一种飞机舵面位置传感器安装设计方法与流程

1.本发明属于飞机设计领域，具体涉及飞机舵面位置传感器的安装设计方法。
背景技术
2.现代飞机设计中，电传飞行控制系统已成为飞机飞控系统的主流发展趋势。采用电传飞控系统不得不考虑的一个问题就是飞机舵面位置的测量问题，因为舵面位置测量结果用于为飞行员提供飞机舵面位置指示和作动器脱钩判断，位置传感器测量准确度直接影响了飞行员对飞机舵面位置的判断，同时也影响了飞控系统对自身系统故障的检测结果。
3.舵面位置传感器跟随飞机舵面的上下偏转而伸出或缩回运动，它是通过测量位置传感器内部铁芯伸出或缩回行程的大小来计算飞机舵面上偏或下偏的角度。位置传感器的测量误差主要由三部分组成，分别是位置传感器安装设计误差、自身测量误差和电子电路解调误差。对于位置传感器自身测量误差，其受限于工艺水平，目前国内厂家能做到1％～1.5％fs(全行程)，国外知名厂家，比如美国的霍尼韦尔公司生产的位置传感器能达到0.7％fs。对于位置传感器解调误差，目前国内外水平相当，大概在0.7％fs。而位置传感器的安装设计误差则受限于设计人员的个人能力和经验，因而位置传感器安装设计误差范围较大。对于该技术领域，尚未有系统的安装设计方法或规范对其进行描述。


技术实现要素：

4.

本技术：
的目的在于，为解决传统设计中舵面位置传感器的安装设计受限于设计人员的经验和能力，而导致人为的增大了位置传感器的测量误差，降低了位置传感器测量精度的问，提供一种飞机舵面位置传感器安装设计方法。
5.一种飞机舵面位置传感器安装设计方法，飞机舵面通过悬挂点铰接在飞机固定翼后梁的悬挂支臂上，所述位置传感器的两端铰接在飞机舵面大梁和固定翼后梁上，已知飞机舵面悬挂点的位置和飞机舵面的最大上下偏转角度，已知位置传感器的固定端与固定翼后梁的连接交点，设计飞机舵面与位置传感器活动端交点，其特征在于，通过不同的位置传感器活动端交点，分别与飞机舵面悬挂点和位置传感器的固定端交点以及与飞机舵面的最大上下偏转角度形成不同的三角形关系，以三角形关系反应位置传感器摇臂长度和安装角大小，通过计算对比位置传感器不同的摇臂长度和不同的安装角大小所形成的位置传感器线性度误差，从而选出最优的位置传感器活动端交点位置。
6.优选的设计方法使飞机舵面处于中立位置，在设计软件中建立一个设计平面，使该平面垂直于飞机舵面转轴，将飞机舵面悬挂点、位置传感器固定端连接交点以及位置传感器活动端交点均显示在该设计平面上。
7.优选的在上述的设计平面上形成不同的三角形关系：1)连接位置传感器固定端连接交点与飞机舵面悬挂点，并以这两点距离为直径作第一圆，在飞机舵面大梁附近第一圆内预选一点作为位置传感器活动端连接交点，以预选的位置传感器活动端交点与飞机舵面悬挂点之间的长度作为位置传感器的摇臂长度，以飞机舵面悬挂点为圆心，以位置传感器
的摇臂长度为半径作第二圆；2)以飞机舵面悬挂点、预选的位置传感器活动端交点和位置传感器固定端交点为顶点构造第一三角形，预选的位置传感器活动端交点与位置传感器固定端交点间的长度为位置传感器中立长度，在第一三角形中，预选的位置传感器活动端交点与飞机舵面悬挂点和位置传感器固定端交点之间的夹角为位置传感器安装角；3)以飞机舵面悬挂点为中心做第一条直线，该直线与预选的位置传感器活动端交点与飞机舵面悬挂点连线之间的夹角等于飞机舵面的最大下偏角，该直线与第二圆相交点为位置传感器活动端下偏极限点，该位置传感器活动端下偏极限点与位置传感器固定端交点之间的长度为位置传感器最小缩短长度，以舵面悬挂点、位置传感器活动端下偏极限点和预选的位置传感器活动端交点为顶点构造第二三角形；以位置传感器活动端下偏极限点、预选的位置传感器活动端交点和位置传感器固定端交点为顶点构造第三三角形；4)以飞机舵面悬挂点为中心做第二条直线，该直线与预选的位置传感器活动端交点