一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法技术

本发明专利技术公开了一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，若飞机停车时具备空滑至指定机场的能力，则以最佳迫降航线迫降着陆；若飞机停车时不具备空滑至指定机场的能力，则判断飞机空滑可达域范围内是否存在其它可迫降机场，若有，则规划指定机场最佳空滑迫降航线及迫降着陆，若没有，则在飞机空滑域范围内选择跳伞点。本发明专利技术从有效剩余能量高度的角度为有人机无动力迫降进行引导，通过有效剩余能量高度快速得到最佳迫降航线，操作可靠安全。

【技术实现步骤摘要】
一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法
本专利技术属于有人飞机空滑迫降系统的
，具体涉及一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法。
技术介绍
发动机是飞机的动力来源，为飞机飞行提供所需的推力或力矩，并通过传动附件为飞机提供液压、引气及电源等，是保证飞机正常飞行的关键。发动机一旦发生空中停车且空中起动失败，则要求飞行员和空管人员尽快根据飞机当前状态做出跳伞或空滑迫降至可着陆机场的决策，以最大限度确保生命财产安全。目前，国内外针对飞行器无动力返场迫降的研究大多数都围绕无人机系统基于返场总能量管理展开，主要涉及应急着陆控制技术、返场航迹规划与控制技术等，而适用于有人机的无动力迫降问题研究较少。本专利技术基于有效剩余能量高度法设计，为有人机无动力迫降决策提供剩余能量依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，旨在解决上述问题。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，若以机场为中心，迫降航线分为航向调整段、纵向平面下滑段、着陆航向调整段和着陆纵向平面下滑段，且各段对应的水平飞行距离分别为l54、l43、l32、l21，且对应损失的能量高度分别为h54、h43、h32、h21；飞机在航向调整段和着陆航向调整段作平衡稳定盘旋下降运动，在纵向平面下滑段和着陆纵向平面下滑段作平衡直线下滑运动；飞机空停后以最佳空滑比对应的下滑表速空滑迫降至预定机场所需高度为基准能量高度hb，且hb＝h54+h43+h32+h21；飞机在发生空中停车时的实际飞机场高为hr，若此时飞机停车表速等于最佳下滑表速，则飞机有效能量高度hs等于实际飞机场高为hr；若飞机停车表速偏离最佳下滑表速，则飞机需在调整航向后在纵向平面下滑段做柔和机动调整下滑表速，确保飞机以最佳下滑表速进行空滑迫降；飞机实际具有的有效能量高度hs为飞机停车调整航向时的飞机场高hr与调整最佳下滑表速的有效能量高度h44′之和；飞机从指定待迫降机场跑道两端迫降着陆，则存在四种飞行迫降航线，分别计算四种飞行迫降航线的有效剩余能量高度Δh＝hs-hb，且选择有效剩余能力最大的一条迫降航线作为最佳迫降航线；若以飞机为中心，则飞机在无动力状态下从0°到360°左转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域，以及从0°到360°右转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域的并集构成的区域，作为飞机空滑可达域；若飞机停车时具备空滑至指定机场的能力，则以最佳迫降航线迫降着陆；若飞机停车时不具备空滑至指定机场的能力，则判断飞机空滑可达域范围内是否存在其它可迫降机场，若有，则规划指定机场最佳空滑迫降航线及迫降着陆，若没有，则在飞机空滑域范围内选择跳伞点。为了更好地实现本专利技术，进一步地，若飞机停车表速偏离最佳下滑表速，且飞机停车表速大于最佳下滑表速，则通过直线爬升减速或者直线平飞减速调整表速；若lps>lpf；则采用直线爬升减速调整，否则采用直线平飞减速调整；且有效能量高度h44′计算公式如下：其中：lpf为飞机无动力直线平飞减速至最佳空滑表速时的水平飞行距离；lps为飞机无动力直线爬升减速至最佳空滑表速时的有效水平飞行距离；l′ps为飞机以最佳爬升角无动力直线爬升减速至最佳空滑表速时的水平飞行距离；l″ps为飞机以最佳空滑表速飞行损失高度hps所对应的水平飞行距离；且lps＝l′ps+l″ps；若飞机停车表速偏离最佳下滑表速，且飞机空中停车表速小于飞机最佳空滑表速，则采用俯冲加速方法使飞机空滑表速等于最佳空滑表速；对应的换算能量高度如下：h44′＝h′xh-hxh其中：lxh为飞机以最佳下滑角无动力直线下滑加速至最佳空滑表速时的水平飞行距离；h′xh飞机以最佳空滑表速飞行水平飞行距离lxh所对应的损失高度；hxh为飞机无动力直线下滑加速至最佳空滑表速时的下滑高度。为了更好地实现本专利技术，进一步地，h54、h43、h32、h21的计算公式如下：其中：δ为转弯弧度，D为阻力，m为飞机质量，V为真速，γ为航迹倾角，L为升力，φ为坡度，k1和k2分别为不带起落架和带起落架的最佳空滑比。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术从有效剩余能量高度的角度为有人机无动力迫降进行引导，通过有效剩余能量高度快速得到最佳迫降航线，操作可靠安全；(2)本专利技术基于飞机的最佳空滑比，实现了飞行能量有效转换，有效提高了飞机空滑迫降有效能量计算精度，并且，通过仿真验证后发现，本专利技术计算得到的飞机空滑迫降飞行能量介于空中停车表速计算飞机空滑迫降飞行能量和最佳空滑迫降表速计算飞行能量之间，符合飞行理论。附图说明图1为飞机空中停车表速大于飞机最佳空滑表速时的仿真曲线图；图2为飞机空中停车表速小于飞机最佳空滑表速时的仿真曲线图；图3为实施例3中飞机升阻特性曲线图；图4为实施例3中飞机空滑特性曲线图；图5为指定迫降机场飞机空滑迫降着陆示意图；图6为空滑迫降航线平面示意图；图7为飞机空滑迫降可达域示意图；图8为本专利技术的工作流程图；图9为本专利技术的整体原理框图。具体实施方式实施例1：一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，若以机场为中心，迫降航线分为航向调整段、纵向平面下滑段、着陆航向调整段和着陆纵向平面下滑段，且各段对应的水平飞行距离分别为l54、l43、l32、l21，且对应损失的能量高度分别为h54、h43、h32、h21；飞机在航向调整段和着陆航向调整段作平衡稳定盘旋下降运动，在纵向平面下滑段和着陆纵向平面下滑段作平衡直线下滑运动。飞机空停后以最佳空滑比对应的下滑表速空滑迫降至预定机场所需高度为基准能量高度hb，且hb＝h54+h43+h32+h21；飞机在发生空中停车时的实际飞机场高为hr，若此时飞机停车表速等于最佳下滑表速，则飞机有效能量高度hs等于实际飞机场高为hr；若飞机停车表速偏离最佳下滑表速，则飞机需在调整航向后在纵向平面下滑段做柔和机动调整下滑表速，确保飞机以最佳下滑表速进行空滑迫降；飞机实际具有的有效能量高度hs为飞机停车调整航向时的飞机场高hr与调整最佳下滑表速的有效能量高度h44′之和；如图6(a)-图6(d)所示，飞机从指定待迫降机场跑道两端迫降着陆，则存在四种飞行迫降航线，分别计算四种飞行迫降航线的有效剩余能量高度Δh＝hs-hb，且选择有效剩余能力最大的一条迫降航线作为最佳迫降航线；如图7所示，若以飞机为中心，则飞机在无动力状态下从0°到360°左转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域，以及从0°到360°右转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域的并集构成的区域，作为飞机空滑可达域；如图8所示，若飞机停车时具备空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，其特征在于，若以机场为中心，迫降航线分为航向调整段、纵向平面下滑段、着陆航向调整段和着陆纵向平面下滑段，且各段对应的水平飞行距离分别为l

