабельности рабочего места пилота. И, если на пассажирских самолетах, где в управлении задействованы два пилота и большая часть рейса совершается в автоматическом режиме на автопилоте, джойстик оказался допустимым органом управления, то на боевых скоростных, управляемых одним пилотом, и спортивных самолетах использование джойстика проблематично, поскольку исключает возможность использования бортовой панели летательного аппарата для монтажа вспомогательных органов управления и смены рук при пользовании бортовым оборудованием или для отдыха. Другим, редко упоминаемым недостатком классического способа, при котором управление креном и тангажом осуществляется ручкой управления, установленной вертикально между ног пилота или штурвалом с продольным ходом, а управление курсом посредством педалей, движение которых противоположно направлению поворота, является выработка точной и главное надежной координации движений рук и ног пилота для выполнения летательным аппаратом необходимых эволюций. Этим объясняется то, что уже в первые годы развития авиации при обучении летного контингента пришлось создавать и использовать тренажеры, для понимания и заучивания зависимости поведения летательного аппарата от движений органов управления.The method, which has become classical, was modified and implemented only almost a century later in the form of a joystick due to the creation of electrical systems. The use of the joystick as an aircraft control body was aimed at increasing the comfort of the pilot's workplace. And, if on passenger airplanes, where two pilots are involved in the control and most of the flight is performed automatically on autopilot, the joystick turned out to be an acceptable governing body, then on combat speed, controlled by one pilot, and sports airplanes, using the joystick is problematic, since it excludes the possibility of using the side panel of the aircraft for mounting auxiliary controls and changing hands when using on-board equipment or for relaxing. Another rarely mentioned drawback of the classical method, in which the roll and pitch control is carried out by a control stick mounted vertically between the pilot’s legs or the helm with a longitudinal stroke, and heading control by means of pedals whose movement is opposite to the direction of rotation, is the development of accurate and most importantly reliable coordination of hand movements and the pilot’s legs for the aircraft to perform the necessary evolutions. This explains the fact that already in the first years of aviation development, when training the flight contingent, it was necessary to create and use simulators to understand and memorize the dependence of the behavior of the aircraft on the movements of the controls.
Известен способ управления летательным аппаратом, который включает полет в воздухе летательного аппарата, снабженного системой управления в виде кинематически связанных между собой проводок управления, одну из которых выполняют в виде двух гибких передаточных элементов, а другую - в виде жесткого передаточного элемента с шарнирными сочленениями (патент RU №2461493, МПК В64С 31/028, В64С 39/00, В64С 13/30, В64С 19/00, опубл. 21.09.2010 г). Управляющее воздействие на жесткий передаточный элемент сочетают с одновременным управляющим воздействием на гибкие передаточные элементы.A known method of controlling an aircraft, which includes flying in the air of an aircraft equipped with a control system in the form of kinematically connected control wires, one of which is made in the form of two flexible transmission elements, and the other in the form of a rigid transmission element with articulated joints (patent RU No. 2461493, IPC В64С 31/028, В64С 39/00, В64С 13/30, В64С 19/00, published on September 21, 2010). The control action on the rigid gear element is combined with the simultaneous control action on the flexible gear elements.
Недостатком способа является то, что он также относится к условным способам управления, при которых необходимо понимание и запоминание связи между движением органов управления, отклонением рулей направления и поведением при этом самого летательного аппарата. Кроме этого, данный способ применим только к летательным аппаратам с мягким крылом, где рулевая поверхность образуется деформированием поверхности самого крыла и который с малой вероятностью может быть использован на тяжелых пассажирских и боевых самолетах.The disadvantage of this method is that it also relates to conditional control methods, in which it is necessary to understand and remember the connection between the movement of the controls, the deviation of the rudders and the behavior of the aircraft itself. In addition, this method is applicable only to aircraft with a soft wing, where the steering surface is formed by deformation of the surface of the wing itself and which is unlikely to be used on heavy passenger and combat aircraft.
Наиболее близким является способ управления летательным аппаратом, при котором управление направлением (курсом) и тангажом осуществляется отклонением расположенных на телескопическом рычаге управления рукоятки управления или штурвала целиком влево-вправо и вверх-вниз, а управление по крену осуществляется педалями, координированным поджатием и выпрямлением соответствующих ног или поворотом штурвала в угловом направлении (патент RU №2420427, МПК 64С 13/00, опубл. 20.09.2008 г). Телескопический рычаг управления расположен вертикально или горизонтально-поперек, или горизонтально-вдоль относительно оси самолета.The closest is the control method of the aircraft, in which the direction (course) and pitch are controlled by deviating the control handles or the helm entirely on the left-right and up-down, and the roll control is performed by pedals coordinated by pressing and straightening the corresponding legs or by turning the steering wheel in an angular direction (patent RU No. 2420427, IPC 64C 13/00, publ. September 20, 2008). The telescopic control lever is located vertically or horizontally across, or horizontally along the axis of the aircraft.