与飞机舵面悬挂点连线之间的夹角等于飞机舵面的最大上偏角，该直线与第二圆相交点为位置传感器活动端上偏极限点，该位置传感器活动端上偏极限点与位置传感器固定端交点之间的长度为位置传感器最大伸出长度，以位置传感器活动端上偏极限点、预选的位置传感器活动端交点和位置传感器固定端交点为顶点构造第四三角形；5)定义位置传感器最大伸出长度与位置传感器中立长度之差为位置传感器伸出行程，定义位置传感器中立长度与位置传感器最短缩回长度之差为位置传感器缩回行程，定义位置传感器伸出行程与舵面最大上偏角度之比为位置传感器伸出梯度，定义位置传感器缩回行程与舵面最大下偏角度之比为位置传感器缩回梯度，定义位置传感器伸出梯度与位置传感器缩回梯度之差为位置传感器线性度误差；
8.优选的以三角形关系反应位置传感器摇臂长度和安装角大小，以位置传感器摇臂长度和位置传感器安装角度为基础变量，在第一三角形、第二三角形、第三三角形和第四三角形中，分别计算出预选的位置传感器活动端交点到位置传感器活动端下偏极限点的长度、预选的位置传感器活动端交点到位置传感器固定端交点的长度、位置传感器活动端下偏极限点到位置传感器固定端交点的长度及位置传感器活动端上偏极限点到位置传感器固定端交点的长度；通过改变位置传感器摇臂的大小，确定其对位置传感器线性度误差及位置传感器安装角的影响，通过比较，选出位置传感器线性度误差最小值所对应的位置传感器摇臂长度和安装角度，从而确定了位置传感器活动端交点的位置。
9.与传统飞机舵面位置传感器安装设计方法相比，本发明具有以下优点：1)本发明对舵面位置传感器的安装设计流程进行了详细说明，设计依据充分。位置传感器安装角度和摇臂长度的选取是通过理论计算和仿真分析所得，打破了传统设计中依据个人经验对数值的选取。2)相对于传统的舵面位置传感器安装设计方法，本发明可有效的降低舵面位置传感器安装设计误差，提高了舵面位置传感器的测量精度。
10.以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。
附图说明
11.图1是飞机舵面位置传感器安装示意图。
12.图2是飞机舵面位置传感器设计原理图。
13.图中编号说明：1飞机舵面、2悬挂点、3活动端交点、4悬挂支臂、5位置传感器、6固定端交点、7固定翼后梁、8第一圆、9第二圆、10第一辅助直线、11第二辅助直线。
具体实施方式
14.参见附图，本申请的飞机舵面位置传感器安装设计方法，飞机舵面1通过悬挂点2铰接在飞机固定翼后梁的悬挂支臂4上，所述位置传感器5的两端铰接在飞机舵面1的大梁和固定翼后梁7上，已知飞机舵面悬挂点2的位置和飞机舵面的最大上下偏转角度，已知位置传感器5与固定翼后梁的连接的固定端交点6，需要精准设计飞机舵面1与位置传感器5的活动端交点3，本申请特别通过预选取不同的位置传感器活动端交点3，分别与飞机舵面悬挂点2和位置传感器的固定端交点6以及与飞机舵面的最大上下偏转角度形成不同的三角形关系，以三角形关系反应位置传感器摇臂长度和安装角大小，通过计算对比位置传感器不同的摇臂长度和不同的安装角大小所形成的位置传感器线性度误差，从而选出最优的位置传感器活动端交点位置。
15.以某型飞机左副翼位置传感器安装设计为例进行说明，具体设计过程如下：
16.在飞机三维设计软件cat ia工具中，使副翼处于中立位置，建立一个设计平面，使该平面垂直于副翼转轴，设计平面与副翼转轴交点为副翼悬挂点h。在设计平面上标示出位置传感器5固定端交点f，该点距固定翼后梁平面为25mm,距固定翼后梁下缘垂直距离为35mm。
