CN115328187A - 基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器控制方法，其中，飞行器控制方法包括：侧杆从初始状态开始处于侧杆模式，并且锁止前轮转弯模式的功能，随后飞行器运行，当飞行器运行时，在检测到飞行器在地面并且检测到飞行器的机轮速度小于第一阈值时，方法包括：激活侧杆的前轮转弯模式，并且锁止侧杆模式的功能，随后检测所述侧杆的权限开关的按压状态；以及当飞行器运行时，在检测到飞行器在地面并且检测到飞行器的机轮速度大于第一阈值后，或者在检测到飞行器不在地面时，则方法包括：激活侧杆的侧杆模式，并且锁止前轮转弯模式的功能，随后检测侧杆的权限开关的按压状态。

Description

基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器 控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器控制方法法，具体地涉及在飞行器不同运行场景下的侧杆的前轮转弯模式与侧杆模式之间的自动切换，以及在飞行器不同运行场景下的按压侧杆的权限开关发出不同指令，属于民用飞行器飞行控制***操纵器件设计领域。

背景技术

采用侧杆实现飞行器俯仰和滚转姿态控制是当代民用飞行器的发展趋势。传统民用飞行器分别以前轮转弯手轮和侧杆作为驾驶员(或称为操作者)的手部操纵输入，以脚蹬踏板作为脚部输入，通过位移传感器将驾驶员的机械操纵转换为电信号输出给对应的飞行器机载计算机，以实现飞行器在地面时的转弯控制和在飞行时的姿态控制。

目前，民用飞行器上采用常规前轮落架转弯手轮和侧杆，其控制逻辑大致如下：

前轮转弯手轮：当驾驶员转动转弯手轮时，手轮中的位置传感器向刹车***控制组件发送转弯操纵信号，控制飞行器转弯。此外，驾驶员也能够踩踏脚蹬踏板，同时地发出前轮转弯的控制信号。

侧杆：当驾驶员操纵侧杆时，侧杆中的位置传感器向飞行操纵计算机发送俯仰/滚转信号，控制飞行器俯仰/滚转姿态。

但是，常规的前轮转弯手轮和侧杆组件分开布置具有如下不足：

a)通常分为两个设备，重量较大，占用空间多。由于侧操纵台上空间有限，需同时布置侧杆、前轮转弯手轮和侧显示器，难以找到最优布置点，可能会令驾驶员操纵不适或对其产生干涉；

b)飞行器在滑行、起飞滑跑过程中，驾驶员需要将手从手轮移动到用于飞行控制的侧杆上，给驾驶员的操纵带来不便；

c)常规的轮转弯手轮和侧杆分别通过各自设备内部的位移传感器将驾驶员机械操纵转换为电信号，并分别输出给对应的计算机，实现飞行器在地面的转弯控制和飞行时的姿态控制，该控制方法并不能满足一体化集成前轮转弯功能侧杆的控制需求。

考虑到传统前轮转弯手轮和侧杆常规分开式布局的设计特征并不能完全令人满意，对此，由BAE***公共有限公司提出了一种用于控制飞行器的控制***。

该控制***的特点为基于常规的被动侧杆提出了新的控制方案。具体地，当飞行器在飞行时，侧杆俯仰轴控制飞行器俯仰，侧杆滚转轴控制飞行器滚转；当飞行器在地面时，侧杆俯仰轴控制飞行器刹车，侧杆滚转轴控制飞行器前轮转弯。

然而，这种集成的控制方式与常规的驾驶操作习惯不一致，使得驾驶员操作时不舒服或者会引起误操作，导致飞行器存在安全风险。

目前，发明人的在先申请(申请号202111576724.7)中提出了一种集成前轮转弯功能和侧杆功能飞行器操纵装置，包括：支承座、侧杆操纵部、转弯操纵部、卡止装置以及作动装置，其中，在卡止状态中，转弯操纵部不能相对于侧杆操纵部枢转，使得飞行器操纵装置处于侧杆模式，并且其中，在释放状态中，转弯操纵部能够相对于侧杆操纵部围绕竖直轴线Z枢转，并且飞行器操纵装置处于前轮转弯模式。使得能够节省安装空间并便于飞行员的操纵，能够提高操纵效率，并提高操纵的可靠性。

