[发明专利]一种用于侧杆控制器的操纵力自动检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于侧杆控制器的操纵力自动检测系统，属于飞机侧杆操纵力检测技术领域。

背景技术

飞机侧杆驾驶装置又称侧杆控制器、侧臂飞行控制器或上肢操纵器等，有时也简称侧杆，它是传统中央驾驶杆的偏置和改进。按传统方式，现代民用飞机的俯仰和横滚控制采用侧杆控制器作为操纵输入，前轮转弯系统的控制则需要额外布置一个手柄。为了给侧杆控制器的前期研发试验、后期适航验证试验和地面模拟试验提供依据，需要有一套专用的检测系统来检测侧杆控制器的操纵力特性。传统的用于检测侧杆控制器的操纵力特性的检测系统仅仅能够实现对侧杆控制器的俯仰轴和横滚轴的操纵力检测，并且侧杆控制器在检测系统上的一次安装，只能够检测一个方向上的操纵力，若想测量另外一个方向上的操纵力，必须将侧杆控制器卸下，然后再重新安装。然而，在检测过程中，两次安装侧杆控制器会产生较大的安装误差。为了避免这种安装误差对测量精度的负面影响，常规的测量系统的加工精度必须要做得足够高，以满足测量要求。

而且，目前大多数民用飞机采用的两自由度侧杆控制器(只控制飞机俯仰和横滚)的操纵力特性测试是由侧杆控制器的供应商在ATP阶段完成，主机所还没有有效的方式对侧杆控制器的力性能进行评估和测试。若侧杆控制器发生机械故障影响其操纵力特性，无法对此性能进行有效的评估。

在装有传统侧杆控制器的飞机上，在滑行、起飞滑跑过程中，飞行员需要将手从前轮转弯手柄转移到侧杆控制器上，因此滑跑过程中无法使用前轮转弯手柄来控制飞机转弯，而改用脚蹬来控制飞机的方向。并且，把侧杆控制器、侧显示器和前轮转弯手柄同时布置在侧操纵台上，也增加了布置难度。考虑到人机功效，为了解决侧操纵台空间和布置之间的矛盾，并且满足飞行员可达性，易操纵等要求，中国商用飞机有限责任公司和中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院在申请号为CN201110127784.0的中国发明专利申请中提出了一种新的侧杆控制器，即，在传统的两自由度侧杆控制器上增加旋转操控运动用于控制前轮转弯，该发明专利申请的全部内容以引用的方式被包含在本申请中以更好地理解本发明。目前，民航飞机尚无采用此类前轮转弯控制方式。针对这种新的三自由度侧杆控制器的设计方案，操纵力特性的检测成为设计过程中的难点之一。

目前，还没有检测系统能够一次安装就实现检测三自由度侧杆控制器在各个轴向上的操纵力特性。为了使带有前轮转弯控制的三自由度侧杆控制器在未来飞机机型上能够得到应用，最大程度地发挥侧杆控制器的作用，也为飞行员控制飞机提供最大方便，在三自由度侧杆控制器的研发过程中，需要设计一个检测系统来完成对这种带有前轮转弯控制的侧杆控制器的操纵力-位移特性试验项目的检测。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于侧杆控制器的操纵力自动检测系统，可以实现与三自由度侧杆控制器的俯仰、横滚和前轮转弯这三个轴单一方向运动同步，并且在运动过程中能直接测量侧杆控制器操纵力-位移特性等参数。本发明不仅能为三自由度侧杆控制器的研发提供验证途径，也可以为飞机在地面试验过程中，对传统的两自由度侧杆控制器的操纵力特性校验和故障排查提供试验平台。

本发明的技术方案大致描述如下：

一台伺服电机通过安装在其输出主轴上的三个电磁离合器和传动机构(如齿轮组)将其主轴的运动分别转换成旋转轴、横滚轴或俯仰轴的单独运动。伺服电机对每个轴转动位置的控制是通过侧杆控制器自带的位置传感器的反馈作为输入，每个轴上均安装有力矩传感器，将测量得到的力矩根据机构的结构关系可以转换到手柄控制点处的操纵力。控制计算机根据侧杆控制器的位置反馈信号来计算伺服电机的运动指令，并且根据力矩传感器的测量力矩计算出侧杆控制点处的操纵力，从而得到侧杆控制器的操纵力-位移特性。

该检测系统在检测过程中只需要控制计算机切换三个电磁离合器的接通与断开就可以实现对侧杆控制器在不同运动轴上操纵力特性的检测。

该三自由度侧杆控制器的操纵力检测系统也可以为传统的两自由度侧杆控制器的操纵力特性检测提供试验平台。