SI23371A - Nov uporabniški vmesnik za nadzor nad sistemom za uravnovešanje leta letala - Google Patents

Abstract

Izum se nanaša na inovativno nadzorno ploščo za uporabnika namenjeno nadzorovanju delovanja sistema za uravnovešenje leta letala to je elektro-mehanski nadzorni vmesnik ki se uporablja za intuitiven nadzor nad sekundarnimi krmilnimi površinami letala to so "trimerji" Bolj natančno izum se nanaša na sistem in način kontrole električnih in/ali hidravličnih aktivatorjev trimerjev letala s pomočjo premikanja ene same ročice v kabini Vmesnik vsebuje aktivacijo celotnega letalskega trim sistemapo treh oseh z uporabo ene same ročice v kabiniza razliko od tradicionalnih dveh ali treh ločenih vmesnikov v kabini Vmesnik je sestavljen iz kupole 1) notranjega sferičnega elementa 2) ki se premika znotraj kupole 1) in omogoča gladko gibanje večsmernega pomičnega stikala 3) ki imaergonomično obliko Pod kupolo 1) so štiri kompresijske vzmeti 4) in ena torzijska vzmet 5) Premiki večsmernega pomičnega stikala so omejeni in vodeni s pomočjo zarez 6) ki so vrezane v notranjo stran kupole 1) Poleg zarez so izbokline na notranjem sferičnem elementu 2) ki drsijo po zarezah da vodijogibanje večsmernega pomičnega stikala 3) Spodnje ohišje 7) vsebuje senzorje gibanja 8) vmesnika

Description

Izum se nanaša na inovativen vmesnik za uporabnika, namenjeno nadzorovanju delovanja sistema za uravnovešanje leta letala, to je elektro-mehanski nadzorni vmesnik ki se uporablja za intuitiven nadzor nad sekundarnimi krmilnimi površinami letala, to so trimerji.

Bolj podrobno, inovacija se nanaša na sistem in način kontrole električnih in/ali hidravličnih aktivatorje trimerjev letala s pomočjo premikanja ene same ročice v kabini.

Obstajajo že mnoge rešitve za takšno mehanično aktivacijo trim površin letala, kot so na primer predstavljene v patentih US 7021587 BI, US 2008237402, CA446707 A, toda vse naštete rešitve se osredotočajo samo na premikanje same trim površine in popolnoma prezrejo vidik vmesnika človek-stroj, s pomočjo katerega lahko pilot nadzira trim sistem. Standardni način za upravljanje trim sistema za letalo ki se giblje po treh oseh, to je površin krilc, višinskega krmila in smernega krmila, je sestavljen iz treh posameznih stikal tipa klecno stikalo oziroma paličasto stikalo, od katerih vsako posebej predstavlja ločen vmesnik človekstroj za nadzor aktivacije posamezne osi letalskega trim sistema. Takšen vmesnik je sestavljen iz treh ločenih kontrolnih vmesnikov, recimo stikal, katera se navadno nahajajo na nadzorni plošči letala.

Obstajajo tudi rešitve, kjer so vmesniki za trimer višinskega krmila in krilc oziroma za trimer višinskega in smernega krmila združeni v obliki štirismernega stikala, toda tretja os letalskega trim sistema ostaja in mora biti nadzorovana ločeno. Uporaba štirismernega pomičnega stikala omogoča, da se letalski trim sistem delno namesti na primarno krmilno ročico letala, to je na centralno krmilno palico, centralni volan, stransko krmilno palico, stranski volan ali drugam, toda tretja os še vedno ostane izven pilotovega neposrednega dosega.

Ergonomičnost vseh vzvodov v kabini je strogo podrejena standardom za letalske certifikate, zato mora biti tudi vmesnik letalskega trim sistema narejen tako, daje intuitiven in ne zmede pilota. Kakršnakoli je že oblika in vrsta vmesnika trim sistema, mora biti ta izveden na tak način da pomik naprej povzroči pomik trimerja na višinskem krmil tako, da se nos letala spusti, pomik nazaj povzroči premik trimerja na višinskem krmilu tako, da se nos letala dvigne, • ·

-2nagib v levo povzroči pomik trimerja tako da se letalo nagne v levo in nagib v desno povzroči pomik trimerja tako da se letalo nagne v desno. Premik vmesnika v smislu sukanja okoli navpične osi povzroči učinek, analogen principu premikanja smernega krmila.

