阅读说明：本技术 一种飞机驾驶操纵结构及方法、飞机 (Aircraft driving control structure and method and aircraft ) 是由 徐颖 张景 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明一种飞机驾驶操纵结构及方法、飞机,包括在飞机驾驶舱内设置的多个作动器；多个作动器与飞机驾驶舱内的操控机构传动连接；多个作动器用于控制操控机构的运行；本发明提供的方案,使得现有飞机可以实现无人驾驶,同时可以适用于传统有人驾驶飞机升级成无人驾驶飞机,摆脱传统飞机对飞行员的依赖,降低飞行成本,提高现有飞机无人驾驶的安全性和稳定性；本发明提供的方案,可应用于大部分中小型通用航空飞行器以及实验教学场景,市场前景较为广阔。(The invention relates to an airplane piloting control structure, an airplane piloting control method and an airplane, wherein the airplane comprises a plurality of actuators arranged in a piloting cabin of the airplane; the actuators are in transmission connection with a control mechanism in the aircraft cockpit; the plurality of actuators are used for controlling the operation of the control mechanism; the scheme provided by the invention enables the existing airplane to realize unmanned piloting, is simultaneously suitable for upgrading the traditional piloted airplane into the unmanned pilotless airplane, gets rid of the dependence of the traditional airplane on pilots, reduces the flight cost and improves the safety and stability of the unmanned piloting of the existing airplane; the scheme provided by the invention can be applied to most of small and medium-sized general aviation aircrafts and experimental teaching scenes, and has a wide market prospect.)

一种飞机驾驶操纵结构及方法、飞机

技术领域

本发明涉及飞机无人驾驶技术领域，尤其涉及一种飞机驾驶操纵结构及方法、飞机。

背景技术

现有的飞机大多数通过飞行员驾驶来实现飞行，随着无人驾驶技术的快速发展，使得现有飞机可通过无人驾驶技术实现更加安全、可靠的飞行；现有飞行驾驶操控技术领域，有人机改无人机的方案尚处于起步阶段，并没有具体的方案公开，相关的实践方案皆处于宣传阶段，并未真正在现有飞机中得以应用。

发明内容

本发明旨在解决和实现现有飞机驾驶操控的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供一种飞机驾驶操纵结构，包括在飞机驾驶舱内设置的多个作动器；多个作动器与飞机驾驶舱内的操控机构传动连接；多个作动器用于控制操控机构的运行；采用该方案，可实现对飞机操控机构的控制，从而实现飞机的无人驾驶，该飞机驾驶操纵结构可直接应用于现有有人驾驶的飞机改进结构中，适用性较强。

进一步地，飞机驾驶操纵结构还包括作动器机架，作动器机架固定设置于飞机驾驶舱内，用于固定连接多个作动器。

进一步地，作动器包括第一作动器和第二作动器；操控机构包括桨距推杆和油门推杆；第一作动器固定设置于作动器机架的顶部，第一作动器的传动端通过连杆机构与桨距推杆连接；第二作动器固定设置于作动器机架的顶部，第二作动器的传动端通过连杆机构与油门推杆连接。

进一步地，第二作动器为油门推杆电动直线作动器，油门推杆电动直线作动器沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱内，并与油门推杆传动连接，油门推杆电动直线作动器用于控制飞机的油门大小；第一作动器为桨距推杆电动直线作动器，桨距推杆电动直线作动器沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱内，并与桨距推杆传动连接，桨距推杆电动直线作动器用于控制飞机的桨距大小。

进一步地，作动器还包括第三作动器和第四作动器；操控机构还包括飞机驾驶杆和蹬转轴；飞机驾驶舱包括中控台，中控台设置于飞机驾驶舱的前侧；；飞机驾驶杆沿竖直方向设置于中控台的侧边，蹬转轴设置于飞机驾驶舱的底座上，并位于中控台的底部；第三作动器固定设置于作动器机架上，第三作动器的传动端与飞机驾驶杆连接；第四作动器固定设置于作动器机架上，第四作动器的传动端与蹬转轴连接。

