CN112623234B - 一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置，所述装置包括正拉力杆(1)、反桨杆(2)、凸轮变换装置(3)、第一拉杆机构(4)、第二拉杆机构(5)、油门台体(6)、限位装置(7)、反桨杆旋转部件(8)、滚动卡销(9)、油门角度传感器(10)，其中：正拉力杆(1)为中空的杆状结构，正拉力杆(1)内设置有凸轮变换装置(3)；凸轮变换装置(3)下端通过第一拉杆机构(4)与油门角度传感器(10)连接，凸轮变换装置(3)下端通过第二拉杆机构(5)与滚动卡销(9)连接，反桨杆(2)的一端与凸轮变换装置(3)侧面连接，反桨杆(2)通过凸轮变换装置(3)和第一拉杆机构(4)相连、第二拉杆机构(5)相连。

Description

一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置
技术领域
本发明属于航空技术领域，涉及一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置。
背景技术
对于涡桨飞机，为了防止空中油门杆误低于飞行慢车，使螺旋桨产生较大负拉力，见适航条款FAR25.1155反推力和低于飞行状态的桨距调定：“用于反推力和低于飞行状态的桨距调定的每一操纵器件，均必须有防止被误动的措施。该措施在飞行慢车位置必须有确实的锁或止动器，而且必须要求机组采取另外明显动作，才能将操纵器件从飞行状态(对于涡轮喷气发动机飞机为正推力状态)的位置移开。”
为了满足该要求，一般在油门台飞行慢车位置设计一个机械锁和电磁锁，电磁锁满足一定条件自动解锁后，再人工操纵机械扳机(见图1)或类似装置，才能解锁机械锁。
涡桨飞机单杆形式的油门台(见图1)将最大反桨设计在地面慢车之后，一般在地面慢车位置设计一个卡槽，通过增大油门杆操纵力使机组感知位置，但由于油门台卡槽磨损或操纵用力过大，经常出现越过地面慢车位置直接进入最大反桨，导致发动机增大功率，螺旋桨反桨，造成发动机喘振或吸入异物，甚至飞机倒退，形成不安全因素。
为了防止机组误操作油门杆越过地面慢车位置进入最大反桨状态，若在反推慢车位置增加类似飞行慢车机械锁的设计，则由于空间限制，不易实现，假若实现，则机组操作不易区分是飞行慢车位置解锁还是地面慢车位置解锁，容易造成机组困惑，引起误操作。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置，能够防止机组误操作。
本申请提供一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置，所述机械互锁保护装置包括正拉力杆(1)、反桨杆(2)、凸轮变换装置(3)、第一拉杆机构(4)、第二拉杆机构(5)、油门台体(6)、限位装置(7)、反桨杆旋转部件(8)、滚动卡销(9)、油门角度传感器(10)，其中：
正拉力杆(1)为中空的杆状结构，正拉力杆(1)内设置有凸轮变换装置(3)，凸轮变换装置(3)包括凸轮变换机构A和凸轮变换机构B；
凸轮变换装置(3)下端通过第一拉杆机构(4)与反桨杆旋转部件(8)连接，凸轮变换装置(3)下端通过第二拉杆机构(5)与滚动卡销(9)连接，反桨杆(2)的一端与凸轮变换装置(3)侧面连接，反桨杆(2)通过凸轮变换装置(3)和第一拉杆机构(4)相连、第二拉杆机构(5)相连；
油门台体(6)内部设置有限位装置(7)，限位装置(7)包括AB段通槽、CD段通槽和DE段通槽，所述AB段通槽的半径大于CD段通槽的半径，BC段通槽和DE段通槽均为径向的中空卡槽结构；滚动卡销(9)在限位装置(7)的轨道中运动；第二拉杆机构(5)下端与弹簧的一端连接，滚动卡销(9)与所述弹簧的另一端相连，弹簧弹力使滚动卡销(9)向沿正拉力杆(1)径向向外运动；
