本申请公开了一种控制系统，其具有配置成用于在飞行中提供旋翼叶片的纵向反吹值的第一回路以及与第一回路相关联的第二回路，该第二回路配置成用于提供设计最大总挥舞值和横向挥舞值。还公开了一种方法，该方法包括利用设计最大总挥舞值和横向挥舞值计算飞行控制限制。通过将飞行控制限制与纵向反吹值相加而计算得出纵向周期控制上限。通过从纵向反吹值中减去飞行控制限制而计算得出纵向周期控制下限。
【技术实现步骤摘要】
本申请大体上涉及飞行控制系统，具体地，涉及用于旋翼叶片挥舞的飞行器飞行控制系统。
技术介绍
所有的旋翼系统在向前飞行中经受不对称的升力。在盘旋时，升力在整个旋翼盘上是相等的。由于直升机获得空速，推进旋翼叶片由于空速增加而产生了较大的升力。例如，旋翼叶片在盘旋时以300节的速度移动，向前飞行时以100节的速度移动，推进叶片以400节的相对速度移动，而后行叶片以200节的速度移动。这必须通过某种方式补偿，或者直升机螺旋状通过空气，随着空速增加，快滚(snap roll)进行得越来越快。通过叶片挥舞补偿升力的不对称。由于推进旋翼叶片上的空速增加(相应地，升力增加)，旋翼叶片向上挥舞。后行旋翼叶片上的速度和升力的降低使得叶片向下挥舞。这种通过旋翼系统的诱导流改变了旋翼叶片的攻角并且使得向上挥舞的推进旋翼叶片产生较小的升力，并且使得向下挥舞的后行旋翼叶片产生的升力相应地增加。一些旋翼系统设计需要挥舞由挥舞限动块限制，该挥舞限动块防止由于过度挥舞而损坏旋翼系统元件。除了结构损坏之外，如果旋翼挥舞到限动块上，飞行器控制可以进行折衷。因此，控制挥舞和警告这种危险状态是飞行器设计者的义务。该申请满足了这种需求。控制挥舞的传统设备和方法包括提供显示飞行器的纵杆位置的显示器。在一种实施方式中，显示器是从中心位置增长的简单绿色线带。与显示器关联的勾号表示剩余10%的控制裕度。这种传统设备的常见问题包括在到达危险挥舞状态之前，没有界面显示剩余的控制电源。尽管前述发展代表了飞行器显示器领域的巨大进步，但仍然存在许多缺点。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，附图中图I是旋翼飞行器的侧视图；图2是倾转旋翼飞行器的斜视图；图3A和3B是旋翼系统的斜视图；图4A-4C是根据本申请优选实施方式的控制系统的显示器的正视图；图5是图4A的显示器通过VI-VI线截取的部分的放大视图6是根据本申请优选实施方式的飞行控制系统的示意图；图7是描述根据本申请优选实施方式的优选方法的流程图；图8是控制电源管理子系统(CPMS)的示意图；及图9是示出优选实施方式的流程图。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方法以内，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。本申请的系统和方法克服了上述传统飞行器控制系统的常见问题。控制系统包括适于为特定飞行器修正预定飞行控制限制的子系统。该子系统确定飞行器是否在未决危险飞行状态下运行或在该状态附近运行，在示例性实施方式中，这种危险飞行状态是发生过`度叶片挥舞的状态。控制系统还包括具有标志(即准心)的显示器，其确定与变距控制反馈相结合的飞行员的周期变距控制器的位移和/或踏板位移及相对于飞行控制限制的偏航操纵反馈。附图和下述公开文本提供了对控制系统和方法的进一步描述和展示。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。现在参考附图，图I和2示出了利用本申请的飞行控制系统的两种不同的旋翼飞行器。图I示出了直升机101的侧视图，而图2示出了倾转旋翼飞行器201的斜视图。飞行控制系统优选地用在低速的并且具有固定横向周期的倾转旋翼飞行器201中。然而，将意识到控制系统可轻易地适用于与其他类型的以不同速度运行的并且具有或不具有固定横向周期控制的旋翼飞行器(即直升机101) —起使用。直升机101包括由机身105承载的旋翼系统103。可操作地与旋翼系统103关联的一个或多个旋翼叶片107为直升机101提供了飞行动力并且由机身105内的多个控制器控制。例如，在飞行期间，飞行员可操纵周期控制器109以改变旋翼叶片107的节距角(由此提供横向和纵向飞行方向)，并且/或者操纵踏板111以控制偏航方向。本申请的系统优选地承载在机身105内，由此在飞行中为飞行员提供查看权限。