在旋翼飞行器的飞行期间动态测量桨叶位置的系统和方法技术方案

提供在旋翼飞行器的飞行期间动态测量桨叶位置的系统和方法。在方法的上下文中，在旋翼飞行器(10)的飞行期间，在桨叶(14)旋转时，通过光源反复照射(50)旋翼飞行器(10)的桨叶(14)。方法还包括：检测响应于对桨叶(14)的照射(50)而从桨叶散射的辐射。方法进一步包括：基于从桨叶(14)散射并且检测到的辐射而确定桨叶俯仰角(Δθ

【技术实现步骤摘要】
在旋翼飞行器的飞行期间动态测量桨叶位置的系统和方法
提供一种用于测量旋翼飞行器的桨叶位置的系统和方法，并且更具体地，用于在旋翼飞行器的飞行期间动态地测量桨叶位置。
技术介绍
诸如直升机等旋翼飞行器包括旋转以在飞行期间提供升力的多个桨叶。在其中桨叶保持其预定桨叶位置的实例中，诸如，就桨叶俯仰角、桨叶挥舞角、以及桨叶的超前位置或后缘位置而言，旋翼飞行器通常提供相对平稳的飞行。然而，有时，桨叶位置可能从期望的桨叶位置改变，诸如，通过具有不同的桨叶俯仰角、不同的桨叶挥舞角、和/或定位在超前或后缘位置中等。在这些实例中，旋翼飞行器的飞行通常变得较不平稳，由此潜在地降低机组人员及任意乘客的飞行体验和/或潜在地导致由旋翼飞行器承载的货物出现问题。在其中桨叶位置改变的这些实例中，旋翼飞行器的桨叶不能进行重新定位以至少再次处于预定桨叶位置，直至旋翼飞行器完成其飞行。在一些实例中，即使完成飞行，旋翼飞行器的桨叶也不能进行重新定位，而是必须等待旋翼飞行器返回至维修站或能够对实施这种修复的其他设施机构。因此，可能不能根据需要快速地解决由于桨叶位置的变化而产生的潜在恶劣的飞行条件。
技术实现思路
根据示例性实施方式，提供桨叶定位系统和方法以在旋翼飞行器的飞行期间动态地测量桨叶位置。基于动态变化的桨叶位置，示例性实施方式的旋翼飞行器可以被配置为在旋翼飞行器的飞行期间修改桨叶的位置。因此，桨叶位置的动态测量，并且，在一些实施方式中，桨叶位置的飞行中修改允许诸如在飞行本身期间以更为迅速的方式返回至更为平稳的飞行条件，而无需等待飞行完成，和/或旋翼飞行器返回至维修站或其他维修设施。示例性实施方式的桨叶定位系统和方法利用了由旋翼飞行器的机身所承载的诸如芯片级光检测和测距(LIDAR)传感器等跟踪传感器，从而不会明显增加旋翼飞行器的尺寸和重量。尽管可以利用芯片级LIDAR传感器来测量桨叶位置，然而，另一示例性实施方式的旋翼飞行器可以利用芯片级LIDAR传感器作为高度计，例如以便于旋翼飞行器的着陆等。在示例性实施方式中，提供一种用于在旋翼飞行器的飞行期间动态测量桨叶位置的方法。方法包括：在桨叶旋转时，在旋翼飞行器的飞行期间利用相干光反复照射旋翼飞行器的桨叶。方法还包括：检测响应于对桨叶的照射而从桨叶散射的辐射。方法进一步包括：基于从桨叶散射并且检测的辐射来确定桨叶俯仰角、桨叶挥舞角、桨叶超前位置或桨叶后缘位置中的至少一项。示例性实施方式的方法在相比于转子杆更接近桨叶的远端的位置处反复照射旋翼飞行器的桨叶，桨叶围绕旋翼转轴旋转。在示例性实施方式中，方法利用定位在旋翼飞行器的机身上的不同位置处的多个跟踪传感器反复照射桨叶。在示例性实施方式中，方法通过基于从桨叶散射并且被检测到的辐射确定距桨叶的距离并且然后基于桨叶的宽度和距桨叶的距离相对于距无俯仰的参考桨叶位置的距离的偏差确定桨叶俯仰角，来确定桨叶俯仰角。在其中通过由激光源产生的辐射而反复照射桨叶的本示例性实施方式中，方法通过确定激光源与桨叶的边缘之间的距离而确定距桨叶的距离。