专利名称：用于倾转旋翼飞行器飞行控制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及飞行器的飞行控制领域。特别地，本发明涉及用于控制倾转旋翼飞行器(tiltrotor aircraft)的飞行的装置和方法。
背景技术：
旋翼飞行器，诸如如图1所示的直升机或者倾转旋翼飞行器11，利用至少一个主旋翼13产生升力，该旋翼包括多个连接在旋转桨毂17上的翼片或者桨片15。每个桨片15具有翼形(airfoil)截面，并且随着桨毂17的旋转沿圆形路径移动桨片15产生升力。如图所示，飞行器11左右侧通常彼此互为镜像，在飞行器11的每一侧上具有相应的组件。如此处所述，当说明适用于两个组件时，单个附图标记可以用于指代左右(如果坐在飞行器内观察的话)组件两者。当说明特指左或者右组件时，特定的附图标记用来清楚地指代特定的左或者右组件。例如，“旋翼13”可以用来说明左旋翼和右旋翼两者，而说明中所用的“旋翼13A”和“旋翼13B”分别特指左旋翼和右旋翼。
虽然旋翼13的速度通常用RPM调速器控制在狭窄范围内以优化性能，但是可以通过改变桨片15的迎角(angle of attack)或者俯仰角(pitch)或者桨片15的速度来改变产生升力的量。改变每个桨片15的俯仰角需要复杂的机械系统，其典型地采用定位在每个桨毂17上的旋转斜盘(swashplate)组件(未示出)来实现。
每个旋转斜盘组件都具有两个主要功能(1)在共同控制的方向下，每个旋转斜盘组件同时改变相应旋翼13上的桨片15的俯仰角，这增加或者降低了每个旋翼13供应给飞行器11的升力，增加或者降低了每个导致飞行器11增加或者降低飞行高度的推力矢量19；和(2)在周期控制的方向下，在桨片15随着桨毂17移动时，每个旋转斜盘组件单独改变相应旋翼13上的桨片15的角度，在通常水平的方向上产生转矩，如箭头21所示，用于使飞行器11沿着围绕水平360度圆的任意方向移动，包括向前、向后、向左和向右。
典型地，共同的桨片俯仰角通过可被飞行员上下移动的杆控制，而周期的桨片俯仰角通过可被飞行员沿飞行器希望移动的方向移动的控制杆所控制。共同控制将整个旋转斜盘组件作为一个单元升高，在桨毂17的全程旋转过程中将桨片15的俯仰角改变相同的量。周期控制倾斜旋转斜盘组件，导致桨片15的迎角随着桨毂17的转动而变化。这样做的效果在于，根据桨片15在旋转中所处的位置非均匀地改变桨片15的俯仰角，导致桨片15在旋转的一侧上具有更大的迎角，因此更多的升力，在旋转的另一侧上，具有更小的迎角，因此更小的升力。非平衡的升力产生了导致飞行器11的俯仰角或者滚转姿态(roll attitude)改变的转矩，其转动了推力矢量并且导致飞行器11纵向或者横向移动。
诸如飞行器11之类的倾转旋翼飞行器还具有可动发动机舱23，其安装在每个固定翼25的外端部。发动机舱23可以如箭头27所示，有选择地转动到通常如图1中所示的、相应于利用桨片15产生升力、旋翼负担飞行的“直升机模式”的垂直取向和相应于利用固定翼25产生升力、向前飞行的“飞机模式”的水平取向之间的任何点上。飞行器11还可以低速以局部直升机模式操作，其中旋翼13和固定翼25两者提供部分飞行需要的升力。飞行器11的操作典型地包括垂直的或者短程起飞，从直升机模式到向前飞行的飞机模式的转换，然后回到直升机模式用于垂直或者短程着陆的转换。
鉴于倾转旋翼飞行器的飞行控制中涉及许多变量，所以计算机控制的飞行控制系统(FCS)28使得许多安全和有效操作所需的功能自动化了。响应由下列一者或者多者产生的控制输入，FCS 28促动飞行器11的飞行控制组件(1)机上的飞行员；(2)远离飞行器如无人飞行器(UAV)的领航员；(3)部分自主系统，诸如自动导航器；和(4)全自主系统，诸如以全自主方式操作的UAV。FCS 28设置有软件实现的飞行控制方法，用于对这些适合于特定飞行状态的控制输入产生响应。
