本發明屬于飛機失速告警保護系統的技術領域，具體涉及一種具有驅動功能的振桿器。

背景技術：

振桿器的功能是當飛機處于臨界攻角飛行狀態時，飛機失速告警系統向振桿器發出失速告警工作信號，振桿器工作帶動駕駛桿抖動，向飛行員發出告警信號，提醒飛行員飛機處于較危險的飛行狀態，應盡快改出失速飛行狀態，使飛機回到安全正常的飛行狀態。

國外生產的諸多型飛機中，為保證飛機的飛行安全均設計有失速告警保護系統。失速告警保護系統中的失速告警方式有觸覺、聽覺和視覺三種形式，聽覺告警裝置為語音告警、視覺告警裝置為燈光告警，觸覺告警裝置為振桿器振桿告警。飛機失速告警系統發出的告警信號輸入到飛機上的失速告警控制裝置后，經過信號轉換，將失速告警信號在輸入至振桿器上帶有偏心輪的電機轉動，偏心輪轉動使得安裝在駕駛桿上的振桿器帶動駕駛桿抖動，向飛行員發出觸覺告警信號。國外現有的振桿器的基本結構見圖1所示。

目前，國產飛機上只有語音和燈光兩種告警裝置。隨著國產飛機失速告警保護系統技術的發展以及失速告警保護系統的失速告警控制信號驅動能力的需求，為進一步保證飛機的飛行安全，需在原聽覺告警和視覺告警的基礎上，增加觸覺告警。使飛行員能直接感受到失速告警信號，保證飛機處于臨界攻角飛行狀態時，能及時準確的為飛機駕駛員提供判斷依據，使飛機及時改出失速飛行狀態，回到安全飛行的狀態中。

因此，需發明一種能直接接收失速告警信號，不需經中間設備轉換，能直接驅動、的具有觸覺功能的告警裝置—振桿器。這種告警裝置失速告警信號能直接驅動、具有防雷、防輻射和抗干擾的功能，并能在一定的范圍內針對不同的觸覺要求，對振桿器輸出的振桿力度和振動頻率進行調整。

技術實現要素：

本發明提供了一種具有驅動功能的振桿器。

本發明采用如下的技術方案實現：

一種具有驅動功能的振桿器，其特征在于包括上殼體組件、下殼體組件、電機齒輪組件、擺輪組件、控制電路組件以及插座組件，電機齒輪組件包括電機和電機齒輪，電機為直流電動機M，擺輪組件包括擺輪和配重，所述的控制電路組件的信號輸入端與失速告警系統的信號輸出端連接，用于接收失速告警系統輸出的失速告警信號，并根據該失速告警信號驅動直流電動機M轉動。

所述控制電路組件包括第一信號輸入接口XP1、第二信號輸入接口XP2、電機監控輸出接口XP3、濾波電路，場效應管V8，開關電路，和采樣反饋電路，所述第一信號輸入接口XP1用于輸入機上的直流電壓信號，所述第二信號輸入接口XP2用于輸入告警系統發出的告警信號，所述電機監控輸出接口XP3用于輸出電機工作信號，所述第一信號輸入接口XP1的輸出端經濾波電路后與所述直流電動機M的正電源端連接，所述直流電動機M的負電源端與所述場效應管V8的漏極連接，所述場效應管V8的源極通過采樣反饋電路接地，采樣反饋電路的信號輸出端與所述電機監控輸出接口XP3連接，所述第二信號輸入接口XP2的輸出正端經開關電路后與場效應管V8的柵極連接，所述開關電路用于在所述第二信號輸入接口輸入告警信號時，使所述場效應管V8導通。

所述開關電路為光電耦合器或者固態繼電器，當所述開關電路為光電耦合器時，其信號輸入正端與所述第二信號輸入接口XP2的輸出正端連接，其信號輸入負端經電阻R1與所述第二信號輸入接口XP2的輸出負端連接，其信號輸出端與所述場效應管V8的柵極連接；當所述開關電路為固態繼電器時，其線圈連接在所述第二信號輸入接口XP2的輸出端與地之間，其常開觸點連接在所述第一信號輸入接口XP1的輸出端與場效應管V8的柵極之間。

所述采樣反饋電路包括：電阻R5、電阻R6、二極管V9、二極管V10、三極管V3和光電耦合器V1，所述場效應管V8的源極與二極管V9的正極連接，二極管V9的負極與二極管V10的正極連接，二極管V10的負極接地；光電耦合器V1的信號輸入正端經電阻R5與第一信號輸入接口XP1的輸出端連接，光電耦合器V1的信號輸入負端與三極管V3的集電極連接，三極管V3的發射極接地，三極管V3基極經電阻R6與所述場效應管V8的源極連接；光電耦合器V1的信號輸出端與電機監控輸出接口XP3連接。

