用于升力控制设备的自动命令制造技术

本发明专利技术涉及用于升力控制设备的自动命令，提供飞机以及用于自动地定位诸如包括缝翼和襟翼的增升设备的升力控制设备使得配备有此技术的飞机将不需要依靠机务人员来命令所述升力控制设备的相关方法、装置、系统和存储设备。

Automatic command for lift control equipment

The present invention relates to automatic commands for lift control equipment, provides aircraft and related methods, devices, systems and storage equipment for automatic positioning such as lift control equipment including slotted wings and flaps so that aircraft equipped with this technology will not need to rely on crew to command the lift control equipment.

【技术实现步骤摘要】
用于升力控制设备的自动命令
本专利技术的技术涉及航空学和飞行控制，并且更具体地涉及飞机以及用于自动地定位升力控制设备使得配备有此技术的飞机将不需要依靠机务人员命令所述升力控制设备的相关方法、装置、系统和存储设备。
技术介绍
在飞机的操作期间，飞行员有责任决定何时命令升力控制设备以便保证性能目标和操作要求。这些决定常常是在紧张工作负荷期间在很可能发生失误时进行的。在错误时间的不适当的命令可能引起安全余量降级、超出结构限制或空气动力学失速。飞行员用来支持这些决定的参数和限制是众所周知的，但是应该结合特定飞行阶段、飞机在飞行路径中的实际状态以及它此时操作的机场来评估。一般地说，包括“增升设备”的升力控制设备是在飞行的某些阶段或条件期间增加或者降低升力的可动或不动面。例如，升力控制设备与翼面相结合地使用以便通过改变机翼的升力特性来减小起飞或着陆速度。在起飞和初始爬升期间并且在飞行的进场(approch)和着陆阶段期间经常使用升力控制设备，但是也可以在任何低空速情形下使用升力控制设备。在飞机上通常使用的各种类型的升力控制设备包括：·襟翼(flap)，·缝翼(slat)，·狭槽(slot)，·扰流板(spoiler)。如本文中所使用的，术语“增升设备”单独地包含这些中的每一个并且相结合地包含它们中的多个。襟翼(参见图1A、图1B)是机翼的后缘上的可动面。襟翼从驾驶舱控制，并且在不使用时平滑地装配到每个机翼的下面(图1A)。在起飞和着陆期间主要使用襟翼。存在不同种类的襟翼，包括例如分割襟翼、福勒襟翼、开槽襟翼和克鲁格襟翼(后者被定位在机翼的前缘上)。襟翼的使用增加机翼的弯曲度和/或面积并且因此增加机翼的升力，从而使得能够在不失速的情况下降低飞机的速度。这也允许像在着陆进场中一样获得更陡的滑翔角。缝翼是机翼的前缘上的可动面。当缝翼被关闭时，它形成机翼的前缘。当处于打开位置中(向前伸长)时，在缝翼与机翼前缘之间建立狭槽。这允许飞机达到更高的迎角，但产生更高的升力系数。所以，通过展开缝翼，飞机可以更慢的速度飞行，从而允许它在更短的距离内起飞和着陆。狭槽是通过缝翼的向前伸长移动来建立的。狭槽被用作通过机翼的前缘的通路。在高迎角下，空气流过狭槽并在机翼的顶面上方使气流平滑。这使得机翼能够超越其正常失速点而不失速。更大的升力是在机翼在更高的迎角下操作情况下获得的。扰流板是以受控方式有意地减小翼面的升力分量的升力控制设备。在一些设计和配置中，扰流板与襟翼相结合使用(例如，陡进场模式)。机务人员可以具有单独地控制扰流板的单独的装置，而不管其功能如何。图1示出具体说明性示例即现有技术的飞机的“增升(high-lift)”设备的非限定示例。在此特定示例中，增升设备由贯穿飞机的机翼而结合的襟翼F和缝翼S构成。缝翼系统控制机翼的前缘上的八个缝翼(S)面S1-S8(每机翼四个)，并且襟翼系统控制后缘上的四个双开槽襟翼(F)面F1-F4(每机翼两个)。如图1A、图1B所示，当襟翼被操作时，它在轨道上向后滑动并同时向下倾斜，从而增加机翼弯曲度并且增加机翼的有效大小。通过在展开时选择性地提供附加升力，图1中增升设备F、S允许飞机在当飞机/机翼处于巡航配置中时不可能实现的低速度下保持或者变为升空的。由于安全问题和跑道距离要求的优化，如此低速度下的操作在起飞和着陆操作期间是必要的。在机务人员判断是必要的任何时候，他们可以命令增升设备。