CN109279011A - 用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼扑动控制系统 - Google Patents

用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼扑动控制系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动控制系统，扑动控制系统包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器能够操作成检测倾转旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成传感器数据。传感器包括用以检测推进旋翼扑动测量结果的推进旋翼扑动传感器。扑动控制系统包括与传感器进行数据通信的扑动控制模块。扑动控制模块包括用以使用传感器数据来检测倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式的操纵检测模块。扑动控制模块识别与操纵模式相关联的操纵扑动阈值。扑动控制模块使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来生成斜盘命令，并且将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动。

Description

用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼扑动控制系统
技术领域
本公开总体上涉及用在旋翼飞行器上的扑动控制系统，并且具体地涉及在由倾转旋翼飞行器执行的飞行操纵期间或在预测由倾转旋翼飞行器执行飞行操纵时控制推进旋翼组件的扑动运动的推进旋翼扑动控制系统。
背景技术
倾转旋翼飞行器通常包括定位在机翼的外侧端部附近的多个推进组件。每个推进组件均可以包括向传动轴提供转矩和旋转能量的发动机和变速器，传动轴使包括桨毂组件和多个推进旋翼桨叶的推进旋翼组件旋转。通常，包括推进旋翼组件的吊架组件能够相对于机翼旋转，使得推进旋翼桨叶形成：大致水平的推进旋翼盘，以提供用于起飞、悬停和着陆的竖向升力，这非常类似于常规的直升机；以及大致竖向的推进旋翼盘，以在机翼提供升力的情况下提供用于在向前飞行中进行巡航的向前推力，这非常类似于常规的螺旋桨驱动式飞机。另外，倾转旋翼飞行器可以在直升机飞行模式与飞机飞行模式之间的构型中操作，该构型可以被称为转换飞行模式。通常，推进旋翼组件的推进旋翼桨叶被设计成扑动离开和/或摆动(teeter)离开推进旋翼盘的平面。推进旋翼桨叶扑动有助于减少负载从推进旋翼盘至柱杆的传输，从而减小对大而笨重的柱杆的需求。推进旋翼桨叶通常以特定频率扑动成使得推进旋翼盘呈现出相对于柱杆以各种角度倾斜。
扑动控制器和控制功率限制系统可以用于控制推进旋翼桨叶扑动。例如，在直升机飞行模式中，扑动控制器可以将推进旋翼组件的斜盘定位成使得每个推进旋翼盘均以合适的稳态角度、或者以合适的配平(trim)角度倾斜以在悬停时保持竖向的推力矢量。另外，在稳态直升机飞行模式中，推进旋翼桨叶可能具有扑动的趋势使得推进旋翼盘沿向外侧方向倾斜，在这种情况下，扑动控制器可以命令推进旋翼组件的斜盘倾斜成使得推进旋翼盘返回至0度或略微面向内侧的扑动角度。扑动控制器和控制功率限制系统通常在没有来自飞行员的直接输入的情况下操作，以使得飞行员可以执行其他任务。
尽管倾转旋翼飞行器处于稳态模式，但航空动力学力经常会防止推进旋翼桨叶过度地扑动。然而，当倾转旋翼飞行器执行操纵时，大气、航空动力学、以及其他因素比如不均匀的气流会在推进旋翼盘上产生负载，负载可能导致推进旋翼桨叶以比稳态模式更大的角度扑动。特别地在倾转旋翼飞行器处于飞机模式时，过度的扑动角度可能会产生问题，原因在于：横向扑动可能导致内侧的推进旋翼桨叶与机翼的前缘接触，这可能导致严重或灾难性的结构损坏。当前的扑动控制器和控制功率限制系统没有充分使用倾转旋翼飞行器的感测能力，因此没有将倾转旋翼飞行器是否正在执行操纵考虑在内，倾转旋翼飞行器执行操纵是推进旋翼桨叶最有可能经历过度扑动的时候。
发明内容
第一方面，本公开涉及一种用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动控制系统，该扑动控制系统包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器能够操作成检测倾转旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成传感器数据。传感器包括用以检测推进旋翼扑动测量结果的推进旋翼扑动传感器。扑动控制系统包括与传感器进行数据通信的扑动控制模块。扑动控制模块包括操纵检测模块，操纵检测模块用于使用传感器数据来检测倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式。扑动控制模块识别(identify)与操纵模式相关联的操纵扑动阈值。扑动控制模块使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来生成斜盘命令，并且将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动。
