CN108688795B - 旋翼飞行器电传操纵稳定化 - Google Patents

Abstract

公开了旋翼飞行器电传操纵稳定化。具有电传操纵系统的旋翼飞行器包括具有控制律的计算装置。控制律能够操作成响应于旋翼飞行器的另外稳定操作状态的扰动而进行稳定化机动，从而使旋翼飞行器返回稳定操作状态而无需来自飞行员的输入。一个或多个控制律还可以操作成增大或减小俯仰角、滚转角、偏航速度或总距俯仰角。在代表性方面，稳定操作状态的扰动可以由于旋翼飞行器所经历的瞬时气象条件(例如，风切变、阵风、湍流)而发生，该旋翼飞行器以0节(例如，悬停)和约60节之间的空速进行飞行操作。控制律还能够操作成允许旋翼飞行器在仪表气象条件(IMC)批准的情况下在旋翼飞行器的正常飞行包线内以基本上所有的空速进行操作。

Description

旋翼飞行器电传操纵稳定化

技术领域

本公开内容一般性地涉及飞行器飞行控制系统，并且更具体地涉及旋翼飞行器电传操纵(fly-by-wire，FBW)控制律(control laws)。

背景技术

旋翼飞行器可以包括一个或多个旋翼系统。旋翼系统的示例包括主旋翼系统和尾旋翼系统。主旋翼系统可以产生气动升力以在飞行中支撑旋翼飞行器的重量，以及产生推力以抵消气动阻力并且移动旋翼飞行器向前飞行。尾旋翼系统可以产生与主旋翼系统的旋转对应的推力，以抵制由主旋翼系统产生的扭矩。

发明内容

具有一个或多个计算机的系统可以被配置成通过以下方式来执行特定操作或动作：令安装在该系统上的操作中的软件、固件、硬件或其组合使得该系统执行所述动作。一个或多个计算机程序能够被配置成通过包括以下指令来执行特定操作或动作：所述指令在被数据处理装置执行时使该装置执行所述动作。

代表性的方面涉及电传操纵(FBW)系统，该FBW系统包括具有控制律的旋翼飞行器飞行控制计算机(FCC)。控制律能够进行操作以响应于稳定化命令来稳定旋翼飞行器。稳定化命令被配置成使旋翼飞行器从第二操作状态返回到第一操作状态，其中第二操作状态对应于第一操作状态的扰动(perturbation)。该方面的其他实施方式包括相应的计算机系统、装置以及记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序，该计算机系统、装置和计算机程序各自被配置成执行所述方法的动作。

另一个代表性方面涉及一种方法，该方法包括在飞行控制系统(FCS)的第一操作状态下操作旋翼飞行器的步骤，其中，旋翼飞行器具有在FCS与飞行员控制组件(PCA)之间电通信的FCC。FCC被配置成感测第一操作状态的非故意扰动。该方法还包括响应于FCC感测到非故意扰动，FCC进行稳定化机动(stabilization maneuver)。响应于FCC进行稳定化机动，FCC转变到FCS的第二操作状态，其中，第二操作状态被配置成使旋翼飞行器返回到第一操作状态。该方面的其他实施方式包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，该计算机系统、装置和计算机程序各自被配置成执行所述方法的动作。

又一代表性方面包括具有耦接至主体的传动系的旋翼飞行器。传动系包括动力源和耦接至动力源的驱动轴。旋翼飞行器还包括耦接至传动系的旋翼系统。旋翼飞行器具有多个旋翼桨叶。然而，应当注意，各种旋翼飞行器实施方式可以包括或可以不包括尾旋翼桨叶(例如，NOTAR实施方式)。旋翼飞行器还包括能够进行操作以改变旋翼系统的至少一个操作状态的FCS。旋翼飞行器还具有被配置成接收来自飞行员的命令的PCA。FCS是与PCA电通信的电传操纵系统。FCC在FCS与PCA之间进行电通信。FCC被配置成感测旋翼飞行器的稳定状态，其中，稳定状态对应于第一操作状态。FCC还被配置成感测旋翼飞行器的稳定状态的非故意扰动。响应于感测到非故意扰动，FCC被配置成进行稳定化机动。响应于进行稳定化机动，FCC从第一操作状态转变到旋翼系统的第二操作状态，其中，旋翼系统的第二操作状态被配置成使旋翼飞行器返回到稳定状态。该方面的其他实施方式包括相应的计算机系统、装置以及记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序，该计算机系统、装置和计算机程序各自被配置成执行所述方法的动作。

本公开内容的代表性实施方式可以提供一个或多个技术优点。一个实施方式的技术优点可以包括以下能力：改进旋翼飞行器的飞行员控制，并且减少飞行员工作量。实施方式的另一个技术优点可以包括以下能力：使对应于不同飞行特性的旋翼飞行器运动解耦或分离，以便以减少的飞行员工作量进行稳定化机动。实施方式的又一个技术优点可以包括以下能力：响应于稳定操作状态的扰动，以最小的或者减少的来自飞行员的输入来启动稳定化机动。

某些实施方式可以包括上述优点中的一些优点、全部优点或者不包括上述优点。对于本领域技术人员而言，在查看了本文所包括的附图、说明书和权利要求书之后，一个或多个其他技术优点可以是显而易见的。

附图说明

当结合附图阅读时，根据下面的详细描述可以理解本公开内容的代表性方面。要注意，根据行业内的标准实践，各种特征可以不按比例来绘制。例如，为了清楚地说明或描述，各种特征的尺寸可以任意地增大或减小。除非另外指明，否则不同附图中的相应附图标记和符号通常指代相应部分。

图1代表性示出了根据实施方式的旋翼飞行器。

图2代表性示出了根据实施方式的驾驶舱配置。

图3代表性示出了根据实施方式的周期距控制(cyclic control)组件和总距控制(collective control)组件的安装。

图4代表性示出了根据实施方式的踏板组件的安装。

图5代表性示出了根据实施方式的周期距配平(cyclic trim)组件。

图6代表性示出了根据实施方式的总距配平(collective trim)组件。

图7代表性示出了根据实施方式的反扭矩配平组件。

图8代表性示出了根据和实施方式的交叉馈送布置。

图9代表性示出了根据实施方式的三回路飞行控制系统。

图10代表性示出了根据实施方式的控制律逻辑的实现。

图11代表性地示出了根据实施方式的控制律稳定增强的实现。

图12代表性示出了根据实施方式的用于执行稳定化机动的电传操纵方法。

图13代表性示出了根据实施方式的用于转变至稳定化机动的电传操纵方法。

具体实施方式

下面详细论述代表性实施方式。然而，应当理解的是，本文公开的构思可以在各种情境下实施，并且本文论述的具体实施方式仅仅是说明性的，并不旨在限制权利要求的范围。此外，应当理解的是，在不偏离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，在本文中可以进行各种改变、替换和更改。

图1示出了根据代表性实施方式的旋翼飞行器100。旋翼飞行器100包括旋翼系统110、主旋翼桨叶120、机身130、起落架140和尾桁(tail boom)150。旋翼系统110可以使主旋翼桨叶120旋转。旋翼系统110可以包括控制系统，该控制系统用于选择性地控制每个桨叶120的俯仰，以选择性地控制旋翼飞行器100的方向、推力和升力。机身130包括旋翼飞行器100的主体，并且可以耦接至旋翼系统110，使得旋翼系统110和主旋翼桨叶120在飞行中通过空气使机身130移动。起落架140在着陆期间或在旋翼飞行器100静止在地面上时支撑旋翼飞行器100。尾桁150代表旋翼飞行器100的后部，并且具有尾旋翼桨叶120’和旋翼系统110的部件。尾旋翼桨叶120’抵消由旋翼系统110和主旋翼桨叶120产生的扭矩效应。涉及本文描述的旋翼系统的某些实施方式的教导可以应用于旋翼系统110或其他旋翼系统，例如，其他倾斜旋翼系统或直升机旋翼系统。还应当理解的是，旋翼飞行器100的代表性实施方式可以应用于旋翼飞行器以外的飞行器，例如飞机和无人驾驶飞行器等。

