多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，包括：侧杆，其包括侧杆底板；侧杆夹具单元，其用于夹紧侧杆；手动驱动测量装置，其包括安装支架单元和把手单元，安装支架单元与侧杆底板连接以支撑所述侧杆，把手单元安装到安装支架单元的顶部，用于模拟对应于飞机的俯仰轴或横滚轴的侧杆的运动；倾角传感器，其布置在侧杆夹具单元的顶部，用于采集飞机的俯仰轴或横滚轴的角度；以及拉压力传感器，其布置在侧杆夹具单元的侧部，并连接到把手单元，用于采集飞机的俯仰轴或横滚轴的操纵力，拉压力传感器垂直于侧杆的轴线布置。本发明的测试装置能够准确地得到侧杆的操纵力及对应位移的数据。
【专利说明】多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置
【技术领域】
[0001]本发明属于航空工程试验【技术领域】，具体涉及一种多自由度侧杆的操纵力及对应 位移测试装置。
【背景技术】
[0002] 飞机侧杆驾驶装置又称侧杆控制器，简称侧杆，其主要功能是输出指令，控制飞机 的俯仰和横滚。为了满足侧杆的前期研发试验以及后期验证试验的需求，需要有一套测试 装置来检测侧杆的操纵力及相应位移。
[0003] 飞机侧杆不同于汽车换挡杆等操纵杆，飞机侧杆的操纵力及相应位移测试有以下 难点：
[0004] 1.飞机侧杆是双自由度的，用来控制飞机的俯仰轴及横滚轴，在实际操纵中，极易 产生耦合。而在设计侧杆时所提的操纵力和位移指标以及适航条款的规定中都是以单个方 向的力和位移之间关系的形式提出，所以在实际测试时，需要测试单轴的操纵力及相应位 移，并严格避免双自由度的耦合。
[0005] 2.为了飞行员操纵侧杆时的舒适性和可靠性，飞机侧杆一般被设计成多曲面的不 规则外形结构用以贴合手部曲线。用常规的测试装置与侧杆连接，在运动过程中极易出现 间隙，影响测量数据的准确性。
[0006] 3.飞机的侧杆往往是一个整体的设备，在测试过程中不能对部件及整体进行拆 卸、改造及改装。
[0007] 因此，设计一种针对多自由度、复杂外形侧杆的操纵力及对应位移测试装置，成为 亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试 装置，其能够准确地得到侧杆的操纵力及对应位移的数据。
[0009] 根据本发明的实施例，多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，包括：
[0010] 侧杆，其包括侧杆底板；
[0011] 侧杆夹具单元，其用于夹紧所述侧杆；
[0012] 手动驱动测量装置，其包括安装支架单元和把手单元，所述安装支架单元与所述 侧杆底板连接以固定所述手动驱动测量装置，所述把手单元安装到所述安装支架单元的顶 部，用于模拟对应于飞机的俯仰轴或横滚轴的所述侧杆的运动；
[0013] 倾角传感器，其布置在所述侧杆夹具单元的顶部，用于采集飞机的俯仰轴或横滚 轴的角度；以及 _
[0014] 拉压力传感器，其布置在所述侧杆夹具单兀的侧部，并连接到所述把手单兀，用于 采集飞机的俯仰轴或横滚轴的操纵力，其中所述拉压力传感器垂直于所述侧杆的轴线布 置。
[0015] 进一步地，所述侧杆包括第一表面、第二表面和第三表面；
[0016] 所述侧杆夹具单元包括第一平板、第二平板和第三平板以及将所述第一平板、第 二平板和第三平板连接在一起的多个安装板，其中所述第一平板、所述第二平板和所述第 三平板分别与所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面贴合，以夹紧所述侧杆。
[0017] 进一步地，所述把手单元通过楔形的把手安装调整片安装到所述安装支架单元的 顶部。
[0018] 进一步地，所述把手单元包括把手、横向滚珠轴承单元、横向直线导轨、纵向滚珠 轴承单元以及纵向直线导轨，所述横向直线导轨平行于所述侧杆的运动方向延伸，当推动 所述把手时，所述横向滚珠轴承单元沿着所述横向直线导轨横向运动，同时所述纵向滚珠 轴承单元沿着所述纵向直线导轨纵向向下运动，以模拟所述侧杆的运动。
[0019] 进一步地，还包括与所述拉压力传感器连接的可转动的拉压力传感器连接单元， 所述把手单元穿过所述拉压力传感器连接单元。所述拉压力传感器连接单元可以转动，作 用是防止所述把手单元在模拟所述侧杆运动的过程中出现死区或卡阻。
[0020] 进一步地，所述倾角传感器通过倾角传感器调整片安装到所述侧杆夹具单元的顶 部。
[0021] 进一步地，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。
[0022] 进一步地，所述拉压力传感器通过拉压力传感器调整片安装到所述侧杆夹具单元 的侧部。
[0023] 进一步地，所述拉压力传感器为S型拉压力传感器。
[0024] 由于被测物（即飞机侧杆）是多曲面的不规则外形结构，且不能对部件及整体进 行拆卸、改造及改装。因此，本发明在侧杆上挑选出3个平面，并设计一个侧杆夹具单元与 这3个平面贴合，保证在运动过程中没有间隙。
[0025] 被测物（即飞机侧杆）是双自由度的，为避免双自由度的耦合。本发明设计了一 个手动驱动测量装置，该装置与被测件（即飞机侧杆）的底座固定，用两套直线导轨与滚珠 轴承单元来模拟单自由度的弧线运动，安装直线导轨时，通过安装调整片，使直线导轨与S 型拉压力传感器平行，保证驱动时无卡阻，过度摩擦。运用直线导轨可以约束另一自由度， 从而解决【背景技术】中的难点1。
