用于尾旋翼裕度识别的系统和方法与流程

本发明总体上涉及用于旋翼飞行器中的自动飞行控制的系统和方法，并且在特定实施方式中涉及用于尾旋翼裕度识别(awareness)的系统和方法。

背景技术：

旋翼飞行器可以包括一个或更多个旋翼系统，所述旋翼系统包括一个或更多个主旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支承旋翼飞行器在飞行中的重量并推动旋翼飞行器向前飞行。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以产生与主旋翼系统的旋转相同方向的推力，以抵消由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了使旋翼飞行器平稳且高效地飞行，飞行员平衡发动机功率、主旋翼总距推力(collectivethrust)、主旋翼周期距推力(cyclicthrust)和尾旋翼推力，并且控制系统可以帮助飞行员稳定旋翼飞行器并减少飞行员的工作负担。

技术实现要素：

在实施方式中，一种旋翼飞行器包括：尾旋翼桨叶；尾旋翼致动器，其耦接至尾旋翼桨叶以使得尾旋翼桨叶的桨距根据尾旋翼致动器的当前延伸而变化；飞行员飞行控制装置，其电耦接至尾旋翼致动器以使得尾旋翼致动器的当前延伸根据来自飞行员飞行控制装置的输入而变化；以及飞行控制计算机，其电耦接至尾旋翼致动器和飞行员飞行控制装置，所述飞行控制计算机被配置成：确定尾旋翼致动器的当前延伸；确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于尾旋翼致动器的当前延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向飞行员指示第一告警。

在一些实施方式中，一种旋翼飞行器还包括：耦接至尾旋翼致动器的传感器，其中，飞行控制计算机被配置成通过利用传感器测量尾旋翼致动器的当前延伸来确定尾旋翼致动器的当前延伸。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括仪表板，飞行控制计算机还被配置成在仪表板处利用视觉提示来指示第一告警。在一些实施方式中，基于当前延伸在裕度内的程度对视觉提示进行颜色编码。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：内部通信装置，飞行控制计算机还被配置成通过内部通信装置利用第一音频提示来指示第一告警。在一些实施方式中，第一音频提示与用于指示通过内部通信装置指示第二告警的第二音频提示相同。在一些实施方式中，第一音频提示与用于指示通过内部通信装置指示第二告警的第二音频提示相同。在一些实施方式中，飞行员飞行控制装置包括电耦接至尾旋翼致动器的踏板。在一些实施方式中，踏板包括配平马达，通过配平马达利用触觉反馈指示第一告警。在一些实施方式中，飞行员飞行控制装置包括电耦接至尾旋翼致动器的蜂鸣开关。在一些实施方式中，裕度是尾旋翼致动器的最大延伸的10％。在一些实施方式中，飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内：计算尾旋转致动器的最大延伸与尾旋翼致动器的当前延伸之间的差值；以及确定差值是否小于裕度。在一些实施方式中，飞行控制计算机被配置成通过以下步骤确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内：确定尾旋翼致动器的当前延伸是否大于预定值。在一些实施方式中，飞行控制计算机还被配置成独立于来自飞行员飞行控制装置的输入来改变尾旋翼桨叶的桨距。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：飞行器传感器，所述飞行控制计算机还被配置成根据由飞行器传感器测量的环境状况来改变尾旋翼桨叶的桨距。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括：用于产生气动升力的旋翼系统，所述旋翼系统沿第一方向产生转矩；以及反扭矩系统，其包括尾旋翼桨叶和尾旋翼致动器，所述反扭矩系统沿与第一方向相反的第二方向产生扭矩。

在实施方式中，一种使旋翼飞行器飞行的方法包括：感测耦接至旋翼飞行器的尾旋翼桨叶的尾旋翼致动器的当前延伸；确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于确定尾旋翼致动器的当前延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向旋翼飞行器的飞行员指示告警。

在一些实施方式中，所述确定步骤响应于检测到旋翼飞行器的飞行员飞行控制装置的位置变化而设立。在一些实施方式中，所述确定步骤响应于由飞行控制计算机生成的用于改变尾旋翼致动器的当前延伸的控制信号而设立。在一些实施方式中，确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内包括：计算尾旋翼致动器的最大延伸与尾旋翼致动器的当前延伸之间的差值；以及确定所述差值是否小于裕度。在一些实施方式中，确定尾旋翼致动器的当前延伸是否在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内包括：确定尾旋翼致动器的当前延伸是否大于预定值。在一些实施方式中，该方法还包括：由旋翼飞行器的飞行控制计算机感测旋翼飞行器的飞行状况；由飞行控制计算机计算尾旋翼致动器的期望延伸以实现或保持期望飞行姿态；以及独立于飞行员命令而发送控制信号以将尾旋翼致动器移动到期望延伸。

