[發(fā)明專利]一種飛機加油桿裝置的姿態(tài)控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611238518.4
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN107065593B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張珊珊;崔德龍;杜永良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;B64F5/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于空中加油技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種飛機加油桿裝置的姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括操縱臺、飛控計算機、仿真機、姿態(tài)運動系統(tǒng)計算機、試驗臺架，傳統(tǒng)的鐵鳥試驗臺是飛機系統(tǒng)綜合、優(yōu)化設(shè)計等必不可少的關(guān)鍵試驗設(shè)施，本發(fā)明將傳統(tǒng)飛機的地面鐵鳥試驗方法改為由操縱臺、飛控計算機、仿真機、姿態(tài)運動系統(tǒng)計算機、加油桿裝置、試驗臺架組成的一種懸臂結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)及其姿態(tài)控制方法，旨在克服現(xiàn)有鐵鳥試驗臺不能滿足空中加油裝置地面試驗的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空中加油技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種飛機加油桿裝置的姿態(tài)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

空中加油能夠提高戰(zhàn)機作戰(zhàn)效能，是增強戰(zhàn)斗力的倍增器。空中加油主要有軟式加油和硬式加油兩種方式，與軟式加油相比，硬式加油因為加油流量大、受油機操作負(fù)擔(dān)輕、受油機受油設(shè)備簡單等特點而具有明顯的優(yōu)勢，是空中加油技術(shù)的發(fā)展方向。目前世界上僅美國對硬式空中加油這項先進技術(shù)有成功的工程應(yīng)用，KC-135和KC-10為其空軍著名的硬式加油機，但關(guān)于其控制系統(tǒng)設(shè)計尚無資料查詢。我國僅有軟式加油，且未形成廣泛的軍事應(yīng)用，硬式加油還處于探索研究階段。

傳統(tǒng)飛機研制過程中必不可少的一項試驗是“鐵鳥”試驗，即飛控液壓系統(tǒng)綜合試驗，該試驗承擔(dān)著飛機系統(tǒng)級研發(fā)和驗證、飛機多系統(tǒng)綜合驗證，為飛機系統(tǒng)集成、試飛安全和試飛排故等提供重要保障。但傳統(tǒng)的鐵鳥臺不能滿足硬式空中加油裝置地面試驗，主要原因在于硬式空中加油裝置與加油機通過萬向節(jié)相連，在空中的運動近似于一種懸臂結(jié)構(gòu)，因此研究空中懸臂結(jié)構(gòu)的地面姿態(tài)控制方法尤為必要。

本專利提出的方法可較為真實地模擬硬式加油裝置在空中的運動，對其飛控系統(tǒng)研究具有現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：公開了一種飛機加油桿裝置的姿態(tài)控制系統(tǒng)及其控制方法。旨在克服現(xiàn)有鐵鳥試驗臺不能滿足空中加油裝置地面試驗的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種飛機加油桿裝置的姿態(tài)控制系統(tǒng)，飛機加油桿裝置為懸臂結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括操縱臺、飛控計算機、仿真機、姿態(tài)運動系統(tǒng)計算機、試驗臺架，其中，

操縱臺包括俯仰操縱手柄、滾轉(zhuǎn)操縱手柄，用于產(chǎn)生懸臂結(jié)構(gòu)的俯仰姿態(tài)、滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制輸入，即俯仰操縱指令X_e、滾轉(zhuǎn)操縱指令X_r；

飛控計算機接收操縱手柄信號、傳感器測得的加油桿裝置姿態(tài)信號：俯仰角θ、滾轉(zhuǎn)角φ、選定當(dāng)前飛行狀態(tài)信號：高度H、速度V，通過控制律解算，輸出加油桿裝置升降舵指令δ_{e_cmd}、方向舵指令δ_{r_cmd}；

仿真機用于運行加油桿裝置的運動方程，輸入為飛控計算機解算升降舵指令δ_{e_cmd}、方向舵指令δ_{r_cmd}以及當(dāng)前飛行狀態(tài)：高度H、速度V，輸出為空中懸臂結(jié)構(gòu)的俯仰角指令θ_cmd、滾轉(zhuǎn)角指令φ_cmd；

試驗臺架包括萬向節(jié)臺架(1)、鋼索A(2)、鋼索B(3)、鋼索A臺架(4)、鋼索B臺架(5)、滑輪(6)、液壓馬達(7)、編碼器(8)和拉力傳感器(9)，萬向節(jié)安裝在萬向節(jié)臺架(1)上，鋼索A(2)、鋼索B(3)一端連接液壓馬達(7)，一端通過滑輪(6)連接到加油桿裝置上的吊環(huán)，滑輪(6)位于鋼索A臺架(4) 和鋼索B臺架(5)的頂端，以減少鋼索與臺架間的摩擦，液壓馬達(7)位于鋼索臺架底端，液壓馬達(7)上安裝有編碼器(8)和拉力傳感器(9)，用于測量鋼索長度L_A、L_B和鋼索上的拉力F_A、F_B；