带有开关功能的侧杆杆柄装置的制作方法

本发明涉及一种带有开关功能的侧杆杆柄装置,尤其涉及一种带有振杆器和视景增强系统断开开关功能侧杆杆柄装置，其用于带自动配平功能的大型民航客机的滚转和俯仰控制操纵。

背景技术：

飞机驾驶室中的控制形式主要有两种，侧杆控制和中央杆控制。侧杆控制器用于控制飞机的俯仰和滚转姿态，它是传统中央驾驶杆的偏置和改进，具有传统中央驾驶杆无法取代的优势。目前国内尚无应用于民航客机的侧杆控制器，国外在空客及达索、庞巴迪商务机上采用了侧杆控制器，但其功能各有差异。

以商务机为例，达索f7x侧杆如图1所示，侧杆具有开关式按压通话开关、视景增强系统开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关和前轮转弯开关，具有拇指休息区，但缺少振杆器。

以空客飞机为例，空客a320侧杆如图2所示，侧杆具有枪击式按压通话开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关(具有全权限俯仰、滚转控制功能)和振杆器，还具有拇指休息区和握柄指槽等，但缺少视景增强系统断开开关。

此外巴西航空工业公司申请的侧杆装置(专利号usd704189s1)中介绍了一种具有按压式通话开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关、视景增强断开开关、和自动驾驶同步开关的杆柄装置设计，具有拇指休息区，但缺少振杆器设计，如图3所示。

在加拿大庞巴迪公司申请的侧杆装置(专利号cn103562064a)中介绍了一种具有按压式通话开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关、俯仰和滚转配平开关和拇指休息区，但缺少振杆器和视景增强断开开关，如图4所示。

这些侧杆的使用安全性和可靠性还有待改善。

此外，有必要对这些侧杆作进一步的改进，使侧杆装置能够适合中国民机飞行员手形特点。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种带有开关功能的侧杆杆柄装置，所述侧杆杆柄装置包括柄头、柄身以及安装接口，所述柄头的所述下部与所述柄身的上部相连，所述柄身的下部与所述安装接口相连，其中所述柄头包括食指指槽并安装有：振杆器及拇指休息区，以及视景增强系统断开开关。所述柄身包括手掌指槽；其中，所述视景增强系统断开开关设置在所述食指指槽的尾端处，且在安装位置，在所述侧杆的前视图中可见，使得在食指指槽中的食指的第一节能够按压所述视景增强系统断开开关。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述柄头包括后侧表面、前侧表面、外侧表面、内侧表面、上侧表面和下部；所述柄身包括与所述柄头的相应表面对应并相连的后侧表面、前侧表面、外侧表面和内侧表面。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述振杆器及拇指休息区设置在所述柄头的所述上侧表面和所述后侧表面中并偏向所述外侧表面，使得在安装位置，在侧杆的俯视图和后视图中可见，当食指在所述食指指槽中，手掌在所述手掌指槽中时，拇指位于所述振杆器及拇指休息区。

在上述技术方案的基础上，较佳地，侧杆杆柄装置还包括所述自动飞行断开/侧杆控制权限开关，所述自动飞行断开/侧杆控制权限开关设置在所述柄头的所述上侧表面和所述内侧表面中并偏向所述后侧表面，使得在安装位置，在侧杆的俯视图、后视图和内侧视图中可见，当食指在所述食指指槽中，手掌在所述手掌指槽中时，拇指能够按压所述自动飞行断开/侧杆控制权限开关。

在上述技术方案的基础上，较佳地，侧杆杆柄装置还包括枪击式按压通话开关，所述枪击式按压通话开关设置在所述柄头的所述前侧表面，使得在安装位置，在侧杆的外侧视图、内侧视图和前视图中可见，当拇指在所述振杆器及拇指休息区中，手掌在所述手掌指槽中时，所述食指能够按压所述枪击式按压通话开关。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述食指指槽设置在所述柄头的所述前侧表面和所述外侧表面，使得在安装位置，在侧杆的外侧视图、内侧视图和前视图中可见。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述手掌指槽设置在所述柄身的所述前侧表面、所述外侧表面和所述内侧表面，使得在安装位置，在侧杆的外侧视图、内侧视图和前视图中可见。

较佳地，所述食指指槽包括一个容纳所述食指的食指凹槽。

较佳地，所述手掌指槽包括分别容纳中指和无名指的至少两个手掌凹槽。

进一步地，所述柄身包括中轴线，在安装位置，所述中轴线在xz面的投影线为ozx线，其朝前与z轴相交一个第一角度；所述中轴线在yz面的投影线为ozy线，其朝内与z轴相交一个第二角度。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述第一角度在6°－12°的范围；所述第二角度在8°－16°的范围。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述第一角度设置在9°；所述第二角度设置在12°。

