一种控制混合式直升机襟翼和水平尾翼的方法技术

本发明专利技术提出了一种控制混合式直升机襟翼和水平尾翼的方法。本发明专利技术涉及一种控制高速旋翼式飞行器(1)的方法，所述旋翼式飞行器(1)包括，机身(2)；至少一个主旋翼(3)；至少一个变距推进式螺旋桨(4)；至少两个位于所述机身(2)的两侧的半机翼(11、11’)；至少一个提供一个移动表面(21、21’)的水平尾翼(20)；和至少一个驱动所述主旋翼(3)和每一个推进式螺旋桨(4)进行旋转的动力装置(5)。.所述方法用于：调整所述半机翼(11、11’)的升力和水平尾翼(20)的升力，以使所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的总距等同于总距的设定值，并且以使在飞行的稳定阶段，所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的轴向周期变距等同于轴向周期变距的设定值，以及所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的横向周期变距等同于横向周期变距的设定值。

【技术实现步骤摘要】
一种控制混合式直升机襟翼和水平尾翼的方法相关申请的交叉引用本申请是源自于2012年5月21日提交的专利申请号为FR12/01431的法国专利申请，此处引用该专利申请的内容。
本专利技术涉及旋翼式飞行器的飞行力学的
，该专利技术涉及一种控制处于高速的飞行稳定阶段的旋翼式飞行器的方法，其还涉及控制此类飞行器的控制设备。所述方法和所述设备尤其适用于混合式直升机，例如安装有辅助动力装置的旋翼式飞行器。旋翼式飞行器通常包括至少一个给飞行器提供升力和推进力的主旋翼、一个机身和一个动力装置。一个混合式直升机还包括至少一个推进式螺旋桨和一个升力提供表面（或简称为“升力面”），它们通常构成两个位于机身两侧的半机翼和位于飞行器末端的水平尾翼。例如，两个变距推进式螺旋桨位于机身的两侧，每一个位于一个半机翼上。另外，每一个半机翼装有至少一个移动襟翼，该襟翼能够使得每一个半机翼的升力得到修正。类似的，水平尾翼包括至少一个移动表面，用以修正水平尾翼的升力。所述移动表面可以由一个升降机面或由作为一个整体的水平尾翼构成。两个半机翼的主要功能是当飞行器处于飞行状态并处在高前向速度时给混合式直升机提供升力，同时推进式螺旋桨使其尽可能达到所述速度。相反的，可以说处于中等速度飞行的飞行器的前向速度有可能比巡航飞行时的速度要慢。当飞行器处于高速前向速度飞行时，混合式直升机的移动水平尾翼或者升降机面等效于飞行器的配平补偿器。混合式直升机的俯仰控制是通过使用主旋翼的周期操纵机构来实现，同时，移动水平尾翼（或者它的升降机面）用于调整飞行器的俯仰平衡点，应用不同的参数，例如飞行器的姿势，或者甚至主旋翼主轴的弯矩。在这种配置下，半机翼提供飞行器所需的保持飞行器在空中的总升力，因此，当飞行器处于高速前向速度飞行时，主旋翼提供混合式直升机的部分升力，并且可能还驱动直升机向前。由此可以看出，驾驶处于高速前向飞行的混合式直升机需要特殊控制以修正半机翼和水平尾翼的升力以及推进式螺旋桨的俯仰。因此，在处于高速前向速度飞行中，除了旋翼式飞行器的传统控制外，为了能够应对混合式直升机的特殊控制，飞行员的工作负荷是巨大和复杂的。因此，本专利技术的一个目标是通过提供一种专用于处于飞行稳定阶段的混合式直升机的自动调整半机翼和水平尾翼的升力的方法，辅助飞行员降低其工作量。术语“飞行的稳定阶段”意为处于高前向速度的飞行，并且适用于当飞行环境恒定时（即当主要飞行参数恒定时）的混合式直升机。这尤其适用于飞行器的垂直速度和路径。恒定的垂直速度尤其可以通过保持飞行器常数中的姿势和/或倾斜角的方式来获得。当垂直速度为0的特殊情形下，飞行稳定阶段发生在恒定高度，并因此可以称为“巡航飞行”。一个不变的路径对应于一个飞行器没有改变航向的路径。在所述的一个飞行稳定阶段期间，优选地前向速度是恒定的。尽管如此，它也可能是变化的，但通常变化很慢。在本专利技术所述方法中，动态变化发生的很慢，因此，所述方法兼容于以这种方式变化的前向速度。
技术介绍
