用于自动地估计飞行器的至少一个速度的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于自动地实时估计飞行器尤其是运输机的至少一个速度的方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 众所周知，W标准方式，为了在飞行期间确定飞行器的速度，尤其是马赫数或常规 速度或CAS(作为"经校准的空气速度"）类型的校正速度，对总空气压力（借助于皮托管） 和静空气压力（借助于专用传感器）实行测量，并且，使用运些测量借助于标准公式来计算 速度。
[000引因此，运样的计算要求总空气压力的测量。因此，如果期望借助于传感器（总空气 压力传感器或皮托管）来实施W便节省重量和成本且降低处理链的复杂性，该标准解决方 案不再能够确定飞行器的空速。
【发明内容】
[0004] 本发明设及用于在飞行器的飞行期间不使用总压力的测量就自动地估计飞行器 的至少一个速度的方法。
[0005] 根据本发明，所述方法包括在飞行器上W自动方式进行的W下步骤： a) 确定飞行器的至少一个控制面的至少一个气动较链力矩； b) 确定多个数据和至少W下的数据： C)借助于W下的表达式来计算表示飞行器的第一速度的马赫数if : 其中：
-A4是气动较链力矩； -r是空气的绝热系数； -巧是外静压； -表示控制面的体积；并且， -A是取决于马赫数;繼的控制面的气动较链力矩系数的模型；W及 d)将所计算的第一速度提供给至少一个用户系统。
[0006] 因而，凭借本发明，不使用总空气压力的任何测量就基于飞行器的至少一个控制 面的至少一个气动较链力矩的值而自动地实时估计飞行器速度，从而有可能利用相关联的 传感器来实施，运些传感器在民用飞行器上通常是多余的。
[0007] 该气动较链力矩示出在飞行过程中作用于飞行器的控制面上的气动力。运些力取 决于飞行器的速度，并且，还取决于多个其他参数，诸如气动构型、飞行器的姿势、飞行高度 等。
[0008] 在第一优选实施例中，步骤a)包括子步骤，其在于： -测量旨在生成控制面的偏转的至少一个致动器的两个液压室之间的至少一个压差； 和 -借助于至少该压差来计算所述气动较链力矩。
[0009] 而且，在第二实施例中，步骤a)包括子步骤，其在于直接地测量控制面上的气动 较链力矩。
[0010] 此外，在第一变型实施例中，为了计算马赫数，步骤C)将模型反演用于气动较链 力矩的模型。优选地，步骤C)实现最小二乘方案。
[0011] 而且，在第二变型实施例中，为了计算马赫数，步骤C)将不可逆函数用于气动较 链力矩的模型。优选地，步骤C)实现W下的方案之一： -使用所谓的"最小二乘滑模"观测器的方案； -使用所谓的"最小二乘龙贝格"观测器的方案； -使用所谓的"高阶滑模"观测器的方案。
[0012] 此外，W有利的方式，步骤b)还在于确定在步骤C)中用于计算马赫数的W下数据 中的至少一些： -飞行器的至少一个气动角（例如，攻角）； -所述控制面的至少一个偏转角； -施加于控制面上的至少一个负荷因子； -飞行器的气动构型；W及 -飞行器的至少一个角速度。
[0013] 而且，在特定的实施例中，步骤a)在于确定飞行器的多个不同的控制面的气动较 链力矩，并且，步骤C)在于借助于与该多个控制面有关的气动较链力矩来计算马赫数。
[0014] 此外，在特定的实施例中，本方法包括附加步骤，该附加步骤晚于步骤C)，并且在 于基于在步骤C)中计算出的马赫数和附加数据而计算表示第二飞行器速度的常规速度 (或校正速度）CAS。
[0015] 本发明还设及用于在飞行器的飞行期间自动地估计飞行器的至少一个速度的装 置。
[0016] 根据本发明，所述装置包括： -第一数据生成单元，配置成确定飞行器的至少一个控制面的至少一个气动较链力 矩； -第二数据生成单元，配置成确定多个数据及至少W下的数据： -计算单元，配置成借助于W下的表达式而计算表示飞行器的第一速度的马赫数M : 其中：
是气动较链力矩； T是空气的绝热系数； A是外静压； 表示控制面的体积；并且， Q是取决于马赫数繼的较链力矩系数的模型；W及 -至少一个数据传输单元，配置成将该第一速度提供给至少一个用户系统。