飞行员可以操纵一个或多个飞行员飞行控制装置，以实现受控的空气动力飞行。由飞行员提供给飞行员飞行控制装置的输入可以机械地或电子地(例如，经由电传操纵系统)传输至飞行控制装置。飞行控制装置可以包括能够进行操作以改变飞行器的飞行特性的装置。代表性的飞行控制装置可以包括能够进行操作以改变主旋翼桨叶120或尾旋翼桨叶120’的配置的控制系统。

图2示出了根据代表性实施方式的旋翼飞行器100的驾驶舱配置260。旋翼飞行器100可以包括例如三组飞行控制装置(例如，周期距控制组件262、总距控制组件264和踏板组件266)。根据代表性实施方式，为飞行员和副飞行员(在本文中出于论述的目的，两者均可以被称为“飞行员”)提供各自包括不同的飞行员飞行控制组件的组。

通常，周期距飞行员飞行控制装置可以使得飞行员能够对主旋翼桨叶120赋予周期距配置。主旋翼桨叶120的变化的周期距配置可以使旋翼飞行器100在由飞行员指定的方向上倾斜。为了前后倾斜(俯仰)或侧向倾斜(滚转)，主旋翼桨叶120的迎角(angle ofattack)可以在旋翼系统110的旋转期间以周期距周期性而改变，从而在旋转周期中的变化点处产生可变量的升力。主旋翼桨叶120的周期距配置的改变可以通过来自周期距控制组件262的输入来完成。

总距飞行员飞行控制装置可以使得飞行员能够对主旋翼桨叶120赋予总距配置(例如，总距桨叶俯仰)。主旋翼桨叶120的总距配置可以改变由主旋翼桨叶120产生的总升力。为了增大或减小主旋翼桨叶120中的总升力，所有主旋翼桨叶120的迎角可以同时被共同地改变相等的量，从而导致上升、下降、加速和减速。主旋翼桨叶120的总距配置的改变可以通过来自总距控制组件264的输入来完成。

反扭矩飞行员飞行控制装置可以使得飞行员能够改变施加到旋翼飞行器100的反扭矩力的量。尾旋翼桨叶120’可以操作以抵消由旋翼系统110和主旋翼桨叶120产生的扭矩。反扭矩飞行员飞行控制装置可以改变所施加的反扭矩力的量，以改变旋翼飞行器100的航向(偏航)。例如，提供大于由旋翼系统110和主旋翼桨叶120产生的扭矩效果的反扭矩力可以使旋翼飞行器100在第一方向上旋转，而提供小于由旋翼系统110和主旋翼桨叶120产生的扭矩效果的反扭矩力可以使旋翼飞行器100在与第一方向相反的第二方向上旋转。在一些实施方式中，反扭矩飞行员飞行控制装置可以通过改变尾旋翼桨叶120’的俯仰来改变所施加的反扭矩力的量，从而增大或减小由尾旋翼桨叶120’产生的推力，并且使旋翼飞行器100的机头沿着与来自踏板组件266的输入的施加相对应的方向偏航。

在其他实施方式中，旋翼飞行器100可以包括另外的或不同的反扭矩装置，例如方向舵或无尾旋翼(NOTAR)反扭矩装置。结合的或替选的反扭矩实施方式可以进行操作以改变由这种另外的或不同的反扭矩装置提供的反扭矩力的量。

在一些实施方式中，可以在电传操纵(FBW)系统中使用周期距控制组件262、总距控制组件264以及踏板组件266。在如图2代表性示出的示例中，每个周期距控制组件262位于飞行员座椅右侧，每个总距控制组件264位于飞行员座椅左侧，每个踏板组件266位于飞行员座椅前方。在其他实施方式中，周期距控制组件262、总距控制组件264以及踏板组件266可以位于驾驶舱配置的任何合适的位置。

在一些实施方式中，周期距控制组件262、总距控制组件264以及踏板组件266可以与配平组件机械上连通，该配平组件将机械输入转换成FBW系统飞行控制命令。除其他项外，这些配平组件可以包括用于测量机械输入(例如，测量或以其他方式确定输入位置)的测量装置以及用于反向驱动(back-driving)周期距控制组件262、总距控制组件264或踏板组件266的中心位置的配平马达。

例如，图3代表性示出了根据实施方式的两个周期距控制组件262和两个总距控制组件264的安装。在该示例中，周期距控制组件262和总距控制组件264耦接至三个集成的配平组件：两个周期距配平组件300和一个总距配平组件350。一个周期距配平组件300管理左/右周期距倾斜移动(例如，滚转)，而另一周期距配平组件300管理前/后周期距倾斜移动(例如，俯仰)。

周期距配平组件300和总距配平组件350能够进行操作以接收和测量来自飞行员的周期距运动和总距运动的机械连通。在代表性方面中，周期距配平组件300和总距配平组件350可以代表FBW飞行控制系统的部件，并且来自周期距配平组件300和总距配平组件350的测量结果可以被发送至飞行控制计算机(FCC)，所述飞行控制计算机(FCC)能够进行操作以基于所接收的或以其他方式确定的测量结果来指示旋翼系统110改变主旋翼桨叶120的位置。例如，FCC可以与能够进行操作以改变主旋翼桨叶120的俯仰或位置的致动器或其他装置通信。

图4代表性示出了根据实施方式的踏板组件266的安装。两个踏板组件266耦接至反扭矩配平组件400。踏板连杆例如经由摇臂和踏板调节连杆而机械连通。摇臂能够进行操作以围绕旋转点旋转，以使得推入一个踏板可以使得踏板调节连杆旋转摇臂，这又使得踏板调节连杆沿相反方向推出另一踏板。

旋转摇臂还使配平连杆重新定位与反扭矩配平组件400相关联的机械输入。以这种方式，飞行员可以通过移动踏板来将反扭矩命令机械地传送至反扭矩配平组件400。此外，配平连杆将邻近的踏板组件266耦接在一起，使得飞行员踏板和副飞行员踏板机械连通。

图5、图6和图7示出了根据代表性实施方式的图3和图4的配平组件(300、350、400)。图5示出了根据实施方式的周期距配平组件300，图6示出了根据实施方式的总距配平组件350，图7示出了根据实施方式的反扭矩配平组件400。

图5代表性示出了周期距配平组件300的实施方式，周期距配平组件300具有配平马达510、离合器515、下降阻尼器(run-down damper)520、位置测量装置530、渐变弹簧(gradient spring)540、阻尼器550、剪切装置(shear device)560、位置测量装置570、机械止动装置580以及输出轴590。虽然输出轴590可以被描渐变述为单个轴，但是应当理解，输出轴590可以具有多个部件。例如，输出轴590可以包括由渐变弹簧540分开的两个轴。在另一示例中，输出轴590可以具有单个轴，其中扭力弹簧附接至该单个轴。

在根据实施方式的操作中，输出轴590和周期距控制组件262机械连通，使得飞行员控制组件(PCA)手柄的移动导致输出轴590的移动，并且输出轴590的移动同样导致PCA手柄的移动。输出轴590的移动可以由位置测量装置530和570测量或以其他方式确定。可以使用来自测量装置530和570的测量结果来指示旋翼系统110改变主旋翼桨叶120的位置。

周期距配平组件300可以在三种操作模式下操作。在第一操作模式下，离合器515被接合，并且配平马达510驱动输出轴590。该第一操作模式可以表示例如在自动驾驶操作期间周期距配平组件300的操作。在该示例中，配平马达510可以驱动输出轴590的移动，以驱动周期距控制组件262的PCA手柄的移动。位置测量装置530和570还可以测量配平马达510如何驱动输出轴590，并将这些测量结果传送至旋翼系统110。

在第二操作模式下，离合器515分离，并且飞行员通过周期距控制组件262来驱动输出轴590。在该示例中，飞行员改变输出轴590的位置，该位置可以由位置测量装置530和570来测量。位置测量装置530和570可以测量飞行员如何驱动输出轴590，并将这些测量结果传送至旋翼系统110。

