飞行器电传操纵系统中的阻塞减缓和相关方法与流程
本公开总体涉及飞行器，并且更特别地涉及飞行器电传操纵系统中的阻塞减缓和相关方法。
背景技术：
一些飞行器采用电传操纵飞行控制系统以控制飞行器的一个或多个飞行控制表面。在电传操纵飞行控制系统中，飞行员座舱控制器(例如，侧杆、控制柱、控制轮、一组方向舵踏板等)不直接机械致动一个或多个对应的飞行控制表面。相反，飞行员座舱控制器的位置由电传操纵飞行控制计算机使用，以命令致动系统将一个或多个飞行控制表面移动到对应的位置。
技术实现要素：
本文公开一种控制具有电传操纵系统的飞行器的示例方法。该示例方法包括：确定电传操纵系统的飞行员座舱控制器的当前位置；确定施加到飞行员座舱控制器的飞行员输入力的量；确定对应于飞行员座舱控制器的当前位置的预期飞行员输入力值；以及如果施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力值一个阈值，则基于施加的飞行员输入力的量而不是飞行员座舱控制器的当前位置生成飞行员命令。
本文还公开一种用于飞行器的示例电传操纵系统。该示例电传操纵系统包括：飞行员座舱控制器；位置传感器，其用于检测飞行员座舱控制器的位置；力传感器，其用于检测施加到飞行员座舱控制器的飞行员输入力的量；以及飞行控制计算机。该飞行控制计算机用于：确定对应于由位置传感器检测的飞行员座舱控制器的位置的预期飞行员输入力值；确定由力传感器检测的施加的飞行员输入力的量和预期飞行员输入力值之间的差值是否满足阈值；以及如果差值满足阈值，则基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令。
本文还公开一种飞行控制计算机，该飞行控制计算机包括逻辑电路，该逻辑电路用于：至少确定施加到飞行器的电传操纵系统的飞行员座舱控制器的飞行员输入力；确定对应于飞行员座舱控制器的当前位置的预期飞行员输入力值；确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值；以及响应于确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值，基于施加的飞行员输入力确定飞行员命令。
附图说明
图1示出在其中可实施本文公开的示例的示例性飞行器。
图2是包括根据本公开的教导内容构造的示例性fbw飞行控制计算机的示例性电传操纵(fbw)飞行控制系统的示意性图示。
图3是示出在方向舵踏板处的示例飞行员输入力相对于包括可由图2的示例性fbw飞行控制计算机使用的滞后带的方向舵踏板位置的示例性曲线图。
图4a是可结合图2的fbw飞行控制系统实施的示例性第一组方向舵踏板和第二组方向舵踏板(飞行员座舱控制器)和相关联的飞行控制部件的左透视图。
图4b是来自图4a的示例性第一组方向舵踏板和第二组方向舵踏板和相关联的飞行控制部件的放大图。
图5a是图4a的示例性第一组方向舵踏板和第二组方向舵踏板和相关联的飞行控制部件的前透视图。
图5b是来自图5a的示例性第一组方向舵踏板和第二组方向舵踏板和相关联的飞行控制部件的放大图。
图6是图4a和图4b的第一组方向舵踏板和相关联的飞行控制部件的前视图。
图7是在中性位置处的图4a和图4b的第一组方向舵踏板的左侧视图。
图8是具有左方向舵踏板输入的图7的第一组方向舵踏板的左侧视图。
图9是图8的第一组方向舵踏板的左侧视图，其中左方向舵踏板向前枢转以施加制动输入。
图10是示出力传感器耦接到相关联的飞行控制部件的示例的图4a和图4b的第一组方向舵踏板和相关联的飞行控制部件的前视图。
图11是结合具有单个刚性轴的方向舵踏板架构实施的图2的示例性fbw飞行控制计算机的示意性图示。
图12是表示可被执行以实施图2的示例性fbw飞行控制计算机以控制图1的飞行器的机器可读指令的流程图。
图13是被结构化为执行图12的示例性机器可读指令以实施图2的示例性fbw飞行控制计算机的示例性处理平台的框图。
附图不是按比例绘制的。一般来讲，将贯穿附图和所附的书面描述使用相同的附图标记以指示相同或相似部分。
具体实施方式
本文公开了可被用于减缓电传操纵(fbw：fly-by-wire)飞行控制系统中的阻塞的示例性飞行器电传操纵(fbw)飞行控制系统和相关方法。本文公开的示例性系统和方法没有诸如在美国专利第5,806,806号中公开的已知阻塞减缓架构那么复杂。美国专利第5,806,806号的图1中的架构采用超驰(override)设备和相关联的飞行控制部件，以减缓方向舵控制系统中的阻塞。当在多组方向舵踏板的一组中发生阻塞时，另一组踏板可以仍然是可操作的，但是需要将显著更高(异常)的飞行员输入力施加到未阻塞的方向舵踏板。超驰设备需要该更高的飞行员输入力，以使已阻塞的方向舵踏板与未阻塞的方向舵踏板断开连接。因而，两个飞行员中仅一个飞行员能够控制一组方向舵踏板，而另一组被阻塞。
本文公开的示例提供用于fbw飞行控制系统的更简单的系统架构，以基于施加到座舱控制器(诸如一组方向舵踏板)的正常飞行员输入力控制飞行控制表面。因此，通过不需要在飞行员和副飞行员之间的正确的控制传送且不需要飞行员或副飞行员在阻塞的情况下施加异常飞行员输入力，本文公开的示例减少了系统成本，减少了系统重量，并且提高了飞行器处置质量。
fbw飞行控制系统通常包括飞行员座舱控制器(有时被称为信号发射器(inceptor))和用于飞行控制表面的手动控制的一个或多个相关联的飞行控制部件。例如，飞行员座舱控制器可以是一组方向舵踏板，并且对应的飞行控制表面可以是方向舵。一个或多个相关联的飞行控制部件可以包括耦接到飞行员座舱控制器的一个或多个部件，诸如下游轴或杆、双臂曲柄等。作为另一示例，飞行员座舱控制器可以是控制柱，并且对应的飞行控制表面可以是一个或多个升降舵。作为另一示例，飞行员座舱控制器可以是控制轮，并且对应的飞行控制表面可以是一个或多个副翼和/或扰流器。可以提供fbw飞行控制系统以控制这些飞行控制表面中的一个或多个。
在fbw飞行控制系统中，飞行员座舱控制器及其相关联的飞行控制部件没有直接机械耦接到对应的飞行控制表面。换句话说，到飞行员座舱控制器及其相关联的飞行控制部件的输入(例如，力和/或移动)利用其它支撑系统以定位对应的飞行控制表面。例如，飞行控制表面由一个或多个致动系统基于飞行员座舱控制器的位置、自动驾驶系统输入、fbw控制规则输入或前述各项中的一个或多个来定位。一组方向舵踏板是一种类型的飞行员座舱控制器。如果方向舵踏板被移动到新位置，则例如fbw飞行控制计算机将处理该新位置并且生成用于致动系统的命令，以将对应的飞行控制表面(诸如方向舵)移动到新位置。
然而，如果飞行员座舱控制器或其相关联的一个或多个飞行控制部件被阻塞，并且/或者以其他方式不能移动，则对应的控制表面也被阻塞，因为控制表面的位置主要跟随飞行员座舱控制器的位置。一个或多个前述的已知系统不能完全接管来自飞行员座舱控制器的命令。因此，例如，如果方向舵踏板和/或一个或多个相关联的飞行控制部件被阻塞，则飞行员不能移动方向舵踏板，并且因此失去方向舵控制，这可能影响飞行器安全性。
本文公开了检测系统阻塞、减缓系统阻塞和提高飞行器处置质量的示例性fbw飞行控制系统和相关方法。本文公开的示例性fbw飞行控制系统包括fbw飞行控制计算机，该fbw飞行控制计算机基于对应的飞行员座舱控制器(诸如一组方向舵踏板)的位置生成用于飞行控制表面(诸如方向舵)的命令。为了检测(例如，在飞行员座舱控制器和/或其相关联的一个或多个飞行控制部件中)是否已经发生阻塞，示例性fbw飞行控制计算机从耦接到方向舵踏板和/或其相关联的一个或多个飞行控制部件(例如，双臂曲柄、轴等)的一个或多个力传感器接收信号。fbw飞行控制计算机基于来自一个或多个力传感器的信号确定由飞行员施加到方向舵踏板的力的量。fbw飞行控制计算机还确定对应于一组方向舵踏板的当前位置(例如，如由位置传感器检测)的预期飞行员输入力值。在一些示例中，fbw飞行控制计算机使用飞行员输入力值和在正常系统操作期间展现出的方向舵踏板的对应位置的查找表。fbw飞行控制计算机将施加的飞行员输入力的量与预期飞行员输入力值进行比较。如果施加的飞行员输入力的量与预期飞行员输入力值之间的差值不超过阈值，则其表明尚未发生阻塞并且飞行员座舱控制器以正常方式操作。然而，如果差值超过阈值，则其表明已经发生阻塞。在一些示例中，阈值是预期飞行员输入力值的至少百分之五(5％)。在其它示例中，可以使用其它阈值。
如果检测到阻塞(例如，基于所施加的输入力超过阈值)，则fbw飞行控制计算机切换到一种模式，在这种模式中fbw飞行控制计算机使用施加到飞行员座舱控制器和/或其相关联的飞行控制部件的飞行员输入力的量，以生成用于对应的飞行控制表面的飞行员命令而不是飞行员座舱控制器或其相关联的飞行控制部件的位置。例如，fbw飞行控制计算机基于施加的飞行员输入力的量(例如，使用查找表)确定方向舵踏板的预期位置。然后，fbw飞行控制计算机基于预期位置确定并生成飞行员命令，诸如方向舵踏板位置输入。方向舵踏板位置输入表示在正常(未阻塞)操作期间方向舵的期望位置或偏转。然后，方向舵(例如，经由方向舵致动系统)被定位到所命令的位置或偏转。在一些示例中，fbw飞行控制计算机包括飞行员输入力值的滞后带和一组方向舵踏板的对应位置，以确定方向舵踏板的预期位置。当使方向舵踏板远离中性位置和朝向中性位置移动时，滞后带对系统中的摩擦和死区作出解释。
