一种飞行器姿态操纵装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器控制技术领域，特别涉及一种飞行器姿态操纵装置。
【背景技术】
[0002]现有的飞行器姿态操纵装置是驾驶杆和脚蹬，其控制对象是调节飞行器姿态的作动器，驾驶员通过操纵驾驶杆和脚蹬输出控制信号至计算机，计算机解算该控制信号后，向作动器输出控制指令，进而调节飞行器姿态。比如，飞机的驾驶杆和脚蹬的位移与气动力操纵面的偏转成比例，而气动力操纵面的偏转使飞机的升力和俯仰力矩发生变化，进而改变飞机姿态。
[0003]现有的飞行器姿态操纵装置及其方法存在以下不足:(I)由驾驶员操纵驾驶杆和脚蹬实现飞行器姿态的调节，驾驶员的直接控制对象是作动器，需要经过长期严格的飞行训练才能使飞行员的操纵水平满足要求；(2)驾驶员需要通过手和脚来控制飞行器姿态，对身体协调性的要求非常高。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种飞行器姿态操纵装置，使驾驶员由操纵任务的执行者变为操纵任务的管理者，无需通过驾驶杆和脚蹬控制作动器，而由飞行器姿态操纵装置直接设定飞行器姿态，降低了操纵难度，解决了飞行的安全性和舒适性严重依赖于驾驶员驾驶水平和操纵感的问题。同时，本发明还提供了一种飞行器姿态操纵装置的使用方法。
[0005]本发明的发明目的通过以下技术方案实现:
[0006]一种飞行器姿态操纵装置，包括操作球1、角度传感器A 2、角度传感器B 3、固定柱A 4、连接柱5、可转柱6、角度传感器C 7、固定柱B 8、底座9 ;所述操作球I安装在固定柱A 4中，操纵球I有一部分露出固定柱A 4，操作球I的球心与角度传感器A 2的中心之间的连线和飞行器机体Y轴平行，操作球I的球心与角度传感器B 3的中心之间的连线和飞行器机体X轴平行；固定柱A 4和固定柱B 8通过连接柱5连接固定；可转柱6在连接柱5外侧，并且与连接柱5同轴；角度传感器C 7位于连接柱5和可转柱6之间并且固定在连接柱5外侧；底座9和固定柱B 8连接。
[0007]进一步，所述底座9上设有姿态调节速率变化模式切换开关10。
[0008]进一步，所述底座9上设有紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13。
[0009]进一步，所述底座9上设有与所述紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13相对应的紧急调节指示灯14、一般调节指示灯15、轻缓调节指示灯16。
[0010]进一步，所述底座9上设有I/O接口 17。
[0011]本发明的另一目的在于提供飞行器姿态操纵装置的使用方法，包含以下步骤:
[0012]通过操作飞行器姿态操纵装置的操作球I给定飞行器的俯仰角和滚转角，通过可转柱6给定飞行器的偏航角。
[0013]优选地，所述使用方法还包含以下步骤:
[0014]通过姿态调节速率变化模式切换开关10选择飞行器姿态调节速率模式为可变模式时，操作球I和可转柱6的旋转速率决定飞行器的姿态调节速率。
[0015]通过姿态调节速率变化模式切换开关10选择飞行器姿态调节速率模式为设定模式时，通过紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13设置飞行器的姿态调节紧急等级为紧急，或一般，或轻缓。与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0016]一、驾驶员在操纵飞行器姿态时，由操纵任务的执行者变为操纵任务的管理者，无需通过驾驶杆和脚蹬控制作动器，而是通过一种飞行器姿态操纵装置及其使用方法直接设定飞行器姿态，降低了操纵难度，解决了飞行的安全性和舒适性严重依赖于驾驶员驾驶水平和操纵感的问题。
[0017]二、姿态变化速率可调，并且具有两种调节模式以供选择，即可变模式和设定模式。处于可变模式时，驾驶员的操纵动作速率决定姿态变化速率。处于设定模式时，姿态变化速率由驾驶员提前设定。该调节方法不仅使飞行器姿态调节机制在不同飞行状态和环境条件下更具灵活性，而且考虑到不同驾驶员的操作习惯。