Vse zgornje je imelo za posledico oblikovanje novega, popolnoma intuitivnega načina vmesnika človek-stroj za uravnovešanje leta letala po vseh treh oseh. Vmesnik predstavljen na sliki 1 ima sposobnost nadzora nad aktivacijo vseh treh osi letalskega kontrolnega sistema z uporabo ene same ročice v kabini, ki jo je mogoče namestiti bodisi na primarno krmilno ročico letala ali kjerkoli drugje v dosegu pilota/pilotov; velikost vmesnika lahko sega vse do miniaturne verzije ki jo opravljamo s konicami prstov pa do enote v velikosti dlani. Izvedba vmesnika omogoča pilotu da intuitivno nadzoruje eno samo os trim sistema, dve osi ali celo vse tri osi trim sistema hkrati.

Lastnosti in prednosti pričujočega izuma bodo postale bolj očitne iz sledečih natančnih opisov in spremljajočih skic, ki prikazujejo:

Fig. 1: izometrični pogled na vmesnik,

Fig. 2: prerez vmesnika,

Fig. 3: izometrični pogled na vmesnik z označenimi vsemi možnimi prostostnimi stopnjami premikanja.

Fig. 4 a, b, c: predstavitev vseh možnih prostostnih stopenj premikanja in posledičnih premikov letala..

Vmesnik je prikazan na sliki 3 od zgoraj in na slikah 4 a, b, c od strani, z vsemi možnimi prostostnimi stopnjami premikanja, prikazani so tudi premiki letala ki so posledica. Premik vmesnika naprej ali nazaj sproži trimanje višinskega krmila s posledičnim učinkom nagiba naprej, oziroma nos letala navzdol ali nazaj, oziroma nos letala navzgor. Premik vmesnika levo ali desno sproži trimanje krilc s posledičnim učinkom nagiba levo oz. desno. Obračanje vmesnika okoli svoje osi levo ali desno sproži trimanje smernega krmila z učinkom sukanja letala v levo oziroma v desno.

Izvedba vmesnika človek-stroj je sestavljena iz naslednjih glavnih sestavnih delov: kupola 1 ki opravlja vlogo ohišja, notranji sferični element 2 ki se premika znotraj kupole 1 in omogoča gladko gibanje večsmernega pomičnega stikala 3, kije pritrjen s pomočjo peclja. Večsmerno

-3pomično stikalo 3 ima ergonomično obliko in/ali vdolbino na vrhu ki omogoča zadosten oprijem pilotovi roki ali prstu. Pod kupolo 1 so štiri kompresijske vzmeti 4 in ena torzijska vzmet 5. Njihova naloga je centralizirati in nevtralizirati pozicijo večsmemega pomičnega stikala, ko se ne upravlja z vmesnikom.

Dela 2 in 3 sta permanentno spojena z držalom, ki je lahko privito ali drugače pritrjeno. Kadarkoli je večsmemo pomično stikalo 3 zamaknjeno v katero koli od možnih prostostnih stopenj premikanja, ki ustrezajo premiku naprej-nazaj, nagibu levo-desno ali pa zasuku v levo ali v desno, notranji sferični element sledi temu gibanju in ga prenese na senzorje 8. Mogoče so kombinacije različnih tipov senzorjev. Premiki so omejeni in vodeni s pomočjo zarez 6, ki so vrezane v notranjo stran kupole 1. Poleg zarez so izbokline na notranjem sferičnem elementu, ki drsijo po zarezah, da vodijo gibanje večsmemega pomičnega stikala 3.

