[发明专利]一种空速自动保护系统

说明书

本发明涉及一种空速自动保护系统，包括：空速管、PVC软管、差压传感器、微控制器、油门信号输入通道接插件、油门信号输出通道接插件、工作模式选择信号通道接插件、状态显示LED灯。在飞行过程中，根据工作模式选择信号进入三种不同的工作模式：(1)禁止模式，此时系统不进行任何保护控制，直接输出对应的油门输入信号；(2)空速校准模式，此时系统通过差压传感器测量当前飞行的指示空速，并存储该值，作为空速保护的最低门限值；(3)空速保护模式，此时系统在每个计算周期测量当前飞行的指示空速，当检测到的指示空速低于校准值时，自动提供油门补偿，提升飞行速度，避免固定翼无人机或固定翼遥控模型飞机出现失速坠机的情况。

技术领域

本发明涉及一种空速自动保护系统，可用于任何固定翼无人机和固定翼遥控模型飞机中。

背景技术

空速是飞机向前运动时，气流在飞机纵轴方向的相对运动速度，是固定翼飞行器升力和姿态转动力矩的来源，因此是飞行器安全飞行的必备参数。空速可分为指示空速和真实空速，指示空速由空速管末端差压传感器测量，根据差压传感器的信号，直接利用标准海平面大气密度参数，换算成相对海平面上的空速值；真实空速是在差压传感器信号的基础上，通过静压传感器的信号和温度传感器的信号计算出前飞行环境的大气密度参数，再计算出气流的真实气流速度，因此在不同的飞行高度上指示空速和真实空速存在差异性。随着飞行高度的增加，空气变得稀薄，产生与低海拔时相同的指示空速或气流动压需要更大气流速度。

用户在操控固定翼遥控模型飞机时，由于视觉感官判断出错或操控不熟练，使得油门控制量过低，容易导致飞机的速度过低而进入失速状态发生坠机事故。在固定翼无人机自主飞行中，由飞控系统控制飞机的飞行速度，但在调试飞控系统时可能出现用户初期设置的油门参数错误，或日常飞行时飞控系统自身的空速检测模块发生故障的情况，造成飞控系统输出的油门控制量过低使飞机的空速过低而发生失速坠机事故。因此有必要设计一个使用简便，体积小，质量轻并且模块化的自动空速保护系统，为上述两种使用场合提供空速保护，减少因失速造成的坠机事故。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术高成本，使用复杂的缺点，提供一种低成本，使用简便、体积小、功能可靠的固定翼无人机和固定翼遥控模型飞机的空速自动保护系统。

本发明的技术解决方案为：一种空速自动保护系统设计，其特征在于包括以下方面：

一种空速自动保护系统，包括：空速管、差压传感器、微控制器、油门信号输入端口、油门信号输出端口、工作模式选择端口、状态指示灯；空速管与差压传感器相连接，将飞行器外部气流导入机舱内的差压传感器中；微控制器采集差压传感器输出的气流动压信号并计算出指示空速值，以此作为判断空速保护的依据，并根据工作模式选择端口的PWM信号三种脉宽区间来确定进入三种不同的工作模式：禁止模式、空速校准模式和空速保护模式；三种模式均可在飞行过程中根据用户需要实时切换；在禁止模式时，处于直连油门信号的状态，微控制器将捕获到的油门输入PWM信号通过油门信号输出端口直接输出，不对油门信号进行任何调制或控制；在空速校准模式时，微控制器通过差压传感器测量并存储当前飞行的指示空速值，并以该值作为触发空速保护程序最低门限值，在下次上电后直接读取该值；校准完成后在没有退出该模式时，不参与油门信号的控制，油门输出控制量等于油门信号的输入量；在空速保护模式时，若微控制器检测到的指示空速值高于校准值时，则油门信号输出端直接输出油门信号的输入量，若检测到指示空速值低于校准值时，则根据误差大小计算保护空速所需要的油门控制量，并输出该控制量，直至飞机的指示空速值提升至校准值以上。

所述空速自动保护系统串联在飞行器的油门通道上，将原来直接传送给油门驱动设备的PWM信号经过所述空速自动保护系统后再传送给油门驱动设备。

通过遥控器接收机或无人机机载电子设备输出三种脉宽区间的PWM信号给工作模式选择端口。

所述差压传感器为低成本、MEMS工艺的差压测量传感器，满足飞行器电子设备低功耗、小体积、轻质量的限制。