在一些示例中，飞行员命令被输入到飞行控制逻辑中，飞行控制逻辑基于来自一个或多个其它来源(例如，另一个飞行控制部件、传感器等)的输入稍微修改(例如，添加或减去)飞行员命令。飞行控制逻辑生成方向舵的最终命令(指示期望位置或偏转)，然后该最终命令被输入到致动系统(例如，致动器控制器)以激活致动器，从而将方向舵移动到对应的位置。因此，当两个冗余方向舵踏板组中的一者或两者被阻塞时，本文公开的示例系统和方法使得飞行员能够(例如，通过移动方向舵)继续控制飞行器。另外，与已知系统(其中正在飞行的飞行员因为阻塞而不能控制飞行器而另一个飞行员在接受控制传送之后，他/她然后用高方向舵踏板输入力和减少的方向舵系统增益来控制方向舵)不同，本文公开的示例使得飞行员和/或副飞行员能够继续控制飞行器。虽然结合一组方向舵踏板和方向舵描述本文公开的许多示例，但是应当理解，本文公开的示例可以同样结合其它类型的飞行员座舱控制器和对应的飞行控制表面(例如，控制一个或多个升降舵以使飞行器俯仰的控制柱、使飞行器滚转的控制轮和一个或多个副翼、控制飞行器的俯仰轴和滚转轴的侧杆等)使用。
现在转到附图，图1示出示例性飞行器100，在其中可以实施本文公开的示例。在所示的示例中，飞行器100包括机身102、耦接到机身102的第一机翼104和耦接到机身102的第二机翼106。示例性飞行器100也包括具有水平稳定器110和垂直稳定器112的尾部区段108。
飞行器100可以包括在飞行器100的各个部分上的一个或多个可移动飞行控制表面，以控制飞行器100的姿态和飞行路径。例如，垂直稳定器112包括可移动方向舵114。方向舵114可移动以使飞行器偏航(即，使飞行器100向左或围绕垂直z轴行进)。在一些示例中，方向舵114由机身102的座舱115中的一组或多组方向舵踏板控制。飞行员可以移动方向舵踏板以控制方向舵114的方向并因此使飞行器100偏航。作为另一示例，飞行器100包括升降舵116，升降舵116可以被移动以使飞行器俯仰(即，使飞行器100的机头围绕水平轴线向上或向下倾斜)。在一些示例中，升降舵116由座舱115中的一个或多个控制柱控制。作为另一个示例，飞行器100包括副翼118，以使飞行器100(例如，围绕飞行器100的纵轴)滚转。在一些示例中，副翼118由座舱115中的一个或多个控制柱和/或一个或多个控制轮控制。
在传统飞行器中，这些可移动飞行控制表面通过到座舱115中的对应的飞行员座舱控制器(和相关联的飞行控制部件)的直接机械连接被移动或操作。近年来，许多飞行器已经配备了fbw飞行控制系统。在fbw飞行控制系统中，通过致动系统(例如，包括一个或多个致动器)基于来自fbw飞行控制计算机的飞行员命令来移动飞行控制表面。一些飞行器利用fbw飞行控制系统来控制所有飞行控制表面，而其它飞行器利用fbw飞行控制系统来控制飞行控制表面中的仅某些飞行控制表面。
图2是可用于控制一个或多个飞行控制表面的示例性fbw飞行控制系统200(本文中被称为fbw系统200)的示意性图示。在该示例中，fbw系统200包括被用于控制方向舵114的方向舵控制系统。fbw系统200包括可操作地耦接到方向舵114的致动系统202。在该示例中，致动系统202包括由一个或多个飞行器功率系统(例如，由液压功率或由电功率或由混合功率)和远程电子单元提供动力的一个或多个(冗余)方向舵致动器(例如，线性致动器、旋转致动器等)。致动系统202基于来自fbw系统200的fbw飞行控制计算机204(其可被称为飞行控制计算机或飞行控制电子设备(fce))的命令进行操作以移动方向舵114，如本文更详细公开的。在图2中，实线指示两个部件之间的机械连接，而点线或虚线指示两个部件之间的电气和/或数据总线连接。
fbw飞行控制计算机204基于飞行员座舱控制器的位置控制方向舵114(飞行控制表面)。在该示例中，飞行员座舱控制器被实施为一组或多组方向舵踏板。例如，如图2所示，fbw系统200包括第一组方向舵踏板206，第一组方向舵踏板206包括由飞行器100(图1)的飞行员(有时称为机长)可移动的第一左踏板208和第一右踏板210。特别地，第一组方向舵踏板206被设置在飞行器100的座舱115(图1)中，并且被定位在飞行员的座椅的前面。第一左踏板208和第一右踏板210机械耦接，使得一个踏板的移动使另一个踏板在相反方向上移动。例如，如果飞行员(用他的/她的右脚)向前(远离飞行员)推动第一右踏板210，则第一左踏板208向后(朝向飞行员)移动，并且反之亦然。
在所示的示例中，第一左踏板208和第一右踏板210经由第一双臂曲柄212耦接。第一双臂曲柄212耦接到第一轴214。第一左踏板208和第一右踏板210的移动使第一双臂曲柄212枢转或旋转，这致使第一轴214旋转。在其它示例中，第一左踏板208和第一右踏板210可以经由一个或多个其它结构耦接。
在一些示例中，为副飞行员(有时被称为大副)提供第二组方向舵踏板。在所示的示例中，fbw系统200包括第二组方向舵踏板216，第二组方向舵踏板216包括由副飞行员可移动的第二左踏板218和第二右踏板220。类似于第一左踏板208和第一右踏板210，第二左踏板218和第二右踏板220经由第二双臂曲柄222彼此机械耦接，第二双臂曲柄222耦接到第二轴224。第一轴214和第二轴224(例如，经由推杆或控制杆)机械耦接，使得其中一个轴的移动使另一个轴移动。因此，第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216一致地移动。例如，如果飞行员推动第一左踏板208，则第二左踏板218也在相同方向和相同距离上移动，并且反之亦然。在一些示例中，第一轴214和第二轴224经由推杆225耦接。推杆225刚性耦接第一轴214和第二轴224。因此，第一轴214或第二轴224中的一个的旋转使第一轴214或第二轴224中的另一个旋转。在已知的架构中，力限制杆或弹簧加载的力限制器被耦接在第一轴214和第二轴224之间(例如，替代推杆225)。在正常操作期间，这样的设备刚性耦接第一轴214和第二轴224。如果在第一组方向舵踏板206或第二组方向舵踏板216处发生阻塞，则施加到未阻塞组上的高飞行员输入力使第一轴214和第二轴224解耦。在这样的示例中，来自未阻塞的一组方向舵踏板的输入用减少的系统增益控制方向舵114(例如，仅两组位置传感器中的一组位置传感器由fbw飞行控制计算机204处理，以便实现相同的方向舵行程，方向舵踏板输入被加倍)。本文公开的示例系统和方法也可结合已知的飞行员发起的断开连接架构来使用(例如，利用手柄释放)。因此，在一些示例中，示例性系统和方法可结合不采用已知的阻塞减缓设备或架构的设计或架构来实施。在其它示例中，本文公开的示例系统和方法可结合已知的阻塞减缓架构来实施。因此，本文公开的示例可用于改进已知的架构。虽然在图2的图示示例中提供了两组方向舵踏板，但是在一些示例中，fbw系统200可以仅包括用于一个飞行员的一组方向舵踏板。
在一些示例中，感觉系统被包括用于具有飞行控制表面的动力致动的飞行器。在一些示例中，非均匀感觉力被实施以向飞行员提供对方向舵控制输入的量值的认知，并且当第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216被释放时，有利于使第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216返回到中性位置。图2的示例性fbw系统200使用感觉和定中心机构226来用于感觉系统。在所示的示例中，感觉和定中心机构226耦接到第一轴214。在其它示例中，感觉和定中心机构226可以耦接到另一个结构(例如，第二轴224)。感觉和定中心机构226提供感觉力，并且使第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216定中心到其中性位置。例如，当第一轴214远离中性位置移动时(例如，如由飞行员和/或副飞行员推动踏板中的一个导致)，感觉和定中心机构226为一个或多个飞行的飞行员提供感觉力。随着飞行的飞行员远离他的/她的一个或多个方向舵踏板的中性位置推动他的/她的方向舵踏板，由感觉和定中心机构226产生的力(线性地或非线性地)增加。当飞行的飞行员释放他的/她的施加的力或移除他的/她的脚时，感觉和定中心机构226提供辅助力，用于使第一组方向舵踏板206(并且因此第二组方向舵踏板216)返回到其中性位置(例如，该中性位置可以对应于方向舵114的0°偏转)。通常考虑到航空候选人的人类力量标准、组合的操作脚和手控制以及飞行器和飞行员闭环性能要求来设计方向舵踏板感觉力。
