[发明专利]一种用于飞机方向舵控制的脚蹬系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种用于飞机方向舵控制的脚蹬系统及其控制方法。脚蹬系统包括第一脚蹬组件、第二脚蹬组件和感觉力配平单元，三者之间通过连杆而两两联动。其中，第一脚蹬组件设有能够为第一脚蹬提供阻尼作用的阻尼机构；感觉力配平单元设有能够在第二脚蹬组件处提供阻尼作用的弹性机构。当第一脚蹬连杆组件出现断裂时，弹性机构此时能够提供阻尼作用，避免飞行员脚部承受较大负担。在第二脚蹬连杆组件出现断裂时，由于第一脚蹬组件和第二脚蹬组件彼此联动，阻尼机构此时能够提供阻尼作用。

技术领域

本发明涉及飞机的控制设备，其尤其涉及一种用于飞机方向舵控制的脚蹬系统及其控制方法，脚蹬系统为一种分布式构架的方向舵脚蹬系统。

背景技术

方向舵脚蹬组件具有位于正驾驶位的正驾驶位脚蹬组，以及位于副驾驶位的副驾驶位脚蹬组。飞行员通过踩动正驾驶位脚蹬组或副驾驶位脚蹬组，触发驾驶系统产生相应的电信号并控制相应的机构实现刹车、转向指令。

对于飞机的方向舵而言，在常规情况下，方向舵急偏和振荡别列为灾难级故障，丧失方向舵控制被列为危险级故障；而完全丧失脚蹬感觉力为灾难级故障。其中，脚蹬感觉力是指飞行员在踩踏脚蹬时，脚蹬处反馈过来的阻尼力。飞行员根据脚蹬感觉力的大小有意识地控制脚蹬的踩踏深度，以此控制转向、刹车幅度。为了避免出现上述各类故障，方向舵脚蹬系统的作动器、感觉力阻尼机构一般采用多余度设计，以此保证在某一脚蹬无法对外输出指令、某一个或多个的脚蹬感觉力机构出现故障的情况下，飞行员可以正常驾驶飞机。

图1示出了一种采用集中式架构的方向舵脚蹬系统。如图1所示，该脚蹬系统将六组位置传感器12和力感觉机构13集成在方向舵模块14中，其中，脚蹬10、11通过拉杆15与模块14相连。飞行员仅需施加较小的力量即可踩动脚蹬10、11，脚蹬系统的控制精度较高，但同时存在共模故障的风险。

图2示出了一种采用2*2+1分布式架构的方向舵脚蹬系统。如图2所示，正、副驾驶位的脚蹬组件20、21的侧部分别设置了两余度位置传感器22，用于控制方向舵两个作动器23运动。此外，该脚蹬组件20、21还设有未示出的备用机械控制通道，以此控制方向舵的另一个作动器。由于提供感觉力的机构独立于脚蹬之外，具体地，感觉力机构24设在正驾驶位的左侧；由阻尼器、摩擦器组成的另一阻尼机构25设在副驾驶位的右侧，以此分别在正驾驶位脚蹬20、副驾驶位脚蹬21提供感觉力。正、副驾驶位的脚蹬组件两侧的两组传感器机构(传感器以及对应的作动器)以及备用的机械控制通道共同组成了2*2+1的构架。对于该脚蹬系统，其需要设置一种较为复杂的备用机械控制通道；除此之外，由于包括正驾驶位左侧的第一拉杆27、正驾驶位和副驾驶位之间的第二拉杆28，以及副驾驶位右侧的第三拉杆29，正副驾驶的脚蹬利用这3套拉杆联动，拉杆27、 28、29出现断裂的概率较大。

图3示出了一种采用2*2*2+1分布式架构的方向舵脚蹬系统。如图2所示，正、副驾驶位脚蹬组件30、31上分别设置了两余度的位置传感器32、33，感觉力配平单元35上也设有两余度的位置传感器。副脚蹬驾驶位脚蹬组件上设有由阻尼器和摩擦器组成的阻尼机构34，以此为副驾驶脚蹬提供感觉力。感觉力配平单元35上设有感觉力弹簧，以此间接地为正驾驶脚蹬、副驾驶脚蹬提供感觉力。对于该方向舵脚蹬系统，当正、副驾驶脚蹬组件间的拉杆36断裂后，正驾驶脚蹬30由于与感觉力配平单元35断开而不再受到阻尼作用，其将自由运动。在该状态下，虽然可通过余度管理方法将正驾驶侧的指令抑制，但自由活动的脚蹬30仍会给飞行员造成较大的脚部负担。

发明内容

针对根据现有技术的脚蹬系统的上述现状，本发明的目的在于提供一种在任一连杆出现断裂的情况下，飞行员仍能接受感觉力的脚蹬系统。

该目的通过根据本发明以下形式的一种用于飞机方向舵控制的脚蹬系统来实现。该脚蹬系统包括第一脚蹬组件、第二脚蹬组件和感觉力配平单元。其中，所述第一脚蹬组件和第二脚蹬组件通过第一脚蹬连杆组件而彼此联动，所述第二脚蹬组件和所述感觉力配平单元通过第二脚蹬连杆组件而彼此联动。