專利名稱：用于確定飛行器的特征量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于飛行器的計算系統(tǒng)，并涉及一種用于確定飛行器的特征量和 動量的方法。
背景技術(shù)：
飛行器(例如飛機或直升機)在飛行時受到各種力。就此而言，有顯著影響的變量 有機翼產(chǎn)生的升力、飛行器的空氣動力學阻力、作用在飛行器重心上的重力或地心引力、 由引擎產(chǎn)生的剪切力、在飛行器的控制表面上產(chǎn)生的粘附力和由各個力引起的力矩。飛行 器的質(zhì)量慣量或飛行器部件的質(zhì)量慣量也參與上述力。飛行機動和空氣湍流在飛行器上形 成結(jié)構(gòu)載荷。為了預測飛行器的飛行行為，使用方程組，該方程組由于氣動彈性學動量與飛行 力學動量之間的大量關(guān)系式而變得復雜。用于仿真飛行器行為的傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)基于靜態(tài)和 非靜態(tài)空氣動力學和氣動彈性學的結(jié)構(gòu)動力學、載荷和飛行力學的大致線性的模型。就此 而言，傳統(tǒng)方程組認為各參數(shù)具有大致線性的特征。然而，使用大致線性的模型的這些傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的計算準確度由此相對較差，即， 它們沒有以充分準確的方式反應飛行器的實際行為。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供用于確定飛行器的特征量的計算系統(tǒng)和方法，其準 確仿真飛行器的實際行為。該目的根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1中所述的特征的計算系統(tǒng)而實現(xiàn)。本發(fā)明提供一種用于飛行器的計算系統(tǒng)，具有至少一個傳感器，用于檢測所述飛 行器的氣動彈性學動量和飛行力學動量，用于檢測所述飛行器的控制表面的位置和運動， 或用于檢測作用在所述飛行器上的陣風的速度；并具有計算單元，其根據(jù)由所述傳感器提 供的傳感器數(shù)據(jù)和所述飛行器的非線性仿真模型，計算所述飛行器的乘客舒適度特征量和 機艙安全性特征量以及動量。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述計算單元使用由所述傳感器提供的傳 感器數(shù)據(jù)自動調(diào)整所述非線性仿真模型。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，傳感器被提供用于檢測所述飛行器的機載 系統(tǒng)的動量。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述機載系統(tǒng)具有用于阻尼所述飛行器 (2)的關(guān)聯(lián)部分的至少一個可移動質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，用于檢測所述飛行器的飛行力學動量的傳 感器還測量所述飛行器的各部分的變形。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，用于檢測所述飛行器的飛行力學動量并用 于檢測所述飛行器的氣動彈性學動量的傳感器具有加速度傳感器或壓力傳感器。
在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述計算單元被提供在所述飛行器中，或 者經(jīng)由無線空中接口從所述飛行器的傳感器接收所述數(shù)據(jù)。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述飛行器的線性仿真模型可從存儲器中 讀取。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述計算單元被連接到輸入單元，該輸入 單元用于輸入所述飛行器的仿真模型的參數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述計算單元被連接到輸出單元，該輸出 單元用于輸出特征量和動量。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述飛行器的機載系統(tǒng)基于由所述計算單 元計算出的特征量和動量被自動控制，以最小化載荷力和振動。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述飛行器的機載系統(tǒng)從不同的頻率范圍 連接或斷開。在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的實施例中，所述機載系統(tǒng)的安裝到所述飛行器的各部 分的多種質(zhì)量可基于所述機載系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)操作模式而被激活。本發(fā)明還提供一種用于確定飛行器的乘客舒適度特征量和動量的方法，包括如下 步驟(a)檢測所述飛行器的氣動彈性學動量和飛行力學動量、所述飛行器的控制表面 的位置和運動以及作用在所述飛行器上的陣風的速度，以產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)；以及(b)基于所產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和存儲的所述飛行器的非線性仿真模型，計算所述 飛行器的乘客舒適度特征量和動量。本發(fā)明還提供一種計算機程序，具有實現(xiàn)用于確定飛行器的乘客舒適度和動量的 特征量的方法的程序命令，該方法包括如下步驟(a)檢測所述飛行器的氣動彈性學動量和飛行力學動量、所述飛行器的控制表面 的位置和運動以及作用在所述飛行器上的陣風的速度，以產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)；以及(b)基于所產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和存儲的所述飛行器的非線性仿真模型，計算所述 飛行器的乘客舒適度特征量和動量。本發(fā)明還提供存儲這種計算機程序的數(shù)據(jù)載體。