在实施方式中，一种使旋翼飞行器飞行的方法包括：检测来自旋翼飞行器的飞行员飞行控制装置的输入；感测耦接至所述旋翼飞行器的尾旋翼桨叶的尾旋翼致动器的当前延伸；确定根据来自飞行员飞行控制装置的输入来致动尾旋翼致动器是否将使尾旋翼致动器的更新后延伸在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内；以及响应于确定尾旋翼致动器的更新后延伸将在尾旋翼致动器的最大延伸的裕度内而向旋翼飞行器的飞行员指示告警。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：

图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器；

图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统；

图3代表性地示出了根据一些实施方式的三环飞行控制系统；

图4示出了驾驶舱的内部；以及

图5a、图5b、图6a和图6b示出了各种尾旋翼致动器监测方法。

具体实施方式

下面描述本公开内容的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未全部在本说明书中描述。当然，将要理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随实现方式的不同而不同。此外，应该理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言仍然是日常工作。

在本文中，在描绘附图中的设备时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将会认识到的，本文所描述的设备、构件、装置等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的设备可以以任何期望的方向定向，因此使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。

越来越多地使用旋翼飞行器，特别是用于商业应用和工业应用，导致了更大更复杂的旋翼飞行器的发展。然而，随着旋翼飞行器变得越来越大且越来越复杂，飞行旋翼飞行器与固定翼飞行器之间的差异也变得越来越明显。由于旋翼飞行器使用一个或更多个主旋翼来同时提供升力、控制姿态、控制高度并且提供横向或位置移动，因此不同的飞行参数和控制装置彼此紧密地耦合，这是因为主旋翼的空气动力特性影响每个控制装置和运动轴。例如，旋翼飞行器在巡航速度或高速下的飞行特性可能与在悬停时或相对较低速度下的飞行特性显著不同。另外，对于主旋翼上的不同轴的不同飞行控制输入，例如周期距输入或总距输入，影响旋翼飞行器的其他飞行控制装置或飞行特性。例如，增加前向速度通常将引起主旋翼所需的动力变化以保持水平飞行，并且可以增加或减少总距输入以保持水平飞行。对于总距增加的情况，可以在主旋翼处增加动力，这又需要来自尾旋翼的另外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入较少彼此密切关联并且不同速度机制下的飞行特性彼此比较密切相关。

近来，在旋翼飞行器中引入了电传(fly-by-wire，fbw)系统，以辅助飞行员稳定地驾驶旋翼飞行器并且减轻飞行员的工作负担。fbw系统在不同飞行机制下可以针对周期距控制输入、踏板控制输入或总距控制输入提供不同的控制特性或响应，并且可以通过将物理飞行特性解耦来提供稳定性辅助或增强，使得飞行员免于需要补偿发给旋翼飞行器的一些飞行命令。fbw系统可以在布置在飞行员控制装置与飞行控制系统之间的一个或更多个飞行控制计算机(fcc)中实现，向飞行控制装置提供校正，这有助于更有效地操作旋翼飞行器或使旋翼飞行器进入稳定飞行模式，同时仍允许飞行员改写fbw控制输入。例如，旋翼飞行器中的fbw系统可以自动地调整发动机输出的动力以匹配总距控制输入、在周期距控制输入期间应用总距或动力校正、提供一个或更多个飞行控制程序的自动化、提供默认或建议的控制定位等。

用于旋翼飞行器的fbw系统必须针对fbw控制的飞行参数提供稳定的飞行特性，同时允许飞行员改写或调整由fbw系统建议的任何建议飞行参数。另外，在向旋翼飞行器飞行提供增强的控制和自动化功能时，fbw系统必须保持直观且易于飞行员使用飞行控制系统。因此，fbw系统调整飞行员飞行控制装置，使得控制装置处于与相关飞行参数相关联的位置。例如，fbw系统可以调整总距杆位置以提供建议的或fbw控制的飞行参数，并且所述参数反映总距俯仰角(pitchangle)或动力设置。因此，当飞行员释放总距杆并且fbw系统提供总距控制命令时，总距杆与实际动力或总距设置有关地直观定位，使得当飞行员抓住总距杆以重新控制时，控制杆被定位在飞行员所预计的针对主旋翼的实际总距设置杆被定位的位置处。类似地，fbw系统使用周期距杆来例如调整飞行路径的湍流、漂移或其他干扰，并且可以在fbw系统补偿周期距控制时移动周期距杆。因此，当飞行员抓住周期距杆以从fbw系统取得对飞行的控制时，周期距杆被定位成反映实际的周期距设置或斜盘倾角。

