用于尾旋翼裕度识别的系统和方法技术方案

公开了用于尾旋翼裕度识别的系统和方法。在实施方式中，旋翼飞行器包括：尾旋翼桨叶；尾旋翼致动器，其耦接至尾旋翼桨叶以使得尾旋翼桨叶的桨距根据尾旋翼致动器的当前延伸而变化；飞行员飞行控制装置，其电耦接至尾旋翼致动器；以及飞行控制计算机，其电耦接至尾旋翼致动器和飞行员飞行控制装置，所述飞行控制计算机被配置成：确定尾旋翼致动器的当前延伸；确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于尾旋翼致动器的当前延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向飞行员指示第一告警。

【技术实现步骤摘要】
用于尾旋翼裕度识别的系统和方法
本专利技术总体上涉及用于旋翼飞行器中的自动飞行控制的系统和方法，并且在特定实施方式中涉及用于尾旋翼裕度识别(awareness)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
在实施方式中，一种旋翼飞行器包括：尾旋翼桨叶；尾旋翼致动器，其耦接至尾旋翼桨叶以使得尾旋翼桨叶的桨距根据尾旋翼致动器的当前延伸而变化；飞行员飞行控制装置，其电耦接至尾旋翼致动器以使得尾旋翼致动器的当前延伸根据来自飞行员飞行控制装置的输入而变化；以及飞行控制计算机，其电耦接至尾旋翼致动器和飞行员飞行控制装置，所述飞行控制计算机被配置成：确定尾旋翼致动器的当前延伸；确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于尾旋翼致动器的当前延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向飞行员指示第一告警。在一些实施方式中，一种旋翼飞行器还包括：耦接至尾旋翼致动器的传感器，其中，飞行控制计算机被配置成通过利用传感器测量尾旋翼致动器的当前延伸来确定尾旋翼致动器的当前延伸。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括仪表板，飞行控制计算机还被配置成在仪表板处利用视觉提示来指示第一告警。在一些实施方式中，基于当前延伸在裕度内的程度对视觉提示进行颜色编码。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：内部通信装置，飞行控制计算机还被配置成通过内部通信装置利用第一音频提示来指示第一告警。在一些实施方式中，第一音频提示与用于指示通过内部通信装置指示第二告警的第二音频提示相同。在一些实施方式中，第一音频提示与用于指示通过内部通信装置指示第二告警的第二音频提示相同。在一些实施方式中，飞行员飞行控制装置包括电耦接至尾旋翼致动器的踏板。在一些实施方式中，踏板包括配平马达，通过配平马达利用触觉反馈指示第一告警。在一些实施方式中，飞行员飞行控制装置包括电耦接至尾旋翼致动器的蜂鸣开关。在一些实施方式中，裕度是尾旋翼致动器的最大延伸的10％。在一些实施方式中，飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内：计算尾旋转致动器的最大延伸与尾旋翼致动器的当前延伸之间的差值；以及确定差值是否小于裕度。在一些实施方式中，飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内：确定尾旋翼致动器的当前延伸是否大于预定值。在一些实施方式中，飞行控制计算机还被配置成独立于来自飞行员飞行控制装置的输入来改变尾旋翼桨叶的桨距。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：飞行器传感器，所述飞行控制计算机还被配置成根据由飞行器传感器测量的环境状况来改变尾旋翼桨叶的桨距。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：用于产生气动升力的旋翼系统，所述旋翼系统沿第一方向产生转矩；以及反扭矩系统，其包括尾旋翼桨叶和尾旋翼致动器，所述反扭矩系统沿与第一方向相反的第二方向产生扭矩。在实施方式中，一种使旋翼飞行器飞行的方法包括：感测耦接至旋翼飞行器的尾旋翼桨叶的尾旋翼致动器的当前延伸；确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于确定尾旋翼致动器的当前延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向旋翼飞行器的飞行员指示告警。在一些实施方式中，所述确定步骤响应于检测到旋翼飞行器的飞行员飞行控制装置的位置变化而设立。在一些实施方式中，所述确定步骤响应于由飞行控制计算机生成的用于改变尾旋翼致动器的当前延伸的控制信号而设立。在一些实施方式中，确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内包括：计算尾旋翼致动器的最大延伸与尾旋翼致动器的当前延伸之间的差值；以及确定所述差值是否小于裕度。在一些实施方式中，确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内包括：确定尾旋翼致动器的当前延伸是否大于预定值。在一些实施方式中，该方法还包括：由旋翼飞行器的飞行控制计算机感测旋翼飞行器的飞行状况；由飞行控制计算机计算尾旋翼致动器的期望延伸以实现或保持期望飞行姿态；以及独立于飞行员命令而发送控制信号以将尾旋翼致动器移动到期望延伸。在实施方式中，一种使旋翼飞行器飞行的方法包括：检测来自旋翼飞行器的飞行员飞行控制装置的输入；感测耦接至所述旋翼飞行器的尾旋翼桨叶的尾旋翼致动器的当前延伸；确定根据来自飞行员飞行控制装置的输入来致动尾旋翼致动器是否将使尾旋翼致动器的更新后延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于确定尾旋翼致动器的更新后延伸将在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向旋翼飞行器的飞行员指示告警。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4示出了驾驶舱的内部；以及图5A、图5B、图6A和图6B示出了各种尾旋翼致动器监测方法。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼飞行器，包括：尾旋翼桨叶；尾旋翼致动器，其耦接至所述尾旋翼桨叶以使得所述尾旋翼桨叶的桨距根据所述尾旋翼致动器的当前延伸而变化；飞行员飞行控制装置，其电耦接至所述尾旋翼致动器以使得所述尾旋翼致动器的所述当前延伸根据来自所述飞行员飞行控制装置的输入而变化；以及飞行控制计算机，其电耦接至所述尾旋翼致动器和所述飞行员飞行控制装置，所述飞行控制计算机被配置成：确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸；确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸是否在所述尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于所述尾旋翼致动器的所述当前延伸在所述尾旋翼致动器的所述最大延伸的所述裕度内而向飞行员指示第一告警。