所述控制電路組件還包括雷電保護電路、電源保護電路、消弧電路和過壓保護電路；

所述開關電路包括光電耦合器V2，所述光電耦合器V2的正輸入端與第二信號輸入接口XP2輸出電壓的正極連接，所述光電耦合器V2的負輸入端經電阻R1與第二信號輸入接口XP2輸出電壓的負極連接，所述光電耦合器V2的信號輸入端經電阻R2與場效應管V8的柵極連接，場效應管V8的柵極經電阻R7接地；

所述防雷保護電路包括：瞬態電壓抑制二極管V14、瞬態電壓抑制二極管V15和瞬態電壓抑制二極管V16，第一信號輸入接口XP1輸出電壓的正極經瞬態電壓抑制二極管V14接地，第二信號輸入接口XP2輸出電壓的正極經瞬態電壓抑制二極管V15接地，第二信號輸入接口XP2輸出電壓的負極經瞬態電壓抑制二極管V16接地；

所述電源保護電路包括二極管V13，熔斷器F，二極管V13的正極與第一信號輸入接口XP1輸出電壓的正極連接，二極管V13的負極與熔斷器F的一端連接，熔斷器F的另一端與所述光電耦合器V2的電源輸入端連接，熔斷器F的另一端還經電阻R5光電耦合器V1的信號輸入正端連接；

所述濾波電路包括：電容C1、電容C7、電感L1、電容C2、電容C8和電容C6，電容C1和電容C7的一端與熔斷器F1的另一端連接，電容C1和電容C7的另一端接地，電感L1的一端與電容C1和電容C7的一端連接，電感L1的另一端與電容C2、電容C8和電容C6的一端連接，電容C6的一端與直流電動機M的正電源端連接，電容C2、電容C8和電容C6的另一端接地；

所述消弧電路包括二極管V5、電容C3、電容C5、電容C4和電阻R4，電容C3的一端與直流電動機M的正電源端連接，電容C3的另一端接地；電容C4的一端與直流電動機M的負電源端連接，電容C4的另一端接地；電容C5的一端與直流電動機M的正電源端連接，另一端經電阻R4后與直直流電動機M的負電源端連接；二極管V5的負極與直流電動機M的正電源端連接，二極管V5的正極與直流電動機M的負電源端連接；

所述過壓保護電路包括電阻R3、穩壓二極管V6、穩壓二極管V12、穩壓二極管V11、穩壓二極管V7、三極管V4，熔斷器F的另一端經電阻R3后與穩壓二極管V6的負極連接，穩壓二極管V6的正極與穩壓二極管V12的負極連接，穩壓二極管V12的正極與穩壓二極管V11的負極連接，穩壓二極管V11的正極與三極管V4的基極連接，三極管V4的集電極與場效應管V8的柵極連接，三極管V4的發射極接地。

所述的一種具有驅動功能的振桿器，以下殼體組件為安裝平臺，電機齒輪組件緊固在下殼體組件上，電機主體設置于下殼體組件的殼體之外、與電機連接的電機齒輪設置于下殼體組件之內，電機齒輪的輪齒與擺輪的輪齒全齒嚙合，擺輪組件安裝在支撐軸上，支撐軸壓裝在下殼體組件內，上殼體組件和下殼體組件緊固在一起，控制電路組件安裝在下殼體組件的安裝槽內，插座組件安裝在下殼體組件安裝槽的槽口上。擺輪包括用于傳動的輪齒、安裝軸承的軸承室和安裝配重塊的安裝平臺，輪齒是漸開線的圓柱齒，安裝軸承的軸承室位于擺輪的兩端，兩軸承室通過階梯孔相連通，配重塊的安裝平臺是一扇形面，位于擺輪的中部。振桿器通過上、下殼體位于安裝耳上的兩個安裝孔通過兩個安裝螺栓安裝在駕駛桿上。

本發明具有能直接接收失速告警信號，不經中間設備轉換，能直接驅動的具有觸覺功能的告警裝置。這種告警裝置失速告警信號能直接驅動、具有防雷、防輻射和抗干擾的功能，并能在一定的范圍內針對不同飛機的觸覺要求，通過調整振桿器的驅動電機、在駕駛桿上的安裝位置以及振桿器中配重塊的重量，輸出所需的性能。