图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器101。旋翼飞行器101具有主旋翼系统103，该主旋翼系统103包括多个主旋翼桨叶105。每个主旋翼桨叶105的桨距(pitch)可以由斜盘107控制以选择性地控制旋翼飞行器101的姿态、高度和运动。可以使用斜盘107来集体地和/或循环地改变主旋翼桨叶105的桨距。旋翼飞行器101还具有反扭矩系统，该反扭矩系统可以包括尾旋翼109、无尾旋翼(notar)或双主旋翼系统。在具有尾旋翼109的旋翼飞行器中，每个尾旋翼桨叶111的桨距被集体地改变以改变反扭矩系统的推力，从而提供对旋翼飞行器101的方向控制。尾旋翼桨叶111的桨距由一个或更多个尾旋翼致动器改变。在一些实施方式中，fbw系统向尾旋翼致动器或主旋翼致动器发送电信号以控制旋翼飞行器的飞行。

由发动机115向主旋翼系统103和反扭矩系统提供动力。可以存在一个或更多个发动机115，所述一个或更多个发动机115可以根据来自fbw系统的信号来控制。发动机115的输出被提供至驱动轴117，该驱动轴117分别通过主旋翼传动装置119和尾旋翼传动装置121机械地和可操作地耦接至旋翼系统103和反扭矩系统。

旋翼飞行器101还包括机身125和尾部123。尾部123可以具有用于控制或稳定旋翼飞行器101的飞行的其他飞行控制设备，例如水平或竖直稳定器、舵、升降舵或其他控制装置或稳定面。机身125包括驾驶舱127，驾驶舱127包括显示器、控制装置和仪表。应该理解，即使旋翼飞行器101被描绘为具有某些示出的特征，旋翼飞行器101也可以具有各种特定于实现方式的配置。例如，在一些实施方式中，如所示出的，驾驶舱127被配置成容纳飞行员或者飞行员和副飞行员。然而，还设想，旋翼飞行器101可以被远程操作，在这种情况下，驾驶舱127可以被配置成全功能驾驶舱以容纳飞行员(并且可能还有副飞行员)以提供更大的使用灵活性，或者可以被配置成具有有限功能的驾驶舱(例如，仅容纳一个人的驾驶舱，这个人将作为进行操作的飞行员，可以与远程副飞行员一起操作，或者这个人将作为副飞行员或后备飞行员而主驾驶功能由远程执行)。在其他设想的实施方式中，旋翼飞行器101可以被配置成无人交通工具，在这种情况下，可以完全取消驾驶舱127以节省空间和成本。

图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统201。飞行员可以操纵一个或更多个飞行员飞行控制装置以控制旋翼飞行器的飞行。飞行员飞行控制装置可以包括人工控制装置，例如周期距控制组件217中的周期距杆231、总距控制组件219中的总距杆233以及踏板控制组件221中的踏板239。由飞行员向飞行员飞行控制装置提供的输入可以通过飞行控制系统201以机械方式和/或电子方式(例如，经由fbw飞行控制系统)发送至飞行控制设备。飞行控制设备可以表示能够操作成改变旋翼飞行器的飞行特性的设备。作为示例，旋翼飞行器上的飞行控制设备可以包括能够操作成改变主旋翼桨叶105和尾旋翼桨叶111的位置或迎角或者改变发动机115的动力输出的机械系统和/或电气系统。飞行控制设备包括诸如斜盘107、尾旋翼致动器113的系统以及能够操作成控制发动机115的系统。飞行控制系统201可以独立于机组人员来调整飞行控制设备以使旋翼飞行器稳定、减少机组人员的工作负担等。飞行控制系统201包括：集体地调整飞行控制设备的发动机电子控制单元(eecu)203、飞行控制计算机(fcc)205以及飞行器传感器207。

飞行控制系统201具有一个或更多个fcc205。在一些实施方式中，提供多个fcc205以用于冗余。fcc205可以包括：例如适于执行计算和/或其他处理相关任务的处理器；以及适于存储由处理器执行的程序和/或指令的存储器(例如非暂时性计算机可读介质)。fcc205内的一个或更多个模块可以部分地或全部地体现为用于执行本文描述的任何功能的软件和/或硬件。在飞行控制系统201是fbw飞行控制系统的实施方式中，fcc205可以分析飞行员输入并且向eecu203、尾旋翼致动器113和/或用于斜盘107的致动器发送相应的命令。此外，fcc205被配置并且通过与每个飞行员飞行控制装置相关联的传感器来接收来自飞行员控制装置的输入命令。通过测量飞行员控制装置的位置来接收输入命令。fcc205还对飞行员控制装置的触觉提示命令进行控制，或者在例如仪表板(instrumentpanel)241上的仪器中显示信息。

eecu203控制发动机115。例如，eecu203可以改变发动机115的输出动力以控制主旋翼桨叶或尾旋翼桨叶的旋转速度。eecu203可以根据来自fcc205的命令来控制发动机115的输出动力，或者可以基于反馈例如主旋翼桨叶的测量的每分钟转数(rpm)来控制发动机115的输出动力。

