一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统

技术领域

本发明属于飞机设计领域的操纵系统设计技术领域，尤其涉及一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统。

背景技术

在飞机设计领域，尤其是有人操纵的机械操纵式中小型飞机设计领域，在飞机的主舵面操纵系统的基础上，会设置有辅助舵面操纵系统，即调整片操纵系统，调整片操纵系统一般用于飞机巡航过程中，通过调整片的主动偏转，使得飞机舵面在相反方向产生一个气动力矩，使得主舵面产生一定范围的偏转，进一步实现飞机的姿态调整，并能够使飞机保持这样的飞行姿态，驾驶员可以在短时间内不需要操控飞机驾驶杆，降低驾驶疲劳，增加驾驶舒适度。驾驶员在正常操控飞机进行起落的时候，调整片随主舵面一起运动，主舵面操纵系统与舵面调整片操纵系统共同实现对飞机飞行姿态的粗调和微调，进一步地，在飞机主舵面操纵系统出现失效的情况下，舵面调整片操纵系统能够在一定条件下对飞机的姿态进行控制，使飞机能够安全返航。

在中小型飞机的设计中，飞机的成本与重量是决定飞机的经济性和航程的重要因素，同时要求机操纵系统具有非常高的可靠性。简单的机械操纵系统具有结构简单、成本低、重量轻和高可靠性等多方面优势，在短时间内很难被其他形式的系统可取代，尤其是飞机的辅助操纵系统，在这些方面应当更具有典型性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统，具有机械驱动、机械传动、机械作动和机械指示的特点，结构简单，易于实现，特别适用于中小型飞机的辅助操纵系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统，所述系统包括：手轮操纵装置1、传动绳索装置2、丝杠作动装置3和操纵连杆6，传动绳索装置2包括顺次连接的前端同步索201、传动绳索202、导轮203和后端同步索204，手轮操纵装置1包括拨轮101和输出同步轮102，丝杠作动装置3包括输入同步轮301、丝杠螺母机构302和输出端303；

手轮操纵装置1的输出同步轮102和传动绳索装置2的前端同步索202连接，传动绳索装置2的后端同步索204与丝杠作动装置3的输入同步轮301连接，操纵连杆6将丝杠作动装置3的输出端303与调整片操纵点相连，调整片安装于飞机舵面后缘，所述丝杠作动装置3的输出端、舵面转轴、调整片转轴、调整片操纵点顺次连接，组成四边形。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)所述系统还包括调整片指示器，所述调整片指示器包括指针112和拨杆113，所述手轮操纵装置的拨轮101上具有螺旋沟槽特征，拨杆113嵌于拨轮101的沟槽特征中，指针112的转轴与拨轮101转轴不重合。

(2)所述传动绳索装置还包括连接螺套205，连接螺套205具有内螺纹特征，前端同步索201、传动绳索202、后端同步索204的端头上有螺柱特征，连接螺套205分别与前端同步索201、传动绳索202、后端同步索204对应端头的螺柱配合连接。

(3)所述传动绳索装置2还包括止动装置，止动装置包括顺次排列的正向止动块206、中间止动块207和反向止动块208，所述正向止动块206、反向止动块208和中间止动块207均具有一个固连特征和一个过孔特征，正向止动块206和反向止动块208通过固连特征与传动绳索装置第一驱动边固连，传动绳索装置的第二驱动边穿过正向止动块206和反向止动块208的过孔特征，中间止动块207通过固连特征与传动绳索装置第二驱动边固连，传动绳索装置的第一驱动边穿过中间止动块207的过孔特征。

(4)所述丝杠作动装置的导程角α与螺母材料摩擦系数μ满足tanα＜μ。

(5)所述手轮操纵装置1的输出同步轮102为链轮，所述传动绳索装置2的前端同步索01为链条，传动绳索202为钢丝绳，导轮203为滑轮，后端同步索204为链条，丝杠作动装置的输入同步轮(301)为链轮，丝杠作动装置中的丝杠为两头、三头或者四头T型丝杠，螺母为对应头数和螺纹形状的螺母。

(6)所述前端同步索和后端同步索为一段滚子链，滚子链的端头上通过铰链销轴机构连接有螺纹接头，传动绳索为钢丝绳，钢丝绳的两端分别通过压接紧固的方式连接螺纹接头，前端同步索、传动绳索和后端同步索螺纹接头的一端为左旋螺纹，另一端为右旋螺纹，连接螺套的内螺纹分两段，一段为左旋螺纹，另一段为右旋螺纹，连接螺套与其连接的螺纹接头相对转动时，能够实现对传动绳索装置的张紧力调整。

