專利名稱：具有失速保護(hù)的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及飛機(jī)的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其是涉及具有失速保護(hù)的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
在風(fēng)切變情況下為飛行員提供導(dǎo)航的飛機(jī)制導(dǎo)系統(tǒng)已成為公知。Berwick，Jr等人的美國(guó)專利第4，347，572號(hào)就公開了這樣一個(gè)系統(tǒng)。Berwick，Jr等人的系統(tǒng)利用了許多輸入信號(hào)，其中包括氣團(tuán)導(dǎo)出信號(hào)(例如從一個(gè)風(fēng)標(biāo)式迎角傳感器獲得的迎角信號(hào))，從而給飛機(jī)的飛行員提供一個(gè)確定可獲得的最大上升率又不使飛機(jī)失速的導(dǎo)航信號(hào)。然而，Berwick，Jr等人的專利中公開的系統(tǒng)雖然確實(shí)給飛行員提供了導(dǎo)航，但因?yàn)樵撓到y(tǒng)利用了氣團(tuán)導(dǎo)出信號(hào)，因此該系統(tǒng)對(duì)通常在風(fēng)切變情況下迂到的湍流是敏感的，并且這種湍流會(huì)引起一種振蕩的導(dǎo)航信號(hào)，如果這個(gè)信號(hào)被飛行員響應(yīng)的話，就會(huì)使飛機(jī)在它的俯仰軸方向發(fā)生飛行員誘發(fā)的振動(dòng)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)許多缺點(diǎn)的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用慣性導(dǎo)出信號(hào)以避免湍流對(duì)氣團(tuán)導(dǎo)出系統(tǒng)影響的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種利用一個(gè)俯仰角參考調(diào)制器的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)，該調(diào)制器調(diào)制作為一個(gè)失速警告信號(hào)函數(shù)的最優(yōu)俯仰角。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，飛機(jī)的俯仰姿態(tài)要與一個(gè)俯仰參考信號(hào)比較，從而產(chǎn)生一個(gè)俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)給飛行員，由此確定了在風(fēng)切變情況下為獲得最大上升率所需的最優(yōu)俯仰角。在一個(gè)失速警告發(fā)生時(shí)，該俯仰參考數(shù)值由失速警告信號(hào)調(diào)制，以便在失速警告期間減小俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)，防止飛行員獲得一個(gè)能引起飛行失速的俯仰姿態(tài)。一旦失速警告停止，俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)又相對(duì)于俯仰參考值增加，以允許飛行員將俯仰姿態(tài)增大到參考數(shù)值。
本發(fā)明的這些和其它目的及優(yōu)點(diǎn)，在理解了下面的詳細(xì)描述和附圖的基礎(chǔ)上，將變得非常明顯。


圖1是用于飛機(jī)上的風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)功能性方框圖;
圖2是在風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的俯仰導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)功能方框圖;
圖3顯示了在本發(fā)明的俯仰導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的俯仰角參考調(diào)制器的操作的一個(gè)邏輯流程圖。
現(xiàn)在參照附圖，尤其是注意圖1，圖中顯示了一個(gè)風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10，它通過一個(gè)姿態(tài)控制器指示器12給飛行員提供一個(gè)俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)，這個(gè)姿態(tài)控制器指示器可以是一個(gè)音響指示器或一個(gè)目視指示器，例如一個(gè)儀表或一個(gè)陰極射線管。風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10接收來(lái)自垂直陀螺14的信號(hào)，該垂直陀螺提供一個(gè)表征飛機(jī)的俯仰姿態(tài)的信號(hào)，即飛機(jī)的縱軸相對(duì)于水平線的夾角。風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10的其它輸入包括，一個(gè)失速警告系統(tǒng)16，一個(gè)襟翼位置參數(shù)18和其它參數(shù)20(也許包括表征攜帶該系統(tǒng)的飛機(jī)的類型的信號(hào)和其它飛機(jī)參數(shù)，例如，起落架位置)。
