自动驾驶系统、部件和方法技术方案

自动驾驶仪致动器包括第一电机和第二电机，每个电机都包括可旋转的电机输出轴，使得任意一个电机或两个电机能够驱动致动器输出轴。自动驾驶仪主单元外壳以靠近于周期变距操纵杆的方式可拆卸地安装到直升机上，并且通常容纳自动驾驶仪致动器以及自动驾驶仪主电子设备。周期振动隔离器由致动器轴可拆卸地支撑以便与致动器轴共同旋转，并且与周期变距操纵杆连接以衰减致动器轴处的周期振动频率，同时将谐振频率之下的致动器轴的输出旋转与周期变距操纵杆连接。限力连杆包括第一端和第二端以及第一端与第二端之间的可变长度。当施加小于脱位力的力时，限力连杆具有松弛长度，当所施加的力超过脱位力时，可变长度变化，以允许驾驶员超控。

Automatic driving system, components and methods

The autopilot actuator includes a first motor and a second motor, each motor including a rotatable motor output shaft such that any of the motors or two motors can drive the actuator output shaft. The main unit housing of the autopilot is removably mounted to the helicopter in a manner closer to the periodic shift lever, and usually accommodates the autopilot, actuator, and autopilot master electronics. Periodic vibration isolator by the actuator shaft are detachably supported to actuator shaft to rotate, and pitch joystick connected to periodic vibration frequency attenuation at the actuator shaft and at the same time period, the resonant frequency of the actuator shaft under the output rotation and cyclic pitch connecting lever. The force limiting connecting rod comprises a first end and a second end, and a variable length between the first end and the second end. When a force less than the force of the dislocation is applied, the force limiting connecting rod has a relaxation length, and when the applied force exceeds the dislocation force, variable length changes are allowed to allow the driver to override.

