專利名稱:一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置的制作方法
一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置
技術領域：
本發明涉及飛行模擬仿真技術領域：
，特別是一種結構簡單的、可以模擬操縱負荷的飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置。
背景技術：
飛機飛行模擬器是典型的人在回路的仿真系統。是一種模擬飛機執行飛行任務時的飛行狀態、飛行環境和飛行條件，并給飛行員提供相似的操縱負荷、視覺、聽覺、運動感覺 的試驗和訓練裝置。在飛行模擬器上，飛行員在地面就可以操縱駕駛盤、腳蹬等操縱負荷，其方法與在實際飛機上完全一樣，并能體驗到飛機在空中飛行時各種感覺。利用飛行模擬器進行飛行訓練，具有提高訓練效率，節省訓練經費，保證飛行安全，減少環境污染等優點。
飛機駕駛盤是操縱飛機飛行的主要部件，飛行員向后拉駕駛盤，升降舵上偏，機頭上仰；前推駕駛盤，則升降舵下偏，機頭下俯。向左旋轉駕駛盤，左邊副翼上偏，右邊副翼下偏，飛機向左滾轉；反之，向右旋轉駕駛盤右副翼上偏，左副翼下偏，飛機向右滾轉。通過操縱駕駛盤，飛行員可以保持飛機姿態，控制爬升和下降的坡度和速度等。作用在升降舵和副翼上的力通過傳動機構傳到駕駛盤上，當飛行員松開駕駛盤，駕駛盤返回中立位。
串行總線(USB)人機接口設備(HID)具有即插即用和自動檢測的功能，擴展性好，傳輸速率高。人機接口設備(HID)不需要用戶開發驅動程序，插入Windows操作系統即可使用。
現有飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置多采用模擬計算機與電液伺服控制的方法或者全數字式仿真方法。這兩種方法精度高，但是結構復雜，成本高，而且需要建立各種工作模式下的數學模型，力感尤其是摩擦力不易控制，需要專用接口或服務器才能完成通訊。使得飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置使用的靈活性和兼容性受到了很大的限制。
急需一種具有通用接口，結構簡單的飛行模擬器操縱負荷模擬裝置來彌補技術缺陷。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置.該裝置具有通用接口，采用彈簧引導架和滑條直接連接升降舵角位移傳感器和副翼角位移傳感器，其結構簡單，成本低廉。
本發明為解決上述問題所采用的方案是設計一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置。它包括駕駛盤面，支架，傳動機構，角位移傳感器和計算機接口。其特征在于，所述駕駛盤面(I)連接傳動機構并通過傳動機構與支架(4)連接成一體；所述支架呈框形，在支架一個面的外側的對稱中心處還固連一個支架臂(3);所述傳動機構主要由連桿(2)，套裝在連桿底端孔內的相對連桿可沿其軸線移動、并限制其轉動的滑條(10)，以及連接在連桿底端兩側的彈簧組成；所述傳動機構中，連桿的頂端與駕駛盤面連接，連桿的中段貫穿安裝在支架臂與支架之中做沿軸線往復運動和旋轉運動，套裝在連桿底端的滑條通過副翼角位移傳感器(12)固定在支架內的底面，連桿底端兩側的彈簧連接在支架的兩側，且兩側彈簧中有一側是通過升降舵角位移傳感器(9 )連接在支架上；所述計算機接口是通過航空插頭(11)連接副翼角位移傳感器、升降舵角位移傳感器，信號經過主控芯片處理之后經過USB接口模塊，傳輸到計算機。