在一些实施方式中，传感器可以包括横滚率传感器、俯仰率传感器、横摆率传感器、法向加速度传感器、反吹扑动传感器、空速传感器和/或推进旋翼扑动传感器。在某些实施方式中，操纵检测模块可以响应于使用传感器数据预测到通过倾转旋翼飞行器执行的操纵而检测到倾转旋翼飞行器处于操纵模式。在一些实施方式中，操纵检测模块可以识别传感器数据的一个或更多个飞行参数与推进旋翼组件的扑动之间的比例关系，并且扑动控制模块可以使用比例关系来生成斜盘命令。在某些实施方式中，操纵扑动阈值可以包括纵向分量和横向分量。纵向操纵扑动阈值可以与横向操纵扑动阈值不同。例如，横向操纵扑动阈值可以小于纵向操纵扑动阈值。在一些实施方式中，横向操纵扑动阈值可以包括内侧分量和外侧分量，并且内侧横向操纵扑动阈值可以小于外侧横向操纵扑动阈值。
在某些实施方式中，扑动控制模块可以使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来确定扑动误差，并且可以使用扑动误差来生成斜盘命令。在一些实施方式中，扑动控制模块可以使用传感器数据来生成斜盘命令。在某些实施方式中，扑动控制模块可以识别比例控制增益并且使用比例控制增益来生成斜盘命令。在一些实施方式中，扑动控制模块可以识别积分控制增益并且使用积分控制增益来生成斜盘命令。在某些实施方式中，扑动控制模块可以基于传感器数据而识别比例控制增益和积分控制增益。在一些实施方式中，扑动控制模块可以由飞行控制计算机实施，并且飞行控制计算机可以将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动。在某些实施方式中，推进旋翼组件可以包括斜盘组件和多个推进旋翼桨叶组件，并且扑动控制模块可以将斜盘命令发送至斜盘组件以减少推进旋翼桨叶组件的扑动。在一些实施方式中，斜盘命令可以将推进旋翼组件的扑动减小至等于或小于操纵扑动阈值。
第二方面，本公开涉及一种倾转旋翼飞行器，该倾转旋翼飞行器包括：机身；联接至机身的机翼；以及联接至机翼的至少一个推进组件。每个推进组件均包括推进旋翼组件。倾转旋翼飞行器包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器用于检测倾转旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成传感器数据。传感器包括用以检测推进旋翼扑动测量结果的推进旋翼扑动传感器。倾转旋翼飞行器包括飞行控制计算机，飞行控制计算机包括与传感器进行数据通信的扑动控制模块。扑动控制模块包括操纵检测模块，操纵检测模块用以使用传感器数据来检测倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式。扑动控制模块识别与操纵模式相关联的操纵扑动阈值。扑动控制模块使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来生成斜盘命令，并且将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动。
在一些实施方式中，推进组件可以包括吊架组件，吊架组件能够在直升机模式下的竖向取向与飞行模式下的水平取向之间移动，吊架组件可以包括推进旋翼组件，并且推进旋翼组件可以包括多个推进旋翼桨叶组件。在这些实施方式中，扑动控制模块可以在倾转旋翼飞行器处于飞机模式时减少推进旋翼桨叶组件的扑动，以防止推进旋翼桨叶组件与机翼之间的接触。在某些实施方式中，推进旋翼组件可以包括多个推进旋翼桨叶组件，并且推进旋翼扑动传感器可以测量推进旋翼桨叶组件的扑动角度以形成推进旋翼扑动测量结果。在一些实施方式中，操纵检测模块可以检测倾转旋翼飞行器是否处于稳态模式或操纵模式。在某些实施方式中，机翼可以包括第一外侧端部和第二外侧端部，第一外侧端部相应地具有与第一外侧端部联接的第一推进组件，第二外侧端部相应地具有与第二外侧端部联接的第二推进组件，并且扑动控制模块可以减少用于第一推进组件和第二推进组件的推进旋翼组件的扑动。
第三方面，本公开涉及一种用于控制倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动的方法，该方法包括：接收来自推进旋翼扑动传感器的推进旋翼扑动测量结果；响应于检测到倾转旋翼飞行器处于操纵模式而识别操纵扑动阈值；使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来确定扑动误差；使用扑动误差来确定斜盘命令；以及将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动。
