专利名称：通用电传操纵仿真驾驶杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及航空飞行仿真技术，尤其是涉及航空飞行模拟器数字电传操纵系统上的仿真驾驶杆，主要应用于航空飞行模拟器上的驾驶杆仿真部件，同时可扩展应用于相关仿真产品驾驶杆力的模拟。
背景技术：
目前国内外第三代战机均采用了数字电传操纵系统。在这些飞机中，飞机操纵杆不直接与飞机舵面有机械连接，也不通过液压助力系统与舵面连接，而是仅仅通过驾驶杆带动传感器，将传感器信号经飞控系统转换后传给舵机，再由舵机带动舵面。电传操纵系统具有诸多优点，克服了机械操纵系统笨重、有间隙等缺点，改善了操纵品质，维护便捷，便于与飞控系统相耦合等。目前已经广泛用于各种军机、民机及通航飞机。在航空仿真业，对三代机操纵系统的仿真解决方案通常是直接采用飞机的操纵系统。但也带来了一些问题，比如1)飞机操纵机构复杂，不易调试安装；2)模拟器需按照飞机结构平台设计，不利于飞行模拟器的模块化设计；3)只能针对特定机型，不具备通用性；4)系统供电、信号采集等必须为了与模拟器系统对接而进行改装，增加了工作量；5)造价高昂。 发明内容为了解决上述问题，本实用新型开发了一种通用电传操纵仿真驾驶杆，该仿真驾驶杆采用模块化结构设计，集成度高；杆位移反馈响应迅速，精度高；操纵力感好，操纵品质优秀；仿真度高，通用性强，适用于各种电操纵系统的飞机驾驶杆仿真。为了实现本实用新型的目的，特提出一种通用电传操纵仿真驾驶杆，由驾驶杆手柄、横滚通道和俯仰通道构成所述驾驶杆手柄1为可更换的驾驶杆手柄，该仿真驾驶杆还包括一个横滚摇臂2，所述驾驶杆手柄1安装在横滚摇臂2上；一个俯仰大摇臂壳体9，充当驾驶杆的俯仰通道的摇臂；一个底座壳体6，为所述仿真驾驶杆的底座，通过其可对外安装；一套横滚通道的第一弹簧力加载机构3，一面固定在所述横滚摇臂2上，一面固定在所述俯仰大摇臂壳体9上，从而产生驾驶杆横滚方向的回复力；一套横滚通道的第一阻尼器和传感器4，其通过一个圆柱齿条41与所述横滚摇臂 2连接，其基座固定在所述俯仰大摇臂壳体9里；一套配平调校机构7，由带减速器的电机总成71、齿轮73和支架72构成，所述配平调校机构7通过其支架72与底座壳体6固定；一套俯仰通道的第二弹簧力加载机构8，一面固定在所述俯仰大摇臂壳体9上，一面通过一个齿轮与所述配平调校机构7的齿轮73啮合。一套俯仰通道的第二阻尼器和传感器5，其通过齿轮与所述俯仰大摇臂壳体9连接，基座固定在所述底座壳体6上。所述横滚通道的转轴固定在俯仰大摇臂壳体9的上部。所述俯仰通道的转轴分别固定在底座壳体6靠上部的两床侧面。所述驾驶杆手柄1其连接处为快速拆卸结构，所述横滚摇臂2上具有旋紧螺母，通过所述螺母对驾驶杆手柄1快速拆卸。所述第一弹簧力加载机构3和第二弹簧力加载机构8由一个拉簧34、两个拉钩 33、固定盘32和转动盘31组成，所述拉簧34挂在两个拉钩33上，通过更换拉簧34改变力的大小。所有电器元件的接线和布线均在横滚摇臂2、俯仰大摇臂壳体9和底座壳体6内部，所述接线和布线通过安装在底座壳体6上的航插对外输出。本实用新型的主要特点如下采用模块化结构设计，整体安装方便快捷，为飞行模拟器的模块化设计提供了极大便利；集成度高，实现了在狭小空间内将弹簧力模拟，阻尼力模拟，配平装置，位置反馈回路的高度集成；采用高品质旋转电位器作为位置反馈元件，杆位移反馈响应迅速，精度高；操纵力感好，操纵品质优秀。采用专门的弹簧力加载机构提供回复力，阻尼率可调的涡电流阻尼器提供系统阻尼力。复合操纵力可调，便于对各种飞机机型的模拟。通用性强，适用于各种电操纵系统的飞机驾驶杆仿真。杆头手柄可拆卸，更换便捷，可安装不同飞机机型的驾驶杆手柄，适用于对各种飞机机型的模拟；外观造型美观，仿真度高，俯仰轴以上部分(飞行员可见部分)与某型飞机驾驶杆外形基本一致，与一般三代电传操纵飞机驾驶杆外形类同，对解决三代机电传操纵的仿真意义重大。在三代机飞行模拟器上有广泛的实用价值。
