[发明专利]无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法

说明书

本发明公开了一种无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法，真正实现了涡环预警，提前防护功能，并且即便进入了涡环状态也提出了快速合理进行解脱的解决方案，保障了无人直升机的飞行安全。本发明提供的无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法，可以实时判断当前无人直升机的安全状态，并将状态信息发送至控制端提示给操作手进行预警，同时其稳定可靠且预警精度高，极大的提高了无人直升机的飞行安全性。

技术领域

本发明涉及无人直升机飞行安全领域，尤其涉及一种无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法。

背景技术

随着无人直升机行业的飞速发展，无人直升机的飞行安全尤为重要。由于种种原因，无人直升机可能会引发多种的非正常飞行状态，其中就包括涡环状态。涡环状态是直升机在下降或下滑飞行阶段一种固有的危及飞行安全的危险状态。

研究发现，当直升机处在悬停状态或以小速度前飞时，由于旋翼的作用，桨盘上游的气流被旋翼吸入，然后向下排出，从而产生诱导速度，旋翼产生升力。旋翼诱导速度沿半径的分布近似呈三角形分布，也就是说，靠近桨心和桨尖处诱导速度小，在桨心和桨尖处诱导速度为0，升力为0。当直升机垂直下降时，根据相对运动原理，气流向上运动，此时向下的旋翼诱导速度与向上的气流相遇，形成紊乱的漩涡。直升机在缓慢下降时，桨盘处仍是诱导气流起主导作用，但尾流中有些紊乱，当直升机的下降速度V_y大于0.28倍的旋翼平均诱导速度υ₁₀时，向上的气流在桨心和桨尖附近冲过桨盘，而后又被旋翼吸入，使旋翼运行在环圈形的旋转气团内，流态很不稳定，此状态称之为典型的涡环状态，其中当下降速度V_y与旋翼平均诱导速度υ₁₀之间呈如下关系：时最为严重。此时不仅升力变化无常，旋翼消耗大量的功率，而且俯仰及滚转力矩也有改变，致使直升机颠簸、下跌、操纵失灵。因此说，直升机在涡环状态下飞行是一种高风险的飞行，如果没有足够的高度或没有采用正确及时的改出措施，就会造成坠地事故。

因此说，如何对无人机直升机的涡环状态进行预警脱离是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法，通过计算给出涡环状态边界，进而来控制避免无人直升机在飞行中进入涡环状态，以及一旦进入涡环状态后实施控制脱离涡环状态。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种无人直升机涡环状态的预警脱离控制方法，包括如下操作步骤：

通过计算给出无人直升机的前飞空速V_X与下降速度V_y之间的固定飞行关系曲线；

根据所述固定飞行关系曲线计算当前无人直升机的告警边界的临界下滑角A，同时根据所述固定飞行关系曲线计算当前无人直升机的危险边界的临界角B；

在实时飞行过程中，实时计算得到当前下滑角C，根据当前下滑角C与所述告警边界的临界下滑角A以及所述危险边界的临界角B关系，判定当前无人直升机的飞行状态，并进行涡环边界预警操作。

优选的，作为一种可实施方案；所述在实时飞行过程中，实时计算得到当前下滑角C，根据当前下滑角C与所述告警边界的临界下滑角A以及所述危险边界的临界角B关系，判定当前无人直升机的飞行状态，并进行涡环边界预警操作，具体包括如下操作步骤：

在实时飞行过程中，实时计算得到当前无人直升机的实际前飞空速V_X，实时获取当前无人直升机的下降速度V_y，根据实时测量的下降速度V_y/前飞空速V_X的数据计算得到当前下滑角C；

其中，tanC＝下降速度V_y/前飞空速V_X；