飞行器传感器207与fcc205通信。飞行器传感器207可以包括用于测量各种旋翼飞行器系统、飞行参数、环境状况等的传感器。例如，飞行器传感器207可以包括：用于测量空速、高度、姿态、加速度、位置、磁取向、温度、空速、竖直速度等的传感器。其他飞行器传感器207可以包括依赖于源自旋翼飞行器外部的数据或信号的传感器，例如全球定位系统(gps)传感器、vhf全向范围传感器、仪表着陆系统(ils)等。

周期距控制组件217连接至周期距配平组件229，周期距配平组件229具有：一个或更多个周期距位置传感器211、一个或更多个周期距止动(detent)传感器235以及一个或更多个周期距致动器或周期距配平马达209。周期距位置传感器211测量周期距杆231的位置。在一些实施方式中，周期距杆231是沿两个轴移动并且允许飞行员控制俯仰(pitch)和滚转的单个控制杆，俯仰是旋翼飞行器的机头的竖直角度，滚转是旋翼飞行器的左右摆动(side-to-side)角度。在一些实施方式中，周期距控制组件217具有分开测量滚转和俯仰杆位置的单独的周期距位置传感器211。用于检测滚转和俯仰的周期距位置传感器211分别生成滚转信号和俯仰信号(有时分别被称为周期距经度信号和周期距纬度信号)，滚转信号和俯仰信号被发送至fcc205，fcc205控制斜盘107、发动机115、尾旋翼109或相关的飞行控制设备。

周期距配平马达209连接至fcc205，并且从fcc205接收信号以使周期距杆231移动。在一些实施方式中，fcc205根据以下中的一个或更多个来确定对周期距杆231的建议周期距杆位置：总距杆位置、踏板位置、旋翼飞行器的速度、加速度、高度和姿态、发动机每分钟转数(rpm)、发动机温度、主旋翼rpm、发动机扭矩或者其他旋翼飞行器系统状况或飞行状况。建议周期距杆位置是由fcc205确定以产生期望周期距动作的位置。在一些实施方式中，fcc205向周期距配平马达209发送指示建议周期距杆位置的建议周期距杆位置信号。虽然fcc205可以命令周期距配平马达209将周期距杆231移动至特定位置以指示斜盘107的相关联的位置，但是周期距位置传感器211检测由周期距配平马达209设置的或由飞行员输入的周期距杆231的实际位置，从而允许飞行员改写建议周期距杆位置。周期距配平马达209连接至周期距杆231，使得在配平马达正在驱动周期距杆231的同时飞行员可以移动周期距杆231以改写建议周期距杆位置。因此，在一些实施方式中，fcc205从周期距位置传感器211接收指示实际周期距杆位置的信号，并且不依赖于建议周期距杆位置来命令斜盘107。

类似于周期距控制组件217，总距控制组件219连接至总距配平组件225，总距配平组件225具有：一个或更多个总距位置传感器215、一个或更多个总距止动传感器237以及一个或更多个总距致动器或总距配平马达213。总距位置传感器215测量总距控制组件219中的总距杆233的位置。在一些实施方式中，总距杆233是沿单个轴移动或者具有杠杆式动作的单个控制杆。总距位置传感器215检测总距杆233的位置，并且将总距位置信号发送至fcc205，fcc205根据总距位置信号来控制发动机115、斜盘致动器或相关的飞行控制设备，以控制旋翼飞行器的竖直运动。在一些实施方式中，fcc205可以向eecu203发送动力命令信号并且向主旋翼致动器或斜盘致动器发送总距命令信号，使得主旋翼桨叶的总距俯仰角集体地升高或降低，并且发动机动力被设置为提供所需的动力以保持主旋翼rpm大致恒定。

总距配平马达213连接至fcc205，并且从fcc205接收信号以使总距杆233移动。类似于对建议周期距杆位置的确定，在一些实施方式中，fcc205根据以下中的一个或更多个来确定对总距杆233的建议总距杆位置：周期距杆位置、踏板位置、旋翼飞行器的速度、加速度、高度和姿态、发动机rpm、发动机温度、主旋翼rpm、发动机扭矩或者其他旋翼飞行器系统状况或飞行状况。fcc205生成建议总距杆位置，并且将相应的建议总距杆信号发送至总距配平马达213以将总距杆233移动至特定位置。总距位置传感器215检测由总距配平马达213设置的或由飞行员输入的总距杆233的实际位置，从而允许飞行员改写建议总距杆位置。