(7)所述正向止动206、中间止动块207和反向止动块208由两组夹板相对组合紧固而成，夹板相对的面上分别有半孔特征和浅槽特征，两组压板相对组合后形成一个扁孔和一个圆孔，扁孔的截面积小于传动绳索的截面积，在紧固件的夹持力作用下夹紧穿过其中的传动绳索，形成固联特征；圆孔的直径大于穿过其中的传动绳索的最大外廓，形成过孔特征。

本发明技术方案通过设置带有拨轮和输出同步轮的手轮装置实现舵面调整片的机械操纵功能，通过设置具有前端同步索、传动绳索、导轮和后端同步索的传动绳索装置实现舵面调整片的机械传动功能，通过设置带有输入同步轮和丝杠螺母机构的丝杠作动装置实现舵面调整片的机械驱动功能，通过拨轮的螺旋沟槽与指示器的拨杆配合，实现舵面调整片的机械指示功能，通过3组止动块的组合，实现舵面调整片的极限位置止动功能。通过所述丝杠作动装置的输出端、舵面转轴、调整片转轴、调整片操纵点顺次连接，组成四边形后，能够实现在舵面运动的时候调整片相对舵面反向偏转，通过调整片的气动力推动舵面反向运动，实现调整片对主舵面的力矩补偿功能，进一步实现操纵力补偿功能。本申请结构简单易实现，无特殊加工制造或装配，通过常规机械构件的组合实现可靠、易用、重量轻、成本低的飞机辅助操纵系统，具有广阔的市场推广和使用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的正向止动块、反向止动块和中间止动块的结构原理图；

其中，1-手轮操纵装置；2-传动绳索装置；3-丝杠作动装置；4-飞机舵面；5-调整片；6-操纵连杆；101-拨轮；102-输出同步轮；111-沟槽特征；112-指针；113-拨杆；201-前端同步索；202-传动绳索；203-导轮；204-后端同步索；205-连接螺套；206-正向止动块；207-中间止动块；208-反向止动块；211夹板；212-紧固件；213-圆孔；214-扁孔；301-输入同步轮；302-丝杠螺母机构；303-输出端；401-飞机舵面转轴；501-调整片操纵点；502-调整片转轴。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本申请用于活塞发动机式教练机升降舵调整片操纵系统的实施做进一步详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供一种具有杆力随动补偿的飞机舵面调整片操纵系统，包括手轮装置、传动绳索装置、丝杠作动装置和操纵连杆，传动绳索装置包括顺次连接的前端同步索、传动绳索、导轮和后端同步索，手轮装置包括拨轮和输出同步轮，丝杠作动装置包括输入同步轮、丝杠螺母机构和输出端，手轮装置的输出同步轮和传动绳索装置的前端同步索连接，传动绳索装置的后端同步索与丝杠作动装置的输入同步轮连接，操纵连杆将丝杠作动装置的输出端与调整片操纵点相连，调整片安装于飞机左侧升降舵后缘，所述丝杠作动装置(3)的输出端、舵面转轴、调整片转轴、调整片操纵点顺次连接，组成四边形。

所述飞机舵面调整片操纵系统还包括调整片指示器，指示器包括指针和拨杆，所述手轮装置的拨轮上具有螺旋沟槽特征，拨杆嵌于拨轮的沟槽特征中，指针的转轴与拨轮转轴不重合。当拨动拨轮时，拨杆相对拨轮的沟槽特征做靠近和远离拨轮转轴的运动，带动指针转动，实现位置指示功能。

所述飞机舵面调整片操纵系统的传动绳索装置还包括连接螺套，连接螺套具有内螺纹特征，前端同步索、传动绳索和后端同步索的端头上有螺柱特征，连接螺套分别与前端同步索、传动绳索和后端同步索对应端头的螺柱特征配合连接。

所述飞机舵面调整片操纵系统的传动绳索装置还包括止动装置，如图2所示，止动装置包括顺次排列的正向止动块、中间止动块和反向止动块，所述正向止动块、反向止动块和中间止动块均具有一个固连特征和一个过孔特征，正向止动块和反向止动块通过固连特征与传动绳索装置第一驱动边固连，传动绳索装置的第二驱动边穿过正向止动块和反向止动块的过孔特征，中间止动块通过固连特征与传动绳索装置第二驱动边固连，传动绳索装置的第一驱动边穿过中间止动块的过孔特征。当拨轮转动到正向极限位置时，中间止动块与正向止动块接触实现传动绳索装置运动的止挡，进一步实现调整片操纵系统的运动止动；当拨轮转动到正向极限位置时，中间止动块与反向止动块接触实现传动绳索装置运动的止挡进一步实现调整片操纵系统的运动止动，进一步地：为了方便实现正向止动块、中间止动块和反向止动块在飞机上的排列布置，中间止动块可以设置为两组，一组与正向止动块成对使用，另一组与反向止动块成对使用。

