一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统技术方案

本发明专利技术涉及一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统，包括自动驾驶仪计算机1、姿态指示器2、状态指示板3、俯仰舵机4、横滚舵机5、偏航舵机6、模式控制板7、配平适配器8、配平继电器9、驾驶盘开关10、音频告警盒11、高度选择器12、航向速率陀螺13、大气数据计算机14、操纵系统钢索15、副翼调整片操纵系统16、升降舵调整片操纵系统17、电源系统18、配平开关19、导航系统20；具有复杂的控制律，能够根据接收机上航姿、全静压和无线电导航等系统输入的信号，操纵飞机实现自动驾驶等功能，同时提高整机操稳性并减轻驾驶员操作强度，提高安全性和可靠性，增强乘客舒适度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动飞行控制领域，涉及一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统。
技术介绍
目前，对于Y12II、Y12IV和Y12E型机，取证状态和正在生产的飞机都未安装有自动驾驶仪系统，飞行员需要时刻关注飞机的飞行状态，操作负担相对较重。飞机容易受不稳定气流的影响，乘客的舒适度相对不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：目前Y12II、Y12IV和Y12E型机无自动驾驶仪系统的问题。本专利技术的技术方案：一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统，包括自动驾驶仪计算机1、姿态指示器2、状态指示板3、俯仰舵机4、横滚舵机5、偏航舵机6、模式控制板7、配平适配器8、配平继电器9、驾驶盘开关10、音频告警盒11、高度选择器12、航向速率陀螺13、大气数据计算机14、操纵系统钢索15、副翼调整片操纵系统16、升降舵调整片操纵系统17、电源系统18、配平开关19、导航系统20；其中，电源系统18为自动驾驶仪计算机1和俯仰舵机4、横滚舵机5和偏航舵机6供电，通过驾驶盘开关10和配平继电器9将“自驾断开”、“同步”、“复飞”和“手动配平”信号传送给自动驾驶仪计算机1；配平适配器8与配平继电器9能将舵机的驱动信号转换为适合Y12IV型机的形式：正常工作时，自动驾驶仪计算机1通过配平适配器8与配平继电器9控制升降舵调整片操纵系统17，实现自动配平功能；当手动配平时，副翼调整片操纵系统16和升降舵调整片操纵系统17向配平适配器8与配平继电器9发出信号并由它们控制自动驾驶仪断开和切断自动配平电源；当配平开关19断开时，自动配平电源断开，自动驾驶仪系统将自动断开；导航系统20将姿态、航向信号输送给姿态指示器2和自动驾驶仪计算机1，同时，20导航系统将偏差控制量信号输送给1自动驾驶仪计算机；大气数据计算机14将空速、气压高度等大气数据信号输送给自动驾驶仪计算机1；模式控制板7将模式控制命令发送给自动驾驶仪计算机1，同时接受自动驾驶仪计算机1反馈的各个模式状态的数据；自动驾驶仪计算机1按内置的控制律直接控制俯仰舵机4、横滚舵机5和偏航舵机6的运动，同时根据舵机的反馈进行监控；舵机通过操纵系统15钢索与机上操纵线系相连接及通过操纵线系控制飞机实现需要的飞行状态；自动驾驶仪计算机1的飞行指引命令输送给姿态指示器2上进行显示；高度选择器12接收大气数据计算机14和导航系统20的信号，根据飞行员的操作，解算出预选高度偏差信号和预选升降速度偏差信号输出给自动驾驶仪计算机1，实现预选高度功能和预选升降速度功能；音频告警盒11接收自动驾驶仪计算机1的告警信号，在自动驾驶仪系统断开时给出声音告警。