踏板控制组件221具有测量踏板控制组件221中的踏板或其他输入元件的位置的一个或更多个踏板传感器227。在一些实施方式中，踏板控制组件221不含配平马达或致动器，并且可以具有在飞行员释放踏板时使踏板居中的机械返回元件。在其他实施方式中，踏板控制组件221具有根据来自fcc205的信号将踏板驱动至建议踏板位置的一个或更多个配平马达。踏板传感器227检测踏板239的位置并将踏板位置信号发送至fcc205，fcc205控制尾旋翼109以使旋翼飞行器偏航或绕竖直轴旋转。

配平马达209和213可以分别将周期距杆231和总距杆233驱动至建议(或匹配斜盘)位置。虽然配平马达209和213可以分别将周期距杆231和总距杆233驱动至建议位置，但是该运动能力还可以用于向飞行员提供触觉提示。当飞行员正在移动杆来指示特定状况时，配平马达209和213可以沿特定方向推动相应的杆。由于fbw系统将杆与一个或更多个飞行控制设备在机械上断开连接，因此飞行员可能不会感觉到与飞行控制组件机械地连接的杆中所固有的急停、振动或其他触觉提示。在一些实施方式中，fcc205可以使配平马达209和213抵抗飞行员命令而推动，使得飞行员感觉到阻力，或者可以命令一个或更多个摩擦设备来提供当飞行员移动杆时感觉到的摩擦。因此，fcc205通过在杆上提供压力和/或摩擦来控制对杆的感觉。

另外，周期距控制组件217、总距控制组件219和/或踏板控制组件221可以各自具有确定飞行员是否正在操纵特定控制设备的一个或更多个止动传感器。例如，周期距控制组件217可以具有确定飞行员正在移动周期距杆231的周期距止动传感器235，而总距控制组件219具有确定飞行员是否正在移动总距杆233的总距止动传感器237。这些止动传感器235、237检测由飞行员输入引起的相应控制杆的飞行员命令的运动，而非检测由来自fcc205的命令、旋翼飞行器振动等引起的运动和/或位置，并且向fcc205提供指示这样的情况的反馈信号。当fcc205检测到飞行员控制着或者正在操纵特定控制装置时，fcc205可以确定该杆脱离止动(out-of-detent，ood)。类似地，当来自止动传感器的信号向fcc205指示飞行员释放了特定杆时，fcc可以确定杆处于止动(in-detent，id)。fcc205可以基于特定杆或飞行员控制装置的止动状态来向一个或更多个飞行系统提供不同的默认控制命令或自动化命令。

现在转向飞行控制系统201的操作方面，图3以高度示意性方式示出了飞行控制系统201可以将fbw功能实现为运行某些控制律的一系列相互关联的反馈环路的方式。图3代表性地示出了根据实施方式的三环飞行控制系统201。在一些实施方式中，三环飞行控制系统201的元件可以至少部分地由fcc205来实现。然而，如图3所示，三环飞行控制系统201的部件(301、303、305、307)中的所有部件、一些部件或没有部件可以位于旋翼飞行器100外部或远离旋翼飞行器101，并且通过网络连接309与机载设备通信。

图3的三环飞行控制系统201具有：飞行员输入311、外环路313、速率(中)环路315、内环路317、解耦器319以及飞行器装备321(例如，对应于诸如斜盘107、尾旋翼传动装置121等的飞行控制设备；驱动飞行控制设备的致动器(未示出)；以及诸如飞行器传感器207、位置传感器211、215、止动传感器235、237等的传感器等)。

在图3的示例中，三环设计将内稳定化和速率反馈环路与外引导和跟踪环路分开。控制律结构主要将整体稳定化任务和减少飞行员工作负担的相关任务分配给内环路317。接下来，中环路315提供速率增强。外环路313集中于引导和跟踪任务。由于内环路317和速率环路315提供了大部分的稳定性，因此在外环路层面上需要较少的控制努力。如在图3中代表性地示出的，由于对于飞行稳定性来说外环路313的任务不是必需的，因此可以提供开关323以接通和关断外环路飞行增强。