Недостатками способа является то, что при управлении креном выполняемом педалями при вертикальном положении ног, посадка пилота в кабине становится неустойчивой, а при наклонном или горизонтальном положении ног утрачивается сама идея рефлекторного управления, поскольку движение педалей в этом случае совершается в плоскости, перпендикулярной крену летательного аппарата. При управлении креном поворотом штурвала (рукоятки) в угловом направлении, кинематические центры поворота руки пилота и рукоятки расположены по разные стороны от плоскости перемещения штурвала (рукоятки), что определяет значительное кинематическое несоответствие, требующее непрерывной коррекции движениями пилота, и которое существенно снижает точность управления. Кроме этого, несмотря на весовую компенсацию, пилоту необходимо удерживать рукоятку управления или штурвал в вывешенном положении, что ведет к весьма скорому утомлению мышц плеча и предплечья пилота, и, следовательно, снижению точности и безопасности полета.The disadvantages of the method is that when controlling the roll performed by the pedals with the legs upright, the pilot's landing in the cockpit becomes unstable, and when the legs are tilted or horizontal, the very idea of reflex control is lost, since the pedals in this case are made in a plane perpendicular to the roll of the aircraft . When the roll is controlled by turning the steering wheel (handle) in the angular direction, the kinematic centers of rotation of the pilot’s hand and the handle are located on opposite sides of the plane of movement of the steering wheel (handle), which determines a significant kinematic mismatch, which requires continuous correction by the pilot’s movements, and which significantly reduces the control accuracy. In addition, despite the weight compensation, the pilot needs to keep the control handle or the helm in the suspended position, which leads to very rapid fatigue of the muscles of the shoulder and forearm of the pilot, and, consequently, a decrease in the accuracy and safety of flight.
Задачей изобретения является разработка способа интуитивного управления летательным аппаратом, оснащенным электродистанционной системой, позволяющего сократить сроки обучения летного состава, обеспечить приобретение устойчивых навыков управления и тем самым повысить безопасность полетов.The objective of the invention is to develop a method of intuitive control of an aircraft equipped with an electrical remote control system, which allows to reduce the training time of flight personnel, to ensure the acquisition of sustainable management skills and thereby improve flight safety.
Техническим результатом является ускорение процесса обучения пилотов, повышение точности, надежности управления и повышение безопасности полетов.The technical result is to accelerate the process of training pilots, improving accuracy, reliability control and improving flight safety.
Технический результат достигается в способе интуитивного управления летательным аппаратом, заключающемся в управлении креном, тангажом и курсом посредством поворота по часовой стрелке или против и отклонения вверх-вниз, влево-вправо рукоятки управления, при этом все три оси вращения рукоятки управления проходят через геометрический центр лучезапястного сустава кисти руки пилота, а геометрическая ось рукоятки совпадает с продольной осью летательного аппарата.The technical result is achieved in the method of intuitive control of the aircraft, which consists in controlling the roll, pitch and course by turning clockwise or counterclockwise and deviating up and down, left and right control handles, while all three axis of rotation of the control handle pass through the geometric center of the wrist the joint of the pilot’s hand, and the geometric axis of the handle coincides with the longitudinal axis of the aircraft.
Способ интуитивного управления летательным аппаратом характеризуется тем, что рукоятка управления расположена между ног пилота.The intuitive control of the aircraft is characterized in that the control handle is located between the legs of the pilot.
Сущность способа интуитивного управления летательным аппаратом заключается в том, что движение летательного аппарата в пространстве полностью соответствует отклонению и повороту рукоятки управления относительно ее нейтрального положения - единого органа управления креном, тангажом и курсом, и изменяется в соответствии с производимым пилотом изменением положения рукоятки. При этом геометрическая ось рукоятки управления в ее нейтральном положении совпадает с продольной осью летательного аппарата, а рукоятка управления ассоциируется с самим летательным аппаратом. Все изменения положения рукоятки управления, возникающие в результате интуитивного воздействия пилота на рукоятку с тремя вращательными степенями свободы, по всем трем осям вращения, проходящим через сустав кисти руки пилота, в точности «копируются» в изменении положения летательного аппарата.The essence of the intuitive control of the aircraft lies in the fact that the movement of the aircraft in space fully corresponds to the deviation and rotation of the control handle relative to its neutral position - a single control body roll, pitch and course, and changes in accordance with the change in the position of the handle made by the pilot. In this case, the geometric axis of the control handle in its neutral position coincides with the longitudinal axis of the aircraft, and the control handle is associated with the aircraft itself. All changes in the position of the control handle resulting from the pilot's intuitive effect on the handle with three rotational degrees of freedom along all three rotation axes passing through the joint of the pilot’s hand are exactly “copied” in the change in the position of the aircraft.
