水上飞机着水识别装置的制作方法

1.本发明应用于水上飞机电传飞控系统，具体涉及水上飞机的着水识别装置。


背景技术：

2.对于水陆两栖飞机，水面起降功能极其重要。飞机的电传飞控系统在不同的飞行状态下对应不同的飞行控制律，不同的控制律模式下飞机的操纵特性不同。飞机在着陆时可以通过起落架轮载信号作为判断飞机是否接地成功的依据，将控制律切换到着陆模式；飞机在着水时起落架始终为收起状态，无其它可用的信号来识别飞机是否成功着水，而工作模式之间切换时需要非常精准的时机，否则将造成事故或机毁人亡。
3.在舰船上常使用压力传感器、深度传感器、水位传感器等来检测水压、水位等。在航空领域还未发现有专门的着水检测传感器的应用。
4.有的飞机使用过压力传感器来检测飞机是否着水，当飞机的船底着水时，水压会作用在船底的结构上，在船底上安装水压力传感器，可迅速的采集到压力并经过信号处理后形成着水信号，但这种压力传感器非常容易损坏，这是因为飞机的着水姿态不同而导致安装在不同部位的压力传感器受到的冲击大小很难确定，此外，传感器需要浸泡在水中才能测量到压力，若飞机经常在海面上运行，盐雾环境也会严重腐蚀传感器，或是盐结晶也会堵塞压力传感器的小孔导致传感器失效。
5.电极式水浸传感器基于液体导电原理，由专用集成电路将水浸后电导率的变化值转换成标准电压，其属于接触式水浸传感器。该传感器需要在水中导通两个电极，因此要求两个金属电极表面是未经防腐蚀处理或是采用导电的防腐蚀镀层，但由于飞机经常在海面上运行，电极长期泡在海水内，最终也会被海水腐蚀或由于表面附着物太多而失效。
6.光电定点式水浸传感器是利用光电原理，非接触式水浸传感器。由于传感器部分与液体不接触，可以使用于弱酸弱碱等具有弱腐蚀性的液体检测。光电水浸传感器内部包含一个近红外发光二极管和一个光敏接收器。发光二极管所发出的光被导入传感器顶部的透镜。当液体浸没光电水位传感器的透镜时，则光折射到液体中，从而使接收器收不到或只能接收到少量光线。光电水位传感器通过感应这一变化，接收器可以驱动内部的电气开关，从而启动外部报警或控制电路。如果没有液体，则发光二极管发出的光直接从透镜反射回接收器。该传感器的缺点是传感器的光电检测头易划伤，影响检测效果，检测头需要定期清洁。


