[发明专利]线传飞控静态纵向稳定性补偿器系统

说明书

技术领域

本发明涉及线传飞控(fly-by-wire)飞行控制系统，并且更具体地 涉及空速保持系统。

背景技术

线传飞控(FBW)飞行控制系统正成为控制旋翼式航空器的领域的趋 势。FBW允许有助于降低飞行员工作负荷的大量改进。尽管通过FBW系 统实现了许多优点，但是高级系统硬件可能按不满足内部验证要求的方 式来改变飞行员-交通器接口。这样，必须在控制系统中制定特殊规定 以满足这些要求，这可能要以牺牲FBW的性能优点为代价。

控制航空器俯仰高度(pitch altitude)的纵向周期飞行控制的静态 位置根据航空器飞行条件而改变。飞行员一般在每次改变飞行条件(前 行速度、爬升/下降角)时重新调整在操纵杆上感受到的力。这样的重 新调整最小化或消除了静态控制力，以增加飞行员舒适度和飞行准确 度。然而，不断重新调整周期操纵杆上的力的需要本身可能增加飞行员 工作负荷。为减少这种工作负荷，FBW系统引入了先进的控制法则和唯 一的调整控制装置，其允许飞行员在直升机未机动时集中于控制操纵 杆。这些FBW改变掩盖了空速、转盘位置、以及周期操纵杆位置之间的 关系，并且给FAA验证带来了特殊的复杂度。

在旋翼航空器中，前向纵向周期俯仰(pitch)通常随空速而增加。 即，传统控制系统中的周期操纵杆的平衡纵向位置一般代表前向行进速 度：前向位置对应于更高的稳态前向速度，后向位置对应于更低的稳态 前向速度。这也在速度变化的短期命令和长期命令(平衡)之间强制保 持了动作的一致性。在短期内，增加速度的要求需要俯下命令(向前倾 斜转盘)，并向前推动周期操纵杆。另外，一些旋翼航空器可能在一定 速度范围内具有中性或否定性的纵向静态稳定性。该速度范围一般导致 飞行员工作负荷的增加，因为平衡的周期操纵杆的位置随着速度增加以 进行持续的总体俯仰时会向后移动。为从一个稳态速度改变到另一更高 的稳态速度而不触碰总体俯仰控制杆，飞行员首先必须向前推操纵杆 (俯下命令)，然后将其拨回比初始位置更靠后的静态位置，以便使速 度稳定。而且，在外部扰动之后且缺少来自飞行员的正确动作时，航空 器可能倾向于偏离其稳态位置而不是倾向于返回(速度扰动)，至少等 到航空器返回肯定性的静态稳定性的区域为止(如果有的话)。

为了校正这样的不稳定性，利用了各种传统的调整补偿系统。一个 传统的调整控制系统机械地偏移周期操纵杆的位置。然而，这种方法仅 仅向飞行员提供明显的静态稳定性而不改善航空器的速度扰动抑制能 力。另一用于军用旋翼航空器的传统调整控制系统利用复杂的神经网 络，该神经网络尽管有效地预测了航空器飞行模式(regime)，但是不提 供速率命令/姿态保持响应和空速保持功能之间的无缝转变。这样的系 统超级复杂，专用于特定的航空器，并且不能用于FAA验证。

因此，期望提供一种FBW静态纵向稳定性系统，其提供反应于飞行 员控制输入和测得的航空器状态的恰当的空速保持功能，以当航空器处 于已调整、非加速状态下时平滑地投入使用(engage)和脱离使用 (disengage)，而无需飞行员任何明确的模式选择。

发明内容

根据本发明的飞行控制系统提供了静态纵向稳定性(SLS)控制，其 被设计为提供反应于输入飞行控制系统内的飞行员控制输入和测得的 航空器状态的恰当的空速保持功能，以平滑地启动和脱离而无需飞行员 任何明确的模式选择。本系统的意图是要在航空器处于已调整、非加速 状态下时提供空速保持。仅仅在完全主飞行控制系统(PFCS)模式可用， 即，不存在传感器数据的损失，且飞行员还未启动任何自动或飞行定向 器稳定化模式时，才提供此模式。启动该模式的其他准则包括以下：高 速转弯协同设置逻辑为真(空速＞50节)，绝对倾斜角(bank angle)小 于允许标准速率转弯(加上10％富裕)的预定义包络线，以及绝对俯仰 姿态小于25度。意图是要使得SLS能够在有限的包络线内且用于标准 速率转弯。