Spodnje ohišje 7, ki je lahko izdelano tudi v obliki tiskanega vezja, vsebuje senzorje gibanja 8 vmesnika. Odvisno od uporabljenega tipa senzorjev je lahko število senzorjev od ena do šest. Senzorni element je lahko v obliki, pri katerem je potrebno ON/OFF obnašanje, v obliki potenciometra pri katerem je potrebno obnašanje na podlagi progresivnega odmika, optičnega ali magnetnega enkoderja za dodano robustnost, ali pretvornika sile, kjer je zaželjena progresivnost sile kot vhoda v sistem. V primerih kjer je uporabljen potenciometer, optični ali magnetni enkoder ali pretvornik sile, je odmik in/ali sila uporabljena pri premikanju vmesnika proporcionalna hitrosti spremembe trimanja. Vse možne prostostne stopnje premikanja vmesnika imajo pet-stopenjsko simetrično histerezno polje v izogib nenamenskemu premikanju večsmemega pomičnega stikala. Nadalje je vmesnik lahko zaščiten pred neželenimi spremembami trimanja tako daje potreben navpičen potisk večsmemega pomičnega stikala navzdol preden se aktivira trimanje. To je doseženo z dodajanjem štirih navpičnih kontaktnih paličic, ki se lahko dotaknejo senzornih elementov samo kadar je vmesnik potisnjen navzdol. Prav tako so mogoči tudi drugi načini zaklepanja neželenega trimanja, bodisi električni, mehanski ali s pomočjo programske opreme.

Vgradnja in uporabnost vmesnika v letalskem trim sistemu: a) Direktna povezava

Izvršeno je lahko samo obnašanje tipa vklop/izklop, se pravi verzija vmesnika, ki uporablja stikala kot senzorne elemente. Takšna izvedba ne zahteva nobenega logičnega vezja, saj senzorne naprave delujejo neposredno kot sprožilci za močnostne

-4preklopnike električnega ali hidravličnega trim sistema. Tak sistem je preprost in se lahko enostavno vgradi tudi na obstoječ trim sistem, vendar ne ponuja napredne uporabnosti.

b.) Povezava preko logičnega vezja

Dodatek logičnega vezja na vmesniku dovoljuje uporabo bolj naprednega načina nadzora. Poleg ON/OFF obnašanja ki je opisano v točki a) lahko vmesnik deluje na način progresivnega odmika in/ali sile, odvisno od izbire senzornih elementov. V tem primeru je odmik in/ali sila uporabljena pri premikanju vmesnika proporcionalna hitrosti spremembe trimanja. Logično vezje prevede odmike ali sile povzročene na vmesniku v impulze nadzora rotacije smeri ali hitrosti servo motorjev trim sistema. Senzorni elementi so povezani na AD pretvornik preko ojačevalca (če je to potrebno), nato mikroprocesor prevede digitalne vrednosti v analogne ali v digitalne kontrolne signale servo motorjev za vsako posamezno os trimanja.

Za nezahtevna letala z električnim ali hidravličnim načinom aktivacije primarnih kontrolnih površin se vmesnik lahko uporablja tudi za primarni nadzor leta po vseh treh oseh gibanja (nagib, prevračanje, zasuk), ki zaseda samo eno roko pilota. Prenos podatkov med vmesnikom, logičnim vezjem in aktivatorji je lahko izveden s pomočjo uporabe navadnih žic, optičnih vlaken ali sredstev magnetnega, kapacitivnega ali brezžičnega prenosa.

c.) Povezava preko centralnega računalnika za krmilni sistem

Vgradnja vmesnika preko centralnega računalnika za krmilni sistem letala omogoča njegovo uporabo ne samo kot vmesnik med uporabnikom in sistemom trimanja po treh oseh, temveč tudi kot vmesnik za komunikacijo z avtopilotom in/ali za uporabo kot alternativno primarno kontrolno ročico. Pri načinu progresivnega odmika ali sile se vmesnik lahko uporablja za krmiljenje letala po vseh treh oseh gibanje, (nagib, prevračanje, zasuk) hkrati ali posamično, ki zaseda samo eno roko pilota.

V vseh treh načinih povezovanja se lahko trenutni položaj trim sistema, tako imenovani trim indikator, prikazuje na ločenem prikazovalniku v kabini letala, analognem merilniku ali optični napravi in/ali na samem vmesniku s pomočjo uporabe miniaturnih LED kazalnikov v obliki intuitivnega razporeda vizualnih svetlobnih oznak, ki se lahko razlikujejo po obliki in velikosti.