进一步地，第三作动器为俯仰电动直线作动器，俯仰电动直线作动器沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱内，用于控制飞机驾驶杆的前推和后拉动作；第四作动器为偏航电动直线作动器，偏航电动直线作动器沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱内，用于调整方向舵的转动角度。

进一步地，俯仰电动直线作动器的传动端通过连杆机构与飞机驾驶杆传动连接；连杆机构包括作动器安装座和连杆，作动器安装座固定设置于飞机驾驶杆上，连杆一端与飞机驾驶杆连接，连杆的另一端与俯仰电动直线作动器的传动端传动连接。

进一步地，偏航电动直线作动器的传动端通过转接机构与蹬转轴传动连接；转接机构包括连杆和方向舵转盘，方向舵转盘设置于蹬转轴上，并可带动蹬转轴转动；连杆一端与方向舵转盘可转动连接，连杆另一端与偏航电动直线作动器的传动端传动连接。

进一步地，作动器还包括第五作动器，第五作动器固定设置于飞机驾驶杆上，第五作动器的一端固定于作动器安装座上，第五作动器的另一端固定于飞机驾驶杆连接。

进一步地，第五作动器为滚转电动直线作动器，飞机驾驶杆的顶部设有转轴；滚转电动直线作动器沿飞机驾驶杆的轴向设置于飞机驾驶杆上；滚转电动直线作动器的传动端通过加紧盘与飞机驾驶杆上的转轴传动连接，从而控制飞机的滚转动作。

进一步地，飞机驾驶操纵结构还包括自动飞控装置；飞机驾驶舱内设有第一座椅和第二座椅，作动器机架固定设置于第一座椅上；自动飞控装置设置于第二座椅上；自动飞控装置内设有自动飞控系统，自动飞控系统分别与多个作动器通信连接；自动飞控系统用于控制多个作动器的执行动作，从而控制飞机的运行。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种飞机驾驶操纵方法，应用于上述所述的飞机驾驶操纵结构操控飞机，包括以下操作：

当飞机在地面上行驶时，需要小油门和小桨距，自动飞控系统控制油门推杆电动直线作动器收缩，并控制桨距推杆电动直线作动器伸长；

当飞机在地面左转弯时，自动飞控系统控制偏航电动直线作动器伸长；

当飞机在地面右转弯时，自动飞控系统控制偏航电动直线作动器缩短；

当飞机加速滑跑时，需要大油门和大桨距，自动飞控系统控制油门推杆电动直线作动器伸长，并控制桨距推杆电动直线作动器缩短；

当飞机拉升时，需要升降舵上抬，自动飞控系统控制俯仰电动直线作动器收缩，飞机驾驶杆向飞机机体纵轴负方向偏转；

当飞机平飞时，各个舵面保持不动，各个作动器也保持不动；当飞机向右侧滚转时，自动飞控系统控制偏航电动直线作动器伸长；

当飞机下降时，需要减小油门和小桨距，自动飞控系统控制油门推杆电动直线作动器缩短，并控制桨距推杆电动直线作动器伸长；

当飞机准备着陆时，在保持小油门和小桨距的同时保持飞机机头略微上仰，自动飞控系统控制保持油门推杆电动直线作动器和桨距推杆电动直线作动器的位置，同时控制俯仰电动直线作动器收缩；待飞机机体着陆后自然减速，需要最小油门和最小桨距，其他舵面保持在初始位置；自动飞控系统控制保持油门推杆电动直线作动器收缩到最小行程，并控制桨距推杆电动直线作动器伸长到最大行程，其他作动器保持在零位。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种飞机，包括飞机驾驶操纵结构，所述飞机驾驶操纵结构为上述所述的飞机驾驶操纵结构。