图1是本实用新型通用电传操纵仿真驾驶杆整体结构；图2是弹簧力加载机构；图3是阻尼机构；图4是配平调校机构。图中1驾驶杆手柄2横滚摇臂3第一弹簧力加载机构31转动盘32固定盘
44阻尼器 45齿轮
5第二阻尼器和传感器 6底座壳体 7配平调校机构[0042]33 拉钩34 拉簧
71带减速器的电机总成 72支架 73齿轮
8第二弹簧力加载机构 9俯仰大摇臂壳体4第一阻尼器和传感器41圆柱齿条42 基座43传感器具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图，对本发明进一步详细说明。图1是本实用新型通用电传操纵仿真驾驶杆整体结构；该仿真驾驶杆采用了模块化设计，整体外观简洁，安装方便。在飞机上实际的驾驶杆是一套复杂的连杆机构，可以绕X轴和Y轴转动，驾驶杆下部通过多根连杆分别与两通道的弹簧筒、位置传感器、阻尼器以及配平调校机构等附属部件相联接。这些部件安装基准不尽相同，但又必须满足使用条件，比如驾驶杆中立角度、连杆间隙、机构系统摩擦力、阻尼力、回复力、传感器可靠工作范围等都必须安装调整到位，因而传统的仿真驾驶杆方案，装配调试工作的难度很大。本实用新型驾驶杆将弹簧力加载机构、阻尼机构、位置反馈元件、配平调校机构等所有零部件都集成到驾驶杆底座壳体和俯仰大摇臂壳体内部，成为一个整体的驾驶杆模块。通过底座的安装孔与模拟器平台安装，简单方便，不需调试。驾驶杆手柄1通常为单独外购的与所要模拟的飞机机型真实驾驶杆手柄相同的零部件。其连接处设计为快速拆卸结构，可以便捷的更换驾驶杆手柄。需要安装时只需插好航空插头，通过横滚摇臂2上的专用螺母旋紧即可；拆卸时把螺母旋开，拔下即可。图2是弹簧力加载机构；弹簧力加载机构主要由一个拉簧、两个拉钩、固定盘和转动盘组成。在俯仰通道中，弹簧力加载机构一面(固定盘32)固定在俯仰大摇臂上，一面 (转动盘31)通过齿轮与配平调校机构连接。通过拉簧提供的拉力，实现了俯仰大摇臂的回中功能。在横滚通道中，一面(固定盘32)固定在壳体上，一面(转动盘31)固定在横滚摇臂上由拉簧提供拉力，实现了手柄的回中功能。图3是阻尼机构；阻尼机构由阻尼器和位置传感器如图并列安装在支架上构成。 采用成品电磁阻尼器提供阻尼力，配合弹簧力加载机构提供的弹簧力实现驾驶杆操纵过程中对操纵力的模拟并使两个通道的摇臂回中时顺滑无冲击。位置传感器采用精密旋转电阻器，其齿轮通过齿条与阻尼器同步旋转，从而能实时反馈驾驶杆摇臂的位置。电磁阻尼器工作原理为外力带动输出轴旋转，转子切割定子磁场感应出涡电流，涡电流与磁场作用产生与外力相反的制动转矩，从而达到对外力阻尼的作用。而且速度越大，阻尼力越大。本驾驶杆的俯仰和横滚两通道正是应用了这样的阻尼器，巧妙的与弹簧力加载机构连接，紧凑的安装在底座壳体和俯仰大摇臂壳体里。当操作人员把驾驶杆拉/推开一个角度时，弹簧张紧提供对手的反作用力；在拉/推开过程中，阻尼器提供了随速度变化的阻尼力，与弹簧力合成形成复合反馈力，即驾驶杆的操纵力。图4是配平调校机构。配平调校机构是由一个带有蜗轮蜗杆减速器的直流电机和安装在底座壳体里的支架以及齿轮组成，该电机通过自身的定位螺孔用螺钉与支架连接紧固。因蜗轮蜗杆减速器的特性，其输出轴能够在断电的情况下自锁在任何当前位置。齿轮连接在电机的输出轴上，并与俯仰大摇臂的固定齿轮相啮合，当操作手柄上的按钮时，电机工作，带动整个俯仰大摇臂转动，从而实现了配平功能。主要功能实现对电传操纵飞机的驾驶杆力模拟；通过集成的位置传感器实现驾驶杆X轴、Y 轴位置回路信号的输出功能；实现对驾驶杆上开关按键等的采集和输出；实现驾驶杆纵向配平功能。主要性能指标