技术实现要素：

7.本发明的目的是对水上飞机电传飞行控制系统的控制律模式切换提供可靠的着水信号，飞机在着水时通过着水识别装置获取到着水信号后，将控制律模式切换到水面模式。所述着水识别装置的位移驱动装置安装在水上飞机的船底下，当飞机着水时，位移驱动装置与水面之间的相对运动会迫使水冲击位移驱动装置，位移驱动装置的机械运动将通过拉杆传递给位移传感器，位移驱动装置转拉杆带动角位移传感器改变其输出，弹簧的作用
是防止飞机在空中高速飞行时气流冲击位移驱动装置导致不期望的输出，角位移传感器的信号通过电缆上传至飞控计算机进行解算，当满足预先设定的门限值后即可认为飞机已成功着水，解决了飞机无法识别着水状态的问题。所述着水识别装置除位移驱动装置外，其它部件均安装在飞机机体内，并不与海水直接接触，能够防止海水腐蚀或污染角位移传感器，传感器的触发通过机械传动，其特点是可靠性高、不易损。本发明有效的解决了压力传感器易损、电极式水浸传感器及光电定点式水浸传感器易受海水腐蚀污染的问题。
8.本技术提供一种水上飞机着水识别装置，所述着水识别装置包括弹簧10、拉杆20、位移驱动装置30、角位移传感器40、支座50，其中：
9.所述角位移传感器40与机上飞控计算机电气连接；位移驱动装置30通过拉杆20与角位移传感器40机械连接，水流冲击位移驱动装置30，位移驱动装置30的机械位移信号通过拉杆20传递给角位移传感器40，位移驱动装置30与弹簧10连接；位移驱动装置30、角位移传感器40及弹簧10均由支座50提供固定支撑。
10.所述位移驱动装置30包括两个摇臂、一个转轴及叶片，叶片上端带有连接轴，连接轴两端各与两个摇臂固连。
11.所述位移驱动装置30的叶片为板状结构，下端的纵向截面为v形，角度为3～10度。
12.所述位移驱动装置30包括浮子、t型摇臂；浮子固定在一个t型摇臂上，t型摇臂的转轴上端与两个摇臂固连，浮子不能突出飞机船底底面，浮子由橡胶制成，为空心球状结构。
13.所述位移驱动装置30包括水流管道及活塞组件，活塞组件安装在水流管道内，水流冲击活塞组件时，活塞组件在水流管道内滑动运动；水流管道入水口位于机腹，管道应倾斜布置，防止水残留在管道内；活塞组件由活塞和活塞杆组成，活塞组件的活塞由橡胶制成，活塞组件的活塞杆与拉杆20铰接，活塞杆与水流管道之间有波纹套进行水密封；
14.所述水流管道的入水口截面为半圆形，入水口不能突出飞机船底底面。
15.所述弹簧10为拉伸弹簧，拉伸弹簧的刚度需根据位移驱动装置30在空中所受最大气流作用来确定。
16.拉杆20的两端安装有轴承，使其运动更灵活，避免卡滞。
17.所述角位移传感器40为rvdt类型的角位移传感器,可对其进行和值监控。
18.所述支座50与所述位移驱动装置30的连接轴连接的部位装有轴承，使其运动更灵活，避免卡滞。
19.本发明的有益效果在于：解决了因飞机在着水时起落架始终为收起状态，无其它可用的信号来识别飞机是否成功着水，进而引起的控制律无法精准切换的问题。本发明结构简单、便于设施、安装要求低而能达到的精确度高、防腐性能好、使用的均是成熟的货架产品、成本低廉、装置的可靠性高。
附图说明
20.图1为本发明提供的第一实施例的着水识别装置的原理示意图；
21.图2为本发明提供的第二实施例的着水识别装置的原理示意图；
22.图3为本发明提供的第三实施例的着水识别装置的原理示意图；
23.图4为本发明提供的第一实施例的着水识别装置结构示意图；
24.图5为本发明提供的第一实施例的着水识别装置结构示意图；
25.图6为本发明提供的第一实施例的着水识别装置结构示意图；
26.其中：10-弹簧；20-拉杆；30-位移驱动装置；40-角位移传感器；50-支座。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明进一步说明：
28.如图1-图3所示，一种水上飞机着水识别装置，所述着水识别装置包括弹簧10、拉杆20、位移驱动装置30、角位移传感器40、支座50，其中：
29.所述角位移传感器40与机上飞控计算机电气连接；位移驱动装置30通过拉杆20与角位移传感器40机械连接，水流冲击位移驱动装置30，位移驱动装置30的机械位移信号通过拉杆20传递给角位移传感器40，位移驱动装置30与弹簧10连接；位移驱动装置30、角位移传感器40及弹簧10均由支座50提供固定支撑；位移驱动装置30的叶片的面积、浮子的体积、水流管道的直径需要通过流体力学计算来确定，尺寸太大会承受更大的水流冲击力，增加系统重量，过小的尺寸使得驱动力不足，装置不可靠。所述弹簧10为拉伸弹簧，拉伸弹簧的刚度需根据位移驱动装置30在空中所受最大气流作用以及考虑各传动环节的摩擦力来确定；拉杆20的两端安装有轴承，使其运动更灵活，避免卡滞；飞控计算机向角位移传感器40提供激励及采集其输出，并解算采集的传感器数据，当角位移传感器40输出达到预定阈值时，飞控计算机判定飞机成功着水并将飞机控制律切换至水上控制模式。所述角位移传感器40为rvdt类型的角位移传感器,可对其进行和值监控。所述水上飞机着水识别装置的所有运动连接的部位均装有轴承，使其运动更灵活，避免卡滞。
30.本发明第一实施例：位移驱动装置30包括两个摇臂、一个转轴及叶片，叶片上端带有连接轴，连接轴两端各与两个摇臂固连；所述叶片为板状结构，下端的纵向截面为v形，角度为3～10度。
31.本发明第二实施例：位移驱动装置30包括浮子、t型摇臂；浮子固定在一个t型摇臂上，t型摇臂的转轴上端与两个摇臂固连，浮子不能突出飞机船底底面，避免损害飞机气动外形，浮子由橡胶制成，为空心球状结构。
32.本发明第三实施例：位移驱动装置30包括水流管道及活塞组件，活塞组件安装在水流管道内，水流冲击活塞组件时，活塞组件在水流管道内滑动运动；水流管道入水口位于机腹，管道应倾斜布置，与水平面之间呈1～3度的角度，防止水残留在管道内；活塞组件由活塞和活塞杆组成，活塞组件的活塞由橡胶制成，活塞组件的活塞杆与拉杆20铰接，活塞杆与水流管道之间有波纹套进行水密封；所述水流管道的入水口截面为半圆形，入水口不能突出飞机船底底面。