在一些实施方式中，内环路317和速率环路315包括应用于滚转/俯仰/偏航3轴速率陀螺仪和加速度反馈传感器的一组增益和滤波器。内环路和速率环路二者都可以独立于各种外环路保持模式而保持激活。外环路313可以包括级联的环路层，所述环路层包括姿态环路、速度环路、位置环路、竖直速度环路、高度环路以及航向环路(headingloop)。根据一些实施方式，在所示环路中运行的控制律使得能够解耦以其他方式耦合的飞行特性，这进而可以提供更稳定的飞行特性和减少的飞行员工作负担。此外，外环路313可以允许某些高级别任务或飞行模式的自动化或半自动化操作，从而进一步减轻飞行员工作负担并且允许飞行员集中于其他事项，所述其他事项包括观察周围地形。

图4示出了驾驶舱127的内部。在图4所示的示例性驾驶舱中，为飞行员和副飞行员(飞行员和副飞行员两者在本文中均可以被称为飞行员)提供了一组飞行控制装置。

电传飞行控制系统201可以被配置成使得旋翼飞行器101为飞行员提供与机械旋翼飞行器的飞行体验类似的飞行体验。换言之，尽管可以用任何类型的输入设备来控制电传系统，但是从飞行员的角度来看，实施方式电传系统模拟了机械旋翼飞行器的行为。例如，在具有机械飞行控制系统的旋翼飞行器中，飞行员自然地通过飞行员飞行控制装置接收反馈，因为飞行员飞行控制装置机械地连接至飞行控制装置并且在飞行员操作飞行员飞行控制装置时抵抗运动。因为电传系统中的飞行员飞行控制没有机械地连接至飞行控制装置，所以它们并不靠自己向飞行员提供类似的反馈。为了模拟机械飞行控制系统的行为，当飞行控制装置被调整时，电传飞行控制系统201可以向飞行员提供提示。在一些实施方式中，通过飞行员飞行控制装置将提示提供为触觉反馈。例如，如果电传飞行控制系统201调整主旋翼桨叶105的总距，则触觉反馈可以通过总距配平马达213被提供给总距杆233。触觉反馈使得飞行员知道何时旋翼飞行器101中的致动器处于或接近致动器的极限。继续上述示例，通过总距控制组件219中的配平马达提供触觉反馈使得飞行员知道斜盘107何时处于或接近其极限。飞行员可根据致动器是否可调节或处于其极限来作出飞行时间决定。在飞行控制装置调整时向飞行员提供提示可以模仿机械飞行控制将提供的反馈。因此，飞行员的用户体验可以在旋翼飞行器101的电传系统和其他旋翼飞行器的机械系统两者中保持一致。飞行员对不同类型的旋翼飞行器的一致的用户体验可以使得飞行员对紧急情况做出响应，而不会妨碍适应不同类型旋翼飞行器的不同用户体验。

在所有飞行员飞行控制装置中提供配平马达可能是昂贵的或制造复杂的，可能给旋翼飞行器101增加重量，并且可能是昂贵的或者维护或修理复杂的。因此，在一些实施方式中，为飞行员飞行控制中的一些但不是全部提供触觉反馈。在实施方式中，当斜盘107被致动时，为周期距控制组件217和总距控制组件219提供触觉反馈，但是当尾旋翼致动器113被致动时，不为踏板控制组件221提供触觉反馈。由于可能不为踏板控制组件221提供触觉反馈，所以当尾旋翼致动器113处于或接近致动器的极限时，可以使用其他类型的提示来告警飞行员。在一些实施方式中，向飞行员提供视觉和/或音频提示。例如，可以在仪表板241上显示视觉提示，和/或可以通过内部通信装置播放音频提示。在一些实施方式中，响应于飞行员试图操作致动器来评估致动器极限并提供视觉和/或音频提示。

尾旋翼致动器113可以在若干情况下致动。大风、阵风或飞行员命令可能导致旋翼飞行器101的方向或方位漂移。电传飞行控制系统201可以通过调整尾旋翼致动器113来增加或减小由尾旋翼109产生的推力来校正航向。在实施方式中，例如当旋翼飞行器悬停或在配平水平飞行时，尾旋翼致动器113由外环路313控制，使得当飞行员踏板脱离止动时旋翼飞行器101的偏航率为零，例如使得旋翼飞行器101不改变方位。为了保持旋翼飞行器101的方向或方位，可以在没有飞行员的输入的情况下进行该调整。当飞行员操纵旋翼飞行器101时，尾旋翼致动器113也可以被致动。例如，当变成大风时，尾旋翼致动器113可以由内环路317和/或速率环路315调节以保持稳定性。尾旋翼致动器113的致动可能由于解耦的飞行特性而发生。在不为踏板控制组件221提供触觉反馈的实施方式中，当fcc205调节尾旋翼致动器113时(与诸如总距杆233或周期距杆231的其他控制装置相比)不驱动或不改变踏板239的位置。因此，踏板239的位置不一定反映尾旋翼致动器113的实际位置。可以提供提示以告警飞行员这种差异。

