[发明专利]混合动力直升机的控制方法及混合动力直升机

说明书

本发明涉及混合动力直升机的控制方法及混合动力直升机，该混合动力直升机具有至少一个升力旋翼(10)、至少一个前进螺旋桨(15)和设有至少一个尾翼活动面(26)的尾翼。该方法包括以下步骤：通过主传感器(50)确定旋翼参数的当前值，该旋翼参数决定了所述升力旋翼(10)消耗的当前功率，通过估量计(76)确定所述旋翼参数的当前设定点，根据所述当前数值和所述当前设定点，通过转向调节器(77)调节所述尾翼活动面(26)的位置。

技术领域

本发明涉及一种通过调节至少一个尾翼活动面的位置来控制具有保持恒定迎角的机身的混合动力直升机的方法，以及实施此方法的混合动力直升机。本发明涉及自动或半自动飞行控制系统的通用技术领域。

背景技术

根据CleanSky 2号补贴协议“GAM-FRC-2014-001E卷”，提出本发明的项目获得了欧盟2020年地平线研究和创新计划的资助。

旋翼机是指配备有旋转机翼，简称旋翼的飞机。旋翼机通常包括机身和至少一个由动力装置驱动旋转的旋翼。这种旋翼可以被称为“升力旋翼”，这是因为它有助于飞机上升，该旋翼也可以有助于飞机前进。旋翼机还可以包括一个或多个前进螺旋桨，其至少部分地有助于旋翼机前进。为了简单起见，下文使用术语“螺旋桨”来指代推进或牵引式前进螺旋桨。

具体地，为方便起见，被称为“混合动力直升机”的旋翼机包括机身、至少一个旋翼、尾翼、一个或多个可以地相对于机身侧向设置的前进螺旋桨，甚至可以包括额外的上升装置，例如机翼。

该机翼或升力面可以由例如设置在机身两侧的两个半翼组成。

根据另一方面，混合动力直升机的发动装置可以包括至少一个发动机。这个或这些发动机可以通过互连机械系统连接螺旋桨和旋翼。发动机、螺旋桨、旋翼和机械互连系统的输出转速例如彼此成正比，无论混合动力直升机在积分传动链的正常工作条件下的飞行配置如何，该比例都是恒定的。

因此，在正常飞行配置中，旋翼有利地保持恒定地由发动机驱动旋转。

为了控制混合动力直升机，可以控制旋翼桨叶的总桨距分量和周期变桨距分量。因此，直升机可以包括带有桨距控制致动器的传动链。这种桨距控制致动器可以例如采取伺服控制的形式。桨距控制致动器例如铰接到一组环状倾斜盘上，倾斜盘通过连杆连接主旋翼的每个桨叶。这些传动链可以包括由人类飞行员操纵的控制器以及由自动驾驶仪控制的千斤顶。

另外，混合动力直升机可以包括至少一个传动链，以控制螺旋桨的桨距，从而控制每个螺旋桨产生的推力。因此，螺旋桨可以影响混合动力直升机的前进速度，甚至影响其偏航运动。

另外，混合动力直升机包括配备升力构件的尾翼。这些升力构件可以是移动的。“尾翼活动面”这种表述在下文中指代尾翼的构件，可以影响飞机的俯仰平衡，特别是在高速时。这种尾翼活动面可以采用完全旋转移动的水平或倾斜尾翼的形式，或者甚至可以采用铰接至水平或倾斜的尾翼固定面或同等装置上的活动襟翼的形式。混合动力直升机的俯仰控制可以通过周期性地控制主旋翼的桨距来实现，而至少一个尾翼活动面需要根据预定标准调节飞机的俯仰平衡。

文件US8181901 B2、US8170728 B2、US8052094 B2、US8113460 B2描述了混合动力直升机。

为了能够达到高速和/或完成较大航行距离，这种混合动力直升机是特别有利的。然而，由于其特殊性以及具有多个可控构件，在稳定飞行阶段可能难以控制螺旋桨和/或旋翼，以使飞机处于最佳工作条件而不会对飞行员造成沉重的工作负荷。

“稳定飞行阶段”是指以基本恒定的前进速度飞行，可能是高速，在此期间飞机遵循恒定航线，同时使机身保持恒定迎角。在爬升速度为零的特定情况下，稳定飞行阶段发生在恒定飞行高度下，这称为巡航飞行或平飞。恒定航线对应的是没有加速度甚至不改变飞机方向的航线。

最佳工作条件可以对应于螺旋桨和旋翼的工作点，以达到最低燃料消耗、对螺旋桨施加最大应力或达到其他目的。