如上面公开的，fbw飞行控制计算机204可以基于第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的位置控制方向舵114。为了确定第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的位置，示例性fbw系统200包括一个或多个位置传感器。例如，如图2所示，fbw系统200包括第一位置传感器230。在所示的示例中，第一位置传感器230检测第一轴214的位置。第一轴214的位置对应于第一左踏板208和/或第一右踏板210的位置。第一位置传感器230通信地耦接到fbw飞行控制计算机204，并且将信号(指示第一轴214的所检测的位置)输出到fbw飞行控制计算机204，fbw飞行控制计算机204确定第一组方向舵踏板206的位置。在一些示例中，第一左踏板208向前(远离飞行员)的移动被给定正位置值，而第一右踏板210向前(远离飞行员)的移动被给定负位置值。例如，+2英寸的位置指示第一左踏板208已经向前移动2英寸，并且第一右踏板210已经向后移动2英寸，而-2英寸的位置指示第一右踏板210已经向前移动2英寸，并且第一左踏板208已经向后移动2英寸。虽然在所示的示例中一个位置传感器被用于检测第一轴214的位置，但是在其它示例中，为了冗余，提供多个位置传感器。另外，虽然在所示的示例中第一位置传感器230检测第一轴214的位置(该位置对应于第一组方向舵踏板206的位置)，但是在其它示例中，第一位置传感器230可以直接检测第一左踏板208和/或第一右踏板210和/或与第一组方向舵踏板206相关联的另一飞行控制部件(例如，第一双臂曲柄212)的位置。例如，第一位置传感器230可以是旋转可变差动变压器(rvdt)、线性可变差动变压器(lvdt)、电位差计或旋转变压器(resolver)。在其它示例中，可以采用一种或多种其它类型的位置传感器。
在一些示例中，fbw系统200包括第二位置传感器232，第二位置传感器232检测第二轴224的位置，该位置可用于确定第二组方向舵踏板216的位置。例如，第二位置传感器232可以是例如rvdt、lvdt、电位差计或旋转变压器。在其它示例中，第二位置传感器232可以是另一种类型的位置传感器。第二位置传感器232通信地耦接到fbw飞行控制计算机204，并且将信号(指示第二轴224的所检测的位置)输出到fbw飞行控制计算机204。如果第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216在正常条件下操作，则第一位置传感器230和第二位置传感器232一般检测相同的位置。因此，第二位置传感器232可以被提供用于冗余和安全性。然而，在其它示例中(诸如在不提供第二组方向舵踏板的情况下)，可以不提供第二位置传感器。
在所示的示例中，fbw飞行控制计算机204包括位置确定器234，位置确定器234基于由第一位置传感器230输出的一个或多个信号确定第一组方向舵踏板206的位置。同样地，位置确定器234可以基于由第二位置传感器232输出的一个或多个信号确定第二组方向舵踏板216的位置。
fbw飞行控制计算机204包括命令发生器236，命令发生器236基于第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的一个或多个所确定的位置，生成一个或多个飞行员命令。特别地，命令发生器236基于第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的一个或多个所确定的位置，确定方向舵114应当被移动到的对应位置。例如，+2英寸的位置(意味着第一左踏板208向前(远离飞行员)移动2英寸，且第一右踏板210向后移动2英寸)可以对应于方向舵114在一个方向上偏转15°。另一方面，-2英寸的位置(意味着第一右踏板210向前(远离飞行员)移动2英寸，且第一左踏板208向后移动2英寸)可以对应于方向舵114在相反方向上偏转15°。因此，第一组方向舵踏板206的不同位置对应于方向舵114的不同位置或偏转。在一些示例中，命令发生器236是指存储在数据库238中的查找表237。查找表237包括踏板位置和对应的方向舵位置/偏转。飞行员命令被致动器控制器242接收，致动器控制器242基于期望的位置/偏转激活致动系统202。
在一些示例中，飞行员命令(表示方向舵114的期望的位置或偏转)被传输到飞行控制逻辑240。飞行控制逻辑240可以基于一个或多个其它命令(例如，来自其它飞行控制系统、基于其它传感器输入等)修改(例如，添加或减去)飞行员命令，以生成最终命令。虽然在所示的示例中飞行控制逻辑240和致动器控制器242被示出为fbw飞行控制计算机204的一部分，但是在其它示例中，飞行控制逻辑240和/或致动器控制器242可以是与fbw飞行控制计算机204分开的单独的系统/设备。在其它示例中，可以不提供飞行控制逻辑。相反，在此类示例中，飞行员命令被直接从命令发生器236传输到致动器控制器242，以控制方向舵114的位置。
如果在第一组方向舵踏板206或第二组方向舵踏板216中的一者或两者(和/或相关联的结构(例如，第一双臂曲柄212、第二双臂曲柄222等)中的一个)中发生阻塞，则对应的飞行员不能移动方向舵踏板。示例性fbw飞行控制计算机204包括用于检测是否已经发生阻塞且减缓这样的阻塞的逻辑。这使得对应的飞行员能够继续控制方向舵114。
为了完成上面的描述，fbw飞行控制计算机204分析施加到第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的力的量。特别地，对于第一组方向舵踏板206和/或第二组方向舵踏板216的每个位置，存在预期的力的量。例如，需要18磅(lbs)的力以使右踏板移动离开其中性位置，需要36磅的力以使右踏板向前移动1英寸，需要45磅的力以使右踏板向前移动1.5英寸等。该相关性是通过来自感觉和定中心机构226的力(以及在一些示例中通过摩擦)生成的。
在所示的示例中，fbw系统200包括与第一左踏板208相关联的第一力传感器244和与第一右踏板210相关联的第二力传感器246。在一些示例中，第一力传感器244和第二力传感器246耦接到相应的第一左踏板208和第一右踏板210。在其它示例中，第一力传感器244和/或第二力传感器246可以耦接到相关联的飞行控制部件中的一个或多个。第一力传感器244检测(由飞行员的左脚)施加到第一左踏板208的力，并且第二力传感器24检测(由飞行员的右脚)施加到第一右踏板210的力。第一力传感器244和第二力传感器246通信地耦接到fbw飞行控制计算机204，并且将信号(指示所检测的力)输出到fbw飞行控制计算机204。例如，第一力传感器244和/或第二力传感器246可以是可变差动变压器或应变仪。在其它示例中，可以实施其它类型的力传感器。虽然在所示的示例中一个力传感器与第一左踏板208和第一右踏板210中的每个相关联，但是在其它示例中，为了冗余，多个力传感器可以耦接到第一左踏板208和第一右踏板210中的一者或两者。
类似地，如果采用第二组方向舵踏板216，则第三力传感器248可以类似地与第二左踏板218相关联(例如，直接或间接耦接到第二左踏板218)，并且第四力传感器250可以类似地与第二右踏板220相关联(例如，直接或间接耦接到第二右踏板220)。第三力传感器248和第四力传感器250分别检测施加到第二左踏板218和第二右踏板220的力，并且将信号输出到fbw飞行控制计算机204。为了简单起见，仅结合第一组方向舵踏板206描述下面公开的示例操作。然而，应当理解，本文结合第一组方向舵踏板206公开的示例性操作中的任一个可以同样应用于第二组方向舵踏板216。
在图2所示的示例中，fbw飞行控制计算机204包括力确定器252。飞行控制计算机204可以包括处理器和与力确定器252相关联的指令(例如，如图12所示)，这些指令在被处理器执行时促使处理器基于从力传感器244、力传感器246接收的信号至少确定施加到第一左踏板208和/或第一右踏板210的飞行员输入力的量。力确定器252从第一力传感器244和第二力传感器246接收信号(力值)，并且基于信号分别确定施加到第一左踏板208和/或第一右踏板210的飞行员输入力的量。在一些示例中，施加的飞行员输入力的量被计算为施加到第一左踏板208和第一右踏板210的净力。例如，施加到第一左踏板208的力可以被视为正力值，而施加到第一右踏板210的力可以被视为负力值。作为一个示例，施加到第一左踏板208的40磅的力和施加到第一右踏板210的10磅的力导致+30磅的净力。类似地，施加到第一左踏板208的30磅的力和施加到第一右踏板210的0磅的力也将导致施加的+30磅的飞行员输入力。
fbw飞行控制计算机204包括比较器254，比较器254将施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量与对应于第一组方向舵踏板206的当前位置的预期飞行员输入力值相比较。飞行控制计算机204可以包括处理器和与比较器254相关联的指令，这些指令在被处理器执行时促使处理器至少将施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量与对应于第一组方向舵踏板206在其由飞行员移动和/或移位时的当前位置的预期飞行员输入力值进行比较。特别地，预期飞行员输入力的量和第一组方向舵踏板206的对应位置之间存在相关性(例如，-2英寸位置需要-50磅，-1英寸位置需要-25磅，+1英寸位置需要+25磅，+2英寸位置需要+50磅等)。比较器254基于(由位置确定器234确定的)当前踏板位置来确定预期飞行员输入力。在一些示例中，比较器254使用存储在数据库238中的查找表255。查找表255包括飞行员输入力值和在正常操作期间通常经历的对应踏板位置之间的相关性。