【技术特征摘要】
1.一种有人驾驶固定翼飞机空滑迫降决策与引导方法，其特征在于，若以机场为中心，迫降航线分为航向调整段、纵向平面下滑段、着陆航向调整段和着陆纵向平面下滑段，且各段对应的水平飞行距离分别为l54、l43、l32、l21，且对应损失的能量高度分别为h54、h43、h32、h21；飞机在航向调整段和着陆航向调整段作平衡稳定盘旋下降运动，在纵向平面下滑段和着陆纵向平面下滑段作平衡直线下滑运动；
飞机空停后以最佳空滑比对应的下滑表速空滑迫降至预定机场所需高度为基准能量高度hb，且hb＝h54+h43+h32+h21；
飞机在发生空中停车时的实际飞机场高为hr，若此时飞机停车表速等于最佳下滑表速，则飞机有效能量高度hs等于实际飞机场高为hr；若飞机停车表速偏离最佳下滑表速，则飞机需在调整航向后在纵向平面下滑段做柔和机动调整下滑表速，确保飞机以最佳下滑表速进行空滑迫降；飞机实际具有的有效能量高度hs为飞机停车调整航向时的飞机场高hr与调整最佳下滑表速的有效能量高度h44′之和；
飞机从指定待迫降机场跑道两端迫降着陆，则存在四种飞行迫降航线，分别计算四种飞行迫降航线的有效剩余能量高度Δh＝hs-hb，且选择有效剩余能力最大的一条迫降航线作为最佳迫降航线；
若以飞机为中心，则飞机在无动力状态下从0°到360°左转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域，以及从0°到360°右转弯沿切线直线下滑至地面的所有的点围成的区域的并集构成的区域，作为飞机空滑可达域；
若飞机停车时具备空滑至指定机场的能力，则以最佳迫降航线迫降着陆；若飞机停车时不具备空滑至指定机场的能力，则判断飞机空滑可达域范围内是否存在其它可迫降机场，若有，则规划指定机场最佳空滑迫降航线及迫降着陆，若没有，则在飞机空滑域范围内选择跳伞点...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志林，苗文中，熊蓓文，尹梦骄，杨海庆，曹放华，陶义建，郑权，李茂，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51