本發明的有益效果是本發明采用彈簧引導架(15)和滑條(10)直接連接升降舵角位移傳感器(9)和副翼角位移傳感器(12)，直接測量駕駛盤位移值，避免間接測量的不必要的機械傳遞誤差。通過彈簧和摩擦力的合力模擬飛機駕駛盤操縱力的力反饋，結構簡單，對類似機型駕駛盤只需要更換不同彈性系數的彈簧和駕駛盤面即可模擬。本發明采用通用USB人機接口設備(HID)接口，無需在主機計算機上安裝驅動程序即可直接使用，并可用于不同機型飛行模擬器。本發明具有結構簡單，仿真度高，成本低，測量精度高，接口通用性好的優點。
圖I為本發明的電路示意圖；
圖2為本發明的整體外觀圖示意圖；
圖3為本發明的滑條安裝示意圖；
圖4為本發明的升降舵角位移傳感器安裝示意圖；
圖5為本發明的彈簧引導架示意圖。
圖中1 一駕駛盤面、2 —連桿、3 —支架臂、4 一支架、5 —卡位銷釘、6 —尼龍套筒、
7 —左彈簧、8 —滑條拖架、9 一升降舵角位移傳感器、10 —滑條、11 一航空插頭、12 —副翼角位移傳感器、13 —傳感器上拖架、14 一傳感器下拖架、15 —彈簧引導架、16 —套環、17 —
右彈簧。
以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式
本發明飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置由駕駛盤面，支架，傳動機構，傳感器和計算機接口等組成。所述駕駛盤面(I)連接傳動機構并通過傳動機構與支架(4)連接成一體。
所述支架呈框形，在支架一個面的外側的對稱中心處還固連一個支架臂(3)。所述支架臂的上端設有連桿孔，支架臂的后端固定在支架外側，支架臂體的底部呈槽形。連桿從支架臂上端的連桿孔和支架臂下端的支架上的連桿孔中穿過。所述支架臂和支架上的連桿孔中還安裝有尼龍套筒(6)。
所述傳動機構由連桿(2)，滑條(10)，彈簧，及副翼角位移傳感器(12)與升降舵角位移傳感器(9)等組成。其中套裝在連桿底端孔內的滑條(10)相對連桿可沿其軸線移動，但限制其相對連桿轉動。所述傳動機構中
所述連桿的頂端與駕駛盤面連接，連桿的中段貫穿安裝在支架臂與支架之中做沿軸線往復運動和旋轉運動。所述連桿在副翼角位移傳感器和升降舵角位移傳感器為O位移位置時，位于支架臂內段的連桿在1/2處固定有一擋體；所述擋體約束連桿在支架臂前端和支架之間有相同的往復移動距離，所述擋體同時約束連桿相對支架臂槽形體的兩側上沿各有90°以內旋轉角度。所述擋體可以是一個套環(16)，用凸起的卡位銷釘(5)固定在連桿上；其中所述套環沿軸向的兩側用來做連桿的軸向位移限位，所述卡位銷釘用來做連桿的旋轉位移限位。套裝在連桿底端的滑條通過副翼角位移傳感器(12)固定在支架內的底面。它可以是，所述連桿底端固定有一個帶翼板的“
”形滑條拖架(8);所述形滑條拖架的槽形底面位于連桿底端部，槽形底面上開有一個與滑條截面相對應的非圓形孔；所述“I ”形滑條拖架的兩側翼板連接傳動機構的彈簧。所述滑條截面及“f”形滑條拖架的槽形底面上開有的孔，為相對應的矩形、半圓形孔。
所述與升降舵角位移傳感器(9)端連接的彈簧，先鉤掛在一個水平放置的叉形彈簧引導架(15)中，彈簧引導架的端部再水平鉸接在固定于支架內壁的傳感器上、下拖架(13、14)之中；且所述彈簧引導架的鉸接孔與升降舵角位移傳感器軸之間為約束相對轉動的半圓軸或鍵連接。連接在連桿底端兩側的彈簧的另一端分別連接在支架的兩側。
附圖1-5為本發明裝置的一個實施例。