专利文献US2008/0237392描述了一种通过使用控制系统控制飞行器的所有控制机构的混合式直升机。所述飞行器具有针对不同的飞行环境和不同的飞行类型而优化的和预定义的飞行参数的数据库。飞行员选择将要执行的飞行类型，例如，最小化燃料消耗、最小化震动或甚至最大化前向速度。控制系统通过使用并入混合式直升机的不同的传感器来确定飞行环境，然后从数据库中选择对应于这些飞行环境的不同的飞行器控制的预定义的设置。控制系统随后与自动驾驶仪通信这些预定义设置，所述自动驾驶仪在没有驾驶员干预的情况下将这些设置应用到混合式直升机的不同的控制构件中。专利文献FR2959205描述了一种控制和规制处于稳定高速前进状态的混合式直升机的水平尾翼的偏转角的方法。调整偏转角的目的是优化飞行器的动力消耗。所述方法包括三个调节回路。第一个回路通过轴向周期变距来控制飞行器的姿势，第二个回路通过推进式螺旋桨变距来控制飞行器的前向速度。这两个回路确保飞行器在轴向姿势和前向速度上是稳定的。最后，第三个回路通过水平尾翼的偏转角在保持轴向姿势和前向速度恒定的同时优化飞行器的动力消耗。水平尾翼的偏转角的任何变化均能修改其升力。因此，因为飞行器的轴向姿势通过第一调节回路保持恒定，此种水平尾翼升力的变化用于决定机身的俯仰力矩处于低头方向还是抬头方向。随后，适于操作主旋翼的方向，使其按要求朝向低头姿势或抬头姿势，以抵消水平尾翼的俯仰力矩的影响。当主旋翼倾向于低头姿势时，主旋翼提供推动力，即，当主旋翼由飞行器的动力装置驱动时，主旋翼有助于飞行器前进。相反的，当主旋翼倾向于抬头姿势，主旋翼处于旋翼机模式，即，其不是由飞行器的动力装置所驱动旋转，而是由飞行器前向移动制造的气流所驱动旋转。在该情形下，主旋翼只用于产生升力。因此，修改水平尾翼的偏转角影响到主旋翼的运转，尤其是影响其消耗的动力。此外，专利文献FR2916420描述了一种拥有至少一个升降机面的混合式直升机，所述升降机面位于具有偏转角的水平尾翼上并且该偏转角可以根据主旋翼的主轴的弯矩而被控制。此外，主旋翼的叶片的周期性俯仰控制机构能够使得混合式直升机的机翼的俯仰姿态得到控制，由此混合式直升机的机翼的升力可以在巡航飞行中被设置为是总升力的某个特定的百分比。此外，专利文献WO2005/005250描述了一种在巡航飞行中其机翼提供大约70%的总升力的混合式直升机。众所周知的，专利文献FR2916419描述了一种在巡航飞行中其主旋翼的旋转速度可被降低的混合式直升机。控制主旋翼的叶片的轴向周期变距使得混合式直升机的机身阻力能被降低。此外，所述直升机包括至少一个升降机面，所述升降机面位于具有偏转角的水平尾翼上并且该偏转角能够被控制以消除主旋翼的主轴的弯矩。众所周知的自动驾驶设备能够使混合式直升机的倾斜气动角保持恒定并等于飞行器处于稳定巡航飞行时的倾斜参考角。为了保持倾斜角的恒定，自动驾驶仪作用于总旋翼的叶片的总距。同样的，此设备使执行稳定巡航飞行时能够将飞行器的俯仰姿态被保持在其俯仰轴附近恒定，并等同于参考姿势。此外，所述设备提供一个可以显示参考倾斜角和参考姿势的显示器。飞行员可以在显示器上看到实际的飞行器姿势和倾斜角以及合适的对应的参考值。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供一种控制高速飞行的旋翼式飞行器的方法，使在飞行的稳定阶段期间同时控制水平尾翼和半机翼的升力成为可能。根据本专利技术，所述飞行器包括一个机身，至少一个具有多个叶片的主旋翼，至少一个可变螺距的推进式螺旋桨，至少一个升力面以及至少一个驱动主旋翼和每一个推进式螺旋桨进行转动的动力装置。升力面可包括两个位于机身两侧的半机翼以及至少一个位于飞行器末端的水平尾翼，并且提供至少一个移动表面。所述方法能够确定总距和周期变距的设定值，然后调整两个半机翼的升力以使主旋翼的叶片的总距等于飞行稳定阶段期间的总距设定值。两个半机翼的升力等于每一个半机翼上的升力的和，通过对飞行器的空气动力控制构件进行操作来调整两个半机翼的升力。飞行的稳定阶段对应于飞行器的路径和水平速度恒定时的飞行阶段，此时，其垂直速度是恒定的，或者在水平飞行的特殊情况下是零。