专利名称：一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法
技术领域：
本发明属于航空测试领域，特别涉及飞机操纵系统测试领域。
背景技术：
在飞机设计中，操纵系统性能测试试验是飞机设计过程中不可或缺的，而在操纵系统性能测试试验过程中，最困难的是如何将操纵力矩与操纵角位移输入，即如何精确模拟驾驶员对飞机进行操纵。在静态测试中，可以由人对驾驶盘进行操纵，通过力矩、角位移传感器读取，但由于人操纵时个人身体素质、个人习惯等干扰因素的影响，会增加测试结果误差。并且人操纵时，不能够精确输入某个量值的操纵力矩或操纵角位移，无法精确测试。在动态试验中，人操纵无法模拟阶跃信号、正弦信号以及其他高频信号。
另外，在申请号为201010119246. 2的专利中，提出了一种飞机驾驶盘多维力测量组件及其测量方法，为手柄式的测量组件，即需要人操纵驾驶盘测量其操纵力矩，无法满足精确测量和动态操纵量的模拟。
发明内容
本发明的目的为解决飞机操纵系统操纵力矩与操纵角位移难以模拟的问题，尤其是精确模拟和动态信号的模拟，本发明提出一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法，可实现操纵力矩与操纵角位移精确控制，并且通过操纵力矩与操纵角位移的曲线精确得出飞机操纵系统的静态性能指标值，同时，可以实现动态操纵力矩信号与操纵位角移信号的模拟，如阶跃信号、高频正弦信号、方波信号、三角波信号以及锯齿波信号，以实现对飞机操纵系统动、静态性能的测试需求。本发明的技术方案本发明提出的一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法，原理由图I所示，包括支架组件1，转动式机械信号发生器2，力矩传感器3，角位移传感器4，机械传动杆5，操纵盘夹具6，机械联动杆11以及飞机操纵盘7。具体实施步骤如下(a)将支架组件I固定于试验台架或飞机主结构上；(b)将转动式机械信号发生器2固定于支架组件I上；(c)将力矩传感器3串联于机械信号发生器输出杆10上；(d)将操纵盘夹具6夹持于飞机操纵盘7上；(e)通过机械传动杆5将力矩传感器3与操纵盘夹具6相连；(f)将角位移传感器4通过机械联动杆11与飞机操纵盘7相连；(g)调整支座组件I使飞机操纵盘7处于中立位置，力矩传感器3、角位移传感器4均处于零位；(h)通过转动式机械信号发生器2输出操纵系统测试所需的力矩、角位移信号，带动飞机操纵盘7运动，从而达到模拟飞机操纵力矩与操纵角位移的目的，同时可通过力矩传感器3和角位移传感器4对操纵力矩和操纵角位移进行采集，方便进行飞机操纵系统的测试。
支架组件I是可做三轴方向位置调节和一个轴向转动调节的刚性支架。转动式机械信号发生器2可产生恒定值的力矩和角位移操纵信号，并可根据需要产生各种频率和幅值的波形信号。本发明产生的积极效果本发明所提出的一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法，可适应于各种操纵方式的操纵系统试验，具有适应性强，可靠性高，准确度高的特点，尤其对于飞机操纵系统动、静态性能测试方面，极大降低了试验所需的人力物力，降低了试验操作员的工作强度，提高试验效率，提高试验结果精确度。
图I是一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法原理图；图2是双万向节扭力杆结构原理图； 其中I是支架组件，2是转动式机械信号发生器，3是力矩传感器，4是角位移传感器，5是机械传动杆，6是操纵盘夹具，7是飞机操纵盘，8是万向节，9是扭力杆，10是机械/[目号发生器输出杆，11是机械联动杆。