如圖I所示主控芯片內置有HID設備描述符，主控芯片接收升降舵角位移傳感器(9 )和副翼角位移傳感器(12)的位移信號，通過USB接口模塊與計算機通訊連接。圖2-圖5所示飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置由駕駛盤面(I)、連桿(2)、支架臂(3)、支架(4)、卡位銷釘(5)、尼龍套筒(6)、左彈簧(7)、滑條拖架(8)、升降舵角位移傳感器(9)、滑條(10)、航空插頭(11)、副翼角位移傳感器(12)、傳感器上拖架(13)、傳感器下拖架(14)、彈簧引導架(15)、套環(16)、右彈簧(17)等組成。
駕駛盤面(I)固定在連桿(2)上，支架臂(3)與支架(4)固連。
卡位銷釘(5)通過套環(16)固定安裝在連桿(2)上，卡位銷釘(5)長度不能通過支架臂(3 )上沿，安裝時卡位銷釘(5 )垂直于支架(4 )，自然狀態下使卡位銷釘(5 )處于支架臂中間位置。
尼龍套筒(6 )固定安裝在支架臂(3 )和支架(4 )上，使連桿(2 )沿縱軸直線運動和繞軸旋轉，并提供操縱摩擦力。
滑條拖架(8 )固定安裝在連桿(2 )上。如圖3所示，連桿(2 )為圓管，滑條(10 )與滑條拖架(8)上的方孔之間的間隙小于O. 3mm，并且滑條拖架(8)在運動時順暢，無明顯卡阻。
升降舵角位移傳感器(9)固定安裝在傳感器下拖架(14)上，傳感器下拖架(14)安裝在支架(4)上，傳感器上拖架(13)安裝在支架(4)上，彈簧引導架(15)通過升降舵角位移傳感器(9)的旋轉軸，并處在傳感器上拖架(13)和傳感器下拖架(14)之間。升降舵角位移傳感器(9)的旋轉軸為半圓型，與彈簧引導架(15)緊密配合，彈簧引導架(15)能帶動升降舵角位移傳感器(9)的旋轉軸轉動，無明顯卡阻。如圖4所示。
副翼角位移傳感器(12 )固定安裝在支架(4 )上，滑條(10 )安裝在副翼角位移傳感器(12)旋轉軸上，滑條(10)另一端通過滑條拖架(8)的方孔。
左彈簧(7)與滑條拖架(8)和彈簧引導架(15)連接，右彈簧(17)與滑條拖架(8)和支架(4)連接。升降舵角位移傳感器(9)旋轉軸穿過彈簧引導架(15)左側半圓孔，右側半圓孔連接左彈簧(7)，左彈簧(7)與彈簧引導架(15)兩側間隙小于O. 2_，并且左彈簧(7)在拉伸運動時順暢，無明顯卡阻。如圖5所示。
升降舵角位移傳感器(9)和副翼角位移傳感器(12)采用IOK旋轉式合成炭膜電位器，旋轉角度0-300度。
通過航空插頭(11)連接升降舵角位移傳感器(9)、副翼角位移傳感器(12)與USB人機接口設備(HID)，信號經過主控芯片處理之后經過USB接口模塊，傳輸到計算機。
工作時，通過操縱駕駛盤面(I)縱向位移和繞縱軸旋轉位移帶動連桿(2);連桿(2)繞縱軸旋轉，通過滑條拖架(8)帶動滑條(10)轉動，滑條(10)帶動副翼角位移傳感器(12)轉動，輸出角位移信號；連桿(2)縱向位移，通過滑條拖架(8)帶動左彈簧(7)和右彈簧(17)擺動，左彈簧(7)則帶動彈簧引導架(15)旋轉，彈簧引導架(15)帶動升降舵角位移傳感器(9)旋轉軸轉動，輸出角位移信號。
工作時，左彈簧(7)和右彈簧(17)作用在滑條拖架(8)上的縱向力和扭矩通過連桿(2 )傳輸到駕駛盤面(I)，尼龍套筒(6 )的摩擦力通過連桿(2 )傳輸到駕駛盤面(I)，二力的合力形成模擬飛機駕駛盤操縱力的力反饋；松開駕駛盤面(I )，駕駛盤面(I)返回中立位。
工作時，卡位銷釘(5)不能通過支架臂(3)上沿，限定駕駛盤面(I)繞縱軸旋轉最大角位移左右各90度；套環(16)限定駕駛盤面(I)沿縱軸前后最大位移為二分之一支 架臂(3)長度，行程與真實飛機駕駛盤相同。
權利要求
