CN115071959A - 控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质，用于有效降低起飞滑行距离，缩短起飞滑行时间，提高起飞滑行效率；同时在飞机降落后，可以辅助飞机减速，回收能量，提高飞机能耗效率。主要技术方案为：确定飞机的飞行状态；若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。

Description

控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
一般固定翼飞机在起飞阶段进行滑跑加速，在达到起飞速度后通过操纵飞机舵面使飞机抬头进而起飞。整个起飞滑跑过程需要飞机需要获取足够的速度，以获得足够的升力支撑飞机起飞；在降落触地后，通过飞机上各气动舵面与机轮刹车，进行减速制动，降低滑行速度。
目前，固定翼飞机主要使用主动力装置提供推力，在地面滑行及起飞滑跑阶段，主推进装置工作效率低，能耗大。
发明内容
本发明提供一种控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质，用于提高控制飞机的起飞与降落效率。
本发明实施例提供一种控制飞机的起飞与降落方法，所述方法包括：
确定飞机的飞行状态；
若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
在本发明提供的一个可选实施例中，所述增加电机的驱动转速与扭矩之前，所述方法还包括：
确定所述飞机是否为起飞油门状态；
所述增加电机的驱动转速与扭矩，包括：
若所述飞机为起飞油门状态，则增加电机的驱动转速与扭矩。
在本发明提供的一个可选实施例中，所述增加电机的驱动转速与扭矩之后，所述方法还包括：
确定所述飞机是否到达起飞离地速度；
若所述飞机到达起飞离地速度，停止增加所述电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞机未到达起飞离地速度，继续增加所述电机的驱动转速与扭矩。
在本发明提供的一个可选实施例中，所述增加所述电机的驱动转速与扭矩，包括：
根据起飞油门量，增加所述电机的驱动转速与扭矩。
在本发明提供的一个可选实施例中，在将电机的机械能量转换为电能之后，所述方法还包括：
在所述飞机触地后，确定所述飞机是否达到目标速度；
若所述飞机到达目标速度，停止将电机的机械能量转换为电能；
若所述飞机未到达目标速度，继续将电机的机械能量转换为电能。
本发明实施例提供一种控制飞机的起飞与降落装置，所述装置包括：
主起落架机轮支撑结构、起落架机轮、轮毂电机、电机驱动器、控制器和电源；
轮毂电机与主起落架机轮刚性连接，轮毂电机驱动起落架机轮转动，电机驱动器接收电源的电能与控制器的指令；
所述控制器，用于执行上述控制飞机的起飞与降落方法。
在本发明提供的一个可选实施例中，在飞机起飞滑跑的过程中，由控制器产生起飞驱动指令至电机驱动器，电机驱动器驱动轮毂电机转动使飞机加速滑跑；
在飞机降落过程中，在所述飞机触地后，将轮毂电机的机械能量转换为电能。
在本发明提供的一个可选实施例中，所述起落架机轮包括两个主起落架机轮和两个前起落架机轮。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述控制飞机的起飞与降落方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述控制飞机的起飞与降落方法。
本发明提供的一种控制飞机的起飞与降落方法、装置、计算机设备及存储介质，确定飞机的飞行状态；若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。通过本发明可有效降低起飞滑行距离，缩短起飞滑行时间，提高起飞滑行效率；同时在飞机降落后，可以辅助飞机减速，回收能量，提高飞机能耗效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中应用于固定翼飞机的架构图；
图2是本发明一实施例中控制飞机的起飞与降落方法的一流程图；
图3是本发明一实施例中起飞滑行阶段的流程图；
图4是本发明一实施例中降落减速阶段的流程图；
图5是本发明一实施例中控制飞机的起飞与降落装置的一原理框图；
图6是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明主要应用于固定翼飞机起落架部分。包含主起落架机轮支撑结构(1)、两个主起落架机轮(2)、两个轮毂电机(4)、两个电机驱动器(3)、霍尔传感器(5)、前起落架(6)，控制器(8)和电源(8)。