在起飞之前的操作期间，图1中所示的飞机的飞行员需要考虑起飞时的机场、有效负载和大气参数来设置适当的增升设备设置。此定义是在飞行规划期间使用由飞机制造商在飞机飞行手册(“AFM”)中提供的信息以及由地面调遣(dispatch)提供的附加信息进行的。因为增升设备F、S命令由图1现有技术的飞机中的飞行员手动地设置，所以仅有限数目的位置是可用的，以使失误的可能性最小化。图2A和2B示出用于控制图1飞机的增升设备的常规现有技术的手动控制装置(缝翼/襟翼选择手柄L)的示例。此手柄L例如位于控制台的右手下侧。如图2A所示，手柄L控制缝翼和襟翼两者(在某些飞机上可独立地控制缝翼和襟翼)。飞行员通过升高手柄的头部下面的扳机(未示出)来松开手柄、然后将已升高的手柄置于期望的止动位置中来选择缝翼/襟翼位置。在此特定现有技术的示例中，存在7个离散位置(编号为0-5加上“全放(FULL)”的位置)。图2B图表示出图2A手柄L的可用位置以及缝翼和襟翼针对手柄的每个位置所取的相应展开角。如图2B所示，手柄L的位置0控制0°的襟翼位置和0°的缝翼位置—即，襟翼F和缝翼S完全地缩回(“向上(UP)”)并且形成机翼翼面的一部分(参见图2A)。将手柄L移动至位置1使缝翼S伸长至15°位置并且使襟翼伸长至7°位置(参见图1A)。将手柄L进一步拉向“向下(DOWN)”指示导致缝翼S和襟翼F在用于缝翼S的25°和用于襟翼F的10°、20°和37°的预定伸长位置处进一步伸长。手柄L的最大或“全放”位置分别将缝翼S和襟翼F的完全展开控制到25°和37°。注意，此控制手柄L控制缝翼S和襟翼F两者，并且位置4和5控制相同的缝翼/襟翼展开，其差异是位置4是飞行员需要通过再次压下扳机以在进行到“全放”之前将手柄移动至位置5止动(detent)而经过的门控/停止(gated/stop)位置。在所示出的示例中，用于增升设备的中间位置不可用于缝翼/襟翼选择器手柄L。手柄L位置就像汽车的自动变速器的自动变速手柄一样是离散且止动的。在例如手柄位置0与手柄位置1之间或者在手柄位置1与手柄位置2之间没有中间位置。如果手柄L被留在止动位置之间的中间位置处，则缝翼S/襟翼F保持在最后选择的位置中。手柄L被设计成具有有限数目的可用位置以便使失误的可能性最小化并且为机务人员提供直接程序。然而，这种简化使飞机大部分时间在最优之外的条件下操作。增升设备的适当的位置是在起飞之前而不是在起飞行程期间设置的，以便减少飞行员应该在此关键飞行阶段期间采取的动作的数目。因此，当飞行员开始使飞机往跑道下方滚动时，将在整个起飞行程中携带由增升设备产生的附加阻力，从而增加升空所必需的起飞距离。在升空之后，飞行员应该监视速度、爬升率和高度。当实际空速高于最小缩回速度但低于设计增升设备结构的空速时，应该命令增升设备的缩回。这给予飞行员在飞行员工作负荷主要由于障碍物清除和与控制塔的交通协调而仍然高的时期内命令增升设备的小空速窗口。如果在更低空速下命令增升设备的缩回，则飞机能在低高度下遇到空气动力学失速，几乎没有恢复空间。如果在更高空速下命令它，则增升设备能在结构上损坏或卡住，这能引起空气动力学不对称和可能可控性问题。当返回以着陆时，逆逻辑适用。飞行员应该将飞机减速至适当的参考着陆速度并且展开增升设备。两者都是使用由飞机制造商在AFM中提供的信息来考虑着陆时的机场和大气参数来计算出的。飞行员应该在起飞阶段的类似的高工作负荷环境(低高度、障碍物清除、交通协调)中监视所有参数并且在适当的空速下命令增升设备的展开。在着陆跑(landingrun)期间，在触地之后，飞机需要减速，并且这是在增升设备处于在最终进场期间使用的相同位置的情况下完成的。主要由于高工作负荷，目前的做法不是由飞行员在此阶段期间命令增升设备缩回。在触地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制飞机的系统，包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成监视所述飞机的至少一个条件；至少一个手动输入部，所述至少一个手动输入部用于控制除升力控制设备以外的所述飞机的操作；以及致动器，所述致动器响应于从控制计算机接收到的控制信号而定位至少一个升力控制设备，所述控制计算机在操作中耦合到所述致动器、所述至少一个传感器和所述至少一个手动输入部，对所述飞机的所有飞行阶段，所述控制计算机被配置成根据所述至少一个传感器和所述至少一个手动输入部推断所述飞机的飞行阶段，从而自动地生成用于所述致动器的控制信号以使得自动地控制所述至少一个升力控制设备的位置而无需任何人为干预。

