專利名稱：用于測量飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置的隨機(jī)攜帶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量諸如旋翼飛機(jī)等飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置的隨機(jī)攜帶裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，對于任何飛機(jī)的安全和有效的操作，有兩方面的信息至關(guān)重要。在飛行之前，該種交通工具的駕駛員必須確認(rèn)飛機(jī)的質(zhì)量和平衡不超過制造廠預(yù)設(shè)的極限。
現(xiàn)有的一種非隨機(jī)攜帶的設(shè)備，其用于測量飛機(jī)空載時的重量，亦即無任何負(fù)載(乘客、燃料油等)時的質(zhì)量，其測量時，在非常精確的條件下將飛機(jī)置于多個執(zhí)行器上，這些執(zhí)行器被設(shè)置于特殊的板子上以避免外界干擾力。然后空載質(zhì)量與負(fù)載的質(zhì)量相加，從而在飛機(jī)起飛之前估側(cè)出飛機(jī)的總體質(zhì)量及其重心的位置。
由于該種方式的空載質(zhì)量測量非常難于進(jìn)行，并不是每次飛行之前都能用此設(shè)備并有時間進(jìn)行測量，因此，尤其就精確性而言，對于該第一種裝置極其不利。
所以在每次飛行之前，更傾向于采用飛機(jī)的隨機(jī)攜帶裝置，以得到更準(zhǔn)確的質(zhì)量及重心位置的測量結(jié)果。另外，該種裝置還提高了飛行安全性，因?yàn)轱w行員此后可以判定那些并不十分可靠并與負(fù)載和重心位置相關(guān)的外來信息。
該裝置的原理在于測定每個起落架上某一部分上的變形并很容易地推導(dǎo)出飛機(jī)的整體質(zhì)量及其重心位置。
美國專利3 426 586描述了上述類型的第二種裝置。它是在每個起落架軸中插入一可變形管，可變形管配有變形測量器。由變形測量器測得的每個管的變形可推導(dǎo)出飛機(jī)的總體質(zhì)量及其重心的位置。
雖然該第二種裝置起到了作用，它還存在多種缺點(diǎn)，尤其與變形測量器有關(guān)，因?yàn)檫@些變形測量器
·難于安裝到位；·對溫度很敏感，其需要采用具體用于溫度補(bǔ)償?shù)氖侄?；以及·其需要頻繁的再校驗(yàn)。
美國專利4 312 042公開了第三種裝置，其采用每個起落架上某一元件的彎曲角度作為飛機(jī)質(zhì)量的直接顯示值。該專利文件告知該第三裝置的每個被測元件采用二個傾斜計(jì)。
然而，經(jīng)驗(yàn)顯示每個起落架上設(shè)置二個傾斜計(jì)具有較大困難，從而導(dǎo)致應(yīng)用該第三種裝置的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于測量飛機(jī)的質(zhì)量及其重心位置并能克服上述限制的隨機(jī)攜帶裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于測量飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置的隨機(jī)攜帶裝置，所述飛機(jī)具有多個起落架，每個起落架設(shè)有至少一個接觸部件，接觸部件設(shè)有可變形元件，當(dāng)飛機(jī)停放在某一表面時，例如輪船、艦艇的甲板上，在飛機(jī)重量的作用下，該可變形元件可以變形，其顯著的特點(diǎn)是，可變形元件設(shè)有一條塊，條塊在其自由端設(shè)有一渦流傳感器。
采用渦流傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其這種對溫度不敏感類型的傳感器，其意味著不管大氣環(huán)境條件如何都可以使用。
另外，這種傳感器很容易匹配現(xiàn)有的可變形元件而無需作大的修改。
優(yōu)選地，如果接觸部件是一輪子，可變形元件則是該輪子的輪軸，也就是輪子設(shè)置于其上的軸。
如下面所解釋，每個渦流傳感器測量其本身與可變形元件一個面之間的距離，優(yōu)選為頂面。該距離代表著在飛機(jī)重量的作用下，內(nèi)部設(shè)有傳感器的可變形元件所發(fā)生的變形。
每個渦流傳感器將通過距離而獲得的且與可變形元件的變形成比例的主信號傳送到隨機(jī)攜帶的信號處理裝置。信號處理裝置優(yōu)選飛機(jī)上的計(jì)算機(jī)，其利用這些主信號來測定飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置。