【技术特征摘要】
2017.09.19 US 15/708,7671.一种旋翼飞行器，包括：尾旋翼桨叶；尾旋翼致动器，其耦接至所述尾旋翼桨叶以使得所述尾旋翼桨叶的桨距根据所述尾旋翼致动器的当前延伸而变化；飞行员飞行控制装置，其电耦接至所述尾旋翼致动器以使得所述尾旋翼致动器的所述当前延伸根据来自所述飞行员飞行控制装置的输入而变化；以及飞行控制计算机，其电耦接至所述尾旋翼致动器和所述飞行员飞行控制装置，所述飞行控制计算机被配置成：确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸；确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸是否在所述尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于所述尾旋翼致动器的所述当前延伸在所述尾旋翼致动器的所述最大延伸的所述裕度内而向飞行员指示第一告警。2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括：耦接至所述尾旋翼致动器的传感器，其中，所述飞行控制计算机被配置成通过利用所述传感器测量所述尾旋翼致动器的所述当前延伸来确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸。3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括：仪表板，所述飞行控制计算机还被配置成在所述仪表板处利用视觉提示来指示所述第一告警。4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，基于所述当前延伸在所述裕度内的程度对所述视觉提示进行颜色编码。5.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括：内部通信装置，所述飞行控制计算机还被配置成通过所述内部通信装置利用第一音频提示来指示所述第一告警。6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述第一音频提示与用于通过所述内部通信装置指示第二告警的第二音频提示相同。7.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述第一音频提示与用于通过所述内部通信装置指示第二告警的第二音频提示不同。8.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行员飞行控制装置包括电耦接至所述尾旋翼致动器的踏板。9.根据权利要求8所述的旋翼飞行器，其中，所述踏板包括配平马达，通过所述配平马达利用触觉反馈指示所述第一告警。10.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行员飞行控制装置包括电耦接至所述尾旋翼致动器的蜂鸣开关。11.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述裕度是所述尾旋翼致动器的所述最大延伸的10％。12.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定所述尾旋翼致动器的所述当前延伸是否在所述尾旋翼致动器的所述最大延伸的所述裕度内：计算所述尾旋翼致动器的所述最大延伸与所述尾旋翼致动器的所述当前延伸之间的差值；以及确定所述差值是否小于所述裕度。13.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定所述尾旋翼致动器的所述当...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·M·博思韦尔，罗伯特·厄尔·沃沙姆二世，金成均，布朗东·杰斯里·托马斯，
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