[0017] 在第一优选实施例中，所述第一数据生成单元包括： -至少一个测量元件，配置成测量旨在生成控制面的偏转的至少一个致动器的液压室 之间的至少一个压差；和 -计算元件，配置成借助于至少该压差来计算所述气动较链力矩。
[0018] 而且，在第二简化的实施例中，所述第一数据生成单元包括配置成直接地测量控 制面上的气动较链力矩的至少一个测量元件。
[0019] 本发明还设及设置有诸如在上文中详细说明的装置的飞行器，尤其是运输机。
【附图说明】
[0020] 附图将阐明可W体现本发明的方式。在运些图中，相同参考符号标示类似的元件。
[0021] 图1是用于估计飞行器的速度的装置的示意图。
[0022] 图2示意性地示出用于实现本发明的示范性的控制面和相关联的致动器。
[0023] 图3是根据本发明的估计装置的第一实施例的示意图。
[0024] 图4是根据本发明的估计装置的第二实施例的示意图。
[0025] 图5是估计装置的变型实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 在图1中示意性地表示且有可能示出本发明的装置1是尤其旨在自动地实时估计 飞行器（未表示）尤其是运输机在飞行期间的至少一个速度的装置。
[0027] 根据本发明，如尤其在图1中表示，位于飞行器上的所述装置1包括： -数据生成单元2,配置成确定飞行器的至少一个控制面3的至少一个气动较链力矩； -数据生成单元4,配置成W标准方式确定多个数据及至少W下数据： -中央单元（或计算单元）5,其经由链路6和7而分别连接至单元2和4,并且包括用 于借助于^下表达式来计算表示飞行器的第一速度的马赫数^!^的至少一个计算元件8 : 其中：
心4是从单元2接收的气动较链力矩； F是例如记录于中央单元5的存储器9中的空气的绝热系数； 巧是从单元4接收的外静压； f;-，表示例如记录于中央单元5的存储器9中的控制面3的体积；并且， Q是取决于马赫数;端的（气动）较链力矩系数的模型；W及 -至少一个数据传输单元（链路10)，其将由中央单元5计算的第一速度提供给飞行器 的至少一个用户系统（未表示），例如计算机。
[0028] 数据生成单元4包括能够W标准方式测量或计算实现本发明所必需的数据的飞 行器的一组标准数据源（未进一步描述）。运些数据已经存在且此外用于飞行器的控制。
[0029] 在优选的实施例中，装置1的至少中央单元5集成至飞行器的FCS(作为"飞行控 制系统"）类型的飞行控制系统的计算机中。
[0030] 因而，装置1基于飞行器的至少一个控制面3的至少一个气动较链力矩的值而自 动地实时估计飞行器的速度，而因此不使用任何总空气压力的测量。
[0031] 气动较链力矩心。（由图2中的箭头F示出）表示在飞行过程中作用于飞行器的 控制面3上的气动力。运些力取决于飞行器的速度，并且还取决于多个其他参数，诸如飞行 器的气动构型、飞行器的攻角、其飞行高度等。
[0032] 该控制面3能够与如下的飞行器的任何控制面3相对应：能够作用于飞行器的飞 行上，并且受到尤其取决于飞行器的速度的气动力，从而有可能从该控制面3的气动较链 力矩推断该速度。因而，虽然不排他地，但该控制面可W尤其与飞行器的任何类型的控制面 相对应：副翼、升降舱、扰流板、方向舱等。
[0033] W标准方式，由一个或更多个致动器12生成该控制面3的偏转，该致动器12能够 是任何类型，尤其是液压类型、电静液类型或机电类型。
[0034] 在图2的示例中，致动器12是液压致动器，其W标准方式包括可移动的杆13,该杆 13布置在汽缸14中并且为两个室15和16划界，室15和室16的体积在杆13的位移过程 中变化。通过较链元件17而联系至控制面3的杆13的位移W围绕与支架一体的轴18旋 转的形式生成控制面3的偏转。由控制面3和致动器12形成的致动器/表面系统的操作 的实施例和方式W标准方式实现，且未在W下的描述中进一步描述。
[0035] 在特别的实施例中，中央单元5还包括用于计算表示飞行器的第二速度的常规速 度（或校正速度）CAS的计算元件19。计算元件19通过使用W下表达式来基于由计