一种飞行器电气控充排气操纵系统和方法与流程

1.本发明属于航空领域领域，具体涉及一种飞行器电气控充排气操纵系统和方法。


背景技术：

2.现有技术中，所有飞行器在机载操纵设备控制过程中，有时会碰到单独使用电气来控制不能满足速度或操纵力的要求，也很难实现低能耗的情况下高速大载荷动作，而单独使用气路控制或者液压控制又不能实现智能或者远程控制，电控和液压相结合速度比较慢。电控和气路相结合的方式能实现控制的灵活、高速、便捷，还可以借助无人机控制系统中的远程电控，实现对其远程控制。目前来说一般的小型无人机很少有高压气源，但是在大型无人机或者有人机中存在拥有高压气源的情况，而且随着小型无人机多元化、智能化和集成化发展，高压气源也会按需装备到小型无人机上。当飞行器上有了气源，再加上原来的电能控制系统，则组成的此套电气控充排气操纵系统的灵活控制和操纵成了目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种飞行器电气控充排气操纵系统和方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
4.一种飞行器电气控充排气操纵系统，所述操纵系统包括电源模块、气体供应模块、至少两组作动筒控制模块，其中每一组作动筒控制模块均包括刹车控制器、直通式电磁阀、继电器、两个三通电磁阀和作动筒；
5.其中，所述电源模块连接所述刹车控制器和继电器，用于输出第一电压；
6.所述刹车控制器连接所述直通式电磁阀和继电器，用于将所述第一电压转换为第二电压；
7.所述继电器连接两个所述三通电磁阀，所述直通式电磁阀和继电器用于控制两个所述三通电磁阀的导通和截止；
8.两个所述三通电磁阀分别连接第一作动筒和第二作动筒，用于驱动两个所述作动筒作重复运动；
9.所述气体供应模块连接所述直通式电磁阀，用于对所述操纵系统提供气体。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一电压为直流28v，所述第二电压为直流24v。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电源模块为机载汇流条，所述操纵系统还包括断路器，所述机载汇流条通过所述断路器连接所述刹车控制器和继电器。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述操纵系统还包括调压活门，所述气体供应模块通过所述调压活门连接所述直通式电磁阀。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两个三
通电磁阀分别为第一三通电磁阀和第二三通电磁阀，所述第一三通电磁阀为一进一出-常开式，所述第二三通电磁阀为一进一出-常闭式。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述操纵系统还包括若干三通管接头，在所述气体供应模块、直通式电磁阀、三通电磁阀和作动筒之间均通过所述三通管接头连接。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述直通式电磁阀与两个三通电磁阀的连接关系具体为：所述直通式电磁阀连接所述三通管接头的一端，所述三通管接头的另外两端分别连接所述第一三通电磁阀和所述第二三通电磁阀。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述操纵系统还包括若干根高压软管，用于连接所述气体供应模块、三通管接头、直通式电磁阀、两个三通电磁阀和作动筒。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述操纵系统还包括压力表，用于显示气路管路中气体的压力值。
18.本发明还提供了一种飞行器电气控充排气操纵系统的操纵方法，所述方法采用本发明所述的操纵系统来实现，包括如下步骤：
19.s1.系统上电后，刹车控制器控制直通式电磁阀通电，第二三通电磁阀截止不工作，气体供应模块中的气体通过直通式电磁阀，进入第一三通电磁阀，并输出至第一作动筒和第二作动筒，驱动两个所述作动筒中的推拉杆收回；