其中，轮毂电机(4)与主起落架机轮(2)刚性连接，电机直接驱动机轮转动，进而驱动飞机前进。电机驱动器(3)接收电源(7)电能与控制器(6)的指令，产生驱动电机的电流，使电机按目标驱动飞机前进。或者在飞机减速过程中，电机本身转子磁场的旋转对通过定子线圈产生交变感应电流，电机驱动器通过对特定算法以及整流器件，将交变电流转换为直流电，回收至电源储能设备中，从而将电机转动的机械能量转化为电能。
在飞机起飞滑跑的过程中，一般使用主动力装置(螺旋桨，涡扇等)产生推力，驱动飞机前进。在低速阶段主动力装置效率低，能耗高，对飞机能量浪费严重。通过使用电驱动机轮，在飞机起飞滑跑的过程中，由控制器产生起飞驱动指令至电机驱动器，电机驱动器驱动电机转动使飞机加速滑跑，辅助飞机起飞在低速阶段，电驱动***能量转化率高，相比使用主动力装置驱动飞机前进，能够提高能量利用率，同时由于电驱动的辅助，使飞机起飞滑跑加速更快，缩短起飞距离。在飞机降落过程中，飞机触地后，减速过程中，通过上述的能量回收方法，辅助飞机减速并将飞机动能部分转化为电能，回收部分能量，提高飞机能效。
在一实施例中，如图2所示，提供了一种控制飞机的起飞与降落方法，以该方法包括如下步骤：
S201，确定飞机的飞行状态。
S202，若飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩。
如图3所示，在本发明提供的一个可选实施例中，所述增加电机的驱动转速与扭矩之前，所述方法还包括：确定所述飞机是否为起飞油门状态；所述增加电机的驱动转速与扭矩，包括：若所述飞机为起飞加速油门状态，则增加电机的驱动转速与扭矩。所述增加电机的驱动转速与扭矩之后，所述方法还包括：确定所述飞机是否到达起飞离地速度；若所述飞机到达起飞离地速度，停止增加所述电机的驱动转速与扭矩；若所述飞机未到达起飞离地速度，继续增加所述电机的驱动转速与扭矩。
具体的，所述增加所述电机的驱动转速与扭矩，包括：根据起飞油门量，增加所述电机的驱动转速与扭矩。
在本实施例中，在起飞滑行开始时，对油门状态进行判断，若达到起飞加速油门状态则由控制器计算出所需的电机转速指令(或者加速所需扭矩指令)并发送至电机驱动器。若未达到起飞加速油门，则电机驱动器待机。在获得加速指令后，电机驱动器控制电机，依据飞机起飞加速指令，提供驱动电机所需的交变电流，增加电机输出扭矩与转速推动飞机加速，此阶段飞机主推力装置同时工作。在判断达到起飞离地速度后，关闭电驱动加速，若未达到则继续加速。
S203，若飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
如图4所示，在本发明提供的一个可选实施例中，在将电机的机械能量转换为电能之后，所述方法还包括：在所述飞机触地后，确定所述飞机是否达到目标速度；若所述飞机到达目标速度，停止将电机的机械能量转换为电能；若所述飞机未到达目标速度，继续将电机的机械能量转换为电能。
在本实施例中，在飞机降落触底后，判断飞机速度是否已小于目标速度，若未达到目标速度，则开始能量回收，将飞机动能通过电机能量回收转换至电能，回收至电储能装置。即辅助飞机减速，也提高能量利用效率。
地面滑行分为控制输入为起飞油门量和驱动模式开关(滑行，起飞加速，在空中，降落减速)输出为电机转速指令。驱动模式的三个状态对应控制不同为：
滑行状态下：电机转速受限为飞机滑行速度，且可以正反转，使飞机可以低速前进后退；
起飞加速状态下：电机转速限制放开，提升至高于起飞滑行速度转速。飞机油门量为起飞油门时，转速指令提高，对应至起飞速度指令；
在空中状态下：电机转速指令为0；
降落减速状态下：电机驱动器控制开始能量回收，辅助飞机减速并将动能转换至电能进行回收。
本发明提供的一种控制飞机的起飞与降落方法，确定飞机的飞行状态；若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。通过本发明可有效降低起飞滑行距离，缩短起飞滑行时间，提高起飞滑行效率；同时在飞机降落后，可以辅助飞机减速，回收能量，提高飞机能耗效率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供一种控制飞机的起飞与降落装置，该控制飞机的起飞与降落装置与上述实施例中控制飞机的起飞与降落方法一一对应。如图5所示，该控制飞机的起飞与降落装置包括：确定模块10、增加模块20、转换模块30。各功能模块详细说明如下：
确定模块10，用于确定飞机的飞行状态；
增加模块20，用于若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；
