[发明专利]一种直升机尾桨失效状态下应急替代装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种直升机在尾桨失效状态下应急替代装置及控制方法，在单旋翼带尾桨构型的直升机尾梁末端布置气口喷嘴，压缩气瓶布置在尾梁过渡段或者机身内部；控制气瓶的开关布置在驾驶舱，气瓶控制装置与脚蹬位移传感器电气信号联动，可通过脚蹬位移控制气瓶出气量大小；气口喷嘴受控于控制单元，一般情况下，不用打开气瓶控制开关。对于单旋翼带尾桨构型的直升机，在出现尾桨失效故障时，飞行员可打开气瓶开关，通过脚蹬位移控制气瓶出气量大小，依靠尾部气流开口喷射气流，形成反扭矩作用力，从而维持直升机航向稳定，为应急着陆争取时间，减少直升机损伤概率和提升机内乘员生存几率，避免坠毁事故发生。

技术领域

本发明涉及直升机飞行控制领域，具体涉及一种直升机尾桨失效状态下应急替代装置及控制方法。

背景技术

对于单旋翼带尾桨构型的直升机，直升机尾桨主要起到平衡直升机主旋翼转动引起的反扭矩，控制直升机航向的作用。尾桨失效一般指直升机在飞行过程中由于尾桨失效，使飞行员失去对尾桨的控制，导致直升机受主旋翼影响，向一个方向不停的转，无法控制直升机航向。当尾桨失效后，直升机将由于主旋翼的反作用扭矩会使直升机在低速时快速旋转。

尾桨失效一般包括：一类是传动系统故障，主要是内部机件疲劳磨损或者尾部猛烈撞击等导致的尾桨传动轴损坏，是尾桨拉力丧失。一类是操纵系统故障，主要是内部摩擦力或者外部撞击导致的尾桨操纵线系损坏，尾桨桨距自由变换或者是卡滞在某一桨距位置不能变换，是飞行员失去对尾桨拉力的操纵。还有一类是尾桨桨叶自身损坏，造成操纵困难的情况。

尾桨失效处理一般经历三个阶段：瞬态过渡阶段，机动飞行阶段和着陆阶段，飞行员的主要操作包括提升高度，向上提升，进行改出正向飞行，找到安全的降落点，曲线降落在目标场地，在着陆前向自旋方向横滚获得反扭矩。

尾桨失效时，为保障安全着陆，依赖飞行员的个人特情训练水平和应急处变能力，然而在低空情况下，飞行高度不足，改出时间短，而且在应急情况下，极容易出现飞行员精神紧张，判断错误、操作不当而导致直升机姿态失控，从而发生机毁人亡的重大事故。

发明内容

本发明提出一种直升机在尾桨失效状态下应急替代装置及控制方法，通过控制压缩气瓶的开关和调节出气量的大小，来改变作用与尾梁的反扭矩力大小，从而控制直升机航向；通过改变气口喷嘴的气流朝向，增加飞行员对直升机俯仰上的控制，以有效克服在直升机姿态失控情况下由于不能对直升机进行有效控制而带来的严重后果。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种直升机尾桨失效状态下应急替代装置，包括开关显示面板、控制单元、脚蹬位移传感器、气瓶控制装置、充气气瓶、三轴加速度传感器和气口喷嘴，其中：

开关显示面板设置在直升机操纵台上，开关显示面板上有气瓶控制开关、尾桨失效应急状态提示灯；开关显示面板与控制单元和气瓶控制装置连接；其中所述气瓶控制开关用来打开/关闭气瓶供气；应急状态提示灯接受控制单元的控制；

控制单元布置在直升机操纵台下方，与开关显示面板、脚蹬位移传感器、气瓶控制装置、三轴加速度传感器、气口喷嘴相连接；控制单元用于获取脚蹬位移传感器的信号和尾梁末端或者垂尾位置的加速度信号，进行综合处理和判读，当出现尾桨失效的状态时，通过所述应急状态提示灯给飞行员提供应急状态的提醒，并根据脚蹬位移信号和加速度信号，控制气瓶控制装置调节出气风量大小，以及控制气口喷嘴喷出的气流朝向；

脚蹬位移传感器，布置在直升机驾驶舱左脚脚蹬操纵杆下方，用于采集飞行员踩踏脚蹬的位移信号；气瓶控制装置，布置在充气气瓶出气口位置，用于接收气瓶控制开关的信号，打开和关闭充气气瓶的供气口；充气气瓶，布置在直升机尾梁过渡段或者机身内部，用于存储高压惰性气体；三轴加速度传感器，布置在直升机尾梁末端或者垂尾上，用于采集直升机尾梁末端或者垂尾位置处的加速度信号；气口喷嘴，布置在直升机尾梁末端，气口喷嘴通过供气管路与所述充气气瓶连接；其气流喷出方向为垂直于垂尾方向，且能在所述控制单元的控制下，调节气流喷出的方向。