尾旋翼致动器113具有最大行程量(amaximumamountofthrow)。最大行程可以根据尾旋翼致动器113的性能而变化。例如，尾旋翼致动器113可以被设计成在具有更大的重量承载能力的旋翼飞行器中具有更大的行程。飞行控制系统201由于是电传系统而具有尾旋翼致动器113的部分或全部权限。在实施方式中，电传飞行控制系统201的内环路317、速率环路315和/或外环路313可以仅行使对尾旋翼致动器113的权限的一部分。其余权限对于飞行员来说被保留，使得即使当电传飞行控制系统201在最大行程附近工作时，当飞行员操作踏板控制组件221时也会发生一些致动。例如，尾旋翼致动器113可以沿每个方向具有第一行程量，并且内控制回路可以执行第一行程量的最高达90％，为飞行员保留第一行程量的10％的尾旋翼裕度。在一些实施方式中，对尾旋翼致动器113行使的权限是不对称的。例如，尾旋翼致动器113可具有沿第一方向的第一行程量和沿第二方向的第二行程量，其中第一行程量不同于(例如，大于或小于)第二行程量。[放弃/任何％值]

当尾旋翼致动器113处于最大行程裕度内时，向飞行员提供尾旋翼裕度告警。该告警可以促使飞行员改变航线或停止操纵，以避免耗尽(maxingout)尾旋翼致动器113。告警可以以几种方式指示给飞行员。在一些实施方式中，告警是在仪表板241上指示的视觉提示。在告警是视觉提示的实施方式中，可以基于当前延伸在裕度内的程度对视觉提示进行颜色编码。在一些实施方式中，告警是通过内部通信装置指示的音频提示。音频提示可以是通用音频提示或特定于尾旋翼裕度告警的音频提示。在一些实施方式中，告警是通过一个或更多个飞行控制装置(例如踏板控制组件221)指示的触觉提示。应当理解的是，告警可以以机械飞行控制系统中未使用的各种方式指示。告警也可以是多个提示的组合。例如，可以在内部通信装置上播放音调时呈现视觉矫正。在一些实施方式中，评估致动器极限并且在持续性的基础上提供告警。例如，每当致动器处于或接近极限时，通过照亮仪表板241上的告警灯来提供告警。告警灯可以保持照亮，即使在踏板控制组件221最近未被飞行员使用时也可以如此。在一些实施方式中，评估致动器极限并响应于接收到来自飞行员飞行控制装置的输入命令而提供告警。例如，当fcc205利用踏板传感器227检测到踏板239的位置变化时可以提供告警。在一些实施方式中，评估致动器极限并在提供控制信号以改变尾旋翼致动器113的位置时提供告警。

尽管在响应于踏板239的位置变化而提供尾旋翼裕度告警的上下文中讨论了一些实施方式，但应该理解的是，可以响应于致动尾旋翼致动器113的任何飞行员飞行控制装置的变化来提供告警。例如，由于尾旋翼致动器113的致动可能由于飞行特性的解耦而发生，所以诸如周期距杆231或总距杆233的其他控制可以导致尾旋翼致动器113的致动。此外，按钮或开关也可以使尾旋翼致动器113致动。例如，设置在总距杆233上的蜂鸣开关可以使尾旋翼致动器113在被操纵时致动。像踏板239一样，蜂鸣开关可能不具有用于向飞行员提供机械反馈的机构。相反，尾旋翼裕度告警可以作为视觉提示、音频提示等提供给飞行员。

图5a至图6b示出了各种尾旋翼致动器监测方法。图5a和图5b所示的方法可以用于告警飞行员尾旋翼致动器113处于或接近其极限。图6a和图6b所示的方法可以用于预先告警飞行员：命令会导致尾旋翼致动器113处于或接近其极限。图6a和图6b所示的方法可以作为控制或反馈回路的一部分来执行；因此，应该理解的是，图6a和图6b所示的方法的步骤可以周期性地或连续地重复。

图5a示出了尾旋翼致动器监测方法501。当尾旋翼致动器113处于或接近其极限时，尾旋翼致动器监测方法501可用于告警飞行员。尾旋翼致动器监测方法501可以以在持续性的基础上提供告警的实施方式执行。

