一种飞行器操纵装置及操纵方法

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，尤其涉及一种飞行器操纵装置及操纵方法。

背景技术

垂直起降飞行器兼具旋翼飞行器和固定翼飞行器的特点，其操纵方式需要能够适应旋翼模式和固定翼模式两种模式下的操作特点。旋翼飞行器的运动模式主要包括升降、平移以及航向运动，固定翼飞行器的运动模式主要包括俯仰、滚转、偏航以及加减速运动。旋翼飞行器的操纵机构主要由变距杆、脚蹬、总距杆等部分组成；固定翼飞行器的操纵机构主要由两轴侧杆、中央杆或中央盘、脚蹬、油门杆等部分组成。

针对垂直起降飞行器的飞行器操纵装置的设计，需要满足两种模式的操纵理念与操纵逻辑，减少操纵器件以降低操纵负荷，避免模式切换引起的人为差错。而现有的垂直起降飞行器，不能具备旋翼机和固定翼飞行器所有的操纵功能，且方向舵系统仍然由传统的脚蹬控制，结构复杂，操纵不便，飞行员体力消耗大；同时，现有飞行器操纵装置易导致飞行员操纵失误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器操纵装置及操纵方法，以解决现有技术中，飞行器操纵装置易导致飞行员操纵失误、不能同时具备旋翼机和固定翼飞行器的操纵功能、调节偏航仍然由传统的脚蹬控制，结构复杂，操纵不便的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种飞行器操纵装置，用于操纵飞行器，其包括：

操纵手杆；

传动机构，所述传动机构包括第一转轴和舵盘，所述舵盘滑动套设于所述第一转轴且能相对所述第一转轴转动，所述操纵手杆转动连接于所述舵盘，所述操纵手杆能相对所述舵盘转动以使所述操纵手杆具有张开位置和闭合位置，当所述操纵手杆处于张开位置时，所述飞行器切换为旋翼模式，当所述操纵手杆处于闭合位置时，所述飞行器切换为固定翼模式；

当所述操纵手杆处于张开位置时，所述舵盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动能够操纵所述飞行器进退，当所述操纵手杆处于闭合位置时，所述舵盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动能够操纵所述飞行器俯仰，所述舵盘相对所述第一转轴的转动能够操纵所述飞行器滚转。

作为优选，所述操纵手杆包括左手杆和右手杆，所述左手杆和所述右手杆上均转动设置有手柄，当所述操纵手杆处于张开位置时，两个所述手柄分别相对所述左手杆和所述右手杆转动能操纵所述飞行器升降；

所述左手杆和所述右手杆上均转动设置有滚轮，当所述操纵手杆处于张开位置时，两个所述滚轮分别相对所述左手杆和所述右手杆转动以操纵所述飞行器左右平移，当所述操纵手杆处于闭合位置时，两个所述滚轮分别相对所述左手杆和所述右手杆转动能够调节所述飞行器的速度。

作为优选，所述舵盘包括第一转盘和第二转盘，所述第一转盘滑动套设于所述第一转轴且能相对所述第一转轴转动，所述第二转盘的一端与所述第一转盘转动连接，所述第二转盘的另一端与所述操纵手杆转动连接，当所述操纵手杆处于张开位置时，所述第二转盘相对所述第一转盘转动以操纵所述飞行器调节航向。

作为优选，所述第二转盘固设有第二转轴和第三转轴，所述左手杆转动连接于所述第二转轴，所述右手杆转动连接于所述第三转轴。

作为优选，所述传动机构还包括固定轴以及套设于所述固定轴的弹性件，所述第一转轴滑动套设于所述固定轴，且抵紧于所述弹性件。

作为优选，所述飞行器操纵装置还包括两个第一角度传感器和两个升降回中机构,两个所述升降回中机构分别传动连接于两个所述手柄，两个所述第一角度传感器用于监测两个所述手柄分别相对所述左手杆和所述右手杆转动的角度，两个所述升降回中机构分别带动两个所述手柄回中。

作为优选，所述飞行器操纵装置还包括位移传感器和传动连接于所述第一转盘的轴向回中机构，所述位移传感器用于监测所述第一转盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动的滑动位移，所述轴向回中机构能带动所述第一转盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动并回中。

