间接驱动的主动控制杆制造技术

提供一种用于飞机控制系统的间接驱动的主动控制杆。所述间接驱动的主动控制杆向所述控制杆提供包括主动反馈和被动反馈。所述被动反馈涉及所述控制杆相对于反馈中间位置的调整。所述主动反馈主动地调整所述反馈中间位置的位置，从而调整所述被动反馈的反馈表现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及用于飞机的控制杆，更具体地，用于飞机的线传飞控控制杆。
技术介绍
随着对民用和军用飞机的性能要求的提高，传统的使用机械连接的控制技术不能缓解飞行员的更高的脑力和体力的控制行为。这样，现今的高性能飞机以及一些运输机使用“线传飞控”的侧杆和中心杆，它们也被称为“控制杆”。这些线传飞控的控制杆模拟有关飞机操纵面的触觉反馈给控制杆。在“被动的”控制杆中，根据控制杆的杆所施加的偏离，飞行员会感到弹簧力或阻尼力，所施加的偏离是给飞行控制电脑(FCC)的控制输入。这些力由弹簧阻尼箱实现。在这种被动的控制杆中，飞行员的控制器的力(即，触觉)通常是固定的。与传统的控制器相反，这种被动控制概念的弊端在于飞行员失去了与飞机的操纵面的联系，在驾驶舱中也失去了与第二飞行员的联系。这样，飞行员失去了触觉信息，只能使用视觉线索来告知自己实际的飞行状态和可用的平稳控制动力以及另外一个飞行员做什么。其他不足之处涉及这样的事实反馈表现(反馈资料，feedback profile)不能被调整以弥补飞机在飞行状态中或操纵面的其他的变化，例如因海拔高度、天气、或机械故障产生的变化。在“直接驱动的主动”控制杆中，飞行员通过单独使用精密的伺服系统而感受到模拟的控制力。在直接驱动的主动控制器中，马达、驱动器、高带宽闭环力和阻尼控制算法被用来直接给杆提供触觉反馈，以便模拟飞机的操纵面的触觉反馈。通过使用该高带宽系统， 由于增加了多个传感器，以及控制系统的复杂性，该系统既昂贵又笨重。此外，考虑到了，在这些直接驱动的主动系统中，如果马达故障，杆能被锁定，从而阻止飞行员控制飞机。为了纠正这个问题，必须把不必要的冗余建立这个系统中。希望提供一种用于控制杆的可调整的触觉反馈系统，它没有标准的、“完全主动” 的控制杆的缺点，并且能被调整以向一个控制杆提供有关其他控制杆的飞行员的行动的触觉反馈。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了用于飞机的新型的和改进的控制系统，它包括向该控制系统的控制杆提供主动和被动反馈。使用主动和被动反馈能给两个系统都带来好处，比如制造成本较低的简单的机械设备，并且不需要高带宽驱动器和算法。在具体的实施例中，一个间接驱动的主动控制杆包括杆，被动反馈装置和致动器。 杆相对于机械基准可由飞行员移动，以向飞机输入控制信号。杆能控制俯仰和滚转的其中一种或两种姿态。被动装置相对于机械基准可移动，并且当杆相对于被动装置移动时，被动装置直接作用于杆，以便提供被动反馈力的表现(力的资料，force profile)给杆。致动器可操作地与被动反馈装置耦联，以便主动地调整被动反馈装置相对于机械基准的位置。通过调整被动反馈装置相对于机械基准的位置，从而能够调整被动反馈装置相对于机械基准的力的表现。在实施例中，被动反馈部件包括凸轮，其包括凸轮表面和阻力装置。凸轮表面限定了反馈中间位置。杆包括凸轮从动件，其随凸轮表面从动。阻力装置逐渐使凸轮表面偏置， 来抵抗凸轮从动件从反馈中间位置移动，以提供被动触觉反馈。在更具体的实施例中，阻力装置可由弹簧和/或阻尼装置提供。阻尼装置可为旋转式流体阻尼器。在一个实施例中，凸轮表面为基本V形，凸轮从动件位于凸轮表面的V形内。当凸轮从动件接触V形表面的两侧或处于V形的中部时，此位置为反馈中间位置。在一个实施例中，被动反馈组件包括承载凸轮表面和阻力装置的万向节装置。致动器可操作地耦接至万向节装置，并且被配置称调整万向节装置相对于机械基准的位置， 以用于主动地调整被动反馈组件相对于机械基准的位置。这样的调整也有利于反馈表现相对于机械基准的修改。万向节装置和杆可枢转地固定至机械基准，以便绕共同的第一轴线枢转运动。此外，致动器可为线性致动器，枢转地耦接至万向节装置，以便绕第二轴线进行相对的枢转运动，并且致动器可枢转地耦接至机械基准，以便偏离第一和第二轴线的绕第二轴线运动。