一种飞机的速度控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及飞行自动控制领域，尤其涉及一种飞机的速度控制方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，民航飞机均配备自动推力控制系统，或者称为自动油门控制系统。飞机从起 飞开始自动推力控制系统就开始工作。飞机从起飞、爬升、巡航、下降、进近等阶段均可使 用自动推力控制系统控制飞机的发动机。一般来说，在飞机的升降舵或者水平安定面控制 飞机速度时，自动推力控制系统工作在"推力控制"状态，在这种状态下，自动推力控制系统 控制发动机的推力参考量，具体实现方法是通过控制发动机的转速或者压比不变，或者仅 仅是使发动机油门杆处于某一固定位置；而在飞机的升降舵或者水平安定面控制飞机轨迹 时，自动推力系统工作在"速度控制"状态，在此状态下，自动推力系统控制飞机的指示空速 或者马赫数。
[0003] 在飞机爬升或下降的过程中，影响速度控制的一个重要因素在于民航飞机一般保 持的空速是指示空速或者马赫数，而不是真空速。以指示空速Vi为例，它与真空速V的关 系可表不为：
[0004] Vi = kVi(h)*V，
[0005] 其中，kVl(h)为比例系数，它可以认为是气压高度h的函数。对上式进行微分，可 得到：
[0007] 可以看出，气压高度和真空速的变化都会影响指示空速。目前应用的自动推力控 制方法往往是通过使飞机加速度f为零从而保持指示空速。但是当飞机爬升或下降时，升 降速度dh/dt不为零，如果仍然控制梦为零，从上式可以看出，由于等式右边第一项不为零， 得到dVi/dt辛0,也就是说仅控制飞机加速度丨>为零并不能使指示空速Vi保持不变。马赫 数控制的情况类似。不考虑飞机升降率的影响仅控制飞机加速度为零将导致飞机爬升或 下降时对指示空速或马赫数的控制有静态误差。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种飞机的速度控制方法及装置，以提高飞机在爬升和下降时速度控 制的精度。
[0009] 第一方面，本发明实施例提供了一种飞机的速度控制方法，所述方法包括：
[0010] 依据飞机的预设速度和现时速度，计算飞机的初始给定纵向过载值，其中，当飞机 的气压高度大于预设高度值时，所述速度为马赫数，当飞机的气压高度小于预设高度值时， 所述速度为指示空速；
[0011] 依据飞机的升降速度和气压高度，计算飞机的升降速度补偿项；
[0012] 依据所述初始给定纵向过载值和升降速度补偿项，计算飞机的预设纵向过载值；
[0013] 依据所述预设纵向过载值和飞机的加速度估计值，计算预设发动机转速，并将所 述预设发动机转速输出给发动机全权限数字电子控制器，以进行发动机转速控制。
[0014] 第二方面，本发明实施例还提供了一种飞机的速度控制装置，所述装置包括：
[0015] 初始过载计算模块，用于依据飞机的预设速度和现时速度，计算飞机的初始给定 纵向过载值，其中，当飞机的气压高度大于预设高度值时，所述速度为马赫数，当飞机的气 压高度小于预设高度值时，所述速度为指示空速；
[0016] 速度补偿计算模块，用于依据飞机的升降速度和气压高度，计算飞机的升降速度 补偿项；
[0017] 预设过载计算模块，用于依据所述初始给定纵向过载值和升降速度补偿项，计算 飞机的预设纵向过载值；
[0018] 转速计算模块，用于依据所述预设纵向过载值和飞机的加速度估计值，计算预设 发动机转速，并将所述预设发动机转速输出给发动机全权限数字电子控制器，以进行发动 机转速控制。
[0019] 本发明实施例依据飞机的升降速度和气压高度，计算飞机的升降速度补偿项，并 依据所述初始给定纵向过载值和升降速度补偿项，计算飞机的预设纵向过载值，解决了不 考虑飞机升降率的影响仅控制飞机加速度为零导致的飞机爬升或下降时对指示空速或马 赫数的控制有静态误差的问题，提高了飞机在爬升和下降时速度控制的精度。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明实施例一中的一种飞机的速度控制方法的流程图；