倾转旋翼飞行器201包括由可旋转短舱承载的两个或多个旋翼系统203。可旋转短舱使得飞行器201能够像传统直升机那样起飞和降落，因此，倾转旋翼飞行器201的旋翼系统易于发生由于旋翼叶片的控制、旋翼系统旋转以旋翼运行环境(例如风速和风向)而引起的旋翼叶片205的过度挥舞。在优选实施方式中，本申请的控制系统承载在机身207内以在飞行中辅助飞行员。应该理解的是，像直升机101 —样，倾转旋翼飞行器201包括周期控制器和踏板以进行横向、纵向和偏航控制。出于描述方便，与本控制系统关联的一些必需的系统和设备未示出，S卩，为了清楚地描述本系统的新颖性特征，传感器、连接器、电源、安装支架、电路、软件等等都未示出。然而，应该理解的是，尽管未示出，但本申请的系统可操作地与这些和其他需要的系统及设备关联，从而以本领域公知的方式运行。现在参考图3A和3B，示出了旋翼系统103斜视图。图3A示出了正常运行期间的旋翼系统103，而图3B示出了危险飞行状态期间(即，旋翼系统经历过度挥舞)的旋翼系统103。旋翼系统103包括杆307，其通过旋翼轭303可旋转地连接到旋翼叶片107。一个或多个限制器305和/或其他附近的结构位于杆301的旁边。在示例性实施方式中，限制器305是适于限制轮轴移动的传统“限动块”。应该理解的是，直升机101和倾转旋翼飞行器201以及其他类型的旋翼飞行器易于出现过度挥舞，这可能导致对旋翼系统的损坏。在飞行中，杆301的旋转与旋翼叶片107的变距一起导致了挥舞，如垂直箭头所示。过度挥舞可导致轭303在Dl方向上倾斜，如垂直箭头所示，轭交替地与限制器305相接触，从而导致对旋翼系统的元件和/或限制器305的损坏，并且在一些情况下，导致毁灭性的故障。将意识到，本申请的控制系统的一个新颖性特征在于辅助飞行员控制飞行器的飞行以避免轭303和限制器305之间的接触。现在参考图4A-4C，示出了根据本申请的优选实施方式的控制系统401。系统401包括显示器403，用于在屏幕上显示飞行控制限制。图4A示出了正常飞行期间的系统401，其中，设计的飞行控制包线的某些部分由控制电源管理子系统(CPMS)限制，图4C示出了当飞行器达到危险飞行状态时变形的飞行控制包线。图4B示出了过渡阶段，即，随着飞行器相对于危险飞行状态移动，飞行控制包线的变形。显示器403具有标志405，即，准心，在优选实施方式，该准心显示了周期控制器109和踏板111的位移。在优选实施方式，显示器403上的垂直准心运动表示对称周期，或者等同地表示纵向周期控制109的位移，而显示器403上的水平准心运动表示差别左右旋翼周期，或者等同地表示控制踏板111。然而，将意思到，显示器的403的替代实施方式可以容易地适于包括其他飞行参数和/或不同控制器运动，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋翼飞行器，包括：旋翼叶片；与旋翼叶片可操作地相关联的致动器，该致动器配置成用于使旋翼叶片变距；与致动器可操作地相关联的控制器；飞行控制系统，具有：与控制器相关联的第一传感器，该第一传感器配置成用于检测控制器的位移；与旋翼相关联的第二传感器，该第二传感器配置成用于检测旋翼叶片的横向挥舞移动和纵向挥舞移动；与旋翼飞行器相关联的第三传感器，该第三传感器配置成用于检测飞行器的飞行参数；与第一传感器、第二传感器和第三传感器相关联的子系统，该子系统具有：与第一传感器和第二传感器相关联的第一回路，该第一回路配置成用于在飞行中确定由旋翼叶片产生的纵向反吹值；与第二传感器和第三传感器相关联的第二回路，该第二回路配置成用于确定设计最大总挥舞值和横向挥舞值；其中，由总挥舞值的平方值减去横向挥舞的平方值，以产生飞行控制限制；其中，飞行控制限制与纵向反吹值相加以产生纵向周期上限；及其中，由纵向反吹值减去飞行控制限制以产生纵向周期下限；以及配置成用于显示标志的显示器，该标志确定了致动器相对于纵向周期上限和纵向周期下限的位移。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·福滕博，J·M·罗德里格兹，R·L·基索尔，R·布利思，
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：
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