在一个实施例中，被动反馈装置可操作地在杆与致动器之间耦接，使得致动器任何的故障都不会完全地阻止杆相对于机械基准和反馈组件的运动。因为以杆相对于机械基准的运动成比例地对飞机进行控制，在致动器故障，杆相对于机械基准的移动没有被阻止的情况下，控制杆仍然能够被用于控制该飞机。在另一个实施例中，被动反馈组件包括至少一个偏压件，偏压件设置在在致动器与杆之间，而不是在机械基准和杆之间位于杆和机械基准的连接处。在这种设置中，没有施加至杆的外部的负载，偏压件没有通过致动器抵抗被动反馈装置相对于机械基准的位置的主动调整。因此，由于致动器调整被动反馈装置相对于机械基准的位置，在飞行员对操作杆进行作用时，偏压件没有被操作。在一个实施例中，万向节装置与包含凸轮表面的凸轮彼此枢转地耦接。在一个实施例中，杆相对于机械基准至少可在二个维度移动，其中一个维度代表俯仰，另外一个维度代表滚转。通过可移动地耦接至机械基准的杆和提供杆相对于机械基准的被动反馈表现的反馈装置来提供另一个飞机控制系统。反馈装置的至少一部分可相对于机械基准和第一杆移动，以相对于机械基准调整第一反馈表现。在一个实施例中，飞机控制系统还包括耦接至被动反馈装置的致动器，以便调整被动反馈装置相对于机械基准的位置从而调整反馈表现。在一个实施例中，反馈装置包括减震构件。当致动器调整被动反馈装置相对于机械基准的位置时，减震构件不会抵抗(work against)致动器。还提供向飞机控制系统的控制杆提供反馈的方法。该方法包括以下步骤当控制杆从反馈中间位置过渡时，被动地偏压控制杆；主动地相对于机械基准调整反馈中间位置， 以相对于机械基准调整被动反馈表现。被动地偏压控制杆的步骤可由被动反馈装置实施。被动地偏压控制杆的步骤可包括当杆从相对于被动反馈装置的反馈中间位置运动(transition)时，对杆的偏压减振。 在更具体的实施例中，减振独立于机械基准和控制杆之间的相对运动。其他方面，当结合附图时根据下面详细的说明，本专利技术的目标和优点将更明显。附图说明并入并形成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的几个方面，并与说明书一起以便解释本专利技术的原理。在图中所包括的附图是根据本专利技术的实施例的、包括控制杆的飞机控制系统的示意图。虽然本专利技术将会结合特定优选的实施例进行说明，但不是把它局限于这些实施例。相反，目的是为了覆盖所有由附加的权利要求限定的、包含在本专利技术的精神和范围内的所有的替代、改变和等效物。具体实施例方式所包括的附图是飞机控制系统100的简化的示意图，飞机控制系统100能控制飞机的俯仰、滚转或俯仰和滚转。飞机控制系统100基本包括第一和第二控制杆102，104(统称为“控制杆102，104”)。飞行员(例如飞行员和副驾驶)使用控制杆102，104来控制不同的飞机操作，例如俯仰、滚转和/或俯仰和滚转。控制杆102，104被视为线传飞控控制杆，因为操纵控制杆以调整飞机的俯仰和/ 或滚转状态，并不是直接通过机械设备传递到飞机的操纵面上的。相反，控制杆从中间位置的偏离被感知后，转化为电子信号。这些信号接着被传递给致动器，致动器用这些电子信号，在飞机的操纵面中进行按比例的变化。因为控制杆102，104不是机械地连接至操纵面，所以控制系统100结合有应用到控制杆102，104的触觉反馈，以便模拟如果控制杆102，104实际上是机械地耦接至操纵面时，飞行员本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种间接驱动的主动控制杆，其包括：杆，其相对于机械基准可移动；被动反馈装置，其相对于机械基准可移动，当所述杆相对于所述被动反馈装置移动时，所述被动反馈装置直接作用于所述杆，以向所述杆提供被动反馈的力的表现；致动器，其耦接至所述被动反馈装置，以便主动调整所述被动反馈装置相对于所述机械基准的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·斯塔赫尼亚克，T·M·拉萨克，B·P·戴拉，
申请(专利权)人：伍德沃德MPC股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US