20.s2.在所述推拉杆收回时，继电器接通，两个三通电磁阀通电，其中所述第一三通电磁阀截止不工作，气体供应模块中的气体通过直通式电磁阀，进入所述第二三通电磁阀，并输出至第一作动筒和第二作动筒，驱动两个所述作动筒中的推拉杆伸出；
21.s3.继电器交替接通和截止，步骤s1和s1交替进行，实现两个所述作动筒中推拉杆的往复运动。
22.本发明的有益效果
23.与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
24.本发明的飞行器电气控充排气操纵系统，所述操纵系统包括电源模块、气体供应模块、至少两组作动筒控制模块，其中每一组作动筒控制模块均包括刹车控制器、直通式电磁阀、继电器和两个三通电磁阀和作动筒，本发明的操纵系统能够实现电/气相配合，高速智能或远程控制多个作动筒分别充/排气的同时实现往复运动，从而实现对运动设备的操纵，作动筒单方充气过程中，作动筒另外一端能够通过此套控制系统实现瞬间余气排除，本发明的操纵系统更方便飞行器后期的改装，也开阔了飞行器设计过程中瞬间操纵的形式。本发明的操纵系统能够实现智能或者远程高速控制作操纵设备，且本发明的结构简单、安装方便、拆装相对灵活、经济性、安装可操作性和可维护性等方面有提高，更适用于航空领域未来多元化发展。
附图说明
25.图1为本发明的操纵系统的电控结构示意图；
26.图2为操纵系统的电控原理图。
27.其中图2中标记如下：
28.第一三通管接头1，第一直通式电磁阀2，第二直通式电磁阀3，第二三通管接头4，第三三通管接头5，第一三通电磁阀(一进一出-常闭式)6，第二三通电磁阀7(一进一出-常开式)，第三三通电磁阀(一进一出-常开式)8，第四三通电磁阀(一进一出-常闭式)9，第一直通管接头11，第二直通管接头12，第三直通管接头13，第四直通管接头14，不对称b型三通管接头15，四通管接头16，qs-1调压活门17,压力表18，第五直通管接头19，第六直通管接头20，第七直通管接头21，第八直通管接头22，第四三通管接头23，第五三通管接头24，第六三通管接头25，第七三通管接头26，第一作动筒27，第二作动筒28，第三作动筒29，第四作动筒30。
具体实施方式
29.为了更好的理解本发明的技术方案，本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式，相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
30.应当明确，本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
32.本发明的系统不限制具体运行的硬件和编程语言，用任何语言编写都可以完成，为此其他工作模式不再赘述。
33.如图1-图2所示，本发明提供一种飞行器电气控充排气操纵系统，所述操纵系统包括电源模块、气体供应模块、至少两组作动筒控制模块，本发明可以提供很多组作动筒控制模块，不限于两组，以两组来进行说明，在更多组的情况下，每一组的连接方式均相同。其中每一组作动筒控制模块均包括刹车控制器、直通式电磁阀、继电器和两个三通电磁阀和作动筒，电源模块采用机载汇流条来实现；其中图1中左边的一组作动筒控制模块的关系如下：所述机载汇流条通过断路器连接第一刹车控制器和第一继电器的第一触点，所述机载汇流条用于输出第一电压；所述第一刹车控制器连接第一直通式电磁阀2的一端和第一继电器的线圈的一端x5，第一继电器的线圈的另一端x6接地，第一刹车控制器用于将所述第一电压转换为第二电压；所述第一直通式电磁阀2的另一端接地，第一继电器的第二触点分别连接所述两个三通电磁阀，其中一个电磁阀为第一三通电磁阀6，其为一进一出-常闭式，另一个电磁阀为第二三通电磁阀7，其为一进一出-常开式，第一继电器用于控制第一三通电磁阀6和第二三通电磁阀7的通断；
34.两个所述三通电磁阀6和7分别连接两个第一和第二作动筒27和28，两个作动筒通过管路中的两个第四和第五三通管接头23和24并联连接，所述三通电磁阀6和7在系统通电和通气的情况下用于驱动两个所述作动筒27和28作重复运动；
