CN111003155A - 一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法 - Google Patents

一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法 Download PDF

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张新慧
任宝平
高如钢
吴绿原
王亚红
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Abstract

本发明属于军民用飞机的飞控***领域，提供一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，包括：将襟翼控制***主要可划分为三大部分：襟翼操纵部分、襟翼控制部分以及襟翼驱动传动执行部分，其相互之间采用电缆进行连接；对于襟翼操纵部分，采用襟翼操纵手柄和襟翼备用控制板；对于襟翼控制部分，设置两套襟翼控制计算机和两套襟翼马达控制模块；对于襟翼驱动传动执行部分，设计了襟翼马达驱动单元、襟翼传动线系、襟翼滚珠丝杠作动器、翼尖刹车装置(WTB)以及襟翼位置传感器(FPSU)。本发明降低襟翼控制***研制复杂度；该襟翼控制***可靠性较高；该襟翼控制***整体的研发成本较低。

Description

一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法
技术领域
本发明属于军民用飞机的飞控***领域。
背景技术
飞机襟翼主要完成起飞或着陆阶段的增升增阻功能，而襟翼控制***是实现这一功能的主要手段，提高襟翼控制***的可靠性和降低襟翼控制***的成本则是***设计一直追求的目标。本技术方案通过结合实际工程技术应用经验和国内外技术发展水平，提供了一种较为合理的解决措施，既满足了飞机对襟翼可靠性的要求，也实现了降低成本的目的。
襟翼控制***主要可划分为三大部分：襟翼操纵部分、襟翼控制部分以及襟翼传动执行部分。
某民用飞机，襟翼操纵部分采用襟翼操纵手柄和备用超控开关，襟翼控制部分采用了集成的襟翼控制计算机形式，襟翼传动执行部分中采用了无返回襟翼滚珠丝杠作动器，实现了襟翼的分档控制，***集成度较高，***重量较轻。但是在备用状态下，仅能实现特定档位控制，***无法实现所有档位指令控制，存在对飞机有特殊要求的形态；***集成度过高和特定的襟翼滚珠丝杠作动器应用，导致其整体研制成本较高。
某飞机，襟翼操纵部分采用襟翼操纵手柄和超控控制板，襟翼控制部分采用了襟翼控制计算机，电源处理模块以及马达驱动模块的形式，襟翼传动执行部分中采用了襟翼滚珠丝杠作动器和液压翼尖刹车装置，实现了襟翼的分档控制。但是其超控控制板指令下发超越襟翼控制计算机执行另一套控制策略，对于驾驶员有特殊要求，存在一定的使用风险；襟翼控制部分划分模块较多，重量较大；襟翼传动执行部分采用了电源驱动和液压刹车的形式，***复杂度增大，整体可靠性不高。
发明内容
发明目的：提供一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，合理的降低了***研制复杂度，有效的降低了***研制成本。
技术方案：
一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，包括：
将襟翼控制***主要可划分为三大部分：襟翼操纵部分、襟翼控制部分以及襟翼驱动传动执行部分，其相互之间采用电缆进行连接；
对于襟翼操纵部分，采用襟翼操纵手柄和襟翼备用控制板；
对于襟翼控制部分，设置两套襟翼控制计算机和两套襟翼马达控制模块；
对于襟翼驱动传动执行部分，设计了襟翼马达驱动单元、襟翼传动线系、襟翼滚珠丝杠作动器、翼尖刹车装置(WTB)以及襟翼位置传感器(FPSU)。
襟翼操纵部分在正常操纵状态下，采用襟翼操纵手柄实现多档位的操纵控制指令输出；在备用操纵状态下，采用襟翼备用控制板操纵指令输出。
在襟翼备用控制板上设置有襟翼备用开关和襟翼备用控制旋钮或者开关，襟翼备用开关实现对襟翼操纵手柄和襟翼备用控制旋钮或者开关之间的控制指令切换，襟翼备用控制旋钮或者开关实现备用控制指令的下发。
襟翼控制计算机内部设置控制通道和监控通道，实现襟翼控制指令的采集处理和选择，实现对外***交联信息交互，实现监控襟翼***状态，实现复杂控制解算指令的输出及位置闭环功能。
襟翼马达控制模块通过硬件和监控电路设计，实现襟翼控制计算机指令响应和监控状态上报，实现对输入高压交流的调制升压成直流，实现对襟翼马达驱动单元的控制监控以及速度闭环控制功能。
襟翼马达驱动单元采用两台电动马达组件和一个速度综合机构，实现响应襟翼马达控制模块控制和刹车，实现输出扭矩的力矩限制，提供马达监控相关信号以及速度叠加的机械指令输出。
襟翼传动线系通过扭力杆组件、支撑轴承以及变角装置组成，实现襟翼马达驱动单元输出扭矩的传递，实现传动线系在机翼后梁的支撑和变角传递，实现对襟翼滚珠丝杠作动器以及翼尖刹车装置的输出。
