一種飛機(jī)的速度控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及飛行自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種飛機(jī)的速度控制方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，民航飛機(jī)均配備自動推力控制系統(tǒng)，或者稱為自動油門控制系統(tǒng)。飛機(jī)從起 飛開始自動推力控制系統(tǒng)就開始工作。飛機(jī)從起飛、爬升、巡航、下降、進(jìn)近等階段均可使 用自動推力控制系統(tǒng)控制飛機(jī)的發(fā)動機(jī)。一般來說，在飛機(jī)的升降舵或者水平安定面控制 飛機(jī)速度時(shí)，自動推力控制系統(tǒng)工作在"推力控制"狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，自動推力控制系統(tǒng) 控制發(fā)動機(jī)的推力參考量，具體實(shí)現(xiàn)方法是通過控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速或者壓比不變，或者僅 僅是使發(fā)動機(jī)油門桿處于某一固定位置；而在飛機(jī)的升降舵或者水平安定面控制飛機(jī)軌跡 時(shí)，自動推力系統(tǒng)工作在"速度控制"狀態(tài)，在此狀態(tài)下，自動推力系統(tǒng)控制飛機(jī)的指示空速 或者馬赫數(shù)。
[0003] 在飛機(jī)爬升或下降的過程中，影響速度控制的一個(gè)重要因素在于民航飛機(jī)一般保 持的空速是指示空速或者馬赫數(shù)，而不是真空速。以指示空速Vi為例，它與真空速V的關(guān) 系可表不為：
[0004] Vi = kVi(h)*V，
[0005] 其中，kVl(h)為比例系數(shù)，它可以認(rèn)為是氣壓高度h的函數(shù)。對上式進(jìn)行微分，可 得到：
[0007] 可以看出，氣壓高度和真空速的變化都會影響指示空速。目前應(yīng)用的自動推力控 制方法往往是通過使飛機(jī)加速度f為零從而保持指示空速。但是當(dāng)飛機(jī)爬升或下降時(shí)，升 降速度dh/dt不為零，如果仍然控制夢為零，從上式可以看出，由于等式右邊第一項(xiàng)不為零， 得到dVi/dt辛0,也就是說僅控制飛機(jī)加速度丨>為零并不能使指示空速Vi保持不變。馬赫 數(shù)控制的情況類似。不考慮飛機(jī)升降率的影響僅控制飛機(jī)加速度為零將導(dǎo)致飛機(jī)爬升或 下降時(shí)對指示空速或馬赫數(shù)的控制有靜態(tài)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種飛機(jī)的速度控制方法及裝置，以提高飛機(jī)在爬升和下降時(shí)速度控 制的精度。
[0009] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種飛機(jī)的速度控制方法，所述方法包括：
[0010] 依據(jù)飛機(jī)的預(yù)設(shè)速度和現(xiàn)時(shí)速度，計(jì)算飛機(jī)的初始給定縱向過載值，其中，當(dāng)飛機(jī) 的氣壓高度大于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，所述速度為馬赫數(shù)，當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度小于預(yù)設(shè)高度值時(shí)， 所述速度為指示空速；
[0011] 依據(jù)飛機(jī)的升降速度和氣壓高度，計(jì)算飛機(jī)的升降速度補(bǔ)償項(xiàng)；
[0012] 依據(jù)所述初始給定縱向過載值和升降速度補(bǔ)償項(xiàng)，計(jì)算飛機(jī)的預(yù)設(shè)縱向過載值；
[0013] 依據(jù)所述預(yù)設(shè)縱向過載值和飛機(jī)的加速度估計(jì)值，計(jì)算預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，并將所 述預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)動機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制器，以進(jìn)行發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
[0014] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種飛機(jī)的速度控制裝置，所述裝置包括：
[0015] 初始過載計(jì)算模塊，用于依據(jù)飛機(jī)的預(yù)設(shè)速度和現(xiàn)時(shí)速度，計(jì)算飛機(jī)的初始給定 縱向過載值，其中，當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度大于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，所述速度為馬赫數(shù)，當(dāng)飛機(jī)的氣 壓高度小于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，所述速度為指示空速；
[0016] 速度補(bǔ)償計(jì)算模塊，用于依據(jù)飛機(jī)的升降速度和氣壓高度，計(jì)算飛機(jī)的升降速度 補(bǔ)償項(xiàng)；
[0017] 預(yù)設(shè)過載計(jì)算模塊，用于依據(jù)所述初始給定縱向過載值和升降速度補(bǔ)償項(xiàng)，計(jì)算 飛機(jī)的預(yù)設(shè)縱向過載值；
[0018] 轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊，用于依據(jù)所述預(yù)設(shè)縱向過載值和飛機(jī)的加速度估計(jì)值，計(jì)算預(yù)設(shè) 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，并將所述預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)動機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制器，以進(jìn)行發(fā)動 機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例依據(jù)飛機(jī)的升降速度和氣壓高度，計(jì)算飛機(jī)的升降速度補(bǔ)償項(xiàng)，并 依據(jù)所述初始給定縱向過載值和升降速度補(bǔ)償項(xiàng)，計(jì)算飛機(jī)的預(yù)設(shè)縱向過載值，解決了不 考慮飛機(jī)升降率的影響僅控制飛機(jī)加速度為零導(dǎo)致的飛機(jī)爬升或下降時(shí)對指示空速或馬 赫數(shù)的控制有靜態(tài)誤差的問題，提高了飛機(jī)在爬升和下降時(shí)速度控制的精度。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種飛機(jī)的速度控制方法的流程圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種飛機(jī)的速度控制方法的流程圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例三中的一種飛機(jī)的速度控制方法的實(shí)施圖；
