[发明专利]一种基于姿态参数求导的弹射座椅俯仰横滚姿态控制方法

说明书

本发明属于弹射救生领域，涉及一种基于姿态参数求导的弹射座椅俯仰横滚姿态控制方法。通过调整座椅的姿态，使火箭包推力天向总冲量最大化，尽可能提高座椅的运动轨迹；在具备横滚姿态火箭的弹射座椅基础上，增加了一对俯仰火箭，用来提供姿态调整所需的俯仰力矩，通过实时计算火箭包天向分量A、以及A的一阶导数中滚转角速度系数C_cz、俯仰角速度系数C_fy，控制火箭包、横滚火箭、俯仰火箭工作时机，整体上提高了各工况下座椅弹射出舱后的运动轨迹，提升了座椅不利姿态的救生性能。

技术领域

本发明属于弹射救生领域，涉及一种基于姿态参数求导的弹射座椅俯仰横滚姿态控制方法。

背景技术

弹射座椅多采用的单横滚自由度姿态控制技术，在弹射座椅左右两侧安装横滚姿态火箭，通过控制两枚横滚火箭的工作时机，调整座椅姿态，来提高座椅在不利姿态的救生性能。单横滚自由度姿态控制提升了弹射座椅的救生性能，但是无法解决俯仰角较大的不利姿态弹射救生的问题，单横滚自由度姿态控制技术存在局限性。

发明内容

本方法发明的目的：为克服弹射座椅单横滚自由度姿态控制的局限性，解决俯仰角较大的不利姿态弹射救生问题，本发明提供一种基于姿态参数求导的弹射座椅俯仰横滚姿态控制方法，可以有效提高座椅在低速不利姿态的救生性能。

本发明的技术方案是：一种基于姿态参数求导的弹射座椅俯仰横滚姿态控制方法，通过调整座椅的姿态，使火箭包推力天向总冲量最大化，尽可能提高座椅的运动轨迹；其特征在于：在具备横滚姿态火箭的弹射座椅基础上，增加了一对俯仰火箭即正俯仰火箭和正横滚火箭，用来提供姿态调整所需的俯仰力矩，用火箭包天向分量A衡量座椅的姿态，取值范围－1到1；

从A的一阶导数表达式中得到滚转角速度w_x系数C_cz，俯仰角速度w_z系数C_fy，弹射启动后，根据A的大小及系数C_cz、C_fy的正负控制姿态火箭的开启时机，具体控制方式如下：

当C_cz0，正横滚火箭工作，使w_x0；

当C_cz0，负横滚火箭工作，使w_x0；

从而使A导数中横滚角速度分量C_czw_x0。同样的，

当C_fy0，正俯仰火箭工作，使w_z0；

当C_fy0，负俯仰火箭工作，使w_z0；

从而使A导数中俯仰角速度分量C_fyw_z0；

当座椅的姿态优势超过某一界限，火箭包工作能推高座椅的运动轨迹，即A大于某一临界值L_A1，火箭包开始工作；相反A小于临界值L_A1，火箭包不工作，其中L_A1表示与火箭包控制有关的临界值，取值范围0到1，与座椅型号有关。

所述的正俯仰火箭安装在椅盆下方，方向垂直于水平面向上，负俯仰火箭安装在椅背后方，方向沿座椅体轴系O_tX_t轴，火箭推力F_fy，力臂L_fy。

所述的正横滚火箭安装在座椅左侧，方向沿座椅体轴系Z轴，负横滚火箭安装在座椅右侧，方向沿座椅体轴系-Z轴，推力F_cz,力臂L_cz。