本發明屬飛機失速告警保護系統中的失速告警技術領域，是除燈光、語音外的另一種告警裝置——觸覺裝置。振桿器安裝在駕駛桿上，用于當飛機處于臨界攻角飛行狀態時，飛機失速告警系統向振桿器發出失速告警工作信號，振桿器工作帶動駕駛桿抖動，向飛行員發出告警信號，提醒飛行員飛機處于較危險的飛行狀態，應盡快改出失速飛行狀態，使飛機回到安全正常的飛行狀態。本發明實現了失速告警信號直接輸入驅動振桿器工作，不需通過中間轉換裝置對失速告警信號進行中間轉換。

本發明用于飛機失速告警保護系統中的失速告警，具有重量輕、體積小、使用方便可靠的特點。同時可有效的利用振桿器不同的振動力度，給不同機型的失速告警保護系統提供失速告警的觸覺信號。本發明具有告警信號直接輸入驅動，防雷電，防輻射和抗電磁干擾的能力，其結構簡單，制造成本低，可根據不同機型的要求制造成系列產品，易于推廣應用，具有較大實用價值，可廣泛應用于飛機失速告警保護系統中的失速告警技術領域。

附圖說明

圖1為國外振桿器的結構示意圖，

圖2為本發明的結構示意圖，

圖3為擺輪結構示意圖，

圖4為控制電路的示意圖，

圖中：1-配重，2-緊固件Ⅰ，3-下殼體組件，4-控制電路組件，5-導電橡膠墊，6-緊固件Ⅱ，7-插座組件，8-電機，9-緊固件Ⅲ，10-電機齒輪，11-滾珠軸承，12-擺輪，13-支撐軸，14-螺釘，15-上殼體組件，16-偏心輪。

具體實施方式

結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

本發明所述的具有驅動功能的振桿器，是利用自身的控制電路接收失速告警信號后，驅動電機齒輪組件中的電機，通過與擺輪的嚙合，帶動具有偏心輪的擺輪旋轉，使得振桿器抖動，實現失速告警信號直接驅動振桿器振動，發出告警信號。

如圖2所示，振桿器包括上殼體組件15、下殼體組件3、永磁直流電動機 8和電機齒輪10組成的電機齒輪組件、擺輪12和配重1組成的擺輪組件、控制電路組件4、插座組件7。振桿器振桿器是以下殼體組件3為安裝平臺。支撐軸13壓裝在下殼體組件3支撐軸的安裝孔內。電機齒輪組件的止口端安裝在在下殼體組件3的電機安裝孔上，電機齒輪組件8的電機主體位于下殼體組件3的殼體外，電機齒輪10位于下殼體組件3內，用四個緊固螺釘將電極齒輪組件緊固在下殼體組件3上。擺輪12與配重1通過緊固螺釘和螺母緊固在一起形成擺輪組件。兩個滾珠軸承分別安裝在擺輪的兩個軸承室內后，將帶有軸承的擺輪組件壓裝在支撐軸13上，使得擺輪的輪齒與電機齒輪組件的輪齒全齒嚙合。上殼體組件15和下殼體組件3通過緊固螺栓和自鎖螺母緊固在一起。控制電路組件通過支柱和緊固螺釘安裝在下殼體組件3安裝槽內，通過八個緊固螺釘將導電橡膠墊和插座組件7等安裝在下殼體組件3的槽口上。

如圖3所示，擺輪的結構主要是由用于傳動的輪齒、安裝軸承的軸承室和安裝配重塊的安裝平臺構成。擺輪的輪齒是漸開線的圓柱齒，安裝軸承的軸承室位于擺輪的兩面，兩軸承室通過階梯孔相連通，配重塊的安裝平臺是一扇形面，位于擺輪的中部。

振桿器在機上的安裝：將振桿器上插座組件中的電連接器與機上對應電纜相連接，實現振桿器與飛機電氣信號的連接。再將振桿器上、下殼體的安裝耳安安放在飛機駕駛桿的安裝位置上，用2個M5專用螺栓，將振桿器固定在駕駛桿上，實現振桿器與駕駛桿的機械連接。

振桿器的振桿功能是通過振桿器內的擺輪組件實現的。擺輪組件是由擺輪和配重塊通過緊固件連接在一起的。振桿器中的的擺輪見圖3。振桿器的擺輪結構、基本參數、材料主要從振桿器壽命、齒輪傳動的平穩性、齒輪強度、重量、材料等關鍵點出發進行選擇。振桿器的配重結構主要是由配重材料（鎢基高比重合金）和擺輪結構決定。配重塊質量的大小，直接影響振桿器的輸出性能。

