[发明专利]用于在翻滚过程中减小航空器机翼上载荷的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空器结构上的载荷减小。更具体地，本发明涉及一种能在侧翻机动(manoeuvres)过程中限制机翼上载荷的方法。

本发明还涉及一种用来预测航空器对机动指令(尤其是在翻滚中)响应的装置，从而减小结构上尤其是机翼上的载荷。

背景技术

对航空器结构的不同部分定尺寸以便能承受某些载荷而不出现永久变形。在飞机的整个机动过程中产生这些载荷；特别是当航空器遇到强烈的湍流时、当有驾驶失误时、在非正常机动时、或者处于异常的外部条件下，这些载荷可能大于正常载荷。在航空器结构的不同元件的模型制造及尺寸确定中，通常至少部分地考虑这些载荷的过量以便确定没有危险的许可载荷。

此外，特别是对于军用飞机，待实现的机动范围相对于正常情况下的机动范围通常更大：低空飞行、地形跟随、闪避动作...因此，在设计军用航空器时，已注意到，必须将翻滚率(taux de roulis)视为用于确定机翼尺寸的影响参数。实际上，以上所提及的机动需要比民用运输飞机翻滚率高两倍的翻滚率；因此，施加在航空器结构上的载荷以及尤其是施加在机翼根部的弯矩明显大于正常飞行时。

此外，飞机上小翼(以前未被使用)的越来越多的使用也会在传统的翻滚机动中在机翼上产生载荷。因此，对于民用飞机结构(尤其是机翼根部)的尺寸设计还必须考虑这个翻滚率参数。

直至现在，与尺寸设计相比较，过载特性是在以后的试验中确定的。因此，通常通过测量一种参数，特别是速度来检测过载：对于使用航空器的每个区域的特定载荷模型而确定的不同速度，当超出许可速度时(例如四海里/小时)，触发警报。专利中请FR 2864032中描述了对这种过载检测的改进方法，其中，除考虑飞机的速度外，还考虑其垂直载荷系数以便确定飞机结构部分处的过载(载荷过量。

然而，这些方法仅在产生潜在过载的事件发生后才起作用；在这个异常载荷之后，它们简单地发出需要进行航空器维护检查的信号以便检查结构的完整性。

为了考虑到不同的参数且限制过载警报，一种技术方案是机翼的有余量的设计(surdimensionnement)，例如通过考虑由异常翻滚率产生的弯矩。然而，该技术方案导致的直接结果是机翼过载，以及由此飞机重量增加，这将降低飞机的性能。

发明内容

本发明的目的是消除现有的关于以航空器运行条件为函数的航空器机翼尺寸设计的问题。

更概括地，本发明的目的是为了减少在所引起的翻滚过程中的某些载荷，并因此避免机翼的尺寸余量，而将它们考虑到侧翻机动中。

因而，本发明的其中一个方面涉及一种能减小由控制参数(尤其是翻滚率)引起的载荷的方法。首先，将该参数与某一阈值作比较，该阈值例如与产生了最大许用载荷的控制的某一百分比(诸如70％)相等或与最大许用受控翻滚率的某一百分比(诸如70％)相等。当该参数小于该阈值时，所施加的控制指令对应于该参数；根据机动开始时所需的反应性，控制指令与该参数相等或者可以通过低通滤波器对其进行过滤。一旦该参数超过此阈值，差值通过低通滤波器进行过滤，且被加到对应于该阈值的控制指令。因而控制减弱，这样能预测超出最大许用载荷的过载。优选地，如果控制指令通过对高达阈值的参数进行过滤来确定，执行此过滤的时间常数低于用来对差值进行过滤的滤波器的时间常数。

在另一方面，本发明涉及一种适于这种方法的装置。该装置包括确定控制参数的方法。有利地，这些装置与一种应用控制指令的控制系统相关，该控制系统能将控制指令(诸如翻滚控制)从一个部件(诸如航空器操纵杆)施加到一个(或多个)控制面(诸如扰流器或飞机副翼)上。该装置还包括用于计算已确定的参数与阈值之间的差值的装置。如果该差值为正，则本发明装置备有第一低通滤波器以便对该差值进行过滤；如果以上所述的差值为负，则本发明装置可备有第二低通滤波器以便要么对剩余阈值(valeur seuilrésiduelle)要么对控制参数进行过滤。本发明装置包括用于确定待施加的控制指令的装置，该控制指令对应于前述这些值的总和。

附图说明

参照附图阅读如下描述，将更好地理解本发明的特征和优点，附图示例性而不是限制性地给出。

图1示出了根据本发明的方法的逻辑图。

图2示意性示出了在通常情况(1)下和根据本发明的两个实施例(2、3)，作为时间函数的由翻滚控制(une commande en roulis)施加的载荷。

图3示出了在通常情况(1)下以及具有根据本发明的滤波的情况(2)下，在飞机上进行传统的侧翻机动过程中，施加在机翼上的弯矩随时间的变化。