Вращение рукоятки управления вокруг продольной оси (совпадает с продольной осью летательного аппарата), поперечной горизонтальной и поперечной вертикальной осей через электродистанционную систему и рули направления обеспечивает управление креном, тангажом и курсом летательного аппарата.The rotation of the control handle around the longitudinal axis (coincides with the longitudinal axis of the aircraft), the transverse horizontal and transverse vertical axes through the electrical system and rudders provides control of the roll, pitch and course of the aircraft.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема управления рукояткой положением летательного аппарата, на фиг. 2 расположение рукоятки управления в руке пилота.In FIG. 1 shows a kinematic diagram of the handle control of the position of the aircraft, FIG. 2 location of the control handle in the pilot's hand.
Управление креном осуществляется за счет вращения рукоятки 1 вокруг собственной оси, управление тангажом - при повороте рукоятки управления 1 вокруг поперечной горизонтальной оси летательного аппарата 2, управление курсом - при повороте рукоятки 1 вокруг поперечной вертикальной оси летательного аппарата 2. Таким образом, направление движения рукоятки управления 1 синхронизировано в полете с перемещением в пространстве самого летательного аппарата 2. Рукоятка в руке пилота приобретает функцию курсонаводчика, который он интуитивно с желаемым креном поворачивает в необходимом направлении. При этом ноги пилота не участвуют в процессе пилотирования, и на них может быть возложена функция управления тягой или вектором тяги двигателей, вооружением или механизацией аэродинамических поверхностей.The roll is controlled by rotating the
Оси вращения рукоятки управления 1 пересекаются в кинематическом центре лучезапястного сустава руки пилота. Поскольку ось рукоятки 1 в ее нейтральном положении выполнена совпадающей с продольной осью летательного аппарата 2, рукоятка 1 в кисти руки пилота воспринимается им ассоциативно как сам летательный аппарат 2, который он направляет в выбранную точку пространства с необходимым креном.The axis of rotation of the control handle 1 intersect in the kinematic center of the wrist joint of the pilot's arm. Since the axis of the
Совмещение осей вращения рукоятки 1 с кинематическим центром лучезапястного сустава руки пилота увеличивает длину биомеханического рычага, которая определяется расстоянием от лучезапястного сустава до удаленной от него точки контакта кисти пилота с рукояткой 1, что обеспечивает точную, без искажений передачу биомеханических воздействий руки пилота на датчики электродистанционной системы управления.The combination of the axis of rotation of the
Установка рукоятки управления 1 на телескопической стойке 3 возможна как с одной из сторон (справа или слева) относительно кресла 4 пилота, так и между ног пилота, что позволяет выполнить регулировку установки рукоятки управления 1 при естественном, удобном для пилота положении руки, способствующему снятию напряжения, утомляемости и при необходимости произвести смену рук на рукоятке при управлении вспомогательными агрегатами на бортовой панели кабины.The installation of the
В полете пилот интуитивно поворачивает рукоятку управления 1 как указку, курсор, пульт дистанционного управления или макет летательного аппарата в нужном направлении и с необходимым креном, при этом совместная работа каналов электродистанционной системы обеспечивает движение летательного аппарата 2 так, как будто в руке пилота не рукоятка управления 1, а сам летательный аппарат 2.In flight, the pilot intuitively rotates the
Установка рукоятки управления 1 между ног пилота, при утомлении руки или необходимости выполнить иные операции, обеспечивает пилоту возможность перехватить рукоятку 1 другой рукой (при необходимости, подрегулировав ее положение, изменив положение стойки).Installing the
Манипуляции пилота с рукояткой управления соответствуют движениям руки или макета летательного аппарата при совершении пилотом эволюций в процедуре «пеший по летному». Это фактически исключает процесс запоминания управленческих функций, ускоряет приобретение навыков управления, снижает психологическое напряжение и усталость, исключает возможность несогласованных и ошибочных действий пилота при возникновении внештатных ситуаций, способствует повышению надежности управления и безопасности полета, высвобождает ноги пилота для выполнения иных функций и сокращает сроки обучения летного контингента.Manipulations of the pilot with the control handle correspond to the movements of the arm or the model of the aircraft when the pilot commits the evolution in the “walking on flight” procedure. This virtually eliminates the process of memorizing managerial functions, speeds up the acquisition of management skills, reduces psychological stress and fatigue, eliminates the possibility of inconsistent and erroneous actions of the pilot in case of emergency, helps to improve the reliability of control and flight safety, frees the pilot's legs to perform other functions and reduces training time flight contingent.
