Адаптивный имитатор загрузки на рычагах управления авиационного тренажера

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано для повышения достоверности работы авиационных тренажеров при профессиональной подготовке летчиков. Устройство содержит вычислительный комплекс, содержащий датчики перемещений и рычаги управления, в том числе ручку управления, связанные с электродвигателями загрузочного устройства посредством тросовой проводки и образующие замкнутые контуры проводки. Ручка управления дополнена триммером, выполненным в виде компенсаторов каждого замкнутого контура. Компенсатор выполнен в виде двух натяжных роликов, верхнего и нижнего, через которые проведена тросовая проводка. При наличии усилия на рычагах управления летчик включает триммер, передающий сигнал на автономные приводы. Автономные приводы передвигают на определенную величину оба ролика. При этом противоположные ветви контуров тросовой проводки приводов по тангажу и крену, огибающие натяжные ролики, сматываются или разматываются соответственно. Ручка возвращается в нейтральное положение, и усилие на ней убирается за счет работы компенсатора, имитирующего механизм триммерного эффекта. Технический результат заключается в максимальном приближении обучения к реальным условиям полетных тренировок за счет имитации работы механизма триммерного эффекта. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, используемым в авиационной технике при профессиональной подготовке летчиков, и может быть использовано для воспроизведения усилий на органах управления имитируемого объекта авиационного тренажера летательных аппаратов (ЛА).

Известно устройство адаптивного имитатора загрузки на рычагах управления авиационного тренажера, содержащее рычаг управления, например ручку управления ЛА с осью вращения и вилкой крепления, и загрузочное устройство.

Качество управления в известном имитаторе обеспечивается за счет кинематической связи рычага управления с датчиком его перемещений, вычислительным комплексом, системой управления двигателем и загрузочным устройством (заявка РФ №94013430, G 09 B 9/08 от 18.04.94, опубл. бюл. №6, 27.02.96).

Недостатком устройства является как сложность конструкции, так и ее удорожание за счет применения для воспроизведения усилий на органах управления электрогидравлического загрузочного устройства. Кроме того, применение в известном устройстве гидроцилиндров приводит к определенной инерционности имитатора загрузки, поскольку в реальном пилотируемом объекте применяется электрическое управление загрузочным устройством.

Этих недостатков лишен адаптивный имитатор загрузки на рычагах управления авиационного тренажера, содержащий ручку управления с осью вращения и вилкой крепления, кинематически связанный с датчиком его перемещений, вычислительным комплексом, системой управления двигателем и загрузочным устройством, в котором вилка выполнена заодно с полой осью, при этом полая ось вращения вилки и ось вращения ручки управления загрузочного устройства снабжены жестко установленными на них сегментами загрузки, расположенными в двух перпендикулярных плоскостях, которые кинематически связаны с электродвигателями загрузочного устройства, например, по тангажу и крену посредством тросовой проводки (заявка РБ 20010884, G 09 B 9/08 от 23.10.01, аналог - заявка РФ №2002126811, G 09 B 9/28 от 09.10.02, полож. решение от 26.12.03 - прототип).

Недостатком устройства является отсутствие в известной конструкции стабилизирующего баланс устройства (триммера), обеспечивающего компенсации усилий, возникающих на рычагах управления в процессе пилотирования. Такое конструктивное исполнение не позволяет обеспечить снижение усилий на ручке и педалях управления ЛА на установившихся режимах, аналогичных условиям реального полета, вследствие чего летчик испытывает постоянные нагрузки в процессе всего тренировочного полета.