在示例性实施方式中，方法通过基于从桨叶散射并且被检测到的辐射确定距桨叶的距离并且然后基于桨叶的长度和距桨叶的距离相对于距无挥舞(flap，摆动)的参考桨叶位置的距离的偏差确定桨叶挥舞角，来确定桨叶挥舞角。在另一示例性实施方式中，方法通过在桨叶的旋转路径内的预定位置处检测桨叶的存在并且确定检测到桨叶存在的检测时间，来确定桨叶超前位置或桨叶滞后位置。然后，本示例性实施方式的方法基于检测时间与和既非超前亦非滞后的参考桨叶相关联的预定时间的关系而确定桨叶位置。鉴于此，方法通过在其中检测时间在预定时间之前的实例中确定桨叶超前位置并且在其中检测时间在预定时间之后的实例中确定桨叶滞后位置而确定桨叶位置。在另一示例性实施方式中，提供一种用于在旋翼飞行器的飞行期间动态测量桨叶位置的桨叶定位系统。桨叶定位系统包括安装在旋翼飞行器上的跟踪传感器。跟踪传感器包括激光源，激光源被配置为在桨叶旋转时，在旋翼飞行器的飞行期间利用相干光反复照射旋翼飞行器的桨叶。跟踪传感器还包括至少一个光电检测器，被配置为检测响应于对桨叶的照射而从桨叶散射的辐射。本示例性实施方式的系统还包括处理电路，处理电路被配置为响应跟踪传感器而基于从桨叶散射并且被至少一个光电检测器检测到的辐射确定桨叶俯仰角、桨叶挥舞角、桨叶超前位置或桨叶滞后位置中的至少一项。示例性实施方式的跟踪传感器安装在旋翼飞行器上，以使得光源被配置为在相比于旋翼转轴更接近桨叶的远端的位置处反复照射桨叶，桨叶围绕旋翼转轴旋转。在示例性实施方式中，桨叶定位系统还包括安装在旋翼飞行器上的不同位置处的多个跟踪传感器。示例性实施方式的处理电路被配置为通过被配置为基于从桨叶散射并且被检测到的辐射确定距桨叶的距离并且基于桨叶的宽度和距桨叶的距离相对于距无俯仰的参考桨叶位置的距离的偏差，来确定桨叶俯仰角。本示例性实施方式的处理电路被配置为通过确定激光源与桨叶的边缘之间的距离而确定距离。示例性实施方式的处理电路被配置为通过基于从桨叶散射并且被检测到的辐射确定距桨叶的距离并且基于桨叶的长度和距桨叶的距离相对于距无挥舞的参考桨叶位置的距离的偏差确定桨叶挥舞角，来确定桨叶挥舞角。在另一示例性实施方式中，跟踪传感器被配置为在桨叶的旋转路径内的预定位置处检测桨叶的存在并且处理电路被配置为确定检测到桨叶的存在的检测时间。在本示例性实施方式中，处理电路被配置为基于检测时间与和既非超前亦非滞后的参考桨叶相关联的预定时间的关系而确定桨叶位置。本示例性实施方式的处理电路被配置为通过在其中检测时间在预定时间之前的实例中确定桨叶超前位置并且在其中检测时间在预定时间之后的实例中确定桨叶滞后位置，来确定桨叶位置。在又一示例性实施方式中，提供一种旋翼飞行器，包括：机身；多个桨叶，被配置为相对于机身旋转；以及芯片级光检测和测距(LIDAR)传感器，由机身承载。芯片级LIDAR传感器包括：激光源，被配置为在旋翼飞行器的飞行期间利用相干光提供照射；和至少一个光电检测器，被配置为检测响应于由激光源提供的照射而散射的辐射。芯片级LIDAR传感器由机身承载，以使得激光源被配置为在桨叶旋转时而照射多个桨叶，以允许测量桨叶位置或照射旋翼飞行器下方的地形而提供高度测量。示例性实施方式的激光源包括调频连续波激光二极管。示例性实施方式的至少一个光电检测器包括一对双平衡光电检测器。示例性实施方式的芯片级LIDAR传感器还包括分光器，分光器被配置为将由激光源产生的光分成第一部分和第二部分，且在桨叶旋转时，第一部分被定向成照射多个桨叶或照射旋翼飞行器下方的地形。本示例性实施方式的芯片级LIDAR传感器还包括：波导，被配置为支持由激光源产生的光的第二部分的传播；和耦合器，被配置为使沿着波导传播的光的第二部分与响应于由激光源提供的照射而散射的辐射耦合。