在第三操作模式下，离合器515被接合，并且配平马达510将其输出臂保持在配平位置处，以便为输出轴590提供地面点(ground point)。在该示例中，飞行员可以关于由配平马达510设定的配平位置来改变输出轴590的位置。当飞行员释放PCA手柄时，PCA手柄可以移动至与配平马达510所确立的位置对应的配平位置。在一些实施方式中，可以对第一操作模式和第三操作模式进行组合，使得配平马达510在操作期间移动配平位置。

因此，配平马达510可以通过输出轴590向周期距控制组件262提供周期距力(或配平)。在实施方式中，配平马达510可以是28伏直流永磁马达。在操作中，配平马达510可以关于锚定点(或“止动器(detent)”)为飞行控制系统(FCS)提供人工力感觉(或“力反馈”)。离合器515提供用于接合和分离配平马达510的机构。

图6示出了总距配平组件350的实施方式，该总距配平组件350具有配平马达610、行星齿轮组615、可变摩擦装置620、解算器(resolver)630、剪切装置640、位置测量装置650、机械止动装置660以及输出轴670。输出轴670可以耦接至各种连杆。虽然输出轴670可以被描述为单个轴，但是应当理解，输出轴670可以包括多个部件或零件。

输出轴670和总距控制组件264机械连通，使得总距控制的PCA手柄的移动导致输出轴670的移动，并且输出轴670的移动同样导致PCA手柄的移动。输出轴670的移动可以由位置测量装置650测量或以其他方式确定。可以使用来自测量装置650的测量结果来指示旋翼系统110，例如，就如何改变主旋翼桨叶120的位置来指示旋翼系统110。

总距配平组件350可以在三种操作模式下操作。在第一操作模式下，可变摩擦装置620被接合，并且配平马达610驱动输出轴670。该第一操作模式可以表示例如在自动驾驶操作期间总距配平组件350的操作。在该示例中，配平马达610可以驱动输出轴670的移动，以驱动总距控制组件264的PCA手柄的移动。位置测量装置650还可以测量配平马达610如何驱动输出轴670，并将这些测量结果传送至旋翼系统110。

在第二操作模式下，可变摩擦装置620分离，并且飞行员通过总距控制组件264驱动输出轴670。在该示例中，飞行员改变输出轴670的位置，该位置可以由位置测量装置650测量或以其他方式确定。位置测量装置650可以测量或以其他方式确定飞行员如何驱动输出轴670，并将这些测量结果传送至旋翼系统110。

在第三操作模式下，可变摩擦装置620被接合，并且配平马达610将其输出臂保持在配平位置，以便为输出轴670提供地面点。在该示例中，飞行员可以关于由配平马达610设定的配平位置来改变输出轴670的位置。当飞行员释放PCA手柄时，PCA手柄可以移动至与配平马达610所确立的位置对应的配平位置。在一些实施方式中，可以对第一操作模式和第三操作模式进行组合，使得配平马达610在操作期间移动配平位置。

因此，配平马达610可以通过输出轴670向总距控制组件264提供总距力或配平。在一个示例性实施方式中，配平马达610可以是28伏直流永磁马达。在操作中，配平马达610可以关于锚定点为FCS提供人工力感觉。可变摩擦装置620提供用于接合和分离配平马达610的机构。

图7示出了反扭矩配平组件400的实施方式，反扭矩配平组件400的特征在于：渐变弹簧740、阻尼器750、剪切装置760、位置测量装置770、机械止动装置780以及输出轴790。虽然输出轴790可以被描述为单个轴，但是可以理解的是，输出轴790可以包括多个零件或部件。

在操作中，根据实施方式，输出轴790和踏板组件266机械连通，使得踏板的移动导致输出轴790的移动，并且输出轴790的移动同样导致踏板的移动。输出轴790的移动可以由位置测量装置770测量或以其他方式确定。来自测量装置770的测量结果可被用于指示旋翼系统110，例如，就如何改变尾旋翼桨叶120’的俯仰(或者如何改变替选的反扭矩系统的操作)来指示旋翼系统110。

虽然周期距控制组件262、总距控制组件264和踏板组件266通常可以(分别)控制旋翼飞行器100的周期距移动、总距移动和反扭矩移动，但是飞行器动力学通常会导致飞行器运动(或飞行特性)的耦合。作为示例，将横向周期距的变化输入到周期距控制组件262中可以导致旋翼飞行器100的俯仰力矩的变化。即使没有向周期距控制组件262提供纵向周期距输入，也可发生俯仰力矩的这种变化。更确切地，俯仰力矩的这种变化将是飞行器动力学的结果。在这样的示例中，飞行员可以应用抵消纵向周期距输入来补偿俯仰力矩的变化。因此，飞行器飞行特性的耦合通常会增加飞行员的工作量。

不同的飞行器可以与飞行器运动的不同耦合相关联。例如，具有倾斜尾旋翼的旋翼飞行器可以与高水平的耦合相关联，这是因为由倾斜尾旋翼产生的“升力”与以下耦合相组合：偏航运动和总距俯仰的正常耦合，以及常规单旋翼飞行器的周期距输入的耦合。在这样的示例中，反馈回路可能不足以补偿这种耦合，这是因为直到耦合响应发生之后反馈回路才接合。

因此，本文描述的旋翼飞行器电传操纵系统认识到利用前馈控制交叉馈送(feed-forward control cross-feeds)来增强飞行控制命令的能力，其中，该前馈控制交叉馈送预见了飞行器运动的固有耦合。图8示出了电传操纵交叉馈送布置800。如图8所示，交叉馈送布置800具有五个输入：总距轴输入810、纵向周期距轴输入820、横向周期距轴输入830、踏板轴输入840以及内回路输入850。内回路输入850的示例将在后面参照图9进行论述。

如图8中代表性示出的，每个输入可以被交叉馈送到不同的轴。在一些示例中，高通滤波器(例如，高通滤波器812、822、832、842和852)可以用于通过允许高频信号通过而使低于截止频率的频率衰减来对交叉馈送信号进行滤波。在通过高通滤波器之前，向输入施加固定增益。然后交叉馈送信号可以通过限制器(例如，限制器814、824、834或854)到达致动器位置转换器860，该致动器位置转换器860处理信号并且将信号转换成用于一个或多个致动器870的指令。每个致动器870可以表示向飞行控制装置提供飞行控制输入的任何装置。致动器870的示例可以包括但不限于斜盘致动器、俯仰连杆致动器、桨叶上致动器等。

图8的示例具有五个代表性交叉馈送。第一交叉馈送801是横向周期距至纵向周期距交叉馈送，其基于提供纵向周期距以抵消由横向周期距的变化所产生的俯仰力矩。第二交叉馈送802是纵向周期距至横向周期距交叉馈送，其基于提供横向周期距以抵消由纵向周期距的变化所产生的滚转力矩。第三交叉馈送803是踏板轴线(例如，尾旋翼总距)至纵向周期距交叉馈送，其基于提供纵向周期距以抵消尾旋翼总距的俯仰力矩。第四交叉馈送804是尾旋翼总距至横向周期距交叉馈送，其基于提供横向周期距以抵消例如尾旋翼总距的滚转力矩。第五交叉馈送805是主旋翼总距至尾旋翼总距交叉馈送，其基于提供尾旋翼总距以抵消主旋翼总距的偏航力矩。

虽然以五个交叉馈送代表性地示出图8，但是可以使用更多、更少或不同的交叉馈送布置。通常，每当飞行员提供用于改变第一飞行特性的命令时，可以使用交叉馈送，其中，改变第一飞行特性将导致对第二飞行特性的预期改变。交叉馈送可以产生响应于所接收的飞行员命令而改变FCS的第一操作状态的指令，以及响应于第二飞行特性的预期改变而改变第二操作状态的指令。该第二指令可以至少部分地补偿、抵消或以其他方式解决第二飞行特性的预期改变。