【技术特征摘要】
2017.09.01 US 15/693,8411.一种用于控制飞机的系统，包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成监视所述飞机的至少一个条件；至少一个手动输入部，所述至少一个手动输入部用于控制除升力控制设备以外的所述飞机的操作；以及致动器，所述致动器响应于从控制计算机接收到的控制信号而定位至少一个升力控制设备，所述控制计算机在操作中耦合到所述致动器、所述至少一个传感器和所述至少一个手动输入部，对所述飞机的所有飞行阶段，所述控制计算机被配置成根据所述至少一个传感器和所述至少一个手动输入部推断所述飞机的飞行阶段，从而自动地生成用于所述致动器的控制信号以使得自动地控制所述至少一个升力控制设备的位置而无需任何人为干预。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制计算机在飞行期间不需要任何附加的升力控制设备手动控制输入设置以在所有飞行阶段期间自动地控制所述至少一个升力控制设备。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述飞机的飞行阶段包括：起飞、进场、着陆、复飞和滑行。4.一种用于自动地控制可定位到巡航、着陆及其之间的位置的至少一个升力控制设备的系统，包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成在飞行期间监视所述飞机的至少一个条件；至少一个手动升力控制模式选择器，所述至少一个手动升力控制模式选择器包括自动选项；至少一个手动输入部，所述至少一个手动输入部被指定来控制除所述至少一个升力控制设备以外的飞机操作参数；以及至少一个电子控制器，所述至少一个电子控制器耦合到所述至少一个传感器、所述至少一个手动升力控制模式选择器、所述至少一个手动输入部和至少一个升力控制设备致动器，所述至少一个电子控制器被配置成从所述至少一个传感器和所述至少一个手动输入部接收数据并且响应于所述飞机的操作中的变化而产生命令以经由所述至少一个致动器自动地控制所述至少一个升力控制设备的位置。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备致动器通过电传飞行控制连接耦合到所述至少一个电子控制器，所述至少一个升力控制设备致动器包括机械、液压和/或机电设备来施加力以设置所述至少一个升力控制设备的位置。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个手动升降控制模式选择器还包括至少一个重写升力控制设备位置选项。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个重写升力控制设备位置选项包括用于“巡航”阶段的配置。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个重写升力控制设备位置选项包括用于“着陆”阶段的配置。9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备包括襟翼。10.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备可以包括缝翼。11.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备包括扰流板。12.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备包括增升设备。13.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个手动输入部控制推力。14.根据权利要求4所述的系统，其中，对所有飞行阶段，所述电子控制器自动地确定所述至少一个升力控制设备的在向上和全放中间的所有位置而无需任何人为干预。15.根据权利要求4所述的系统，其中，所述系统连续地且自动地验证所述飞机的飞行阶段并且以循环方式通过根据所述至少一个传感器感测到的飞行条件进行重新计算来重新调整所述至少一个升力控制设备。16.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个升力控制设备根据所述飞行员经由所述升力控制模式选择器手动输入的重写“着陆”、重写“巡航”和自动这些模式而被定位。17.根据权利要求16所述的系统，其中，将所述升力控制设备模式选择器置于所述自动的位置自动地将所述电子控制器配置成响应于感测到的飞机环境和飞行员控制输入而经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·埃米利奥·达·席尔瓦·图雷塔，丹尼尔·保罗·德·塔尔索·费雷拉，伊戈尔·米兰达·罗德里格斯，
申请(专利权)人：埃姆普里萨有限公司，
类型：发明
国别省市：巴西,BR