用于旋翼飞行器自旋进入辅助的系统和方法技术方案

一种旋翼飞行器，包括：主旋翼；飞行控制装置，其连接至主旋翼；多个发动机，所述多个发动机连接至主旋翼并且能够进行操作以驱动主旋翼；主旋翼每分钟转数(RPM)传感器；以及监测系统，其能够进行操作以确定多个发动机的发动机故障。监测系统还能够进行操作以响应于至少确定了发动机故障并且根据所测量的主旋翼RPM来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中自动化自旋进入辅助处理包括监测系统根据至少目标主旋翼RPM和所测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令，其中该自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置。

Systems and Methods for Rotor Vehicle Spin Entry Assistance

【技术实现步骤摘要】
用于旋翼飞行器自旋进入辅助的系统和方法
本专利技术大体上涉及用于旋翼飞行器自动进入自旋的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于在飞行员已释放旋翼飞行器的手动控制时在自旋期间自动控制旋翼飞行器以维持目标主旋翼每分钟转数(RPM)的系统和方法。
技术介绍
旋翼飞行器可以包括具有一个或更多个主旋翼系统的一个或更多个旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支撑飞行中的旋翼飞行器的重量，并且产生推力以移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。尾旋翼系统可以在与主旋翼系统的旋转方向相同的方向上产生推力，以抵消由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了旋翼飞行器平稳有效的飞行，飞行员平衡发动机动力、主旋翼总体推力、主旋翼循环推力和尾旋翼推力，并且控制系统可以辅助飞行员稳定旋翼飞行器并且减少飞行员工作负担。
技术实现思路
一种实施方式旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，所述一个或更多个飞行控制装置连接至主旋翼并且能够进行操作以控制主旋翼的飞行特性；多个发动机，所述多个发动机连接至主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动主旋翼；主旋翼每分钟转数(RPM)传感器，其能够进行操作以确定主旋翼转动的测量的主旋翼RPM；以及监测系统，其能够进行操作以确定多个发动机的发动机故障。监测系统还能够进行操作以响应于至少确定发动机故障并且根据测量的主旋翼RPM来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中自动化自旋进入辅助处理包括监测系统根据至少目标主旋翼RPM和测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令，其中自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置。一种实施方式飞行控制计算机，包括：处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由处理器执行的程序。程序包括用于以下操作的指令：监测旋翼飞行器的发动机的操作状态，根据操作状态检测发动机的故障，以及响应于发动机的故障接驳自旋进入辅助处理。自旋进入辅助处理包括用于执行以下操作的指令：确定飞行员是否已经释放对旋翼飞行器的手动控制，响应于确定了飞行员已经释放对旋翼飞行器的手动控制并且响应于旋翼飞行器的主旋翼的主旋翼每分钟转数(RPM)在预定阈值以下来确定目标飞行控制设置，根据主旋翼RPM或主旋翼RPM的变化率中的至少之一来生成旋翼RPM相关命令，以及通过根据旋翼RPM相关命令控制旋翼飞行器的连接至主旋翼的飞行控制装置来控制主旋翼的飞行特性。一种实施方式方法，其包括：接收指示旋翼飞行器的一个或更多个发动机的发动机操作状况的发动机性能数据，其中一个或更多个发动机在一个或更多个发动机的操作期间驱动旋翼飞行器的主旋翼；根据性能数据检测一个或更多个发动机的发动机故障状况；以及响应于至少检测到发动机故障而接驳自动化自旋进入辅助处理。自动化自旋进入辅助处理包括：接收指示主旋翼的测量主旋翼每分钟转数(RPM)的信号；响应于飞行员脱离对旋翼飞行器的飞行员控制装置的手动控制而检测到处于止动状态；响应于检测到处于止动状态根据至少目标主旋翼RPM和测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令；以及向旋翼飞行器的飞行控制装置发送根据一个或更多个旋翼RPM相关命令的第一信号并且根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制飞行控制装置。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是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的框图；图3是根据一些实施方式的飞行控制系统的框图；图4A和图4B示出了根据一些实施方式的处于不同飞行模式的旋翼飞行器；以及图5是示出根据一些实施方式的用于自动化自旋进入辅助的方法的流程图。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必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任务。在本文中，在附图中示出设备时，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这些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(cyclic)输入或总距(collective)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向前俯仰来增加前进速度将通常导致旋翼飞行器丧失高度。在这种情况下，可以增加总距来保持水平飞行，但是总距的增加需要在主旋翼处的动力增加，这又需要来自尾旋翼的额外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入更少地彼此密切关联并且不同速度机制下的飞行特性彼此比更为密切相关。近来，在旋翼飞行器中引入了电传飞行(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来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(FCC)中实现，从而向飞行控制装置提供校正，这帮助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覆写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，同时允许飞行员覆写或调整由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系统调整飞行员的飞行控制装置，使得控制装置处于与相关飞行参数相关联的位置。例如，FB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，所述一个或更多个飞行控制装置连接至所述主旋翼并且能够进行操作以控制所述主旋翼的飞行特性；多个发动机，所述多个发动机连接至所述主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动所述主旋翼；主旋翼每分钟转数传感器，其能够进行操作以确定所述主旋翼转动的测量主旋翼每分钟转数；以及监测系统，其能够进行操作以确定所述多个发动机的发动机故障，所述监测系统还能够进行操作以响应于至少确定所述发动机故障并且根据所述测量主旋翼每分钟转数来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中所述自动化自旋进入辅助处理包括所述监测系统根据至少目标主旋翼每分钟转数和所述测量主旋翼每分钟转数来生成一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令，其中所述自动化自旋进入辅助处理还包括根据所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令来控制所述一个或更多个飞行控制装置。