代表性实施方式认识到，应用交叉馈送以“解耦”具有耦合的飞行动力学的飞行器可以通过在不需要飞行员干预的情况下自动应用交叉馈送命令来减少飞行员工作量。例如，在一些实施方式中，应用解耦交叉馈送可以减少或消除飞行员通过飞行员控制装置来施加以下命令的需要：所述命令旨在至少部分地补偿飞行器的一个或多个耦合的运动。在某些情况下，与飞行员手动进行的情况相比，FCS可以更快地应用交叉馈送输入。例如，交叉馈送可以预见(并因此更快速地解决)固有耦合的飞行器运动或飞行特性。

周期距控制组件262可以被配置成作为位移配平装置来操作，使得纵向杆的移动与斜盘的位置相关。在这样的示例中，应用交叉馈送来预见飞行器运动的固有耦合可能会导致杆位置不能精确地表示斜盘的位置，除非或者直到配平马达反向驱动飞行员控制装置以匹配斜盘位置。然而，由于飞行器动力学，持续地驱动杆，特别是以高频率驱动杆可能会增加飞行员配平系统的工作量，并且随着斜盘移动将斜盘的瞬时运动传递至飞行员的手并迫使飞行员的手跟随着杆而增加飞行员疲劳。

因此，代表性实施方式的教导认识到以下能力：在短时间段内清除(wash out)交叉馈送，使得位移配平飞行控制装置在稳态飞行期间基本上反映斜盘的位置，但在短暂的瞬时时段期间不反映斜盘的位置。例如，配平马达可以在某些状况下(例如，在自动驾驶受控飞行期间或建立新的配平位置期间)驱动杆，但是FCC可以被配置成不响应于交叉馈送的应用而命令配平马达移动飞行员控制杆。在一些实施方式中，FCC可以被配置成在稳态状况期间基于斜盘的位置来命令马达移动飞行员控制杆，并且可以被配置成在瞬时状况期间不命令马达移动飞行员控制杆。

清除时间段可以小于大约十秒(例如，大约2秒至7秒)。在一些实施方式中，当首次应用交叉馈送时，清除时间段开始。在其他实施方式中，在飞行器返回至稳态之后，清除时间段开始。在一些实施方式中，飞行器返回至与应用交叉馈送之前存在的稳态状况相同的稳态状况。在其他实施方式中，可以在应用交叉馈送之后建立新的稳态状况。

交叉馈送布置800的元件可以至少部分地由一个或多个计算机系统10实现。交叉馈送布置800的所有部件、一些部件或没有部件可以位于飞行器(例如旋翼飞行器100)之上或附近。

用户5可以通过计算机系统10来访问交叉馈送布置800。例如，在一些实施方式中，用户5可以提供可使用计算机系统10来处理的飞行控制输入。用户5可以包括与计算机系统10交互的任何个体、一组个体、实体、机器或机构。用户5的示例包括但不限于飞行员、副飞行员、服务人员、工程师、技术人员、承包商、代理、雇员等。用户5可以与组织相关联。组织可以包括追求集体目标的任何社会布置。组织的一个示例是企业。企业是旨在向消费者、政府实体或其他企业提供商品、或服务、或商品和服务二者的组织。

计算机系统10可以包括处理器12、输入/输出装置14、通信链路16以及存储器18。在其他实施方式中，计算机系统10可以包括更多部件、更少部件或其他部件。计算机系统10可以进行操作以执行各种实施方式的一个或多个操作。尽管代表性示出的实施方式描绘了可以使用的计算机系统10的一个示例，但是其他实施方式可以利用不同于计算机系统10的计算机。另外，其他实施方式可以采用在一个或多个公用计算机网络或专用计算机网络(例如一个或多个网络30)中联网在一起的多个计算机系统10或者其他计算机。

处理器12表示能够进行操作以执行包含在计算机可读介质内的逻辑的装置。处理器12的示例包括一个或多个微处理器、一个或多个应用程序或其他逻辑。计算机系统10可以包括一个或多个处理器12。

输入/输出装置14可以包括能够进行操作以实现计算机系统10与外部部件之间的通信的任何装置或接口，所述通信包括与用户或另一系统的通信。示例性输入/输出装置14可以包括但不限于鼠标、键盘、显示器、打印机等。

网络接口16可进行操作以促进计算机系统10与网络的另一元件(例如其他计算机系统10)之间的通信。网络接口(通信链路16)可以连接至适合于数据传输的任何数量的有线网络或无线网络或者有线网络与无线网络的组合，所述数据传输包括通信传输。

存储器18表示任何合适的存储机构，并且可以存储供计算机系统10使用的任何数据。存储器18可以包括一个或多个有形的、计算机可读的或计算机可执行的存储介质。在一些实施方式中，存储器18存储逻辑20。逻辑促进计算机系统10的操作。逻辑20可以包括硬件、软件或其他逻辑。逻辑20可以被编码在一个或多个有形的非暂态介质中，并且可以在被计算机执行时执行操作。逻辑20可以包括计算机程序、软件、计算机可执行指令或能够被计算机系统10执行的指令。

计算机10之间或计算机10的部件之间的各种通信可以跨网络(例如网络30)来进行。网络30可以表示适合于数据传输的任何数量的网络和网络的组合。例如，网络30可以在网络地址之间传送因特网协议分组、帧中继帧、异步传送模式信元或其他合适的数据。虽然代表性示出的实施方式示出了一个网络30，但是其他实施方式可以包括更多或更少的网络。并非包括各种网络实施方式的所有元件都经由网络进行通信。代表性的方面和实现方式认识到：跨网络的通信是在各方之间进行通信的机制的一个示例，并且可以使用任何合适的机制。

图9代表性示出了根据实施方式的三回路FCS 900。类似于图8的交叉馈送布置800，三回路FCS 900的元件可以至少部分地由一个或多个计算机系统10实现。三回路FCS900的所有部件、一些部件或没有部件位于飞行器(例如旋翼飞行器100)之上或附近。

图9的三回路FCS 900具有飞行员输入910、外回路920、速率(rate)(中)回路930、内回路940、解耦器950以及飞行器装置960。内回路940和解耦器950的示例可以包括但不限于图8的交叉馈送布置800和内回路850。飞行器装置960的代表性示例可以包括但不限于图8的致动器位置转换器860和致动器870。

在图9的示例中，三回路设计将内部稳定化和速率反馈回路与外部引导和跟踪回路分开。控制律结构主要向内回路940分配整体稳定化任务。接下来，中回路930提供速率增强(rate augmentation)。外回路920关注引导和跟踪任务。由于内回路940和速率回路930提供大部分的稳定化，所以在外回路层面上需要较少的控制工作。如图9中代表性示出的，提供开关925以开启和关闭第三回路飞行增强。

在一些实施方式中，内回路和速率回路包括应用于滚转/俯仰/偏航3轴速率陀螺仪和加速度反馈传感器的一组增益和滤波器。与各种外回路保持模式无关地，内回路和速率回路二者可以保持激活。外回路920可以包括级联的回路层，级联的回路层包括姿态回路、速度回路、位置回路、垂直速度回路、高度回路和航向回路。

内回路940、速率回路930和外回路920的总和被施加到解耦器950。解耦器950近似地将4轴(俯仰、滚转、偏航和总距俯仰(垂直))解耦，使得例如向前纵向杆输入不需要飞行员对角地推动杆。类似地，随着总距拉力增大扭矩并且导致增大的反扭矩需求，解耦器950可以提供必要的踏板和一部分周期距(例如，如果旋翼飞行器100具有倾斜尾旋翼)二者，以抵消增大的扭矩。

根据代表性实施方式，多个飞行特性的解耦使得能够实现在俯仰角、滚转角、偏航速度或总距俯仰角方面的控制律自动化的、控制律调解的或至少控制律辅助的变化，例如，以执行稳定化机动，以从其他稳定操作状态的瞬时扰动或干扰中恢复。

在飞行动力学中，静态稳定性是动态系统在经历了稳定状态的扰动或干扰之后返回到起始稳定状态的初始趋势。例如，代表性的稳定状态可以对应于旋翼飞行器100进行在70节处配平的向前飞行。在施加了力以从其配平空速(trim airspeed)起干扰旋翼飞行器100之后，旋翼飞行器100可以基于旋翼飞行器100的设计的空气动力学考虑而以各种方式作出响应。代表性干扰可以对应于旋翼飞行器100经受阵风。在这个代表性示例中，干扰可以操作成增大空速。“稳定性”的概念涉及在干扰被去除或以其他方式不再影响旋翼飞行器100之后发生什么的考虑。