本示例性实施方式的至少一个光电检测器响应耦合器并且被配置为接收沿着波导传播的光的第二部分以及响应于由激光源提供的照射而散射的辐射。本示例性实施方式的旋翼飞行器还包括处理电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在旋翼飞行器(10)的飞行期间动态测量桨叶位置的方法，所述方法包括：/n在桨叶(14)旋转时，利用相干光反复地照射(50)所述旋翼飞行器(10)的所述桨叶(14)；/n检测响应于对所述桨叶(14)的照射而从所述桨叶(14)散射的辐射(52)；并且/n基于从所述桨叶(14)散射并且被检测到的所述辐射确定(54,62,72)桨叶俯仰角(Δθ

【技术特征摘要】
20191217 US 16/717,3141.一种用于在旋翼飞行器(10)的飞行期间动态测量桨叶位置的方法，所述方法包括：
在桨叶(14)旋转时，利用相干光反复地照射(50)所述旋翼飞行器(10)的所述桨叶(14)；
检测响应于对所述桨叶(14)的照射而从所述桨叶(14)散射的辐射(52)；并且
基于从所述桨叶(14)散射并且被检测到的所述辐射确定(54,62,72)桨叶俯仰角(ΔθP)、桨叶挥舞角(ΔθF)、桨叶超前位置或桨叶滞后位置中的至少一项。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，反复照射(50)所述旋翼飞行器(10)的所述桨叶(14)包括：在相比于旋翼转轴(16)更接近所述桨叶(14)的远端(18)的位置处反复照射(50)所述桨叶(14)，所述桨叶(14)围绕所述旋翼转轴(16)旋转。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，反复照射(50)所述旋翼飞行器(10)的所述桨叶(14)包括：利用定位在所述旋翼飞行器(10)的机身(12)上的不同位置处的多个跟踪传感器(20)反复照射(50)所述桨叶。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定(62)所述桨叶俯仰角(ΔθP)包括：
基于从所述桨叶(14)散射并且被检测到的所述辐射确定距所述桨叶(14)的距离(60)；并且
基于所述桨叶(14)的宽度(WB)和距所述桨叶(14)的所述距离相对于距无俯仰的参考桨叶位置的距离的偏差，确定(62)所述桨叶俯仰角(ΔθP)。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，反复照射所述桨叶(14)包括：利用由激光源产生的辐射反复照射所述桨叶(14)，并且其中，确定所述距离包括：确定所述激光源与所述桨叶的边缘之间的距离。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定(72)所述桨叶挥舞角(ΔθF)包括：
基于从所述桨叶(14)散射并且被检测到的所述辐射确定(70)距所述桨叶(14)的距离；并且
基于所述桨叶(14)的长度(LB)和距所述桨...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯万·赛亚，帕梅拉·R·帕特森，雷蒙德·扎尔基西安，奥列格·M·叶菲莫夫，黄比琴，戴维·L·哈蒙，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US