[发明专利]旋转机翼飞机多模式转换的控制分配方法

说明书

本发明提出一种旋转机翼飞机多模式转换的控制分配方法，通过计算在旋转机翼飞机转换飞行阶段中，若干前飞速度下的直升机操纵系统有因次操纵导数以及固定翼操纵系统有因次操纵导数，得到一条随前飞速度变化的总操纵导数线性变化规律曲线，进而得到对应前飞速度下的直升机模式操纵导数应具有的值，无因次化后拟合得到直升机操纵输入的权重系数随前飞速度的变化曲线，在对应的前飞速度下，固定翼模式的操纵输入直接传递给固定翼模式的执行机构，直升机操纵输入与相应权重系数组合后传递给直升机模式的执行机构。本发明能够解决旋转机翼飞机转换飞行阶段中两套操纵系统的冗余控制问题，这样在设计飞行控制系统的时候就跟处理常规的飞机一样，只需给出三轴的操纵指令即可。

技术领域

本发明涉及一种旋转机翼飞机多模式转换的控制分配方法，适用于旋转机翼飞机在飞行过程中涉及到多种飞行模式切换和控制。

背景技术

旋转机翼飞机是一种兼具直升机的垂直起降性能和固定翼飞机的高速巡航性能的新型有人/无人飞机。专利号为ZL201110213680.1，名称为《一种飞行模式可变的旋转机翼飞机》的中国专利就是一种典型机型。该飞机可以实现直升机飞行模式、固定翼飞行模式以及转换飞行模式。旋转机翼飞机具有鸭翼、旋转机翼和平尾等三翼面的气动布局。其中，主机翼即旋转机翼在直升机飞行模式下，可以作为旋翼，通过旋转为飞机提供垂直起降与悬停过程需要的拉力；当飞机具有一定飞行速度后，实现直升机飞行模式到固定翼飞行模式的转换，转换过程通过鸭翼和平尾提供飞机所需升力，将旋转机翼卸载，进而锁定为固定翼，实现固定翼高速、高效率的飞行。

该飞机结合了直升机与固定翼飞行器优点的同时，也引入了较复杂的直升机模式和固定翼模式之间相互转换的转换飞行模式。

所谓转换飞行模式，从飞机的操纵控制上来看是直升机操纵系统与固定翼操纵系统之间操纵权限的交接。

旋转机翼飞机在直升机飞行模式时，操控指令作用在直升机操纵系统上，通常包括：纵向周期变距、横向周期变距、尾桨桨距等；固定翼飞行模式时，操控指令作用在固定翼舵面上，通常包括：升降舵、副翼、方向舵等。即在直升机飞行模式或者固定翼飞行模式下，均可以通过各自确定的执行机构来进行操控，这样在这两种飞行模式下，能够通过对不同执行机构的设计使飞行员的同一操控指令产生相同的控制效果。但在转换飞行模式下，飞行员的操控指令会同时作用在直升机操纵系统和固定翼舵面上，此时如果不进行相应的控制分配设计，就会导致同一操控指令的控制效果不同，这显然是无法接受的。所以为了保证不同飞行模式的平稳过渡，避免出现多控制面控制冲突、总的操纵能力过强等问题，转换飞行阶段需要设计合理的控制分配方法。

发明内容

本发明的目的是解决旋转机翼飞机转换飞行阶段中，两套操纵系统共同作用下总的操纵能力过强、多控制面控制冲突问题，以实现两套操纵系统操纵权限平滑交接。为此，本发明提出一种旋转机翼飞机多模式转换的控制分配方法。

本发明的技术方案为：

所述一种旋转机翼飞机多模式转换的控制分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：计算在旋转机翼飞机转换飞行阶段中，若干前飞速度下的直升机操纵系统有因次操纵导数以及固定翼操纵系统有因次操纵导数；其中前飞速度范围为0～Vc，Vc为从直升机飞行模式向固定翼飞行模式转换完成时的前飞速度；

步骤2：以前飞速度为0时计算得到的直升机操纵系统有因次操纵导数为起点，以前飞速度为Vc时计算得到的固定翼操纵系统有因次操纵导数为终点，得到一条随前飞速度变化的总操纵导数线性变化规律曲线，并依据该曲线计算步骤1中前飞速度下的总操纵导数；

步骤3：采用步骤2得到的若干前飞速度下的总操纵导数减去步骤1得到的对应前飞速度下的固定翼操纵系统有因次操纵导数，得到对应前飞速度下的直升机模式操纵导数应具有的值；