如果旋翼飞行器100的趋势是返回到起始空速(例如，在上述示例中为70节)，则旋翼飞行器100被称为针对给定干扰模式关于扰动是“静态稳定的”。或者，旋翼飞行器100可以被描述为具有正的静态稳定性。

如果在干扰之后随着从配平速度开始增大空速，旋翼飞行器100继续发散，则旋翼飞行器100被称为针对给定干扰模式关于扰动是“静态不稳定的”。或者，旋翼飞行器100可以被描述为具有负的静态稳定性。

如果旋翼飞行器100既不返回到起始空速(例如，70节)，也不在干扰之后随着增大空速而继续发散，则旋翼飞行器100被称为针对给定干扰模式关于扰动具有“中性稳定性”。

“动态稳定性”的概念适用于静态稳定的系统。也就是说，如果系统是静态不稳定的，那么动态稳定性是不确定的。动态稳定性涉及对以下系统的时间额定演化(time-ratedevolution)：所述系统对于扰动或干扰的响应是振荡的。例如，在旋翼飞行器100开始向原始配平点移动(例如，在上述示例中为70节向前空速)之后，旋翼飞行器100可以基于旋翼飞行器100的设计的空气动力学考虑而展现各种响应行为。

如果旋翼飞行器100在不超过原始配平点的情况下返回到原始配平点(例如70节)，则旋翼飞行器100被称为针对给定干扰模式是“静态稳定的”以及“动态稳定的”。如果返回至配平发生在相对较短的持续时间内，则旋翼飞行器100也可以被称为针对给定干扰模式是“良好阻尼的(well-damped)”。或者，如果返回至配平发生在过长的持续时间上，则旋翼飞行器100可以被称为针对给定干扰模式是“过阻尼的(over-dampened)”。

如果旋翼飞行器100超过返回到原始配平点(例如，返回到65节，而不是70节的原始配平点)，则旋翼飞行器100可以被称为针对给定干扰模式是“欠阻尼的(under-dampened)”。如果在超过返回到原始配平之后，旋翼飞行器100的空速在原始配平点(例如，70节)附近以减小的幅度振荡，则旋翼飞行器100也可以被称为针对给定干扰模式是“动态稳定的”。或者，如果旋翼飞行器100的空速在原始配平点(例如70节)附近以既不减小也不增大的幅度振荡，则由于针对给定干扰模式振荡被保持，所以旋翼飞行器100可以被称为是“静态稳定的”并且具有“动态中性稳定性”。又或者，如果旋翼飞行器100的空速在原始配平点(例如70节)附近以增大的幅度振荡，则旋翼飞行器100可以被称为针对给定干扰模式是“静态稳定的”和“动态不稳定的”。

在代表性应用中，可以规定各种稳定性要求以符合政府法规。例如，14C.F.R.第29部分的附录B-“AIRWORTHINESS CRITERIA FOR HELICOPTER INSTRUMENT FLIGHT”规定了针对仪表飞行的最低速度(V_mini)。V_mini是在仪表飞行规则(IFR)下操作(例如，在云层中)时允许特定旋翼飞行器飞行的最慢空速。在V_mini以上，旋翼飞行器必须满足附录B的针对仪表飞行的所有要求。在仪表气象条件(IMC)下低于V_mini的飞行是不允许的。通常，旋翼飞行器制造商选择V_mini的速度，并且必须证明在V_mini以上的正常飞行包线内的所有空速下符合第29部分的附录B。

14C.F.R.第29部分的附录B还要求旋翼飞行器在V_mini以上展现静态纵向稳定性。例如，如果旋翼飞行器在V_mini以上的任何空速下被配平并且然后在俯仰方面被扰动(例如，导致向前空速的增大或减小)，则飞行器的初始响应必须返回到原始速度。同样，旋翼飞行器也必须展现静态的横向稳定性。也就是说，如果旋翼飞行器在偏航轴线上受到干扰，则飞行器的初始趋势是返回到偏航配平。附录B还基于返回到配平振荡(return-to-trimoscillation)的频率规定了关于动态稳定性的要求。

旋翼飞行器在较高的空速下往往更稳定。相应地，在较高的向前空速下比在悬停或低速飞行中更容易满足附录B的稳定性要求。

在某些情况下，搜索和救援(SAR)旋翼飞行器可以在仪表状态下以低于V_mini的空速飞行。这可以发生在开始进行悬停同时仍然处于云中时。因此，可以的是，SAR旋翼飞行器可以达到相对缓慢的空速，或甚至悬停，而不摆脱云层。SAR旋翼飞行器通常由不受联邦航空条例管制的军事组织操作；然而，随着准公众SAR使团日益普遍，联邦航空管理局在某些自动驾驶仪辅助的飞行模式中为这些操作提供了差异(variances)。

根据代表性实施方式和方面，旋翼飞行器可以被配置成在IMC批准的情况下在旋翼飞行器的正常飞行包线中的所有速度下进行操作。在代表性实施方式中，旋翼飞行器100可以配备有冗余飞行控制系统。例如，旋翼飞行器100可以包括多个FCC，以在多个FCC中的一个或多个FCC停止操作或以其他方式发生故障时提供故障转移(failover)功能。在代表性方面，多个FCC可以包括具有三个FCC的三重冗余FCC系统，每个FCC具有不相似的处理和二级数据通道。旋翼飞行器100还可以包括用于以相对高的数据可用率提供关键数据的四重冗余传感器。在代表性的实施方式中，故障率(例如，导致飞行动力学的控制律增强的损失的故障)可能在小于十亿分之一的量级。相应地，这种鲁棒系统可以被采用或者以其他方式适于通过利用FCC和FCS的控制模式来增强旋翼飞行器100的飞行特性，以便满足稳定性要求。

如图10和图11中代表性地示出的，根据各种代表性方面的旋翼飞行器电传操纵控制律系统可以被用于利用FCC和FCS的控制操作来增强旋翼飞行器100的飞行特性(不需要PCA、自动驾驶仪或飞行指引仪输入)，以便满足14C.F.R.第29部分的附录B关于旋翼飞行器100的整个飞行包线的稳定性要求。

在图10中代表性示出的实施方式中，FCC控制律体系架构1000提供采用关键传感器数据1015的增强回路，以提供稳定性和控制。内部增强回路(例如，鲁棒控制器1060)与外回路控制1020分隔开，并且是激活的而与外回路1020的状态无关。

外回路1020接收非关键传感器数据1005和PCA控制输入1010，以向开关1050提供控制律增强信号。开关1050被提供有恒定的零值1040和增强状态信号1030。如果增强被激活(即，大于零值1040)，则向控制效应器(control effector)1080提供外回路增强信号。如果增强不被激活(即，不大于零值1040)，则不通过开关1050向控制效应器1080提供外回路增强信号。

控制效应器1080还接收来自控制输入1010的控制信号和来自鲁棒控制器1060的增强信号(例如，得自于关键传感器数据1015反馈)。控制效应器1080的输出包括用于FCS的致动命令。

在图11中代表性示出的实施方式中，旋翼飞行器增强系统1100包括旋翼飞行器设备(plant)1190和FCC控制律架构1000。旋翼飞行器设备1190将关键状态数据1115和外回路状态数据1110提供给FCC控制律架构1000。在代表性实施方式中，FCC控制律架构1000向旋翼飞行器设备1190提供致动器命令1090(例如，如鲁棒控制器1060所增强的)，以用于稳定化机动的FCS实现，该稳定化机动涉及俯仰、滚转、偏航、或总距俯仰中至少之一的改变，以在旋翼飞行器100的操作期间实现对扰动的飞行状态的稳定化(例如，在0节和约60节之间的空速下)，而不需要来自飞行员的PCA输入。

