用于自动旋翼飞行器尾部撞击保护的系统和方法技术方案

公开了用于自动旋翼飞行器尾部撞击保护的系统和方法。实施方式的旋翼飞行器包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，其连接至主旋翼并且被操作成通过使旋翼飞行器的机头上仰来控制主旋翼的飞行特性；以及飞行控制计算机(FCC)，其能够操作成确定姿态命令并且通过根据旋翼飞行器的距离地面(AGL)高度调整姿态命令的大小来生成调整后姿态命令。FCC还能够操作成通过将调整后姿态命令发送到所述一个或更多个飞行控制装置来控制旋翼飞行器的飞行特性。

System and Method for Rear Impact Protection of Auto-Rotor Vehicle

【技术实现步骤摘要】
用于自动旋翼飞行器尾部撞击保护的系统和方法
本专利技术总体上涉及用于保护飞行器免受尾部撞击的系统和方法，并且在特定实施方式中涉及用于自动地阻尼旋翼飞行器俯仰以防止尾段撞击着陆表面的系统和方法。
技术介绍
旋翼飞行器可以包括一个或更多个旋翼系统，所述旋翼系统包括一个或更多个主旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支承旋翼飞行器在飞行中的重量并推动旋翼飞行器向前飞行。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以产生与主旋翼系统的旋转相同方向的推力，以抵消由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了使旋翼飞行器平稳且高效地飞行，飞行员平衡发动机功率、主旋翼总距推力(collectivethrust)、主旋翼周期距推力(cyclicthrust)和尾旋翼推力，并且控制系统可以帮助飞行员稳定旋翼飞行器并减少飞行员的工作负担。
技术实现思路
实施方式的旋翼飞行器包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，其连接至主旋翼并且被操作成通过使旋翼飞行器的机头上仰来控制主旋翼的飞行特性；以及飞行控制计算机(FCC)，其能够操作成确定姿态命令并且通过根据旋翼飞行器的距离地面(AGL)高度调整姿态命令的大小来生成调整后姿态命令。FCC还能够操作成通过将调整后姿态命令发送到所述一个或更多个飞行控制装置来控制旋翼飞行器的飞行特性。实施方式的飞行控制计算机FCC包括：处理器；以及非暂时性计算机可读存储介质，其存储待由处理器执行的程序。该程序包括用于以下操作的指令：确定姿态命令；确定距离地面(AGL)高度；响应于AGL高度低于高度阈值通过限制姿态命令的大小来生成调整后姿态命令；以及通过将调整后姿态命令发送到一个或更多个飞行控制装置来控制旋翼飞行器的飞行特性。实施方式方法包括：由飞行控制计算机(FCC)确定姿态命令；确定距离地面(AGL)高度；由FCC并且响应于AGL高度低于高度阈值，通过限制所述姿态命令的大小来生成调整后姿态命令；以及由FCC通过将调整后姿态命令发送到一个或更多个飞行控制装置来控制旋翼飞行器的飞行特性。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器；图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统；图3代表性地示出了根据一些实施方式的三环飞行控制系统；图4A和图4B示出了根据一些实施方式的处于不同俯仰姿态的旋翼飞行器；图5示出了另一实施方式飞行控制系统的框图；以及图6是示出根据一些实施方式的用于自动尾部撞击保护的方法的流程图。具体实施方式下面描述本公开内容的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未全部在本说明书中描述。当然，将要理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随实现方式的不同而不同。此外，应该理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言仍然是日常工作。在本文中，在描绘附图中的设备时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将会认识到的，本文所描述的设备、构件、装置等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的设备可以以任何期望的方向定向，因此使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。越来越多地使用旋翼飞行器，特别是用于商业应用和工业应用，导致了更大更复杂的旋翼飞行器的发展。然而，随着旋翼飞行器变得越来越大且越来越复杂，飞行旋翼飞行器与固定翼飞行器之间的差异也变得越来越明显。由于旋翼飞行器使用一个或更多个主旋翼来同时提供升力、控制姿态、控制高度并且提供横向或位置移动，因此不同的飞行参数和控制装置彼此紧密地耦合，这是因为主旋翼的空气动力特性影响每个控制装置和运动轴。例如，旋翼飞行器在巡航速度或高速下的飞行特性可能与在悬停时或相对较低速度下的飞行特性显著不同。另外，对于主旋翼上的不同轴的不同飞行控制输入，例如周期距输入或总距输入，影响旋翼飞行器的其他飞行控制装置或飞行特性。例如，使旋翼飞行器的机头前仰以增加前向速度将通常使得旋翼飞行器失去高度。在这种情况下，可能会增加总距以保持水平飞行，但总距的增加需要在主旋翼处增加的动力，这进而需要来自尾旋翼的另外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入较少彼此密切关联并且不同速度机制下的飞行特性彼此比较密切相关。近来，在旋翼飞行器中引入了电传(fly-by-wire，FBW)系统，以辅助飞行员稳定地驾驶旋翼飞行器并且减轻飞行员的工作负担。FBW系统在不同飞行机制下可以针对周期距控制输入、踏板控制输入或总距控制输入提供不同的控制特性或响应，并且可以通过将物理飞行特性解耦来提供稳定性辅助或增强，使得飞行员免于需要补偿发给旋翼飞行器的一些飞行命令。FBW系统可以在布置在飞行员控制装置与飞行控制系统之间的一个或更多个飞行控制计算机(flightcontrolcomputer,FCC)中实现，向飞行控制装置提供校正，这有助于更有效地操作旋翼飞行器或使旋翼飞行器进入稳定飞行模式，同时仍允许飞行员改写FBW控制输入。例如，旋翼飞行器中的FBW系统可以自动地调整发动机输出的动力以匹配总距控制输入、在周期距控制输入期间应用总距或动力校正、提供一个或更多个飞行控制程序的自动化、提供默认或建议的控制定位等。用于旋翼飞行器的FBW系统必须针对FBW系统控制的飞行参数提供稳定的飞行特性，同时允许飞行员改写或调整由FBW系统建议的任何建议飞行参数。另外，在向旋翼飞行器飞行提供增强的控制和自动化功能时，FBW系统必须保持直观且易于飞行员使用飞行控制系统。因此，FBW系统调整飞行员飞行控制装置，使得控制装置处于与相关飞行参数相关联的位置。例如，FBW系统可以调整总距杆以提供建议的或FBW系统控制的飞行参数，并且所述参数反映总距或动力设置。因此，当飞行员释放总距杆并且FBW系统提供总距控制命令时，总距杆与实际动力或总距设置有关地直观定位，使得当飞行员抓住总距杆以重新控制时，控制杆被定位在飞行员所预计的针对主旋翼的实际总距设置杆被定位的位置处。类似地，FBW系统使用周期距杆来例如调整飞行路径的湍流、漂移或其他干扰，并且可以在FBW系统补偿周期距控制时移动周期距杆。因此，当飞行员抓住周期距杆以从FBW系统取得对飞行的控制时，周期距杆被定位成反映实际的周期距设置。图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器101。旋翼飞行器101具有主旋翼系统103，该主旋翼系统103包括多个主旋翼桨叶105。每个主旋翼桨叶105的桨距(pitch)可以由斜盘107控制以选择性地控制旋翼飞行器101的姿态、高度和运动。可以使用斜盘107来集体地和/或循环地改变主旋翼桨叶105的桨距。旋翼飞行器101还具有反扭矩系统，该反扭矩系统可以包括尾旋翼109、无尾旋翼(NOTAR)或双主旋翼系统。在具有尾旋翼109的旋翼飞行器中，每个尾旋翼桨叶111的桨距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，其连接至所述主旋翼并且被操作成通过使旋翼飞行器的机头上仰来控制所述主旋翼的飞行特性；以及飞行控制计算机FCC，其能够操作成确定姿态命令并且通过根据所述旋翼飞行器的距离地面AGL高度调整所述姿态命令的大小来生成调整后姿态命令，其中，所述FCC还能够操作成通过将所述调整后姿态命令发送到所述一个或更多个飞行控制装置来控制所述旋翼飞行器的飞行特性。