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶系统、部件和方法相关申请本申请要求均于2012年2月10日提交的美国临时专利申请No.61/597,555、No.61/597,570、No.61/597,581的优先权，上述申请的全部内容通过引用方式并入本文。本申请还要求均于2013年2月8日提交的美国临时专利申请No.13/763,574、No.13/763,582、No.13/763,590的优先权，上述申请的全部内容通过引用方式并入本文。
本申请一般涉及飞行控制系统，尤其涉及一种旋翼飞机的自动驾驶仪及相关方法。
技术介绍
直升机本质上是不稳定的，通常需要驾驶员利用一只手来保持与周期变距操纵杆的持续相互作用。甚至是周期变距操纵杆的瞬间松开都会导致周期变距操纵杆或控制杆的“抖动”，伴随的是对直升机失去控制。当驾驶员需要参与双手活动时，诸如例如调节头戴式送受话器或者参照地图的硬拷贝时，这样特别不方便。此外，对周期变距操纵杆进行持续控制的需要会使驾驶员变得疲劳。传统的自动驾驶仪能够提供多方面的益处，包括允许驾驶员释放周期变距操纵杆以参与双手任务，以及减轻驾驶员的疲劳。然而，申请人认识到，传统的直升机的自动驾驶仪的成本非常高。例如，传统的或常规的自动驾驶仪的成本与直升机本身的成本相比是如此之高以至于在轻型直升机中很难见到自动驾驶仪。上述现有技术的实例以及与其有关的局限性意在是说明性的，而非进行穷尽。通过阅读说明书和研究附图，现有技术的其他局限性对于本领域技术人员而言将变得更加清楚。
技术实现思路
结合意在示例性和说明性而不是限制范围的系统、工具和方法，对下面的实施例及其方面进行说明和图示。在各个实施例中，上述问题中的一个或多个视为减轻或消除，而其他实施例涉及其他的改进。一般而言，描述了用于直升机相关的部件和方法的自动驾驶系统。在本专利技术的一个方面中，致动器作为用于通过致动一个或多个飞行控制件来提供直升机的自动控制的自动驾驶仪的一部分，致动器构造为包括一对冗余的第一电机和第二电机，每个电机都包括可旋转的电机输出轴。齿轮装置包括用于与飞行控制件可操作地连接并且构造为接合第一电机和第二电机中的每一个的输出轴的致动器输出轴，以便至少在如下模式下运行：(i)第一模式，第一电机和第二电机都有助于致动器输出轴的旋转，(ii)第二模式，其中第一电机因第二电机的故障而旋转致动器输出轴，以及(iii)第三模式，其中第二电机因第一电机的故障而旋转输出轴。在本专利技术的另一方面中，自动驾驶仪显示单元安装到直升机的仪表控制台中，至少用于将自动驾驶飞行数据显示给直升机的驾驶员。自动驾驶仪主单元外壳以靠近直升机的周期变距操纵杆(周期变距杆)的方式可拆卸地安装到直升机上，并且自动驾驶仪主单元外壳限定了主单元内部。一组致动器支撑在主单元内部中，该一组致动器包括具有俯仰致动器输出轴的俯仰致动器和具有侧滚致动器输出轴的侧滚致动器，使得仅仅一组致动器的俯仰致动器轴和侧滚致动器轴至少部分地从自动驾驶仪主单元外壳向外延伸，以用于将机械控制力提供给直升机的周期变距操纵杆。主单元电子设备部被支撑在主单元内部中，并且与自动驾驶仪显示单元电通信以及与一组致动器电通信，以用于将电控制信号提供给致动器，以便主单元电子设备部和一组致动器共同容纳在主单元内部中。在本专利技术的另一方面中，自动驾驶系统构造为通过致动直升机的周期变距操纵杆来进行直升机的自动控制，该周期变距操纵杆响应于直升机的旋翼的旋转而受到周期振动频率影响。周期振动隔离器由致动器轴可拆卸地支撑以与致动器轴共同旋转，并且与直升机的周期变距操纵杆连接以呈现出谐振频率，该谐振频率至少与周期振动频率近似匹配，以便周期变距操纵杆相对于致动器轴的运动，使得周期振动频率在致动器轴处衰减，并且谐振频率之下的致动器轴的输出旋转与周期变距操纵杆连接。在本专利技术的又一方面中，自动驾驶系统构造为通过致动直升机的周期变距操纵杆来进行直升机的自动控制，该周期变距操纵杆响应于直升机的旋翼的旋转而受到周期振动影响。周期振动隔离器包括控制臂，控制臂可拆卸地连接到致动器轴上以支撑周期振动隔离器，使得控制臂与致动器轴共同旋转。输出臂与直升机的周期变距操纵杆连接并且因此受到周期振动影响。弹性装置锁卡在控制臂与输出臂之间，使得输出臂响应于周期振动且相对于控制臂而振荡，以将致动器轴与周期振动机械地隔离，同时将致动器轴的旋转致动运动传递到输出臂，从而将旋转致动运动传递到周期变距操纵杆，以进行周期变距操纵杆的自动驾驶仪致动。在本专利技术的再一方面中，自动驾驶系统构造为通过驱动具有致动器轴的致动器以致动直升机的周期变距操纵杆来进行直升机的自动控制。作为自动驾驶仪的一部分，限力连杆包括第一端、第二端以及在第一端与第二端之间沿着伸长轴线取向的可变长度，第一端与致动器轴连接，第二端与周期变距操纵杆连接。当小于脱位力(unseatingforce)的力沿着伸长轴线施加到第一和第二端上以响应于致动器而提供周期变距操纵杆的顺应性运动时，限力连杆具有作为第一端与第二端之间的可变长度的松弛长度，并且限力连杆构造为使可变长度响应于沿着伸长轴线施加到第一端和第二端上的等于或大于脱位力的外力而从松弛长度变化，以提供致动器周期变距操纵杆的驾驶员超控。在本专利技术的另一方面中，自动驾驶系统构造为通过向致动器提供电指令信号以致动直升机的周期变距操纵杆来进行直升机的自动控制，该周期变距操纵杆响应于直升机的旋翼的旋转而经受周期振动。自动驾驶仪联接件包括通过致动器来提供周期变距操纵杆的驾驶员超控的限力连杆。限力连杆具有第一端、第二端以及在第一端与第二端之间沿着伸长轴线取向的可变长度，第一端与周期变距操纵杆连接。当小于脱位力的力沿着伸长轴线施加到第一端和第二端上以提供第二端随着第一端的顺应性运动时，限力连杆具有作为第一端与第二端之间的可变长度的松弛长度，并且限力连杆构造为使可变长度响应于沿着伸长轴线施加到第一端和第二端上的等于或大于脱位力且用于驾驶员超控的外力而从松弛长度变化。周期振动隔离器由致动器轴可拆卸地支撑以与致动器轴共同旋转，并且周期振动隔离器连接到限力连杆的第二端，使得周期振动通过限力连杆与周期振动隔离器连接，并且周期振动隔离器构造为呈现出谐振频率，谐振频率至少与周期振动的周期振动频率近似匹配，以允许限力连杆的第二端在周期振动频率下相对于致动器轴的运动，同时将致动器轴与周期振动频率隔离，并且周期振动隔离器将谐振频率之下的致动器轴的输出旋转传递到限力连杆以便传递到周期变距操纵杆。附图说明在所参考的附图中示出了各实施例，本文所披露的实施例和附图旨在是说明性的而非限制性的。图1是包括根据本专利技术的自动驾驶仪的各部件的直升机的示意性局部透视图。图2是图1的直升机的示意性局部俯视透视图，示出了关于自动驾驶系统的各部件的进一步细节。图3是能够用作本专利技术的自动驾驶仪的部件的致动器的实施例和限力连杆的实施例的示意性剖切透视图。图4是能够与一对冗余的致动器驱动电机一起形成图3的致动器的一部分的齿轮传动装置的实施例的示意性透视图。图5阐述了本专利技术的自动驾驶仪的实施例的框图。图6和图7是主单元外壳和关联部件的实施例的示意性透视图。图8是图7和图8的主单元外壳的另一示意性透视图，示出了其结构的进一步细节。图9和图10是从不同的视角取得的示意图，其示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直升机的自动驾驶系统，包括：自动驾驶仪显示单元，其安装到所述直升机的仪表控制台中，至少用于将自动驾驶飞行数据显示给所述直升机的驾驶员；自动驾驶仪主单元外壳，其以靠近所述直升机的周期变距操纵杆的方式可拆卸地安装到所述直升机上，并且所述自动驾驶仪主单元外壳限定主单元内部；一组致动器，其支撑在所述主单元内部中，所述一组致动器包括具有俯仰致动器输出轴的俯仰致动器和具有侧滚致动器输出轴的侧滚致动器，使得仅仅所述一组致动器的所述俯仰致动器输出轴和所述侧滚致动器输出轴至少部分地从所述自动驾驶仪主单元外壳向外延伸，以用于将机械控制力提供给所述直升机的所述周期变距操纵杆；以及主单元电子设备部，其支撑在所述主单元内部中，并且与所述自动驾驶仪显示单元电通信以及与所述一组致动器电通信，以用于将电控制信号提供给所述致动器，以便所述主单元电子设备部和所述一组致动器共同容纳在所述主单元内部中。