在一些实施方式中，识别操纵扑动阈值可以包括识别纵向操纵扑动阈值或横向操纵扑动阈值中的任一者或两者；检测到倾转旋翼飞行器处于操纵模式可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据而检测到倾转旋翼飞行器处于操纵模式；检测到倾转旋翼飞行器处于操纵模式可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据而预测到操纵模式；确定斜盘命令可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来确定斜盘命令；或者确定斜盘命令可以包括：使用比例控制增益和积分控制增益来确定斜盘命令。该方法可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来确定比例控制增益或积分控制增益中的任一者或两者；或者识别推进旋翼组件的扑动与来自一个或更多个传感器的传感器数据的一个或更多个参数之间的比例关系，其中，确定斜盘命令可以包括基于比例关系而确定斜盘命令。在某些实施方式中，发送斜盘命令可以包括将斜盘命令发送至斜盘组件以减少推进旋翼桨叶组件的扑动；或者，将斜盘命令发送至推进旋翼组件以减少推进旋翼组件的扑动可以包括：将斜盘命令发送至推进旋翼组件以将扑动误差减小至大致为零。
附图说明
为了更完整地理解本公开的特征和优点，现在参照详细描述以及附图，在附图中，不同图中的对应附图标记指代对应的部件，并且在附图中：
图1A至图1D是实施根据本公开实施方式的扑动控制系统的倾转旋翼飞行器的示意图；
图2是根据本公开实施方式的飞行控制计算机的示意图；
图3是根据本公开实施方式的扑动控制系统的示意图；
图4A至图4B是根据本公开实施方式的具有扑动式推进旋翼桨叶组件的推进组件的俯视图；
图5是实施根据本公开实施方式的扑动控制系统的控制律的示意图；以及
图6是根据本公开实施方式的用于控制倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动的方法的流程图。
具体实施方式
尽管下面对本公开的各种实施方式的实现和使用进行了详细论述，但是应当领会的是，本公开提供了可以在各种具体情况下实施的许多可适用的发明构思。本文中所论述的具体实施方式仅是说明性的，而并非限制本公开的范围。为清楚起见，在该说明书中，可能没有对实际实施方案的所有特征都进行描述。当然，应当领会的是，在任何这种实际实施方式的开发中，都必须做出许多具体的实施决定，以实现开发者的特定目标，比如符合体系相关和业务相关的限制，这些限制随实施方案的不同而不同。此外，应当领会的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但仍然会是那些受益于本公开的本领域普通技术人员的常规工作。
在说明书中，在描述附图中的装置时，可以参照各个部件之间的空间关系以及这些部件的各方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开之后将认识到的，本文中所描述的装置、构件、设备等可以以任何所需的取向定位。因此，由于本文中所描述的装置可以以任何所需的方向定向，因而使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或者描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述这些部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。
参照附图中的图1A至图1D和图2，示意性地示出了倾转旋翼飞行器并且倾转旋翼飞行器总体上以10表示。倾转旋翼飞行器10包括：机身12；机翼安装组件14，机翼安装组件14能够相对于机身12旋转；以及尾翼组件16，尾翼组件16具有能够操作成用于在向前飞行期间水平稳定和/或竖向稳定的控制表面。机翼18由机翼安装组件14支承并且与机翼安装组件14一起相对于机身12旋转，以使倾转旋翼飞行器10能够转换成贮存构型。机身12、尾翼组件16和机翼18以及它们的各种框架、支承件、纵梁、桁条、隔板、翼梁、肋和蒙皮一起可以被认为是倾转旋翼飞行器10的机架。
机翼18的外侧端部联接有推进组件20a、20b。推进组件20a、20b分别包括固定机舱22a、22b，固定机舱22a、22b中的每个固定机舱均优选地容置有发动机、以及驱动系统的固定部分。吊架组件24a能够相对于固定机舱22a和机翼18在如图1A中最佳可见的大致水平取向与如图1B中最佳可见的大致竖向取向之间旋转。吊架组件24a包括驱动系统的可旋转部分、以及推进旋翼组件26a，推进旋翼组件26a能够响应于经由发动机和驱动系统提供的转矩和旋转能量而旋转。同样地，吊架组件24b能够相对于固定机舱22b和机翼18在如图1A中最佳可见的大致水平取向与如图1B中最佳可见的大致竖向取向之间旋转。吊架组件24b包括驱动系统的可旋转部分、以及推进旋翼组件26b，推进旋翼组件26b能够响应于经由发动机和驱动系统提供的转矩和旋转能量而旋转。在所示的实施方式中，推进旋翼组件26a、26b各自包括三个推进旋翼桨叶组件28。然而，本领域普通技术人员应当理解的是，推进旋翼组件26a、26b可以替代性地具有不同数目的推进旋翼桨叶，该数目小于或大于三。另外，应该理解的是，吊架组件24a、24b的位置、推进旋翼组件26a、26b的角速度或每分钟转数(RPM)、推进旋翼桨叶28的桨距等可以由倾转旋翼飞行器10的飞行员控制以及/或者由飞行控制系统30控制，以在飞行期间选择性地控制倾转旋翼飞行器10的方向、推力和升力。如本文所使用的，术语“联接”可以包括通过任何方式进行的直接联接或间接联接，该直接联接/间接联接包括移动机械连接和/或非移动机械连接。
