失速防止/恢复的系统和方法技术方案

本申请公开了一种用于控制飞行器以阻止失速状态/从失速状态恢复的方法，其包括步骤：检测该飞行器的实际垂直速度，计算该飞行器的垂直速度误差，该垂直速度误差基于该飞行器的实际垂直速度和该飞行器所要求的垂直速度之间的比较，以及至少基于所检测的垂直速度误差和该垂直速度误差的极性确定该飞行器是否处于临近失速状态和失速状态中的一种。如果该飞行器处于临近失速状态和失速状态中的一种，该方法进一步包括如下步骤：从该飞行器的操作员中接管控制该飞行器，降低该飞行器的倾斜角，使该飞行器向下倾斜，以及如果该飞行器的空速处于空速窗口之外增加该飞行器的空速。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请的系统和方法涉及自动飞行控制系统。
技术介绍
在空气动力学中，当飞行器的机翼不能产生足够的升力来支撑处于特定航速和倾斜角的飞行器时，发生失速。此外，当机翼的“攻角”过大导致阻力急剧增大以及因紊流而造成升力损失时，失速可发生。攻角是机翼的翼弦线和气流方向之间的夹角。为了保持设定量的升力，当在空气中的速度降低时攻角必须增加。失速是一种更多在较低速度下发生的效应，然而失速可在任何速度下发生。失速导致飞行器失去高度和空气动力控制，并且如果不很快校正可引起坠毁。已经研发许多设备来影响失速形成的时间和地点。例如，失速带是一种粘在机翼 的前缘小的、直角边缘设备，其能促进在机翼的前缘形成失速，以引起温和的渐进的失速。涡流发生器是放置在机翼上方前缘附近的小型带子，其通过抑制机翼上方的气流分离来降低失速速度。防失速条在机翼根部前缘的机翼延伸，其在机翼上表面产生涡流来延迟失速。然而，这种设备仅能在某些工作情景下防止失速。已经研发其他设备以当失速开始时提醒飞行员。例如，自动震杆器震动飞行员的控制机构以提醒失速开始。失速警告器是一种当达到失速速度时发出声音警告的电子设备或机械设备。当飞行员知道失速时，飞行员开始操作以脱离失速状态。然而，飞行员可能会在失速恢复操作中犯错。这种设备在遥控飞行器中普遍没有作用。其他飞行器被设计为将飞行包线限制在不会导致失速的空气动学力条件的范围内。然而，这种飞行器可能不能够在期望的空气动力学情景中运行。在本领域中有许多降低失速有害效应的公知设备，但依然有很大的改进空间。附图说明作为本专利技术的系统的特点的新颖性特征在随附权利要求中列出。然而，结合附图参考下述详细说明，将更好地理解系统和方法本身、使用的优选方式以及其他目的和优点，其中附图标记中最左边的数字表示出现各个附图标记的第一幅图，附图中图IA和IB描述根据本申请用于操作飞行器以阻止失速状态/从失速状态恢复的示例方法的流程图；图2是描述完成图IA和IB中方法的特定步骤的示例方法的流程图；图3是描述完成图IA和IB中方法的特定步骤的示例方法的流程图；图4是用于操作飞行器以阻止失速状态/从失速状态恢复的系统的第一示例实施方式的框图 '及图5是用于操作飞行器以阻止失速状态/从失速状态恢复的系统的第二示例实施方式的框图。具体实施例方式本申请的方法容易受到不同修改和替代形式的影响，其具体实施方式已经以示例的方式在附图中示出，并且在本文中被详细描述。然而，应该理解的是，本文的具体实施方式的说明不在于将本专利技术限制在公开的具体形式以内，正好相反，这些说明涵盖所有落入由随附权利要求限定的本申请的方法的精神和范围内的修改、等同物和替代方式。在下文中描述本申请系统的示例实施方式。出于清楚的目的，在本说明书中不是所有实际实施时的特点都被描述。当然，应该意识到在任何这种实际实施方式的研发中，必须做出众多具体实施方式的决定以实现研发者的具体目标，例如与系统相关和商业相关的限制相兼容，这将在各种实施方式之间有所不同。此外，应该意识到，这样的研发努力可能是复杂且耗时的，但仍然在获益于本公开文本的本领域内技术人员的常规技能之内。本申请描绘阻止空气动力学失速和从空气动力学失速状态恢复的系统和方法。在一种实施方式中，该系统和方法是计算机执行的。