失速警告系統(tǒng)16可以是一個(gè)通常的失速警告系統(tǒng)，有時(shí)稱之為“操縱桿抖振器”，它監(jiān)視各種飛機(jī)參數(shù)(例如迎角和風(fēng)速)，并在失速情況即將發(fā)生時(shí)給飛行提供一個(gè)警告。這個(gè)失速警告可以以許多方式通知飛行員，一種方式就是飛機(jī)控制器的物理振動(dòng)，因此就產(chǎn)生了“操縱桿抖振器”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。此外，襟翼位置和其它飛機(jī)參數(shù)也影響為獲得飛機(jī)的最大上升率所需的最優(yōu)俯仰角，因此，表征襟翼位置和飛機(jī)類型參數(shù)的信號(hào)從襟翼位置18和飛機(jī)類型參數(shù)20提供給風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10。飛機(jī)類型參數(shù)確定了攜帶本系統(tǒng)的飛機(jī)的類型以及在各種飛行構(gòu)型情況下為獲得最大上升率所需的最優(yōu)俯仰角。典型地，獲得最大上升率所需的最優(yōu)俯仰角，對(duì)于現(xiàn)代的商業(yè)化飛機(jī)來(lái)說(shuō)，大約是15度左右。導(dǎo)航系統(tǒng)10包括一個(gè)俯仰參考數(shù)值發(fā)生器21，它響應(yīng)于飛機(jī)類型參數(shù)和襟翼位置信號(hào)以提供基于飛機(jī)類型和它的襟翼位置的俯仰參考值。這個(gè)俯仰參考值發(fā)生器可以采取許多形式，例如，一個(gè)已經(jīng)在其中貯存了對(duì)于各種飛機(jī)在各種襟翼設(shè)置值情況下的俯仰參考數(shù)值的查閱表，或者一個(gè)已經(jīng)在其中貯存了對(duì)于一種特定飛機(jī)的參考值、并將其修正成襟翼設(shè)置值的函數(shù)的計(jì)算系統(tǒng)。
風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10在圖2中更詳細(xì)地顯示出來(lái)。風(fēng)切變恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)10根據(jù)飛機(jī)的俯仰姿態(tài)提供一個(gè)俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)給姿態(tài)控制器指示器12，如上所述的俯仰參考值，由包括由飛機(jī)類型參數(shù)20和飛機(jī)構(gòu)型參數(shù)(例如從襟翼位置參數(shù)18獲得的襟翼位置)確定的飛機(jī)性能特性的各種參數(shù)所決定。
這個(gè)俯仰參考數(shù)值由一個(gè)在來(lái)自失速警告系統(tǒng)16的失速警告參數(shù)控制下的參考調(diào)制器22操縱。參考調(diào)制器22的操作，將結(jié)合圖3作更詳細(xì)的描述，簡(jiǎn)要地說(shuō)，當(dāng)一個(gè)失速警告發(fā)生時(shí)，參考調(diào)制器22操縱俯仰參考值以便使俯仰參考值減小。將經(jīng)失速警告值修正的俯仰參考值加到比較器24上，比較器對(duì)從垂直陀螺14得到的現(xiàn)行飛機(jī)俯仰姿態(tài)和被調(diào)制的俯仰參考值進(jìn)行比較，從而提供一個(gè)代表被調(diào)制的俯仰參考值和飛機(jī)現(xiàn)行俯仰姿態(tài)之間偏差的信號(hào)。來(lái)自垂直陀螺14的俯仰姿態(tài)信號(hào)的高頻成分通過一個(gè)高通濾波器26(其時(shí)間常數(shù)例如約為2秒)和一個(gè)放大器28。在相加點(diǎn)30，從比較器24的輸出中減去經(jīng)放大器28放大的高頻信號(hào)，從而給指令限制器32提供一個(gè)阻尼的俯仰誤差信號(hào)。指令限制器32限制來(lái)自相加點(diǎn)30的信號(hào)幅度至某個(gè)數(shù)值，以避免飛機(jī)超調(diào)，例如，到0-+20度的一個(gè)范圍。