油门角度传感器(10)的固定端设置在油门台体(6)上，反桨杆旋转部件(8)通过齿轮啮合驱动油门角度传感器(10)的旋转轴。
具体的，滚动卡销(9)在限位装置(7)的AB段通槽内移动时，用于正拉力杆(1)在空中操作区域控制发动机起飞～飞行慢车的功率；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的CD段通槽内移动时，用于正拉力杆(1)在地面操作区域控制发动机飞行慢车～地面慢车的功率；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的BC段通槽内移动时，正拉力杆(1)位于飞行慢车位置，用于反桨杆(2)解锁正拉力杆(1)，使正拉力杆(1)从空中操作区域可以进入地面操作区域；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的DE段通槽内移动时，正拉力杆(1)位于地面慢车位置，用于反桨杆(2)在地面区域控制发动机反桨。
具体的，所述AB段通槽和CD段通槽均为以拉力杆(1)旋转轴为中心为圆弧形中空结构。
具体的，所述凸轮变换机构A的功能：正拉力杆(1)在起飞～飞行慢车和飞行慢车～地面慢车之间运动时，凸轮变换机构A将正拉力杆(1)的力通过机械轴传递→第一拉杆机构(4)→反桨杆旋转部件(8)→油门角度传感器(10)；反桨杆(2)从收起位置→飞行慢车解锁位置时，反桨杆(2)的旋转运动不传递至反桨杆旋转部件(8)；反桨杆(2)从飞行慢车解锁位置→最大反桨时，反桨杆(2)的旋转运动传递至反桨杆旋转部件(8),驱动油门角度传感器(10)。
具体的，所述凸轮变换机构B的功能：正拉力杆(1)在起飞～飞行慢车和飞行慢车～地面慢车之间运动时，凸轮变换机构B将正拉力杆(1)的力通过机械轴传递→第二拉杆机构(5)→滚动卡销(9)，驱动滚动卡销(9)AB和CD段通槽内运动；反桨杆(2)从反桨杆收起位置→飞行慢车解锁位置→最大反桨时，驱动滚动卡销(9)在BC和DE段通槽内运动。
具体的，油门角度传感器(10)用于测量正拉力杆(1)的旋转角度和反桨杆(2)的旋转角度。
具体的，油门角度传感器(10)的转动轴通过齿轮与反桨杆旋转部件(8)的齿轮传动装置啮合驱动。
具体的，正拉力杆(1)在地面慢车位置和飞行慢车位置时，反桨杆(2)的一端连接凸轮变换装置(3)，反桨杆(2)的另一端以凸轮变换装置(3)为圆心旋转。
本发明提出一套发动机螺旋桨由两个杆组合控制且分工明确。正拉力杆控制正拉力，反桨杆控制螺旋桨反桨，改善了人机操纵接口，提高了人机功效；两杆机械互锁，有效防止误操作。反桨杆通过一套互锁机构实现两个功能，功能一：为飞行慢车位置的机械锁，功能二：控制发动机螺旋桨反桨。单杆形式的油门杆设计，油门杆分区过多，且每个区工作行程较小，增加机组的操纵难度，本设计正拉杆和反桨杆的工作行程增大，很好解决了该问题。
附图说明
图1为现有技术中的单杆形式油门台的结构示意图；
图2为本申请提供的一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置的结构示意图；
图3为本申请提供的正拉力杆与反桨杆在飞行慢车～起飞内互锁意图；
图4为本申请提供反桨杆在飞行慢车位置解锁示意图；
图5为本申请提供的正拉力杆与反桨杆在反桨时互锁示意图。
具体实施方式
一套发动机螺旋桨由两个杆组合控制且分工明确，正拉力杆控制正拉力，反桨杆控制螺旋桨反桨，改善了人机操纵接口，提高了人机功效；两杆机械互锁，有效防止误操作。俩个杆分别称为：正拉力杆(简称：主杆)和反桨杆(简称：主杆)。具体的：
在飞行慢车～起飞范围内(不含飞行慢车位置)，反桨杆保持在反桨杆收起位置，反桨杆与正拉力杆机械互锁，随正拉力杆运动，正拉力杆驱动角度传感器输出指令控制发动机螺旋桨。
在地面慢车～飞行慢车范围内(不含地面慢车位置)，反桨杆保持在飞行慢车解锁位置，反桨杆与正拉力杆机械互锁，随正拉力杆运动。正拉力杆驱动角度传感器输出指令控制发动机螺旋桨。
