驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机技术方案

本发明专利技术涉及飞机操纵技术领域，公开一种驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机。驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台电机配置有各自的电机位置控制器，其中，驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。该驾驶位操纵机构使用多余度电机方案，并且能够在主动模式、被动模式和力模式之间切换，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。的安全性和可靠性。的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
驾驶位操纵机构、飞机操纵系统及其控制方法和飞机


[0001]本专利技术涉及飞机操纵
，尤其是涉及一种驾驶位操纵机构，一种飞机操纵系统，一种飞机操纵系统控制方法和一种飞机。

技术介绍

[0002]目前，飞机的电传飞行控制系统以操纵机构作为驾驶员的操纵输入，用于控制飞机的俯仰、滚转或航向姿态，或前轮转弯控制。操纵机构通过位置传感器将飞行员机械操纵转换为电信号输出给飞控计算机，实现飞机俯仰、滚转、航向或前轮转弯控制。
[0003]传统的操纵机构常采用被动式侧杆或机械联动式脚蹬，但在实际使用中存在一些不足，例如被动式侧杆无法实现正、副驾驶侧的联动控制，一侧飞行员无法感知另一侧飞行员的操纵，如果正、副驾驶员交流不及时，则会引起双输入；另外，操纵机构通常采用弹簧和阻尼器提供固定的力感梯度和阻尼力，飞行员无法真实感受到舵面位置和载荷情况。此外，机械联动式脚蹬体积和重量大、安装调试较为复杂、且刚度较差。
[0004]为了弥补被动式侧杆或机械联动式脚蹬操作的不足，出现了一些可以实现电气耦合联动的主动式操纵机构或者主动式操纵方法，这种主动式操纵机构或者主动式操纵方法涉及单个电机。例如，一种操纵方法中，飞机的飞行参数直接发给电机控制模块，由电机控制模块确定期望的力感曲线并通过单个电机输出，从而便于飞行员操控飞机。
[0005]然而，考虑到电机现有的工业水平，目前的主动式操纵方式的单台电机的安全性无法得到有效保证，这将在一定程度上影响飞行安全性。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术中存在的至少一些问题，本专利技术的第一方面提供一种用于飞机操纵机构的驾驶位操纵机构，该驾驶位操纵机构使用多余度电机方案，并且能够在主动模式、被动模式和力模式之间切换，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种驾驶位操纵机构，所述驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，所述驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。
[0008]在该技术方案中，由于驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，该驾驶位操纵机构在实际使用中，能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主
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备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。
[0009]进一步地，所述电机的数量为两台。
[0010]进一步地，在所述主动模式，一部分所述电机的电机位置控制器能够被选择以接收飞控计算机的使能信号，并且只有已使能电机及其电机位置控制器能够得到电源单元的电源输入，以使得一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。
[0011]进一步地，在所述主动模式，所述力矩传感器配置为向飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，所述实际操纵载荷状态用于判定是否将所述主动模式切换为所述被动模式或所述力模式。
[0012]进一步地，所述力矩传感器配置为在感知到飞行员的实际操纵力指令后能够发给其他的驾驶位操纵机构的电机位置控制器以进行代数叠加，以保证多个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。
[0013]进一步地，所述电机位置控制器配置为能够接收飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，并基于所述力感特性信号对各自的电机进行闭环控制，以使得电机的输出带动所述操纵件运动。
[0014]进一步地，所有电机失效时所述驾驶位操纵机构处于所述被动模式。
[0015]进一步地，所述电机出现卡阻或者所述运动传递机构出现卡阻时所述驾驶位操纵机构处于所述力模式。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种飞机操纵系统，该飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个以上第一方面中任意所述的驾驶位操纵机构。
[0017]这样，如上所述的，多个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主
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备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操纵的安全性和可靠性。
[0018]第三方面，本专利技术提供一种飞机操纵系统控制方法，所述飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个驾驶位操纵机构，每个所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述控制方法包括：多个驾驶位操纵机构中相应的驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构出现卡阻时则处于力模式；在所述主动模式、所述被动模式或所述力模式下，所述飞控计算机能够根据接收到的位置传感器组的位置信号控制飞机姿态。