根据图12中代表性示出的实施方式，用于以控制律实现自动的、调解的或辅助的稳定化机动的方法1200开始1210于步骤1220，其中在步骤1220中在第一操作状态下操作旋翼飞行器100的FCS。第一操作状态可以是操作FCS的任何状态(例如，通常被认为是稳定的操作状态)。例如，第一操作状态可以对应于旋翼飞行器100以相对恒定的非零速度进行向前飞行。通过另外的示例的方式，第一操作状态可以对应于旋翼飞行器100以约0节的空速进行悬停。步骤1230表示以下可选的预处理：FCC可以进行(或参与)步骤1240中FCC感测第一操作状态的非故意扰动或干扰的准备工作。例如，可选的预处理1230可以包括在旋翼飞行器100以第一操作状态1220操作期间控制律执行各种调节。在步骤1240中感测到第一操作状态的扰动超过阈值之后，其中所述阈值保证纠正性稳定化机动的执行，FCC确定俯仰角、滚转角、偏航角或总距俯仰角，以用于实现稳定化机动的执行(例如，响应于瞬时气象条件，例如风切变、阵风、湍流等)。之后，在步骤1260中FCS转变到第二操作状态(例如，第二操作状态对应于用于使旋翼飞行器100回到第一操作状态的稳定化机动)。此后，FCC可以在步骤1270中进行可选的后处理。例如，可选的后处理1270可以包括控制律执行各种自动控制功能。在步骤1290中，保持第二操作状态，直到恢复第一操作状态，或者直到从PCA接收到飞行员命令。

根据图13中代表性示出的实施方式，将FCS转变至第二操作状态的步骤1260(也参见图12)包括可选的预处理1362的步骤。可选的预处理1362可以包括与图12的可选预处理步骤1230相同或相似或不同的要素。在步骤1364中，FCC对第一飞行特性作出改变。在步骤1366中，与第二飞行特性的预期改变对应地或一致地，或在认识到第二飞行特性的预期改变的情况下，FCC将FCS的第一操作状态改变成FCS的第二操作状态，以便抵消或以其他方式解决第二飞行特性的预期改变(例如，影响滚转机动的主旋翼倾斜啮合可能需要对总距俯仰的修改)，其中所述第二飞行特性与第一飞行特性固有地耦合或缠绕(如之前所论述的)。之后，可以在步骤1368中执行可选的后处理。可选的后处理1368可以同样地包括与图12的可选后处理步骤1270相同或者相似或者不同的要素，或者找到与这些要素的对应关系。也就是说，可选后处理1368的一些或者全部可以是图12的可选后处理步骤1270的子集。

在代表性实施方式中，电传操纵(FBW)系统包括具有控制律的旋翼飞行器飞行控制计算机(FCC)。控制律可进行操作以响应于稳定化命令而使旋翼飞行器稳定，其中稳定化命令被配置为使旋翼飞行器从第二操作状态返回到第一操作状态，并且其中第二操作状态是由第一操作状态的非故意扰动引起。控制律还可进行操作以允许旋翼飞行器在仪表气象条件(IMC)批准的情况下在旋翼飞行器的正常飞行包线内的所有空速下进行操作。第一操作状态可以是旋翼飞行器的第一姿态，并且第二操作状态可以是旋翼飞行器的第二姿态。控制律还可以进行操作以对旋翼飞行器的俯仰角、滚转角或偏航速度中的至少一个进行增大或减小中的至少一个。控制律还可以进行操作以增大或减小总距俯仰角。控制律还可以进行操作以在0节和约60节之间的空速下使旋翼飞行器稳定。

在另一实施方式中，代表性的方法包括在飞行控制系统(FCS)的第一操作状态下操作旋翼飞行器的步骤。旋翼飞行器具有在FCS和飞行员控制组件(PCA)之间电通信的飞行控制计算机(FCC)。FCC感测第一操作状态的非故意扰动。响应于FCC感测到非故意扰动，FCC进行稳定化机动。响应于FCC进行稳定化机动，FCC转变到FCS的第二操作状态，其中第二操作状态可进行操作以使旋翼飞行器返回到第一操作状态。FCC转变至第二操作状态可以包括以下步骤：改变第一飞行特性，其中，改变第一飞行特性将导致第二飞行特性的预期改变，并且其中，第一飞行特性和第二飞行特性具有固有耦合关系；指示FCS基于固有耦合关系来改变FCS的第一操作状态；以及响应于第二飞行特性的预期改变，指示FCS转变至FCS的第二操作状态，其中，第二操作状态能够进行操作以至少部分地补偿第二飞行特性的预期改变，使得FCS能够进行操作以至少部分地解耦第一飞行特性和第二飞行特性的固有耦合关系。第一操作状态可以是旋翼飞行器的第一姿态，并且第二操作状态可以是旋翼飞行器的第二姿态。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的俯仰、滚转、偏航。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的向前空速。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼系统的总距俯仰角。该方法还可以包括：FCC保持稳定化机动，直到旋翼飞行器返回到第一操作状态。该方法还可以包括：FCC保持稳定化机动，直到FCC接收到飞行员命令。该方法还可以包括：FCC从PCA的周期距控制装置或PCA的总距控制装置接收飞行员命令。该方法还可以包括：FCC根据第一传感器确定旋翼飞行器的第一姿态以及根据第二传感器确定旋翼飞行器的第二姿态。第一传感器可以不同于第二传感器。该方法还可以包括：FCC根据旋翼飞行器的至少一个传感器确定向前空速。第一操作状态可以包括旋翼飞行器没有被自动驾驶仪系统或飞行指引仪系统驾驶或以其他方式控制。可以在没有来自PCA的输入的情况下保持第一操作状态。在扰动之后重新建立第一操作状态可以在没有来自PCA的输入的情况下完成。非故意扰动可以包括瞬时气象条件。瞬时气象条件可以包括风切变、阵风、湍流等。第一操作状态可以包括旋翼飞行器悬停。第一操作状态可以包括旋翼飞行器具有约0节的向前空速(例如悬停)。第一操作状态可以包括旋翼飞行器以小于约60节的空速进行向前飞行。第一操作状态可以包括旋翼飞行器以小于约45节的空速进行向前飞行。该方法还可以进行操作以允许旋翼飞行器在仪表气象条件(IMC)批准的情况下基本上在飞行器的正常飞行包线内的所有空速下进行操作。

在又另一实施方式中，旋翼飞行器包括耦接至主体的传动系。传动系包括动力源和耦接至动力源的驱动轴。旋翼系统耦接至传动系，并且包括多个旋翼桨叶。飞行控制系统(FCS)能够进行操作以改变旋翼系统的至少一个操作状态。飞行员控制组件(PCA)被配置成接收来自飞行员的命令。FCS包括与PCA电通信的电传操纵控制系统。飞行控制计算机(FCC)在FCS与PCA之间电通信。FCC被配置成：感测旋翼飞行器的稳定状态，其中稳定状态对应于第一操作状态；感测旋翼飞行器的稳定状态的扰动；响应于感测到扰动，进行稳定化机动；以及响应于进行稳定化机动，转变到旋翼系统的第二操作状态。旋翼系统的第二操作状态被配置成使旋翼飞行器返回到稳定状态。FCC还可以被配置成：改变第一飞行特性，其中，第一飞行特性的改变将导致第二飞行特性的预期改变；基于第一飞行特性和第二飞行特性之间的缠绕(convolved)关系，指示FCS改变旋翼系统的第一操作状态；以及响应于第二飞行特性的预期改变，指示FCS转变至旋翼系统的第二操作状态，其中，旋翼系统的第二操作状态能够进行操作以至少部分地抵消第二飞行特性的预期改变，使得FCS能够进行操作以至少部分地分离开缠绕的飞行特性。稳定状态可以是旋翼飞行器的第一姿态，并且稳定状态的扰动可以是旋翼飞行器的不同于第一姿态的第二姿态。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的俯仰。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的滚转。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的偏航。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼系统的总距俯仰。稳定化机动可以包括增大或减小旋翼飞行器的向前空速。FCC还可以被配置为根据第一传感器确定旋翼飞行器的第一姿态，以及根据第二传感器确定旋翼飞行器的第二姿态。FCC还可以被配置为保持稳定化机动，直到旋翼飞行器返回到稳定状态，或直到FCC接收到飞行员命令。可以从PCA的周期距控制装置或总距控制装置接收飞行员命令。FCC还可以被配置为根据旋翼飞行器的至少一个传感器确定向前空速。第一操作状态可以包括旋翼飞行器没有被自动驾驶仪或飞行指引仪驾驶。第一操作状态可以在扰动之后被重新建立，或者此后在没有来自PCA的飞行员输入的情况下被保持。扰动可以包括风切变、阵风或湍流。第一操作状态可以包括以下中的至少一个：旋翼飞行器悬停；旋翼飞行器具有约0节的向前空速；旋翼飞行器以小于约60节的空速进行向前飞行；或旋翼飞行器以小于约45节的空速进行向前飞行。旋翼系统可以包括主旋翼系统和尾旋翼系统中的至少一个。旋翼飞行器可以被配置成在IMC批准的情况下在旋翼飞行器的正常飞行包线内的所有空速下进行操作。