确定尾旋翼致动器113的当前延伸(步骤503)。尾旋翼致动器113的当前延伸是尾旋翼致动器113目前沿任一方向行进(thrown)的距离的绝对值。在一些实施方式中，通过用尾旋翼109中的传感器(未示出)进行测量来确定尾旋翼致动器113的延伸。传感器可以电耦接至fcc205，fcc205通过接收和评估来自传感器的信号来执行测量。在一些实施方式中，通过观测由fcc205设定的尾旋翼致动器113的命令位置来确定尾旋翼致动器113的延伸。这样的确定可以例如在外环路313和/或中间环路315中进行。

如果尾旋翼致动器113的当前延伸接近或处于致动器的预定位置的裕度内(步骤505)，则向飞行员指示告警(步骤507)。在实施方式中，预定位置是致动器的最大延伸，但应该理解的是，预定位置可以是致动器的任何延伸量。可以以若干方式执行确定当前延伸是否在最大延伸的裕度内。在一些实施方式中，计算最大延伸与当前延伸之间的差值，并将差值与裕度进行比较。如果差值小于裕度，则当前延伸在最大延伸的裕度内。例如，如果裕度为10％，则小于最大延伸的10％的差值指示当前延伸在裕度内。在一些实施方式中，可以确定并存储与裕度对应的预定值。例如，如果裕度为10％，那么预定值比最大值小10％或者为最大值的90％。如果当前延伸大于预定值，则当前延伸在最大延伸的裕度内。

图5b示出了尾旋翼致动器监测方法551。尾旋翼致动器监测方法551可以用于在尾旋翼致动器113处于或接近其极限时告警飞行员。尾旋翼致动器监测方法551可以以响应于接收到来自飞行员飞行控制装置的输入命令而提供告警的实施方式执行。

检测踏板239的位置变化(步骤553)。响应于从踏板传感器227接收到踏板位置信号，可以通过fcc205检测该变化。响应于检测到踏板位置的变化，确定尾旋翼致动器113的当前延伸(步骤555)。因此，只有在需要时才会告警飞行员。如果尾旋翼致动器113的当前延伸在致动器的最大延伸裕度内(步骤557)，则向飞行员指示告警(步骤559)。步骤555至步骤559与上述步骤503至步骤507相似，在此不再赘述。

图6a示出了尾旋翼致动器监测方法601。尾旋翼致动器监测方法601可以用于在尾旋翼致动器113处于或接近其极限时预先告警飞行员。尾旋翼致动器监测方法601可以当提供控制信号以改变尾旋翼致动器113的位置时以提供告警的实施方式执行。

提供用于尾旋翼致动器113的控制信号(步骤603)。可以由fcc205提供控制信号。例如，fcc205可以计算控制信号并将其作为内环路317的控制逻辑的一部分提供给尾旋翼致动器113，其可以响应于来自飞行员飞行控制装置的输入而执行。响应于提供控制信号，fcc205确定尾旋翼致动器113对控制信号的响应是否将在最大延伸裕度内(步骤605)。换言之，fcc205确定根据来自飞行员飞行控制装置的输入来致动尾旋翼致动器113是否将使尾旋翼致动器的已更新延伸在最大延伸的裕度内。因此，如果尾旋翼致动器113的延伸将超过裕度，则可以预先告警飞行员。如果对用于尾旋翼致动器113的控制信号的响应将使致动器的延伸在致动器的最大延伸的裕度内(步骤607)，则向飞行员指示告警(步骤609)。

图6b示出了尾旋翼致动器监测方法651。尾旋翼致动器监测方法651可以用于在尾旋翼致动器113处于或接近其极限时预先告警飞行员。尾旋翼致动器监测方法651可以以响应于接收到来自飞行员飞行控制装置的输入命令而预先提供告警的实施方式执行。

检测踏板239的位置变化(步骤653)。响应于从踏板传感器227接收到踏板位置信号，可以通过fcc205检测该变化。响应于检测到踏板位置的变化，fcc205确定尾旋翼致动器113对踏板位置变化的响应是否将在最大延伸的裕度内(步骤655)。因此，只有在需要时才会预先告警飞行员。如果对踏板位置变化的响应将使尾旋翼致动器113的延伸在致动器的最大延伸的裕度内(步骤657)，则向飞行员指示告警(步骤659)。

实施方式可以实现各种优点。告警飞行员尾旋翼致动器的当前延伸超过裕度可以使得飞行员知道踏板的位置不一定反映尾旋翼致动器的实际位置。飞行员可以相应地调整飞行。提供具有视觉提示或音频提示的告警可以降低制造旋翼飞行器的成本。

虽然已经参考说明性实施方式描述了本发明，但是这些描述并不意在以限制性含义进行解释。通过参考本说明书，对本领域技术人员而言，说明性实施方式的各种修改和组合以及本发明的其他实施方式将是明显的。因此，所附权利要求书意在涵盖任何这样的修改或实施方式。