Задачей технического решения является обеспечение максимального приближения обучения к реальным условиям полетных тренировок путем имитации работы механизма триммерного эффекта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном адаптивном имитаторе загрузки на рычагах управления авиационного тренажера, связанном с вычислительным комплексом, содержащим датчики перемещений и рычаги управления, связанные с электродвигателями загрузочного устройства по тангажу и крену посредством тросовой проводки, проходящей по направляющим роликам и образующей замкнутые контуры с соответствующими направляющими сегментами загрузки, расположенными в двух перпендикулярных плоскостях, рычаги управления дополнены триммером, кинематически связанным с компенсатором, соединяющим противоположные ветви каждого замкнутого контура тросовой проводки, выполненным в виде верхнего и нижнего натяжных роликов, установленных в каретке, закрепленной на раме с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения спаренных направляющих роликов, установленных на раме по обе стороны от каретки на уровне верхнего и нижнего натяжных роликов, причем противоположные ветви каждого контура тросовой проводки проходят по верхним или нижним спаренным направляющим роликам, а между ними огибают в противоположном друг другу направлении соответствующий верхний или нижний натяжной ролик.

Триммер выполнен в виде выключателей компенсаторов каждого замкнутого контура. Каждая каретка установлена в неподвижных салазках, закрепленных на раме.

Каждая каретка снабжена автономным приводом, закрепленным на раме.

Спаренные направляющие ролики установлены на раме на общей оси.

Верхний и нижний натяжные ролики установлены в каретке последовательно.

Применение в имитаторе тросовой проводки для воспроизведения усилий на органах управления значительно упрощает и удешевляет конструкцию имитатора, а также повышает его быстродействие. При этом эффективность имитатора механизма загрузки обеспечивается кинематической связью рычага управления с датчиком его перемещений, вычислительным комплексом, а также системой управления двигателем.

То, что рычаги управления дополнены триммером (выключателями), позволяет выполнить рычаги управления аналогичными реальным и включать-выключать компенсатор, имитирующий работу механизма триммерного эффекта и производить выборку тросовой проводки с целью компенсации усилий в каждом замкнутом контуре, возникающих при воздействии на рычаги управления.

Наличие компенсатора, работающего при включенном триммере, обеспечивает компенсации усилий, возникающих на рычагах управления в процессе пилотирования.

Выполнение компенсатора в виде установленных на раме подвижных кареток с автономными приводами позволяет по сигналу триммера изменять положение каретки и, соответственно, наматывать (выбирать) или разматывать соответствующую ветвь контура проводки загрузочного устройства по тангажу или крену.

Выполнение натяжных роликов тросовой проводки закрепленными на разном уровне - нижним и верхним на подвижной каретке и соответствующих им, установленных в перпендикулярной плоскости, направляющих роликов на раме спаренными обеспечивает поддержание противоположных ветвей замкнутых контуров тросовой проводки и работоспособность соответствующих приводов по тангажу и крену, а при включенном триммере работу компенсатора.

В обычном режиме натяжные ролики работают как направляющие, каретка неподвижна. При включенном триммере за счет изменения положения каретки посредством электропривода загрузочного устройства по тангажу или крену происходит наматывание одной и разматывание противоположной ветви соответствующего замкнутого контура тросовой проводки, идущей от соответствующего загрузочного сегмента. Это возможно за счет того, что противоположные ветви тросовой проводки огибают натяжные ролики в противоположном друг другу направлении. На одной ветви сматывание (выборка) тросовой проводки происходит за счет натягивания петли в перпендикулярной расположению спаренных направляющих роликов плоскости за счет передвижения каретки с натяжными роликами во время включения триммера. На противоположной ветви - разматывание ветви, поскольку проводка огибает второй последовательно установленный натяжной ролик в противоположном направлении, за счет уменьшения или устранения петли при нахождении натяжного ролика в одной плоскости расположения со спаренными направляющими роликами.

Наличие неподвижных салазок, установленных на раме, позволяет перемещаться подвижным кареткам под воздействием установленных на раме автономных приводов, по команде при включении триммера.

Размещение автономных приводов подвижных кареток на раме позволяет компактно выполнить устройство.

Предложенное изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен адаптивный имитатор загрузки на рычагах управления авиационного тренажера.

