具有位于旋翼飞机直尾翼顶部的空速传感器的旋翼飞机制造技术

本发明专利技术涉及计算并展示旋翼飞机(1)真实空速(TAS)的方法。至少一个全向空速传感器安装在旋翼飞机的尾翼(7)顶部处。以小于或等于旋翼飞机(1)的至少一个空速阈值(S1，S2)的速度飞行的旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)通过以下操作来计算：根据旋翼飞机(1)的主旋翼(2)旋转所生成的气流对旋翼飞机空速传感器(10)所测量的气流速度特性所产生的影响来修正尾翼(7)顶部处安装的空速传感器(10)所提供的测量(V1)。为此目的，在试飞中校准的修正规则有利地应用于修正尾翼(7)顶部处安装的空速传感器(10)所提供的测量。

【技术实现步骤摘要】
具有位于旋翼飞机直尾翼顶部的空速传感器的旋翼飞机相关文献的交叉引用本申请要求2014年5月12日提出的FR1401064的优先权，该文献在这里通过参考的方式全文引入本文。
本专利技术涉及旋翼飞机的空速指示器装置领域。
技术介绍
飞机通常提供有空速指示器装置，其为飞行员提供了与飞机空速有关的信息，即所述飞机相对于它在其中飞行的空气的移动速度。这种装置通常使用至少一个空速传感器测量绕着飞机的气流的速度特征，更特别地其速度矢量分量分别基本上沿着飞机的纵轴线和/或横轴线中至少一个。在本文中，空速指示器装置特别地借助显示装置，基于由空速传感器提供并至少按照纵向空速分量且可能还按照横向空速分量来定义的测量来为旋翼飞机的飞行员提供飞机相对于所述环绕气流的速度，也被称为空速测量。飞机的地面速度通常由飞机的机载设备提供，通常比如像是卫星定位装置。这种条件下，飞机空速的获知使其能够标识飞机所经受的风的特性。一般在航空中使用的空速传感器通常利用了至少一个皮托管。这种空速传感器能够使得飞机的空速可从皮托管(多个)提供的有关静态气压以及围绕空速传感器的空气的总气压的测量数据而推导得出。然而，空速传感器中错误的主要源头在于其不能够让空速传感器连续与围绕这飞机的气流对准。某些空速传感器不能使其自身与这个气流对准。在该上下文中，已经开发出全向空速传感器，其提供使用矢量分量，具体而言至少使用纵向分量和横向分量来定义的空速测量结果。传统来说，全向空速传感器所测的空速矢量分量沿着通用轴线来标识，所述飞机位于地面上的时候在这些轴线上延伸。空速的纵向分量通常沿着飞机的纵向延伸轴线而标识，该轴线在飞机的前部和后部之间延伸。空速的横向分量通常沿着飞机的横向延伸轴线而标识，该轴线在飞机的左右侧之间延伸。在飞行之中，更特别地使用低速范围的空速系统(LORAS)类型的全向空速传感器。LORAS类型的空速传感器使用的是成对的皮托管，它们可旋转地安装并设置在相反方向上，这样这种LORAS空速传感器可以测量空速的纵向分量和横向分量。为了测量飞机的空速，也知道要使用远程监测的全向空速传感器，其使用的是激光束类型的光束或者超声波类型的声波。举例来说，光学空速传感器，像激光雷达(LIDAR)空速传感器使得飞机的空速可以通过以给定的重复率相继发送和接收激光束来测量。同样也是举例来说，超声波空速传感器，像比如文献US4031756(Honeywell)中公开的空速传感器，能够通过发送和接收超声波而测量飞机空速。在飞机空速指示器装置相关
，在动力飞机中考虑专用于旋翼飞机的特征是有必要的。旋翼飞机是具有一个或更多螺旋桨的飞机，其中至少升力是通过具有大体上竖直的旋转驱动轴线的至少一个主旋翼提供。在直升飞机的特定情况下，主旋翼不仅仅为旋翼飞机提供了升力，还提供了在任意行进方向上的推进。飞机通常也安装有至少一个辅助旋翼，其具有大体上水平的旋转驱动轴线。这种辅助旋翼特别地构成了反扭矩装置，用作在偏航中稳定并引导旋翼飞机。举例来说，这种辅助旋翼是安装在旋翼飞机尾桁端部处的尾翼，且有时候被整流罩围绕住，在其他优势中，用作降低尾翼产生的噪音。旋翼飞机也通常提供有安定装置，用于稳定旋翼飞机的飞行姿态，或者实际上纠正它。举例来说，这种安定装置由站在地面时，在旋翼飞机的纵向及横向轴线限定的旋翼飞机基本水平的平面中大体上延伸的翼形成。这种安定装置也可以由站在地面上时，在旋翼飞机基本上竖直的平面中大体上延伸的翼形成，所述竖直平面垂直于所述水平平面定位。这种翼通常设置在旋翼飞机的后部，特别是尾桁端部处，且它们通常相对于旋翼飞机的竖直平面倾斜。与其他飞机相比，测量旋翼飞机的空速引起了一些特殊的问题，特别是由于旋翼的存在而引起的问题，由于旋转，扰乱了围绕旋翼飞机的气流。在本文中，在飞机上的什么位置装载设置空速传感器从而获得关于旋翼飞机空速的最相关信息，会引起问题。特别地，旋翼产生了由于自身旋转而导致的尾流。这意味着为了获得关于旋翼飞机空速的信息而利用空速传感器提供的测量的相关性，取决于在旋翼飞机上定位空速传感器，同时尽可能包括它不受旋翼(多个)形成的空气动力效应的影响。在这种条件下，且特别地关于皮托管空速传感器，空速传感器在旋翼飞机上装载的位置可以比如选择为在主旋翼之上，并位于其旋转驱动轴线上，如文献US2006/0027702中所公开的那样，或者实际上在旋翼飞机的前部，特别是如文献WO01/74663和EP1462806所公开的那样。