襟翼滚珠丝杠作动器在每块襟翼设置两台设备，实现襟翼传动线系的输入扭矩传递和限制，实现扭矩传递方向的变化和传动比变化，实现襟翼舵面的连接和驱动。
翼尖刹车装置采用电磁断电刹车方式，实现传动线系上的扭矩刹车和把持，实现正常传动线系的扭矩传递和支撑。
襟翼位置传感器通过齿轮箱连接在最外侧襟翼滚珠丝杠作动器上，实现襟翼位置的测量和上报。
有益效果：
1降低襟翼控制***研制复杂度；
2该襟翼控制***可靠性较高；
3该襟翼控制***整体的研发成本较低。
附图说明
图1为本发明***示意图。
具体实施方式
本发明主要技术方案如下：
如图1所示，对于机翼后缘采用多块襟翼的飞机而言，可以将襟翼控制***主要可划分为三大部分：1襟翼操纵部分、2襟翼控制部分以及3襟翼驱动传动执行部分，其相互之间采用电缆进行连接。
对于1襟翼操纵部分，根据襟翼操纵特性和功能需要，采用了襟翼操纵手柄和襟翼备用控制板。在正常操纵状态下，采用襟翼操纵手柄实现多档位的操纵控制指令输出。在备用操纵状态下，采用襟翼备用控制板操纵指令输出。在襟翼备用控制板上设置有襟翼备用开关和襟翼备用控制旋钮(或者开关)，襟翼备用开关实现对襟翼操纵手柄和襟翼备用控制旋钮(或者开关)之间的控制指令切换，襟翼备用控制旋钮(或者开关)实现备用控制指令的下发。
对于2襟翼控制部分，根据其区域电气特性和安全性分析结果，设置了两套襟翼控制计算机和两套襟翼马达控制模块，具有较高的电气控制可靠性。襟翼控制计算机内部设置控制通道和监控通道，通过软件和硬件搭配设计，可实现襟翼控制指令的采集处理和选择，可实现对外***交联信息交互，可实现监控襟翼***状态，可实现复杂控制解算指令的输出及位置闭环功能。襟翼马达控制模块通过硬件和监控电路设计，可实现襟翼控制计算机指令响应和监控状态上报，可实现对输入高压交流的调制升压成直流，可实现对襟翼马达驱动单元的控制监控以及速度闭环控制功能。
对于3襟翼驱动传动执行部分，根据驱动形式、襟翼舵面结构特性以及执行机构的复杂度，设计了襟翼马达驱动单元、襟翼传动线系、襟翼滚珠丝杠作动器、翼尖刹车装置(WTB)以及襟翼位置传感器(FPSU)。襟翼马达驱动单元采用两台电动马达组件和一个速度综合机构，可实现响应襟翼马达控制模块控制和刹车，可实现输出扭矩的力矩限制，可提供马达监控相关信号以及速度叠加的机械指令输出。襟翼传动线系通过扭力杆组件、支撑轴承以及变角装置组成，可实现襟翼马达驱动单元输出扭矩的传递，可实现传动线系在机翼后梁的支撑和变角传递，可实现对襟翼滚珠丝杠作动器以及翼尖刹车装置的输出。襟翼滚珠丝杠作动器在每块襟翼设置两台设备，可实现襟翼传动线系的输入扭矩传递和限制，可实现扭矩传递方向的变化和传动比变化，可实现襟翼舵面的连接和驱动。翼尖刹车装置采用电磁断电刹车方式，可实现传动线系上的扭矩刹车和把持，可实现正常传动线系的扭矩传递和支撑。襟翼位置传感器通过齿轮箱连接在最外侧襟翼滚珠丝杠作动器上，可实现襟翼位置的测量和上报。
最佳实施例：
某型飞机上，需要按照档位0、1、2、3完成对后缘左外襟翼、左内襟翼、右内襟翼和右外襟翼的控制。按照本技术方案具体实施如下：
襟翼控制***划分为三大主要部分：1襟翼操纵部分、2襟翼控制部分以及3襟翼驱动传动执行部分，其相互之间采用电缆进行连接。
对于1襟翼操纵部分，采用了襟翼操纵手柄和襟翼备用控制板。在正常操纵状态下，采用襟翼操纵手柄实现0、1、2、3档位的操纵控制指令输出。在备用操纵状态下，采用襟翼备用控制板实现收放操纵指令输出。在襟翼备用控制板上的襟翼备用开关实现对襟翼操纵手柄和襟翼备用控制旋钮之间的控制指令切换，在襟翼备用控制板上的襟翼备用控制旋钮实现收放操纵指令输出。
对于2襟翼控制部分，设置了两套襟翼控制计算机和两套襟翼马达控制模块，襟翼控制计算机和襟翼马达控制模块之间通过硬线和总线电缆进行通信连接。襟翼控制计算机内部设置控制通道和监控通道，实现了襟翼控制指令的采集处理和选择，实现了将襟翼备用控制旋钮的收放操纵指令转化为0、1、2、3档位指令，实现了对外***交联信息交互，实现了监控襟翼***状态，实现了复杂控制解算指令的输出及位置闭环功能。襟翼马达控制模块通过硬件和监控电路设计，实现了襟翼控制计算机指令响应和监控状态上报，实现了对输入高压交流的调制升压成直流，实现了对襟翼马达驱动单元的控制监控以及速度闭环控制功能。
对于3襟翼驱动传动执行部分，设计了襟翼马达驱动单元、襟翼传动线系、襟翼滚珠丝杠作动器、翼尖刹车装置(WTB)以及襟翼位置传感器(FPSU)。襟翼马达驱动单元采用两台电动马达组件和一个速度综合机构，实现了响应襟翼马达控制模块控制和刹车，实现了输出扭矩的力矩限制，实现了马达监控相关信号以及速度叠加的机械指令输出。襟翼传动线系通过扭力杆组件和支撑轴承，实现了襟翼马达驱动单元输出扭矩的传递，实现了传动线系在机翼后梁的支撑和传递，实现了对襟翼滚珠丝杠作动器以及翼尖刹车装置的输出。襟翼滚珠丝杠作动器在每块襟翼设置两台设备，实现了襟翼传动线系的输入扭矩传递和限制，实现了扭矩传递方向的变化和传动比变化，实现了襟翼舵面的连接和驱动。翼尖刹车装置采用电磁断电刹车方式，实现了传动线系上的扭矩刹车和把持，实现了正常传动线系的扭矩传递和支撑。襟翼位置传感器通过齿轮箱连接在最外侧襟翼滚珠丝杠作动器上，实现了襟翼位置的测量和上报。

