[发明专利]用于旋翼飞行器的动力需求预测系统

说明书

公开了用于旋翼飞行器的动力需求预测系统、用于预测旋翼飞行器的发动机的动力需求的方法以及旋翼飞行器。用于旋翼飞行器的动力需求预测系统包括发动机子系统，该发动机子系统包括具有动力输出的发动机。动力需求预测系统还包括包含周期距控制传感器的一个或更多个传感器。所述一个或更多个传感器能够操作成检测旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成包括周期距控制位置的传感器数据。动力需求预测模块与发动机子系统和一个或更多个传感器进行数据通信。动力需求预测模块能够操作成使用传感器数据预测发动机的动力需求以形成动力需求预测信号。发动机子系统能够操作成基于从动力需求预测模块接收的动力需求预测信号来调节发动机的动力输出。

技术领域

本公开内容一般地涉及用于旋翼飞行器的动力需求预测系统，并且具体地涉及能够使用包括但不限于周期距控制位置(cyclic control position)的来自各种源的旋翼飞行器数据来预测对发动机的动力需求的动力需求预测系统。

背景技术

对诸如直升机的旋翼飞行器的发动机的动力需求可以基于正被执行的操作而随时间变化。例如，在直升机起飞期间或者在诸如固定总距起飞的一些演习中，可能对发动机施加增加的动力需求。这样的增加的动力需求可能导致低旋翼转速，或“旋翼下垂(droop)”，其中发动机不能以足够的速度驱动旋翼以保持飞行。一些旋翼飞行器缺乏预测动力需求的能力，并且在调节发动机输出之前必须等待旋翼速度或扭矩异常发生。然而，因为发动机输出在旋翼异常之后增加或减少，这样的旋翼飞行器容易旋翼下垂或过冲，使得旋翼飞行器容易操作危险及无效。动力需求预测能够有助于将旋翼速度保持在选定范围内，而不管旋翼飞行器正执行的操作如何，这直接影响旋翼速度性能。一些直升机使用其主旋翼桨叶的总距控制(collective control)来预测对发动机的动力需求。然而，当这样的直升机由于与总距控制无关的因素而经受动力需求的变化时，直升机可能无法预测或提供及时的动力输出响应。因此，需要使用传感器数据、非总距输入和/或其他数据有效且高效地预测对发动机的动力需求以改善旋翼飞行器性能的动力需求预测系统。

发明内容

在第一方面中，本公开内容涉及一种用于旋翼飞行器的动力需求预测系统，该动力需求预测系统包括发动机子系统，该发动机子系统包括具有动力输出的发动机。动力需求预测系统还包括包含周期距控制传感器(cyclic control sensor)的一个或更多个传感器。所述一个或更多个传感器能够操作成检测旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数，以形成包括周期距控制位置的传感器数据。动力需求预测模块与发动机子系统和一个或更多个传感器进行数据通信。动力需求预测模块能够操作成使用传感器数据预测发动机的动力需求以形成动力需求预测信号。发动机子系统能够操作成基于从动力需求预测模块接收的动力需求预测信号来调节发动机的动力输出。

在一些实施方式中，发动机子系统可以在由动力需求预测模块预测的动力需求被施加至发动机之前调节发动机的动力输出。在某些实施方式中，动力需求预测系统可以包括：一个或更多个致动器，每个致动器能够操作成移动旋翼飞行器的一部分；以及控制律模块，其能够操作成基于传感器数据生成一个或更多个移动所述一个或更多个致动器的命令以形成一个或更多个致动器位置命令。在这样的实施方式中，动力需求预测模块能够操作成使用一个或更多个致动器位置命令预测发动机的动力需求以形成动力需求预测信号。所述一个或更多个致动器可以包括一个或更多个主旋翼致动器。在一些实施方式中，动力需求预测系统可以包括一个或更多个致动器，每个致动器能够定位在多个致动器位置之间以基于传感器数据移动旋翼飞行器的一部分。在这样的实施方式中，动力需求预测模块能够操作成使用致动器位置预测发动机的动力需求以形成动力需求预测信号。

在某些实施方式中，动力需求预测系统可以包括操纵检测模块，该操纵检测模块能够操作成基于传感器数据检测由旋翼飞行器执行的操纵。在这样的实施方式中，动力需求预测模块能够操作成基于操纵预测发动机的动力需求以形成动力需求预测信号。在一些实施方式中，由操纵检测模块检测的操纵可以是固定总距起飞或平移离开高架平台。在某些实施方式中，一个或更多个传感器可以包括高度传感器，并且操纵检测模块可以使用来自高度传感器的高度数据来检测旋翼飞行器平移离开高架平台。