[发明专利]将飞行器的动态结构载荷最小化

说明书

技术领域

本发明涉及将飞行器的动态结构载荷最小化，所述动态结构载 荷由外部激励引入至所述飞行器。

背景技术

动态结构载荷通过诸如由于风、阵风、湍流等影响引起的外部 激励以及通过由于飞行员/飞行控制系统要求引起的激励而被引入 到飞行器结构中。由于飞行器结构的柔性特征，这样的激励可能导 致超过给定幅度的振动或者颤动，因而它们对飞行器的结构有害， 尤其是频率在柔性飞行器结构自然的或者特有的振动范围内的振 动或者颤动。如果想要在较高的机翼和机身的展弦比的情况下减小 飞行器结构的质量，则有必要采取措施以应对过大的动态结构载 荷。

从文献DE 198 41 632 C2可知一种用于补偿由外部激励引入的 飞行器结构振动的方法，包括用传感器装置检测飞行器的至少一个 体速率，将所述至少一个体速率提供给飞行控制器，并且引起飞行 器的操纵面的动作以将激励的振动最小化。

从US 5 515 444中进一步可知，用来减小涡轮风扇发动机的飞 行器发动机管道噪声的有源噪声控制系统，其中的压气机生成一个 噪声初级声场。有源噪声控制系统包括安装在位于风扇旁边的发动 机中的叶片通道传感器，用于生成与发出的声音相关的参考声学信 号，以及被配置以响应初级声音域来产生误差声学信号的分布误差 传感器。由阵列或压电驱动面板组成的声学驱动器装置安装在发动 机的风扇入口处，用来补偿所述噪声初级声场。控制器响应参考声 学信号和误差声学信号，用于驱动声学驱动装置，以产生具有与所 述初级声场振幅近似相等而相位相反的次级声场，从而有效地减小 发动机噪音。

发明内容

本发明的目的是提出对飞行器的动态结构载荷进行有效地最 小化。

该目的通过根据权利要求1所述的将由外部激励引入的飞行器 动态结构载荷最小化的方法来达到。更进一步地，该目的通过根据 权利要求15所述的将由外部激励引入的飞行器的动态结构载荷最 小化的装置来达到。

本发明的附加特征包括在相应的从属权利要求中。

本发明提供一种将由外部激励引入到飞行器的动态结构载荷 最小化的方法，包括生成表示外部激励的信号；根据预控规则 (pre-controlling rule)从所述激励指示信号获得预控信号来启动飞 行器的控制元件，以便减少被引入到飞行器中的动态结构载荷；生 成表示所述预控性能的误差信号；通过所述误差信号和/或所述激励 指示信号优化预控规则，以便将动态结构载荷最小化。

生成作为误差信号来表示所述预控性能的所述信号可以用来 指示飞行器结构的结构载荷。

生成所述激励指示信号可以包括检测指示湍流、风和阵风的强 度和方向、迎角、偏航角、以及欧拉角中的一个或多个的信号。飞 行员/FCS要求的信息可以被添加到激励指示信号，以便将飞行员引 起的载荷/颤动最小化。

生成所述误差信号可以包括检测表示在飞行器结构中指定位 置处的加速度，应力或应变(stresses or strains)中的一个或多个的 信号。

生成所述误差信号可以包括减去飞行员或者飞行控制器命令 对飞行器操纵面的影响，该影响包括在结构载荷中。减去飞行员或 者飞行控制器命令的影响可以基于飞行器的刚性体模型来执行。

所述激励指示信号可以从飞行器的柔性体模型或者观测器 (observer)/卡尔曼滤波器(Kalman filter)中生成。

优化预控规则可以包括频率分离以减去飞行员或者飞行控制 器命令的影响。优化预控规则可以包括迭代算法。

所述启动控制元件以便将动态结构载荷最小化，可以包括启动 飞行器的升降舵，方向舵，副翼或者其它操纵面中的一个或多个。 启动控制元件以将动态结构载荷最小化可以包括启动机电、电磁、 液压、气动或者压电(piezoelectric)的致动器中的一个或者多个， 以直接将载荷阻尼力(damping force)引入到飞行器结构中。

优化所述预控规则可以包括生成飞行器的传递函数或者任何 其它数学模型。