[发明专利]用于优化水平尾翼载荷的系统和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及飞行控制，更具体地，涉及优化飞行器上的尾翼载荷的系统和方法。

背景技术

飞行器的俯仰控制是在飞行期间飞行器的机头向上和机头向下俯仰姿态的控制。在俯仰姿态变化期间，飞行器围绕延伸通过飞行器的重心(CG)的横向轴线枢转。俯仰控制可以由水平尾翼提供，水平尾翼可以位于飞行器机翼的尾部。水平尾翼可以包括可调节水平稳定器和升降舵。升降舵可以被枢转地耦接至水平稳定器。可以沿相对于飞行器的纵向轴线的正方向和/或负方向调节水平稳定器的迎角以对飞行器进行调整，以便在飞行期间将飞行器维持在恒定的俯仰角度。例如，水平稳定器可以以负迎角被调节以提供向下载荷，以便关于飞行器CG产生机头向上俯仰力矩以抵消由机翼的正升力产生的机头向下的俯仰力矩。由水平尾翼产生的载荷可以由水平尾翼的结构和机身承担。

对于飞行期间飞行器的机头向上和机头向下俯仰操纵，升降舵可以被枢转地从相对于水平稳定器的中间位置向上或向下移动。例如，为了将飞行器从机头向上姿态操纵为水平姿态，升降舵可以被可枢转地向下(例如，升降舵后缘向下)偏转或定位，以便水平尾翼产生增加量的向上载荷以使飞行器的机头向下。升降舵可以被保持处于向下位置直到飞行器的水平姿态实现，其后升降舵可以返回中间位置。为了将飞行器从机头向下姿态操纵为水平姿态，升降舵可以被枢转地向上(例如，升降舵后缘向上)偏转或定位，以便水平尾翼产生增加量的向下载荷以使飞行器的机头向上直到飞行器的水平姿态实现。

随着飞行器的速度增加，水平稳定器和升降舵上的动态压力也增加，这导致由水平尾翼产生的向上载荷或向下载荷的增加。为了避免在机头向上或机头向下操纵期间超出水平尾翼和机身的承载能力，升降舵的运动或权限可以随着速度的增加被电子限制。限制升降舵权限还可以根据飞行员输入提供更线性或统一的俯仰反应以作为空气速度的函数。此外，限制升降舵权限可以阻止在相对高的动态压力处过高的操纵能力。不幸的是，根据空气速度过度地限制升降舵权限以减少尾翼载荷可以导致次佳的操纵能力。

由此可知，本领域需要一种用于在极限内移动升降舵的系统和方法，该系统和方法降低尾翼载荷同时提供了用于飞行器的俯仰控制的足够的权限。

发明内容

以上提到的关于升降舵控制的需要将由本公开具体地解决，本公开提供了控制飞行器的升降舵的方法。该方法可以包括识别飞行器的稳定器的当前稳定器迎角。稳定器可以包括枢转地耦接至稳定器的升降舵。该方法还可以包括比较当前稳定器迎角与阈值稳定器迎角，并且如果当前稳定器迎角大于或等于阈值稳定器迎角，选择有较强的限制性的升降舵位置极限。该方法可以附加地包括将升降舵移至不大于升降舵位置极限的命令的升降舵位置。

同样公开的是用于控制飞行器的升降舵的系统。该系统可以包括被配置成接收代表稳定器的当前稳定器迎角的稳定器信号的飞行控制处理器。如以上所指出的，稳定器可以包括可以被枢转地耦接至稳定器的升降舵。飞行控制处理器可以被配置成基于稳定器信号选择升降舵位置极限。如果当前稳定器迎角等于或大于阈值稳定器迎角，选择的升降舵位置极限可以有较强的限制性，且如果当前稳定器迎角小于阈值稳定器迎角，选择的升降舵位置极限可以有较弱的限制性。该系统可以包括升降舵致动器，该升降舵致动器被配置成将升降舵移动至不大于升降舵位置极限的命令的升降舵位置。

同样公开的是控制升降舵的方法，且该方法可以包括基于至少一个飞行器参数选择用于增加或减少升降舵的预定的水平尾翼载荷减缓(HTLA)权限的因数。HTLA权限可以随着马赫数和/或空气速度的增加而减小。该方法可以进一步包括根据HTLA权限和因数的乘积来计算升降舵位置极限，并移动升降舵至不大于升降舵位置极限的命令的升降舵位置。

已经讨论的这些特征、功能和优点能够在本公开的各种实施例中被独立实现或者在其他实施例中被组合。参考后面的描述和以下附图能够了解实施例的进一步的细节。

附图说明

本公开的那些和其他特征参考附图将更加显而易见，在所有附图中，相同数字表示相同零件，并且其中：

图1是用于控制飞行器的升降舵的系统的框图；

图2是飞行器的平面图；

图3是沿图2的线3截取的截面图，并示意性地图示说明机翼和水平尾翼，其中升降舵以负迎角被定向；

图4是机翼和水平尾翼的截面图，其中升降舵以正迎角被定向；

图5是飞行器的运转包络的图形，并图示说明基于马赫数、空气速度、动态压力和/或海拔可以用于限制升降舵的运动的飞行状态；