本发明提供的方案，使得现有飞机可以实现无人驾驶，同时可以适用于传统有人驾驶飞机升级成无人驾驶飞机，摆脱传统飞机对飞行员的依赖，降低飞行成本，提高现有飞机无人驾驶的安全性和稳定性；本发明提供的方案，可应用于大部分中小型通用航空飞行器以及实验教学场景，市场前景较为广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例1提供的一种飞机驾驶操纵结构整体示意图一；

图2为本发明实施例1提供的一种飞机驾驶操纵结构整体示意图二；

图3为本发明实施例1提供的一种飞机驾驶舱结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种飞机驾驶操纵结构局部示意图。

图中：1、飞机驾驶舱；2、中控台；3、自动飞控装置；4、作动器机架；5、飞机驾驶杆；6、第一作动器；7、第二作动器；8、桨距推杆；9、油门推杆；10、第一座椅；11、第二座椅；12、转轴；13、蹬转轴；14、固定杆；15、加紧盘；16、方向舵转盘；17、第三作动器；18、第四作动器；19、作动器安装座；20、第五作动器。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例1

如图1至图4所示，本发明提供一种飞机驾驶操纵结构，包括在飞机驾驶舱1内设置的多个作动器；其中，作动器可以为专用的直线作动器可以为旋转作动器；多个作动器分别与飞机驾驶舱1内的操控机构传动连接，各个作动器分别用于控制各个作动器的实际输出操控，从而控制飞机的运行；每个作动器分别与飞机的飞控系统通信连接，通过飞控系统的指令来控制飞机操控机构的运行，具体可包括控制飞机操控机构的直线运动或转动；采用上述方案，通过采用多个作动器，可实现对飞机操控机构的控制，从而实现飞机的无人驾驶，该飞机驾驶操纵结构可直接应用于现有有人驾驶的飞机改进结构中，适用性较强。

结合上述方案，如图1至图4所示，本实施例中，飞机驾驶操纵结构还包括作动器机架4，作动器机架4固定设置于飞机驾驶舱1内，用于固定连接各个作动器；具体地，操控机构包括桨距推杆8和油门推杆9；作动器包括第一作动器6和第二作动器7；飞机驾驶舱1包括中控台2，该中控台2设置于飞机驾驶舱1的前侧，这样便于操控；桨距推杆8和油门推杆9分别设置于中控台2上；第一作动器6固定设置于作动器机架4的顶部，第一作动器6的传动端通过连杆机构与桨距推杆8连接，从而控制桨距推杆8的运行，即控制飞机的桨距大小；第二作动器7固定设置于作动器机架4的顶部，第二作动器7的传动端通过连杆机构与油门推杆9连接，从而控制油门推杆9的运行，即控制飞机的油门大小；采用上述方案，通过在作动器机架4顶部设有第一作动器6和第二作动器7，并通过第一作动器6和第二作动器7对中控台2上的桨距推杆8和油门推杆9进行控制，从而实现对飞机的桨距和油门进行控制，该结构较为合理，方便实施。

结合上述方案，如图1至图4所示，本实施例中，第二作动器7可以为油门推杆电动直线作动器或电动旋转作动器，第二作动器7沿飞机机身的纵向(即飞机机身的长度方向)设置于飞机驾驶舱1内，并与油门推杆9传动连接；具体地，第二作动器7一端与油门推杆9铰接，第二作动器7的另一端与作动器机架4铰接，这样使得第二作动器7通过控制油门推杆9来控制飞机的油门大小。

第一作动器6可以为桨距推杆电动直线作动器或电动旋转作动器，该第一作动器6沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱1内，并与桨距推杆8传动连接；具体地，第一作动器6的一端与桨距推杆8铰接，该桨距推杆电动直线作动器另一端与作动器机架4铰接，这样使得第一作动器6通过对桨距推杆的控制来控制飞机桨距的大小。

