一种无人飞行器发动机空中自动点火控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，包括：(11)检测地面控制站是否失去控制，或者飞行器发动机是否意外熄火停机；(12)若地面控制站是失去飞机控制能力或飞行器发动机意外熄火停机，则执行步骤(13)；(13)检测无人飞行器和地面控制站之间的通信链路是否正常，若是，则执行步骤(14)；(14)检测发动机工况信息和飞行器飞行状态是否达到工作要求，若是，则执行步骤(15)；(15)检测检测发动机风门舵机、油门舵机、任务舵机能否正常工作，若是，则执行点火命令，再次启动发动机；若否，则停止发送点火命令。本发明的方法能够适用于无人飞行器故障恢复后的再次点火启动，能够有效实现对飞行器的保护，节约飞行成本。
【专利说明】
一种无人飞行器发动机空中自动点火控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及无人飞行器领域，具体是一种无人飞行器发动机空中自动点火控制方法
【背景技术】
[0002]无人飞行器是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，例如无人飞机。无人飞行器一般可以分为无人固定翼飞行器、无人垂直起降飞行器、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人飞行器的应用范围越来越广泛，包括在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。
[0003]无人飞行器在飞行中可能会出现与地面控制站失去联系从而导致地面控制站无法实时控制飞行器的状态，这种无人飞行器失控会导致比较严重的后果，轻则飞行器及其携带的设备撞毁报废，严重时可能对人或者建筑物带来伤害。目前有一种方式是通过自动切断发动机动力即主动控制发动机熄火的方式对飞行器进行保护，即通过控制发动机使其熄火，从而保护飞行器因不受控制的动力存在导致的不确定性或损伤。另外，另一种情况是，无人飞行器在飞行中还可能会因为系统稳定性或其他方面的故障等原因出现发动机非正常状态下熄火停机的状况。这种状态下，常常也是通过控制飞行器紧急迫降的方式对飞行器进行保护。
[0004]但是，目前通常会出现如下情况，即无人飞行器在进入自动保护程序后又恢复与地面控制站的联系，地面控制站又可以正常实时控制飞行器的状态，或者发动机故障恢复，但此时因为发动机熄火无法进行再启动，即使飞行器已经恢复正常也无法继续执行飞行，导致飞行成本大大提高。
[0005]目前，业内存在空中自动点火恢复飞行的方案，例如专利文献CN102072063A公开了一种航空发动机遭遇起动空中起动系统，其通过对发动机燃烧室温度的监控发现燃烧室熄火后，数字控制器立即控制供油系统及点火系统进行发动机空中起动，保证了发动机在较高高度空中起动的成功率，在很大程度上提高了飞机的安全性和可靠性。该方案使用全权限数字控制器实现了航空发动机即熄即点的遭遇起动空中起动工作方式，保证发动机空中起动的成功率。
[0006]但是，该方案仅适用于航空发动机在飞行器工况全部正常的情况下意外熄火之后再启动，其工作逻辑为即熄即点，目的是尽可能缩短熄火后的再启动时间，其并没有判断飞行器故障发生的条件是否消除或者飞行器所处工况是否适合再次点火启动，即上述方案无法适应与无人飞行器在故障后的恢复点火的启动控制。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，其通过优化的控制策略，用于在无人飞行器在飞行中发生故障而熄火并在故障恢复后进行再次点火启动发动机，从而实现无人飞行器在空中失去地面站控制后又恢复控制或者发动机在空中意外熄火停机时能够自动发出点火命令进行再次启动，该方法能够适用于无人飞行器故障恢复后的再次点火启动，能够有效实现对飞行器的保护，节约飞行成本。
[0008]为实现上述目的，按照本发明，提供一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，适用于在无人飞行器在飞行中发生故障而熄火并在故障恢复后进行再次点火启动，其特征在于，该方法包括:
[0009](11)检测地面控制站是否失去控制，或者飞行器发动机是否意外熄火停机；
[0010](12)若地面控制站是失去飞机控制能力或飞行器发动机意外熄火停机，则执行步骤(13)，若否，则返回步骤(11);
[0011](13)检测无人飞行器和地面控制站之间的通信链路是否正常，若是，则执行步骤(14)，若否，则停止发送点火命令；
[0012](14)检测发动机工况信息和飞行器飞行状态是否达到工作要求，若是，则执行步骤(15)，若否，则停止发送点火命令，
[0013]其中所述发动机工况信息和飞行器飞行状态包括发动机冷却水温、飞行器飞行高度以及机载蓄电池电量；
[0014](15)检测检测发动机风门舵机、油门舵机、任务舵机能否正常工作，若是，则执行点火命令，再次启动发动机;若否，则停止发送点火命令。
[0015]作为本发明的进一步优选，所述发动机冷却水温的工作要求是60°C到80°C。
[0016]作为本发明的进一步优选，所述机载电池电压的工作要求是大于等于12V。
[0017]作为本发明的进一步优选，所述飞行器离地高度的工作要求是大于等于30m。
[0018]总体而言，本发明的无人飞行器发动机空中自动点火控制方法，包括检测到无人飞行器恢复到地面站控制时，实时接收发动机工况信息和无人飞行器飞行状态信息进行分析判断，以此判断是否向发动机发送点火指令。通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0019](I)本发明的方法中，针对无人飞行器在空中失去地面站控制后又恢复控制或者发动机在空中意外熄火停机这种状况，利用优化的控制策略，能够自动发出点火命令进行再次启动，该方法能够适用于无人飞行器故障恢复后的再次点火启动，能够有效实现对飞行器的保护，节约飞行成本；