35.同样地，如图1中右边的一组作动筒控制模块的连接关系如下：所述机载汇流条通过断路器连接第二刹车控制器和第二继电器的第一触点，所述机载汇流条用于输出第一电压；所述第二刹车控制器连接第二直通式电磁阀3的一端和第二继电器的线圈的一端x5，第
二继电器的线圈的另一端x6接地，第二刹车控制器用于将所述第一电压转换为第二电压；所述第二直通式电磁阀3的另一端接地，第二继电器的第二触点分别连接所述两个三通电磁阀，其中一个电磁阀为第三三通电磁阀8，其为一进一出-常开式，另一个电磁阀为第四三通电磁阀9，其为一进一出-常闭式，第二继电器用于控制第三三通电磁阀8和第四三通电磁阀9的通断；
36.两个所述三通电磁阀8和9分别连接两个第三和第四作动筒29和30，两个作动筒通过管路中的两个第六和第七三通管25和26并联连接，所述第三和第四三通电磁阀8和9在系统通电和通气的情况下用于驱动两个所述第三和第四作动筒29和30的推拉杆作重复运动；
37.所述气体供应模块通过四通管接头16连接所述第一直通式电磁阀2，用于对所述第一和第二作动筒27和28提供气体，气体供应模块与第一直通式电磁阀2之间的管路上还设置有调压活门17、不对称b型三通管接头15、第一三通管接头1，其中四通管接头16与调压活门17连接，调压活门17采用型号qs-1来实现，四通管接头16连接气体供应模块，接通气源，用来给此套系统引入高压气体，qs-1调压活门17用于控制管路中气路压力拧到最小的时候也可以切断气源供气；不对称b型三通管接头15具有三通的功能，其中不对称b型三通管接头15还连接压力表18，用来显示气路管路中的压力值大小。
38.第一三通管接头1的进气端通过气路管路连接不对称b型三通管接头15，第一三通管接头1的第一出气端连接第一直通式电磁阀2的进气端，第一三通管接头1的第二出气端连接第二直通式电磁阀3的进气端，第一直通式电磁阀2的出气端连接第二三通接头4的进气端，第二直通式电磁阀3的出气端连接第三三通接头5的进气端，第二三通接头4的第一出气端连接第一三通电磁阀6的第三端c，第一三通电磁阀6的第一端a通过第一直通管接头11、第六直通管接头20连接第五三通管接头24的第一端；第一三通电磁阀6的第二端b悬空，不连接任何管路或元件。第二三通接头4的第二出气端连接第二三通电磁阀7的第二端b，第二三通电磁阀7的第一端a通过第三直通管接头13、第五直通管接头19连接第四三通管接头23的第一端；第一三通电磁阀7的第三端c悬空，不连接任何管路或元件，第四三通管接头23的第二端和第三端分别连接第一作动筒27的第一端和第二作动筒28的第一端，第五三通管接头24的第二端和第三端分别连接第一作动筒27的第二端和第二作动筒28的第二端。
39.第三三通接头5的第一出气端连接第三三通电磁阀8的第三端c，第三三通电磁阀8的第一端a通过第二直通管接头12、第七直通管接头21连接第六三通管接头25的第一端；第三三通电磁阀8的第二端b悬空，不连接任何管路或元件。第三三通接头5的第二出气端连接第四三通电磁阀9的第二端b，第四三通电磁阀9的第一端a通过第四直通管接头14、第八直通管接头22连接第七三通管接头26的第一端；第四三通电磁阀9的第三端c悬空，不连接任何管路或元件，第六三通管接头25的第二端和第三端分别连接第三作动筒29的第一端和第四作动筒30的第一端，第七三通管接头26的第二端和第三端分别连接第三作动筒29的第二端和第四作动筒30的第二端。
40.本发明中所有的三通管接头均采用hb4-17-4来实现。
41.优选地，本发明的实施例中从机载汇流条接出28vdc电压，直流电压28vdc通过20a断路器zkc-20连接到两个刹车控制器。
42.优选地，本发明的实施例中，所述操纵系统还包括若干根高压软管，用于连接气体供应模块、所有的三通管接头、所有的直通式电磁阀、所有的三通电磁阀和所有的作动筒，
用于气路中的气体流通。
43.优选地，本发明中第一三通电磁阀6和第三三通电磁阀8在断电状态时其第三端c与第一端a导通，在通电状态时，第二端b与第一端a导通；第二三通电磁阀7和第四三通电磁阀9在断电状态时其第二端b与第一端a导通，通电状态时第三端c与第一端a导通。