在比较器254确定针对第一组方向舵踏板206的当前位置的预期飞行员输入力值之后，比较器254将这些值进行比较，以确定施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量是否超过预期飞行员输入力值一个阈值。在一些示例中，该阈值是预期力值的百分比，诸如预期力值的至少5％。作为一个示例，假设第一组方向舵踏板206处于+1.2英寸的位置(如由位置确定器234确定)，并且在该位置处的预期飞行员输入力为+30磅(例如，根据查找表255)。也假设飞行员输入力的量(如由力确定器252确定)是38磅。最终，假设比较器254使用5％的阈值(意味着阈值是+32磅的预期力的5％，其为+1.6磅)。因而，在该示例中，施加的飞行员输入力的量(+38磅)超过预期飞行员输入力值(+32磅)一个阈值(5％或+1.6磅)。因此，在该实例中，比较器254确定施加的飞行员输入力的量超过预期力值一个阈值，这指示阻塞。然而，例如，如果施加的飞行员输入力的量是+33磅，则比较器254将确定施加的飞行员输入力的量没有超过预期飞行员输入力值一个阈值(因为33磅小于33.6磅)，并且因此不指示阻塞。如果没有检测到阻塞，则命令发生器236可以继续使用第一组方向舵踏板206的当前位置以生成飞行员命令。
在其它示例中，比较器254可以通过确定飞行员输入力的量和预期飞行员输入力之间的差值是否满足(例如，超过)阈值来检测阻塞。例如，通过使用上面的示例，施加的飞行员输入力的量(38磅)和预期飞行员输入力值(32磅)之间的差值是6磅。比较器254可以将该值与阈值(例如，预期飞行员输入力值的5％)进行比较。如果该值满足阈值(例如，超过阈值)，则命令发生器236基于飞行员输入力的量生成用于飞行控制逻辑240的飞行员命令。
在其它示例中，可以使用其它阈值。例如，该阈值可以是预期飞行员输入力值的至少2％。在其它示例中，该阈值可以是一个范围内(诸如在预期飞行员输入力值的5％和10％之间)的任何阈值。在其它示例中，可以使用其它范围，诸如在预期飞行员输入力值的2％和7％之间或在预期飞行员输入力值的3％和5％之间。在其它示例中，该阈值可以是预先确定的力值而不是百分比。例如，该阈值可以是5磅、10磅等。在一些此类示例中，阈值力值可以基于预期飞行员输入力值。
当施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力值一个阈值时，这指示阻塞。为了减缓阻塞且使得一个或多个飞行员能够继续控制方向舵114，命令发生器236以生成飞行员命令的方式切换模式。代替基于第一组方向舵踏板206的所检测的(当前)位置(例如，第一模式)生成飞行员命令，命令发生器236基于施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量(例如，第二模式)而不是第一组方向舵踏板206的当前位置生成飞行员命令。
例如，命令发生器236可以基于施加的飞行员输入力的量确定第一组方向舵踏板206的预期位置(即第一组方向舵踏板206在遭受飞行员输入力的量时在正常操作期间将处于的位置)。在一些示例中，命令发生器236可以查阅存储在数据库238中的查找表255，查找表255包括飞行员输入力值和对应的踏板位置。然后，基于预期踏板位置，命令发生器236确定适当的飞行员命令(例如，使用查找表237)，并且将飞行员命令传输到飞行控制逻辑240。如上面公开的，飞行控制逻辑240可以基于其它输入来调整所命令的位置/偏转。最终命令被传输到致动器控制器242，致动器控制器242激活致动系统202，以将方向舵114移动到命令位置/偏转。如此一来，如果施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力值一个阈值，则命令发生器236基于施加的飞行员输入力的量而不是第一组方向舵踏板206的所确定的位置生成用于飞行控制逻辑240的飞行员命令。位置确定器234、命令发生器236、飞行控制逻辑240、致动器控制器242、力确定器252和/或比较器254可以通过总线256通信地耦接。位置确定器234、命令发生器236、飞行控制逻辑240、致动器控制器242、力确定器252和/或比较器254可以通过一个或多个逻辑电路实施，这些逻辑电路包括例如一个或多个模拟或数字电路、一个或多个可编程处理器(例如，结合下面图13的处理器平台1300公开的处理器1312)、一个或多个可编程控制器、一个或多个图形处理单元(gpu)、一个或多个数字信号处理器(dsp)、一个或多个专用集成电路(asic)、一个或多个可编程逻辑设备(pld)和/或一个或多个现场可编程逻辑设备(fpld)。
在一些示例中，命令发生器236使用滞后带确定第一组方向舵踏板206的预期位置(且因此确定方向舵114的目标位置/偏转)，滞后带对在第一组方向舵踏板206的正常操作期间发生的力和位置相关性的差异作出解释。例如，图3是示例性曲线图300，该曲线图示出预期飞行员输入力值和第一组方向舵踏板206的对应踏板位置之间的相关性。x轴表示踏板位置(以英寸为单位)，并且y轴表示飞行员输入力值(以磅(lbs)为单位)。在所示的示例中，x轴范围是从0英寸到+4英寸，并且y轴范围是从0磅到+70磅。因此，曲线图300表示向前(远离飞行员)推动第一左踏板208的位置，并且存在净正力。对于在相反方向上的负踏板位置和负力值(即远离飞行员推动第一右踏板210的位置)，也可以提供类似的曲线图。
在曲线图300中绘制示例性滞后带302。滞后带302表示踏板位置和在正常操作期间从第一组方向舵踏板206或第二组方向舵踏板216中的任一个施加的对应飞行员输入力之间的相关性。滞后带302包括上线304和下线306。上线304表示当将方向舵踏板远离中性位置移动时通常需要和感觉到的力，而下线306表示当将方向舵踏板朝向中性位置移动时通常需要和感觉到的力。该滞后效应是由摩擦导致的。例如，当使第一组方向舵踏板206远离中性位置移动时(例如，远离飞行员推动第一左踏板208)，飞行员施加力，该力克服来自感觉和定中心机构226的反作用力以及来自抵抗第一组方向舵踏板206和/或相关联的飞行控制部件(例如，第一双臂曲柄212、第一轴214等)的移动起作用的摩擦的反作用力。然而，当移动或允许第一组方向舵踏板206移动回到中性位置时，摩擦力在感觉和定中心机构226的相反方向上起作用(这将第一组方向舵踏板206偏置回到中性位置)。因而，需要更少的飞行员输入力以在相同位置保持或移动第一组方向舵踏板206。因此，根据飞行员使第一组方向舵踏板206远离中性位置移动还是朝向中性位置移动，第一组方向舵踏板206的相同相对位置需要不同量的飞行员输入力。
例如，假设第一组方向舵踏板206处于+1.5英寸的位置处(意味着第一左踏板208向前移动1.5英寸，并且第一右踏板210向后移动1.5英寸)。如果飞行员使第一组方向舵踏板206远离中性位置移动，则滞后带的上线304表示由飞行员移动第一组方向舵踏板206需要和/或感觉的所需的输入力。如在上线304上的点a处所示，飞行员在该位置处施加和/或感觉约+45磅的力。然而，如果飞行员使第一组方向舵踏板206朝向中性位置移动(或允许第一组方向舵踏板206移动)，则滞后带302的下线306表示由飞行员需要和/或感觉的所需要的输入力。如下线306上的点b处所示，飞行员施加和/或感觉到约+38磅的力。飞行员经常熟悉这种力的差异，并且因此当操作踏板时对该滞后效应具有某些预期。
在一些示例中，命令发生器236使用滞后带302以基于所确定的施加的飞行员输入力确定第一组方向舵踏板106的预期位置，以更准确地捕获飞行员的意图。命令发生器236基于施加的飞行员输入力的改变(例如，通过考虑力曲线的导数的符号)确定是使用上线304还是使用下线306。例如，如果施加的飞行员输入力的量(如由力确定器252确定)增加，则命令发生器236使用上线304确定预期踏板位置，然而如果飞行员输入力减小，则命令发生器236使用下线306确定预期踏板位置。例如，如果飞行员输入力(如由力确定器252确定)是+40磅并且通常增加(即飞行员使第一组方向舵踏板206远离中性位置移动)，则命令发生器236使用上线304且确定预期踏板位置将是约+1.2英寸，如在点c处所指示。然后，基于+1.2英寸的该预期踏板位置，命令发生器236生成用于方向舵114的对应飞行员命令，该飞行员命令被传输到飞行控制逻辑240。然而，如果施加的飞行员输入力的量(如由力确定器252确定)是+40磅并且通常减小(即飞行员使第一组方向舵踏板206朝向中性位置移动)，则命令发生器236使用下线306且确定预期踏板位置将是约+1.7英寸，如在点d处所指示。然后，基于+1.7英寸的该预期踏板位置，命令发生器236生成用于方向舵114的对应飞行员命令，该飞行员命令被传输到飞行控制逻辑240。因此，在一些示例中，使用滞后带302产生飞行员的意图的更准确的表示。滞后带302(例如，数据值)可以被包括在查找表255中，并且命令发生器236在确定用于飞行员输入力的预期踏板位置时可以使用数据值。在其它示例中，可以不使用滞后带302。相反，数据点的对称相关性可以用于增加力和减小力。
