[发明专利]一种侧杆操纵试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种侧杆操纵试验装置，用于飞行模拟器驾驶员培训、试飞验证机驾驶员培训、人机闭环系统试验、操纵空行程评估试验及侧杆与纵横耦合比试验。

背景技术

操纵系统是驾驶舱人机交互的重要接口，直接影响了飞机操纵品质。侧杆是现代飞机操纵系统的关键部件之一，它将飞行员与操纵系统联系在一起，直接影响驾驶员操纵感觉。相对驾驶杆盘而言，侧杆力感小，操纵灵活，能够减轻驾驶员操纵负担，但是必须和闭环控制律结合在一起，满足驾驶员操纵品质要求，从而给纵横耦合比、操纵逻辑等侧杆操纵设计、人机闭环系统确认试验、人机闭环系统验证试验、驾驶员培训、人为因素分析和评估等提出了更高要求。

目前的侧杆应用中存在以下三个主要问题：

第一、由于目前侧杆操纵方式没有联动功能，增加了学员把握教练操纵细节、教练把握学员操纵细节的难度，也不利于教练及时发现和矫正学员的错误操纵，给驾驶员培训带来更多培训时间和培训成本。

第二、在飞控系统人机闭环稳定裕度试验中，目前主要采用飞行员手动输入，操纵侧杆产生标准的正弦激励信号。相对驾驶杆盘而言，飞行员更难操纵出标准的正弦连续激励信号，导致无法用于数据分析，也就无法得到准确的人机闭环稳定裕度。

第三、杆到舵面不是一一对应比例关系，驾驶员不知道控制律对实际舵面位置的正或负的叠加量。在实际驾驶飞机过程中，出现一种现象：舵面运动过程中，驾驶员仍然继续操纵侧杆，导致了操纵空行程；这种现象直接影响驾驶员的期望值。而目前对于空行程的评价仅依靠大量飞行员定性评估，而且控制律参数繁多，更增加人机试验繁重程度。由于缺少有效试验手段导致无法定量评估，也无法制定空行程相关标准。在飞控系统研发试验中，侧杆纵横耦合比是设计关键，直接影响设计进程。目前仅依靠驾驶员定性评定，由于缺少试验手段导致无法定量评估，无法制定纵横耦合比，也无法制定纵横耦合比相关标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种侧杆操纵试验装置，用于更有效地进行驾驶员培训、人机闭环测试和空行程控制与纵横耦合比试验。

为解决上述技术问题，根据本发明的侧杆操纵试验装置包括：侧杆头，用于实时显示或纠正飞行模拟器侧杆的操纵动作；接口器，其包含与外部设备相连的接口和与核心控制器相连的接口，用于信号传递；所述的核心控制器，其接收外部输入信号并处理和传输内部输出信号；显示与扫频信号面板，其与所述核心控制器相连并显示输出信号及扫频信号；角度控制机构，其与所述侧杆头相连并由所述核心控制器控制所述侧杆头的运动角度；力控制机构，其与所述侧杆头相连并由所述核心控制器控制所述侧杆头的运动扭矩；其中，所述核心控制器通过接口器接入飞行模拟器的飞控系统。

采用了本发明的侧杆操纵试验装置，具有如下优点。第一，所述侧杆操纵试验装置能够让教练员对飞行员的操纵细节感知和对飞行员操纵动作纠正，可以直接应用到航空公司有侧杆的飞行模拟器培训中。第二，所述侧杆操纵试验装置能够在驾驶员实时监控和感知条件下，注入例如标准正弦信号等扫频信号，提高人机闭环系统稳定裕度试验数据准确性，并减少试飞风险。第三，所述侧杆操纵试验装置能够代替驾驶员完成空行程评定和纵横耦合比评定试验。

作为本发明的进一步改进，所述角度控制机构包括第一电机、由所述第一电机驱动的连接至所述侧杆头的连杆以及与所述侧杆头连接的角度传感器。进一步地，所述核心控制器与角度传感器和第一电机形成闭环控制，由此可以提高信号传输的可靠性，更好地控制实时信号。

作为本发明的进一步改进，所述力控制机构包括第二电机、由所述第二电机驱动的连接至所述侧杆头的连杆以及与所述侧杆头连接的力传感器。进一步地，所述核心控制器与力传感器和第二电机形成闭环控制，由此可以提高信号传输的可靠性，更好地控制实时信号。

作为本发明的进一步改进，所述侧杆头设置于固定的操纵台上，并能够在所述的操作台上进行360度的模拟操作，由此可以更好地对侧杆头起到固定作用。进一步地，所述的显示与扫频信号面板可以动态显示驾驶员或者教练员操纵曲线和纠正动作曲线，以并行方式注入或输出角度扫频信号与力的扫频信号，由此能够可靠地进行信号的接收和输出。

作为本发明的进一步改进，所述扫频信号包括正弦信号，因此可以准确地输出标准正弦信号，提高人机闭环系统稳定裕度试验数据准确性。进一步地，所述输出信号包括舵面信号、俯仰角速度信号、横向角速度信号，由此可以根据需要输出多种信号，实现多种输出功能，能够完成空行程评定和纵横耦合比评定试验。