參考調(diào)制器22的邏輯操作如圖3所示。該參考調(diào)制器監(jiān)測(cè)來(lái)自垂直陀螺14的俯仰姿態(tài)信號(hào)以及俯仰參考值和失速警告值，從而調(diào)節(jié)相對(duì)于該俯仰參考值和失速警告參數(shù)所需的俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)。如圖3所示，該系統(tǒng)首先確定是否有一個(gè)失速警告。如果沒有失速警告，系統(tǒng)確定俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)是否小于參考數(shù)值。如果不小于，則參考調(diào)制器的輸出就簡(jiǎn)單地被限制在俯仰參考值上。如果俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)小于參考值，則俯仰指令信號(hào)增加一個(gè)預(yù)定的度數(shù)，例如，2度。經(jīng)一個(gè)預(yù)定秒數(shù)延遲后，例如，2秒，則重復(fù)該過程，又開始確定是否有一個(gè)失速警告存在。
如果存在一個(gè)失速警告，則俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)就減少一個(gè)預(yù)定的度數(shù)，例如，2度，經(jīng)預(yù)定時(shí)間延遲后，再監(jiān)測(cè)失速警告是否存在。如果這個(gè)失速警告仍存在，就再次減小俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)，但是，如果存在，俯仰導(dǎo)航指令信號(hào)就增加，直到它達(dá)到俯仰參考值時(shí)為止。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供俯仰角參考信號(hào)的裝置；提供失速警告信號(hào)的裝置；響應(yīng)所說(shuō)俯仰角參考信號(hào)和所說(shuō)失速警告信號(hào)以提供俯仰導(dǎo)航信號(hào)的裝置，所說(shuō)俯仰導(dǎo)航信號(hào)由所說(shuō)俯仰參考信號(hào)確定并由所說(shuō)失速警告信號(hào)修正。
2.一種如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其中所說(shuō)俯仰導(dǎo)航信號(hào)提供裝置，包括當(dāng)不存在失效警告時(shí)能提供一種等于俯仰角參考信號(hào)的信號(hào)的裝置。
3.一種如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其中所說(shuō)俯仰導(dǎo)航信號(hào)提供裝置，包括當(dāng)一個(gè)失速警告信號(hào)發(fā)生時(shí)能減小俯仰導(dǎo)航信號(hào)的裝置。
4.一種如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其中所說(shuō)俯仰角信號(hào)提供裝置，包括響應(yīng)于表征飛機(jī)襟翼位置信號(hào)的裝置，以改變俯仰角。
5.一種如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其中所說(shuō)俯仰角信號(hào)提供裝置，包括對(duì)確定飛機(jī)類型的數(shù)據(jù)發(fā)生響應(yīng)的裝置。
6.一種用于為飛機(jī)的飛行員提供俯仰導(dǎo)航的方法，包括以下步驟監(jiān)測(cè)相對(duì)于一個(gè)參考俯仰值的飛機(jī)俯仰角并根據(jù)它們之間的差值提供一個(gè)導(dǎo)航信號(hào)給飛行員;以及監(jiān)測(cè)失速警告的發(fā)生并當(dāng)失速警告發(fā)生時(shí)改變?cè)搶?dǎo)航信號(hào)的數(shù)值。
7.一種如權(quán)利要求6所述的方法，其中，當(dāng)失速警告發(fā)生時(shí)該導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)值被減小。
全文摘要
一個(gè)飛機(jī)的風(fēng)切變恢復(fù)系統(tǒng)(10)利用慣性導(dǎo)出俯仰信息給飛行員提供在一個(gè)風(fēng)切變情況下確定為獲得最大上升率所需的最優(yōu)俯仰角的信息。系統(tǒng)(10)利用一個(gè)俯仰參考調(diào)制器(22)，當(dāng)一個(gè)失速警告發(fā)生時(shí)該調(diào)制器(22)接收來(lái)自一個(gè)失速警靠系統(tǒng)(16)的一個(gè)失速警告信號(hào)，以減小被控制的俯仰導(dǎo)航信號(hào)(12)，以減少在性能條件惡化期間(例如順風(fēng)和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的情況)飛機(jī)失速的可能性。
文檔編號(hào)B64D45/00GK1037208SQ8910319
公開日1989年11月15日 申請(qǐng)日期1989年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月11日
發(fā)明者J·霍華德·格拉夫 申請(qǐng)人:薩特拉德數(shù)字控制公司