[实用新型]基于飞机驾驶杆操纵的简易载荷模拟装置

说明书

本实用新型涉及一种基于飞机驾驶杆操纵的简易载荷模拟装置，其技术特点在于：包括仿真驾驶杆、两自由度陀螺、两个传动齿轮、两个载荷电机、两个丝杠、两个套筒、四个非线性弹簧和两个挡板；所述驾驶杆底端与两自由度陀螺内框中心孔安装在一起，该两自由度陀螺的内外框轴分别与两个传动齿轮轴相连接，所述传动齿轮与载荷电机的输入轴上的齿轮相咬合，该载荷电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端相连接，该丝杠的另一端位于套筒内，并分别与两个非线性弹簧的一端间隔连接在一起，所述两个非线性弹簧另一端分别轴向固装在套筒内的前后两侧端壁上。本实用新型使得模拟载荷具备良好线性和非线性特征，提高了仿真度和可靠性。

技术领域

本实用新型属于航空航天技术领域，涉及载荷模拟装置，尤其是一种基于飞机驾驶杆操纵的简易载荷模拟装置。

背景技术

最早的飞机操纵装置主要以钢索或者连杆作为传动装置，驱动飞机各个舵面，舵面作用力通过传动杆直接传递到飞行员手中，载荷力矩虽真实但较大，操纵负担过重，因此只适用于小型飞机。后来，液压系统作为助力装置用于操纵飞机舵面，如图3所示，包括连接在一起的载荷感觉器、驾驶杆、多连杆、液压助力装置和M铰链，驾驶员给驾驶杆施加操纵力，操纵力以及液压提供的助力以多连杆作为传动装置，通过M铰链操纵飞机舵面，同时回力连杆反馈载荷力矩并使用载荷感觉器进行载荷感觉调整。但此传动类装置的载荷感觉器的感觉弹簧会随着不断使用会产生形变，进而导致提供的载荷也会变得不准确。

随着电气技术发展，电动液压组件被广泛应用于飞机舵面操纵当中，如图4所示，包括驾驶杆、钢索、电动液压组件和摩擦轮，所述驾驶杆的杆力信号通过钢索或者连杆传递给电动液压组件，将力矩信号转换成电信号来驱动电动液压泵飞机舵面操纵提供助力，同时为了给驾驶员操纵提供反馈力矩，此类传动装置利用摩擦轮或者感觉弹簧产生阻尼力矩传提供操纵杆的载荷，让驾驶员得到操纵感觉。由于摩擦产生磨损，势必会造成使用寿命降低，影响驾驶或训练效果，当然如用液压或者气压组件代替摩擦轮或者感觉弹簧提供载荷，必然会增加整个设备体积，同时由于存在液体和气体渗漏问题，维护成本也会增加。

为了能够使驾驶员准确获取操纵载荷，实现更好地操纵效果，目前飞机或者飞行模拟设备较多的使用载荷电机作为操纵载荷的反馈装置，如图5所示，驾驶杆传动机构上装有角速度、位移和杆力传感器，并测量信息发送到传感器处理组件，经过转换的数字信号经过下位机控制器的模型计算输出控制信号给驱动功率组件，最终提供驱动电压调节载荷电机产生载荷力矩并反馈到驾驶杆。该载荷具备响应快、精度高以及可调节等优点。然而，这种载荷装置需要高精度的传感器以及具备复杂算法的伺服控制器，同时也要考虑电机堵转运行的安全裕度，因此从传感器、控制器以及电机选型都会使得整个设备成本大大提高，尤其对于飞行模拟设备的载荷装置高强度使用而言，其可靠性设计要求也更高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种设计合理、可靠性强、结构简单、设备购置成本低且适用非线性载荷特征的飞机驾驶杆操纵的简易载荷模拟装置。

本实用新型解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于飞机驾驶杆操纵的简易载荷模拟装置，包括仿真驾驶杆、两自由度陀螺、两个传动齿轮、两个载荷电机、两个丝杠、两个套筒、四个非线性弹簧和两个挡板；所述驾驶杆底端与两自由度陀螺内框中心孔安装在一起，该两自由度陀螺的内外框轴分别与两个传动齿轮轴相连接，所述传动齿轮与载荷电机的输入轴上的齿轮相咬合，该载荷电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端相连接，该丝杠的另一端位于套筒内，并分别与两个非线性弹簧的一端间隔连接在一起，所述两个非线性弹簧另一端分别轴向固装在套筒内的前后两侧端壁上。

而且，所述丝杠的另一端端部固装有垂直于丝杠的挡板，所述挡板在套筒内分别与两个非线性弹簧的一端间隔连接在一起。

本实用新型的优点和有益效果：