[发明专利]大型运输机的操纵负荷模拟装置

说明书

技术领域

 本发明涉及飞行模拟器技术领域，特别是涉及一种大型运输机的操纵负荷模拟装置。

背景技术

在实际飞行过程中，驾驶杆通过传动机构与飞机的各个舵面相连接，作用在舵面上的气动力通过传动机构作用到驾驶杆上，操纵力随着飞机飞行高度、速度的变化而变化。在运用飞行模拟器实现飞行仿真训练的过程中，逼真的操纵杆力使飞行员有身临其境的感觉，能够达到满意的训练效果。传统的弹簧式操纵负荷模拟系统能很逼真的提供气动力反馈，其不足之处在于：无法实现驾驶杆上的力随飞机飞行高度和速度的变化而变化；不能模拟自动驾驶时操纵系统的工作情况；无法实现飞机操纵系统出现特情时的应急处置训练；不能模拟升降舵配平（零力矩点调节）过程，不能减轻和消除飞行人员的驾驶疲劳。

发明内容

为了提高大型运输机操纵负荷模拟系统的逼真度，本发明提供了一种大型运输机的操纵负荷模拟装置。利用高精度绝对值编码器采集驾驶杆的操纵量，通过计算机来计算由舵面作用到驾驶杆上的力，通过控制高精度操纵负荷模拟装置来控制驾驶杆上的作用力。

本发明的一种大型运输机的操纵负荷模拟装置包括机械系统和控制系统；

Ⅰ、机械系统的构成如下：

传动杆的一端与摇臂的一端相连，摇臂的另一端与驾驶杆相连，传动杆的另一端与丝杠的上端相连，摇臂可以绕第三支点转动；

滑套内壁通过螺纹与丝杠外螺纹咬合，滑套的中间有轴承，滑套的外壳通过轴承与载荷感觉器的右端相连，丝杠电机带动丝杠转动时，滑套可以沿丝杠上下移动；

丝杠下端与丝杠电机相连，丝杠、丝杠电机与滑套均通过安装架与传动轮固连，由上述部件组成的固连组合体可以绕第二支点转动；

载荷感觉器套筒内有弹簧，用来提供飞行员操纵驾驶杆时的操纵力；载荷感觉器左端与摇臂上端相连，摇臂下端与调整片效应电机相连，摇臂可以绕第一支点转动； 调整片效应电机固定在模拟装置固定架上；

电磁离合器的一端面与固定架和传动轮组成的组合体连接，另一端面通过螺栓固定在模拟装置固定架上，当电磁离合器断电时，丝杠、丝杠电机和传动轮整体可以绕第二支点转动；当电磁离合器通电时，电磁离合器两端面吸合，丝杠、丝杠电机和传动轮整体固定在模拟装置固定架上；传动轮通过钢索与自动驾驶仪舵机的自动驾驶仪舵机输出轴相连；

Ⅱ、控制系统的构成如下：

控制系统的组成包括顺次连接的配平微动开关、第一接口电路、计算机、第二接口电路、驱动放大器、调整片中立位置信号灯，计算机还分别与力传感器、角度传感器连接；驱动放大器还与丝杠电机、自动驾驶仪舵机、调整片效应电机分别连接,；

所述的角度传感器采用高精度绝对值编码器，优选高精度16位绝对值光电编码器，可以将飞行员对驾驶杆的操纵量反馈给计算机，由计算机结合飞机飞行的高度、速度计算驾驶杆上的操纵力。

力传感器可以测量由操纵负荷模拟装置作用到驾驶杆上的力，并将测量值与计算机内的杆力曲线进行比较计算，从而形成力闭环。

控制系统接受驾驶杆、计算机解算的姿态信息，将操作和控制信息传输给丝杠、丝杠电机、载荷感觉器、调整片效应电机、自动驾驶仪舵机、电磁离合器以及角度传感器和力传感器。

优选所采用的接口电路的模拟量采样率为16位，通信频率为921600。

下面介绍：（1）本发明提供的一种大型运输机的操纵负荷模拟装置的模拟操纵力随飞机飞行高度、速度的变化

本发明提供的一种大型运输机的操纵负荷模拟装置，飞行员推拉驾驶杆时，计算机通过第一接口电路采集飞行员对驾驶杆的操纵量，结合飞机飞行的高度、速度因素，计算出驾驶杆上操纵力的理论值，理论值与杆力传感器测量到的反馈值进行比较，如果理论值小于测量值，此时计算机控制丝杠电机进行转动，丝杠电机带动丝杠转动，滑套沿丝杠移动离开第二支点，此时载荷感觉器弹簧筒被压缩，当压力传感器测量值和理论值相等时，丝杠电机停止转动；当理论值大于测量值时，滑套沿丝杠向反方向运动，弹簧筒被拉伸，当测量值和理论值相等时，电机停止转动。当滑套位于中立位置时，由载荷感觉器作用到驾驶杆上的力为零，此时飞行员操纵驾驶杆时，驾驶杆上的操纵力为零，在此状态下电磁离合器处于脱开状态，滑套处在第二支点位置处，调整片效应电机处于中立位置，摇臂处在垂直状态。

（2）自动驾驶操纵状态的模拟