另外，為了優(yōu)化重心位置的測定以及獲得高精度，二個附加測量裝置，例如，傾斜儀，被設(shè)置于機(jī)身內(nèi)部。這些測量裝置向信號處理裝置發(fā)送有關(guān)附加螺旋角度和橫擺角度的輔助信號。通過這些附加數(shù)據(jù)信號處理裝置可以很精確的測出相對于飛機(jī)坐標(biāo)系(也就是俯仰軸、翻滾軸和偏航軸)的三維重心。
最后，取決于起落架的機(jī)構(gòu)，將電纜全程連接到渦流傳感器有可能會非常困難，對此情形，本發(fā)明在每個起落架上設(shè)置一個無線收發(fā)器，其向每個傳感器供電并將主信號發(fā)送到信號處理裝置。
本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)將在以后的實(shí)施例中并結(jié)合以下附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1是帶有三個起落架的旋翼飛機(jī)主視圖。
圖2顯示可變形元件中條塊的第一實(shí)施方式的布置。
圖3顯示可變形元件中條塊的第二實(shí)施方式的布置。
圖4是解釋操作的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在多于一個附圖中出現(xiàn)的元件在各附圖中采用同樣的附圖標(biāo)記。
圖1是一種具有機(jī)身F的旋翼飛機(jī)G。落地時，該旋翼飛機(jī)G由二個各帶有一個接觸部件的起落架T1和一個帶有二個接觸部件的起落架T2所支承。
在旋翼飛機(jī)重量的作用下起落架T1、T2變形。通過精確測量該變形，能夠由計(jì)算推導(dǎo)出旋翼飛機(jī)G的質(zhì)量及其重心位置，而這兩方面的數(shù)據(jù)對于駕駛旋翼飛機(jī)G至關(guān)重要。
為進(jìn)行測量，本發(fā)明的該裝置采用渦流傳感器，其測定可變形元件某一部位的彎曲。該操作在每個起落架T1、T2上進(jìn)行。
更進(jìn)一步，旋翼飛機(jī)G起落架T1、T2的接觸部件是輪子2。在此情形，可變形元件優(yōu)選輪軸，也就是輪子設(shè)于其上的軸。
然而，通過選擇適用于渦流傳感器的可變形元件，本發(fā)明也可以采用其他類型的起落架，例如具有滑動式接觸部件的起落架。
圖2顯示了帶有渦流傳感器條塊的第一實(shí)施例在一可變形元件中是如何布置的。
起落架T1是屬于轉(zhuǎn)輪型。可變形元件3的第一端10和第二端20分別設(shè)置到輪子2和與機(jī)身F相連接的諸如減震器等的連接部件1。在飛機(jī)質(zhì)量的作用下可變形元件的第一端發(fā)生變形。一條塊4被插入可變形元件3中并被傳統(tǒng)的固定裝置所固定。在此實(shí)施例中，固定裝置5位于可變形元件的第二端20。由此，條塊4不隨飛機(jī)質(zhì)量的變化而移動，因而不隨作用力而移動，也就是不隨飛機(jī)的重量而移動。
一旦條塊4設(shè)置到位，采用密封件7將第一端10和第二端20封閉以避免沉積物進(jìn)入，否則測量會受干擾。
另外，電纜8給渦流傳感器6供電，渦流傳感器6設(shè)置于條塊4的自由端，也就是遠(yuǎn)離固定裝置5的一端。
傳感器6測量其本身與可變形元件3的某一面之間的距離D1，其將與所述測量距離D1成比例的主信號傳送到設(shè)置于機(jī)身內(nèi)的信號處理裝置，該信號由電纜8傳輸。
為了測量距離D1，優(yōu)選地采用頂面F1以避免沉積物可能產(chǎn)生的干擾，因?yàn)槌练e物必然位于底面F2。
參見圖3，在第二實(shí)施例中，固定裝置5不再固定到可變形元件3的第二端20，而是固定到第一端。在此結(jié)構(gòu)中條塊4是可移動的。在飛機(jī)重量的作用下，第一端10發(fā)生變形，由此固定裝置5產(chǎn)生一點(diǎn)傾斜，繼而條塊4產(chǎn)生傾斜。從而渦流傳感器測量的距離D1增加。
如上所述，在本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的第一變換方式中，電纜8直接連接到電源和信號處理裝置。
然而，在第二變換方式中，電纜8被連接到裝置在起落架上的無線收發(fā)器，例如甚高頻(VHF)類型的收發(fā)器。
該收發(fā)器向傳感器6供電并且將主信號發(fā)送到信號處理裝置。其首先可以減少電纜的使用數(shù)量，其次可以避開一些可能的安裝困難。如果起落架是自由旋轉(zhuǎn)型，通過其他方式則需要采用復(fù)雜的電路連接系統(tǒng)，這將造成該裝置的更加復(fù)雜化，從而成為將其安裝到現(xiàn)有飛機(jī)上的障礙。
圖4是解釋本發(fā)明如何操作的附圖。兩個起落架T2各具有一個輪子2，第三各起落架T2具有二個輪子2。
如上所述，每個輪子2具有一個穿過被稱為輪軸的可變形元件3，所述元件中被插入一個渦流傳感器6。這些傳感器將所接受的主信號發(fā)送到信號處理裝置M，這些信號的大小與傳感器6和可變形元件3相應(yīng)面F1之間的距離D1成正比，這些信號通過電纜8傳輸或者通過無線收發(fā)器E傳輸。