當失速告警信號輸入至振桿器的控制電路，控制電路驅動振桿器的永磁直流電動機轉動，電機齒輪與擺輪組件嚙合一起轉動，由于擺輪組件的偏心旋轉和擺輪組件上配重塊的作用，形成了振桿器振桿功能。

振桿器振桿力度的大小，可通過調整振桿器上的電機轉速、配重重量、駕駛桿重量以及振桿器在駕駛桿上的安裝位置等多種形式進行調整，可滿足不同機型駕駛桿的振桿力度要求。

由于失速告警系統輸出的失速告警控制信號的功率小，無法直接驅動振桿器工作，因此，在振桿器中設計了控制電路，使失速告警系統輸出的失速告警信號通過控制電路，驅動振桿器工作。

本發明的控制電路包含兩路28V信號輸入和一路28V信號輸出。在兩路28V輸入信號端中，一路為失速告警信號控制端，另一路由機上28V電源輸入給振桿器供電。失速告警控制信號端接收失速告警系統發出的告警信號，通過控制電路控制振桿器的機上28V電源輸入。振桿器的一路28V信號輸出，是向飛機監控系統（如飛行參數系統）提供監測振桿器工作與否的28V狀態信號。在振桿器控制電路中，通過在輸入、輸出信號端設計濾波電路和雷電防護電路，保證振桿器在雷電和電磁環境條件下的飛機飛行安全。

控制電路的信號輸入端與失速告警系統的信號輸出端連接，用于接收失速告警系統輸出的失速告警信號，并根據該失速告警信號驅動與振桿器連接的直流電動機M轉動。

如圖4所示，為本發明的控制電路的電路連接圖，該控制電路包括第一信號輸入接口XP1、第二信號輸入接口XP2、電機監控輸出接口XP3、濾波電路、場效應管V8、開關電路、和采樣電路，所述第一信號輸入接口XP1用于輸入機上的直流電壓信號，所述第二信號輸入接口XP2用于輸入告警系統發出的告警信號，所述電機監控輸出接口XP3用于輸出電機工作信號；所述第一信號輸入接口XP1的輸出端經濾波電路后與所述直流電動機M的正電源端連接，所述直流電動機M的負電源端與所述場效應管V8的漏極連接，所述場效應管V8的源極通過采樣反饋電路接地，采樣反饋電路的信號輸出端與所述電機監控輸出接口XP3連接，所述第二信號輸入接口XP2的輸出正端經開關電路后與場效應管V8的柵極連接，所述開關電路用于在所述第二信號輸入接口輸入告警信號時，使所述場效應管V8導通。

其中，所述第一信號輸入接口XP1、第二信號輸入接口XP2的輸入信號電壓可以為28V，所述電機監控輸出接口XP3的輸出電壓可以為28V。

進一步地，如圖4所示，所述開關電路可以為光電耦合器V2，其信號輸入正端與所述第二信號輸入接口XP2的輸出端連接，其信號輸入負端經電阻R1與所述第二信號輸入接口XP2的輸出負端連接，其信號輸出端與所述場效應管V8的柵極連接；此外，所述開關電路也可以為固態繼電器時，該固態繼電器的線圈連接在所述第二信號輸入接口XP2的輸出端與地之間，該固態繼電器的常開觸點連接在所述第一信號輸入接口XP1的輸出端與場效應管V8的柵極之間。

該控制電路的工作原理為：當第二信號輸入接口XP2輸入高電平的失速告警時，開關電路被導通，輸出高電平信號到場效應管V8的柵極，場效應管V8被導通，第一信號輸入接口XP1輸入的電壓經直流電動機、場效應管、采樣反饋電路后接地，也就是直流電動機M所在回路被導通，直流電動機M工作帶動振動桿振動，此外，采樣反饋電路也被導通，其信號輸出端輸出高電平給電機監控輸出接口XP3，對電機的工作情況進行反饋。

進一步地，所述采樣反饋電路包括：電阻R5、電阻R6、二極管V9、二極管V10、三極管V3和光電耦合器V1，所述場效應管V8的源極與二極管V9的正極連接，二極管V9的負極與二極管V10的正極連接，二極管V10的負極接地；光電耦合器V1的信號輸入正端經電阻R5與第一信號輸入接口XP1連接，光電耦合器V1的信號輸入負端與三極管V3的集電極連接，三極管V3的發射極接地，三極管V3基極經電阻R6與所述場效應管V8的源極連接；光電耦合器V1的信號輸出端與電機監控輸出接口XP3連接。采樣電路中，二極管V9和V10可以根據產品的運行情況將電壓信號通過三極管V3送到光電耦合器V1的信號輸入端，光電耦合器V1的信號輸出端將該信號輸出到電機監控輸出接口XP3實現對電機運行的反饋監控作用。其中，所述光電耦合器V1也可以由固態繼電器來代替。