17.在上述的设计平面上形成不同的三角形关系：1)连接位置传感器固定端连接交点f与左副翼悬挂点h，并以这两点距离为直径作第一圆8，在左副翼大梁附近第一圆8内预选一点作为连接位置传感器的活动端交点m，以预选的位置传感器活动端交点m与左副翼悬挂点h之间的长度作为位置传感器的摇臂长度r，以左副翼悬挂点h为圆心，以位置传感器的摇臂长度r为半径作第二圆9；2)以左副翼悬挂点h、预选的位置传感器活动端交点m和位置传感器固定端交点f为顶点构造第一三角形δfmh，预选的位置传感器活动端交点m与位置传感器固定端交点间f的长度为位置传感器中立长度，在第一三角形δfmh中，预选的位置传感器活动端交点m与左副翼悬挂点h和位置传感器固定端交点f之间的夹角∠fmh为位置传感器安装角φ；3)以左副翼悬挂点h为中心做第一辅助直线10，该直线与预选的位置传感器活动端交点m与左副翼悬挂点h连线之间的夹角等于左副翼的最大下偏角α，该直线与第二圆9相交点为位置传感器活动端下偏极限点a，该位置传感器活动端下偏极限点a与位置传感器固定端交点f之间的长度为位置传感器最小缩短长度，以舵面悬挂点h、位置传感器活动端下偏极限点a和预选的位置传感器活动端交点m为顶点构造第二三角形δahm；以位置传感器活动端下偏极限点a、预选的位置传感器活动端交点m和位置传感器固定端交点f为顶点构造第三三角形δamf；4)以左副翼悬挂点h为中心做第二辅助直线，该直线与预选的位置传感器活动端交点m与左副翼悬挂点h连线之间的夹角等于左副翼的最大上偏角β，该直线与第二圆相交点为位置传感器活动端上偏极限点b，该位置传感器活动端上偏极限点b与位置传感器固定端交点f之间的长度为位置传感器最大伸出长度，以位置传感器活动端上偏极限点b、预选的位置传感器活动端交点m和位置传感器固定端交点f为顶点构造第四三角形δbmf；5)定义位置传感器最大伸出长度与位置传感器中立长度之差为位置传感器伸出行程，定义位置传感器中立长度与位置传感器最短缩回长度之差为位置传感器缩回行程，定义位置传感器伸出行程与舵面最大上偏角度之比为位置传感器伸出梯度，定义位置传感器缩回行程与舵面最大下偏角度之比为位置传感器缩回梯度，定义位置传感器伸出梯度与位置传感器缩回梯度之差为位置传感器线性度误差ε。
18.以三角形关系反应位置传感器摇臂长度r和安装角大小φ，以位置传感器摇臂长度r和位置传感器安装角度φ为基础变量，在第一三角形δfmh、第二三角形δahm、第三三角形δamf和第四三角形δbmf中，分别计算出预选的位置传感器活动端交点m到位置传感器活动端下偏极限点a的长度am、预选的位置传感器活动端交点m到位置传感器固定端交点f的长度fm、位置传感器活动端下偏极限点a到位置传感器固定端交点f的长度af及位置传感器活动端上偏极限点b到位置传感器固定端交点f的长度bf；通过改变位置传感器摇臂r的大小，确定其对位置传感器线性度误差ε及位置传感器安装角φ的影响，计算结果为：
19.当位置传感器摇臂r＝55mm时，安装角φ＝1.587rad，线性度误差ε＝0.0238；
20.当位置传感器摇臂r＝60mm时，安装角φ＝1.583rad，线性度误差ε＝0.0457；
21.当位置传感器摇臂r＝65mm时，安装角φ＝1.583rad，线性度误差ε＝0.0087；
22.当位置传感器摇臂r＝70mm时，安装角φ＝1.583rad，线性度误差ε＝0.0356；
23.当位置传感器摇臂r＝75mm时，安装角φ＝1.580rad，线性度误差ε＝0.0244；
24.当位置传感器摇臂r＝80mm时，安装角φ＝1.580rad，线性度误差ε＝0.0278；
25.当位置传感器摇臂r＝85mm时，安装角φ＝1.577rad，线性度误差ε＝0.039；
26.通过比较，当选取位置传感器摇臂长度r＝65mm，位置传感器安装角φ＝1.583rad＝90.75
°
，此时线性度误差ε取最小值0.0087，最后在设计平面中，以位置传感器摇臂长度r＝65mm，位置传感器安装角φ＝1.583rad＝90.75
°
状态下的m点的坐标值作为位置传感器活动端交点的设计值。