На фиг.2 представлен компенсатор замкнутых контуров по тангажу и крену,

На фиг.3 представлен компенсатор замкнутых контуров по тангажу и крену, вид сбоку.

Принципиально адаптивный имитатор загрузки на рычагах управления, например, педалей или ручки управления ЛА представляет собой схему (не показано), преобразующую сигналы, вырабатываемые датчиками перемещений соответствующего рычага управления в противодействующие усилия для педалей и/или ручки управления 1.

Ручка управления 1 (фиг.1) жестко закреплена на оси вращения 2 с установленной на ней вилкой 3, выполненной за одно целое с полой осью вращения вилки 4. Ось 4 установлена в подшипниках 5. На осях вращения ручки управления 2 и полой оси вращения вилки 4 жестко установлены сегменты загрузки 6 и 7 соответственно по тангажу и крену, при этом сегменты 6 и 7 расположены в двух перпендикулярных плоскостях. Ось вращения ручки управления 2 с сегментом загрузки по тангажу 6 передает нагрузки от электродвигателя 8 на ручку управления 1 при ее отклонении по тангажу из нейтрального положения вперед или назад.

Полая ось вращения вилки 4 с сегментом загрузки 7 по крену передает нагрузки при отклонении ручки управления 1 из нейтрального положения влево или вправо соответственно по крену. Ручка управления 1 дополнена триммером, выполняющим в предложенном изобретении функции выключателей 9, кинематически связанных с соединяющими каждый контур компенсаторами (см. фиг.1).

На сегменте загрузки по тангажу 6 закреплены две ветви проводки, образующей замкнутый контур 10 с электродвигателем 8 загрузочного устройства по тангажу. Противоположные ветви 11, 12 тросовой проводки проходят внутри полой оси 4, далее каждая по одинарным направляющим роликам 13, одному из направляющих спаренных роликов 14, установленных на общей оси 15, и огибают в противоположном друг другу направлении соответствующий по уровню нижний или верхний натяжной ролик 16, 17 (фиг.2). Далее они проходят по соответствующему направляющему спаренному ролику 18, образуя замкнутый контур 10 привода электродвигателя 8 загрузочного устройства по тангажу. Сегмент загрузки по крену 7 образует аналогичный замкнутый контур тросовой проводки 19 с приводом электродвигателя 20 загрузочного устройства по крену.

Нижние 16 и верхние 17 натяжные ролики закреплены в подвижных каретках 21, 22 на раме 23 в неподвижных салазках 24 в плоскости, перпендикулярной плоскости крепления спаренных направляющих роликов 14, 18, установленных на общих осях 15 на раме 23. При этом каретки 21, 22 снабжены автономными приводами 25, 26 с механической передачей.

Противоположные ветви 11, 12 каждого контура тросовой проводки 10, 19, идущие от загрузочных сегментов 6, 7, проходят по одинарным направляющим роликам 13, по одному верхнему или нижнему из направляющих спаренных роликов 14, установленных на общей оси 15, и огибают соответствующий ему верхний или нижний натяжной ролик 16, 17 в направлении движения или против движения каретки 21, 22 и далее проходят по второму из направляющих спаренных роликов 18 к соответствующему загрузочному двигателю 8, 20.

Устройство работает следующим образом.

По усилию, заданному в соответствии с режимом имитируемого полета, в устройстве решается уравнение загрузки командного рычага 1 (педалей и/или ручки управления самолетом), исходные данные для которого поступают с соответствующего датчика перемещения 27, 28 по тангажу или крену от ручки управления 1.

Вычислительный комплекс, решая уравнение загрузки, выдает сигнал в систему управления двигателем, которая управляет электродвигателем загрузки, подавая на него управляющие сигналы для создания момента, необходимого для загрузки механизма адаптивного имитатора в соответствии с режимом имитируемого полета, представленным данными об условиях полета (не показано).