发明人的另一在先申请(申请号202111576292.X)中提出了一种飞行器操纵控制***，包括：飞行器状态传感器、处理***、如上所述的飞行器操纵装置，其中，处理***基于飞行器的状态和开关信号向锁止装置发送锁止控制指令，以控制锁止装置的操作。这种控制***能够改善飞行器操纵装置的可靠性。

然而，基于驾驶员实际驾驶飞行器后的反馈，希望在上述申请的飞行器操纵装置的基础上，进一步增加允许飞行器自动切换侧杆模式和前轮转弯模式的不同的应用场景，以及在需要人工控制飞行器时能够根据不同的运行场景方便地对飞行器发出不同控制指令。

因此，仍然存在对现有飞行器侧杆的功能切换逻辑和功能抑制逻辑以及侧杆的权限开关适用场景作进一步改进的需求。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本申请基于已申请的飞行器操纵装置和飞行器操纵控制***，提出了一种飞行器控制方法，包括侧杆的前轮转弯功能与侧杆功能(俯仰、横滚)之间切换，以及基于飞行器飞行状态，在按压侧杆权限开关时输出不同的侧杆权限开关信号，以满足驾驶员在不同运行场景下的驾驶控制需求。

为解决上述问题，本发明提供了

一种基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器控制方法，其中，飞行器控制方法包括：侧杆从初始状态开始处于侧杆模式，并且锁止前轮转弯模式的功能，随后飞行器开始运行，当飞行器运行时，在检测到飞行器在地面并且飞行器的机轮速度小于第一阈值时，激活侧杆的前轮转弯模式，并且锁止侧杆模式的功能，随后检测侧杆的权限开关的按压状态；以及当飞行器运行时，在检测到飞行器在地面并且飞行器的机轮的速度大于第一阈值时，或者在检测到飞行器不在地面时，激活侧杆的侧杆模式，并且锁止前轮转弯模式的功能，随后检测侧杆的权限开关的按压状态。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活前轮转弯模式期间，在检测到侧杆的权限开关处于释放放松状态时，维持飞行器的侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号，并且用于前轮转弯的第一信号是侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活前轮转弯模式期间，在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，维持侧杆前轮转弯信号并且切断脚蹬前轮转弯信号，并且用于前轮转弯的第一信号是侧杆前轮转弯信号。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活前轮转弯模式期间，用于前轮转弯的第一信号分两路，其中一路信号通过作动器控制电子装置输入到飞行器的飞行操纵计算机中，并且另一路信号直接输入到飞行器的起落架控制计算机中。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活侧杆模式期间，在检测到侧杆的权限开关处于释放放松状态时，维持现有的侧杆优先权状态。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活侧杆模式期间，如果飞行器未处于自动飞行模式，则在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，激活侧杆的侧杆优先权，允许侧杆发出的指令优于另一驾驶位的侧杆。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活侧杆模式期间，如果飞行器已经处于自动飞行模式，则在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，断开自动飞行模式，允许驾驶员介入人工控制。

根据本发明的一个方面，在侧杆激活侧杆模式期间，激活侧杆的侧杆优先权的开关信号或者断开自动飞行模式的开关信号通过不同的作动器控制电子装置输入到飞行器的飞行操纵计算机中。

本发明的控制方法有利之处在于，可以基于飞行器运行状态，自动切换侧杆的侧杆模式和前轮转弯模式两种工作模式；并且在对应的特定条件下，侧杆的权限开关可以输出不同的开关控制指令：