[0020](2)本发明的方法中，设置有发动机工况判断、飞行器飞行状态判断、地面站控制链路判断等多个判定阶段，从而使得点火再次启动的准确率大为提高，而且可以很好地保护飞行器，并节约飞行成本；
[0021](3)本发明的方法中，通过设置发动机工况信息和飞行器飞行状态的具体条件，可以更好地确保飞行器发动机自动点火再启动的各项条件，使得无人飞行器在飞行中发生故障而熄火并在故障恢复后进行再次点火启动发动机的控制更加精确有效。
【附图说明】
[0022]图1是按照本发明实施例的自动点火控制方法的架构示意图；
[0023]图2是按照本发明实施例的自动点火控制方法的流程图；
[0024]图3是按照本发明实施例的自动点火控制方法中的发动机工况和飞行器状态的判断流程图；
[0025]图4是按照本发明实施例的自动点火控制方法中的自动保护程序解除状态判断方法流程图；
[0026]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1_点火开关、2-飞行器控制模块、3-传感器、4-点火模块、5-信号发生器、6-发动机。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]如图1所示，本发明一个实施例的无人飞行器发动机空中自动点火系统，主要包含五个部分中点火开关1、飞行器控制模块2、点火模块4、传感器3、发动机6、信号发生器5。
[0029]如图2所示，飞行器控制人员只需要点击地面控制站上的点火按钮I，便可以进入飞行器的点火模块4，点火模块4进行初始化。
[0030]本方案中，无人飞行器点火模块包括发动机工况判断、飞行器飞行状态判断、地面站控制链路判断三个阶段。
[0031]具体来说，该自动点火控制方法包括检测到无人飞行器恢复到地面站控制时，通多实时接收发动机工况信息和无人飞行器飞行状态信息进行分析判断，向发动机发送点火指令，其具体包括以下步骤:
[0032](11)检测地面控制站是否失去控制，飞行器发动机是否意外熄火停机；
[0033](12)若地面控制站是失去飞机控制能力或飞行器发动机意外熄火停机，则执行步骤(13)，若否，则返回步骤(11);
[0034](13)检测无人飞行器和地面控制站之间的通信链路是否正常，若是，则执行步骤
(14)，若否，则停止发送点火命令；
[0035](14)检测发动机工况和飞行器飞行状态是否达到工作要求，若是，则执行步骤
(15)，若否，则停止发送点火命令；
[0036]通过判断地面控制站对飞行器控制程序的链路是正常之后，通过地面高度传感器检测飞行器离地高度，机载电池电压传感器检测机载电池电压，发动机冷却水温传感器检测发动机冷却水温，收集数据。
[0037]其中，发动机工况信息和飞行器飞行状态主要包括发动机冷却水温、飞行器飞行高度、机载蓄电池电量等。如图3所示，发动机工况判断和飞行器飞行状态判断的步骤具体包括如下过程:
[0038](140)挡检测到飞行器离地面高度彡30m、机载电池电压彡12V、发动机冷却水温在60 0C到80 °C之间时，进入下一个阶段；
[0039](141)当达不到条件要求时，为保障安全，飞行器控制模块停止向发动机发动点火指令，返回数据收集阶段。
[0040]发动机工况信息和飞行器飞行状态包括发动机冷却水温、机载电池电压、飞行器离地高度等。发动机冷却水温过低会降低发动机的工作效率，不利于飞行器拉高转速完成爬升动作，水温过高则会影响发动机冷却；飞行器离地高度若<30m，飞行器不能在空中完成飞行控制动作;机载电压若S12V，则达不到飞行器发动机点火电压。
[0041]对发动机工况信息和飞行器飞行状态信息进行判断，若符合判断条件则保存数据进入下一个阶段，若不符合判断则返回到信息判断阶段。
[0042](15)检测检测发动机风门舵机、油门舵机、任务舵机能否正常工作，若能，则执行点火命令，若否，则停止发送点火命令。
[0043]如图4所示，通过发动机工况和飞行器飞行状态判断阶段之后，进入自动保护解除判断阶段:
[0044](150)自动保护程序解除检测阶段包括飞行器的风门舵机、油门舵机、任务舵机是否工作
[0045](151)正常，若正常，则飞行器控制模块向发动机发出点火指令，若不正常，则返回自动保护程序解除检测阶段。
[0046]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，适用于在无人飞行器在飞行中发生故障而熄火并在故障恢复后进行再次点火启动，其特征在于，该方法包括: (11)检测地面控制站是否失去控制，或者飞行器发动机是否意外熄火停机； (12)若地面控制站是失去飞机控制能力或飞行器发动机意外熄火停机，则执行步骤(13)，若否，则返回步骤(11); (13)检测无人飞行器和地面控制站之间的通信链路是否正常，若是，则执行步骤(14)，若否，则停止发送点火命令； (14)检测发动机工况信息和飞行器飞行状态是否达到工作要求，若是，则执行步骤(15)，若否，则停止发送点火命令， 其中所述发动机工况信息和飞行器飞行状态包括发动机冷却水温、飞行器飞行高度以及机载蓄电池电量； (15)检测检测发动机风门舵机、油门舵机、任务舵机能否正常工作，若是，则执行点火命令，再次启动发动机;若否，则停止发送点火命令。2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，其中，所述发动机冷却水温的工作要求是60°C到80°C。3.根据权利要求1或2所述的一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，其中，所述机载电池电压的工作要求是大于等于12V。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种无人飞行器在空中发动机自动点火控制方法，其中，所述飞行器离地高度的工作要求是大于等于30m。
【文档编号】B64D31/06GK106043715SQ201610366869
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】华康, 薛富利, 王萌, 徐杰, 胡明军, 薛龙
【申请人】襄阳宏伟航空器有限责任公司