[发明专利]一种直升机低速投放飞行器的挂架及飞行器姿态控制方法

权利要求书

1.一种直升机低速投放飞行器的挂架，其特征在于包括：主钢索(1)、挂架钢索(2)、阻尼板(3)、挂架主结构(4)、稳定伞(5)、压紧组件(6)和分离释放组件(7)；压紧组件(6)包括压紧开关和可调压脚；

主钢索(1)的一端连接在直升机上，另一端通过挂架钢索(2)连接挂架主结构(4)；阻尼板(3)沿竖直方向焊接在挂架主结构(4)上，用于减小挂架左右摆动；稳定伞(5)连接在挂架主结构(4)的尾端，用于消除挂架前后摆动和绕主钢索(1)转动；四个压紧组件(6)的可调压脚安装在挂架主结构(4)上，四个压紧开关安装在飞行器(8)的背面，四个可调压脚与四个压紧开关一一对应，在挂架主结构(4)与飞行器(8)连接后通过可调压脚施加预紧力，可调压脚将压紧开关压住，令压紧开关处于断开状态；飞行器(8)通过分离释放组件(7)挂在挂架主结构(4)下方。

2.根据权利要求1所述的一种直升机低速投放飞行器的挂架，其特征在于：所述挂架钢索(2)至少为2根，挂架前后至少各1根，且长度可调，通过调整前后挂架钢索的长度进而调整挂架的俯仰姿态。

3.根据权利要求1所述的一种直升机低速投放飞行器的挂架，其特征在于：四个压紧开关两两并联然后串联在一起，每个压紧开关均包含两个独立通道，从而构成相互独立的二余度分离信号检测电路，通过检测每一个余度线路两端的通断状态实现分离信号检测，任意一个余度线路导通即产生分离信号，压紧开关被压紧时为断路，压紧开关自由状态时为通路。

4.根据权利要求1所述的一种直升机低速投放飞行器的挂架，其特征在于：所述分离释放组件(7)前后各一个，每套分离释放组件(7)均包括吊耳连接件(701)和分离火工品(702)，吊耳连接件(701)与挂架主结构(4)连接，吊耳连接件(701)通过分离火工品(702)与飞行器(8)的吊耳(801)连接，分离火工品(702)在指令控制下起爆以实现挂架与飞行器(8)分离。

5.一种基于权利要求1挂架实现的飞行器姿态控制方法，其特征在于步骤如下：

(1)直升机通过所述挂架挂载飞行器(8)飞行，飞行器(8)的舵机上电以后，飞行器(8)的飞行控制计算机通过二余度分离信号检测电路周期性地进行分离信号检测，检测周期不大于40ms；

(2)如果未检测到分离信号，则飞行器(8)按照如下方式进行姿态控制，之后返回步骤(1)；如果检测到分离信号，则进入步骤(3)；

飞行器(6)的纵向通道和航向通道均采用开环控制，纵向通道升降舵偏角指令DEC为预设值，航向通道方向舵偏角指令DRC为0；

飞行器(6)的横向通道采用滚转角闭环控制，滚转角指令GAMAC置为0，以减小干扰对飞行器滚转姿态运动的影响，横向通道的控制律为：

DAC＝LIM(DACUL,KGAMA*(GAMAC-GAMA)-KWX*WX,DACLL)，其中GAMAC＝0

GAMA为滚转角，WX为滚转角速率，KGAMA和KWX为控制增益，DAC为副翼舵偏角指令，DACUL和DACLL分别为副翼舵偏角指令DAC的上限值和下限值，根据副翼舵偏角允许使用范围确定，LIM(·,·,·)为限幅环节；

(3)检测到分离信号以后，飞行器(8)的飞行控制计算机周期性地判断飞行速度，判断周期不大于40ms；

(4)如果飞行器(8)的飞行速度小于预设值，则飞行器(8)按照如下方式进行姿态控制，之后返回步骤(3)；如果飞行器(8)的飞行速度大于预设值，则进入步骤(5)；

飞行器(8)的纵向通道采用俯仰角闭环控制，俯仰角指令THETAC为预设值，取值范围为-30°到-60°，以实现按预定俯仰角俯冲加速，纵向通道的控制律为：

AYC＝LIM(AYCUL,KTHETA*(THETAC-THETA),AYCLL)，其中THETAC为预设值；DEC＝LIM(DECUL,KAY*(AYC-AY)-KWZ*WZ,DECLL)

THETA为俯仰角，WZ为俯仰角速率，AY为法向加速度，KTHETA、KWX和KAY为控制增益，AYC为法向加速度指令，AYCUL和AYCLL分别为法向加速度指令AYC的上限值和下限值，根据法向加速度允许范围确定，DEC为升降舵偏角指令，DECUL和DECLL分别为升降舵偏角指令DEC的上限值和下限值，根据升降舵偏角允许使用范围确定，LIM(·,·,·)为限幅环节；

飞行器(6)的横向通道采用滚转角闭环控制，滚转角指令GAMAC置为0，以减小干扰对飞行器滚转姿态运动的影响，横向通道的控制律为：

DAC＝LIM(DACUL,KGAMA*(GAMAC-GAMA)-KWX*WX,DACLL)，其中GAMAC＝0

GAMA为滚转角，WX为滚转角速率，KGAMA和KWX为控制增益，DAC为副翼舵偏角指令，DACUL和DACLL分别为副翼舵偏角指令DAC的上限值和下限值，根据副翼舵偏角允许使用范围确定，LIM(·,·,·)为限幅环节；

飞行器(6)的航向通道采用侧向加速度闭环控制，并考虑横向通道和航向通道间的耦合，以消除不利侧滑的影响，航向通道的控制律为：

DRC＝LIM(DRCUL,KXY*(KGAMA*(GAMAC-GAMA)-KWX*WX)-KAZ*AZ-KWY*(s/(s+wwy))*WY,DRCLL)，其中GAMAC＝0，

AZ为侧向加速度，WY为偏航角速率，s/(s+wwy)为洗出网络的传递函数，KXY、KAZ和KWY为控制增益，DRC为方向舵偏角指令，DRCUL和DRCLL分别为方向舵偏角指令DRC的上限值和下限值，根据方向舵偏角允许使用范围确定，LIM(·,·,·)为限幅环节；

(5)飞行器(8)的飞行速度大于预设值，表示飞行器的俯冲加速过程结束。

6.根据权利要求5所述的一种飞行器姿态控制方法，其特征在于：限幅环节LIM(UL,X,LL)的输入为变量X，限幅环节用于将输出限定在上限值UL和下限值LL之间，上限值UL不小于下限值LL，当X不小于UL时限幅环节的输出为UL，当X不大于LL时限幅环节的输出为LL，当X在UL和LL之间时限幅环节的输出为X。