作为优选，所述飞行器操纵装置还包括第二角度传感器和传动连接于所述第一转盘的滚转回中机构，所述第二角度传感器用于监测所述第一转盘相对所述第一转轴转动的角度，所述滚转回中机构带动所述第一转盘回中。

作为优选，所述飞行器操纵装置还包括第三角度传感器和传动连接于所述第二转盘的航向回中机构，所述第三角度传感器用于监测所述第二转盘相对所述第一转盘转动的角度，所述航向回中机构带动所述第二转盘回中。

一种操纵方法，基于上述的飞行器操纵装置，包括以下步骤：

所述操纵手杆相对所述舵盘转动至张开位置时，所述飞行器切换为旋翼模式；

所述舵盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动，控制所述飞行器进退；

所述操纵手杆相对所述舵盘转动至闭合位置时，所述飞行器切换为固定翼模式；

所述舵盘沿所述第一转轴的轴线方向滑动，控制所述飞行器俯仰；

所述舵盘相对所述第一转轴转动，控制所述飞行器滚转。

本发明的有益效果：

本发明的目的在于提供一种飞行器操纵装置及操纵方法，该飞行器操纵装置用于操纵飞行器，该飞行器操纵装置包括操纵手杆和传动机构，传动机构包括第一转轴和舵盘，舵盘滑动套设于第一转轴且能相对第一转轴转动，操纵手杆转动连接于舵盘，操纵手杆能相对舵盘转动以使操纵手杆具有张开位置和闭合位置，当操纵手杆处于张开位置时，飞行器切换为旋翼模式，当操纵手杆处于闭合位置时，飞行器切换为固定翼模式；当操纵手杆处于张开位置时，舵盘沿第一转轴的轴线方向滑动能够操纵飞行器进退，当操纵手杆处于闭合位置时，舵盘沿第一转轴的轴线方向滑动能够操纵飞行器俯仰，舵盘相对第一转轴转动能够操纵飞行器滚转。该操纵手杆能相对舵盘具有张开位置和闭合位置，当操纵手杆处于张开位置时，飞行器处于旋翼模式，当操纵手杆处于闭合位置时，飞行器处于固定翼模式，可以理解的是，通过转动调节操纵手杆与舵盘的相对位置，能够调节飞行器处于固定翼模式或处于旋翼模式，以使在不同飞行模式下，驾驶员操纵该飞行器操纵装置进行相同的操纵动作时，飞行器完成不同的飞行动作，以防止飞行员出现操纵失误，操纵效率高；同时，现有技术中的旋翼飞行器和固定翼飞行器的飞行动作，通过该飞行器操纵装置均能操纵飞行器实现，结构简单，操纵方便，能够节省飞行员的体力。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的飞行器操纵装置的操纵手杆处于张开位置时的结构示意图；

图2是本发明具体实施例提供的飞行器操纵装置的操纵手杆处于闭合位置时的结构示意图；

图3是本发明具体实施例提供的飞行器操纵装置的分解图。

图中：

1、操纵手杆；11、左手杆；12、右手杆；13、手柄；

2、第一转轴；

3、舵盘；31、第一转盘；32、第二转盘；321、第二转轴；322、第三转轴；

4、滚轮；

5、固定轴；

6、弹性件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种飞行器操纵装置及操纵方法，如图1-3所示，该飞行器操纵装置用于操纵飞行器，该飞行器操纵装置包括操纵手杆1和传动机构，传动机构包括第一转轴2和舵盘3，舵盘3滑动套设于第一转轴2且能相对第一转轴2转动，操纵手杆1转动连接于舵盘3，操纵手杆1能相对舵盘3转动以使操纵手杆1具有张开位置和闭合位置，当操纵手杆1处于张开位置时，飞行器切换为旋翼模式，当操纵手杆1处于闭合位置时，飞行器切换为固定翼模式；当操纵手杆1处于张开位置时，舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动能够操纵飞行器进退，当操纵手杆1处于闭合位置时，舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动能够操纵飞行器俯仰，舵盘3相对第一转轴2转动能够操纵飞行器滚转。该操纵手杆1能相对舵盘3具有张开位置和闭合位置，当操纵手杆1处于张开位置时，飞行器处于旋翼模式，当操纵手杆1处于闭合位置时，飞行器处于固定翼模式，可以理解的是，通过转动调节操纵手杆1与舵盘3的相对位置，能够调节飞行器处于固定翼模式或处于旋翼模式，以使在不同飞行模式下，驾驶员操纵该飞行器操纵装置进行相同的操纵动作时，飞行器完成不同的飞行动作，以防止飞行员出现操纵失误，操纵效率高；同时，现有技术中的旋翼飞行器和固定翼飞行器的飞行动作，通过该飞行器操纵装置均能操纵飞行器实现，结构简单，操纵方便，能够节省飞行员的体力。