[0026]另外，在侧杆夹具单元上方安装双轴倾角传感器，用于采集俯仰轴或横滚轴的角 度；在侧杆夹具单元右侧或后侧安装S型拉压力传感器，用于采集横滚轴或俯仰轴的操纵 力。安装双轴倾角传感器时，通过安装调整片，将传感器调至水平，并在采集前清零；安装 S型拉压力传感器时，通过安装调整片，使传感器与侧杆轴线垂直且传感器的对称平面与侧 杆运动平面重合，并在采集前清零。该装置使侧杆在运动过程中，S型拉压力传感器始终垂 直于侧杆轴线，保证了所采集数据的准确性，从而解决【背景技术】中的难点2及难点3。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好 地理解，其中：
[0028]图1示出了根据本发明的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置的侧杆的 不意图；
[0029] 图2示出了根据本发明的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置的侧杆夹 具单元的示意图；以及
[0030] 图3示出了根据本发明的多自由度侧钎的操纵力及对应位移测试装置的示意图。
【具体实施方式】
[0031] 在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所 附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在 穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他 实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。
[0032] 在以下的具体描述中，方向性的术语，例如"左"、"右""顶部"、"底部"、"前"、"后"、 "向前"、"向后"等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同 的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
[0033] 如图1到3中所示，本发明的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置主要包 括侧杆300、侧杆夹具单元200、手动驱动测量装置1〇〇、倾角传感器108和拉压力传感器 105。侧杆300包括侧杆底板304 ;侧杆夹具单元200用于夹紧侧杆300。手动驱动测量装 置100包括安装支架单元101和把手单元103,其中安装支架单元101固定在侧杆底板304 上，把手单元103安装在安装支架单元101上，用于模拟对应于飞机的俯仰轴或横滚轴的所 述侧杆的运动。倾角传感器108布置在侧杆夹具单元200的顶部，用于采集飞机的俯仰轴 或横滚轴的角度。拉压力传感器105布置在侧杆夹具单元200的侧部，并连接到把手单元 103,用于采集飞机的俯仰轴或横滚轴的操纵力，拉压力传感器105垂直于侧杆300的轴线 布置。
[0034] 具体地，侧杆夹具单元200与侧杆300之间的固定：侧杆夹具单元200中的安装板 201、安装板202、安装板203、平板204、平板205通过螺栓固定，套在侧杆300上，平板204、 平板205、平板206分别与侧杆300中的平面301、平面 3〇2、平面303贴合，最后用螺栓将平 板206与安装板201、安装板202分别固定。
[0035] 手动驱动测量装置100与侧杆300之间的固定：安装支架单元101与侧杆底板304 通过螺栓固定。拉压力传感器连接单元106与拉压力传感器105通过螺栓固定，并将把手 单元103穿入拉压力传感器连接单元106中，把手单元调整片102与安装支架单元101、把 手单元103分别用螺栓固定。把手单元103通过楔形的把手安装调整片102安装到安装支 架单元200的顶部。拉压力传感器连接单元106可以转动，作用是防止把手单元103在模 拟侧杆300的运动的过程中出现死区或卡阻。
[0036] 把手单元103包括把手109、横向滚珠轴承单元110、横向直线导轨111、纵向滚珠 轴承单元112以及纵向直线导轨113,横向直线导轨111平行于侧杆300的运动方向（对应 于飞机的俯仰轴或横滚轴）延伸。当推动把手1〇9时，横向滚珠轴承单元110沿着横向直 线导轨111横向运动，同时纵向滚珠轴承单元112沿着纵向直线导轨113纵向向下运动，以 模拟侧杆300的运动。
[0037] 拉压力传感器105优选为S型拉压力传感器，其通过拉压力传感器调整片104与 安装板202用螺栓固定，拉压力传感器105与拉压力传感器调整片104用螺栓固定。
[0038] 倾角传感器108优选为双轴倾角传感器，其通过倾角传感器调整片107与安装板 203用螺栓固定，倾角传感器108与倾角传感器调整片107用螺栓固定。
[0039] 安装完成后，将S型拉压力传感器105及双轴倾角传感器108的数值归零，推动或 拉动把手1〇9,使横向滚珠轴承单元110及纵向滚珠轴承单元II2分别在横向直线导轨111 及纵向直线导轨113上滑动,从而模拟侧杆3〇〇的横滚轴运动，期间S型拉压力传感器105 始终垂直于侧杆300的轴线，采集并解调S型拉压力传感器105及双轴倾角传感器108的 数据，得到侧杆300的操纵力及对应位移的数据。