此种飞行尤其可通过使用飞行器上的自动驾驶仪调整尤其是飞行器的主旋翼的叶片的轴向周期弯矩和总距的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制高速旋翼式飞行器(1)的方法，所述飞行器包括：机身(2)；至少一个拥有多个叶片(31)的主旋翼(3)；至少一个变距推进式螺旋桨(4)；至少两个位于所述机身(2)的两侧的半机翼(11、11’)；至少一个位于所述飞行器(1)末端的水平尾翼(20)，所述水平尾翼(20)含有至少一个移动表面(21、21’)；和至少一个驱动所述主旋翼(3)和每一个推进式螺旋桨(4)进行旋转的动力装置(5)；所述方法包括以下步骤：确定总距的设定值和轴向周期变距的设定值，以使所述飞行器在飞行稳定阶段会于所述主旋翼的最佳运转点，同时保持对应于所述飞行稳定阶段的恒定垂直行为目标，例如，恒定的垂直速度或者恒定的倾斜角和恒定的轴向姿势目标；以及通过作用于所述飞行器(1)的空气动力控制装置来调整所述半机翼(11、11’)的升力，以使所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的总距等同于所述总距的设定值。

【技术特征摘要】
2012.05.21 FR 12014311.一种控制高速旋翼式飞行器(1)的方法，所述飞行器包括：机身(2)；至少一个拥有多个叶片(31)的主旋翼(3)；至少一个变距推进式螺旋桨(4)；至少两个位于所述机身(2)的两侧的半机翼(11、11’)；至少一个位于所述飞行器(1)末端的水平尾翼(20)，所述水平尾翼(20)含有至少一个移动表面(21、21’)；和至少一个驱动所述主旋翼(3)和每一个推进式螺旋桨(4)进行旋转的动力装置(5)；所述方法包括以下步骤：确定总距的设定值和轴向周期变距的设定值，以使所述飞行器在飞行稳定阶段处于所述主旋翼的最佳运转点，同时保持对应于所述飞行稳定阶段的恒定垂直行为目标和恒定的轴向姿势目标；以及通过作用于所述飞行器(1)的空气动力控制装置来调整所述半机翼(11、11’)的升力，以使所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的总距等同于所述总距的设定值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述恒定垂直行为目标是恒定的垂直速度或者恒定的倾斜角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述半机翼(11、11’)的所述升力在以下情况下进行调整；所述飞行器(1)的翻转角小于10度；所述飞行器(1)的前向速度TAS大于50节；以及未探测到任何对所述飞行器(1)的控制的行为。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述飞行器(1)的所述空气动力控制装置包括至少一个位于半机翼(11、11’)上的移动襟翼(12、12’)和至少一个用于移动所述襟翼(12、12’)的控制系统，所述方法以以下步骤为特征，所述步骤包括：确定位于半机翼(11、11’)之间的将用于补偿所述主旋翼(3)在所述半机翼(11、11’)上的影响的升力差异，以及通过操作所述襟翼(12、12’)的控制系统以不同方式操控每一个襟翼(12、12’)的方式来调整每一个所述半机翼(11、11’)的升力以获得在半机翼(11、11’)间的升力差异的。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述飞行器(1)的所述空气动力控制装置包括至少一个位于半机翼(11、11’)上的移动襟翼(12、12’)和至少一个用于移动所述襟翼(12、12’)的控制系统，所述方法以以下步骤为特征，所述步骤包括：通过操作所述襟翼(12、12’)的控制系统以不同方式操控每一个襟翼(12、12’)的方式来调整每一个所述半机翼(11、11’)的升力，以使所述主旋翼(3)的所述叶片(31)的横向周期变距等同于所述横向周期变距设定值。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述飞行器(1)的所述空气动力控制装置包括至少一个位于半机翼(11、11’)上的移动襟翼(12、12’)和至少一个用于移动所述襟翼(12、12’)的控制系统，所述方法以以下步骤为特征，所述步骤包括：通过操作所述襟翼(12、12’)的控制系统以不同方式操控每一个襟翼(12、12’)的方式来调整每一个所述半机翼(11、11’)的升力，以使所述主旋翼(3)的主轴的横向变距等同于所述横向变距设定值。7.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·艾格林，
申请(专利权)人：尤洛考普特公司，
类型：发明
国别省市：