在当前的倾转旋翼飞行器的自动控制方法中，当FCS 28接收到改变纵向速度的指令，同时飞行器11处于全直升机模式或者部分直升机模式时，FCS 28通过改变飞行器11的俯仰角姿态引导推力矢量19向前或者向后来产生飞行器11的纵向加速度。FCS 28利用周期控制，指令旋转斜盘向前倾斜或者向后倾斜，从而实现了俯仰姿态的改变，这导致飞行器11在其被指令飞行的方向内向下倾斜。例如，当飞行器11被飞行员指令通过向前移动周期控制器而向前飞行时，FCS 28指令每个旋翼13的旋转斜盘向前倾斜，并且旋翼13产生向前的俯仰角转矩。如图2所示，该转矩导致桨片15的平面向前倾斜并且将飞行器11沿俯冲(nose-down)方向倾斜，与地面29相比，其是可见的。推力矢量19因此朝向向前的方向旋转，结果是沿箭头30所示的方向移动。
利用这种飞行控制方法对飞行器11存在几个不希望的影响，特别是在阵风或大风环境中。当飞行器11的俯仰姿态因指令而改变沿向前/向后的方向移动时，改变了机翼25的迎角以及相应减小了由机翼25产生的升力，这可能在飞行器11的垂直速度和/或飞行高度上产生不希望的变化，这必须通过改变垂直攀升指令来抵消。这种俯仰姿态与垂直速度的耦合特别是在盘旋或者低速飞行条件下是确实的，并且在存在逆风时更为明显。利用当前的自动飞行控制方法，在这种情况下，飞行器11无法在不产生俯冲的俯仰姿态的情况下向前加速，并且导致非指令的和不希望的垂直运动与飞行器11的精确垂直控制相干涉。
在当前的倾转旋翼飞行器的自动控制方法中，当改变横向速度的指令被FCS 28接收，同时飞行器处于全直升机模式或者部分直升机模式时，通过改变飞行器11的滚转姿态以引导推力矢量19向左或向右，FCS 28产生了飞行器11的横向加速度。这是利用差动的共同桨片俯仰控制来实现的，其导致机身23沿着飞行器11被指令飞行的方向向右或者向左倾斜。例如，当飞行器11被指令向右飞行时，FCS 28指令旋翼13上的共同控制器，使得右旋翼13产生的升力比左旋翼13产生的升力小。合成的推力不均衡导致飞行器11向右滚转，如图3所示，引导推力矢量19向右，并且导致飞行器11沿着箭头31的方向移动。
在横向操作过程中，倾转旋翼飞行器11的自动飞行控制方法也导致几个问题。当飞行器11在地面效应(ground effect)区域内操作时，这在其起飞和着陆过程中每次靠近大表面诸如地面29附近时都要这样做，飞行器11的滚转将导致一个旋翼13比另一个旋翼13更靠近地面29。这种与地面29有关的差异将导致飞行器11一侧的地面效应大于另一侧的地面效应，导致每个旋翼13的升力不同地改变。这种差异将导致飞行器11上产生额外的滚转转矩，并且这与飞行器11的精确控制相干涉。飞行器11的滚转还倾向于从飞行器11一侧下方吹出气垫，进一步恶化了可操控性。
当飞行器11横向移动或者在侧风中盘旋并且机翼25向左或者右倾斜时，存在更多的阻力或风阻。还会存在向下的载荷增加，这种载荷是由于旋翼13产生的动态压力和横向的飞行器速度在机翼25的顶部造成的荷载。这两个条件同时恶化了横向轴线和垂直轴线上的可操控性，并且比在相同的风力条件下水平飞行需要更多的动力。
飞行器11还承受来自阵风的干扰，当采用当前控制方法时，从任何方向来的风都会导致较大的位移。例如，如果飞行器11经历来自左侧的阵风，飞行器11将向右滚转。当飞行器11向右滚转时，推力矢量19也向右旋转，导致飞行器11的横向速度向右增加。在当前的倾转旋翼飞行器中，如果FCS28被编程来将飞行器保持在地面上的特定点的上方，则FCS 28将指令飞行器11向左侧滚转返回，导致推力矢量19对着风并且将飞行器11移回到其在阵风产生前占据的位置。这种控制方法的不足在于，在FCS 28驱动飞行器11返回到原始位置之前，使得阵风将飞行器11从其原始位置位移显著的距离。
当前控制方法的其他问题包括对于FCS指令的高响应时间和降低的乘客舒适感。因为要求飞行器11的姿态对将要执行的这些指令做出改变，而且由于诸如飞行器11之类的大型载人倾转旋翼飞行器的高惯性转化进入系统的低响应频率，所以对向前和横向速度指令的响应时间较高。用于载客的倾转旋翼飞行器的显著不足在于，乘客的舒适感因在飞行器11机动、盘旋或者低速飞行时机身23倾斜而受到损害，诸如当接近着陆时和当移动飞行器11进入位置加速向前飞行时。