44.优选地，本发明的实施例中还提供一种飞行器电气控充排气操纵系统的操纵方法，其中每组作动筒控制模块的工作方式均相同，以图1所示的左边的一组作动筒控制模块为例，所述方法包括如下步骤：s1.系统上电后，刹车控制器将从机载汇流条接出28vdc电压转换为24v、5a的直流开关信号，该直流开关信号使得刹车控制器控制第一直通式电磁阀2通电，第一直通式电磁阀2马上工作，继电器由于线圈还没通电，其第一触点和第二触点是断开的，此时气体供应模块中的气体通过四通接头16、qs-1调压活门17、不对称b型三通管接头15、第一三通管接头1进入至第一直通式电磁阀2的进气端，从其第一出气端进入至第一三通电磁阀6的第三端c，并从第一三通电磁阀6第一端a输出至第五三通管接头24的第一端，气体从第五三通管接头24的第二端进入第一作动筒27和第二作动筒28的一端，气体在两个作动筒中推动活塞，驱动第一作动筒27和第二作动筒28中推拉杆的收回，在收回过程中，第一作动筒27和第二作动筒28中原来的气体通过第四三通管接头23的两端进入第二三通电磁阀7的第一端a，并从其第三端c排出，从而实现第一作动筒27和第二作动筒28的推拉杆由第一端向第二端的运动，此步骤中，第二三通式电磁阀7不工作；
45.s2.在推拉杆由第一端运动至第二端的过程中，继电器的线圈进行加载电压，其线圈中流过一定的电流，产生电磁效应，使得推拉杆由第一端运动至第二端时继电器的第一触点与第二触点接通，给第一和第二三通电磁阀6和7提供电压通电，开始工作，所述第一三通电磁阀6的第三端c与第一端a截止，第一端a与第二端b导通通气，因此，气体无法由第一三通电磁阀6中进入第一和第二作动筒27和28，此时气体通过第一直通式电磁阀2的出气端进入第二三通接头4，并从第二三通接头4的第二出气端进入第二三通电磁阀7的第二端b并从第一端a流出，通过高压软管、第三直通管接头13、第五直通管接头19和第四三通管接头23的第一端进入两个作动筒27和28的第一端，气体分别在作动筒27和28中推动活塞；活塞另外一侧的作动筒27和28中的气体通过第五三通管接头24、高压软管、第六直通管接头20、第一直通管接头11进入第一三通电磁阀6的第一端a，并从第二端b排入大气中，从而实现两个作动筒27和28中的推拉杆伸出，使得两个作动筒27和28中的推拉杆由第二端向第一端运动。
46.s3.继电器的第一触点和第二触点交替接通和截止，步骤s1和s1交替进行，实现两个所述作动筒中推拉杆的往复运动。
47.本发明的方法，在刹车控制器持续提供第二电压的情况下，随着继电器的第一触点和第二触点的交替接通和截止，第一三通电磁阀6和第二三通电磁阀7交替通电或断电，从而实现气路的切换，从而驱动第一和第二作动筒27和28中的推拉杆的往复运动；
48.另外两个作动筒29和30的交替运动原理与作动筒27和28完全相同。
49.优选地，本发明的实施例中本发明的操纵系统从“机载汇流条”取电，通过一个zkc-20断路器，连接2个刹车控制器和2个继电器工作电路端。机载汇流条提供的直流第一电压为28vdc,每个刹车控制器将第一电压转换为第二电压，大小为24v、5a。
50.优选地，本发明的实施例中减压阀qs-1用来调整操纵系统中气路压力；压力表18
用来显示此操纵系统中气路上的压力值大小；第一三通电磁阀6和第三三通电磁阀8在断电状态时其第三端c与第一端a导通，在通电状态时，第二端b与第一端a导通；第二三通电磁阀7和第四三通电磁阀9在断电状态时其第二端b与第一端a导通，通电状态时第三端c与第一端a导通；在继电器的第一和第二触点交替导通和截止的情况下，随着第一至第四三通电磁阀的通电和断电状态的切换，使得第一至第四作动筒27、28、29和30的推拉杆在气体作用下能够实现往复运动，从而推动与各作动筒相连接的机械设备的往复运动。
51.优选地，本发明的实施例列出了两组作动筒控制模块，根据本发明的操纵系统，本发明可以提供两组及以上的作动筒控制模块，在此不再举例。
52.上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。