[發明專利]一種諧波齒輪式電傳前輪操縱系統

在審

• 申請號: 201710731617.4
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107651174A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 劉可娜;張曉娟;王思源;何泳;王山
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B64C25/50
• 分類號: B64C25/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及飛機前輪控制系統領域，具體的說，是一種諧波齒輪式電傳前輪操縱系統。

背景技術

在飛機整個飛行階段，最關鍵的是起飛和著陸階段，在這兩個最關鍵階段飛機的安全主要靠起落架的有效工作，而改善起飛和著陸的地面操縱性能是提高飛機關鍵階段安全的主要手段。設計合理的前輪操縱裝置，并不斷提高前輪操縱裝置的性能、可靠性和精度迫在眉睫。

前輪操縱裝置結構形式經歷了大致三個階段：機械式操縱系統，機械-液壓式操縱系統，電傳操縱系統。機械式操縱系統只在早期操縱力很小的輕型飛機上使用，在操縱時通過飛行員腳蹬來直接操縱實現飛機轉彎，簡單可靠但操縱力小。隨著操縱力矩的增大，前輪操縱系統借助液壓力來實現前輪的偏轉，這就是機械/液壓式操縱系統。隨著飛機向全電化發展，電傳式前輪操縱系統應運而生，并在無人機上得到應用，但尚未得到廣泛應用。采用電傳式前輪操縱系統進行整個起飛滑跑和降落滑行的航向控制，提升了無人機地面操縱人員的負擔，提高了航向控制的效率和精度，提升了整機滑行階段的安全。但目前國內無人機的前輪操縱系統主要還是液壓式居多，真正實現全電的電傳操縱系統的幾乎沒有。

就未來趨勢和發展看，由于全電飛機具有諸多優點，飛機前輪轉彎系統必將向全電化這一方向發展，而電傳式和數字電傳式前輪操縱系統作為新型的操縱方式將逐步得到應用和發展。

鑒于此，迫切需要一種先進的前輪操縱系統，能夠將電傳式前輪操縱系統和基于次系統而設計的執行機構匹配和融合，完成對起飛滑跑和降落滑行時的航向控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種諧波齒輪式電傳前輪操縱系統，用于飛機起飛滑跑和降落滑行中的航向控制，具有精度高、可靠性高、效率高、安裝便捷、發生故障易于診斷和定位的特點，并通過諧波傳動提升系統的精度和操縱性能。

本發明通過下述技術方案實現：一種諧波齒輪式電傳前輪操縱系統，一種諧波齒輪式電傳前輪操縱系統，其特征在于：包括前起落架、安裝在前起落架一側的執行機構、安裝在執行機構上的電機以及減速控制系統；所述執行機構包括減速機構、與減速機構輸出軸連接的末端減速機構以及安裝在末端減速機構外的密封裝置；所述減速機構包括第一齒輪、第一齒輪軸、第二齒輪、第二齒輪軸、諧波減速器；所述第一齒輪安裝在第一齒輪軸上且第一齒輪分別與電機輸出軸上的齒輪和第二齒輪嚙合，所述第二齒輪與諧波減速器同軸安裝在第二齒輪軸上；所述末端減速機構包括第三齒輪與第三齒輪軸，所述第三齒輪與諧波減速器傳動連接且固定安裝在第三齒輪軸上。

所述減速控制系統包括電源模塊、控制模塊、PWM輸出模塊、數據采集模塊、通信模塊、上位機；所述控制模塊分別與電源模塊、PWM輸出模塊、數據采集模塊、通信模塊電性連接；所述上位機與控制模塊通信連接。

其工作原理為：在飛機起飛前滑行和降落后滑行中，減速控制系統中的電源模塊對整個減速控制系統進行供電。上位機通過通信模塊向減速控制系統中的空盒子模塊發送轉彎指令，控制模塊接收到轉彎指令以后驅動電機進而促使飛機前輪進行轉向動作，在轉向動作的同時，數據采集模塊上電工作對飛機前輪的轉向角度進行檢測，把檢測到的信息傳送給控制模塊進行分析計算處理，在控制模塊處理檢測信息后發送控制指令到PWM輸出模塊，PWM輸出模塊就收到控制指令以后把接收到的控制指令調理成電機可以識別的脈沖信號，電機在接收到脈沖信號后開始進行調節工作。

電機工作，輸出軸開始轉動，輸出軸上連接的齒輪帶動與之嚙合第一齒輪，由于第一齒輪的轉動又傳遞給與第一齒輪嚙合的第二齒輪，第二齒輪的轉動帶動固定連接的第二齒輪軸。由于電機通過第一齒輪和第二齒輪的過渡，起到了對轉速第一級減速的作用，也就是減速機構的作用。第二齒輪軸被帶動后成為了新一級的輸出軸。同時，固定連接在第二齒輪軸上的諧波齒輪開始轉動，諧波齒輪的轉動又帶動與諧波齒輪嚙合的第三齒輪進行轉動，第三齒輪帶動第三齒輪軸，這里繼上第二齒輪成為輸出軸以后，有通過諧波齒輪和第三齒輪進一步進行第二及的減速，這也是末端減速機構的作用，第三齒輪軸則成為了最后一級輸出軸與起落架連接，控制其轉向。

為了更好的實現本發明，進一步地，所述數據采集模塊包括角度傳感器和角度傳感電路；所述角度傳感器安裝在第二齒輪軸上且角度傳感器通過角度傳感電路與控制模塊連接。這里采用角度傳感器進行數據采集，而不是通過檢測輸出軸的轉數來確定轉向角度，從而簡化的采集電路的電路設計，避免了中間所需的復雜公式推理、計算。而且，通過角度傳感器直接采集轉向角度，與最終結果更加貼近，避免了中間數據傳遞過程中的誤差產生，進一步實現數據的精確采集。