進一步地，控制電路還可以包括防雷保護電路、電源保護電路、消弧電路和過壓保護電路；

所述開關電路可以為光電耦合器V2，所述光電耦合器V2的正輸入端與第二信號輸入接口XP2輸出電壓的正極連接，所述光電耦合器V2的負輸入端經電阻R1與第二信號輸入接口XP2輸出電壓的負極連接，所述光電耦合器V2的信號輸入端經電阻R2與場效應管V8的柵極連接，場效應管V8的柵極經電阻R7接地；

所述防雷保護電路包括：瞬態電壓抑制二極管V14、瞬態電壓抑制二極管V15和瞬態電壓抑制二極管V16，第一信號輸入接口XP1輸出電壓的正極經瞬態電壓抑制二極管V14接地，第二信號輸入接口XP2輸出電壓的正極經瞬態電壓抑制二極管V15接地，第二信號輸入接口XP2輸出電壓的負極經瞬態電壓抑制二極管V16接地；

所述電源保護電路包括二極管V13，熔斷器F，二極管V13的正極與第一信號輸入接口XP1輸出電壓的正極連接，二極管V13的負極與熔斷器F的一端連接，熔斷器F的另一端與所述光電耦合器V2的電源輸入端連接，熔斷器F的另一端還經電阻R5光電耦合器V1的信號輸入正端連接；

所述濾波電路包括：電容C1、電容C7、電感L1、電容C2、電容C8和電容C6，電容C1和電容C7的一端與熔斷器F1的另一端連接，電容C1和電容C7的另一端接地，電感L1的一端與電容C1和電容C7的一端連接，電感L1的另一端與電容C2、電容C8和電容C6的一端連接，電容C6的一端與直流電動機M的正電源端連接，電容C2、電容C8和電容C6的另一端接地；

所述消弧電路包括二極管V5、電容C3、電容C5、電容C4和電阻R4，電容C3的一端與直流電動機M的正電源端連接，電容C3的另一端接地；電容C4的一端與直流電動機M的負電源端連接，電容C4的另一端接地；電容C5的一端與直流電動機M的正電源端連接，另一端經電阻R4后與直直流電動機M的負電源端連接；二極管V5的負極與直流電動機M的正電源端連接，二極管V5的正極與直流電動機M的負電源端連接；

所述過壓保護電路包括電阻R3、穩壓二極管V6、穩壓二極管V12、穩壓二極管V11、穩壓二極管V7、三極管V4，熔斷器F的另一端經電阻R3后與穩壓二極管V6的負極連接，穩壓二極管V6的正極與穩壓二極管V12的負極連接，穩壓二極管V12的正極與穩壓二極管V11的負極連接，穩壓二極管V11的正極與三極管V4的基極連接，三極管V4的集電極與場效應管V8的柵極連接，三極管V4的發射極接地。

其中，防雷電路對電路起雷電防護作用，保護電路中，二極管V13起防反作用，防止電源接反時燒毀器件；F為熔斷器，對振桿器起保護作用，當電路發生短路或出現超過大電流時，起到熔斷保護作用；濾波電路對電源進行濾波，同時可以抑制直流電動機內部形成的電磁輻射對外的干擾；直流電動機M是具有高轉速、大扭矩的永磁直流電動機，是振桿器的核心部件，起驅動作用；消弧電路用于抑制永磁直流電動機內部形成的電弧，減小永磁直流電動機運行時產生的電火花以及對外產生的電磁干擾；由光電耦合器V1或固態繼電器構成的開關電路作為控制電路的主要器件，可以實現小電流控制大功率永磁直流電動機工作的功能；場效應管V8，作為直流電動機M回路的開關器件，增大了控制電路的負載能力，當開關電路導通時，輸出一個合適的電壓信號給場效應管V8的柵極，從而控制電動機回路的通斷；穩壓電路中，穩壓二極管V6、穩壓二極管V12、穩壓二極管V11，對電路起穩壓作用，R3電阻和三極管V4構成過壓保護電路，當浪涌電壓到來時，過壓保護電路工作，三極管V4將場效應管V8的柵極電壓拉低，使場效應管V8斷開直流電動機M的回路，當浪涌結束后，過壓保護電路不工作，場效應管V8柵極電壓正常，直流電動機正常工作，從而防止過壓形成的沖擊電流對器件造成損壞。