可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置、系统及飞行汽车

本技术涉及载人航空，尤其涉及可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置、系统及飞行汽车。

背景技术：

1、飞行汽车不仅能够在道路上行驶，而且还能够像飞机一样在空中飞行。飞行汽车所面临最大的挑战之一是飞行驾驶模式的侧杆操纵与汽车驾驶模式时的换挡需要使用两套操纵装置来实现。

2、飞行驾驶模式和汽车驾驶模式是两种截然不同的操纵方式和操纵手感，其中，飞行驾驶模式时，操纵手感是平滑连续的，不允许出现卡顿，而汽车驾驶模式，为了提醒驾驶员汽车进入了不同的挡位，需要设计换挡，使得驾驶员可以明显地感受到汽车挡位的切换。如能设计一套操纵装置，同时满足飞行驾驶模式和汽车驾驶模式，将极大地简化驾驶员的操纵和提高驾驶员的操纵体验。

技术实现思路

1、为解决现有技术的空白，本实用新型提供可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置、系统及飞行汽车。

2、本实用新型提供了可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置，包括：

3、壳体；

4、操纵杆，所述操纵杆包括手柄、杆体和杆套，所述杆体的上端设有手柄，杆体的下端设有杆套；

5、横滚摇臂框，横滚摇臂框在y轴方向的两侧分别设有横滚转轴，横滚摇臂框通过横滚转轴和轴承转动安装在壳体的y轴方向上；

6、俯仰摇臂框，俯仰摇臂框在x轴方向上的两侧分别设有俯仰转轴，俯仰摇臂框通过俯仰转轴和轴承转动安装在壳体的x轴方向上且位于俯仰摇臂框的内下方，杆套穿过横滚摇臂框与俯仰摇臂框转动连接，横滚摇臂框和俯仰摇臂框独立转动互不影响；

7、阻尼回弹机构，所述阻尼回弹机构包括横滚阻尼回弹机构和俯仰阻尼回弹机构；

8、模式切换机构，模式切换机构包括电磁铁、弹簧、汽车换挡手感弹簧圆柱和汽车换挡手感凹槽，所述电磁铁设于杆体下端且固定在杆套的内上部，所述杆套的内下部滑动设有汽车换挡手感弹簧圆柱，汽车换挡手感弹簧圆柱与电磁铁之间设有弹簧，汽车换挡手感弹簧圆柱上设有与电磁铁吸合的磁性块；汽车换挡手感凹槽内具有换挡台阶，换挡台阶与汽车换挡手感凹槽的底壁之间和或相邻的换挡台阶之间设有换挡斜坡；

9、飞行汽车处于飞行驾驶状态时电磁铁得电吸合磁性块，汽车换挡手感弹簧圆柱压缩弹簧，汽车换挡手感弹簧圆柱与汽车换挡手感凹槽底壁不接触，操纵手感为线性；

10、飞行汽车处于汽车驾驶状态时电磁铁失电，在弹簧力的作用下汽车换挡手感弹簧圆柱与汽车换挡手感凹槽底壁接触，操纵手感为非线性。

11、进一步，横滚阻尼回弹机构包括横滚阻尼器、同步杆、横滚阻尼器拉杆和横滚弹簧载荷机构，横滚摇臂框后侧的横滚转轴的轴身上设有两根同步杆，其中一根同步杆通过叉耳与横滚弹簧载荷机构的上端铰接，另一根同步杆通过叉耳与横滚阻尼器拉杆的一端铰接，横滚阻尼器拉杆的另一端与横滚阻尼器的摆臂铰接，横滚弹簧载荷机构的下端通过转动座安装在壳体的内底部。

12、进一步，俯仰阻尼回弹机构包括俯仰阻尼器、俯仰摇臂连杆、俯仰阻尼器拉杆和俯仰弹簧载荷机构，俯仰摇臂框的后侧设有俯仰摇臂连杆，俯仰摇臂连杆的两端分别设有左叉耳和右叉耳，俯仰阻尼器拉杆的一端与左叉耳铰接，另一端与俯仰阻尼器的摆臂铰接，右叉耳与俯仰弹簧载荷机构的上端铰接，俯仰弹簧载荷机构的下端通过转动座安装在壳体的内底部。

13、进一步，所述杆套的杆身两侧分别设有y向转轴，俯仰摇臂框的y轴方向贯穿设有对应y向转轴的安装孔。

14、进一步，换挡台阶的数量根据档位数量而定，所述换挡斜坡包括平坡段和陡坡段。

15、进一步，所述汽车换挡手感弹簧圆柱的下端呈锥形。

16、进一步，还包括四个传感器组件，四个传感器组件分别对应两根横滚转轴和两根俯仰转轴，且传感器组件设置于转轴和转轴对应的壳体侧壁上和或壳体内，并用于当该转轴在所述操纵杆的操纵下转动时，检测该转轴的转动信号。

17、进一步，各传感器组件均包括感应元件和被感应元件，所述感应元件为非接触式角度传感器或非接触式位移传感器，所述被感应元件为磁性件，所述感应元件和所述被感应元件中的一个设于转轴的一端，另一个设于转轴对应的壳体侧壁上和或壳体内。

18、本实用新型还提供了一种飞行汽车侧杆操纵手感切换系统，其包括：上述操纵装置，以及切换模块、飞行汽车控制器，各传感器组件、切换模块及电磁铁分别与飞行汽车控制器连接；