【技术特征摘要】
2018.02.09 US 15/892,5581.一种旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，所述一个或更多个飞行控制装置连接至所述主旋翼并且能够进行操作以控制所述主旋翼的飞行特性；多个发动机，所述多个发动机连接至所述主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动所述主旋翼；主旋翼每分钟转数传感器，其能够进行操作以确定所述主旋翼转动的测量主旋翼每分钟转数；以及监测系统，其能够进行操作以确定所述多个发动机的发动机故障，所述监测系统还能够进行操作以响应于至少确定所述发动机故障并且根据所述测量主旋翼每分钟转数来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中所述自动化自旋进入辅助处理包括所述监测系统根据至少目标主旋翼每分钟转数和所述测量主旋翼每分钟转数来生成一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令，其中所述自动化自旋进入辅助处理还包括根据所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令来控制所述一个或更多个飞行控制装置。2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括飞行员控制装置；其中，所述监测系统还能够进行操作以响应于飞行员脱离了对所述飞行员控制装置的手动控制来接驳所述自动化自旋进入辅助处理。3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述监测系统还能够进行操作以根据所述主旋翼每分钟转数的变化率来接驳所述自动化自旋进入辅助处理。4.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令包括下述命令中的至少之一：改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者改变所述主旋翼的主旋翼桨叶的集体桨距角的第二命令。5.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述自动化自旋进入辅助处理包括所述监测系统响应于所述测量主旋翼每分钟转数在主旋翼每分钟转数阈值以下来生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令。6.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述监测系统能够进行操作以生成下述命令中的至少之一：与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的所述第一命令或者与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变集体桨距角的所述第二命令。7.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述第一命令包括使所述旋翼飞行器的前部上仰的命令，以及其中，所述第二命令包括减小所述主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。8.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述自动化自旋进入辅助处理还包括所述监测系统响应于所述旋翼飞行器的前进速度在与所述旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少所述旋翼飞行器的前进速度和所述目标前进速度来生成一个或更多个前进速度相关命令，其中所述自动化自旋进入辅助处理还包括根据所述一个或更多个前进速度相关命令来控制所述一个或更多个飞行控制装置，以及其中所述一个或更多个前进速度相关命令包括调整所述旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令。9.一种飞行控制计算机，包括：处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于进行以下操作的指令：监测旋翼飞行器的发动机的操作状态；根据所述操作状态来检测所述发动机的故障；以及响应于所述发动机的故障来接驳自旋进入辅助处理，所述自旋进入辅助处理包括用于进行以下操作的指令：确定飞行员是否已经释放对所述旋翼飞行器的手动控制；响应于确定了所述飞行员已经释放对所述旋翼飞行器的手动控制并且响应于所述旋翼飞行器的主旋翼的主旋翼每分钟转数在预定阈值以下来确定目标飞行控制设置；根据所述主旋翼每分钟转数或所述主旋翼每分钟转数的变化率中的至少之一来生成旋翼每分钟转数相关命令；以及通过根据所述旋翼每分钟转数相关命令控制所述旋翼飞行器的连接至所述主旋翼的飞行控制装置来控制所述主旋翼的飞行特性。10.根据权利要求9所述的飞行控制计算机，其中，用于生成所述旋翼每分钟转数相关命令的指令包括用于生成下述命令中的至少之一...

【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