具体实施例方式本实施例是飞机驾驶盘操纵力矩与操纵角位移模拟方法，原理由图I所示，涉及支架组件I，转动式机械信号发生器2，力矩传感器3，角位移传感器4，机械传动杆5，操纵盘夹具6，飞机操纵盘7。其中飞机操纵盘7为飞机驾驶盘。支架组件I为转动式机械信号发生器2的安装支架，是一个刚性支架，并可做三轴方向的位置调节和绕一个轴向的转动调节，以实现转动式机械信号发生器2的安装位置调节。转动式机械信号发生器2可产生固定值的力矩或角位移操纵信号，并可根据需要产生各种频率的波形信号。机械传动杆5为双万向节扭力杆，由两头的万向节8与中部的扭力杆9组成，用来防止传动机构过约束。操纵盘夹具6为专用夹具，夹持于飞机驾驶盘飞行员握点处，作为飞机驾驶盘操纵力矩与操纵位移的输入点。本方法采取如下步骤(a)将支架组件I通过螺栓固定于试验台架或飞机主结构上；(b)将转动式机械信号发生器2夹装固定于支架组件I上；(c)将力矩传感器3与机械信号发生器输出杆10相连并固紧；(d)将操纵盘夹具6夹持于操纵盘飞行员握点处并固紧；(e)通过机械传动杆5将力矩传感器3与操纵盘夹具6相连接，并保证机械信号发生器输出杆10转动时，驾驶盘、操纵盘夹具6、机械传动杆5、力矩传感器3做可靠的跟随转动；(f)将角位移传感器4固定于试验台架或飞机主结构上，并与驾驶盘转轴同轴，通过机械联动杆11与驾驶盘相连，当驾驶盘转动时，角位移传感器4做跟随转动；(g)调整支座组件I使驾驶盘处于中立位置，力矩传感器3、角位移传感器4均处于零位；(h)通过转动式机械信号发生器2输出操纵系统测试所需的力矩、角位移信号，带动驾驶盘运动，从而达到模拟飞机操纵力矩与操纵角位移的目的，同时可通过力矩传感器3和角位移传感器4对操纵力矩和操纵角位移进行采集，方便进行飞机操纵系统的测试。
权利要求
1.一种飞机操纵力矩与操纵角位移模拟方法，包括支架组件(I)，转动式机械信号发生器(2)，力矩传感器(3)，角位移传感器(4)，机械传动杆(5)，操纵盘夹具(7)，机械联动杆(11)，以及飞机操纵盘(7)，其特征在于，本方法的采取如下步骤 (a)将支架组件(I)固定于试验台架或飞机主结构上； (b)将转动式机械信号发生器(2)固定于支架组件上； (c)将力矩传感器(3)串联于机械信号发生器输出杆(10)上； (d)将操纵盘夹具(6)夹持于飞机操纵盘(7)上； (e)通过机械传动杆(5)将力矩传感器(3)与操纵盘夹具(6)相连； (f)将角位移传感器(4)与通过机械联动杆(11)与飞机操纵盘(7)相连； (g)调整支座组件(I)使飞机操纵盘(7)处于中立位置，力矩传感器(3)、角位移传感器(4)均处于零位； (h)通过转动式机械信号发生器(2)输出操纵系统测试所需的力矩、角位移信号带动飞机操纵盘(7)运动，模拟飞机操纵力矩与操纵角位移，同时通过力传感器和位移传感器对操纵力矩和操纵角位移进行采集。
2.如权利要求I所述的一种飞机操纵力与操纵位移模拟方法，其特征在于，所述支架组件(I)是可做三轴方向位置调节和一个轴向转动调节的刚性支架。
3.如权利要求I所述的一种飞机操纵力与操纵位移模拟方法，其特征在于，所述转动式机械信号发生器(2)可产生恒定值的力矩和角位移操纵信号，并可根据需要产生各种频率和幅值的波形信号。
4.如权利要求I所述的一种飞机操纵力与操纵位移模拟方法，其特征在于，所述机械传动杆(5)为双万向节扭力杆，由两头的万向节(8)与中部的扭力杆(9)固定连接而成。
全文摘要
本发明属于航空测试领域，特别涉及飞机操纵系统测试领域，其中支架组件(1)固定于试验台架或飞机主结构上，转动式机械信号发生器(2)固定于支架组件(1)上，力矩传感器(3)串联于机械信号发生器输出杆(10)上，操纵盘夹具(6)夹持于操纵盘(7)上，通过机械传动杆(5)将力矩传感器(3)与操纵盘夹具(6)相连，角位移传感器(4)通过机械联动杆(11)与飞机操纵盘(7)相连，通过转动式机械信号发生器(2)输出操纵系统测试所需的力矩、角位移信号，带动飞机操纵盘(7)运动，达到模拟飞机操纵力矩与操纵角位移的目的，方便进行飞机操纵系统的测试，降低了试验操作员的工作强度，提高试验效率，提高试验结果精确度。
文档编号G01M13/00GK102645325SQ20111004276
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者刘波, 牟瑾刚, 王慧 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所