[发明专利]具有操纵力感的飞机模拟操纵装置

说明书

技术领域

本发明公开了具有操纵力感的飞机模拟操纵装置，属于飞机驾驶舱数字模拟操纵技术领域。

背景技术

飞行模拟操纵时需要通过各种类型的力加载装置为驾驶盘、驾驶杆、脚蹬等飞行操纵组件提供力感，以模拟真实飞机的操纵感受和特性，进而为操纵装置设计提供技术支持。传统的实现方法包括使用弹簧机构或液压式操纵机构，弹簧机构简单，精度低，仅能实现线性的操纵力感，操纵力无法随飞行状态的改变而实时变化，无法实现自动驾驶接通状况下的随动功能；液压式操纵机构通过对液压缸输出力大小的调节，实现操纵力感的模拟，比弹簧控制精度略高，但其控制逻辑相对复杂，需要实时解算不同状态的下控制阀的通断，且液压控制系统占用的物理空间较大，因此需要一种能够提供精确可控地操纵力感的模拟装置，以满足飞行模拟操纵的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了具有操纵力感的飞机模拟操纵装置。

 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

具有操纵力感的飞机模拟操纵装置，包括：

与每一个操纵组件相对应并为其提供操纵力感的控制通道，操纵组件通过传动装置将反作用力传递给控制通道，

由飞行气动数据生成控制通道控制指令的主控计算机，

将控制指令转换后传输至控制通道的网络交换机，

通过网络交换机获取主控计算机输出的控制指令的控制器，

所述控制通道包括：由伺服驱动器和力矩电机组成的伺服电机，与伺服电机输出端转轴同轴安装有转矩传感器，伺服电机转轴通过连杆机构与传动装置连接，

所述伺服驱动器根据控制器输出的控制指令得打驱动信号，所述力矩电机在驱动信号作用下工作，所述转矩传感器测量操纵组件的反作用力，所述伺服传感器根据力矩电机转子角速度、操纵组件反作用力重置驱动信号进行下一时刻的伺服控制。

所述具有操纵力感的飞机模拟操纵装置中，力矩电机输出端接有减速器。

所述具有操纵力感的飞机模拟操纵装置中，操作组件为驾驶盘时，所述连杆机构为球铰链杆，伺服电机转轴通过球铰链杆与传动装置连接。

所述具有操纵力感的飞机模拟操纵装置中，操作组件为驾驶杆或者脚蹬时，所述连杆机构为联轴器，伺服电机转轴通过联轴器与传动装置连接。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：通过力矩电机实现操纵力感的模拟，可以精确地满足真实飞机的力感-位移曲线，且操纵力可随飞行状态的改变而实时变化，实现自动驾驶接通状况下的随动功能。

附图说明

图1是本发明三通道控制原理示意图。

图2是本发明驾驶盘传动机构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

操纵装置应能够反映所模拟飞机的驾驶盘、驾驶杆、脚蹬的力特性，并且能够根据实际飞行中飞机不同飞行状态下的舵面的气动载荷，实时调整力特性，以及实现自动驾驶仪随动功能。实时地、逼真地复现飞机在不同飞行条件下和不同操纵模式下（自动、手动、应急）操纵系统的静态和动态特性。

如图1所示，具有操纵力感的飞机模拟操纵装置包括

三个分别为驾驶盘、驾驶杆及脚蹬组件提供操纵力感的控制通道，操纵组件通过传动装置将反作用力传递给控制通道，给个控制通道包括：由伺服驱动器和力矩电机组成的伺服电机，与伺服电机输出端转轴同轴安装有转矩传感器，伺服电机转轴通过连杆机构与传动装置连接，

由飞行气动数据生成控制通道控制指令的主控计算机，

将控制指令转换后传输至控制通道的网络交换机，

通过网络交换机获取主控计算机输出的控制指令，控制指令包括目标位置和目标速率，实现对伺服电机作动的控制器。

操作组件为驾驶盘时，所述连杆机构为球铰链杆，伺服电机转轴通过球铰链杆与传动装置连接。操作组件为驾驶杆或者脚蹬时，所述连杆机构为联轴器，伺服电机转轴通过联轴器与传动装置连接。

针对每个操纵组件，分别由属于每个控制通道的力矩电机进行力加载和随动驱动，电机向伺服驱动器提供位置信号和力信号，伺服驱动器为电机提供设置值。同时每个控制通道的伺服驱动器通过实时网络交换机获得由控制器传来的控制信号，以驱动力矩电机按照指令进行操作，控制器通过UDP协议与主控计算机进行数据交换。