通過分析該四個主信號，信號處理裝置M可測定出在每個可變形元件3上受力。通過幾何計(jì)算或采用一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以推導(dǎo)出飛機(jī)總質(zhì)量以及它重心位置。
然而，為了很精確地計(jì)算針對機(jī)體的飛機(jī)重心，該重心獨(dú)立于其相對于地面的高度，有必要考慮到所述高度以校正計(jì)算結(jié)果。為此目的，二個附加測量裝置M2將二個輔助信號發(fā)送到信號處理裝置M，該二個輔助信號分別是飛機(jī)相對于地面的螺旋角信號和橫搖角信號。
這些附加測量裝置M2可以是由二個傾斜儀構(gòu)成，其分別測量螺旋和橫擺角而且專門針對這方面的應(yīng)用，該附加測量裝置也可以是已經(jīng)在飛機(jī)上且能實(shí)現(xiàn)該功能的其他裝置。
最后，所述隨機(jī)攜帶裝置還包括顯示裝置M3，其用于告知如飛行員等操作人員有關(guān)飛機(jī)質(zhì)量和飛機(jī)重心位置的信息。
理所當(dāng)然，本發(fā)明可以通過很多變換方式來實(shí)現(xiàn)，上述數(shù)個實(shí)施例并不能窮盡其可能的且不超出本發(fā)明保護(hù)范圍的所述裝置的變換方式。
權(quán)利要求
1.一種用于測量飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置的隨機(jī)攜帶裝置，該飛機(jī)具有多個起落架(T1，T2)，每個起落架(T1，T2)設(shè)有至少一個接觸部件(2)，接觸部件設(shè)有可變形元件(3)，當(dāng)飛機(jī)停放在某一表面時，在飛機(jī)重量的作用下，該可變形元件可以變形，其特征在于，所述可變形元件(3)設(shè)有一條塊(4)，所述條塊在其自由端設(shè)有一渦流傳感器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述條塊(4)設(shè)置于可變形元件的(3)的內(nèi)部。
3.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置，其特征在于，所述傳感器(6)測量其本身和所述可變形元件一個面之間的距離(D1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，所述面是所述可變形元件(3)的頂面。
5.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置，其特征在于，所述接觸元件(2)是輪子，所述可變形元件(3)是該輪子的輪軸。
6.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置，其特征在于，其包括設(shè)置于飛機(jī)內(nèi)部，用于接收來自各個傳感器(6)的主信號從而測定所述飛機(jī)質(zhì)量和重心的信號處理裝置(M)。
7.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置，其特征在于，其包括設(shè)置于機(jī)身內(nèi)部，分別用于測定所述飛機(jī)的螺旋角和橫擺角的二個附加測量裝置(M)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，所述附加測量裝置(M2)是傾斜儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置，其特征在于，所述信號處理裝置接收來自于每個所述附加測量裝置(M2)的輔助信號，所述輔助信號使其能夠優(yōu)化相對于飛機(jī)坐標(biāo)系的重心位置計(jì)算。
10.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求的裝置，其特征在于，其包括在每一個起落架上設(shè)有一無線收發(fā)器(E)，該收發(fā)器用于向每個傳感器(6)供電，并將所述主信號發(fā)送到所述信號處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量飛機(jī)的質(zhì)量和重心位置的隨機(jī)攜帶裝置，該飛機(jī)具有多個起落架(T1，T2)，每個起落架(T1，T2)設(shè)有至少一個接觸部件(2)，接觸部件設(shè)有可變形元件(3)，當(dāng)飛機(jī)停放在某一表面時，在飛機(jī)重量的作用下，該可變形元件可以變形，其顯著之處是，所述可變形元件(3)設(shè)有一條塊(4)，所述條塊在其自由端設(shè)有一渦流傳感器(6)。
文檔編號G01G19/02GK1769849SQ200510105829
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
發(fā)明者J·拉羅伊, B·塔迪 申請人:歐洲直升機(jī)公司