在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的用于確定飛行 器的乘客舒適度特征量和動量的方法的優(yōu)選實施例，以例示出本發(fā)明的本質(zhì)特征。圖1示出在根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)中使用的飛行器的非線性仿真模型的坐標系 統(tǒng)；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的可能實施例的框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)的進一步實施例的框圖；圖4A、4B示出用于例示出根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)所基于的飛行器非線性仿真模 型的圖示；圖5A-5E示出根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)所基于的非線性仿真模型的特殊情況；圖6A、6B示出用于展示根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)在飛機上使用時的示例的圖示；
圖7A、7B示出用于展示根據(jù)本發(fā)明的計算系統(tǒng)在飛機上使用時的進一步示例的 圖示。
具體實施例方式由圖1可見，飛行器的運動可通過特征量來描述。飛行力學描述利用空氣動力學 移動穿過大氣的飛機的行為。飛行力學描述在任意時間點計算出來的整個系統(tǒng)或飛行器的 行為以及空氣動力學運載體的位置、海拔和飛行速度。這使用運動方程實現(xiàn)，這些運動方程 形成耦合微分方程的方程組。機動載荷和結(jié)構(gòu)載荷由于飛行機動和空氣湍流而在飛行器上 產(chǎn)生。機動載荷可通過非線性運動方程來描述，并基于表明空氣動力的數(shù)據(jù)庫。特別是大 型飛行器，除了非線性運動以外還必須考慮其結(jié)構(gòu)的彈性變形。剛性飛行器的運動可通過各參數(shù)來描述。在每種情況下，這些變量中的三個被組 合成矢量，表示為位置
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器O)的計算系統(tǒng)(1)，包括(a)至少一個傳感器(3)，用于檢測所述飛行器O)的氣動彈性學動量和飛行力學動 量，用于檢測所述飛行器O)的控制表面的位置和運動，或用于檢測作用在所述飛行器(2) 上的陣風的速度；并包括(b)計算單元G)，基于由所述傳感器C3)提供的傳感器數(shù)據(jù)和所述飛行器(2)的非線 性仿真模型，計算所述飛行器O)的乘客舒適度特征量和機艙安全性特征量以及動量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算系統(tǒng)，其中所述計算單元(4)利用由所述傳感器(3)提 供的傳感器數(shù)據(jù)自動調(diào)整所述非線性仿真模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算系統(tǒng)，其中所述傳感器C3)被提供用于檢測所述飛行器 (2)的機載系統(tǒng)(10)的動量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計算系統(tǒng)，其中所述機載系統(tǒng)(10)具有用于阻尼所述飛行器 (2)的關(guān)聯(lián)部分的至少一個可移動質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算系統(tǒng)，其中用于檢測所述飛行器O)的飛行力學動量的 傳感器( 測量所述飛行器O)的各部分的變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算系統(tǒng)，其中用于檢測所述飛行器O)的飛行力學動量并 用于檢測所述飛行器O)的氣動彈性學動量的傳感器C3)具有加速度傳感器或壓力傳感ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的計算系統(tǒng)，其中所述計算單元(4)被提供在所 述飛行器O)中，或經(jīng)由無線空中接口從所述飛行器O)的傳感器C3)接收所述傳感器數(shù) 據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的計算系統(tǒng)，其中所述飛行器O)的非線性仿真 模型能夠從存儲器(5)中讀取。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的計算系統(tǒng)，其中所述計算單元(4)被連接到輸 入單元(6)，所述輸入單元(6)用于輸入所述飛行器O)的仿真模型的參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的計算系統(tǒng)，其中所述計算單元(4)被連接到輸 出單元(7)，所述輸出單元(7)用于輸出計算的特征量和動量。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項所述的計算系統(tǒng)，其中所述飛行器O)的機載系統(tǒng) (10)基于由所述計算單元(4)計算出的特征量和動量被自動控制，以最小化載荷力和振 動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計算系統(tǒng)，其中所述飛行器(2)的機載系統(tǒng)(10)能從不同 的頻率范圍連接或斷開。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計算系統(tǒng)，其中所述機載系統(tǒng)(10)的安裝到所述飛行器的 各部分的多種質(zhì)量能基于所述機載系統(tǒng)(10)的可調(diào)節(jié)操作模式而被激活。
14.一種用于確定飛行器的乘客舒適度特征量和動量的方法，包括如下步驟(a)檢測所述飛行器的氣動彈性學動量和飛行力學動量、所述飛行器的控制表面的位 置和運動以及作用在所述飛行器上的陣風的速度，以產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)；以及(b)基于所產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)和存儲的所述飛行器的非線性仿真模型，計算所述飛行 器的乘客舒適度特征量和動量。
15.一種計算機程序，具有用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法的程序命令。
16. 一種數(shù)據(jù)載體，用于儲存根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于飛行器(2)的方法和計算系統(tǒng)(1)，包括至少一個傳感器(3)，用于檢測飛行器(2)的氣動彈性學和飛行力學運動參數(shù)，用于檢測飛行器(2)的控制表面的位置和運動，或用于檢測作用在飛行器(2)上的陣風的速度；并包括計算單元(4)，基于由所述傳感器(3)提供的傳感器數(shù)據(jù)和所述飛行器(2)的非線性仿真模型，計算乘客舒適度特征量和機艙安全性特征量以及所述飛行器(2)的運動參數(shù)。
文檔編號B64C13/16GK102112371SQ200980130255
公開日2011年6月29日 申請日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者邁克爾·科爾特 申請人:空中客車作業(yè)有限公司