1)当飞行器在地面(满足包括但不限于轮载、轮速、高度等条件)且轮速小于阈值V0时，按压权限开关后输出的控制指令为临时切断脚蹬前轮转弯信号；

2)当飞行器在地面(满足包括但不限于轮载、轮速、高度等条件)且轮速大于阈值V0或飞行器在空中但不处于自动飞行时，按压权限开关后输出的控制指令为侧杆优先权控制；

3)当飞行器在自动飞行状态下，按压权限开关后输出的控制指令为断开自动飞行。

本发明的这种基于飞行器运行状态的控制方法符合飞行员的实际需求，并且侧杆权限开关是现有的，无需增设额外的指令开关。

附图说明

为了描述可获得本发明的上述和其他有点和特征的方式，将用过参考附图中示出的本发明的示例性实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。可以理解，这些附图只描绘了本发明的各示例性实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图并利用附加特征和细节来描述和解释本发明，在附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的用于侧杆的飞行器控制方法的流程图；

图2是根据本发明的优选实施例的飞行器的电气接口的示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际运行情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

飞行器通常包括飞行状态传感器、飞行器机载处理***和飞行器操纵装置。

飞行状态传感器用于感测飞行器的对地速度、机轮转速、离地面距离等信息，并且向飞行器机载处理***发送对应的信号。

飞行器机载处理***基于来自飞行器状态传感器的信号判断飞行器处于离地飞行状态或者地面状态，其中，飞行器机载处理***较佳地包括飞行操纵计算机和起落架控制计算机。飞行操纵计算机用于在飞行器飞行时控制飞行器的姿态，例如飞行器的俯仰和滚转姿态。起落架控制计算机用于在飞行器在地面滑行时控制飞行器的起落架，例如前起落架机轮的转弯功能。

飞行器操纵装置例如本发明的侧杆，其中，本发明的主驾驶和副驾驶各自具有其对应的飞行器控制侧杆。

图1示意性地示出了本发明的优选实施例的用于侧杆的飞行器控制方法100的流程图。

在该方法中，首先，从初始状态101开始，侧杆处于“侧杆模式”，如步骤103所示，其中，操纵侧杆仅能执行其侧杆模式的功能，即，允许侧杆的俯仰轴和滚转轴的转动，使得驾驶员能够经由侧杆控制飞行器的俯仰姿态和滚转姿态，而侧杆的“前轮转弯模式”的功能是锁止的，即，锁止所述侧杆的转弯轴的转动。

随后，飞行器开始运行，并且进入到步骤105，飞行操纵计算机实时地监控飞行器运行时的飞行器状态。

该方法100随后行进到步骤107，飞行操纵计算机通过前述的来自飞行器状态传感器的信号判断飞行器是否在地面上，即判断飞行器处于离地飞行状态或者地面滑行状态。

若步骤107处的判断结果为“是”，则方法100行进到步骤109，进一步判断飞机轮速是否小于预定的阈值V0。

若步骤109处的判断结果为“是”，则飞行器速度较低，即意味着飞行器处于地面滑行状态的低速行驶阶段，那么方法100行进到步骤111。

该方法100在步骤111处进入第一应用场景，包括激活侧杆的前轮转弯模式并且锁止其侧杆模式的功能，即，允许侧杆的转弯轴的转动并且锁止侧杆的俯仰轴和滚转轴的转动。此时，驾驶员能够利用侧杆的前轮转弯模式控制前起落架机轮的转弯，也可以控制主起落架转向轮的同步转弯。

在优选实施例中，该方法100进一步行进到步骤113，飞行操纵计算机实时监控各个侧杆的权限开关的按压状态。

该方法100在步骤115处判断各个侧杆的权限开关是否处于按压激活状态，即驾驶员是否按压其对应的侧杆的权限按钮。

若在步骤115处的判断结果为“是”，即，在侧杆激活前轮转弯模式期间，在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，意味着驾驶员期望维持侧杆前轮转弯信号并且中断脚蹬踏板的脚蹬前轮转弯信号这样可以防止脚踩到脚蹬时对飞机转弯方向的误操作。则方法100行进到步骤117，其中侧杆的权限开关发出切断脚蹬前轮转弯信号的开关信号。