在当前的倾转旋翼飞行器的自动控制方法中，当改变飞行器11的偏航速度(即，航向改变的速度)的指令被FCS 28接收同时飞行器处于全直升机模式或者部分直升机模式时，FCS 28利用差异的纵向周期控制器产生偏航转矩。例如，当飞行器11被指令向左偏航时，诸如当飞行员压下左舵踏板时，FCS 28指令右旋翼13B的旋转斜盘向前倾斜并且指令左旋翼13A的旋转斜盘向后倾斜。如图4所示，桨片15A和15B的平面以及推力矢量19A、19B的方向向相反的方向倾斜，使得矢量19A具有向后的推力分量而矢量19B具有向前的推力分量。推力矢量19A、19B产生偏航转矩，导致飞行器11一般围绕箭头33所示方向内的垂直偏航轴线32转动。
发明内容
需要用来控制倾转旋翼飞行器的改进装置和改进方法，使得飞行器的机身倾斜最小化并且增强控制的精度。
因此，本发明的目的是提供一种控制倾转旋翼飞行器的改进装置和改进方法。
本发明提供了一种飞行控制系统(FCS)，其实施本发明的控制方法，用于在倾转旋翼飞行器以较低的空速或者盘旋进行操作时，尤其是在阵风和湍流风条件下操作时，自动飞行控制倾转旋翼飞行器。响应改变纵向速度的控制输入，诸如飞行员向前推周期控制器，FCS指令发动机舱沿相同的方向转动，用来沿纵向引导旋翼的推力矢量。同时，FCS通过使用纵向周期旋转斜盘控制器，自动将机身保持在希望俯仰姿态。
响应改变横向速度的控制输入，诸如飞行员向侧方推周期控制器，FCS指令横向周期旋转斜盘控制器，沿横向引导旋翼的推力矢量。同时，通过差异使用旋翼共同控制器，自动将机身保持在希望的滚转姿态。
响应改变偏航速度的控制输入，诸如飞行员压下舵踏板，FCS指令机身旋转，用于在不同的方向内引导旋翼的推力矢量，产生导致飞行器偏航的转矩。
相对于现有技术，本发明提供了显著的优势，包括(1)在将机身保持在希望姿态的同时，提供了纵向和横向速度控制；(2)降低了对于向前和横向速度指令的响应时间；(3)提高了飞行器控制的精确性；(4)减小了由阵风导致的位移；(5)减少了俯仰姿态与垂直速度的耦合；(6)减小了对地面效应的响应；和(7)降低了横向飞行需要的动力。
为了更完整的理解本发明，包括其特征和优势，结合附图对本发明做了详细说明，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，并且其中图1是现有技术中的倾转旋翼飞行器的透视图；图2是图1中的倾转旋翼飞行器利用现有技术的控制方法执行向前飞行的指令时的侧视图；图3是图1中的倾转旋翼飞行器利用现有技术的控制方法执行向右飞行的指令时的正视图；图4是图1中的倾转旋翼飞行器利用现有技术的控制方法执行向左偏航的指令时的侧视图；图5是倾转旋翼飞行器利用根据本发明的装置和控制方法保持在盘旋位置时的侧视图；图6是图4所示的倾转旋翼飞行器利用根据本发明的控制方法执行向前飞行的指令时的侧视图；图7是图4所示的倾转旋翼飞行器利用根据本发明的控制方法保持在盘旋位置时的正视图；图8是图4所示的倾转旋翼飞行器利用根据本发明的控制方法执行向右飞行的指令时的正视图；图9是图4所示的倾转旋翼飞行器利用根据本发明的控制方法执行向左偏航的指令时的侧视图；图10是根据本发明的无人倾转旋翼飞行器的透视图；图11是根据本发明的倾转旋翼飞行器的普通乘客版本的透视图。
具体实施例方式
现在参照图5，倾转旋翼飞行器34描述为在地面35上方盘旋。飞行器34以与上述飞行器11相同的方式构造，但是飞行器34内的飞行控制系统(FCS)36利用本发明的控制方法，响应飞行员或者电子系统的控制输入，自动控制飞行器34的飞行。包括桨毂39和多个桨片41的旋翼37由发动机舱43内携带的发动机提供动力。发动机舱43可旋转地安装在机翼45的外端，并且机翼45固定在机身47上。如上所述，每个桨片41的俯仰角通过定位在桨毂39内的共同和周期旋转斜盘控制器(未示出)控制。如此处所述，当说明适合于两个组件时，单独的附图标记可以用来指代左右组件(当就座在飞行器内观察时)两者。当说明特指左或右组件时，特定的附图标记用来清晰地指代特定的左或右组件。