进一步地，所述侧杆杆柄装置还包括在所述柄身与所述安装接口之间的手掌托盘，在安装位置，所述手掌托盘在xz面沿x轴延伸；所述手掌托盘在yz面向内倾斜与z轴相交一个所述第二角度。

较佳地，所述侧杆杆柄装置还包括在所述柄身与所述安装接口之间的手掌托盘，在安装位置，所述手掌托盘在xz面沿x轴延伸；所述手掌托盘在yz面向内倾斜与z轴相交一个所述第二角度。

本发明还提供一种操纵如上述的带有开关功能的侧杆杆柄装置的方法，所述方法包括沿一操纵方向操纵柄身，所述操纵方向在xy面的投影线为oxy线，其朝外与x轴相交一个第三角度，所述第三角度在2°－10°的范围。

在上述技术方案的基础上，较佳地，所述第三角度为6°。

本申请的优点是，针对大型民航客机飞控系统的特点，除具有全权限俯仰、滚转控制等基本功能外，还将振杆器和视景增强系统断开开关集成在侧杆杆柄装置的杆柄上。除了增加舒适度的拇指休息区，同时根据中国民机飞行员手形特点还设计了指槽和杆柄，这样的设计针对性更强，操纵更舒适。进一步地，还将枪击式按压通话开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关集成在侧杆杆柄装置的杆柄上。

根据本申请的设计，带有开关功能的侧杆杆柄装置具有较好的握感，根据人体工程学设计了杆柄构型。

本申请的控制器杆柄主要包含三个方面：杆柄、杆头和开关。其中杆柄主要用于飞行员手掌抓握；杆头用于拇指定位和稳定操纵，同时设计有拇指休息区；开关用于提供各种控制功能，包括：视景增强系统断开开关。进一步地，开关还包括枪击式按压通话开关、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关。

附图说明

图1是达索f7x侧杆的示意图，其示出了其设计特征；

图2是空客a320侧杆的示意图，其示出了其设计特征；

图3是巴西航空工业公司申请的侧杆的示意图，其示出了其设计特征；

图4是加拿大庞巴迪公司申请的侧杆装置的示意图，其示出了其设计特征；

图5是根据本发明设计的侧杆杆柄装置的立体图，其标注了各个结构的功能说明，其中，左侧图是后侧偏内的立体图，右侧图是左侧图的相反方向的立体图；

图6a是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的内侧视图；

图6b是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的外侧视图；

图7是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的俯视图；

图8是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的后视图；

图9是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的前视图；以及

图10是根据本发明的图5所示的侧杆杆柄装置的侧杆操纵仿真图。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在技术方案和实施例中的列表：

100－飞机侧杆杆柄装置，包括：

1－枪击式按压通话开关；

2－一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关；

3－手掌指槽，包括：

3.1－所述手掌指槽中的中指凹槽，

3.2－所述手掌指槽中的无名指凹槽；

4－食指指槽，包括：

4.1-食指指槽的食指凹槽；

5－柄身，包括：

－中轴线，包括：

ozx－中轴线在xz面中的投影线，

ozy－中轴线在xz面中的投影线，

－操纵方向，包括：

oxy－操纵方向在xy面中的投影线，

5.1－柄身的后侧表面，

5.2－柄身的前侧表面，

5.3－柄身的外侧表面，

5.4－柄身的内侧表面，

6－柄头，连接于柄身的上部，包括：

6.1－柄头的后侧表面，

6.2－柄头的前侧表面，

6.3－柄头的外侧表面，

6.4－柄头的内侧表面，

6.5－柄头的上侧表面；

7－安装接口；

8－振杆器及拇指休息区；

9－手掌托盘，在柄身与安装接口之间；

10－视景增强系统断开开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来进一步描述本发明，从而更清楚地连接本发明的发明原理和有益的技术效果。

本文中使用的术语说明：

在图5和10中，飞机航行方向为x轴，飞机垂直上升方向为z轴，与xz平面垂直、朝向驾驶员侧为y轴。

侧杆杆柄装置包括左侧侧杆杆柄装置和右侧侧杆杆柄装置，分别在左侧驾驶员的左则和右侧驾驶员的右侧，两者结构相同，但呈对称状态，本实施例以左侧侧杆杆柄装置为例，所有方向和位置的描述均以左侧侧杆杆柄装置为基准。