图4a和图5a是座舱115中的第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216以及相关联的飞行控制部件的示例性实施方式的透视图。图4b和图5b分别是来自图4a和图5a的示例性实施方式的放大图。为了清楚起见，在图4a-图5b中仅示出驾驶舱地板400的一部分。如图4b和图5b所示，第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216和相关联的方向舵控制部件被设置在座舱115中的驾驶舱地板400上面。在其它示例中，一个或多个相关联的飞行控制部件可以被设置在驾驶舱地板400下面。
在图示的示例中，第一组方向舵踏板206的第一左踏板208和第一右踏板210可移动地耦接到从驾驶舱地板400向上延伸的第一支柱402(其可被称为滑架)。在一些示例中，可以(例如，经由手动曲柄、电动机、闩锁等)朝向或远离飞行员调整第一支柱402，以便由整个飞行员团体方便和舒适地使用。左踏板臂404和右踏板臂406枢转地耦接到第一支柱402的上端的相对侧。再者，第一左踏板208耦接到左踏板臂404，并且第一右踏板210耦接到右踏板臂406。
图6是第一组方向舵踏板206的前视图。如图5b和图6所示，第一推杆500耦接在左踏板臂404和第一双臂曲柄212之间，并且第二推杆502耦接在右踏板臂406和第一双臂曲柄212之间。第一双臂曲柄212耦接到第一轴214且使第一轴214旋转(图4b和图5b)。当(在图4b和图5b中的a方向上)向前推动第一左踏板208时，例如，左踏板臂404向上牵拉第一推杆500，这使第一双臂曲柄212(在图6中的逆时针方向上)旋转。结果，第一双臂曲柄212向下牵拉第二推杆502，这使右踏板臂406旋转，以(在图4b和图5b中的b方向上)向后移动第一右踏板210。当向前推动第一右踏板210(即向后移动第一左踏板208)时，发生相反效果。
如图4b和图5b中所示，第一位置传感器230耦接到第一轴214(例如，到第一轴214的端部)，并且因此当第一组方向舵踏板206移动时与第一轴214一起旋转。第一位置传感器230的旋转位置对应于第一组方向舵踏板206的位置。在其它示例中，第一位置传感器230可以直接测量方向舵踏板208、方向舵踏板210和/或与第一组方向舵踏板206相关联的另一飞行部件中的一个的位置。如图4b的图示示例中所示，第一力传感器244耦接到第一左踏板208的前面，并且第二力传感器246耦接到第一右踏板210的前面。第一力传感器244和第二力传感器246检测或测量由飞行员施加到相应的第一左踏板208和第一右踏板210的力。在该示例中，第一力传感器244和第二力传感器246在第一左踏板208和第一右踏板210的底部附近耦接到相应的第一左踏板208和第一右踏板210。在其它示例中，第一力传感器244和第二力传感器246可以耦接到相应的第一左踏板208和第一右踏板210上的其它位置。在其它示例中，诸如结合图10另外详细公开的，第一力传感器244和第二力传感器246可以耦接与第一左踏板208和第一右踏板210相关联的飞行控制部件中的一个或多个。
参考图5b，第一轴214也耦接到第一曲柄504，第一曲柄504耦接到推杆225的端部。当(经由第一组方向舵踏板206的移动)旋转第一轴214时，第一曲柄504在大致线性方向上移动推杆225。在该示例中，第二组方向舵踏板216与第一组方向舵踏板206基本上相同，并且包括基本上相同的相关联的飞行控制部件。第二轴224(其通过推杆225的移动和/或第二组方向舵踏板216的移动而旋转)耦接到第二曲柄506，第二曲柄506耦接到推杆225的相对端。因而，第一轴214或第二轴224中的一个的旋转使推杆225大致线性移动，这导致第一轴214或第二轴224中的另一个的旋转。因此，第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216一致地移动。如图5b所示，感觉和定中心机构226可操作地耦接到第一轴214。在其它示例中，感觉和定中心机构226可操作地耦接到第二轴224和/或另一个飞行控制部件。
在一些示例中，第一左踏板208和/或第一右踏板210可已围绕其相应的基座枢转，以提供制动功能。例如，如图5b所示，第一弹簧支撑臂508耦接到左踏板臂404(例如，在左踏板臂404的与第一左踏板208相对的一侧上)。随着第一左踏板208朝向或远离中性位置移动，第一弹簧支撑臂508与左踏板臂404上的第一左踏板208一起摇摆。第一弹簧510耦接到第一弹簧支撑臂508的端部。第一弹簧510可以被实施为物理弹簧(例如，线圈弹簧)或空气弹簧。一个或多个制动传感器可以与第一弹簧510集成在一起以检测阀杆(图9中的阀杆(stem)900)的移动，该移动对应于第一左踏板208的枢转移动。从第一左踏板208延伸的杠杆臂512耦接到从第一弹簧510延伸的阀杆。第一联动装置514将第一弹簧支撑臂508和第一支柱402耦接(例如，在与左踏板臂404同轴的位置处)，以防止第一弹簧支撑臂508相对于第一左踏板208枢转。结合图9另外详细描述该操作的示例。类似地，相对于第一右踏板210，第二弹簧支撑臂516耦接到右踏板臂406，第二弹簧518耦接到第二弹簧支撑臂516的端部，并且第二联动装置520将第二弹簧支撑臂516耦接到右踏板臂406。
图7是处于中性位置的第一组方向舵踏板206的侧视图。图8示出第一左踏板208被向前推动(在远离飞行员的方向上，到图8中的左边)，这使第一右踏板210向后移动(在朝向飞行员的方向上，到图8中的右边)。特别地，第一左踏板208的移动导致第一双臂曲柄212的旋转，这使第一右踏板210在第一左踏板208的相反方向上移动。同样地，第一右踏板210的移动导致第一左踏板208在相反方向上的移动。另外，第一双臂曲柄212的旋转导致第一轴214的旋转，该旋转被传送到第二轴224(图5b)，第二轴224使第二双臂曲柄222(图5b)旋转，从而使第二左踏板218和第二右踏板220(图5b)在相同方向上移动。
如果飞行员期望实行制动功能，则飞行员可以(例如，通过经由他的/她的脚趾施加压力)使第一左踏板208和/或第一右踏板210向前枢转。例如，如图9所示，第一左踏板208已经围绕第一左踏板208和左踏板臂404之间的连接件向前枢转(在图9中的逆时针方向上)。当第一左踏板208向前枢转时，杠杆臂512从第一弹簧510牵拉阀杆900，从而压缩第一弹簧510(或在其它示例中使第一弹簧510扩张)。阀杆900的位置由传感器检测并且用于控制飞行器100上的起落架上的一个或多个车轮制动器。第一联动装置514防止第一弹簧支撑臂508(且因此第一弹簧510)与第一左踏板208一起枢转。第一弹簧510在杠杆臂512上提供偏置力或返回力，使得当飞行员释放第一左踏板208上的制动压力时，第一左踏板208枢转回到中性位置(到图9中的右边)。第一右踏板210以基本相同的方式操作。第一左踏板208和第一右踏板210可以彼此独立枢转，以分别将制动施加到飞行器的左侧和右侧。
如本文所公开，在一些示例中，第一力传感器244和第二力传感器246可以耦接到飞行控制部件中的一个或多个，而不是直接耦接到第一左踏板208和第一右踏板210的前面。例如，图10示出一个示例，其中第一力传感器244耦接到第一推杆500或与第一推杆500集成在一起，并且第二力传感器246耦接到第二推杆502或与第二推杆502集成在一起。第一力传感器244和第二力传感器246可以被实施为应变传感器，这些应变传感器测量或检测相应的第一推杆500和第二推杆502中的应变。第一推杆500和第二推杆502中的应变可以与施加到第一左踏板208和第一右踏板210的力相互关联。在其它示例中，第一力传感器244和/或第二力传感器246可以以使得其能够测量或检测施加到第一组方向舵踏板206的力的方式耦接到飞行控制部件中的其它飞行控制部件或以其它方式与飞行控制部件中的其它飞行控制部件集成在一起。
结合图2和图4a-图10公开的物理实施方式示出结合具有第一轴214和第二轴224的机械布局或架构所公开的系统和方法。示例性系统和方法可以类似地结合其它类型的布局或架构来实施。例如，图11是结合具有单个刚性轴的方向舵踏板架构实施的图2的示例fbw飞行控制计算机204和相关联的部件的示意性图示。为了清楚起见，图11中的与图2中相同的部件已经被编号。fbw飞行控制计算机204以与本文公开的基本相同的方式操作以提供阻塞检测和阻塞减缓。在该示例中，第一双臂曲柄212和第二双臂曲柄222通过单个刚性轴1100而不是具有单独位置传感器的两个单独轴耦接。在该示例中，位置传感器1102测量轴1100的位置(旋转角度)，该位置对应于第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216的位置。来自位置传感器1102的信号被传输到fbw飞行控制计算机204。通常不使用图11中示出的单轴架构，因为该单轴架构不允许并入已知阻塞减缓机构，如力限制杆或弹簧加载的力限制器。特别地，因为位置传感器1102在轴1100上，第一组方向舵踏板206和第二组方向舵踏板216的解耦将致使位置传感器也与至少一组踏板解耦，因此在阻塞的情况下没有达到维持来自一组踏板的控制的目的。本文公开的示例性系统和方法可以用于减缓这种类型的架构中的阻塞，从而使得这种类型的架构能够被用于需要阻塞减缓能力的飞行器上。因而，对阻塞减缓的规章要求不排除使用这种类型的更简单的单轴设计。与其它已知架构相比，这些类型的设计没有那么复杂，并且利用很少的零件(例如，轴、传感器等)，这导致减少的成本和重量。
