一种基于小型直升机的混合操纵机构的制作方法

本发明涉及航空器设计制造技术领域，特别是涉及一种基于小型直升机的混合操纵机构。

背景技术

伴随着直升机技术、电子技术和控制理论的发展，以及对直升机飞行品质要求的不断提高，直升机的操纵系统在数十年中经历了从机械操纵到电传操纵，再到光传操纵的发展历程。

早期的直升机采用简单机械式操纵系统，由简单的软式钢索、滑轮、硬式连杆和曲柄等机械部件组成，驾驶员通过直接操纵机械传动系统来控制直升机的自动倾斜器和尾桨，实现对直升机飞机姿态和飞行轨迹的控制。这种操纵系统虽然结构简单直接、可靠性高，但是，由于旋翼桨叶的变距力会传到驾驶杆上，因而杆力较大且易发生抖杆，并且操纵线系中积累的间隙、摩擦等都会表现在驾驶杆上，使驾驶员感到不悦，损害操纵品质。

为了解决上述简单机械式操纵系统所存在的问题，当代大多数直升机采用了液压助力式机械操纵系统，其是把液压助力系统(伺服机构)增加到原来的简单机械式操纵系统中，然而随着直升机设计的发展和相关技术的不断提高，直升机的稳定性与可操纵性之间的矛盾更加突出，相继出现了增稳操纵系统和控制增稳操纵系统。这些措施不可避免的带来一些不可逾越的缺点，比如机械杆系更加复杂、重量更重和占据空间更大等。显然，这些缺点会限制设计师根据任务要求设计出最佳布局以提高直升机的性能，为此，电传操纵系统就应运而生了。

电传操纵系统可定义为：驾驶员的操纵指令信号只通过导线或总线传给计算机，经其计算按预定的规律产生输出指令，来操纵旋翼和尾桨变距，以实现对直升机的操纵，但是电传操纵系统的安全可靠性是由余度技术来保证，远不及机械操纵系统可靠性高，因此目前仍有很多直升机依然是采用机械操纵系统，但是大多数直升机的操纵过程，如航向操纵、纵向操纵以及横向操纵都是通过单独的机构完成，且机构分散度高，比较占用空间，不存在相关联性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构紧凑小巧，占用空间少的基于小型直升机的混合操纵机构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于小型直升机的混合操纵机构，包括前梁和中梁，所述中梁的前端与所述前梁的中部可转动连接，所述中梁的一侧安装有单自由度连杆机构，所述单自由度连杆机构的前端向上连接有第一控制杆，所述单自由度连杆机构的后端向下连接有第一操纵杆，所述中梁的中部用于与机身耳片可转动连接；所述前梁的一端向上连接有第二控制杆，所述前梁的另一端向下连接有第二操纵杆，位于所述第二操纵杆前端的所述前梁上向上连接有第三控制杆，所述中梁的后端向下连接有第三操纵杆；所述第一控制杆、所述第二控制杆和所述第三控制杆均用于与倾斜器连接，所述第一操纵杆、所述第二操纵杆和所述第三操纵杆均用于与机舱操纵系统连接。

可选的，所述中梁为l型中梁，所述l型中梁包括长臂和短臂，所述短臂通过第一螺栓与所述前梁的中部可转动连接。

可选的，所述单自由度连杆机构包括前摆臂、连接杆和后摆臂，所述前摆臂通过第二螺栓可转动连接在所述长臂的前部，所述后摆臂通过第三螺栓可转动连接在所述长臂的后部，所述前摆臂的后端和所述后摆臂的前端通过所述连接杆连接，所述前摆臂的前端与所述第一控制杆可转动连接，所述后摆臂的后端与所述第一操纵杆可转动连接。

可选的，位于所述前摆臂与所述长臂连接处的所述第二螺栓上设置有第一轴承，所述第一轴承用于所述前摆臂作定轴转动；位于所述后摆臂与所述长臂连接处的所述第三螺栓上设置有第二轴承，所述第二轴承用于所述后摆臂作定轴转动。