所述飞机升降舵面调整片操纵系统的丝杠作动装置的导程角α丝杠与螺母材料摩擦系数μ满足tanα＜μ，当调整片的气动力通过操纵连杆传递至丝杠作动装置的输出端时，丝杠螺母机构会反向自锁，即调整片的气动力无法反向驱动调整片操纵系统运动。

所述飞机升降舵面调整片操纵系统的手轮装置的输出同步轮为链轮，所述传动绳索装置的前端同步轮为链条，传动绳索为钢丝绳，导轮为滑轮，后端同步索为链条，丝杠作动装置的输入同步轮为链轮。所述前端同步索和后端同步索为一段滚子链，滚子链的端头上通过铰链销轴机构连接有螺纹接头，传动绳索为钢丝绳，钢丝绳的两端分别通过压接紧固的方式连接螺纹接头，前端同步索、传动绳索和后端同步索螺纹接头的一端为左旋螺纹，另一端为右旋螺纹，连接螺套的内螺纹分两段，一段为左旋螺纹，另一段为右旋螺纹，连接螺套与其连接的螺纹接头相对转动时，能够实现对传动绳索装置的张紧力调整，传动绳索装置张紧力调节完毕后，通过保险丝、保险别针或者螺纹锁固胶等进行保险锁定。丝杠作动装置中的丝杠为两头至四头T型丝杠，螺母为对应头数和螺纹形状的螺母，设置两头～四头的T形丝杠和T型螺母，有助于提高调整片操纵系统的正向传动效率。

所述正向止动块、中间止动块和反向止动块由两组夹板相对组合紧固而成，夹板相对的面上分别有半孔特征和浅槽特征，两组压板相对组合后形成一个扁孔和一个圆孔，扁孔的截面积小于传动绳索的截面积，在紧固件的夹持力作用下与夹紧空过其中的传动绳索，形成固联特征；圆孔的直径大于穿过其中的传动绳索的最大外廓，形成过孔特征。

本发明技术方案的调整片操作系统也适用于方向舵调整片操纵系统，以及副翼调整片操纵系统。

当用于方向舵调整片操纵系统时，包括手轮装置、传动绳索装置、丝杠作动装置和操纵连杆，传动绳索装置包括顺次连接的前端同步索、传动绳索、导轮和后端同步索，手轮装置包括拨轮和输出同步轮，丝杠作动装置包括输入同步轮、丝杠螺母机构和输出端，手轮装置的输出同步轮和传动绳索装置的前端同步索连接，传动绳索装置的后端同步索与丝杠作动装置的输入同步轮连接，操纵连杆将丝杠作动装置的输出端与调整片操纵点相连，调整片安装于飞机方向舵后缘，所述丝杠作动装置的输出端的初始位置与飞机方向舵转轴重合。

当用于副翼调整片操纵系统时，包括手轮装置、传动绳索装置、丝杠作动装置和操纵连杆，传动绳索装置包括顺次连接的前端同步索、传动绳索、导轮和后端同步索，手轮装置包括拨轮和输出同步轮，丝杠作动装置包括输入同步轮、丝杠螺母机构和输出端，手轮装置的输出同步轮和传动绳索装置的前端同步索连接，传动绳索装置的后端同步索与丝杠作动装置的输入同步轮连接，操纵连杆将丝杠作动装置的输出端与调整片操纵点相连，调整片安装于飞机左侧副翼后缘，所述丝杠作动装置的输出端的初始位置与飞机副翼转轴重合。

本发明技术方案通过设置带有拨轮和输出同步轮的手轮装置实现舵面调整片的机械操纵功能，通过设置具有前端同步索、传动绳索、导轮和后端同步索的传动绳索装置实现舵面调整片的机械传动功能，通过设置带有输入同步轮和丝杠螺母机构的丝杠作动装置实现舵面调整片的机械驱动功能，通过拨轮的螺旋沟槽与指示器的拨杆配合，实现舵面调整片的机械指示功能，通过3组止动块的组合，实现舵面调整片的极限位置止动功能。通过所述丝杠作动装置的输出端、舵面转轴、调整片转轴、调整片操纵点顺次连接，组成四边形后，能够实现在舵面运动的时候调整片相对舵面反向偏转，通过调整片的气动力推动舵面反向运动，实现调整片对主舵面的力矩补偿功能，进一步实现操纵力补偿功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。