虽然图2中示出实施fbw飞行控制计算机204的示例性方式，但是图2中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其它方式被组合、分割、重新布置、省略、消除和/或实施。另外，示例性位置确定器234、示例性命令发生器236、示例性飞行控制逻辑240、示例性致动器控制器242、示例性力确定器252、示例性比较器254和/或更一般地图2的示例性fbw飞行控制计算机204可以通过硬件、软件、固件，和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实施。因此，例如，示例性位置确定器234、示例性命令发生器236、示例性飞行控制逻辑240、示例性致动器控制器242、示例性力确定器252、示例性比较器254和/或更一般地示例性fbw飞行控制计算机204中的任一个可以由一个或多个逻辑电路来实施，这些逻辑电路包括例如一个或多个模拟或数字电路、一个或多个可编程处理器、一个或多个可编程控制器、一个或多个图形处理单元(gpu)、一个或多个数字信号处理器(dsp)、一个或多个专用集成电路(asic)、一个或多个可编程逻辑设备(pld)和/或一个或多个现场可编程逻辑设备(fpld)。当将本专利的装置或系统权利要求中的任一个解读为覆盖纯软件和/或固件实施方式时，示例性位置确定器234、示例性命令发生器236、示例性飞行控制逻辑240、示例性致动器控制器242、示例性力确定器252和/或示例性比较器254中的至少一个据此明确定义为包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘(包括软件和/或固件)，诸如存储器、数字通用光盘(dvd)、光盘(cd)、蓝光光盘等。另外，除了图2中所示的那些之外或代替图2中所示的那些，图2的示例性fbw飞行控制计算机204可以包括一个或多个元件、过程和/或设备，并且/或者可以包括所示元件、过程和设备中的任一个或全部中的多于一个。如本文所用，包括其变型的短语“通信(incommunication)”涵盖直接通信和/或通过一个或多个中间部件的间接通信，并且不需要直接物理(例如，有线)通信和/或持续通信，而是额外地包括以周期性间隔、调度的间隔、非周期性的间隔和/或一次性事件的选择性通信。
图12中示出表示用于实施图2的fbw飞行控制计算机204的示例性硬件逻辑、机器可读指令、硬件实施的状态机和/或其任何组合的流程图。机器可读指令可以是用于由计算机处理器(诸如下面结合图13讨论的示例性处理器平台1300中所示的处理器1312)执行的可执行程序或可执行程序的一部分。程序可以体现为存储在非暂时性计算机可读存储介质(诸如cd-rom、软盘、硬盘驱动器、dvd、蓝光光盘或与处理器1312相关联的存储器)上的软件，但是整个程序和/或其部分可以另选地由除处理器1312之外的设备执行，并且/或者体现为固件或专用硬件。另外，虽然参考图12中示出的流程图描述示例性程序，但是可以另选地使用实施示例性fbw飞行控制计算机204的许多其它方法。例如，方框的执行的次序可以被改变，并且/或者所描述的方框中的一些可以被改变、消除或组合。附加地或另选地，可以由被结构化为实行对应的操作而不执行软件或固件的一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成模拟和/或数字电路、fpga、asic、比较器、运算放大器(op-amp)等)实施方框中的任一个或全部。
如上面提及的，图12的示例性过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(诸如硬盘驱动器、闪速存储器、只读存储器、光盘、数字通用光盘、高速缓存、随机存取存储器和/或在任何持续时间内(例如，在延长的时间段内、永久地、在短时内、在临时缓存内和/或在信息的高速缓存内)存储信息的任何其它存储设备或存储盘)上的可执行指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实施。如本文所用，术语非暂时性计算机可读介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号，并且排除传输介质。
“包括(including)”和“包含(comprising)”(及其所有形式和时态)在本文中用于开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括(include)”或“包含(comprise)”(例如，包含(comprises)、包括(includes)、包含(comprising)、包括(including)、具有(having)等)作为序言或在任何种类的权利要求陈述内，应当理解，在没有落在对应的权利要求或陈述的范围之外的情况下，可以存在附加元件、术语等。如本文所用，例如，当短语“至少”被用作权利要求的序言中的过渡术语时，与术语“包含(comprising)”和“包括(including)”是开放式的一样，该短语“至少”也是开放式的。例如，当以诸如a、b和/或c的形式使用的术语“和/或”指代a、b、c的任何组合或子集，诸如(1)仅仅a，(2)仅仅b，(3)仅仅c，(4)a与b，(5)a与c，(6)b与c，以及(7)a与b且与c。如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事项的上下文中所用，短语“a和b中的至少一个”旨在指包括以下中的任一个的实施方式：(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b。类似地，如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事项的上下文中使用的，短语“a或b中的至少一个”旨在指包括以下各项中的任一个的实施方式：(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b。如本文中在描述执行或实施一些过程、指令、动作、活动和/或步骤的上下文中所用，短语“a和b中的至少一个”旨在指代包括以下各项中的任一个的实施方式：(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b。类似地，如本文中在描述执行或实施一些过程、指令、动作、活动和/或步骤的上下文中所用，短语“a或b中的至少一个”旨在指代包括以下各项中的任一个的实施方式：(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b。
图12是表示可由图2的fbw飞行控制计算机204执行以控制飞行器的机器可读指令1200的流程图。结合第一组方向舵踏板206描述图12的示例过程。然而，应当理解，可以类似地结合第二组方向舵踏板216执行示例过程。另外，虽然在该示例中飞行控制部件是第一组方向舵踏板206且飞行控制表面是方向舵114，但是在其它示例中，可以用另一飞行控制部件(例如，侧杆、控制柱、控制轮等)和/或另一飞行控制表面(例如，一个或多个升降舵、一个或多个副翼等)执行该过程。
在框1202处，力确定器252从第一力传感器244和/或第二力传感器246接收一个或多个力传感器值，并且基于一个或多个力传感器值确定施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量。在一些示例中，飞行员输入力的量被计算为施加到第一组方向舵踏板206的净力。例如，施加到第一左踏板208的力(如由第一力传感器244检测)可被视为正力，并且施加到第一右踏板210的力(如由第二力传感器246检测)可被视为负力。
在框1204处，位置确定器234从第一位置传感器230接收一个或多个位置传感器值(例如，信号)，并且基于一个或多个位置传感器值确定第一组方向舵踏板206的当前位置。在一些示例中，第一左踏板208远离飞行员的移动(这使第一右踏板210朝向飞行员移动)被视为正位置值，并且第一右踏板210远离飞行员的移动(这使第一左踏板208朝向飞行员移动)被视为负位置值。
在框1206处，比较器254确定对应于第一组方向舵踏板206的当前位置(在框1204处确定)的预期飞行员输入力值。在一些示例中，比较器254使用查找表(诸如被存储在数据库238中的查找表255)。查找表255包括预期飞行员输入力值和第一组方向舵踏板206的位置的对应值。在框1208处，比较器254将所确定的施加的飞行员输入力的量(在框1202处确定)与预期飞行员输入力值(在框1206处确定)进行比较。