可选地，如图1-3所示，操纵手杆1包括左手杆11和右手杆12，左手杆11和右手杆12上均转动设置有手柄13，当操纵手杆1处于张开位置时，两个手柄13分别相对左手杆11和右手杆12转动以操纵飞行器升降；左手杆11和右手杆12上均设置有滚轮4，当操纵手杆1处于张开位置时，两个滚轮4分别相对左手杆11和右手杆12转动以操纵飞行器左右平移，当操纵手杆1处于闭合位置时，两个滚轮4分别相对左手杆11和右手杆12转动能够调节飞行器的速度。通过在左手杆11和右手杆12上均转动设置手柄13，以使该飞行器操纵装置能操纵飞行器升降，可以理解的是，两个手柄13中的一个转动连接于左手杆11，另一个转动连接于右手杆12；通过在左手杆11和右手杆12上均转动连接滚轮4，以使该飞行器操纵装置既能够操纵飞行器进行左右平移，同时能够调节该飞行器的速度，进一步完善了该飞行器操纵装置的操纵性能，结构简单，同时也提高了飞行员操纵飞行器的操纵效率。在其他实施例中，当操纵手杆1处于闭合位置时，也可设置通过滚轮4调节飞行器的速率、推力或加速度。

可选地，如图1-3所示，舵盘3包括第一转盘31和第二转盘32，第一转盘31滑动套设于第一转轴2且能相对第一转轴2转动，第二转盘32的一端与第一转盘31转动连接，第二转盘32的另一端与操纵手杆1转动连接，当操纵手杆1处于张开位置时，第二转盘32相对第一转盘31转动能够操纵飞行器调节航向。可以理解的是，第一转盘31既可以相对第一转轴2转动，也能沿第一转轴2的轴线方向滑动，当操纵手杆1处于张开位置，且操纵第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动，能够控制飞行器前进或后退；当操纵手杆1处于闭合位置，且操纵第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动，能够控制飞行器俯仰；当操纵手杆1处于闭合位置，且操纵第一转盘31相对第一转轴2转动，能够控制飞行器滚转；操纵手杆1转动连接于第二转盘32，操纵手杆1相对第二转盘32转动以使操纵手杆1到达张开位置或闭合位置；当操纵手杆1处于张开位置，通过操纵第二转盘32相对第一转盘31转动，能够调节飞行器偏航。综上，该飞行器操纵装置能够操纵飞行器实现进退、俯仰、滚转和升降的动作，同时能够调节航向和偏航，即能够实现固定翼模式和旋翼模式下的全部动作，结构简单，同时防止飞行员出现操纵失误，操纵效率高。

可选地，如图3所示，第二转盘32固设有第二转轴321和第三转轴322，左手杆11转动连接于第二转轴321，右手杆12转动连接于第三转轴322。具体的，同时操作左手杆11相对第二转轴321转动，以及右手杆12相对第三转轴322，能够使操纵手杆1到达张开位置或闭合位置，以使飞行器操纵装置于固定于模式和旋翼模式之间切换，操作方便。

可选地，如图1-3所示，传动机构还包括固定轴5以及套设于固定轴5的弹性件6，第一转轴2滑动套设于固定轴5，且抵紧于弹性件6。通过将第一转轴2滑动套设于固定轴5，飞行员可通过操纵舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动以操纵飞行器前进或后退；通过设置弹性件6，第一转轴2抵紧于弹性件6，当舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动时，弹性件6为第一转轴2提供阻尼力，以便于飞行员操纵舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动。优选地，弹性件6选用压簧。在其他实施例中，弹性件6也可选用具有阻尼力的胶套或其他具有阻尼力的部件。