在地面慢车位置时，提拉反桨杆，反桨杆驱动角度传感器输出指令控制发动机螺旋桨，正拉力杆被锁定在地面慢车位置不能移动。
正拉力杆与反桨杆分工明确，改善了人机操纵接口，提高了人机功效。正拉力杆操纵范围为：地面慢车～起飞，用于整个飞行阶段。反桨杆只用于地面着陆或终止起飞且需要使用最大反桨状态时。
飞行慢车机械锁将正拉力杆的操作两个区域：空中区域，操纵范围为：功率飞行慢车～起飞，主要用于起飞、爬升、巡航、降落等飞行阶段；地面区域，操纵范围为：地面慢车～飞行慢车，主要用于滑行和着陆飞行阶段。
反桨杆通过一套机构实现两个功能，功能一：为飞行慢车位置的机械锁，防止空中油门杆误低于飞行慢车，使螺旋桨产生较大负拉力，以满足适航规章FAR25.1155的要求。功能二：控制发动机螺旋桨反桨。油门杆误低于地面慢车进入地面最大反桨状态,导致发动机喘振或异物吸入发动机。
增大了正拉力杆和反桨杆的工作行程。在单杆形式油门杆设计中，油门杆至少分为3个区域：飞行慢车～起飞、地面慢车～飞行慢车和地面慢车～最大反桨，在本设计方案中，正拉力杆分为2个区域：飞行慢车～起飞和地面慢车～飞行慢车。假设总的油门行程相同，那么分配到本设计的对应区域的角度范围增大，解决了单杆形式油门杆设计中存在的分区过多且每个区工作行程较小从而导致机组的操纵难度增大的问题。
机械互锁和飞行慢车位置的机械锁的实现原理如下(见图2)：反桨杆通过凸轮变换装置与拉杆机构1和拉杆机构2相连，拉杆机构1最终连接角度传感器，拉杆机构2驱动滚动卡销，卡销在限位装置的轨道中运动，卡销与正拉力杆机械连接，卡销与一个弹簧相连，弹簧弹力使卡销向沿正拉力杆径向向外运动。
在飞行慢车～起飞范围内(不含飞行慢车位置)，反桨杆保持在反桨杆收起位置不能移动，反桨杆与正拉力杆机械互锁，随正拉力杆运动。正拉力杆驱动的角度传感器输出指令控制发动机螺旋桨。正拉力杆在飞行慢车～起飞范围内运动时(见图3，驱动角度传感器发出指令给发动机螺旋桨，同时驱动卡销在轨道A～B之间运动，卡销在限位装置的轨道的A点(起飞位置)和B点(飞行慢车位置)被前后限位，从而限制正拉力杆只能在飞行慢车～起飞范围内运动；若提拉反蒋杆，将会使卡销上下运动，但A～B之间的轨道限制卡销不能上下运动，从而将反桨杆限制在反桨杆收起位置，实现正拉力杆和反桨杆机械互锁。
在飞行慢车位置时(见图4，卡销在运动至C之前，正拉力杆通过轨道和卡销被限制在飞行慢车位置，不能移动，这样就起到飞行慢车机械锁的作用。在电磁锁解锁后，提拉反桨杆至飞行慢车解锁位置，卡销将从B→C,至C后，正拉力杆可继续向地面慢车运动。这样通过提拉反桨杆解锁了飞行慢车机械锁，满足了FAR25.1155的要求。
当从飞行慢车至起飞方向运动过慢车位置时，弹簧产生一个弹力使卡销自动从C→B，到B点后，可进入A～B之间的轨道。
在飞行慢车～地面慢车范围内(见图5)，反桨杆保持在飞行慢车解锁位置不能移动，反桨杆与正拉力杆机械互锁，道理同飞行慢车～起飞范围的运动和限制。
在地面慢车位置(见图5)，正拉力杆通过轨道和卡销被限制在地面慢车位置，不能移动；提拉反桨杆至最大反桨位置，卡销将从D→E,同时通过拉杆2驱动角度传感器输出指令控制发动机螺旋桨。
可以看出，本申请提供的发动机螺旋桨由两个杆组合控制且分工明确，正拉力杆控制正拉力，反桨杆控制螺旋桨反桨，改善了人机操纵接口，提高了人机功效；且两杆机械互锁，有效防止误操作。增大了正拉力杆和反桨杆的工作行程，解决了单杆形式油门杆设计中存在的分区过多且每个区工作行程较小从而导致机组的操纵难度增大的问题。其中，反桨杆通过一套机构实现两个功能，功能一：做为飞行慢车位的机械锁，功能二：控制发动机螺旋桨反桨。

Claims (8)

1.一种涡桨飞机双杆形式油门台的机械互锁保护装置，其特征在于，所述机械互锁保护装置包括正拉力杆(1)、反桨杆(2)、凸轮变换装置(3)、第一拉杆机构(4)、第二拉杆机构(5)、油门台体(6)、限位装置(7)、反桨杆旋转部件(8)、滚动卡销(9)、油门角度传感器(10)，其中：