如本文所使用的，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”、“包含(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何上下文变体旨在涵盖非排他性的包含。例如，包括一系列要素的过程、产品、物品或设备不一定仅限于那些要素，而是可以包括没有明确列出的其他元素或者这样的过程、产品、物品或设备固有的其他元素。此外，除非有明确的相反说明，否则“或”是指包含性的或，而不是排他性的或。也就是说，除非另外指出，否则本文所使用的术语“或”通常旨在表示“和/或”。例如，以下任何一个都满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)并且B为真(或存在)；以及A和B二者均为真(或存在)。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则前面是“一”或“一个”(以及“该”，在引用基础是“一”或“一个”时)的术语包括这样的术语的单数和复数含义。

如本文所使用的，术语“测量(measure)”、“测量(measuring)”、“测量(measurement)”、“确定(determining)”、“确定(determination)”、“检测(detecting)”、“检测(detection)”、“检测器”、“感测”、“传感器”或其上下文变体指代以下功能或装置部件：该功能或装置部件分配或以其他方式提供直接测量、间接测量或计算测量中的至少一个的输出值。例如，两条线之间的角度的确定或检测可以包括：对线之间的角度的直接测量、对角度的间接测量(例如，在将两条非平行线的长度延长至观察区域之外以预测它们的交角的情况下)、或计算的测量(例如，使用三角函数来计算角度)。因此，“确定”交角可以被视为等同于“检测”交角，并且用于确定角度的“检测器”可以被视为直接测量、间接测量或计算线之间的角度。

如先前所论述的，本公开内容的代表性实施方式可以在通信上耦接至网络的计算机中实现。网络可以包括例如公用网络、专用网络、因特网、内联网、互联网、广域网(WAN)、局域网(LAN)、存储区域网络(SAN)、个域网(PAN)、城域网(MAN)、卫星网络、公共交换电话网(PSTN)、蜂窝网络、光网络、本地网络、区域网络、全球网络、无线网络、有线网络、另一计算机、独立的计算机等。如本领域技术人员已知的，计算机可以包括：中央处理单元(“CPU”)或处理器、至少一个只读存储器(“ROM”)、至少一个随机存取存储器(“RAM”)、至少一个硬盘驱动器(“HDD”)以及一个或多个输入/输出(“I/O”)装置。I/O装置可以包括键盘、监视器、打印机、电子指示装置(例如，鼠标、轨迹球、手写笔等)等。在各种实施方式中，服务器计算机可以通过网络来访问至少一个数据库。对于服务器计算机而言，数据库可以是本地的或远程的。

另外，代表性功能可以在一台计算机上实现，或者在网络中的或跨网络的两台或更多台计算机之间共享或以其他方式分布。计算机之间的通信可以使用任何电子信号、光学信号、射频信号、或者其他合适的符合现在已知的或者以后衍生的网络协议的通信的方法或工具。将要理解，出于本公开内容的目的，各种飞行控制实施方式可以包括被配置成执行一个或多个功能的一个或多个计算机处理、计算装置或前述二者。可以呈现能够用于访问这些功能的一个或多个接口。这样的接口包括应用程序编程接口(API)、针对远程过程调用、远程方法调用而呈现的接口等。

可以使用任何合适的编程语言来实现本文描述的实施方式的例程、方法、程序或指令，所述编程语言包括：例如C、C#、C++、Java、Ruby、MATLAB、Simulink、汇编语言等。可以采用不同的编程技术，例如面向程序或面向对象的主体。任何特定的例程可以在单个计算机处理装置或多个计算机处理装置、单个计算机处理器或多个计算机处理器上执行。数据可以存储在单个存储介质中或者可以分布在多个存储介质上，并且可以驻留在单个数据库或多个数据库(或其他数据存储技术)中。

虽然可以按特定顺序来呈现步骤、操作或计算，但是在不同实施方式中可以改变该顺序。在一些实施方式中，在一定程度上，在前面的描述中多个步骤被示为顺序执行，而在替选实施方式中，可以同时执行这样的步骤的一些组合。本文所描述的操作顺序可以被另一处理(例如操作系统、内核、守护进程等)中断、暂停或以其他方式控制。例程可以在操作系统环境下运行，或者可以作为独立的例程运行。本文所描述的功能、例程、方法、步骤或操作可以在硬件、软件、固件或其任意组合中执行。

本文所描述的实施方式可以在软件或硬件或两者的组合中以控制逻辑的形式来实现。控制逻辑可以作为多个指令被存储在信息存储介质(例如计算机可读介质)中，其中该多个指令适于指导信息处理装置执行各种实施方式中公开的一系列步骤。基于本文所提供的公开内容和教导，本领域普通技术人员将认识到用以实现类似的或基本上类似的功能的其他方式或方法。

以软件、程序或者其他步骤来实现本文所描述的操作、方法、例程或其部分也在本文的精神和范围内，其中，这样的软件程序或代码可以存储在计算机可读介质中，并且可以被处理器操作以允许计算机执行本文所描述的任何步骤、操作、方法、例程或其部分。可以通过使用例如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列(FPGA)、或光学、量子或纳米工程系统、部件或机构，使用一个或多个通用数字计算机中的软件程序或代码来实现实施方式。一般而言，本文所公开的功能可以通过任何手段，无论是本领域现在已知的还是以后衍生的，来实现。例如，可以使用分布式的或联网的系统、部件或电路。在另一示例中，数据的通信或传输(或者以其他方式从一个地方移动至另一地方)可以是有线的、无线的、或者通过任何其他手段来完成。

“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、传送、传播或传输程序的任何介质，所述程序用于由指令执行系统、设备、系统或装置使用或与前述各项结合使用。计算机可读介质可以是但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、设备、系统、装置、传播介质或计算机存储器。这样的计算机可读介质通常是机器可读的，并且包括易于是人类可读(例如源代码)或机器可读(例如目标代码)的软件程序或代码。

“处理器”包括处理数据、信号或其他信息的任何硬件系统、机构或部件。处理器可以包括具有通用中央处理单元的系统、多个处理单元、用于实现功能的专用电路系统，或者其他系统。处理不必限于地理位置或者具有时间限制。例如，处理器可以“实时”地、“离线”地、以“批量模式”等来执行其功能。处理的各部分可以在不同(或相同)时间和不同(或相同)位置处由不同(或相同)处理系统执行。

还将要理解，附图所描绘的一个或多个元件还可以以更分离或更集成的方式来实现，或者甚至在某些情况下被移除或成为不可操作的，根据特定应用和实施方式这可以是有用的。此外，除非另有特定说明，否则附图中的任何信号线或箭头应当被认为仅是代表性的，并且因此不是限制性的。

