一种飞机驾驶舱操纵系统及操纵方法
【专利摘要】本发明涉及飞控技术领域，提供一种飞机驾驶舱操纵系统，包括侧杆、方向舵脚蹬、减速板手柄，毎个侧杆与4个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个ACE(数据集中器)连接，每个侧杆通过8条光缆与4个ACE连接；毎个方向舵脚蹬与1个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个ACE连接，毎个方向舵脚蹬通过2条光缆与2个ACE连接；减速板手柄与2个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个ACE连接，减速板手柄通过4条光缆与4个ACE连接；本发明的有益效果：系统部署简单、高效、模块化、易于集成；余度配置合理、线缆数量少；使用光位移传感器，信号采集实时性更好、抗干扰性更强。
【专利说明】
一种飞机驾驶舱操纵系统及操纵方法
技术领域
[0001]本发明涉及飞机飞行控制技术领域，特别涉及一种飞机驾驶舱操纵系统及操纵方法。
【背景技术】
[0002]飞机的飞行控制系统一般由驾驶舱操纵系统、飞控电子和作动器组成，驾驶舱操纵系统主要实现驾驶员的操纵指令输入，飞控电子主要实现根据驾驶员的指令实现控制律的解算，并输出给作动器执行;作动器系统根据飞控电子的指令进行飞机舵面的偏转，实现舵面的闭环控制。
[0003]传统的驾驶舱操纵系统由侧杆、脚蹬、减速板手柄组成，驾驶员操纵的输入由安装各操纵机构的RVDT传感器实现，飞控电子提供控制信号的解算，提供驾驶员操纵输入的量化数据。
[0004]图1为传统的驾驶舱操纵系统结构示意图，这种实现方式带来的问题是系统集成复杂:1、驾驶员操纵部件传感器由飞控电子供电，飞控电子再提供信号的解算，系统交联强，耦合性强，集成难度大。2、RVDT传感器复杂，每个传感器都由5根线组成，并且为了保证余度，每个操纵机构都装有多个RVDT传感器，带来了实现的复杂度，布线数量增加，重量增加。
[0005]现有技术中与本申请最为接近的技术方案如下:
[0006]如图2所示，以侧杆为例，单个侧杆采用8个单余度RVDT传感器，每两个RVDT完成俯仰与滚转信号的采集，对应一个数据集中器或飞控计算机或作动器控制电子(ACE)，每个RVDT由5根线组成，在侧杆内部共40根线，两个RVDT在侧杆端集成，形成4股共20根线与数据集中器进行交联。
[0007]单个方向舵脚蹬采用2个单余度RVDT传感器，每个传感器对应一个数据集中器，每个RVDT由5根线组成，形成2股共10根线与数据集中器进行交联。
[0008]单个减速板手柄采用4个单余度RVDT传感器，每个传感器对应一个数据集中器或飞控计算机或作动器控制电子，每个RVDT由5根线组成，形成4股共20根线与数据集中器进行交联。
[0009]现有技术具有以下缺点:
[0010]1、集成复杂度高；为了实现驾驶舱操纵信号的采集，需要在各操纵部件之间部署多个传感器，同时还需在飞控电子中进行模拟信号采集与解算，系统交联度大，耦合性强，接口定义与实现上的复杂度高，集成难度大；
[0011]2、线缆数量多，体积与重量大;每个操纵机构为了保证余度，都装有多个RVDT传感器，每个传感器都由5根线才能完成功能，导致系统的线缆数量多，体积与重量大；
[0012]3、系统可重构度低。
【发明内容】
[0013]本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种飞机驾驶舱操纵系统及操纵方法。
[0014]本发明一种飞机驾驶舱操纵系统，包括侧杆、方向舵脚蹬、减速板手柄、油门台，所述侧杆、方向舵脚蹬、减速板手柄均通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，所述数据集中器与飞控计算机或作动器控制电子连接。
[0015]进一步的，该飞机驾驶舱操纵系统包括2个侧杆、2个方向舵脚蹬。
[0016]进一步的，每个侧杆与4个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个侧杆通过8条光缆与4个数据集中器连接。
[0017]进一步的，每个方向舵脚蹬与I个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个方向舵脚蹬通过2条光缆与2个数据集中器连接。
[0018]进一步的，所述减速板手柄与2个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，所述减速板手柄通过4条光缆与4个数据集中器连接。
[0019]进一步的，所述双余度光位移传感器包括2套相同的子部件集合，每套子部件集合包括光信号发生器、光信号采集器、光信号调制器、光纤光缆、光探测器，每套子部件集合可独立完成光信号的发生、采集、测量、调制、解调，实现由物理量到数字量的信号转换。