[0021] 图2是本发明实施例二中的一种飞机的速度控制方法的流程图；
[0022] 图3是本发明实施例三中的一种飞机的速度控制方法的实施图；
[0023] 图4A是本发明实施例三中的升降舵控制指令为过载指令时指令补偿环节示意 图；
[0024] 图4B是本发明实施例三中的升降舵控制指令为C*控制指令时指令补偿环节示意 图；
[0025] 图5是本发明实施例三中的速度补偿环节示意图图；
[0026] 图6是本发明实施例四中的一种飞机的速度控制装置的结构图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便 于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0028] 实施例一
[0029] 图1是本发明实施例一中的一种飞机的速度控制方法的流程图，本实施例可适用 于需要提高飞机速度控制精度的情况，该方法可以由飞机的速度控制装置来执行，如图1 所示，所述方法具体可以包括如下步骤：
[0030] 步骤101、依据飞机的预设速度和现时速度，计算飞机的初始给定纵向过载值，其 中，当飞机的气压高度大于预设高度值时，所述速度为马赫数，当飞机的气压高度小于预设 高度值时，所述速度为指示空速。
[0031] 其中，所述预设速度可以根据飞机的航行情况进行设定，所述马赫数指飞机的飞 行速度与当地大气（即一定的高度、温度和大气密度）中的音速之比，所述指示空速是指根 据飞行器测量得到的动压，并按海平面标准大气条件下（760毫米水银柱，气温零上15度） 飞行速度与动压的关系而表示的速度值。
[0032] 将所述预设速度与所述现时速度求差，再乘以第一预设比例系数，获得所述初始 给定纵向过载值。
[0033] 步骤102、依据飞机的升降速度和气压高度，计算飞机的升降速度补偿项。
[0034] 其中，当飞机的气压高度小于预设高度值时，自动推力控制系统控制的为飞机的 指示空速Vi，为了补偿指示空速Vi与真空速V的比值kVl(h)随气压高度h变化对速度控 制的影响，可增加补偿项使指示空速保持不变。
[0035] 升降速度补偿项可按照如下公式计算：
[0037] 其中，kVl(h)为当前气压高度下指示空速Vi与真空速V的比值
为kVl(h) 对气压高度h的梯度，4为飞机的升降速度，g为重力加速度常数，t为时间。 dl
[0038] 当飞机的气压高度大于预设高度值时，自动推力控制系统控制的为飞机的马赫数 Ma，与控制指示空速Vi的情况类似，需要增加补偿项来补偿马赫数Ma与真空速V的比值 kMa(h)随气压高度h变化对速度控制的影响。升降速度补偿项可按照如下公式计算：
[0040] 其中，kMa(h)为当前气压高度下的马赫数Ma与真空速V的比值，
为kMa(h) 对气压高度h的梯度，--为飞机的升降速度，g为重力加速度常数，t为时间。 dt
[0041] 步骤103、依据所述初始给定纵向过载值和升降速度补偿项，计算飞机的预设纵向 过载值。
[0042] 具体的，将所述初始给定纵向过载值与升降速度补偿项加和，得到飞机的预设纵 向过载值0
[0043] 步骤104、依据所述预设纵向过载值和飞机的加速度估计值，计算预设发动机转 速，并将所述预设发动机转速输出给发动机全权限数字电子控制器，以进行发动机转速控 制。
[0044] 所述飞机的加速度估计值为飞机的现时加速度，可依据飞机惯性导航系统测得的 飞机机体轴纵向过载Nx、机体轴法向过载Nz、迎角α、俯仰角Θ、和滚转角γ进行计算，所 述飞机的加速度估计值与重力加速度常数g的比值为飞机的现时纵向过载f，所述现时纵 向过载可通过如下公式计算：
[0046] 依据所述预设纵向过载和现时纵向过载，利用一个前馈加比例积分控制器实现飞 机速度轴上加速度的闭环控制，并输出预设发动机转速。
[0047] 本实施例的技术方案依据飞机的升降速度和气压高度，计算飞机的升降速度补偿 项，并依据所述初始给定纵向过载