可选的，所述前梁为圆弧型前梁，所述中梁位于所述圆弧型前梁的圆弧内侧，所述第二控制杆和所述第三控制杆沿所述第一螺栓的轴线对称布置。

可选的，所述第二控制杆、所述第三控制杆和所述第二操纵杆均通过螺栓与所述前梁可转动连接；所述第一操纵杆和所述第一控制杆均通过螺栓与所述单自由度连杆机构可转动连接；所述第三操纵杆通过螺栓与所述中梁可转动连接。

可选的，所述中梁通过螺栓所述机身耳片可转动连接。

可选的，所述中梁通过所述第二螺栓或所述第三螺栓与所述机身耳片可转动连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明基于小型直升机的混合操纵机构，混合了横向操纵、纵向操纵和总距操纵三种操纵形式，简化了以前庞杂的机构，使得机构更加紧凑、占用空间少，三种操纵模式关联性强，操纵稳定性高，结构上的简化也更有利于后期的检查、维护和维修，有效避免了现有技术中横向操纵、纵向操纵以及总距操纵需要单独的机构完成，而造成的机构分散度高、占用空间大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于小型直升机的混合操纵机构在机身上的安装位置示意图；

图2为本发明基于小型直升机的混合操纵机构示意图；

图3为本发明基于小型直升机的混合操纵机构功能实现原理图；

图4为本发明基于小型直升机的混合操纵机构处于平衡位置的示意图；

图5为本发明基于小型直升机的混合操纵机构进行纵向操纵的示意图；

图6为本发明基于小型直升机的混合操纵机构进行总距操纵的示意图；

其中，附图标记为：1、前梁；2、中梁；3、机身耳片；4、第一控制杆；5、第二控制杆；6、第三控制杆；7、第一操纵杆；8、第二操纵杆；9、第三操纵杆；10、单自由度连杆机构；101、前摆臂；102、连接杆；103、后摆臂；11、第一螺栓；12、第二螺栓；13、第三螺栓；14、倾斜器；15、机舱操纵系统；16、桨叶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种结构紧凑小巧，占用空间少的基于小型直升机的混合操纵机构。

基于此，本发明提供一种基于小型直升机的混合操纵机构，包括前梁和中梁，中梁的前端与前梁的中部可转动连接，中梁的一侧安装有单自由度连杆机构，单自由度连杆机构的前端向上连接有第一控制杆，单自由度连杆机构的后端向下连接有第一操纵杆，中梁的中部用于与机身耳片可转动连接；前梁的一端向上连接有第二控制杆，前梁的另一端向下连接有第二操纵杆，位于第二操纵杆前端的前梁上向上连接有第三控制杆，中梁的后端向下连接有第三操纵杆；第一控制杆、第二控制杆和第三控制杆均用于与倾斜器连接，第一操纵杆、第二操纵杆和第三操纵杆均用于与机舱操纵系统连接。

本发明基于小型直升机的混合操纵机构，混合了横向操纵、纵向操纵和总距操纵三种操纵形式，简化了以前庞杂的机构，使得机构更加紧凑、占用空间少，三种操纵模式关联性强，操纵稳定性高，结构上的简化也更有利于后期的检查、维护和维修，有效避免了现有技术中横向操纵、纵向操纵以及总距操纵需要单独的机构完成，而造成的机构分散度高、占用空间大的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1～2所示，本实施例提供一种基于小型直升机的混合操纵机构，包括前梁1和中梁2，中梁2的前端与前梁1的中部可转动连接，中梁2的一侧安装有单自由度连杆机构10，单自由度连杆机构10的前端向上连接有第一控制杆4，单自由度连杆机构10的后端向下连接有第一操纵杆4，中梁2的中部与机身耳片3通过螺栓可转动连接；前梁1的一端向上连接有第二控制杆5，前梁1的另一端向下连接有第二操纵杆8，位于第二操纵杆8前端的前梁1上向上连接有第三控制杆6，即如图2所示，第二控制杆5、第二操纵杆8以及第三控制杆6均连接在前梁1上，且第三控制杆6位置第二控制杆5和第二操纵杆8之间；中梁2的后端向下连接有第三操纵杆9；如图3所示，第一控制杆4、第二控制杆5和第三控制杆6均通过相关连接件与倾斜器14连接，第一操纵杆7、第二操纵杆8和第三操纵杆9均通过相关连接件与机舱操纵系统15连接，在倾斜器14的上方还通过相关连接件连接有桨叶16。