在优选实施例中，切断脚蹬前轮转弯信号意味着仅仅维持飞行器的侧杆前轮转弯信号即，用于前轮转弯的信号是侧杆前轮转弯信号。随后，用于前轮转弯的信号在步骤121处发送到前轮转弯位置传感器组并且在步骤123处发送到起落架控制计算机。

若在步骤115处的判断结果为“否”，即，在侧杆激活前轮转弯模式期间，检测到侧杆的权限开关处于释放放松状态，意味着驾驶员期望维持侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号，或者在按压权限开关后驾驶员期望恢复脚蹬前轮转弯信号。则方法100行进到步骤119，维持脚蹬前轮转弯信号。

在优选实施例中，维持脚蹬前轮转弯信号意味着同时维持飞行器的侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号，即，用于前轮转弯的信号是侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号的共同作用。随后，用于前轮转弯的信号在步骤121处发送到前轮转弯位置传感器组并且在步骤123处发送到起落架控制计算机。

在优选实施例中，在各个侧杆激活其前轮转弯模式期间，用于前轮转弯的第一信号分两路，其中一路信号通过作动器控制电子装置输入到飞行器的飞行操纵计算机中，并且另一路信号直接输入到飞行器的起落架控制计算机中，在对比信号下能够进一步校对，计算和处理信号，能够提升安全性并且更好的实现对前轮转弯功能的操纵。

随后，方法100行进到步骤143，飞行器的状态响应于起落架控制计算机和飞机操纵计算机的控制指令对应地变化。

现在回到步骤107和步骤109处。若步骤107处的判断结果为“否”，或者若步骤109处的判断结果为“否”，则方法100行进到步骤125。

其中，步骤107处的判断结果为“否”，意味着飞行器已经处于飞行阶段；步骤109处的判断结果为“否”，飞行器速度高于阈值速度V0，即意味着飞行处于准备起飞的高速阶段。

该方法100在步骤125处进入第二应用场景，包括激活侧杆的侧杆模式并且锁止前轮转弯模式的功能，此时，驾驶员能够利用侧杆的侧杆模式控制飞行器的俯仰姿态和横滚姿态。

在优选实施例中，该方法100进一步行进到步骤127，飞行操纵计算机实时监控各个侧杆的权限开关的按压状态。

该方法100在步骤129处判断各侧杆的权限开关是否处于按压激活状态，即驾驶员是否按压其对应的侧杆的权限按钮。

若在步骤129处的判断结果为“是”，则进一步在步骤131处判断飞行器是否处于自动飞行模式。

若在步骤131处的判断结果为“是”，即，在侧杆激活侧杆模式期间，飞行器已经处于自动飞行模式，则在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，意味着驾驶员期望断开自动飞行模式，介入人工控制，则方法100行进到步骤133，其中侧杆的权限开关发出断开自动飞行模式的开关信号。

在优选实施例中，用于断开自动飞行模式的开关信号在步骤139处发送到俯仰/滚转位置传感器组并且在步骤141处发送到飞行操纵计算机。

若在步骤131处的判断结果为“否”，即，在侧杆激活侧杆模式期间，飞行器未处于自动飞行模式，则在检测到侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，意味着驾驶员期望其侧杆发出的指令优于优先于另一驾驶位的侧杆，则方法100行进到步骤135，其中侧杆的权限开关发出激活该侧杆的侧杆优先权的开关信号。

在优选实施例中，用于激活侧杆优先权的开关信号在步骤139处发送到俯仰/滚转位置传感器组并且在步骤141处发送到飞行操纵计算机。

现在返回步骤129处，若在步骤129处的判断结果为“否”，即，在侧杆激活侧杆模式期间，检测到侧杆的权限开关处于释放放松状态，意味着驾驶员期望维持现有侧杆优先权的状态。则方法100行进到步骤137，仍然维持现有的侧杆优先权的开关信号。