【技术特征摘要】
2018.02.26 US 15/905,3491.一种旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，其连接至所述主旋翼并且被操作成通过使旋翼飞行器的机头上仰来控制所述主旋翼的飞行特性；以及飞行控制计算机FCC，其能够操作成确定姿态命令并且通过根据所述旋翼飞行器的距离地面AGL高度调整所述姿态命令的大小来生成调整后姿态命令，其中，所述FCC还能够操作成通过将所述调整后姿态命令发送到所述一个或更多个飞行控制装置来控制所述旋翼飞行器的飞行特性。2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括能够操作成在飞行期间检测所述旋翼飞行器的AGL高度的雷达高度传感器。3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述姿态命令是指示所述旋翼飞行器使其机头上仰的俯仰命令。4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC还能够操作成生成所述姿态命令作为自动飞行控制过程的一部分。5.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC能够操作成通过限制所述俯仰命令的大小来生成所述调整后姿态命令以避免尾部撞击。6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC能够操作成响应于所述AGL高度小于高度阈值而生成所述调整后姿态命令。7.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC能够操作成通过根据姿态限制来限制所述俯仰命令的大小来生成所述调整后姿态命令。8.根据权利要求7所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC能够操作成通过将所述俯仰命令的大小限制到所述姿态限制来生成所述调整后姿态命令。9.一种飞行控制计算机FCC，包括：处理器；以及非暂时性计算机可读存储介质，其存储待由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于以下操作的指令：确定姿态命令；确定距离地面AGL高度；响应于所述AGL高度低于高度阈值通过限制所述姿态命令的大小来生成调整后姿态命令；以及通过将所述调整后姿态命令发送到一个或更多个飞行控制装置来控制旋翼飞行器的飞行特性。10.根据权利要求9所述的FCC，其中，用于确定所述AGL高度的指令包括用于接收指示所述AGL高度的雷达高度传感器数据的指令。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克·道菲德·吉莱特，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US