图1A示出了在向前飞行模式或飞机飞行模式中的倾转旋翼飞行器10，其中，推进旋翼组件26a、26b定位成在大致竖向的平面内旋转，以形成大致竖向的推进旋翼盘32a、32b并在由机翼18供应升力的同时提供向前推力，使得倾转旋翼飞行器10就像常规的螺旋桨驱动式飞行器那样飞行。图1B示出了处于竖向起飞及着陆(VTOL)飞行模式或直升机飞行模式中的倾转旋翼飞行器10，其中，推进旋翼组件26a、26b定位成在大致水平的平面内旋转，以形成大致水平的推进旋翼盘32a、32b并提供竖向推力，使得倾转旋翼飞行器10就像常规的直升机那样飞行。在操作期间，倾转旋翼飞行器10可以在竖向起飞和/或悬停之后从直升机飞行模式转换成飞机飞行模式。同样地，倾转旋翼飞行器10可以从飞机飞行模式转换回至直升机飞行模式以进行悬停和/或竖向着陆。另外，倾转旋翼飞行器10可以利用定位在飞机飞行模式与直升机飞行模式之间的模式下的推进旋翼组件26a、26b执行特定的飞行操纵，该模式可以称为转换飞行模式。
优选地，每个固定机舱22a、22b均容置有用于向相应的推进旋翼组件26a、26b供应转矩和旋转能量的驱动系统，比如发动机和变速器。在该实施方式中，每个固定机舱22a、22b的驱动系统可以经由位于机翼18中的一个或更多个传动轴而联接在一起，使得：在发生故障的情况下，任一驱动系统可以用作另一驱动系统的备用件。替代性地或附加地，机身12可以包括用于经由位于机翼18中的一个或更多个传动轴而向每个推进旋翼组件26a、26b提供转矩和旋转能量的驱动系统，比如发动机和变速器。在具有机舱安装的驱动系统和机身安装的驱动系统两者的倾转旋翼飞行器中，机身安装的驱动系统可以在机舱安装的驱动系统中的任一个或两个机舱安装的驱动系统发生故障的情况下用作备用驱动系统。推进旋翼组件26a、26b可以是万向架固定式或摆动式推进旋翼，该万向架固定式或摆动式推进旋翼允许推进旋翼桨叶28扑动进入及离开由推进旋翼盘32a、32b形成的平面以改变相对于其各自的柱杆的角度，这减轻了在飞行期间整个推进旋翼盘32a、32b作用在柱杆比如吊架组件24a的柱杆34上的负载并且因此允许较轻且不太刚硬的柱杆。
倾转旋翼飞行器10可以是利用作为飞行控制系统30的一部分的飞行控制计算机36的线控倾转旋翼飞行器。如图2中最佳可见的，飞行控制计算机36可以包括一个或更多个处理器38、输入/输出(I/O)接口40、通信链路42和存储器44。在其他实施方式中，飞行控制计算机36可以包括更多、更少或其他的部件。飞行控制计算机36可以是能够操作成执行本文所描述的说明性的实施方式的一个或更多个操作的，但说明性的实施方式也可以使用除飞行控制计算机36以外的计算机——该计算机包括机载或未机载在倾转旋翼飞行器10上的计算机——实现。说明性的实施方式也可以采用在一个或更多个公共和/或专用的计算机网络中被联网在一起的多个飞行控制计算机36或者其他计算机。
处理器38可以是能够操作成执行容置在介质比如存储器44内的逻辑的装置。处理器38的非限制性示例包括一个或更多个微处理器、一个或更多个毫微秒处理器(nanoprocessor)、一个或更多个应用和/或其他逻辑。输入/输出接口40可以包括能够操作成实现飞行控制计算机36与用户比如倾转旋翼飞行器10的飞行员或者地面控制人员之间的通信的任何装置或接口。输入/输出接口40的非限制性示例包括鼠标、键盘、移动设备、显示器比如触摸屏显示器、或者打印机。
通信链路42能够操作成有助于飞行控制计算机36与倾转旋翼飞行器10的其他元件——比如，其他飞行控制计算机、飞行员接收器(inceptor)、传感器46或其他系统——之间的通信。通信链路42还可以有助于与未机载在倾转旋翼飞行器10上的系统——比如，地面网络计算机、卫星或计算云——进行通信。通信链路42可以连接至任意数目及任意组合的适于数据或电信号传输的有线或无线网络、数据总线、数据传输通道、电总线或电通道。通信链路42例如可以在网络地址之间传送音频或视频信号、电压或电流、因特网协议包、帧中继帧、异步传输模式存储单元(cell)或其他数据。通信链路42可以配置成连接至计算机网络或各种其他通信平台，该计算机网络或所述各种其他通信平台包括但不限于公共交换电话网络(PSTN)、公共或专用数据网络、一个或更多个内网、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、有线或无线网络、本地、区域或全球通信网络、光网络、卫星网络、蜂窝网络、企业内网、因特网、其他合适的网络接口或其任意组合。