在框1210处，比较器254确定施加的飞行员输入力的量和预期飞行员输入力值是否不同。如果这些值不是不同的(即，它们是相同的)，则其指示没有发生阻塞。结果，控制前进到框1212处，并且命令发生器236基于当前踏板位置生成飞行员命令。飞行员命令可以被提供给飞行控制逻辑240，飞行控制逻辑240可以修改飞行员命令。飞行控制逻辑240将最终命令发送到致动器控制器242，以激活致动系统202以使方向舵114移动到最终命令的位置/偏转。在其它示例中，飞行员命令可以直接被传达给致动器控制器242以控制方向舵114的移动。可以重复图12的示例过程。在一些示例中，以固定的频率(例如，每毫秒、每50毫秒、每秒、每30秒、每分钟等)重复图12的过程。在其它示例中，诸如在飞行器100已经着陆且不再飞行的情况下，示例过程可以结束。
如果在框1210处的值不相同，则在框1214处，比较器254确定施加的飞行员输入力的量是否超过预期飞行员输入力值一个阈值。在一些示例中，该阈值是预期飞行员输入力值的百分比，诸如预期飞行员输入力值的至少5％。在其它示例中，可以使用其它阈值百分比。例如，该阈值可以是预期飞行员输入力值的至少2％。在其它示例中，该阈值可以是一定范围内(诸如在预期飞行员输入力值的5％和10％之间)的任何阈值。在其它示例中，可以使用其它范围，诸如在预期飞行员输入力值的2％和7％之间，或在预期飞行员输入力值的3％和5％之间。在其它示例中，该阈值可以是预先确定的力值，诸如5磅。在其它示例中，可以使用其它预先确定的力值。在一些示例中，可以基于预期飞行员输入力值确定阈值力值。
如果施加的飞行员输入力的量没有超过预期飞行员输入力值一个阈值，则控制前进到框1212处，并且命令发生器236继续基于当前踏板位置生成飞行员命令。如上面所公开，随后可以重复该示例过程。
否则，如果施加的飞行员输入力的量确实超过预期飞行员输入力值一个阈值，则在框1216处，比较器254确定施加的飞行员输入力的量是否超过预期飞行员输入力值一个阈值长达超出阈值时间。该阈值时间可以是任何期望的时间长度，诸如例如1秒、5秒等。在一些示例中，该检查通过将力的增加与力的随机的意外峰值(例如，如果飞行员无意中用大力踢第一组方向舵踏板206)区分开来确保已经发生实际阻塞。在其它示例中，可能不实施在框1216处的该时间检查。
如果施加的飞行员输入力的量没有超过预期飞行员输入力值一个阈值长达阈值时间，则控制前进到框1212处，并且命令发生器236继续基于当前踏板位置生成飞行员命令。如上面公开的，然后可以重复该示例过程。如果施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力一个阈值(并且在一些示例中，长达超出阈值时间)，则其指示第一组方向舵踏板206被阻塞。在这样的实例中，在框1218处，命令发生器236将模式从第一模式切换到第二模式，其中在第一模式中，命令发生器236基于第一组方向舵踏板206的当前位置生成飞行员命令，而在第二模式中，命令发生器236基于施加到第一组方向舵踏板206的飞行员输入力的量而不是第一组方向舵踏板206的当前位置生成飞行员命令。
在框1220处，命令发生器236确定与所确定的施加的飞行员输入力的量相对应的预期踏板位置。在一些示例中，命令发生器236使用包括预期踏板位置和预期力值的相关性的查找表(诸如查找表255)。在一些示例中，命令发生器236使用滞后带302来确定预期踏板位置。滞后带302对在正常操作期间否则将感觉到的力的差异作出解释。例如，如果施加的飞行员输入力的量增大，则命令发生器236使用上线304确定预期踏板位置，并且如果施加的飞行员输入力的量减小，则命令发生器236使用下线306来确定预期踏板位置。
在框1222处，命令发生器236基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令。特别地，命令发生器236基于预期踏板位置(如在框1220处确定)生成飞行员命令，该预期踏板位置基于施加的飞行员输入力的量。命令发生器236可以使用将踏板位置与方向舵位置/偏转相互关联的查找表(诸如查找表237)。飞行员命令被输出到飞行控制逻辑240。飞行控制逻辑240可以变更飞行员命令。基于来自命令发生器236的飞行员命令的最终命令被传输到致动器控制器242。致动器控制器242激活致动系统202，以使方向舵114移动到最终命令的对应位置。在一些示例中，在检测到阻塞之后，命令发生器236继续基于用于剩余飞行的飞行员输入力生成飞行员命令。在其它示例中，该过程可以再次开始，并且如果确定第一组方向舵踏板206没有被阻塞，则命令发生器236可以切换回到第一模式，其中在第一模式中，命令发生器236基于当前踏板位置生成命令。
图13是被结构化为执行图12的指令以实施图2的fbw飞行控制计算机204的示例性处理器平台1300的框图。例如，处理器平台1300可以是飞行控制电子设备、服务器、个人计算机、工作站、自主学习机(例如，神经网络)、移动设备(例如，蜂窝电话、智能电话、平板电脑(诸如ipadtm))或任何其它类型的计算设备。
图示示例的处理器平台1300包括处理器1312。图示示例的处理器1312是硬件。处理器1312可以由例如一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、gpu、dsp或来自任何期望系列或制造商的控制器来实施。硬件处理器可以是基于半导体的(例如，基于硅的)设备。在该示例中，处理器1312实施示例位置确定器234、示例命令发生器236、示例飞行控制逻辑240、示例致动器控制器242、示例力确定器252和示例比较器254。
图示示例的处理器1312包括本地存储器1313(例如，高速缓存)。图示示例的处理器1312经由总线1318与主存储器通信，该主存储器包括易失性存储器1314和非易失性存储器1316。易失性存储器1314可以由同步动态随机存取存储器(sdram)、动态随机存取存储器(dram)、
图示示例的处理器平台1300也包括接口电路1320。接口电路1320可以由任何类型的接口标准(诸如以太网接口、通用串行总线(usb)、
在图示示例中，一个或多个输入设备1322连接到接口电路1320。一个或多个输入设备1322准许用户和/或设备将数据和/或命令键入到处理器1312中。例如，一个或多个输入设备1322可以包括第一位置传感器230、第二位置传感器232、位置传感器1102(图11)、第一力传感器244、第二力传感器246、第三力传感器248和/或第四力传感器250。附加地或另选地，例如，一个或多个输入设备可以由音频传感器、麦克风、相机(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、跟踪板、跟踪球、等点鼠标(isopoint)和/或语音辨识系统来实施。
一个或多个输出设备1324也连接到图示示例的接口电路1320。例如，一个或多个输出设备524可以包括致动系统202(例如，一个或多个致动器)。附加地或另选地，例如，可以由显示设备(例如，发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、液晶显示器(lcd)、阴极射线管显示器(crt)、面内切换(ips)显示器、触摸屏等)、触觉输出设备、打印机和/或扬声器来实施输出设备1324。因而，在一些示例中，图示示例的接口电路1320包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。
图示示例的接口电路1320也包括通信设备，诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器、住宅网关、无线接入点和/或网络接口，以有利于经由网络1326与外部机器(例如，任何种类的计算设备)进行数据的交换。例如，通信可以经由以太网连接、数字订户线(dsl)连接、电话线连接、同轴电缆系统、卫星系统、视距(line-of-site)无线系统、蜂窝电话系统等来实现。
图示示例的处理器平台1300也包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备1328。此类大容量存储设备1328的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(raid)系统和数字通用光盘(dvd)驱动器。在该示例中，大容量存储设备1328可以包括数据库238。
图12的机器可执行指令1332可以被存储在大容量存储设备1328中、在易失性存储器1314中、在非易失性存储器1316中和/或在可移除的非暂时性计算机可读存储介质(诸如cd或dvd)上。
根据前述内容应当了解，已经公开了减缓fbw系统的飞行员座舱控制器中的阻塞的示例方法、装置、系统和制品。即使当飞行控制部件不能移动时，本文公开的示例也使得飞行员能够控制对应的飞行控制表面，并且因此使得飞行员能够继续控制飞行器。本文公开的示例使得双飞行员飞行器的任一个飞行员都能够在阻塞之后继续飞行，然而在已知系统中，仅在未阻塞侧的飞行员可以在解耦操作之后飞行。本文公开的示例也使得能够继续控制飞行控制表面，而不必如在其它系统中需要的那样使飞行员座舱控制器与另一个飞行员座舱控制器解耦。另外，本文公开的示例使得能够使用解耦机构不能满足规定的架构(例如，因为所有位置传感器都在一个轴上)。因而，本文公开的示例增强了飞行器的安全性。