本专利技术的有益效果：加装该数字式自动驾驶仪后，飞机能够实现自动驾驶、偏航阻尼、预选航向、导航、进场、高度保持、预选高度保持、空速保持、升降速度保持、俯仰自动配平、飞行指引、复飞、背航迹、半倾斜模式、紊流模式等功能，整机提高操稳性得到提高，驾驶员操作强度减轻，提高了安全性和可靠性，大幅度的改善了乘客舒适度。附图说明图1为本专利技术的结构图，其中，1为自动驾驶仪计算机，2为姿态指示器，3为状态指示板，4为俯仰舵机，5为横滚舵机，6为偏航舵机，7为模式控制板，8为配平适配器，9为配平继电器，10为驾驶盘开关，11为音频告警盒，12为高度选择器，13为航向速率陀螺，14为大气数据计算机，15为操纵系统钢索，16为副翼调整片操纵系统，17为升降舵调整片操纵系统，18为电源系统，19为配平开关，20为导航系统。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术的安装及工作方式进行描述。(1)系统相关硬件安装，自动驾驶仪系统安装的设备有：驾驶仪计算机、横滚舵机、俯仰舵机、偏航舵机、开关、配平适配器、模式控制板、状态指示板、航向速率陀螺、大气数据计算机、高度选择器、姿态指示器等。根据设备安装的需要，其中驾驶仪计算机、配平适配器及配平继电器安装在驾驶舱右侧设备间；横滚舵机安装在机身中部顶棚上,俯仰舵机和偏航舵机都安装在尾部；控制开关安装在左右驾盘上。(2)实现的功能Y12IV型机加装自动驾驶仪后能够实现以下功能：自动驾驶功能(AP)：自动驾驶功能接通时，自动进入俯仰和滚转姿态保持模式，即控制飞机以接通时的俯仰姿态角为基准、滚转姿态恢复到水平状态下飞行。通过调整模式控制板上的“垂直配平按钮”，可以改变俯仰姿态保持的基准。偏航阻尼功能(YD)：偏航阻尼功能接通时，自动驾驶仪进入偏航阻尼模式，对飞机在飞行中的航向变化进行阻尼，提高飞机的稳定性和舒适度。预选航向功能(HDG)：预选航向功能接通时，自动驾驶仪接受来自水平位置指示器的航向偏差信号，控制飞机按预置的航向飞行。导航功能(NAV)：导航功能接通时，自动驾驶仪接受来自导航系统的航线偏差信号，调整飞机按预定的航线飞行。进场功能(APP)：进场功能接通时，自动驾驶仪可以接收无线电信标台或微波着陆设备的指令，在截获着陆航向信标信号和下滑信号后进入进场控制模式，引导飞机进场和下滑。高度保持功能(ALT)：高度保持功能接通时，自动驾驶仪控制飞机以接通时的气压高度为基准飞行。通过调整模式控制板上的“垂直配平按钮”，可以改变高度保持的基准。预选高度保持功能：通过调整高度选择器，预先设定飞行需要飞到的高度，驾驶仪将控制飞机将达到并保持在预选高度上飞行。空速保持(IAS)：空速保持功能接通时，自动驾驶仪控制飞机以接通时的指示空速为基准飞行。通过调整模式控制板上的“垂直配平按钮”，可以改变空速保持的基准。升降速度保持功能(VS)：通过调整高度选择器，预先设定飞行需要的升降速度，接通升降速度保持功能后，将按照预选升降速度飞行。俯仰姿态自动配平功能(TRIM)：自动驾驶功能接通时，自动进入俯仰姿态自动配平模式，按照不同的俯仰姿态保持角度，对俯仰通道进行自动配平。飞行指引输出功能(FD)：飞行指引功能接通时，通过姿态指示器上的指令杆同步指示飞机当前的俯仰姿态，并提示飞行员下一步飞机将进行的飞行趋势。当自动驾驶功能接通时，自动驾驶仪将控制飞机根据飞行指引指令进行飞行；当断开自动驾驶功能时，提示飞行员手动操纵飞机按飞行指引指令飞行。复飞功能(GA)：复飞功能接通时，飞行指引功能将指示飞行员进行上仰操作，此时需要飞行员手动操纵飞机复飞。背航迹功能(BC)：背航迹功能接通时，自动驾驶仪控制飞机跟踪背台航线飞行。半倾斜模式(HALFBANK)：在半倾斜模式下，可以将飞机的最大倾角限制为原来的一半，以提高飞机舒适度。软驾驶(紊流)模式(SOFTRIDE)：通过在驾驶仪控制板上选择湍流模式，可以软化驾驶仪控制增益实现软驾驶，使得在湍流状态下提高飞机的舒适度。在进场着陆方式下湍流模式无效。飞行前自检测功能(TEST)：具备完善的系统自测试和故障诊断能力，通过故障监控与处理，上报故障信息并输出。