[0023] 圖4A是本發(fā)明實(shí)施例三中的升降舵控制指令為過載指令時(shí)指令補(bǔ)償環(huán)節(jié)示意 圖；
[0024] 圖4B是本發(fā)明實(shí)施例三中的升降舵控制指令為C*控制指令時(shí)指令補(bǔ)償環(huán)節(jié)示意 圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三中的速度補(bǔ)償環(huán)節(jié)示意圖圖；
[0026] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四中的一種飛機(jī)的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0028] 實(shí)施例一
[0029] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種飛機(jī)的速度控制方法的流程圖，本實(shí)施例可適用 于需要提高飛機(jī)速度控制精度的情況，該方法可以由飛機(jī)的速度控制裝置來執(zhí)行，如圖1 所示，所述方法具體可以包括如下步驟：
[0030] 步驟101、依據(jù)飛機(jī)的預(yù)設(shè)速度和現(xiàn)時(shí)速度，計(jì)算飛機(jī)的初始給定縱向過載值，其 中，當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度大于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，所述速度為馬赫數(shù)，當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度小于預(yù)設(shè) 高度值時(shí)，所述速度為指示空速。
[0031] 其中，所述預(yù)設(shè)速度可以根據(jù)飛機(jī)的航行情況進(jìn)行設(shè)定，所述馬赫數(shù)指飛機(jī)的飛 行速度與當(dāng)?shù)卮髿猓匆欢ǖ母叨?、溫度和大氣密度）中的音速之比，所述指示空速是指?據(jù)飛行器測量得到的動壓，并按海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（760毫米水銀柱，氣溫零上15度） 飛行速度與動壓的關(guān)系而表示的速度值。
[0032] 將所述預(yù)設(shè)速度與所述現(xiàn)時(shí)速度求差，再乘以第一預(yù)設(shè)比例系數(shù)，獲得所述初始 給定縱向過載值。
[0033] 步驟102、依據(jù)飛機(jī)的升降速度和氣壓高度，計(jì)算飛機(jī)的升降速度補(bǔ)償項(xiàng)。
[0034] 其中，當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度小于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，自動推力控制系統(tǒng)控制的為飛機(jī)的 指示空速Vi，為了補(bǔ)償指示空速Vi與真空速V的比值kVl(h)隨氣壓高度h變化對速度控 制的影響，可增加補(bǔ)償項(xiàng)使指示空速保持不變。
[0035] 升降速度補(bǔ)償項(xiàng)可按照如下公式計(jì)算：
[0037] 其中，kVl(h)為當(dāng)前氣壓高度下指示空速Vi與真空速V的比值
為kVl(h) 對氣壓高度h的梯度，4為飛機(jī)的升降速度，g為重力加速度常數(shù)，t為時(shí)間。 dl
[0038] 當(dāng)飛機(jī)的氣壓高度大于預(yù)設(shè)高度值時(shí)，自動推力控制系統(tǒng)控制的為飛機(jī)的馬赫數(shù) Ma，與控制指示空速Vi的情況類似，需要增加補(bǔ)償項(xiàng)來補(bǔ)償馬赫數(shù)Ma與真空速V的比值 kMa(h)隨氣壓高度h變化對速度控制的影響。升降速度補(bǔ)償項(xiàng)可按照如下公式計(jì)算：
[0040] 其中，kMa(h)為當(dāng)前氣壓高度下的馬赫數(shù)Ma與真空速V的比值，
為kMa(h) 對氣壓高度h的梯度，--為飛機(jī)的升降速度，g為重力加速度常數(shù)，t為時(shí)間。 dt
[0041] 步驟103、依據(jù)所述初始給定縱向過載值和升降速度補(bǔ)償項(xiàng)，計(jì)算飛機(jī)的預(yù)設(shè)縱向 過載值。
[0042] 具體的，將所述初始給定縱向過載值與升降速度補(bǔ)償項(xiàng)加和，得到飛機(jī)的預(yù)設(shè)縱 向過載值0
[0043] 步驟104、依據(jù)所述預(yù)設(shè)縱向過載值和飛機(jī)的加速度估計(jì)值，計(jì)算預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn) 速，并將所述預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)動機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制器，以進(jìn)行發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控 制。
[0044] 所述飛機(jī)的加速度估計(jì)值為飛機(jī)的現(xiàn)時(shí)加速度，可依據(jù)飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測得的 飛機(jī)機(jī)體軸縱向過載Nx、機(jī)體軸法向過載Nz、迎角α、俯仰角Θ、和滾轉(zhuǎn)角γ進(jìn)行計(jì)算，所 述飛機(jī)的加速度估計(jì)值與重力加速度常數(shù)g的比值為飛機(jī)的現(xiàn)時(shí)縱向過載f，所述現(xiàn)時(shí)縱 向過載可通過如下公式計(jì)算：
[0046] 依據(jù)所述預(yù)設(shè)縱向過載和現(xiàn)時(shí)縱向過載，利用一個(gè)前饋加比例積分控制器實(shí)現(xiàn)飛 機(jī)速度軸上加速度的閉環(huán)控制，并輸出預(yù)設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0047] 本實(shí)施例的技術(shù)方案依據(jù)飛機(jī)的升降速度和氣壓高度，計(jì)算飛機(jī)的升降速度補(bǔ)償 項(xiàng)，并依據(jù)所述初始給定縱向過載