[0020]本发明还提供了一种应用于上述飞机驾驶舱操纵系统的集成物理接口，所述2个侧杆、2个方向舵脚蹬、减速板手柄的操纵信号传输载体物理集成为一体，所述集成物理接口包括对应于单个所述侧杆的8个物理接口、对应于单个所述方向舵脚蹬的2个物理接口、对应于所述减速板手柄的4个物理接口；其中，每个双余度光位移传感器分别对应于2个物理接口。
[0021]本发明还提供了一种操纵上述飞机驾驶舱操纵系统的方法，包括:
[0022]侧杆通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个侧杆的操纵信号通过4个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤；
[0023]方向舵脚蹬通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个方向舵脚蹬操纵信号通过I个双余度光位移传感器传输给2个数据集中器的步骤;以及
[0024]减速板手柄通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使减速板手柄操纵信号通过2个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤。
[0025]本发明的有益效果为:
[0026]1、飞控系统部署简单、高效、模块化、易于集成；
[0027]2、合理的余度配置方案，使得驾驶舱操纵机构即满足飞控系统整体余度的要求，又实现系统的线缆数量的减少，体积的减小，重量的减轻；
[0028]3、使用光位移传感器，信号的采集实时性更强，抗干扰性更强。
【附图说明】
[0029]图1所示为传统驾驶舱操纵系统示意图。
[0030]图2所示为传统驾驶舱操纵系统中侧杆连接示意图。
[0031 ]图3所示为本发明实施例一种驾驶舱操纵系统示意图。
[0032]图4所示为本发明实施例中侧杆连接示意图。
[0033]图中:1_左侧杆、2-右侧杆、3-方向舵脚蹬、4-减速板手柄。
【具体实施方式】
[0034]下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
[0035]如图3所示，本发明实施例一种飞机驾驶舱操纵系统，包括侧杆1、2(分别为左侧杆1、右侧杆2，也可以有其他的侧杆布置方式)、方向舵脚蹬3、减速板手柄4、油门台，所述侧杆
1、2、方向舵脚蹬3、减速板手柄4均通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，所述数据集中器与飞控计算机或作动器控制电子连接。
[0036]优选的，飞机驾驶舱操纵系统包括2个侧杆1、2，2个方向舵脚蹬3。
[0037]优选的，每个侧杆(I或2)与4个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个侧杆(I或2)通过8条光缆与4个数据集中器连接。图4示出了单个侧杆的双余度光位移传感器与数据集中器的具体连接关系。
[0038]优选的，每个方向舵脚蹬3与I个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个方向舵脚蹬3通过2条光缆与2个数据集中器连接。
[0039]优选的，所述减速板手柄4与2个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，所述减速板手柄4通过4条光缆与4个数据集中器连接。
[0040]优选的，所述双余度光位移传感器包括2套相同的子部件集合，每套子部件集合包括光信号发生器、光信号采集器、光信号调制器、光纤光缆、光探测器，每套子部件集合可独立完成光信号的发生、采集、测量、调制、解调，实现由物理量到数字量的信号转换。
[0041]本发明实施例用于上述飞机驾驶舱操纵系统的集成物理接口，所述2个侧杆(1、2)、2个方向舵脚蹬3、减速板手柄4的操纵信号传输载体物理集成为一体，所述集成物理接口包括对应于单个所述侧杆(I或2)的8个物理接口、对应于单个所述方向舵脚蹬3的2个物理接口、对应于所述减速板手柄4的4个物理接口；其中，每个双余度光位移传感器分别对应于2个物理接口。
[0042]—种操纵上述飞机驾驶舱操纵系统的方法，包括:
[0043]侧杆(I或2)通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个侧杆(I或2)的操纵信号通过4个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤；
[0044]方向舵脚蹬3通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个方向舵脚蹬3操纵信号通过I个双余度光位移传感器传输给2个数据集中器的步骤;以及