关于远程监测空速传感器，它们在飞机上的装载位置通常选择为在旋翼飞机前方，更特别地在旋翼飞机的鼻部，而空速传感器面对着旋翼飞机的前进方向。测量旋翼的空速在旋翼飞机的整个飞行包线中也存在的问题。与其他动力航空器相比，旋翼飞机呈现了这样的特殊特征，其能够以低速盘旋和/或飞行，通常被认为是小于50节(kt)的速度。然而，在低于50kt的速度下，简单的皮托管空速传感器，无论其具有多高的性能，都不能获得可靠的飞机空速测量。特别地，皮托管的精确性会随着空速的下降而降低。常用手段是警告飞行员，在低速下飞行时，无法获得与旋翼飞机空速有关的信息。更特别地，当旋翼飞机以高于低速的速度飞行时，旋翼飞机的空速可基于空速传感器的测量而计算得出，并通过显示器通知飞行员。在旋翼飞机的低前进速度下，通常会将显示信息展示为旋翼飞机的空速无法获取的效果。这就是为什么在旋翼飞机领域存在连续搜索，从而为飞行员提供关于旋翼飞机空速以低速飞行和/或进行着盘旋的尽可能可靠的信息。为此目的，计算系统已经研发出来，使得旋翼飞机的空速可以通过飞行员所提出的飞行命令而确定得出。比如，旋翼飞机的空速可通过考虑由飞行机构的当前状态限定出来的，如检测旋翼(多个)，特别是主旋翼其叶片的间距中的变化限定出来的旋翼飞机的整体飞行姿态而推导得出。举例来说，可以参考以下文献中的这个主题：FR2567270(Durand)和FR2648233(Crouzet)。然而，这种计算系统又复杂又贵。由于简单皮托管，空速传感器在旋翼飞机的较高行进速度下提供的测量是可靠的，实际上发现，当旋翼飞机在低速下飞行时，简单的皮托管空速传感器被继续使用来测量旋翼飞机的空速，对空速信息的获取是有害的，因为特别对旋翼飞机的这种应用通常被称之为“光”，且特别地需要尽可能便宜。结果，对于寻求通过空速传感器来获得低速飞行时旋翼飞机最为可靠的测量来说，继续搜索是适当的。为此目的，设计者传统的方式是提高和/或设计适于在旋翼飞机以特别低的速度飞行时为飞行员提供旋翼飞机空速测量结果的空速传感器。为了在飞机的较低飞行速度下获得尽可能可靠的测量结果，空速传感器通常从其初始设计开始调整，从而在指定测量范围中工作。专利技术目的及内容在本文中，本专利技术旨在提出一种能够使用全向空速传感器的方案，该传感器可以同样是旋转皮托管类型或者远程检测类型，用以测量旋翼飞机的空速，包括当旋翼飞机在低于50kt的速度下飞行之时。本专利技术的方法是计算和展示旋翼飞机的真实空速的方法。该旋翼飞机特别地包括通常为旋翼飞机至少提供其主升力的至少一个主旋翼，以及通常至少为旋翼飞机提供偏航指导的尾翼。本专利技术的方法包括基于至少一个全向空速传感器提供的测量结果来计算旋翼飞机的真实空速的操作。所述计算操作之后，该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算和显示旋翼飞机的真实空速(TAS)的方法，该旋翼飞机(1)具有至少一个尾翼(7)以及实质上为旋翼飞机(1)提供主升力的至少一个主旋翼(2)，且具有至少为旋翼飞机(1)提供偏航引导的尾旋翼(3)，所述方法包括从至少一个全向空速传感器(10，11)所提供的测量(V1，V2)计算旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)的操作，以及将通过所述计算操作推导出来的旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)显示在屏幕(9)上的显示操作(19)，其中所述计算旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)的操作基于安装在所述尾翼(7)顶部处的至少一个全向空速传感器(10)所提供的测量(V1，V2)而执行，所述至少一个全向空速传感器因此被称之为“尾翼空速传感器”(10)。

【技术特征摘要】
2014.05.12 FR 14010641.一种计算和显示旋翼飞机的真实空速(TAS)的方法，该旋翼飞机(1)具有至少一个尾翼(7)以及实质上为旋翼飞机(1)提供主升力的至少一个主旋翼(2)，且具有至少为旋翼飞机(1)提供偏航引导的尾旋翼(3)，所述方法包括从至少一个全向空速传感器(10，11)所提供的测量(V1，V2)计算旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)的计算操作，以及将通过所述计算操作推导出来的旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)显示在屏幕(9)上的显示操作(19)，其中所述计算旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)的所述计算操作基于安装在所述尾翼(7)顶部处的至少一个全向空速传感器(10)所提供的测量(V1)而执行，所述至少一个全向空速传感器因此被称之为“尾翼空速传感器”(10)。