[0018]三、本专利中涉及的装置和使用方法使驾驶员无需通过手和脚控制飞行器姿态，仅需一只手就可控制飞行器姿态，降低了对驾驶员身体协调性的要求。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种飞行器姿态操纵装置的结构示意图；
[0020]图2是本发明实施例中显示屏显示的飞行器姿态符号示意图；
[0021]图3是本发明实施例中计算机的控制示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0023]一种飞行器姿态操纵装置如图1所示，包括操作球1、角度传感器A 2、角度传感器B 3、固定柱A 4、连接柱5、可转柱6、角度传感器C 7、固定柱B 8、底座9、姿态调节速率变化模式切换开关10、紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13、紧急调节指示灯14、一般调节指示灯15、轻缓调节指示灯16和I/O接口 17，其中操作球I在固定柱A 4中，操纵球I有一部分在固定柱A 4外，可在固定柱A 4上以自身球心为中心转动；角度传感器A 2和角度传感器B 3在固定柱A 4内部，操作球I的球心与角度传感器A 2的中心之间的连线和飞行器机体Y轴平行，操作球I的球心与角度传感器B 3中心之间的连线和机体X轴平行；固定柱A 4和固定柱B 8通过连接柱5连接固定；可转柱6在连接柱5外侧，并且与连接柱5同轴；角度传感器C 7位于连接柱5和可转柱6之间并且固定在连接柱5外侧；底座9和固定柱B 8连接；姿态调节速率变化模式切换开关10、紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13、紧急调节指示灯14、一般调节指示灯15和轻缓调节指示灯16位于底座9外表面；I/O接口 17位于底座9外壳。
[0024]部分组成元件功能:
[0025]操作球1:用于调节飞行器滚转角和俯仰角；
[0026]角度传感器A 2:用于检测操作球I以机体X轴为轴转动的角度，输出信号作为飞行器滚转角给定信号；
[0027]角度传感器B 3:用于检测操作球I以机体Y轴为轴转动的角度，输出信号作为飞行器俯仰角给定信号；
[0028]可转柱6:用于调节飞行器偏航角；
[0029]角度传感器C 7:用于检测可转柱6以机体Z轴为轴转动的角度，输出信号作为飞行器偏航角给定信号；
[0030]姿态调节速率变化模式切换开关10:开关处于S档位时，姿态调节速率变化模式为设定模式，即姿态调节速率由紧急调节按钮11、一般调节按钮12和轻缓调节按钮13控制；开关处于V档位时，姿态调节速率变化模式为可变模式，即姿态调节速率随操作球I绕机体X轴、Y轴的转动速率和可转柱6绕机体Z轴的转动速率的增大而增大；
[0031]紧急调节按钮11:若姿态调节速率变化模式为设定模式，按下该按钮后，飞行器姿态调节速率最快，此时飞行器姿态调节紧急等级为紧急；
[0032]一般调节按钮12:若姿态调节速率变化模式为设定模式，按下该按钮后，飞行器姿态调节速率较慢，此时飞行器姿态调节紧急等级为一般；
[0033]轻缓调节按钮13:若姿态调节速率变化模式为设定模式，按下该按钮后，飞行器姿态调节速率最慢，此时飞行器姿态调节紧急等级为轻缓；
[0034]紧急调节指示灯14:当姿态调节速率变化模式为设定模式且飞行器姿态调节紧急等级为紧急时，该灯亮；
[0035]一般调节指示灯15:当姿态调节速率变化模式为设定模式且飞行器姿态调节紧急等级为一般时，该灯亮；
[0036]轻缓调节指示灯16:当姿态调节速率变化模式为设定模式且飞行器姿态调节紧急等级为轻缓时，该灯亮；
[0037]I/O接口 17:—端与角度传感器A 2、角度传感器B 3、角度传感器C 7、姿态调节速率变化模式切换开关10、紧急调节按钮11、一般调节按钮12、轻缓调节按钮13、紧急调节指示灯14、