存储器44可以是任何合适的存储介质并且存储由飞行控制计算机36使用的任何数据。存储器44可以包括一个或更多个可触摸的、计算机可读的或计算机可执行的存储介质。存储器44的非限制性示例包括计算机存储器比如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)、大容量存储介质比如硬盘、可移动存储介质比如光盘、闪存驱动器或数字视频磁盘(DVD)、数据库或网络存储器比如服务器、或者其他计算机可读介质。存储器44还可以存储诸如在说明性的实施方式的操作中使用的时刻表或查找表之类的数据。在一些实施方式中，存储器44存储逻辑48。逻辑48有助于倾转旋翼飞行器10的飞行控制计算机36和其他系统的操作。逻辑48可以在由飞行控制计算机36执行时执行操作。例如，逻辑48可以包括计算机程序、硬件、软件、固件、控制律(CLAW)、计算机可执行指令、或者能够由飞行控制计算机36执行的任何其他指令或逻辑。说明性的实施方式的操作——包括飞行控制计算机36的各种模块的操作——可以由处理器38至少部分地基于存储在存储器44中的逻辑48来执行。在不背离说明性的实施方式的范围的情况下，逻辑48也可以被嵌入在任何其他合适的介质内。
如图1C至图1D中最佳可见的，当倾转旋翼飞行器10处于飞机飞行模式时，推进旋翼组件26a允许推进旋翼桨叶组件28的纵向扑动50和横向扑动52两者。如图1C中最佳可见的，当纵向地扑动时，推进旋翼桨叶组件28通常绕水平轴线或者绕与倾转旋翼飞行器10的俯仰轴线大致平行的轴线扑动。当横向地扑动时，推进旋翼桨叶组件28通常绕竖向轴线或者绕与倾转旋翼飞行器10的横摆轴线大致平行的轴线扑动。推进旋翼桨叶组件28可以经历纵向扑动50和横向扑动52两者，使得推进旋翼盘32a可以沿任何方向倾斜，所述任何方向包括向上方向、向下方向、向外侧方向、向内侧方向或对角线方向。推进旋翼组件26a可以通过在推进旋翼组件26a中结合硬止动结构来限制推进旋翼桨叶组件28的最大扑动角度。例如，万向架固定式推进旋翼的硬止动结构可以将推进旋翼桨叶组件28的扑动角度限制至纵向方向、横向方向或任何其他方向上的5度、10度、12度、15度或任何其他角度。尽管使用了硬止动结构，但可能仍有必要将推进旋翼桨叶组件28的扑动限制在硬止动结构所允许的最大扑动角度以下，比如在倾转旋翼飞行器10在飞机飞行模式下执行操纵时。限制推进旋翼桨叶组件28的扑动对于万向架固定式推进旋翼而言可以用于防止万向架固定式推进旋翼倾斜成使得万向架固定式推进旋翼接触位于推进旋翼组件26a内或者与推进旋翼组件26a相邻的柱杆34或其他硬体。如图1D中最佳可见的，当推进旋翼桨叶组件28经历横向扑动52时，内侧的推进旋翼桨叶组件28a处于与机翼18的前缘54接触的危险中。推进组件20a基本上类似于推进组件20b，因此，为了效率的目的，将仅公开与推进组件20a有关的某些特征。然而，本领域普通技术人员将基于推进组件20a的在本文中的公开内容而充分地领会对推进组件20b的理解。
为了防止推进旋翼桨叶组件28的过度扑动的这些及其他不利影响，在倾转旋翼飞行器10处于直升机飞行模式、飞机飞行模式或转换飞行模式时，倾转旋翼飞行器10实施扑动控制系统56以控制或减少推进旋翼桨叶组件28的扑动。当倾转旋翼飞行器10处于操纵模式或稳态模式、或者配平模式时，扑动控制系统56可以用于控制推进旋翼桨叶组件28的扑动。在稳态模式中，作用在倾转旋翼飞行器10上、且特别是作用在推进旋翼组件26a、26b上的力和力矩在飞行期间基本上平衡，使得推进旋翼桨叶组件28基于穿过推进旋翼盘32a、32b的气流的方向而经历稳态扑动。然而，在倾转旋翼飞行器10处于操纵模式时、特别是在倾转旋翼飞行器10处于飞机飞行模式或者吊架组件24a、24b具有小的吊架角度时、比如在吊架组件24a、24b与飞机飞行模式的水平取向形成落在0度与10度之间的范围内的角度时，推进旋翼组件26a、26b可能更倾向于过度扑动。在操纵模式下过度扑动的增大的风险可能是由于在倾转旋翼飞行器10执行操纵、特别是在飞机飞行模式下执行操纵时存在的动态效应比如增大的俯仰率、横滚率和加速度、航空动力学效应、以及横跨推进旋翼盘32a、32b的较大瞬时力。扑动控制系统56包括由飞行控制计算机36实施的扑动控制模块58，扑动控制模块58实施一个或更多个控制律以在倾转旋翼飞行器10处于操纵模式时——包括在飞行器飞行模式期间——限制推进旋翼组件26a、26b的推进旋翼桨叶组件28的纵向扑动50和横向扑动52，从而防止推进旋翼桨叶组件28的过度扑动以及由推进旋翼桨叶组件28的过度扑动造成的任何不利影响，所述不利影响包括内侧的推进旋翼桨叶组件28a与机翼18的前缘54之间的可能接触。
在一些实施方式中，扑动控制模块58接收来自传感器46的传感器数据，该传感器数据可以包括倾转旋翼飞行器10的一个或更多个飞行参数。传感器数据可以包括来自推进旋翼扑动传感器60的推进旋翼扑动测量结果，推进旋翼扑动测量结果是推进旋翼组件26a、26b的推进旋翼桨叶组件28的纵向扑动和/或横向扑动的量的测量结果。与传感器46进行数据通信的扑动控制模块58可以使用来自传感器46的传感器数据来检测倾转旋翼飞行器10是否处于操纵模式。然后，扑动控制模块58可以识别或检索与处于操纵模式的倾转旋翼飞行器10相关联的一个或更多个操纵扑动阈值。例如，扑动检测模块58可以识别落在12度与18度之间的范围内的比如15度的纵向操纵扑动阈值、以及落在7度与13度之间的范围内的比如10度的横向操纵扑动阈值，从而允许用于单独控制纵向扑动和横向扑动。然后，扑动控制模块58可以使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来生成一个或更多个斜盘命令。例如，扑动控制模块58可以通过将推进旋翼扑动测量结果与操纵扑动阈值进行比较来确定推进旋翼组件26a、26b的扑动误差，并且然后针对每个推进旋翼组件26a、26b生成对扑动误差进行校正的斜盘命令。然后，飞行控制计算机36可以将斜盘命令发送至推进旋翼组件26a、26b的斜盘组件中的任一个或两个斜盘组件、比如推进旋翼组件26a的斜盘组件62，从而减少推进旋翼组件26a、26b的推进旋翼桨叶组件28的纵向扑动或横向扑动中的任一者或两者。通过使用斜盘命令而使斜盘组件移动，可以将推进旋翼桨叶组件28的扑动减小至等于或小于操纵扑动阈值，从而控制了在倾转旋翼飞行器10处于操纵模式时推进旋翼桨叶组件28的扑动。