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统，包括自动驾驶仪计算机(1)、姿态指示器(2)、状态指示板(3)、俯仰舵机(4)、横滚舵机(5)、偏航舵机(6)、模式控制板(7)、配平适配器(8)、配平继电器(9)、驾驶盘开关(10)、音频告警盒(11)、高度选择器(12)、航向速率陀螺(13)、大气数据计算机(14)、操纵系统钢索(15)、副翼调整片操纵系统(16)、升降舵调整片操纵系统(17)、电源系统(18)、配平开关(19)、导航系统(20)；其中，电源系统(18)为自动驾驶仪计算机(1)和俯仰舵机(4)、横滚舵机(5)和偏航舵机(6)供电，通过驾驶盘开关(10)和配平继电器(9)将“自驾断开”、“同步”、“复飞”和“手动配平”信号传送给自动驾驶仪计算机(1)；配平适配器(8)与配平继电器(9)能将舵机的驱动信号转换为适合Y12IV型机的形式：正常工作时，自动驾驶仪计算机(1)通过配平适配器(8)与配平继电器(9)控制升降舵调整片操纵系统(17)，实现自动配平功能；当手动配平时，副翼调整片操纵系统(16)和升降舵调整片操纵系统(17)向配平适配器(8)与配平继电器(9)发出信号并由它们控制自动驾驶仪断开和切断自动配平电源；当配平开关(19)断开时，自动配平电源断开，自动驾驶仪系统将自动断开；导航系统(20)将姿态、航向信号输送给姿态指示器(2)和自动驾驶仪计算机(1)，同时，(20)导航系统将偏差控制量信号输送给(1)自动驾驶仪计算机；大气数据计算机(14)将空速、气压高度等大气数据信号输送给自动驾驶仪计算机(1)；模式控制板(7)将模式控制命令发送给自动驾驶仪计算机(1)，同时接受自动驾驶仪计算机(1)反馈的各个模式状态的数据；自动驾驶仪计算机(1)按内置的控制律直接控制俯仰舵机(4)、横滚舵机(5)和偏航舵机(6)的运动，同时根据舵机的反馈进行监控；舵机通过操纵系统(15)钢索与机上操纵线系相连接及通过操纵线系控制飞机实现需要的飞行状态；自动驾驶仪计算机(1)的飞行指引命令输送给姿态指示器(2)上进行显示；高度选择器(12)接收大气数据计算机(14)和导航系统(20)的信号，根据飞行员的操作，解算出预选高度偏差信号和预选升降速度偏差信号输出给自动驾驶仪计算机(1)，实现预选高度功能和预选升降速度功能；音频告警盒(11)接收自动驾驶仪计算机(1)的告警信号，在自动驾驶仪系统断开时给出声音告警。...

【技术特征摘要】
1.一种轻型固定翼飞机数字式自动驾驶仪系统，包括自动驾驶仪计算机(1)、
姿态指示器(2)、状态指示板(3)、俯仰舵机(4)、横滚舵机(5)、偏航舵机(6)、
模式控制板(7)、配平适配器(8)、配平继电器(9)、驾驶盘开关(10)、音频告警
盒(11)、高度选择器(12)、航向速率陀螺(13)、大气数据计算机(14)、操纵系
统钢索(15)、副翼调整片操纵系统(16)、升降舵调整片操纵系统(17)、电源系统
(18)、配平开关(19)、导航系统(20)；
其中，电源系统(18)为自动驾驶仪计算机(1)和俯仰舵机(4)、横滚舵机
(5)和偏航舵机(6)供电，通过驾驶盘开关(10)和配平继电器(9)将“自驾断
开”、“同步”、“复飞”和“手动配平”信号传送给自动驾驶仪计算机(1)；配平适
配器(8)与配平继电器(9)能将舵机的驱动信号转换为适合Y12IV型机的形式：
正常工作时，自动驾驶仪计算机(1)通过配平适配器(8)与配平继电器(9)
控制升降舵调整片操纵系统(17)，实现自动配平功能；当手动配平时，副翼调整片
操纵系统(16)和升降舵调整片操纵系统(17)向配平适配器(8)与配平继电器(9)
发出信号并由它们控制自动驾驶仪断开...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓明，张宾伟，汪东洋，杨文凯，梁宪福，李中喜，付博，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23