Таким образом, способ интуитивного управления летательным аппаратом, заключающийся в управлении креном, тангажом и курсом посредством вращения и отклонения рукоятки управления с тремя степенями свободы, все три оси вращения которой проходят через лучезапястный сустав кисти руки пилота, а геометрическая ось совпадает с продольной осью летательного аппарата обеспечивает ускорение процесса обучения пилотов, повышение точности, надежности управления и повышение безопасности полетов.Thus, the method of intuitive control of the aircraft, which consists in controlling the roll, pitch and course by rotating and rejecting the control handle with three degrees of freedom, all three axis of rotation of which pass through the wrist joint of the wrist of the pilot’s hand, and the geometric axis coincides with the longitudinal axis of the aircraft provides acceleration of the pilot training process, increased accuracy, control reliability and increased flight safety.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143635A RU2711770C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method for intuitive control of aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143635A RU2711770C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method for intuitive control of aircraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711770C1 true RU2711770C1 (en) | 2020-01-22 |
Family
ID=69184128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143635A RU2711770C1 (en) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Method for intuitive control of aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711770C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2007335C1 (en) * | 1991-04-17 | 1994-02-15 | Потапов Олег Федорович | Flying vehicle control device |
RU2095279C1 (en) * | 1996-03-29 | 1997-11-10 | Андрей Анатольевич Титов | Method of kinesthetic transmission of flight information to pilot |
RU2616231C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ГРУППА КРОНШТАДТ" | Multifunctional control device of movable object |
US9718537B2 (en) * | 2015-02-09 | 2017-08-01 | Airbus Operations (Sas) | System and method for piloting an aircraft |
-
2018
- 2018-12-10 RU RU2018143635A patent/RU2711770C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2007335C1 (en) * | 1991-04-17 | 1994-02-15 | Потапов Олег Федорович | Flying vehicle control device |
RU2095279C1 (en) * | 1996-03-29 | 1997-11-10 | Андрей Анатольевич Титов | Method of kinesthetic transmission of flight information to pilot |
US9718537B2 (en) * | 2015-02-09 | 2017-08-01 | Airbus Operations (Sas) | System and method for piloting an aircraft |
RU2616231C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ГРУППА КРОНШТАДТ" | Multifunctional control device of movable object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7630798B2 (en) | Heading reference command and control algorithm systems and methods for aircraft turn-to-target maneuvers | |
US4738417A (en) | Hand operated control | |
US5472156A (en) | Air combat collective control head | |
US4420808A (en) | Multi-axis force stick, self-trimmed aircraft flight control system | |
US11167837B2 (en) | Aircraft with outboard throttle quadrant arrangements | |
US4751662A (en) | Dynamic flight simulator control system | |
US11667375B2 (en) | System and method of VTOL vehicle flight control inceptors | |
US9908614B2 (en) | Crew seat integral inceptor system for aircraft | |
US7437223B2 (en) | Heading reference command and control algorithm and cueing systems and methods for aircraft turn-to-target maneuvers | |
JPH01289798A (en) | Input device for inputting plurality of control input in steering system of aircraft | |
US9302779B2 (en) | Aircraft cockpit with an adjustable ergonomic instrument panel | |
JP2001209427A (en) | Unmanned airplane remote control | |
US9718537B2 (en) | System and method for piloting an aircraft | |
RU2711770C1 (en) | Method for intuitive control of aircraft | |
RU189484U1 (en) | Handle intuitive control of the aircraft | |
US5979827A (en) | Progressive G-force alignment platform for high performance aerial and spaceborne vehicles | |
US3750985A (en) | Side force control devices | |
US3549109A (en) | Optical flight control system | |
US12181907B2 (en) | Four-axis mechanical controller | |
RU2751721C1 (en) | Command centre for manual control of aircraft | |
CN113955085A (en) | Method for controlling aircraft track by multifunctional control rod | |
RU2420427C2 (en) | Method of controlling aircraft and device to this end | |
RU2579250C2 (en) | Three-dimensional bottom station for manual control of aircraft | |
KR101825572B1 (en) | A system for controlling a rotorcraft rotor, a rotorcraft fitted with such a system, and an associated control method | |
RU2559188C1 (en) | Aircraft control multichannel component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201211 |