应当领会的是，倾转旋翼飞行器10仅仅是对可以实现本文所公开的实施方式的各种飞行器的说明。实际上，扑动控制系统56可以用在具有旋翼桨叶或推进旋翼桨叶的任何飞行器上。其他飞行器实施方案可以包括直升机、混合动力飞行器(hybrid aircraft)、倾斜翼飞行器、四倾转旋翼飞行器、无人机、旋翼飞机、螺旋桨飞机等。因此，本领域技术人员将认识到的是，本文所公开的扑动控制系统56可以被结合到各种飞行器构型中。应当领会的是，即使飞行器特别适合于实施本公开实施方式，但非飞行器的交通工具和装置也可以实施这些实施方式。
参照附图中的图3和图4A至图4B，示意性地示出了用于倾转旋翼飞行器的扑动控制系统，并且扑动控制系统总体上以100表示。扑动控制系统100是通过飞行控制计算机104的扑动控制模块102来实施的，扑动控制模块102与传感器106和推进组件110的推进旋翼组件108进行数据通信。扑动控制模块102实施一个或更多个控制律以控制推进旋翼桨叶组件112在纵向方向、横向方向、或者纵向方向和横向方向的组合上的扑动。传感器106能够操作成检测倾转旋翼飞行器的飞行参数以形成传感器数据114，然后，传感器数据114能够由扑动控制模块102使用来控制推进旋翼桨叶组件112的扑动。
传感器106可以包括横滚率传感器116、俯仰率传感器118和/或横摆率传感器120，横滚率传感器116、俯仰率传感器118和横摆率传感器120分别测量倾转旋翼飞行器的横滚率、俯仰率和横摆率。传感器106还可以包括法向加速度传感器或g力传感器122、横向加速度传感器124和/或纵向加速度传感器126，法向加速度传感器或g力传感器122、横向加速度传感器124和纵向加速度传感器126可以分别测量倾转旋翼飞行器的在竖向(NZ)方向、横向(NY)方向和纵向(NX)方向上的加速度。传感器106还可以包括吊架角度传感器128，吊架角度传感器128测量吊架组件130的吊架角度。传感器106还可以包括反吹扑动传感器132，反吹扑动传感器132测量推进旋翼盘134相对于斜盘136扑动的角度。传感器106还可以包括空速传感器138、高度传感器140和/或姿态传感器142，空速传感器138、高度传感器140和姿态传感器142分别测量倾转旋翼飞行器的空速、高度和姿态。传感器106还可以包括风速传感器144，风速传感器144测量倾转旋翼飞行器处或附近的风速。传感器106还可以包括循环控制件传感器146和/或集中控制件传感器148，循环控制件传感器146和集中控制件传感器148分别测量循环控制件在倾转旋翼飞行器的驾驶舱中的位置以及集中控制件在倾转旋翼飞行器的驾驶舱中的位置。传感器106还可以包括斜盘角度传感器150，斜盘角度传感器150测量斜盘136所定位的角度。传感器106还可以包括推进旋翼扑动传感器152，推进旋翼扑动传感器152测量推进旋翼桨叶组件112在纵向方向和/或横向方向上的扑动角度154以形成推进旋翼扑动测量结果156。替代测量扑动角度154或者与测量扑动角度154组合地，推进旋翼扑动传感器152可以测量沿着推进旋翼桨叶组件112的任何点已经扑动的扑动距离158。另外的传感器可以包括在传感器106中，或者传感器106的任何部分的任何组合可以包括在扑动控制系统100中。
如图4A至图4B中最佳可见的，当推进旋翼桨叶组件112以扑动角度154扑动时，推进旋翼盘134会倾向于沿特定的方向倾斜扑动角度154。在图4A中，推进旋翼桨叶组件112具有扑动角度154，使得推进旋翼盘134沿向内侧方向倾斜扑动角度154。在图4B中，推进旋翼桨叶组件112具有扑动角度154，使得推进旋翼盘134沿向外侧方向倾斜扑动角度154。当推进旋翼盘134沿向内侧方向扑动时，如图4A中所示，与在扑动角度154为0度并且推进旋翼盘134大致垂直于柱杆166时相比，内侧的推进旋翼桨叶组件112a距机翼164的前缘162具有更小的距离160。扑动控制系统100可以用来防止：内侧的推进旋翼桨叶组件112a与机翼164的前缘162之间的距离160变得非常小使得这两个结构之间可能接触。