转换模块30，用于若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
在一个可选的实施例中，确定模块10，还用于确定所述飞机是否为起飞油门状态；
增加模块20，用于若所述飞机为起飞油门状态，则增加电机的驱动转速与扭矩。
在一个可选的实施例中，确定模块10，还用于确定所述飞机是否到达起飞离地速度；
停止模块40，用于若所述飞机到达起飞离地速度，停止增加所述电机的驱动转速与扭矩；
增加模块20，用于若所述飞机未到达起飞离地速度，继续增加所述电机的驱动转速与扭矩。
在一个可选的实施例中，增加模块20，用于根据起飞油门量，增加所述电机的驱动转速与扭矩。
在一个可选的实施例中，确定模块10，还用于在所述飞机触地后，确定所述飞机是否达到目标速度；
停止模块40，用于若所述飞机到达目标速度，停止将电机的机械能量转换为电能；
转换模块30，用于若所述飞机未到达目标速度，继续将电机的机械能量转换为电能。
关于控制飞机的起飞与降落装置的具体限定可以参见上文中对于控制飞机的起飞与降落计算方法的限定，在此不再赘述。上述控制飞机的起飞与降落装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种控制飞机的起飞与降落方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
确定飞机的飞行状态；
若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
确定飞机的飞行状态；
若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制飞机的起飞与降落方法，其特征在于，所述方法包括：
确定飞机的飞行状态；
若所述飞行状态为起飞滑行状态，则增加电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞行状态为降落减速状态，则将电机的机械能量转换为电能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增加电机的驱动转速与扭矩之前，所述方法还包括：
确定所述飞机是否为起飞油门状态；
所述增加电机的驱动转速与扭矩，包括：
若所述飞机为起飞油门状态，则增加电机的驱动转速与扭矩。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述增加电机的驱动转速与扭矩之后，所述方法还包括：
确定所述飞机是否到达起飞离地速度；
若所述飞机到达起飞离地速度，停止增加所述电机的驱动转速与扭矩；
若所述飞机未到达起飞离地速度，继续增加所述电机的驱动转速与扭矩。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述增加所述电机的驱动转速与扭矩，包括：
根据起飞油门量，增加所述电机的驱动转速与扭矩。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将电机的机械能量转换为电能之后，所述方法还包括：
在所述飞机触地后，确定所述飞机是否达到目标速度；
若所述飞机到达目标速度，停止将电机的机械能量转换为电能；
若所述飞机未到达目标速度，继续将电机的机械能量转换为电能。
6.一种控制飞机的起飞与降落装置，其特征在于，所述装置包括：
主起落架机轮支撑结构、起落架机轮、轮毂电机、电机驱动器、控制器和电源；
轮毂电机与主起落架机轮刚性连接，轮毂电机驱动起落架机轮转动，电机驱动器接收电源的电能与控制器的指令；
所述控制器，用于执行权利要求1至5任一项所述的控制飞机的起飞与降落方法。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
在飞机起飞滑跑的过程中，由控制器产生起飞驱动指令至电机驱动器，电机驱动器驱动轮毂电机转动使飞机加速滑跑；
在飞机降落过程中，在所述飞机触地后，将轮毂电机的机械能量转换为电能。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述起落架机轮包括两个主起落架机轮和两个前起落架机轮。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述控制飞机的起飞与降落方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述控制飞机的起飞与降落方法。
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