在x轴方向上，向前推杆(远离驾驶员)称为前或正，向后拉杆(朝向驾驶员)称为后或负。

在y轴方向上，朝向驾驶舱中心位置的称为内，远离驾驶舱中心位置的称为外。

在z轴方向上，朝向飞机上升方向的称为上，朝向飞机下降方向的称为下。

图6a和6b是在xz平面的视图；图7是在xy平面的视图；图8是在yz平面的视图；图9是在yz平面的视图；图10的沿x轴的正向为前，x轴的反向为后，沿y轴的正向为内，y轴的反向为外。为了便于表述，上述图中有部分内容取自截面图，例如图6a和6b的手掌托盘9。

安装位置指的侧杆杆柄装置安装就位后的位置，也就是没有任何外力施加其上的中位位置。附图中所有视图中所示的侧杆杆柄装置都在其安装位置。

图5是根据本发明设计的侧杆杆柄装置的立体图，其中标注了各个结构的功能，其中，左侧图是朝后侧(沿x轴箭头方向)偏内(沿y轴箭头方向)视角的立体图，右侧图是左侧图的相反方向(即，沿x轴反向方向，偏y轴反向方向)视角的立体图，图中示出的是在安装位置的左侧侧杆杆柄装置。右侧侧杆杆柄装置(附图中未示出)的安装位置和构造与左侧侧杆杆柄装置的安装位置和构造在x轴的两侧呈对称关系。左侧立体图标注的功能或结构从上到下是振杆器及拇指休息区、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关、手掌托盘和插头，右侧立体图标注的功能或结构从上到下是枪击式按压通话开关、视景增强系统断开开关、手掌指槽和安装接口。

如图6a和6b所示，根据本发明，提供一种带有开关功能的侧杆杆柄装置100，该侧杆杆柄装置100包括柄头6、柄身5以及安装接口7。柄头6包括后侧表面6.1、前侧表面6.2、外侧表面6.3、内侧表面6.4、上侧表面6.5和下部，柄头6的下部与柄身5的上部相连，柄身5的下端连接在手掌托盘9上，使柄头6、柄身5和手掌托盘9成为一体。手掌托盘9的下侧与安装接口7相连。柄身5包括与柄头6的相应表面对应并相连的后侧表面5.1、前侧表面5.2、外侧表面5.3和内侧表面5.4。其中，柄头6包括食指指槽4，在图9所示的实施例中，食指指槽4为一个能够使食指置于其中的食指凹槽4.1。柄头6安装有：枪击式按压通话开关1、自动飞行断开/侧杆控制权限开关2、振杆器及拇指休息区8、以及视景增强系统断开开关10。柄身5包括手掌指槽3，在图9所示的实施例中，手掌指槽3包括分别容纳中指和无名指的中指凹槽3.1和无名指凹槽3.2。

拇指休息区和振杆器在柄头6的同一个部位，共同形成振杆器及拇指休息区8。图10用侧杆操纵仿真图示出了在侧杆杆柄装置100的中位位置、以及驾驶员的左手握持在侧杆杆柄装置100上的手的状态，其中，食指的第一节在枪击式按压通话开关1上，拇指在振杆器及拇指休息区8上，其余手指在手掌指槽3中。

如图5、和9所示，视景增强系统断开开关10设置在食指指槽4的尾端处，且在安装位置，在侧杆的后视图中可见，使得在食指指槽4中的食指的第一节能够按压视景增强系统断开开关10。

如图5、7、8和10所示，振杆器及拇指休息区8设置在柄头6的上侧表面6.5和后侧表面6.1中并偏向外侧表面6.3，使得在安装位置，在侧杆的俯视图(图7)和后视图(图8)中可见，当食指在食指指槽4的凹槽4.1或食指的第一节在枪击式按压通话开关1上，手掌的中指和无名指分别在手掌指槽3的中指凹槽3.1和无名指凹槽3.2中时，拇指位于振杆器及拇指休息区8。

如图5、6a、7、8所示，自动飞行断开/侧杆控制权限开关2设置在柄头6的上侧表面6.5和内侧表面6.4中并偏向后侧表面6.1，使得在图示的安装位置，在侧杆的俯视图(图7)、后视图(图8)和内侧视图(图6a)中可见，当食指在食指指槽4的凹槽4.1或食指的第一节在枪击式按压通话开关1上，手掌的中指和无名指分别在手掌指槽3的中指凹槽3.1和无名指凹槽3.2中时，拇指能够按压自动飞行断开/侧杆控制权限开关2。