扑动控制模块102包括操纵检测模块168，操纵检测模块168使用传感器数据114来判定倾转旋翼飞行器是处于稳态模式还是处于操纵模式。倾转旋翼飞行器的操纵模式通常与由传感器106检测到的飞行参数中的一个或更多个飞行参数的变化相关联。例如，如果推进旋翼扑动传感器152和俯仰率传感器118检测到用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼扑动的高的绝对值或相对值和俯仰率的高的绝对值或相对值，则操纵检测模块168可以确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式。由空速传感器138检测到的增大的空速或者由法向加速度传感器122检测到的增大的g力也可以使操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式。以下是可以由倾转旋翼飞行器执行的操纵的非限制性示例并且可以使操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式：急跃爬升、陡直爬升、俯冲、落叶式降落、扭转翻滚、竖向上升、45度线性上升、内觔斗、外觔斗、钟式尾冲、俯冲、快滚、突然翻滚、直立旋冲、反向旋冲、水平螺旋、半滚、急转跃升、古巴8字飞行、懒8字飞行、锤头式飞行、分裂“S”式飞行、剪刀式飞行(scissor)、战斗操纵、救援操纵、侦察操纵、或者前述各者中任一者的变型或组合、以及可能导致推进旋翼组件108的过度扑动的任何其他倾转旋翼飞行器操纵。
通过分析传感器数据114，操纵检测模块168还可以通过预测由倾转旋翼飞行器执行的操纵来确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式。例如，操纵检测模块168可以基于如通过循环控制件传感器146和集中控制件传感器148所测量的循环控制件和/或集中控制件在倾转旋翼飞行器的驾驶舱中的相对或绝对位置来确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式，比如在飞行员用力(hard)拉动这些控制件中的一个控制件以在飞机模式下执行操纵时。预测操纵的能力使得能够提早地检测到可能导致推进旋翼桨叶组件112的过度扑动的潜在的航空动力学力或其他力，并且因此使得扑动控制模块102能够在冒任何结构损坏的风险之前限制这种扑动。
如果操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于稳态模式，则扑动控制模块102可以从扑动阈值170识别或检索稳态扑动阈值。例如，稳态扑动阈值可以在纵向方向和横向方向两者上均处于0度或接近0度，以在倾转旋翼飞行器处于飞机模式时保持向前方向上的合适推力矢量。相反，如果操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式，则扑动控制模块102可以从扑动阈值170识别或检索与操纵模式相关联的操纵扑动阈值。例如，操纵扑动阈值可以落在5度与10度之间的范围内、比如为8度，以将推进旋翼桨叶组件112的扑动角度154限制在该阈值角度。
如以上所论述的，当推进旋翼组件108经历扑动时，推进旋翼盘134可以沿特定方向、比如沿向内侧方向、向外侧方向、向上方向或向下方向倾斜。操纵扑动阈值可以具有一个或更多个分量以限制推进旋翼盘134在特定方向上的倾斜。例如，操纵扑动阈值可以包括纵向分量和横向分量，其中，纵向操纵扑动阈值限制推进旋翼桨叶组件112的纵向扑动，并且横向操纵扑动阈值限制推进旋翼桨叶组件112的横向扑动。纵向操纵扑动阈值可以与横向操纵扑动阈值不同。例如，由于内侧的推进旋翼桨叶组件112a靠近机翼164的前缘162，因此横向操纵扑动阈值可以小于纵向操纵扑动阈值。还可以期望的是，限制推进旋翼盘134的如图4A中所示的向内侧倾斜的程度比限制推进旋翼盘134的如图4B中所示的向外侧倾斜的程度大。为了进一步细化扑动控制，横向操纵扑动阈值可以包括内侧分量和外侧分量，并且纵向操纵扑动阈值可以包括向上分量和向下分量。因此，在一些实施方式中，内侧横向操纵扑动阈值可以小于外侧横向操纵扑动阈值，使得推进旋翼盘134可以向内侧倾斜的角度比推进旋翼盘134可以向外侧倾斜的角度更受限制。
在一些实施方式中，操纵扑动阈值可以基于传感器数据114而变化。例如，扑动控制模块102可以根据横滚率传感器116和俯仰率传感器118的测量结果而识别落在5度与8度之间的范围内的操纵扑动阈值。在该示例中，预定范围的下端上的横滚率和俯仰率可以使扑动控制模块102识别在该范围的下端上的操纵扑动阈值，并且足够高的横滚率和俯仰率可以使扑动控制模块102识别在该范围的较高端上的操纵扑动阈值。因此，操纵扑动阈值可以与分别由横滚率传感器116和俯仰率传感器118测量的横滚率和俯仰率成比例，使得引起更多负载的操纵被给予更多的扑动余量(allowance)。扑动控制模块102可以使用由传感器106中的任一个传感器检测到的飞行参数来按比例、反比例或其他方式改变操纵扑动阈值。操纵扑动阈值还可以基于由操纵检测模块168检测到的操纵的类型或复杂度而变化。例如，如果操纵检测模块168检测到倾转旋翼飞行器正在执行或将执行特别易受推进旋翼桨叶组件112的过度扑动影响的类型的操纵，则扑动控制模块102可以识别升高的操纵扑动阈值以给予推进旋翼桨叶组件112更多的扑动余量，以便在执行操纵的同时仍防止推进旋翼桨叶组件112过度扑动或危险扑动。