本文所提供的示例或说明不以任何方式被认为是限定、限制或表示对与其相关联的任何一个或多个术语的定义。相反，这些示例或说明将被认为是关于特定实施方式描述的，并且仅是说明性的。本领域技术人员将理解，与这些示例或说明相关联的任何一个或多个术语将涵盖其他实施方式，该其他实施方式可以与之一起给出或者可以不与之一起给出或在说明书的其他地方给出，并且所有这样的实施方式意在被包括在该一个或多个术语的范围内。指定这样的非限制性示例和说明的语言包括但不限于：“例如”、“比如”、“如”、“等”、“等等”、“在代表性实施方式中”、“在一个实施方式中”、“在另一实施方式中”或“在一些实施方式中”。贯穿本说明书对“一个实施方式”、“实施方式”、“代表性实施方式”、“特定实施方式”或“具体实施方式”或上下文相似术语的提及，意味着结合所描述的实施方式描述的特定特征、结构、性质或特性被包括在至少一个实施方式中，但是可能未必存在于所有实施方式中。因此，短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或“在特定实施方式中”或类似术语贯穿本说明书在各处的相应出现未必指代同一实施方式。此外，任何具体实施方式的特定特征、结构、性质或特性可以以任何合适的方式与一个或多个其他实施方式组合。

本公开内容的范围不意在限于本文描述的任何过程、产品、机器、制品、组件、设备、手段、方法或步骤的特定实施方式。本领域技术人员将认识到，对应于本文描述的实施方式执行基本上相同功能或实现基本上相同结果的各种过程、产品、机器、制品、组件、设备、手段、方法或步骤(不论是当前存在的还是以后开发的)可以根据本文的描述而被使用。所附权利要求意在在其范围内包括这样的过程、产品、机器、制品、组件、设备、手段、方法或步骤。

本文已经针对代表性实施方式描述了益处、其他优点以及解决问题的方案。然而，任何益处、优点、解决问题的方案或可以使得任何益处、优点或方案出现或变得更明显的其任何部分不应当被解释为关键的、必需的或必要的特征或部分。

Claims (14)

1.一种旋翼飞行器，包括：

耦接至主体的传动系，所述传动系包括动力源和耦接至所述动力源的驱动轴；

旋翼系统，其耦接至所述传动系并且包括多个旋翼桨叶；

飞行控制系统FCS，其能够进行操作以改变所述旋翼系统的至少一个操作状态；

飞行员控制组件PCA，其被配置成接收来自飞行员的命令，其中，所述FCS是与所述PCA电通信的电传操纵飞行控制系统；以及

飞行控制计算机FCC，其在所述FCS与所述PCA之间电通信，所述FCC被配置成：

感测所述旋翼飞行器的稳定状态，其中，所述稳定状态对应于第一操作状态；

感测所述旋翼飞行器的稳定状态的非故意扰动；

响应于感测到所述非故意扰动，进行稳定化机动；以及

响应于进行所述稳定化机动，转变到所述旋翼系统的第二操作状态，其中，所述旋翼系统的第二操作状态被配置成使所述旋翼飞行器返回到所述稳定状态；

其中，所述FCC还被配置成：

改变第一飞行特性，其中，所述第一飞行特性的改变将导致对第二飞行特性的预期改变；

基于所述第一飞行特性与所述第二飞行特性之间的缠绕关系，指示所述FCS改变所述旋翼系统的第一操作状态；以及

响应于对所述第二飞行特性的预期改变，指示所述FCS转变至所述旋翼系统的第二操作状态，其中，所述旋翼系统的第二操作状态能够进行操作以至少部分地抵消对所述第二飞行特性的预期改变，使得所述FCS能够进行操作以至少部分地分离缠绕的飞行特性。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述稳定状态是所述旋翼飞行器的第一姿态，以及所述稳定状态的非故意扰动是所述旋翼飞行器的与所述第一姿态不同的第二姿态。

3.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其中，所述稳定化机动包括以下至少之一：

所述旋翼飞行器的俯仰的增大或减小；

所述旋翼飞行器的滚转的增大或减小；

所述旋翼飞行器的偏航的增大或减小；或者

所述旋翼系统的总距俯仰的增大或减小。

4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC还被配置成根据第一传感器确定所述旋翼飞行器的所述第一姿态，以及根据第二传感器确定所述旋翼飞行器的所述第二姿态。

5.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC还被配置成保持所述稳定化机动，直到所述旋翼飞行器返回到所述稳定状态，或者直到所述FCC接收到飞行员命令。

6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行员命令是从所述PCA的周期距控制装置或总距控制装置接收的。

7.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC还被配置成根据所述旋翼飞行器的至少一个传感器确定向前空速。

8.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器未被自动驾驶仪驾驶，并且在没有来自所述PCA的飞行员输入的情况下保持所述第一操作状态。

9.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述非故意扰动包括风切变、阵风或湍流。

10.根据权利要求9所述的旋翼飞行器，其中，所述第一操作状态包括以下中至少之一：

所述旋翼飞行器悬停；

所述旋翼飞行器具有约0节的向前空速；

所述旋翼飞行器以小于60节的空速进行向前飞行；或者

所述旋翼飞行器以小于45节的空速进行向前飞行。

11.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，以下中至少之一：

所述旋翼系统包括主旋翼系统和尾旋翼系统中至少之一；或者

所述旋翼飞行器被配置成在IMC批准的情况下在正常飞行包线内以所有空速进行操作。

12.一种根据权利要求1-11中任一项所述的旋翼飞行器的飞行控制方法，包括：

在飞行控制系统FCS的第一操作状态下操作旋翼飞行器，所述旋翼飞行器具有在所述FCS与飞行员控制组件PCA之间电通信的飞行控制计算机FCC；

所述FCC感测所述第一操作状态的非故意扰动；

响应于所述FCC感测到所述非故意扰动，所述FCC进行稳定化机动；以及

响应于所述FCC进行所述稳定化机动，所述FCC转变到所述FCS的第二操作状态，其中，所述第二操作状态能够进行操作以使所述旋翼飞行器返回到所述第一操作状态。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述FCC转变到所述第二操作状态包括：

改变第一飞行特性，其中，改变所述第一飞行特性将导致对第二飞行特性的预期改变，并且其中，所述第一飞行特性和所述第二飞行特性具有固有耦合关系；

基于所述固有耦合关系指示所述FCS改变所述FCS的第一操作状态；以及

响应于对所述第二飞行特性的预期改变，指示所述FCS转变到所述FCS的第二操作状态，其中，所述第二操作状态能够进行操作以至少部分地补偿对所述第二飞行特性的预期改变，使得所述FCS能够进行操作以至少部分地解耦所述第一飞行特性与所述第二飞行特性的固有耦合关系。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，以下中至少之一：

所述第一操作状态是所述旋翼飞行器的第一姿态，以及所述第二操作状态是所述旋翼飞行器的第二姿态；

所述稳定化机动包括所述旋翼飞行器的俯仰、滚转或偏航的增大或减小中至少之一；

所述稳定化机动包括所述旋翼飞行器的向前空速的增大或减小中至少之一；

所述稳定化机动包括总距俯仰的增大或减小中至少之一；

所述方法还包括所述FCC保持所述稳定化机动，直到所述旋翼飞行器返回到所述第一操作状态；

所述方法还包括所述FCC保持所述稳定化机动，直到所述FCC接收到飞行员命令；

所述方法还包括所述FCC从所述PCA的周期距控制装置或所述PCA的总距控制装置接收飞行员命令；

所述方法还包括所述FCC根据第一传感器确定所述旋翼飞行器的所述第一姿态，以及根据第二传感器确定所述旋翼飞行器的所述第二姿态；

所述第一传感器不同于所述第二传感器；

所述方法还包括所述FCC根据所述旋翼飞行器的至少一个传感器确定向前空速；

所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器未被自动驾驶仪驾驶；

在没有来自所述PCA的输入的情况下保持所述第一操作状态；

所述非故意扰动包括瞬时气象条件；

所述瞬时气象条件包括风切变、阵风或湍流；

所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器悬停；

所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器具有约0节的向前空速；

所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器以小于60节的空速进行向前飞行；

所述第一操作状态包括所述旋翼飞行器以小于45节的空速进行向前飞行；或者

所述方法能够进行操作以允许所述旋翼飞行器在仪表气象条件IMC批准的情况下在所述旋翼飞行器的正常飞行包线内以所有空速进行操作。

Images