于本具体实施例中，如图2所示，中梁2为l型中梁，l型中梁包括长臂和短臂，短臂通过第一螺栓11与前梁1的中部可转动连接。而且，如图2所示，单自由度连杆机构10包括前摆臂101、连接杆102和后摆臂103，前摆臂101通过第二螺栓12可转动连接在l型中梁长臂的前部，后摆臂103通过第三螺栓13可转动连接在l型中梁长臂的后部，前摆臂101的后端和后摆臂103的前端通过连接杆102连接，且连接杆102与前摆臂101后摆臂103均为螺栓连接，前摆臂101的前端用于与第一控制杆4可转动连接，后摆臂103的后端用于与第一操纵杆7可转动连接，上述单自由度连杆机构10的设置用于确保第一控制杆4与第一操纵杆7平行，且均与水平面垂直。

进一步地，如图1～2所示，位于前摆臂101与l型中梁长臂连接处的第二螺栓12上设置有第一轴承，第一轴承用于前摆臂101作定轴转动；相应的，位于后摆臂103与l型中梁长臂连接处的第三螺栓13上设置有第二轴承，第二轴承则用于后摆臂103作定轴转动。

进一步地，如图1～2所示，前梁1为圆弧型前梁，中梁2位于圆弧型前梁的圆弧内侧，第二控制杆5和第三控制杆6沿第一螺栓11的轴线所在直线对称布置，由第三控制杆6和第二操纵杆8分别占据前梁1的两端点，第二操纵杆8位于前梁1的端点处有利于提高第二操纵杆8的操纵灵敏性。

进一步地，如图2所示，第二控制杆5、第三控制杆6和第二操纵杆5均通过螺栓与前梁1可转动连接；第一操纵杆7和第一控制杆4分别通过螺栓与单自由度连杆机构10的两端可转动连接；第三操纵杆9通过螺栓与中梁2的后端点处可转动连接。

进一步地，中梁2可通过第二螺栓12或第三螺栓13与机身耳片3可转动连接，有利于提高混合操纵机构的结构紧凑性。

下面分别以横向操纵、纵向操纵和总距操纵为例对本实施例作使用说明：

(一)横向操纵过程：

如图4所示，整个混合操纵机构处于平衡状态，中梁2通过第三螺栓13固定在机身耳片3上，前梁1在中部通过第一螺栓11与中梁2可转动连接，前梁1可绕第一螺栓11的轴线作定轴转动。通过操纵机舱操纵系统15，带动第二操纵杆8上下运动，由于中梁2此时是固定的，从而第二操纵杆8带动前梁1开始做绕第三螺栓13轴线的定轴转动，进而带动第二控制杆5和第三控制杆6，从而实现横向操纵。

(二)纵向操纵过程；

以图4所示的平衡状态为基础，通过操纵机舱操纵系统15带动第一操纵杆7竖直向下运动，就可以依次带动后摆臂103、连接杆102以及前摆臂101作相应联动，进而带动第一控制杆4向上竖直运动，如图5所示，从而实现通过机舱控制系统15的操纵控制倾斜器14的纵向运动，最终实现纵向操纵。

(三)总距操纵过程：

同样以图4所示的平衡状态为基础，通过操纵机舱操纵系统15，拉动第三操纵杆9向下运动，由于中梁2通过第三螺栓13连接在机身耳片3上，进而使得中梁2连带整个混合操纵机构同时在第三操纵杆9的拉动下作绕第三螺栓13轴线的定轴转动，如图6所示，并通过三个控制杆的传递，最终实现倾斜器14上下平移，达到提总距的操纵目的。

由此可见，本实施例混合了横向操纵、纵向操纵和总距操纵三种操纵形式，简化了以前庞杂的机构，使得机构更加紧凑、占用空间少，三种操纵模式关联性强，操纵稳定性高，结构上的简化也更有利于后期的检查、维护和维修，有效避免了现有技术中横向操纵、纵向操纵以及总距操纵需要单独的机构完成，而造成的机构分散度高、占用空间大的问题。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。