По тросовой проводке 10, 19 замкнутых контуров загрузочного устройства по тангажу и крену момент от вращения электродвигателя 8, 20 передается через спаренные направляющие ролики 14, 18, соответствующий нижний или верхний натяжной ролик 16, 17, работающие в этом случае как направляющие ролики, одинарные направляющие ролики 13, полую ось 4, загрузочный сегмент 6 или загрузочный сегмент 7, вызывая соответствующее усилие на ручке управления 1.

Пока ручка управления 1 находится в нейтральном положении, противодействующее усилие, препятствующее перемещению ручки 1, отсутствует. При увеличении угла отклонения противодействующее усилие возрастает в соответствии с загрузочной характеристикой. Загрузочное устройство вырабатывает противодействующее усилие для ручки управления 1, зависящее от величины ее перемещения и заданных условий полета имитируемого самолета.

При наличии усилия на ручке управления 1 летчик включает триммер 9 (соответствующий выключатель или оба выключателя), передающий сигнал на автономные приводы 25, 26, и удерживает его до возвращения ручки 1 в нейтральное положение. Автономные приводы 25, 26 передвигают на определенную величину в направлении, перпендикулярном направлению размещения противоположных ветвей тросовой проводки 11, 12, проходящей по спаренным 18, 14 направляющим роликам, подвижные каретки 21, 22 и соответственно нижний и верхний натяжные ролики 16, 17. При этом противоположные ветви 11, 12 контуров 10, 19 тросовой проводки приводов по тангажу и крену, огибающие натяжные ролики 16, 17 в сторону движения кареток 21 или против движения, соответственно, сматываются или разматываются. Ручка 1 возвращается в нейтральное положение, и усилие на ней убирается за счет работы соответствующего компенсатора, имитирующего механизм триммерного эффекта.

Предложенное изобретение, обеспечивающее компенсации усилий, возникающих на рычагах управления в процессе пилотирования, прошло успешное испытание в устройстве адаптивного имитатора загрузки на рычагах управления авиационного тренажера ЛА, показало аналогичное реальным снижение усилий на ручке и педалях управления ЛА на установившихся режимах и внедрено на тренажерном стенде, разработанном ЗАО «АЭРОМАШ», г.Минск.

1. Адаптивный имитатор загрузки на рычагах управления авиационного тренажера, связанный с вычислительным комплексом, содержащий датчики перемещений и рычаги управления, связанные с электродвигателями загрузочного устройства по тангажу и крену посредством тросовой проводки, проходящей по направляющим роликам и образующей замкнутые контуры с соответствующими направляющими сегментами загрузки, расположенными в двух перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что рычаги управления дополнены триммером, кинематически связанным с компенсатором, соединяющим противоположные ветви каждого замкнутого контура тросовой проводки, выполненным в виде верхнего и нижнего натяжных роликов, установленных в каретке, закрепленной на раме с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения спаренных направляющих роликов, установленных на раме по обе стороны от каретки на уровне верхнего и нижнего натяжных роликов, причем противоположные ветви каждого контура тросовой проводки проходят по верхним или нижним спаренным направляющим роликам, а между ними огибают в противоположном друг другу направлении соответствующий верхний или нижний натяжной ролик.

2. Адаптивный имитатор по п.1, отличающийся тем, что триммер выполнен в виде выключателей-компенсаторов каждого замкнутого контура.

3. Адаптивный имитатор по п.1, отличающийся тем, что каждая каретка установлена в неподвижных салазках, закрепленных на раме.

4. Адаптивный имитатор по п.1, отличающийся тем, что каждая каретка снабжена автономным приводом, закрепленным на раме.

5. Адаптивный имитатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что спаренные направляющие ролики установлены на раме на общей оси.

6. Адаптивный имитатор по п.5, отличающийся тем, что верхний и нижний натяжные ролики установлены в каретке последовательно.