本公开的示例的不同方面可以在其它示例中组合。另外的示例及其组合包括以下各项：
示例1包括一种控制具有电传操纵系统的飞行器的方法。该方法包括：确定电传操纵系统的飞行员座舱控制器的当前位置；确定施加到飞行员座舱控制器的飞行员输入力的量；确定对应于飞行员座舱控制器的当前位置的预期飞行员输入力值；以及，如果施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力值一个阈值，则基于施加的飞行员输入力的量而不是飞行员座舱控制器的当前位置生成飞行员命令。
示例2包括示例1的方法，其中确定施加到飞行员座舱控制器的飞行员输入力的量基于来自耦接到飞行员座舱控制器的力传感器的信号。
示例3包括示例1或示例2的方法，其中确定飞行员座舱控制器的当前位置基于来自与飞行员座舱控制器相关联的位置传感器的信号。
示例4包括示例1-示例3中任一项的方法，其中生成飞行员命令包括：基于施加的飞行员输入力的量确定飞行员座舱控制器的预期位置；确定对应于飞行员座舱控制器的预期位置的飞行员命令；以及将飞行员命令输出到飞行控制逻辑。
示例5包括示例4的方法，其中确定飞行员座舱控制器的预期位置包括使用滞后带。
示例6包括示例1-示例5中任一项的方法，其中阈值为预期飞行员输入力值的至少5％。
示例7包括示例1-示例6中任一项的方法，其中阈值在预期飞行员输入力值的5％和10％之间。
示例8包括示例1-示例7中任一项的方法，其中飞行控制部件是一组方向舵踏板。
示例9包括示例8的方法，其中飞行员命令指示飞行器的方向舵的期望位置或偏转。
示例10包括一种用于飞行器的电传操纵系统，该电传操纵系统包括：飞行员座舱控制器；位置传感器，其用于检测飞行员座舱控制器的位置；力传感器，其用于检测施加到飞行员座舱控制器的飞行员输入力的量；以及飞行控制计算机。该飞行控制计算机用于：确定对应于由位置传感器检测的飞行员座舱控制器的位置的预期飞行员输入力值；确定由力传感器检测的施加的飞行员输入力的量和预期飞行员输入力值之间的差值是否满足阈值；以及，如果差值满足阈值，则基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令。
示例11包括示例10的电传操纵系统，其中飞行员座舱控制器是一组方向舵踏板。
示例12包括示例11的电传操纵系统，其中一组方向舵踏板是用于飞行员的方向舵踏板或用于副飞行员的方向舵踏板。
示例13包括示例10-示例12中任一项的电传操纵系统，其中飞行员命令与飞行器的方向舵的位置相关联。
示例14包括示例10-示例13中任一项的电传操纵系统，其中，为了基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令，飞行控制计算机用于：基于施加的飞行员输入力的量确定飞行员座舱控制器的预期位置；确定对应于飞行员座舱控制器的预期位置的飞行员命令；以及将飞行员命令输出到飞行控制逻辑。
示例15包括示例10-示例14中任一项的电传操纵系统，其中阈值是预期飞行员输入力值的至少5％。
示例16包括一种飞行控制计算机，该飞行控制计算机包括逻辑电路，该逻辑电路用于至少以下操作：确定施加到飞行器的电传操纵系统的飞行员座舱控制器的飞行员输入力；确定对应于飞行员座舱控制器的当前位置的预期飞行员输入力值；确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值；以及，响应于确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值，基于施加的飞行员输入力确定飞行员命令。
示例17包括示例16的飞行控制计算机，其中逻辑电路用于通过以下操作确定飞行员命令：基于所确定的施加的飞行员输入力确定飞行员座舱控制器的预期位置；以及确定对应于飞行员座舱控制器的预期位置的飞行员命令。
示例18包括示例17的飞行控制计算机，其中逻辑电路用于将使用飞行员输入力值的滞后带和飞行员座舱控制器的对应位置确定飞行员座舱控制器的预期位置。
示例19包括示例16-示例18中任一项的飞行控制计算机，其中飞行员座舱控制器是一组方向舵踏板。
示例20包括示例16-示例19中任一项的飞行控制计算机，其中阈值是预期飞行员输入力值的至少5％。
另外，本公开包括根据以下条款所述的实施例：
条款1.一种控制具有电传操纵系统(200)的飞行器(100)的方法，方法包括：
确定电传操纵系统(200)的飞行员座舱控制器(206)的当前位置；
确定施加到飞行员座舱控制器(206)的飞行员输入力的量；
确定对应于飞行员座舱控制器(206)的当前位置的预期飞行员输入力值；以及
如果施加的飞行员输入力的量超过预期飞行员输入力值一个阈值，则基于施加的飞行员输入力的量而不是飞行员座舱控制器(206)的当前位置生成飞行员命令。
条款2.根据条款1所述的方法，其中确定施加到飞行员座舱控制器(206)的飞行员输入力的量基于来自耦接到飞行员座舱控制器(206)的力传感器(244)的信号。
条款3.根据条款2所述的方法，其中确定飞行员座舱控制器(206)的当前位置基于来自与飞行员座舱控制器(206)相关联的位置传感器(230)的信号。
条款4.根据条款1所述的方法，其中生成飞行员命令包括：
基于施加的飞行员输入力的量确定飞行员座舱控制器(206)的预期位置；
确定对应于飞行员座舱控制器(206)的预期位置的飞行员命令；以及
将飞行员命令输出到飞行控制逻辑(240)。
条款5.根据条款4所述的方法，其中确定飞行员座舱控制器(206)的预期位置包括使用滞后带(302)。
条款6.根据条款1所述的方法，其中阈值为预期飞行员输入力值的至少5％。
条款7.根据条款1所述的方法，其中阈值在预期飞行员输入力值的5％和10％之间。
条款8.根据条款1所述的方法，其中飞行员座舱控制器是一组方向舵踏板(206)。
条款9.根据条款8所述的方法，其中飞行员命令指示飞行器(100)的方向舵(114)的期望的位置或偏转。
条款10.一种用于飞行器(100)的电传操纵系统(200)，该电传操纵系统(200)包括：
飞行员座舱控制器(206)；
位置传感器(23)，其用于检测飞行员座舱控制器(206)的位置；
力传感器(244)，其用于检测施加到飞行员座舱控制器(206)的飞行员输入力的量；以及
飞行控制计算机(204)，其用于：
确定对应于由位置传感器(230)检测的飞行员座舱控制器(206)的位置的预期飞行员输入力值；
确定由力传感器(244)检测的施加的飞行员输入力的量和预期飞行员输入力值之间的差值是否满足阈值；以及
如果差值满足阈值，则基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令。
条款11.根据条款10所述的电传操纵系统，其中飞行员座舱控制器是一组方向舵踏板(206)。
条款12.根据条款11所述的电传操纵系统，其中该组方向舵踏板(206)是用于飞行员的方向舵踏板或用于副飞行员的方向舵踏板。
条款13.根据条款10所述的电传操纵系统，其中飞行员命令与飞行器(100)的方向舵(114)的位置相关联。
条款14.根据条款10所述的电传操纵系统，其中，为了基于施加的飞行员输入力的量生成飞行员命令，飞行控制计算机用于：
基于施加的飞行员输入力的量确定飞行员座舱控制器(206)的预期位置；
确定对应于飞行员座舱控制器(206)的预期位置的飞行员命令；以及
将飞行员命令输出到飞行控制逻辑(240)。
条款15.根据条款10所述的电传操纵系统，其中阈值是预期飞行员输入力值的至少5％。
条款16.一种飞行控制计算机(204)，其包括用于至少以下操作的逻辑电路：
确定施加到飞行器(100)的电传操纵系统(200)的飞行员座舱控制器(206)的飞行员输入力；
确定对应于飞行员座舱控制器(206)的当前位置的预期飞行员输入力值；
确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值；以及
响应于确定施加的飞行员输入力超过预期飞行员输入力值一个阈值，基于施加的飞行员输入力确定飞行员命令。
条款17.根据条款16所述的飞行控制计算机，其中逻辑电路将通过以下操作确定飞行员命令：
基于所确定的施加的飞行员输入力确定飞行员座舱控制器(206)的预期位置；以及
确定对应于飞行员座舱控制器(206)的预期位置的飞行员命令。
条款18.根据条款17所述的飞行控制计算机，其中逻辑电路将使用飞行员输入力值的滞后带(302)和飞行员座舱控制器(206)的对应位置来确定飞行员座舱控制器(206)的预期位置。
条款19.根据条款16所述的飞行控制计算机，其中飞行员座舱控制器是一组方向舵踏板(206)。
条款20.根据条款16所述的飞行控制计算机，其中阈值是预期飞行员输入力值的至少5％。
虽然本文已经公开某些示例方法、装置、系统和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。正相反，本专利覆盖完全落入本专利的权利要求的范围内的所有方法、装置、系统和制品。
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