在本发明的方法中，用来改变纵向速度的控制输入，诸如飞行员向前推或者向后拉周期控制器，导致FCS 36指令发动机舱43沿相同的方向转动，用于沿纵向方向引导旋翼37的推力矢量49。同时，通过使用纵向周期旋转斜盘控制器，FCS 36自动将机身47的俯仰姿态保持在希望的俯仰姿态，其可以是一般的水平俯仰姿态。例如，图6示出了配置成向前运动的飞行器34，其中发动机舱43向前倾斜，给每个推力矢量49向前的矢量分量。这些分量倾向于沿箭头51所示方向向前驱动飞行器34，同时每个旋翼37内的旋转斜盘控制器用来控制机身47的俯仰姿态。除响应控制输入外，FCS 36可以响应纵向位置错误而产生指令，其中发动机舱43被指令使飞行器34返回到先前的位置或者飞到选定位置。
这种纵向速度控制方法不同于现有技术的控制方法之处在于，机身47俯仰姿态的改变不需要改变飞行器34的纵向速度。保持一般的水平俯仰姿态防止了机翼45的迎角改变并且防止了垂直力的不希望的改变，在利用现有技术的控制方法控制垂直飞行器的位置时，垂直力的不希望的改变会导致问题。特别地，当盘旋或者处于低速飞行条件时，特别在存在逆风时，本发明的纵向速度控制方法通过允许飞行器34沿向前方向加速而不产生俯冲的俯仰姿态，减小了俯仰姿态与垂直速度的耦合。另外，本发明的方法允许飞行器34的姿态在从直升机模式向飞机模式转换过程中控制在最有利的条件下。
本发明的控制方法还包括飞行器34的横向速度控制的改进方法，该方法在FCS 36中实施。在图7中，飞行器34示出为在地面35上盘旋，左旋翼标记为37A，右旋翼标记为37B。每个旋翼37A、37B分别产生垂直推力矢量49A、49B，用以提升飞行器34。响应于改变横向速度的控制输入，诸如飞行员向侧方推周期控制器，FCS 36指令横向周期旋转斜盘控制器，用于沿横向引导旋翼37A、37B的推力矢量49A、49B。同时，通过差异使用旋翼共同控制器，FCS 36自动将机身47的滚动姿态保持在希望的滚动姿态，其可以是一般的水平滚动姿态。除响应控制输入外，FCS 36可以响应横向位置错误产生指令，其中横向周期旋转斜盘控制器被指令使飞行器34返回到先前位置或者飞到选定位置。
例如，图8示出了配置成向右移动的飞行器(如果坐在飞行器内观察的话)。当指令向右移动时，旋转斜盘控制器向右倾斜旋翼37A、37B的平面，导致推力矢量49A、49B具有向右的水平分量，并且该矢量分量导致飞行器34沿箭头53所示的方向移动。当周期旋转斜盘控制器诱发侧向移动时，差动共同桨片控制器用于保持飞行器水平，意味着旋翼37A、37B的共同控制器被彼此独立地促动，以保持希望的机身姿态。这种控制器的结合允许飞行器34以稳定的和精确的方式横行移动，同时将飞行器34保持在水平滚转姿态。本发明的控制方法的关键优势在于，在横向飞行过程中保持机身47处于水平姿态将地面效应的问题最小化了，并且将利用现有技术的方法滚转飞行器34时遇到的机翼的向下载荷的问题最小化了。
另外，为改善横向阵风的响应，提供了本发明的横向速度控制方法，其中该响应可以降低约80％。当横向阵风撞击飞行器34时，FCS 36将立即指令对着阵风的方向内的横向周期旋转斜盘控制器，同时差动共同桨片控制器被指令保持飞行器34水平。飞行器34将仍旧具有随着阵风滚转的趋势，但推力矢量49A、49B可以快速地重定向为对着阵风，而不需要将飞行器34滚转超过将其带回到一般的水平滚转姿态或者其他希望的滚转姿态所需的量。如上所述，FCS 36还可以响应横向位置错误对周期旋转斜盘控制器产生指令，用于将飞行器34返回到被阵风位移之前飞行器34所占据的位置。
旋转斜盘周期控制器受到物理局限和系统几何特征的限制，因此对于所有的周期指令输入，具有有限的容许总周期量。任何一次所用的总周期都是纵向周期和横向周期的平方和的平方根。如上所述，本发明的方法包括采用纵向周期控制器控制飞行器俯仰姿态和采用横向周期控制器控制飞行器的横向速度。当飞行器34的重心位置改变时，还需要纵向周期控制飞行器俯仰转矩。为了减少总的周期旋转斜盘指令，本发明还包括无需使用纵向周期控制器控制飞行器34偏航的控制方法。