1.一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置，包括駕駛盤面，支架，傳動機構，角位移傳感器和計算機接口，其特征在于，所述駕駛盤面(I)連接傳動機構并通過傳動機構與支架(4)連接成一體；所述支架呈框形，在支架一個面的外側的對稱中心處還固連一個支架臂(3)；所述傳動機構主要由連桿(2)，套裝在連桿底端孔內的相對連桿可沿其軸線移動、并限制其轉動的滑條(10)，以及連接在連桿底端兩側的彈簧組成；所述傳動機構中，連桿的頂端與駕駛盤面連接，連桿的中段貫穿安裝在支架臂與支架之中做沿軸線往復運動和旋轉運動，套裝在連桿底端的滑條通過角位移傳感器之副翼角位移傳感器(12)固定在支架內的底面，連桿底端兩側的彈簧連接在支架的兩側，且兩側彈簧中有一側是通過角位移傳感器之升降舵角位移傳感器(9 )連接在支架上；所述計算機接口是通過航空插頭(11)連接副翼角位移傳感器、升降舵角位移傳感器，信號經過主控芯片處理之后經過USB接口模塊，傳輸到計算機； 所述支架臂的上端設有連桿孔，支架臂的后端固定在支架外側，支架臂體的底部呈槽形；連桿從支架臂上端的連桿孔和支架臂下端的支架上的連桿孔中穿過； 所述連桿在副翼角位移傳感器和升降舵角位移傳感器為O位移位置時，位于支架臂內段的連桿在1/2處固定有一擋體；所述擋體約束連桿在支架臂前端和支架之間有相同的往復移動距離，所述擋體同時約束連桿相對支架臂槽形體的兩側上沿各有90°以內旋轉角度； 所述連桿底端固定有一個帶翼板的I形滑條拖架(8);所述I形滑條拖架的槽形底面位于連桿底端部，槽形底面上開有一個與滑條截面相對應的非圓形孔；所述I形滑條拖架的兩側翼板連接傳動機構的彈簧； 所述與升降舵角位移傳感器(9)端連接的彈簧，先鉤掛在一個水平放置的叉形彈簧引導架(15)中，彈簧引導架的端部再水平鉸接在固定于支架內壁的傳感器上、下拖架(13、14)之中；且所述彈簧引導架的鉸接孔與升降舵角位移傳感器軸之間為約束相對轉動的半圓軸或鍵連接。
2.根據權利要求
I所述的飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置，其特征在于所述支架臂和支架上的連桿孔中安裝有尼龍套筒(6)。
3.根據權利要求
I或2所述的飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置，其特征在于所述擋體是一個套環(16)，用凸起的卡位銷釘(5)固定在連桿上；其中所述套環沿軸向的兩側用來做連桿的軸向位移限位，所述卡位銷釘用來做連桿的旋轉位移限位。
4.根據權利要求
I或2所述的飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置，其特征在于所述滑條截面及I形滑條拖架的槽形底面上開有的孔，為相對應的矩形、半圓形孔。
專利摘要
本發明涉及一種飛機飛行模擬器駕駛盤模擬裝置，該裝置主要由駕駛盤面，傳動機構，角位移傳感器，機械結構和串行總線(USB)人機接口設備(HID)等組成。該裝置通過操縱駕駛盤縱向位移和繞縱軸旋轉位移，控制飛行模擬器升降舵和副翼狀態，從而控制飛行姿態，通過彈簧和結構摩擦力模擬飛機操縱力。本發明結構簡單，仿真度高，采用副翼角位移傳感器和升降舵角位移傳感器直接測量駕駛盤位移值，避免間接測量的機械傳遞誤差，測量精度高。采用通用接口，無須在主機計算機上安裝驅動程序，可用于不同機型飛行模擬器。
文檔編號G09B9/10GKCN102157089SQ201110081336
公開日2012年10月10日 申請日期2011年4月1日
發明者包俊成, 唐大永 申請人:天津中天翔翼航空科技有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),