[0040] 当需要模拟侧杆300的俯仰轴运动时，只需要将手动驱动测量装置1〇〇和拉压力 传感器105旋转90°即可。
[0041] 以上已揭示本发明的具体实施例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发 明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征 的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是示例性的而 不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
【权利要求】
1. 多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于，包括： 侧杆（300)，其包括侧杆底板（304); 侧杆夹具单元（200)，其用于夹紧所述侧杆（300); 手动驱动测量装置（100)，其包括安装支架单元（101)和把手单元（103)，所述安装支 架单元（101)与所述侧杆底板（304)连接以固定所述手动驱动测量装置（100)，所述把手单 元（103)安装到所述安装支架单元（101)的顶部，用于模拟对应于飞机的俯仰轴或横滚轴 的所述侧杆（300)的运动； 倾角传感器（108)，其布置在所述侧杆夹具单元（200)的顶部，用于采集飞机的俯仰轴 或横滚轴的角度；以及 拉压力传感器（105),其布置在所述侧杆夹具单元（200)的侧部，并连接到所述把手单 元（103)，用于采集飞机的俯仰轴或横滚轴的操纵力，其中所述拉压力传感器（105)垂直于 所述侧杆（300)的轴线布置。
2. 根据权利要求1所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述侧杆（300)包括第一表面（301)、第二表面（302)和第三表面（303); 所述侧杆夹具单元（200)包括第一平板（204)、第二平板（205)和第三平板（206)以及 将所述第一平板（204)、第二平板（205)和第三平板（206)连接在一起的多个安装板（201、 202、203)，其中所述第一平板（204)、所述第二平板（205)和所述第三平板（206)分别与 所述第一表面（301)、所述第二表面（302)和所述第三表面（303)贴合，以夹紧所述侧杆 (300)。
3. 根据权利要求1所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述把手单元（103)通过楔形的把手安装调整片（102)安装到所述安装支架单元（200)的 顶部。
4. 根据权利要求1到3中任一项所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置， 其特征在于，所述把手单元（103)包括把手（109)、横向滚珠轴承单元（110)、横向直线导轨 (111)、纵向滚珠轴承单元（112)以及纵向直线导轨（113)，所述横向直线导轨（111)平行于 所述侧杆（300)的运动方向延伸，当推动所述把手（109)时，所述横向滚珠轴承单元（110) 沿着所述横向直线导轨（111)横向运动，同时所述纵向滚珠轴承单元（112)沿着所述纵向 直线导轨（113)纵向向下运动，以模拟所述侧杆（300)的运动。
5. 根据权利要求1到3中任一项所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置， 其特征在于，还包括与所述拉压力传感器（105)连接的可转动的拉压力传感器连接单元 (106)，所述把手单元（103)穿过所述拉压力传感器连接单元（106)。
6. 根据权利要求1所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述倾角传感器（108)通过倾角传感器调整片（107)安装到所述侧杆夹具单元（200)的顶 部。
7. 根据权利要求6所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述倾角传感器（108)为双轴倾角传感器。
8. 根据权利要求1所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述拉压力传感器（105)通过拉压力传感器调整片（104)安装到所述侧杆夹具单元（200) 的侧部。
9. 根据权利要求8所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述拉压力传感器（105)为S型拉压力传感器。
10. 根据权利要求1所述的多自由度侧杆的操纵力及对应位移测试装置，其特征在于， 所述侧杆底板（3〇4)与所述安装支架单元（ 101)通过螺检固定。
【文档编号】G05B23/02GK104216401SQ201410483084
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】陆伟铭, 徐州, 张勇, 赵京洲, 陆清, 曾宪忠, 唐曦文 申请人:中国商用飞机有限责任公司, 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院