结合上述方案，如图1至图4所示，本实施例中，操控机构还包括飞机驾驶杆5和蹬转轴13；作动器还包括第三作动器17和第四作动器18；其中，飞机驾驶杆5沿竖直方向设置于中控台2的侧边，具体可位于副驾驶座一侧；蹬转轴13设置于飞机驾驶舱1的底座上，并位于中控台2的底部，具体可在副驾驶座一侧，并位于飞机驾驶杆5的前端；进一步地，第三作动器17固定设置于作动器机架4上，第三作动器17的传动端与飞机驾驶杆5连接，从而控制飞机驾驶杆5的运行；第四作动器18固定设置于作动器机架4上，第四作动器18的传动端与蹬转轴13连接，从而控制蹬转轴13的运行。

结合上述方案，如图1至图4所示，本实施例中，第三作动器17如可以为俯仰电动直线作动器或电动旋转作动器，两者均可以实现对该飞机驾驶杆5的控制；第三作动器17沿飞机机身的纵向(即飞机机身的长度方向)设置于飞机驾驶舱1内；具体地，该第三作动器17一端与飞机驾驶杆5铰接，该第三作动器17另一端与作动器机架4铰接，这样使得该第三作动器17可用于控制飞机驾驶杆的前推和后拉动作。具体的，该第三作动器的传动端通过连杆机构与飞机驾驶杆5传动连接；该连杆机构包括作动器安装座19和连杆(未示出)，作动器安装座19固定设置于飞机驾驶杆5上，连杆一端与飞机驾驶杆5连接，连杆的另一端与该第三作动器传动端传动连接，从而可以实现对飞机驾驶杆的前推和后拉的动作。

进一步地，第四作动器18为偏航电动直线作动器，该第四作动器沿飞机机身的纵向设置于飞机驾驶舱1内；具体地，第四作动器一端与蹬转轴13铰接，该第四作动器另一端与作动器机架4铰接，这样使得该第四作动器可用于控制用于调整方向舵的转动角度；具体的，第四作动器的传动端通过转接机构与蹬转轴13传动连接；该转接机构包括连杆(未示出)和方向舵转盘16，方向舵转盘16设置于蹬转轴13上，并可带动蹬转轴13转动；连杆一端与方向舵转盘16可转动连接，连杆另一端与第四作动器传动端传动连接，从而带动蹬转轴13转动，进而调整方向舵的转动角度。进一步地，该第四作动器18同样可以为电动旋转作动器，同样可以实现对该蹬转轴13的控制。

结合上述方案，如图1至图4所示，本实施例中，作动器还包括第五作动器20，该第五作动器20固定设置于飞机驾驶杆5上，第五作动器20的一端固定于作动器安装座19上，第五作动器20的另一端固定于飞机驾驶杆5连接，从而控制飞机驾驶杆5的运行。

第五作动器20例如可以为滚转电动直线作动器，飞机驾驶杆5的顶部设有转轴12；具体地，该第五作动器20沿飞机驾驶杆5的轴向设置于飞机驾驶杆5上；第五作动器20的传动端通过加紧盘15于飞机驾驶杆5上的转轴12传动连接，从而控制飞机的滚转动作；进一步地，该第五作动器20例如还可为滚转电动旋转作动器，同样可实现与飞机驾驶杆5上的转轴12传动连接，从而控制飞机的滚转动作。

进一步的，对于第三作动器17其一端与作动器安装座19铰接，另一端与飞机驾驶杆5顶部的加紧盘15铰接。

进一步的，本发明实施例的飞机驾驶操纵结构还包括自动飞控装置3；飞机驾驶舱内1设有第一座椅10和第二座椅11，作动器机架4固定设置于第一座椅10的固定杆14上；自动飞控装置3设置于第二座椅11上；自动飞控装置3内设有自动飞控系统，该自动飞控系统分别与多个作动器通信连接，并对所有作动器进行标定；该自动飞控系统用于控制多个作动器的执行动作，从而控制飞机的运行。