偏航控制方法提供了差动发动机舱控制，其中飞行器34的发动机舱43独立旋转，沿不同的方向引导它们的推力矢量49，形成偏航转矩。例如，图9示出了配置成沿一定方向偏航的飞行器34，其中飞行器34的机头向左(如果坐在飞行器内观察的话)移动。左发动机舱43A已经向后旋转，并且右发动机舱43B已经向前旋转，沿不同的方向引导推力矢量49A和49B。推力矢量49A具有指向飞行器34后部的纵向推力分量，推力矢量49B具有指向飞行器34前部的纵向推力分量。这种纵向推力差异形成了偏航转矩，导致飞行器34沿箭头55所示方向围绕偏航轴线57转动。这种偏航控制方法的优势在于，从总的周期指令中消除偏航控制指令，使得更多的周期控制范围可以用于俯仰姿态控制、重心改变和横向飞行器速度控制。这允许纵向重心的范围增加，在侧风中盘旋的能力增加，俯仰、滚转和偏航轴线的安全机动范围(maneuver envelope)增大，旋翼的拍动减少，和周期指令的优先级简化。另外，偏航控制不局限于周期授权界限。
虽然图5至图9所示的是使用载人军用型飞行器34，但是本发明的改进的FCS和控制方法也可以应用于控制任何类型的倾转旋翼飞行器。图10示出的无人飞行器59(UAV)构造成倾转旋翼飞行器。本发明的方法所允许的提高的控制精度对于UAV的远程和通常自动操作是特别有利的。能够的或者增强的特定功能包括从辅助运载工具，诸如从海上船只的甲板上自动发射和自动回收，以及在有风的条件下以需要的精度围绕特定的位置或者目标机动。另外，对于向前和横向速度指令减少的响应时间提供了更大的机动带宽，这对于自动控制的飞行器而言是巨大的优势。
倾转旋翼飞行器61的普通乘客版本如图11所示。如上所述，利用本发明的控制方法实现的优势包括改善的乘客舒适感。通过将飞行器61保持在一般的水平俯仰角和滚动姿态，同时在盘旋或者低速飞行时机动，飞行器57上的乘客不会被倾斜，以及感觉到在采用现有技术控制方法时相关的因重力或者g力所产生的加速度相对方向的改变。
本发明相对于现有技术提供了显著的优势，包括(1)在将机身保持在希望姿态的同时，提供了纵向和横向速度控制；(2)降低了对于向前和横向速度指令的响应时间；(3)提高了飞行器控制的精确性；(4)减小了由于阵风导致的位移；(5)减少了俯仰姿态与垂直速度的耦合；(6)减小了对于地面效应的响应；和(7)降低了横向飞行需要的动力。
虽然本发明已经参照图示的实施例予以说明，但是本说明并非旨在被理解为限制的意思。对于本领域的技术人员而言，在参照本说明的基础上，图示实施例的各种改动和结合以及本发明的其他实施例都是显然的。例如，应当理解，这些控制方法可以适用于其他的倾转旋翼飞行器，诸如具有四个发动机舱的倾转四旋翼飞行器。
权利要求
1.一种方法，用于自动控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有机身和至少两个可倾斜的发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述旋翼带有通过周期旋转斜盘控制器和共同旋转斜盘控制器控制的可调俯仰角的桨片，所述方法包括以下步骤提供飞行控制系统；产生纵向速度控制信号；响应纵向速度控制信号，利用飞行控制系统自动倾斜发动机舱，从而产生纵向推力矢量分量，用于控制飞行器的纵向速度；和利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，促动周期旋转斜盘控制器的步骤将机身保持在一般的水平俯仰姿态。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤产生横向速度控制信号；响应横向速度控制信号，利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而产生横向推力矢量分量，用于控制飞行器的横向速度；和利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的滚转姿态。