如图5、6a、6b、9所示，枪击式按压通话开关1设置在柄头6的前侧表面6.2，使得在安装位置，在侧杆的内侧视图(图6a)、外侧视图(图6b)、和后视图(图9)中可见，当拇指在振杆器及拇指休息区8中，手掌的中指和无名指分别在手掌指槽3的中指凹槽3.1和无名指凹槽3.2中时，食指第一节能够按压枪击式按压通话开关1。

如图5、6a、6b、9所示，食指指槽4的凹槽4.1设置在柄头6的前侧表面6.2和外侧表面6.3，可选地，还可设置在内侧表面6.4，使得在安装位置，在侧杆的内侧视图(图6a)、外侧视图(图6b)、和后视图(图9)中可见。

如图5、6a、6b、9所示，手掌指槽3的中指凹槽3.1和无名指凹槽3.2设置在柄身5的前侧表面5.2、外侧表面5.3和内侧表面5.4，使得在安装位置，在侧杆的内侧视图(图6a)、外侧视图(图6b)、和后视图(图9)中可见。

如图6b、8所示，柄身5包括大致直线沿柄身纵向延伸的中轴线(该中轴线为几何中心轴线)，在安装位置，中轴线在xz面、在yz面的投影线分别为ozx线、ozy线。ozx线朝后与z轴相交一个在大约6°－12°的范围的第一角度，在一较佳实施例中，第一角度选为9°。ozy线朝内与z轴相交一个在大约8°－16°的范围的第二角度，在一较佳实施例中，第二角度选为12°。

在柄身根据如上所述的设计的基础上，可以使得操作该柄身的驾驶员以一舒适的操纵方向操作该柄身，如图7所示，操纵方向在xy面上的投影线为oxy线，oxy线朝外与x轴相交一个在大约2°－10°的范围的第三角度，在一较佳实施例中，第三角度选为6°。如图6a、6b、图8和图9所示，在安装位置，手掌托盘9在xz面(图6a和6b)的剖面沿x轴延伸，手掌托盘9在yz面(图8和图9)的剖面向内倾斜与z轴相交一个角度，在一较佳实施例中，该角度等于上述的第二角度，进一步地，该角度可以选为12°，即，手掌托盘9在yz面的剖面与ozy线垂直(如图8所示)。

图中所示的实施例的侧杆控制器杆柄需要按照以下方法进行实施：

1)本申请可以应用在带有自动配平电传飞控系统的大型民航客机之上，用于控制俯仰和滚转操纵；

2)本申请包含：枪击式按压通话开关1、一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关2、手掌指槽3、食指指槽4、柄身5、柄头6、安装接口7、振杆器及拇指休息区8、手掌托盘9、视景增强系统断开开关10；

3)为了获得舒适的操纵感觉，本申请在安装时需要确保柄身(以柄身的中轴线为基准)前倾角度，在图5所示的xz平面中相对z轴前倾9°(如图6b所示)，在yz平面中柄身相对z轴朝内倾侧12°(如图8所示)。在此基础上，驾驶员以这样的角度操纵：在xy平面中偏离航向方向的x轴朝外偏离6°，以该操纵角度操纵使得驾驶员具有舒适感；

4)飞行员操纵时需要将中指、无名指和小拇指握在图6中手掌指槽3的位置，食指扣在图6中食指指槽4的位置，拇指压在图6中振杆器及拇指休息区8的位置，手掌托在手掌托盘9处，分别进行前后左右操纵，如图10所示；

5)枪击式按压通话开关1通过食指、尤其是食指的第一节扣发，操纵完毕后食指再回到食指指槽4的位置；

6)一体式自动飞行断开/侧杆控制权限开关2通过拇指操纵，如用于自动飞行断开时仅按压一次即可松开，如用于权限控制，则可根据权限转移逻辑选择长按操纵也可短按操纵；

7)振杆器及拇指休息区8中的振杆器为微型带偏心凸轮轴马达，安装于拇指休息区盖板下的空间中，可用于当两侧飞行员双输入时自动触发提示飞行员；

8)视景增强系统断开开关10通过食指、尤其是食指的第一节触发操纵，当操纵完成后食指回到食指指槽的位置。

以上内容描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。例如，手掌指槽3也可包括三个手指凹槽，除了中指和无名指凹槽，还可设置小指凹槽。

以上实施例中的各个特征还可以根据本发明原理在合理范围内作任意组合，这种组合也落入本发明的保护范围内。