在优选实施例中，用于维持现有的侧杆优先权的开关信号在步骤139处发送到俯仰/滚转位置传感器组并且在步骤141处发送到飞行操纵计算机。

随后，方法100行进到步骤143，飞行器的状态响应于起落架控制计算机和飞机操纵计算机的控制指令对应地变化。

图2示意性地示出了本发明的优选实施例的飞行器的电气接口的示意图。在优选实施例中，飞行器在主驾驶位和副驾驶位处各自具有对应的侧杆。

在优选实施例中，在各个侧杆激活其前轮转弯模式期间，在优选实施例中，用于前轮转弯的第一信号分两路，其中一路信号通过作动器控制电子装置(ACE)输入到飞行器的飞行操纵计算机(即飞行控制模块，FCM)中，并且另一路信号直接输入到飞行器的起落架控制计算机中。较佳地，如图2中所示，本发明的控制***具有四个作动器控制电子装置和3个飞行控制模块。

在优选实施例中，在侧杆激活侧杆模式期间，用于激活侧杆的侧杆优先权的开关信号或者断开自动飞行模式的开关信号通过不同的作动器控制电子装置输入到飞行器的飞行操纵计算机中。

尽管以上已经描述了各种实施例，但应当理解，它们以示例而非限制的方式提出。对相关领域技术人员而言显而易见的是，所公开的主题可以其它特定的形式实施而不脱离其精神和必要特征。

本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

因此，以上所描述的实施例在所有方面被认为是示例性而非限制性的，并不作为对本发明做任何限制的依据。

Claims (8)

1.一种基于侧杆权限开关的用于带有前轮转弯功能的侧杆的飞行器控制方法，其特征在于，所述飞行器控制方法包括：

所述侧杆从初始状态开始处于侧杆模式，并且锁止前轮转弯模式的功能，随后所述飞行器开始运行，

当所述飞行器运行时，在检测到所述飞行器在地面并且所述飞行器的机轮速度小于第一阈值时，激活所述侧杆的前轮转弯模式，并且锁止所述侧杆模式的功能，随后检测所述侧杆的权限开关的按压状态；以及

当所述飞行器运行时，在检测到所述飞行器在地面并且所述飞行器的机轮的速度大于第一阈值时，或者在检测到所述飞行器不在地面时，激活所述侧杆的侧杆模式，并且锁止所述前轮转弯模式的功能，随后检测所述侧杆的权限开关的按压状态。

2.根据权利要求1所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述前轮转弯模式期间，在检测到所述侧杆的权限开关处于释放放松状态时，维持飞行器的侧杆前轮转弯信号和脚蹬前轮转弯信号，并且

用于前轮转弯的第一信号是所述侧杆前轮转弯信号和所述脚蹬前轮转弯信号。

3.根据权利要求2所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述前轮转弯模式期间，在检测到所述侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，维持所述侧杆前轮转弯信号并且切断所述脚蹬前轮转弯信号，并且

用于前轮转弯的第一信号是所述侧杆前轮转弯信号。

4.根据权利要求2或3所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述前轮转弯模式期间，所述用于前轮转弯的第一信号分两路，其中一路信号通过作动器控制电子装置输入到所述飞行器的飞行操纵计算机中，并且另一路信号直接输入到所述飞行器的起落架控制计算机中。

5.根据权利要求1所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述侧杆模式期间，在检测到所述侧杆的权限开关处于释放放松状态时，维持现有的侧杆优先权状态。

6.根据权利要求5所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述侧杆模式期间，如果飞行器未处于自动飞行模式，则在检测到所述侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，激活所述侧杆的侧杆优先权，允许所述侧杆发出的指令优于另一驾驶位的侧杆。

7.根据权利要求6所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述侧杆模式期间，如果飞行器已经处于自动飞行模式，则在检测到所述侧杆的权限开关被按压而处于按压激活状态时，断开所述自动飞行模式，允许驾驶员介入人工控制。

8.根据权利要求7所述的飞行器控制方法，其特征在于，

在所述侧杆激活所述侧杆模式期间，激活所述侧杆的侧杆优先权的开关信号或者断开所述自动飞行模式的开关信号通过不同的作动器控制电子装置输入到所述飞行器的飞行操纵计算机中。

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