技术特征：
1.水上飞机着水识别装置，其特征在于，所述着水识别装置包括弹簧(10)、拉杆(20)、位移驱动装置(30)、角位移传感器(40)、支座(50)，其中：角位移传感器(40)与机上飞控计算机电气连接；位移驱动装置(30)通过拉杆(20)与角位移传感器(40)机械连接，水流冲击位移驱动装置(30)，位移驱动装置(30)的机械位移信号通过拉杆(20)传递给角位移传感器(40)，位移驱动装置(30)与弹簧(10)连接；位移驱动装置(30)、角位移传感器(40)及弹簧(10)均由支座(50)提供固定支撑。2.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：位移驱动装置(30)包括两个摇臂、一个转轴及叶片，叶片上端带有连接轴，连接轴两端各与两个摇臂固连。3.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：位移驱动装置(30)包括浮子，浮子由橡胶制成，为空心球状结构，浮子固定在一个t型摇臂上，摇臂的转轴上端与两个摇臂固连，浮子不能突出飞机船底底面。4.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：位移驱动装置(30)包括水流管道及活塞组件，活塞组件安装在水流管道内，水流冲击活塞组件时，活塞组件在水流管道内滑动运动；水流管道入水口位于机腹，管道应倾斜布置；活塞组件由活塞和活塞杆组成，活塞组件的活塞由橡胶制成，活塞组件的活塞杆与拉杆(20)铰接，活塞杆与水流管道之间有波纹套进行水密封。5.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：所述弹簧(10)为拉伸弹簧，拉伸弹簧的刚度需根据位移驱动装置(30)在空中所受最大气流作用来确定。6.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：拉杆(20)的两端安装有轴承。7.根据权利要求1所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：所述角位移传感器(40)为rvdt类型的角位移传感器。8.根据权利要求2或3所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：所述支座(50)与所述位移驱动装置(30)的连接轴连接的部位装有轴承。9.根据权利要求2所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：位移驱动装置(30)的叶片为板状结构，下端的纵向截面为v形，角度为3～10度。10.根据权利要求4所述的水上飞机着水识别装置，其特征在于：水流管道的入水口截面为半圆形，入水口不能突出飞机船底底面。

技术总结
本发明应用于水上飞机电传飞控系统，具体涉及一种水上飞机的着水识别装置。包括位移驱动装置、角位移传感器、拉杆、弹簧、支座。当飞机在着水时，水流冲击位移驱动装置，位移驱动装置将机械位移信号通过拉杆传递给角位移传感器，角位移传感器将机械位移信号转化为电信号提供给飞控系统，飞机在空中飞行时为防止气流驱动位移驱动装置，使用弹簧来抵抗气流的作用力。本发明结构简单、便于实施、安装要求低而能达到的精确度高、防腐性能好、使用的均是成熟的货架产品、成本低廉、装置的可靠性高。装置的可靠性高。装置的可靠性高。


技术研发人员：刘国庆 沈金玲
受保护的技术使用者：中航通飞华南飞机工业有限公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2023/4/5