[发明专利]飞行器和用于估计对飞行器的蒙皮的撞击参数的方法

权利要求书

1.一种飞行器(A)，包括形成所述飞行器的外表面的蒙皮(P)，所述飞行器(A)配备有用于估计撞击参数的系统(1)，所述系统包括附接至所述蒙皮(P)的传感器阵列(2)以及连接到所述传感器阵列并且被配置用于评估撞击参数(F，I，T)的中央处理单元(3)，所述撞击参数至少包括撞击点的位置(F)、撞击的强度(I)和持续时间(T)，所述传感器阵列(2)包括提供与弹性波相关的数据的第一组传感器(4)，其特征在于，所述第一组传感器(4)中的传感器(4a)位于所述飞行器(A)的所述蒙皮(P)的相对于所述蒙皮(P)的判别振动本征模的中性点处，并且所述中央处理单元(3)根据所述传感器阵列(2)的所述数据以及根据所述蒙皮(P)的模态特性计算的所述蒙皮对外部激励的响应模型来评估撞击参数(F，I，T)，其中，所述模态特性包括所述蒙皮的模态矩阵和所述蒙皮的振动模式的本征频率，所述振动模式在所述蒙皮对撞击的测量响应中的贡献表征了撞击点。

2.根据权利要求1所述的飞行器(A)，其特征在于，所述第一组传感器(4)中的所述传感器(4a)是加速度计。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的飞行器(A)，其特征在于，所述传感器阵列(2)包括提供与撞击时刻(t₀)的时间检测相关的数据的第二组传感器(5)。

4.根据权利要求3所述的飞行器(A)，其特征在于，所述第二组传感器(5)中的传感器(5a)位于所述飞行器(A)在统计上受撞击影响最大的区域中。

5.根据权利要求3所述的飞行器(A)，其特征在于，所述第二组传感器(5)中的所述传感器(5a)是从以下类型的传感器中得到的传感器：麦克风、压电传感器。

6.一种用于估计对飞行器(A)的蒙皮(P)的撞击参数的方法，所述飞行器(A)配备有用于估计撞击参数的系统(1)，所述系统包括：附接至所述蒙皮(P)的传感器阵列(2)以及连接到所述传感器阵列并且被配置用于评估撞击参数(F，I，T)的中央处理单元(3)，所述撞击参数至少包括撞击点的位置(F)、撞击的强度(I)和持续时间(T)，所述传感器阵列(2)包括提供与弹性波相关的数据的第一组传感器(4)，所述第一组传感器(4)中的传感器(4a)位于所述飞行器(A)的所述蒙皮(P)的相对于所述蒙皮(P)的判别振动本征模的中性点处，并且所述中央处理单元(3)根据所述传感器阵列(2)的所述数据以及根据所述蒙皮(P)的模态特性计算的所述蒙皮对外部激励的响应模型来评估撞击参数(F，I，T)，所述方法的特征在于，其包括以下步骤：

-比较步骤(E1)，其中，所述中央处理单元(3)从所述传感器阵列(2)中的每个传感器(4a，5a1，……，5a3)接收信号(S4a，S5a1，……，S5a3)并将所述信号中每个信号的幅值与表征异常事件的预定阈值(K)进行比较；

-定位撞击区域的步骤(E2)，如果来自所述传感器阵列(2)中的所述传感器(4a，5a1，……，5a3)的所述信号之一具有超过所述预定阈值(K)的幅值，则实施所述定位撞击区域的步骤，并且其中，所述中央处理单元(3)确定所述蒙皮(P)中已经发生所述飞行器(A)外部的元件与所述蒙皮(P)的撞击的区域(Z)；

-确定步骤(E3)，所述确定步骤与所述定位撞击区域的步骤(E2)同时进行，其中，所述中央处理单元(3)根据所述传感器阵列(2)中的所述传感器(4a，5a1，……，5a3)的所述信号确定撞击时刻(t₀)，所述撞击时刻与所述飞行器(A)外部的元件同所述蒙皮(P)接触的时刻相对应；

-处理振动测量结果的步骤(E4)，其中，所述中央处理单元(3)从所述撞击时刻(t₀)之后的某个时间且在预定持续时间内从所述第一组传感器(4)中的传感器(4a)接收信号；

-优化步骤(E5)，其中，所述中央处理单元(3)计算撞击持续时间(T)的估计值和所述蒙皮的振动模式的贡献(X_F)的估计值所述估计值是根据在所述处理振动测量结果的步骤(E4)中处理的所述第一组传感器(4)中的所述传感器(4a)的所述信号以及根据所述第一组传感器对任何激励的数学响应模型来计算的；

-定位撞击点(F)的步骤(E6)，其中，所述中央处理单元(3)根据在所述蒙皮(P)的模态矩阵(Φ)的行和所述蒙皮的振动模式的贡献的估计值中进行的共线性搜索来确定被称为“候选撞击点”(Fcand)的估计撞击点的坐标；

-估计撞击能量的步骤(E7)，其中，所述中央处理单元(3)根据撞击强度(I)的估计值、撞击持续时间(T)的估计值以及所述蒙皮的振动模式的贡献(X_F)的估计值来估计每个候选撞击点(Fcand)处的撞击能量(E)；

-警告步骤(E8)，其中，如果候选点(Fcand)处的撞击强度的能量大于预定阈值(G)，则所述中央处理单元(3)发送警告信号(Salert)。