【技术特征摘要】
2012.02.10 US 61/597,555;2012.02.10 US 61/597,570;1.一种用于直升机的自动驾驶系统，包括：自动驾驶仪显示单元，其安装到所述直升机的仪表控制台中，至少用于将自动驾驶飞行数据显示给所述直升机的驾驶员；自动驾驶仪主单元外壳，其以靠近所述直升机的周期变距操纵杆的方式可拆卸地安装到所述直升机上，并且所述自动驾驶仪主单元外壳限定主单元内部；一组致动器，其支撑在所述主单元内部中，所述一组致动器包括具有俯仰致动器输出轴的俯仰致动器和具有侧滚致动器输出轴的侧滚致动器，使得仅仅所述一组致动器的所述俯仰致动器输出轴和所述侧滚致动器输出轴至少部分地从所述自动驾驶仪主单元外壳向外延伸，以用于将机械控制力提供给所述直升机的所述周期变距操纵杆；以及主单元电子设备部，其支撑在所述主单元内部中，并且与所述自动驾驶仪显示单元电通信以及与所述一组致动器电通信，以用于将电控制信号提供给所述致动器，以便所述主单元电子设备部和所述一组致动器共同容纳在所述主单元内部中。2.根据权利要求1所述的自动驾驶系统，其中，所述主单元外壳在平面图中为L形。3.根据权利要求2所述的自动驾驶系统，其中，所述主单元外壳构造为可拆卸地连接到所述直升机的一对现有舱壁，而无需对所述现有舱壁补充加固。4.根据权利要求2所述的自动驾驶系统，其中，所述俯仰致动器和所述侧滚致动器支撑在所述主单元内部中的所述L形的相对两端处。5.根据权利要求1所述的自动驾驶系统，其中，每个致动器都包括具有上壳体壁和下壳体壁的致动器壳体，并且所述主单元外壳包括上盖和下盖，所述致动器壳体支撑在所述主单元内部中，并且所述上壳体壁被接纳在抵靠所述上盖上，并且所述下壳体壁被接纳抵靠在所述下盖上。6.根据权利要求5所述的自动驾驶系统，其中，每个致动器壳体都包括前壳体壁，所述致动器壳体支撑在所述主单元内部中，并且所述前壳体壁被接纳抵靠在所述主单元外壳的侧壁上，所述侧壁在所述上盖与所述下盖之间延伸。7.根据权利要求5所述的自动驾驶系统，其中，所述上盖和所述下盖均为L形。8.根据权利要求5所述的自动驾驶系统，其中，每个致动器的所述上壳体壁可拆卸地连接到所述上盖，并且每个致动器的所述下壳体壁可拆卸地连接到所述下盖。9.根据权利要求5所述的自动驾驶系统，其中，所述主单元外壳包括第一侧壁和第二侧壁，每个所述侧壁将所述上盖和所述下盖保持为处于间隔的关系，并且所述俯仰致动器输出轴延伸贯通所述第一侧壁，而所述侧滚致动器输出轴延伸贯通所述第二侧壁。10.根据权利要求9所述的自动驾驶系统，其中，所述主单元外壳构造为可拆卸地连接到所述直升机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·阿尔比恩，马克·法伊费尔，马克·马尔文，约翰·默瑟，
申请(专利权)人：默林科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US