权利要求1.一种通用电传操纵仿真驾驶杆，由驾驶杆手柄、横滚通道和俯仰通道构成，其特征在于，所述驾驶杆手柄(1)为可更换的驾驶杆手柄，该仿真驾驶杆还包括一个横滚摇臂O)，所述驾驶杆手柄(1)安装在横滚摇臂(2)上； 一个俯仰大摇臂壳体(9)，充当驾驶杆的俯仰通道的摇臂； 一个底座壳体(6)，为所述仿真驾驶杆的底座，通过其可对外安装； 一套横滚通道的第一弹簧力加载机构(3)，一面固定在所述横滚摇臂( 上，一面固定在所述俯仰大摇臂壳体(9)上，从而产生驾驶杆横滚方向的回复力；一套横滚通道的第一阻尼器和传感器G)，其通过一个圆柱齿条Gl)与所述横滚摇臂 (2)连接，其基座固定在所述俯仰大摇臂壳体(9)里；一套配平调校机构(7)，由带减速器的电机总成(71)、齿轮(7 和支架(7 构成，所述配平调校机构(7)通过其支架(7 与底座壳体(6)固定；一套俯仰通道的第二弹簧力加载机构(8)，一面固定在所述俯仰大摇臂壳体(9)上，一面通过一个齿轮与所述配平调校机构(7)的齿轮(7 啮合；一套俯仰通道的第二阻尼器和传感器(5)，其通过齿轮与所述俯仰大摇臂壳体(9)连接，基座固定在所述底座壳体(6)上。
2.按照权利要求1所述的通用电传操纵仿真驾驶杆，其特征在于所述横滚通道的转轴固定在俯仰大摇臂壳体(9)的上部。
3.按照权利要求1所述的通用电传操纵仿真驾驶杆，其特征在于所述俯仰通道的转轴分别固定在底座壳体(6)靠上部的两侧面。
4.按照权利要求1所述的通用电传操纵仿真驾驶杆，其特征在于所述驾驶杆手柄(1) 其连接处为快速拆卸结构，所述横滚摇臂(2)上具有旋紧螺母，通过所述螺母对驾驶杆手柄⑴快速拆卸。
5.按照权利要求1、2或3所述的通用电传操纵仿真驾驶杆，其特征在于所述第一弹簧力加载机构( 和第二弹簧力加载机构(8)由一个拉簧(34)、两个拉钩(3 、固定盘 (32)和转动盘(31)组成，所述拉簧(34)挂在两个拉钩(3 上，通过更换拉簧(34)改变力的大小。
6.按照权利要求1、2、3或4所述的通用电传操纵仿真驾驶杆，其特征在于所述仿真驾驶杆的接线和布线均在横滚摇臂O)、俯仰大摇臂壳体(9)和底座壳体(6)内部，所述接线和布线通过安装在底座壳体(6)上的航插对外输出。
专利摘要本实用新型为一种通用电传操纵仿真驾驶杆，由可更换的驾驶杆手柄、横滚通道和俯仰通道构成，该仿真驾驶杆还包括一个横滚摇臂(2)，一个俯仰大摇臂壳体(9)，一个底座壳体(6)，一套横滚通道的第一弹簧力加载机构(3)，一套横滚通道的第一阻尼器和传感器(4)，一套配平调校机构(7)，一套俯仰通道的第二弹簧力加载机构(8)，和一套俯仰通道的第二阻尼器和传感器(5)。分别形成横滚通道和俯仰通道的复合反馈力、回中功能和配平功能。本实用新型采用模块化结构设计，集成度高，整体安装方便快捷；操纵力感好，操纵品质优秀，在三代机飞行模拟器上有广泛的实用价值。
文档编号G09B9/28GK201993930SQ20102063001
公开日2011年9月28日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者曹靖 申请人:北京蓝天航空科技有限责任公司