正拉力杆(1)为中空的杆状结构，正拉力杆(1)内设置有凸轮变换装置(3)，凸轮变换装置(3)包括凸轮变换机构A和凸轮变换机构B；
凸轮变换装置(3)下端通过第一拉杆机构(4)与反桨杆旋转部件(8)连接，凸轮变换装置(3)下端通过第二拉杆机构(5)与滚动卡销(9)连接，反桨杆(2)的一端与凸轮变换装置(3)侧面连接，反桨杆(2)通过凸轮变换装置(3)和第一拉杆机构(4)相连、第二拉杆机构(5)相连；
油门台体(6)内部设置有限位装置(7)，限位装置(7)包括AB段通槽、CD段通槽和DE段通槽，所述AB段通槽的半径大于CD段通槽的半径，BC段通槽和DE段通槽均为径向的中空卡槽结构；滚动卡销(9)在限位装置(7)的轨道中运动；第二拉杆机构(5)下端与弹簧的一端连接，滚动卡销(9)与所述弹簧的另一端相连，弹簧弹力使滚动卡销(9)向沿正拉力杆(1)径向向外运动；
油门角度传感器(10)的固定端设置在油门台体(6)上，反桨杆旋转部件(8)通过齿轮啮合驱动油门角度传感器(10)的旋转轴。
2.根据权利要求1所述的机械互锁保护装置，其特征在于，
滚动卡销(9)在限位装置(7)的AB段通槽内移动时，用于正拉力杆(1)在空中操作区域控制发动机起飞～飞行慢车的功率；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的CD段通槽内移动时，用于正拉力杆(1)在地面操作区域控制发动机飞行慢车～地面慢车的功率；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的BC段通槽内移动时，正拉力杆(1)位于飞行慢车位置，用于反桨杆(2)解锁正拉力杆(1)，使正拉力杆(1)从空中操作区域进入地面操作区域；
滚动卡销(9)在限位装置(7)的DE段通槽内移动时，正拉力杆(1)位于地面慢车位置，用于反桨杆(2)在地面区域控制发动机反桨。
3.根据权利要求1所述的机械互锁保护装置，其特征在于，所述AB段通槽和CD段通槽均为以正 拉力杆(1)旋转轴为中心为圆弧形中空结构。
4.根据权利要求1所述的机械互锁保护装置，其特征在于，所述凸轮变换机构A的功能：正拉力杆(1)在起飞～飞行慢车和飞行慢车～地面慢车之间运动时，凸轮变换机构A将正拉力杆(1)的力通过机械轴传递→第一拉杆机构(4)→反桨杆旋转部件(8)→油门角度传感器(10)；反桨杆(2)从收起位置→飞行慢车解锁位置时，反桨杆(2)的旋转运动不传递至反桨杆旋转部件(8)；反桨杆(2)从飞行慢车解锁位置→最大反桨时，反桨杆(2)的旋转运动传递至反桨杆旋转部件(8),驱动油门角度传感器(10)。
5.根据权利要求1所述的机械互锁保护装置，其特征在于，所述凸轮变换机构B的功能：正拉力杆(1)在起飞～飞行慢车和飞行慢车～地面慢车之间运动时，凸轮变换机构B将正拉力杆(1)的力通过机械轴传递→第二拉杆机构(5)→滚动卡销(9)，驱动滚动卡销(9)AB和CD段通槽内运动；反桨杆(2)从反桨杆收起位置→飞行慢车解锁位置→最大反桨时，驱动滚动卡销(9)在BC和DE段通槽内运动。
6.根据权利要求1所述的机械互锁保护装置，其特征在于，油门角度传感器(10)用于测量正拉力杆(1)的旋转角度和反桨杆(2)的旋转角度。
7.根据权利要求6所述的机械互锁保护装置，其特征在于，油门角度传感器(10)的转动轴通过齿轮与反桨杆旋转部件(8)的齿轮传动装置啮合驱动。
8.根据权利要求3所述的机械互锁保护装置，其特征在于，正拉力杆(1)在地面慢车位置和飞行慢车位置时，反桨杆(2)的一端连接凸轮变换装置(3)，反桨杆(2)的另一端以凸轮变换装置(3)为圆心旋转。
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