Claims (10)

1.一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，包括：
将襟翼控制***主要可划分为三大部分：襟翼操纵部分、襟翼控制部分以及襟翼驱动传动执行部分，其相互之间采用电缆进行连接；
对于襟翼操纵部分，采用襟翼操纵手柄和襟翼备用控制板；
对于襟翼控制部分，设置两套襟翼控制计算机和两套襟翼马达控制模块；
对于襟翼驱动传动执行部分，设计了襟翼马达驱动单元、襟翼传动线系、襟翼滚珠丝杠作动器、翼尖刹车装置(WTB)以及襟翼位置传感器(FPSU)。
2.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼操纵部分在正常操纵状态下，采用襟翼操纵手柄实现多档位的操纵控制指令输出；在备用操纵状态下，采用襟翼备用控制板操纵指令输出。
3.如权利要求2所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
在襟翼备用控制板上设置有襟翼备用开关和襟翼备用控制旋钮或者开关，襟翼备用开关实现对襟翼操纵手柄和襟翼备用控制旋钮或者开关之间的控制指令切换，襟翼备用控制旋钮或者开关实现备用控制指令的下发。
4.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼控制计算机内部设置控制通道和监控通道，实现襟翼控制指令的采集处理和选择，实现对外***交联信息交互，实现监控襟翼***状态，实现复杂控制解算指令的输出及位置闭环功能。
5.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼马达控制模块通过硬件和监控电路设计，实现襟翼控制计算机指令响应和监控状态上报，实现对输入高压交流的调制升压成直流，实现对襟翼马达驱动单元的控制监控以及速度闭环控制功能。
6.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼马达驱动单元采用两台电动马达组件和一个速度综合机构，实现响应襟翼马达控制模块控制和刹车，实现输出扭矩的力矩限制，提供马达监控相关信号以及速度叠加的机械指令输出。
7.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼传动线系通过扭力杆组件、支撑轴承以及变角装置组成，实现襟翼马达驱动单元输出扭矩的传递，实现传动线系在机翼后梁的支撑和变角传递，实现对襟翼滚珠丝杠作动器以及翼尖刹车装置的输出。
8.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼滚珠丝杠作动器在每块襟翼设置两台设备，实现襟翼传动线系的输入扭矩传递和限制，实现扭矩传递方向的变化和传动比变化，实现襟翼舵面的连接和驱动。
9.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
翼尖刹车装置采用电磁断电刹车方式，实现传动线系上的扭矩刹车和把持，实现正常传动线系的扭矩传递和支撑。
10.如权利要求1所述的一种高可靠低成本的襟翼控制***的方法，其特征在于，
襟翼位置传感器通过齿轮箱连接在最外侧襟翼滚珠丝杠作动器上，实现襟翼位置的测量和上报。
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