需要说明的是，本发明提供的飞机驾驶操纵结构，其飞机驾驶舱可直接利用现有有人驾驶飞机的驾驶舱进行改进，其中第一座椅10和第二座椅11可以是现有有人驾驶飞机的驾驶舱的主驾驶座和副驾驶座，通过拆除驾驶舱内不必要结构，例如包括拆除主驾驶杆、拆除副驾驶位脚蹬及其附属结构；拆除主驾驶位脚蹬；拆除副驾驶杆上部的转盘(或转向把手)及附属结构，；拆除主驾驶位座和副驾驶位座，保留蹬转轴、飞行驾驶杆和转轴、主驾驶位的座椅和副驾驶位的座椅，从而实现加装上述飞机驾驶操纵结构。

实施例2

本发明还提供一种飞机驾驶操纵方法，该操纵方法在该飞机驾驶操纵结构安装于飞机驾驶舱内后，不仅可以作为对该飞机驾驶操纵结构机器操控系统的调试方法，该调试的具体过程即后续飞机驾驶操纵过程，还可以用于现有无人驾驶飞机上的后续飞行上。

具体包括以下操作：

当飞机在地面上行驶时，需要小油门和小桨距，此时自动飞控系统通过控制第二作动器7(即油门推杆电动直线作动器)收缩，从而使得油门推杆9处于小油门的输出状态；自动飞控系统通过控制第一作动器6(桨距推杆电动直线作动器)伸长，从而使得桨距推杆8处于小桨距的输出状态。

当飞机加速滑跑时，需要大油门和大桨距，此时，自动飞控系统通过控制第二作动器7(即油门推杆电动直线作动器)伸长，从而使得油门推杆9处于大油门的输出状态；并且，自动飞控系统通过控制第一作动器6(即桨距推杆电动直线作动器)缩短，从而使得桨距推杆8处于大桨距的输出状态；需要说明的是，该小油门和大油门为预设的油门输出值，小桨距和大桨距也为预设的油门输出值，这里的大和小均表示输出值的大小关系并非一般情况下的大小不确定值。

当飞机在地面左转弯时，自动飞控系统通过控制第四作动器18(即偏航电动直线作动器)伸长，从而使得飞机左转；当飞机在地面右转弯时，自动飞控系统通过控制第四作动器18缩短，从而使得飞机右转。

当飞机拉升时，需要升降舵上抬，此时自动飞控系统通过控制第三作动器17(即俯仰电动直线作动器)收缩，飞机驾驶杆向飞机机体纵轴负方向偏转，以使升降舵上抬；当飞机平飞时，各个舵面需要保持不动，此时各个作动器也保持不动；当飞机向右侧滚转时，自动飞控系统通过控制第四作动器18伸长，从而使飞机向右侧滚转；当飞机下降时，需要减小油门和小桨距，此时自动飞控系统通过控制第二作动器7缩短，从而使得油门推杆9处于小油门的输出状态；并且自动飞控系统通过控制第一作动器6伸长，从而使得桨距推杆8处于小桨距的输出状态；

当飞机准备着陆时，在保持小油门和小桨距的同时保持飞机机头略微上仰，此时自动飞控系统通过控制保持第二作动器7和第一作动器6的位置，同时通过控制第三作动器17收缩，待飞机机体着陆后自然减速，需要最小油门和最小桨距，其他舵面保持在初始位置；自动飞控系统控制保持第二作动器7收缩到最小行程，并通过控制第一作动器6伸长到最大行程，其他作动器保持在零位。

实施例3

本发明实施例还提供一种飞机，包括飞机驾驶操纵结构，所述飞机驾驶操纵结构为上述所述的飞机驾驶操纵结构；采用上述飞机驾驶操纵结构，使得现有飞机可实现无人驾驶操控，应用更加广泛；进一步地，上述飞机可以为中小型通用航空飞行器，如农林飞机或短途货运飞机等，可应用于部分飞行实验教学场景当中。

本发明提供的方案，使得现有飞机可以实现无人驾驶，同时可以适用于传统有人驾驶飞机升级成无人驾驶飞机，摆脱传统飞机对飞行员的依赖，降低飞行成本，提高现有飞机无人驾驶的安全性；本发明提供的方案，可应用于大部分中小型通用航空飞行器以及实验教学场景，市场前景较为广阔。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。