[0019]在该技术方案中，由于多个驾驶位操纵机构中的每个驾驶位操纵机构包括并联设置的多台电机，每台电机配置有各自的电机位置控制器，并且驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，而驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式，这样，各个驾驶位操纵机构能够根据实际飞行需求在主动模式、被动模式和力模式下切换，而在主动模式，飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台电机始终处于主
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备状态，也就是一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态，并且在主动模式、被动模式和力模式下，飞控计算机均根据接收到的位置传感器组提供的反馈信号，对飞机姿态进行控制，从而提升飞机操
纵的安全性和可靠性。
[0020]进一步地，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器分别感知各自对应的飞行员操作指令，每个所述电机位置控制器能够接收全部的飞行员操作指令以进行代数叠加，使得各个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。
[0021]进一步地，在所述主动模式，所述飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，发送给各个驾驶位操纵机构的电机位置控制器以对电机进行控制。
[0022]进一步地，在所述主动模式，所述飞控计算机能够控制各个驾驶位操纵机构的多台所述电机的一部分电机处于主用状态另一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驾驶位操纵机构，其特征在于，所述驾驶位操纵机构用于飞机操纵机构，所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，所述驾驶位操纵机构内出现卡阻时则处于力模式。2.根据权利要求1所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机的数量为两台。3.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，多台所述电机各自的所述电机位置控制器配置为能够接收使能信号，其中，在所述主动模式，一部分所述电机位置控制器能够被选择以接收飞控计算机的使能信号，并且只有已使能的电机及其电机位置控制器能够得到电源单元的电源输入，以使得一部分电机处于主用状态另一部分电机处于备用状态。4.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，在所述主动模式，所述力矩传感器配置为向飞控计算机反馈所述操纵件的实际操纵载荷状态，所述实际操纵载荷状态用于判定是否将所述主动模式切换为所述被动模式或所述力模式。5.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述力矩传感器配置为在感知到飞行员的实际操纵力指令后能够发给其他的驾驶位操纵机构的电机位置控制器以进行代数叠加，以保证多个驾驶位操纵机构的电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。6.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机位置控制器配置为能够接收飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力感特性信号，并基于所述力感特性信号对各自的电机进行闭环控制，以使得电机的输出带动所述操纵件运动。7.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所有电机失效时所述驾驶位操纵机构处于所述被动模式。8.根据权利要求1或2所述的驾驶位操纵机构，其特征在于，所述电机出现卡阻或者所述运动传递机构出现卡阻时所述驾驶位操纵机构处于所述力模式。9.一种飞机操纵系统，其特征在于，包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个权利要求1
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8中任意一项所述的驾驶位操纵机构。10.一种飞机操纵系统控制方法，其特征在于，所述飞机操纵系统包括飞控计算机、电源单元和飞机操纵机构，所述飞机操纵机构包括多个驾驶位操纵机构，每个所述驾驶位操纵机构包括通过运动传递机构连接以能够进行运动传递的操纵件、力矩传感器、并联设置的多台电机和备份力感部件，以及能够向飞控计算机反馈位置信号的位置传感器组，每台所述电机配置有各自的电机位置控制器，其中，所述控制方法包括：多个驾驶位操纵机构中相应的驾驶位操纵机构能够处于主动模式或被动模式，驾驶位操纵机构出现卡阻时则处于力模式；在所述主动模式、所述被动模式或所述力模式下，所述飞控计算机能够根据接收到的位置传感器组的位置信号控制飞机姿态。11.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，各个驾驶位操纵机构的所述力矩传感器分别感知各自对应的飞行员操作指令，每个所述电机位置控制器能够接收全部的飞行员操作指令以进行代数叠加，使得各个驾驶位操纵机构的
电机控制输入指令相同以实现电气耦合联动。12.根据权利要求10所述的飞机操纵系统控制方法，其特征在于，在所述主动模式，所述飞控计算机根据飞机当前飞行参数选择最优的力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，郭海新，薛瀛，郭建伟，方黎，范申磊，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：