可选地，飞行器操纵装置还包括两个第一角度传感器和两个升降回中机构,两个升降回中机构分别传动连接于两个手柄13，两个第一角度传感器分别用于监测两个手柄13分别相对左手杆11和右手杆12转动的角度，两个升降回中机构分别带动两个手柄13回中。具体的，该飞行器操纵装置还包括中央处理器，当操纵手杆1处于张开位置时，操纵两个手柄13分别相对左手杆11和右手杆12转动，以操纵飞行器升降，两个第一角度传感器分别监测两个手柄13的转动角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器控制升降回中机构工作，升降回中机构回中机构带动操纵手杆1回中。可以理解的是，两个角度传感器中的其中一个监测转动连接于左手杆11的手柄13相对左手杆11转动的角度，另一个监测转动连接于右手杆12的手柄13相对于右手杆12转动的角度。

可选地，飞行器操纵装置还包括位移传感器和传动连接于第一转盘31的轴向回中机构，位移传感器用于监测第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动的滑动位移，轴向回中机构能带动第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动并回中。

具体的，当操纵手杆1处于张开位置时，操纵第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动以调节飞行器进退，位移传感器监测操纵手杆1沿第一转轴2的轴线方向滑动的滑动位移，并发送信号至中央处理器，中央处理器控制轴向回中机构工作，轴向回中机构带动第一转盘31回中。

当操纵手杆1处于闭合位置时，操纵第一转盘31沿第一转轴2的轴线方向滑动以调节飞行器俯仰，位移传感器监测操纵手杆1沿第一转轴2的轴线方向滑动的滑动位移，并发送信号至中央处理器，中央处理器控制轴向回中机构工作，轴向回中机构带动第一转盘31回中。

可选地，飞行器操纵装置还包括第二角度传感器和传动连接于第一转盘31的滚转回中机构，第二角度传感器用于监测第一转盘31相对第一转轴2转动的角度，滚转回中机构带动第一转盘31回中。

具体的，当操纵手杆1处于闭合位置时，操纵第一转盘31相对第一转轴2转动以调节飞行器滚转，第二角度传感器监测第一转盘31相对第一转轴2转动的角度，并发送信号至中央处理器，中央处理器控制滚转回中机构工作，滚转回中机构带动第一转盘31回中。

可选地，飞行器操纵装置还包括第三角度传感器和传动连接于第二转盘32的航向回中机构，第三角度传感器用于监测第二转盘32相对第一转盘31转动的角度，航向回中机构带动第二转盘32回中。

具体的，当操纵手杆1处于张开位置时，操纵第二转盘32相对第一转盘31转动，以调节飞行器调节航向，第三角度传感器监测第二转盘32相对第一转盘31转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器控制航向回中机构工作，航向回中机构带动第二转盘32回中。

在本实施例中，该飞行器操纵装置还包括两个第四角度传感器和两个传动连接于滚轮4的横向回中机构，横向回中机构能带动滚轮4回中。当操纵手杆1处于张开位置时，两个滚轮4分别相对左手杆11和右手杆12转动，以调节飞行器左右平移，两个第四角度传感器分别监测两个滚轮4转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器控制横向回中机构工作，横向回中机构带动滚轮4回中。

一种操纵方法，基于上述的飞行器操纵装置。

操纵手杆1相对舵盘3转动至张开位置时，飞行器切换为旋翼模式；

舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动时，控制飞行器进退；

两个手柄13分别相对左手杆11和右手杆12转动时，操纵飞行器升降；

第二转盘32相对第一转盘31转动时，操纵飞行器调节航向；

两个滚轮4分别相对左手杆11和右手杆12转动时，操纵飞行器左右平移。

操纵手杆1相对舵盘3转动至闭合位置时，飞行器切换为固定翼模式；

舵盘3沿第一转轴2的轴线方向滑动时，控制飞行器俯仰；

舵盘3相对第一转轴2转动时，控制飞行器滚转；

两个滚轮4分别相对左手杆11和右手杆12转动时，调节飞行器的速度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。