在这种实施方式中，该方法以编码在介质中的软件的形式呈现，当执行时，该方法可操作地阻止空气动力学失速和从空气动力学失 速状态恢复。本申请的系统检测通过测定所要求的垂直速度和实际垂直速度之间的差而计算得的飞行器的垂直速度误差是否超过预定差值以及是否是指示没有足够的升力或能量来保持所要求的垂直速度的极性。这种设定条件自动开始失速阻止/恢复步骤来校正所检测到的失速状态或临近失速状态。然而，如果垂直速度误差超过预定差值，但极性处于失速或临近失速没有逼近的方向，那么失速阻止/恢复步骤不会开始。在飞行器中需要检测、避免失速状态和/或从失速状态恢复的系统和方法。因此，本申请的目标是提供一种改进的飞行器中检测、避免失速状态和/或从失速状态恢复的系统和方法。这个目标以及其他目标通过提供一种操作飞行器来阻止失速状态/从失速状态恢复的方法而实现。该方法包括检测临近失速状态或失速状态以及随后从临近失速状态或失速状态的恢复。这包括计算速度误差的步骤，速度误差的幅度和极性决定飞行器在检测阶段内是否处于失速状态或临近失速状态。该方法进一步包括在恢复阶段从飞行器的操作员接管飞行器控制的步骤。这些步骤包括降低飞行器的倾斜角、使飞行器向下倾斜以及在飞行器空速处于空速窗口之外时增加飞行器空速，同时监测飞行器新的垂直速度、新的速度误差、垂直加速度以及空速来确定飞行器是否仍处于临近失速状态或失速状态。在本申请的另一方面，提供一种用于操作飞行器来阻止失速状态/从失速状态恢复的系统。该系统包括一个或多个可共同操作的组件，其能够计算飞行器的实际垂直速度误差，并基于在检测阶段内所检测到的飞行器的垂直速度误差确定是否处于临近失速状态或失速状态。如果飞行器处于临近失速状态和失速状态中的一个并进入恢复阶段，该系统进一步可操作地从飞行器的操作员接管飞行器的控制，降低飞行器的倾斜角、使飞行器向下倾斜以及在飞行器空速处于空速窗口之外时增加飞行器空速，同时监测飞行器新的垂直速度、新的速度误差、垂直加速度以及空速来确定飞行器是否仍处于临近失速状态或失速状态。在本申请的又一方面，提供一种软件用于操作飞行器来阻止失速状态/从失速状态恢复。该软件编码在介质中，并且当执行时，可操作地计算飞行器的实际垂直速度误差并至少基于在检测阶段内所检测到的飞行器的垂直速度误差确定是否处于临近失速状态或失速状态。如果飞行器处于临近失速状态或失速状态并进入恢复阶段，该软件进一步可操作地从飞行器的操作员接管飞行器的控制，降低飞行器的倾斜角、使飞行器向下倾斜以及在飞行器空速处于空速窗口之外时增加飞行器空速，同时监测飞行器新的垂直速度、新的速度误差、垂直加速度以及空速来确定飞行器是否仍处于临近失速状态或失速状态。应该注意的是，本文所使用的术语“飞行器”表示能够在大气飞行的机器或设备，例如飞机或其他固定翼飞行器；直升机；或倾转旋翼飞行器，其使用可倾斜(旋转)螺旋桨或“推进旋翼”来举升和推进。图IA和图IB描述在飞行器中从空气动力学失速状态或临近失速状态自动恢复的方法的不例性实施方式。在一种实施方式中，正如下文中更详细的描述一样。该不例方法由计算机执行并且使用一个或多个计算机系统来实施，每个计算机系统包括一个或多个处理单元以及一个或多个存储单元。参考图1A，该示例方法包括检测飞行器实际垂直速度(S卩，在地表垂直方向的速度)的步骤(步骤101)。步骤101可通过直接检测飞行器的垂直速度来完成，该飞行器的垂 直速度来自一个或多个专门提供飞行器垂直速度的传感器，例如多普勒系统、雷达系统、空气数据传感器、惯性导航传感器等等。可选地，步骤101可通过基于来自一个或多个传感器或系统的数据来计算飞行器的垂直速度来完成。在步骤103中，至少基于飞行器的垂直速度误差，做出飞行器是否处于临近失速状态或失速状态的决定。一种实现步骤103的特定方法在图2中被描绘并在本文被说明。如果飞行器既不处于临近失速状态也不处于失速状态，该方法返回到步骤101，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·舒尔特，R·L·福滕博，K·E·比优塔，
申请(专利权)人：贝尔直升机泰克斯特龙公司，
类型：发明
国别省市：