19、各传感器组件用于采集相应转轴的转动信号，并发送至飞行汽车控制器；

20、切换模块用于接收切换指令并将切换指令发送至飞行汽车控制器；

21、飞行汽车控制器用于根据采集的转动信号控制飞行汽车，并根据切换指令控制电磁铁得电或失电。

22、本实用新型还提供了一种飞行汽车，其包括：

23、飞行汽车主体；上述操纵装置，操纵装置设于所述飞行汽车主体的驾驶舱内，用于操纵所述飞行汽车主体。

24、有益效果

25、1、本实用新型通过设置横滚摇臂框和俯仰摇臂框，巧妙地将驾驶员俯仰操纵和横滚操纵完全分离，互不影响，通过设置模式切换机构使得，同一套操纵装置即可同时满足飞行驾驶模式和汽车驾驶模式两种截然不同的操纵模式，极大地简化驾驶员的操纵和提高驾驶员的操纵体验，具有很好的商业前景。

26、2、汽车驾驶模式时，操纵装置作为汽车换挡器工作可实现驾驶员对汽车的换挡操作，同时提供入档的顿挫感，即在入档位置时换挡力会突然增大，换挡成功后力会突然减小，驾驶员会产生明显的“吸入感”，从而提醒驾驶员入档成功；飞行驾驶模式时，可实现驾驶员对飞行汽车俯仰和横滚的操纵，与汽车驾驶模式不同，此时的操纵装置需要提供非常平滑的操纵感，不允许存在顿挫感。

27、3、通过设置阻尼回弹机构，使得操纵时可提供阻尼感、杆力和回中力，增提高了用户的体感。

28、4、本实用新型模式切换简单，只需对切换模块发送切换指令，通过飞行汽车控制器控制电磁铁得电或失电即可。

技术特征：

1.可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，横滚阻尼回弹机构包括横滚阻尼器(11)、同步杆(19)、横滚阻尼器拉杆(12)和横滚弹簧载荷机构(13)，横滚摇臂框(3)后侧的横滚转轴(17)的轴身上设有两根同步杆(19)，其中一根同步杆(19)通过叉耳与横滚弹簧载荷机构(13)的上端铰接，另一根同步杆(19)通过叉耳与横滚阻尼器拉杆(12)的一端铰接，横滚阻尼器拉杆(12)的另一端与横滚阻尼器(11)的摆臂铰接，横滚弹簧载荷机构(13)的下端通过转动座安装在壳体(200)的内底部。

3.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，俯仰阻尼回弹机构包括俯仰阻尼器(7)、俯仰摇臂连杆(41)、俯仰阻尼器拉杆(8)和俯仰弹簧载荷机构(9)，俯仰摇臂框(4)的后侧设有俯仰摇臂连杆(41)，俯仰摇臂连杆(41)的两端分别设有左叉耳(411)和右叉耳(412)，俯仰阻尼器拉杆(8)的一端与左叉耳(411)铰接，另一端与俯仰阻尼器(7)的摆臂铰接，右叉耳(412)与俯仰弹簧载荷机构(9)的上端铰接，俯仰弹簧载荷机构(9)的下端通过转动座安装在壳体(200)的内底部。

4.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，所述杆套(103)的杆身两侧分别设有y向转轴(104)，俯仰摇臂框(4)的y轴方向贯穿设有对应y向转轴(104)的安装孔(413)。

5.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，换挡台阶(61)的数量根据档位数量而定，所述换挡斜坡(62)包括平坡段(621)和陡坡段(622)。

6.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，所述汽车换挡手感弹簧圆柱(5)的下端呈锥形。

7.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，还包括四个传感器组件，四个传感器组件分别对应两根横滚转轴(17)和两根俯仰转轴(18)，且传感器组件设置于转轴和转轴对应的壳体(200)侧壁上和或壳体(200)内，并用于当该转轴在所述操纵杆(1)的操纵下转动时，检测该转轴的转动信号。

8.根据权利要求7所述的操纵装置，其特征在于，各传感器组件均包括感应元件(14)和被感应元件(10)，所述感应元件(14)为非接触式角度传感器或非接触式位移传感器，所述被感应元件(10)为磁性件，所述感应元件(14)和所述被感应元件(10)中的一个设于转轴的一端，另一个设于转轴对应的壳体(200)侧壁上和或壳体(200)内。

9.一种飞行汽车侧杆操纵手感切换系统，其特征在于，其包括：如权利要求7或8所述的操纵装置，以及切换模块、飞行汽车控制器，各传感器组件、切换模块及电磁铁(15)分别与飞行汽车控制器连接；

10.一种飞行汽车，其特征在于，其包括：

技术总结本技术公开了可切换手感的飞行汽车侧杆操纵装置，包括：壳体；操纵杆，操纵杆包括手柄、杆体和杆套；横滚摇臂框，横滚摇臂框在Y轴方向的两侧分通过横滚转轴和轴承转动安装在壳体的Y轴方向上；俯仰摇臂框通过俯仰转轴和轴承转动安装在壳体的X轴方向上；阻尼回弹机构；模式切换机构，模式切换机构包括电磁铁、弹簧、磁性块、汽车换挡手感弹簧圆柱和汽车换挡手感凹槽；飞行驾驶状态时汽车换挡手感弹簧圆柱与汽车换挡手感凹槽底壁不接触，操纵手感为线性；汽车驾驶状态时汽车换挡手感弹簧圆柱与汽车换挡手感凹槽底壁接触，操纵手感为非线性。本技术可满足飞行驾驶模式和汽车驾驶模式的操纵问题，提高了驾驶员的操纵体验。技术研发人员：付健,涂良辉,喻婧,谢梓良,闫超,杨阳,王聿豪,黄汐寒,卢俊,李文科,苏文涛,高嘉成,沈佳琦,刘吉禹,胡新科,李镇文,龚竞受保护的技术使用者：南昌航空大学技术研发日：20231219技术公布日：2024/7/9