[0045]减速板手柄4通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使减速板手柄4操纵信号通过2个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤。
[0046]在本发明实施例中，侧杆1、2主要实现飞行员的操纵输入，包括纵向操纵、横向操纵及自动驾驶断开开关，本发明对飞行员的操纵输入采集采用双余度光位移传感器，信号调理之后发送给数据集中器，实现飞行员的纵向和横向操纵功能。
[0047]方向舵脚蹬3主要提供飞行员航向上的操纵输入，实现对方向舵操纵的输入，进而实现航向控制，本发明对飞行员的操纵输入采集采用双余度光位移传感器，信号调理之后发送给数据集中器，实现飞行员航向的操纵功能。
[0048]减速板手柄4主要提供飞行员空中减速的操纵输入，本发明对飞行员的操纵输入采集采用双余度光位移传感器的方式，信号调理之后发送给数据集中器，实现飞行员的空中减速的操纵功能。
[0049]光位移传感器采用双余度设计，每个双余度光位移传感器具有两套相同的光信号发生器、光信号采集器，光信号调制器，光纤光缆以及光探测器，实现传感器的备份功能。
[0050]本发明的有益效果为:
[0051]1、飞控系统部署简单、高效、模块化、易于集成；
[0052]2、合理的余度配置方案，使得驾驶舱操纵机构即满足飞控系统整体余度的要求，又实现系统的线缆数量的减少，体积的减小，重量的减轻；
[0053]3、使用光位移传感器，信号的采集实时性更强，抗干扰性更强。
[0054]本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
【主权项】
1.一种飞机驾驶舱操纵系统，包括侧杆、方向舵脚蹬、减速板手柄、油门台，其特征在于，所述侧杆、方向舵脚蹬、减速板手柄均通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，所述数据集中器与飞控计算机或作动器控制电子连接。2.如权利要求1所述的飞机驾驶舱操纵系统，其特征在于，包括2个侧杆、2个方向舵脚蹬。3.如权利要求2所述的飞机驾驶舱操纵系统，其特征在于，每个侧杆与4个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个侧杆通过8条光缆与4个数据集中器连接。4.如权利要求2所述的飞机驾驶舱操纵系统，其特征在于，每个方向舵脚蹬与I个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，每个方向舵脚蹬通过2条光缆与2个数据集中器连接。5.如权利要求2所述的飞机驾驶舱操纵系统，其特征在于，所述减速板手柄与2个双余度光位移传感器连接，每个双余度光位移传感器与2个数据集中器连接，所述减速板手柄通过4条光缆与4个数据集中器连接。6.如权利要求1-5任一项所述的飞机驾驶舱操纵系统，其特征在于，所述双余度光位移传感器包括2套相同的子部件集合，每套子部件集合包括光信号发生器、光信号采集器、光信号调制器、光纤光缆、光探测器，每套子部件集合可独立完成光信号的发生、采集、测量、调制、解调，实现由物理量到数字量的信号转换。7.—种应用于如权利要求2所述的飞机驾驶舱操纵系统的集成物理接口，其特征在于，所述2个侧杆、2个方向舵脚蹬、减速板手柄的操纵信号传输载体物理集成为一体，所述集成物理接口包括对应于单个所述侧杆的8个物理接口、对应于单个所述方向舵脚蹬的2个物理接口、对应于所述减速板手柄的4个物理接口 ；其中，每个双余度光位移传感器分别对应于2个物理接口。8.一种操纵如权利要求2所述的飞机驾驶舱操纵系统的方法，其特征在于，包括: 侧杆通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个侧杆的操纵信号通过4个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤； 方向舵脚蹬通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使每个方向舵脚蹬操纵信号通过I个双余度光位移传感器传输给2个数据集中器的步骤;以及 减速板手柄通过双余度光位移传感器与数据集中器连接，以使减速板手柄操纵信号通过2个双余度光位移传感器传输给4个数据集中器的步骤。
【文档编号】B64C13/16GK105857581SQ201610339257
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】白志强, 熊斯, 雷宇, 陈少敏
【申请人】中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心, 中国商用飞机有限责任公司