4.如权利要求3所述的方法，其中，促动共同旋转斜盘控制器的步骤将机身保持在一般的水平滚转姿态。
5.一种方法，用于自动控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有机身和至少两个可倾斜的发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述旋翼带有通过周期旋转斜盘控制器和共同旋转斜盘控制器控制的可调俯仰角的桨片，所述方法包括以下步骤提供飞行控制系统；产生横向速度控制信号；响应横向速度控制信号，利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而产生横向推力矢量分量，用于控制飞行器的横向速度；和利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
6.如权利要求5所述的方法，其中，促动共同旋转斜盘控制器的步骤将机身保持在一般的水平滚转姿态。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括步骤产生纵向速度控制信号；响应纵向速度控制信号，利用飞行控制系统自动倾斜发动机舱，从而产生纵向推力矢量分量，用于控制飞行器的纵向速度；和利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
8.如权利要求7所述的方法，其中，促动周期旋转斜盘控制器的步骤将飞行器保持在一般的水平俯仰姿态。
9.一种方法，用于控制倾转旋翼飞行器对阵风的响应，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有至少两个可倾斜的发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述旋翼带有通过周期旋转斜盘控制器和共同旋转斜盘控制器控制的可调俯仰角的桨片，所述方法包括以下步骤提供飞行控制系统；利用飞行控制系统自动倾斜发动机舱，从而产生与阵风的纵向分量相反的纵向推力矢量分量；利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，产生与阵风的横向分量相反的横向推力矢量分量，从而将机身保持在希望的俯仰姿态；和利用飞行控制系统自动促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的滚转姿态。
10.如权利要求9所述的方法，其中，促动周期旋转斜盘控制器的步骤将飞行器保持在一般的水平俯仰姿态。
11.如权利要求9所述的方法，其中，促动共同旋转斜盘控制器的步骤将飞行器保持在一般的水平滚转姿态。
12.一种飞行控制系统，用于控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有机身和至少两个可倾斜发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述旋翼带有通过周期旋转斜盘控制器和共同旋转斜盘控制器控制的可调俯仰角的桨片，所述飞行控制系统包括接收纵向速度控制信号的装置；倾斜发动机舱的装置；促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器的装置；软件实现的控制规则，用于响应纵向速度控制信号自动倾斜发动机舱，从而产生纵向推力矢量分量，用于控制飞行器的纵向速度；和软件实现的控制规则，用于自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
13.如权利要求12所述的飞行控制系统，其中，软件实现的、用于自动促动周期旋转斜盘控制器的控制规则，将机身保持在一般的水平俯仰姿态。