Vmesnik za nadzor nad letalskim trim sistemom kot sledi iz tega izuma, je sestavljen iz kupole 1 ki ima vlogo ohišja, notranjega sferičnega elementa 2 ki se premika znotraj kupole 1 in

-5omogoča gladko gibanje večsmernega pomičnega stikala 3, ki je stalno pritrjen s pomočjo peclja. Večsmemo pomično stikalo 3 ima ergonomično obliko in/ali vdolbino na vrhu ki omogoča zadosten oprijem pilotovi roki ali prstu. Pod kupolo 1 so štiri kompresijske vzmeti 4 in ena torzijska vzmet 5. Premiki večsmernega pomičnega stikala so omejeni in vodeni s pomočjo zarez 6, ki so vrezane v notranjo stran kupole 1. Poleg zarez so izbokline na notranjem sferičnem elementu 2, ki drsijo po zarezah da vodijo gibanje večsmernega pomičnega stikala 3. Spodnje ohišje 7, vsebuje senzorje gibanja 8 vmesnika. Podlaga za vmesnik je izdelana v obliki tiskanega vezja

Vmesnik ima od enega do šest senzornih elementov 8, kateri so lahko tipa stikala, pri katerem je potrebno obnašanje tipa vklop/izklop, v obliki potenciometra, če je potrebno obnašanje načina progresivnega odmika in/ali sile, optičnega ali magnetnega enkoderja za dodano robustnost ali pretvornika sile, kjer je zaželjena progresivnost sile kot vhoda v sistem. Vgradnja in uporabnost vmesnika letalskega trim sistema je lahko izvršena z neposredno povezavo, s povezavo preko logičnega vezja ali s povezavo preko centralnega računalnika za krmilni sistem.

Claims (4)

1. Vmesnik za nadzor nad delovanjem sistema za uravnovešanje leta letala ali trimanja”, to je elektro-mehanski nadzorni vmesnik ki se uporablja za intuitiven nadzor nad sekundarnimi krmilnimi površinami letala, to so trimerji in je usmerjen v sistem in način kontrole električnih in/ali hidravličnih aktivatorje trimerjev letala s pomočjo premikanja ene same ročice v kabini, kar omogoča premikanje v vse možne prostostne stopnje premikanja in tudi posledične akcije letala, označen s tem, daje vmesnik sestavljen iz kupole (1) ki ima vlogo ohišja, notranjega sferičnega elementa (2) ki se premika znotraj kupole (1) in omogoča gladko gibanje večsmemega pomičnega stikala (3), ki je stalno pritrjen s pomočjo peclja, pri čemer ima večsmemo pomično stikalo (3) ergonomično obliko in/ali vdolbino na vrhu ki omogoča zadosten oprijem pilotovi roki ali prstu; pod kupolo (1) so štiri kompresijske vzmeti (4) in ena torzijska vzmet (5); premiki večsmemega pomičnega stikala so omejeni in vodeni s pomočjo zarez (6), ki so vrezane v notranjo stran kupole (1); poleg zarez so izbokline na notranjem sferičnem elementu (2) ki drsijo po zarezah da vodijo gibanje večsmemega pomičnega stikala (3); spodnje ohišje (7) vsebuje senzorje gibanja (8) vmesnika.

2. Vmesnik po zahtevku 1, označen s tem, daje spodnje ohišje (7) izdelano na način tiskanega vezja.

3. Vmesnik po zahtevku 1, označen s tem, da ima od enega do šest senzornih elementov (8), kateri so lahko tipa stikala, pri katerem je potrebno ON/OFF obnašanje, v obliki potenciometra če je potrebno obnašanje načina progresivnega odmika in/ali sile, optičnega ali magnetnega enkoderja za dodano robustnost ali pretvornika sile, kjer je zaželena progresivnost sile kot vhoda v sistem.

4. Vmesnik po zahtevkih od 1 do 3, označen s tem, daje vgradnja in uporabnost vmesnika letalskega trim sistema lahko izvršena z neposredno povezavo, s povezavo preko logičnega vezja ali s povezavo preko centralnega računalnika za krmilni sistem.