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，以低于或等于旋翼飞机(1)的至少一个预定义空速阈值(S1，S2)飞行的旋翼飞机(1)的真实空速(TAS)通过以下操作来计算：根据主旋翼(2)旋转所生成的气流对尾翼空速传感器(10)所测量的气流速度特性所产生的影响来修正尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)。3.根据权利要求2的方法，其特征在于，对所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)的所述修正通过应用至少一个修正规则(15)而执行，所述至少一个修正规则修正至少振幅值以及尾翼空速传感器(10)所测量气流速度的矢量分量相对于旋翼飞机(1)通常所延伸的轴线(L，T，Z)的方向。4.根据权利要求3的方法，其特征在于，对所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)的所述修正进一步包括应用于对来自尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)的数据过滤(C4)，所述数据过滤在对尾翼空速传感器(10)所提供测量(V1)进行修正之前或之后进行。5.根据权利要求3的方法，其特征在于，对所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)的修正更具体地以如下方式执行：应用相位修正(C1)，其逐个修正所述尾翼空速传感器(10)所测量的气流速度的每一矢量分量相对于旋翼飞机(1)的纵向及横向延伸轴线的角定向；应用振幅修正(C2)，其逐个修正所述尾翼空速传感器(10)所测量的气流速度的每一矢量分量的振幅；以及使用低通滤波器(18)对来自所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)的数据应用数据过滤(C4)。6.根据权利要求3的方法，其特征在于，修正规则(15)纳入了用于修正所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)并具有通过在试飞中对修正规则(15)进行校准来标识的值的参数。7.根据权利要求3的方法，其特征在于，修正规则(15)由函数(F1，F2，F3)组成，其中一些函数为仿射函数(F2，F3)，函数被连续应用以修正所述尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)。8.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述仿射函数(F2，F3)中至少一个包括修正参数，该修正参数考虑与主旋翼(2)的机械功耗(PC)有关的修正准则。9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述修正准则通过考虑主旋翼(2)的螺旋桨的当前总桨距角(APC)而被纳入考虑中。10.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述修正准则通过考虑了主旋翼(2)对抗的阻力力矩而纳入考虑中，该阻力力矩是当主旋翼被旋翼飞机(1)的发电形成部分驱动的时候所产生的。11.根据权利要求1的方法，其特征在于，尾翼空速传感器(10)所提供的测量(V1)通过执行下面的连续操作而进行修正：应用计算也被称为“第一”修正空速(VC1)的所述旋翼飞机的空速的第一计算函数(F1)，所述第一计算函数(F1)以如下方式逐个标识第一修正空速(VC1)的纵向分量(VC1X)和横向分量(VC1Y)：VC1X＝VM＊cos(VA+A1)VC1Y＝VM＊sin(VA+A2)其中在第一计算函数(F1)中，VC1X和VC1Y为第一修正空速(VC1)的纵向分量和横向分量的相应值，VM为尾翼空速传感器(10)所测量的气流速度的振幅，VA为尾翼空速传感器(10)所测量的空速的方向，而A1和A2为用于尾翼空速传感器(10)所测量气流速度的矢量元素的预定义角修正常量，所述常量A1和A2的相应值通过试飞中针对第一计算函数(F1)的校准操作来标识；应用计算旋翼飞机的空速(VC2)的第二计算函数(F2)，所述第二计算函数以如下方式分别标识第二修正(VC2)空速的纵向分量(VC2X)和横向分量(VC2Y)的振幅值：VC2X＝K1*VC1X+K2*APC+N1VC2Y＝K3*VC1Y+N2其中在第二计算函数(F2)中，VC2X和VC2Y为第二修正空速(...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·瑟滕，O·德莱克鲁瓦，
申请(专利权)人：空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国;FR