[发明专利]面向高低起伏地形环境的倾转旋翼机飞行控制方法及系统

说明书

本发明提供一种面向高低起伏地形环境的倾转旋翼机飞行控制方法及系统，首先计算各状态下旋翼对机体产生的俯仰力矩和平尾对机体产生的俯仰力矩；其次将各状态下旋翼对机体产生的俯仰力矩和平尾对机体产生的俯仰力矩进行求和，获得不同状态下的机体俯仰力矩；然后将不同状态下的机体俯仰力矩输入倾转旋翼机动力学模型，获得不同状态下的机体俯仰角增加速率；最后选取俯仰角增加速率最快的状态作为当前飞行速度下的最佳操纵状态，切换至最佳操纵状态对应的操纵模式，实现倾转旋翼机在高低起伏地形环境下最佳飞行。本发明以机体俯仰角增加速率随操纵量变化的快慢作为俯仰机动特性的依据，使倾转旋翼机在高低起伏地形的操纵功效提升至少40％。

技术领域

本发明涉及倾转旋翼机飞行控制技术领域，特别是涉及一种面向高低起伏地形环境的倾转旋翼机飞行控制方法及系统。

背景技术

倾转旋翼机结合了固定翼飞机和直升机的优点，既可以像直升机一样悬停起降、侧飞、倒飞，具有固定翼飞机的高速巡航能力，是国内外重点研究的机型。由于其兼顾直升机飞行模式和固定翼飞机飞行模式，因此，倾转旋翼机可以在多种地形、场景下进行飞行任务。

倾转旋翼机不同飞行模式间的变换和操纵，会使得倾转旋翼机的飞行性能发生较大的变化，也影响着飞行器飞行任务的效率和成败。因此，合理的切换倾转旋翼机模式，使倾转旋翼机在高低起伏地形环境下采取特定的飞行模式和飞行状态是一大难点。

目前国内有一种倾转旋翼飞行器过渡态切换的最优控制器设计方法专利，申请号为201810040012.5。此专利通过在黎曼几何流形中一个特殊的正交矩阵群与R³半直积所构成的位形空间群上建模并设计出针对燃料消耗，切换时刻等最优控制器的设计方法，该方法主要研究燃油耗损与飞行状态切换的关系，未考虑实际飞行过程中倾转旋翼机的俯仰机动特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向高低起伏地形环境的倾转旋翼机飞行控制方法及系统，综合考虑实际飞行过程中倾转旋翼机的俯仰机动特性，以实现最佳飞行。

为实现上述目的，本发明提供了一种面向高低起伏地形环境的倾转旋翼机飞行控制方法，所述方法包括：

步骤S1：获取当前旋翼转速和当前飞行速度；

步骤S2：将所述当前旋翼转速输入旋翼气动模型，计算各状态下旋翼对机体产生的俯仰力矩；

步骤S3：将所述当前飞行速度输入平尾气动模型，计算各状态下平尾对机体产生的俯仰力矩；

步骤S4：将各状态下旋翼对机体产生的俯仰力矩和平尾对机体产生的俯仰力矩进行求和，获得不同状态下的机体俯仰力矩；

步骤S5：将不同状态下的机体俯仰力矩输入倾转旋翼机动力学模型，获得不同状态下的机体俯仰角增加速率；

步骤S6：选取俯仰角增加速率最快的状态作为当前飞行速度下的最佳操纵状态，切换至最佳操纵状态对应的操纵模式，实现倾转旋翼机在高低起伏地形环境下最佳飞行。

可选地，在步骤S1之前还包括：

以实际测量的不同短舱倾转角以及不同纵向周期变距操纵量为输入，以实际测量的不同短舱倾转角以及不同纵向周期变距对应的旋翼对机体产生的俯仰力矩为输出，构建旋翼气动模型。

可选地，在步骤S1之前还包括：

以实际测量的不同短舱倾转角以及不同升降舵偏转角为输入，以实际测量的不同短舱倾转角以及不同升降舵偏转角对应的平尾对机体产生的俯仰力矩为输出，构建平尾气动模型。

可选地，所述将所述当前旋翼转速输入旋翼气动模型，计算各状态下旋翼对机体产生的俯仰力矩，具体公式为：