14.如权利要求12所述的飞行控制系统，进一步包括接收横向速度控制信号的装置；促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器的装置；软件实现的控制规则，用于响应横向速度控制信号自动促动周期旋转斜盘控制器，从而产生横向推力矢量分量，用于控制飞行器的横向速度；和软件实现的控制规则，用于自动促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的滚转姿态。
15.如权利要求14所述的飞行控制系统，其中，软件实现的、用于自动促动共同旋转斜盘控制器的控制规则，将机身保持在一般的水平滚转姿态。
16.一种飞行控制系统，用于控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有机身和至少两个可倾斜发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述旋翼带有通过周期旋转斜盘控制器和共同旋转斜盘控制器控制的可调俯仰角的桨片，所述飞行控制系统包括接收横向速度控制信号的装置；促动每个旋翼的周期和共同旋转斜盘控制器的装置；软件实现的控制规则，用于响应横向速度控制信号自动促动周期旋转斜盘控制器，从而产生横向推力矢量分量，用于控制飞行器的横向速度；和软件实现的控制规则，用于自动促动每个旋翼的共同旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的滚转姿态。
17.如权利要求16所述的飞行控制系统，其中，软件实现的、用于自动促动共同旋转斜盘控制器的控制规则，将机身保持在一般的水平滚转姿态。
18.如权利要求16所述的飞行控制系统，进一步包括接收纵向速度控制信号的装置；倾斜发动机舱的装置；软件实现的控制规则，用于响应纵向速度控制信号自动倾斜发动机舱，从而产生纵向推力矢量分量，用于控制飞行器的纵向速度；和软件实现的控制规则，用于自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
19.如权利要求18所述的飞行控制系统，其中，软件实现的、用于自动促动周期旋转斜盘控制器的控制规则，将机身保持在一般的水平俯仰姿态。
20.如权利要求16所述的飞行控制系统，其中，所述飞行控制系统适于控制无人飞行器的飞行。
21.如权利要求18所述的飞行控制系统，其中，所述飞行控制系统适于控制无人飞行器的飞行。
22.一种方法，用于自动控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分是由旋翼产生的，所述飞行器具有至少两个可倾斜的发动机舱，每个发动机舱具有旋翼，所述方法包括以下步骤提供飞行控制系统；产生偏航控制信号；响应偏航控制信号，利用飞行控制系统自动倾斜至少一个发动机舱，从而在旋翼之间产生纵向推力差异，用于控制飞行器的偏航速度。
23.如权利要求21所述的方法，进一步包括利用飞行控制系统自动促动周期旋转斜盘控制器，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。
全文摘要
提供了一种方法和装置，用于自动控制倾转旋翼飞行器的飞行，同时飞行器处于飞行中，所述飞行至少部分由旋翼产生。该方法和装置用于响应纵向速度控制信号自动倾斜发动机舱，从而产生纵向推力矢量分量用于控制飞行器的纵向速度。同时，周期旋转斜盘控制器被自动促动，从而将机身保持在希望的俯仰姿态。该方法和装置还用于响应横向速度控制信号自动促动每个旋翼的周期旋转斜盘控制器，从而产生横向推力矢量分量用于控制飞行器的横向速度。同时，每个旋翼的共同旋转斜盘控制器被促动，从而将机身保持在希望的滚转姿态。该方法和装置通过倾斜发动机舱产生的差异纵向推力实现偏航控制。
文档编号B64C27/00GK1993264SQ200480043676
公开日2007年7月4日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者肯尼思·E·布伊尔塔 申请人:贝尔直升机泰克斯特龙公司