可以对推进旋翼扑动测量结果156与从扑动阈值170识别或检索的操纵扑动阈值进行比较或求和，以确定扑动误差。为了确定稳态模式下的扑动误差，将推进旋翼扑动测量结果156与稳态扑动阈值进行比较或求和。响应于操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式、在操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式期间、或者在预测操纵检测模块168确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式时，斜盘调节确定模块172可以使用扑动误差、推进旋翼扑动测量结果156、操纵扑动阈值或其他参数来生成一个或更多个斜盘命令174。斜盘命令174包括用于使斜盘致动器176调节斜盘136的指令。随后，推进旋翼盘134可以依循斜盘136的调节以减少或控制推进旋翼桨叶组件112的扑动。例如，斜盘命令174可以调节斜盘136使得：扑动误差减小至约0度，或者推进旋翼桨叶组件112的扑动角度154减小至等于或小于操纵扑动阈值。
斜盘调节确定模块172还可以在生成斜盘命令174时使用传感器数据114。例如，斜盘调节确定模块172可以考虑由反吹扑动传感器132检测到的反吹扑动。在斜盘调节的每一度于推进旋翼桨叶组件112经历反吹扑动时可以仍转换成用于推进旋翼桨叶组件112的扑动调节的1度的同时，反吹扑动传感器132提供斜盘调节确定模块172在生成斜盘命令174时所要考虑的反吹偏差的测量结果，由此防止斜盘调节确定模块172过度补偿任何扑动误差。斜盘调节确定模块172还可以在生成斜盘命令174时考虑可能受传感器数据114影响的任何控制功率限制方案。斜盘命令174还可以包括纵向分量和横向分量以提供对斜盘136的纵向调节和横向调节两者。
在生成斜盘命令174之后，扑动控制模块102将斜盘命令174发送至斜盘组件178以减少推进旋翼桨叶组件112的扑动。由于斜盘命令174被发送至对斜盘136的运动进行控制的斜盘致动器176，因此斜盘命令174可以从纵向方向或横向方向中的任一者或两者上的度数调节或角度调节转换成每个致动器176为实现所需的斜盘角度必须移动的距离。如果斜盘致动器176是线性致动器，则斜盘命令174可以包括每个线性斜盘致动器176为实现斜盘136的所需角度必须移动的距离。例如，如果斜盘136要被向内侧横向地移动5度并且是由三个线性且周向的致动器176控制的，如图4A和图4B中所示，则斜盘命令174可以包括使内侧的致动器降低预定距离并使其他两个致动器升高预定距离的指令。
扑动控制系统100不限于仅在倾转旋翼飞行器处于飞机飞行模式时控制扑动角度154。例如，当倾转旋翼飞行器处于稳态向前飞行时，扑动角度154可以通过扑动控制系统100使用0度的稳态扑动阈值而被保持处于约0度以保持向前方向上的合适推力矢量。在该示例中，在向前的稳态飞行期间，推进旋翼扑动传感器152可以检测到推进旋翼桨叶组件112向外侧扑动2度且向尾部扑动2度。如果稳态扑动阈值处于0度或接近0度，则扑动控制模块102可以生成这样的斜盘命令174：斜盘命令174使斜盘136向内侧倾斜2度并向前倾斜2度，以校正扑动误差并将扑动角度154减小至约0度。
在一些实施方式中，操纵检测模块168还可以是能够操作成识别传感器数据114的飞行参数中的一个或更多个飞行参数与推进旋翼桨叶组件112的扑动之间的比例关系。然后，斜盘调节确定模块172可以基于这种比例关系而生成斜盘命令174。例如，如果扑动控制模块102识别到其中每秒5度的俯仰率引起推进旋翼桨叶组件112的1度的扑动的比例关系，则扑动控制模块102可以响应于操纵检测模块168检测到来自俯仰率传感器118的每秒5度的俯仰率而预测这种扑动且通过将斜盘136沿任一合适的方向调节1度来校正这种扑动。识别并校正这种比例关系允许扑动控制系统100将推进旋翼桨叶组件112保持在可接受的扑动阈值内。来自其他传感器106的传感器数据114与推进旋翼桨叶组件112的扑动之间的比例关系也可以由扑动控制模块102来识别，以改善扑动控制模块102的扑动控制能力。
本领域的普通技术人员将领会到的是，尽管在图3和图4A至图4B中示出了单个推进组件110，但扑动控制系统100可以用于控制两个或更多个推进组件的扑动，所述两个或更多个推进组件中的每个推进组件均可以接收单独的且独立生成的斜盘命令以控制其上的相应的推进旋翼桨叶组件的扑动。说明性的实施方式有助于防止推进旋翼桨叶组件112与机翼164的前缘162之间的接触。说明性的实施方式还防止万向架固定式或摆动式推进旋翼组件超出其间隙，使得推进旋翼桨毂及相关联的部件不会扑动成与周围结构比如柱杆166直接接触。因此，说明性的实施方式可以允许飞行员在驾驶倾转旋翼飞行器时进行更“无忧”的操纵。
参照附图的图5，示意性地示出了用于控制倾转旋翼飞行器的推进旋翼桨叶组件的扑动的控制律并且该控制律总体上以200表示。控制律200可以通过倾转旋翼飞行器的飞行控制计算机、比如图3中的飞行控制计算机104来实施。控制律200从下述两个分支开始：命令扑动确定部202和实际扑动确定部204。在稳态或操纵模式确定部206处，可以使用传感器数据208和其他逻辑来确定倾转旋翼飞行器是处于稳态模式还是操纵模式。在扑动阈值识别部210处，基于倾转旋翼飞行器是处于稳态模式还是操纵模式，识别扑动阈值。例如，如果倾转旋翼飞行器处于稳态模式，则可以识别在纵向方向和横向方向两者上的0度的扑动阈值。如果倾转旋翼飞行器被确定为处于操纵模式，则可以对扑动做出一些余量并且因此在纵向方向和横向方向两者上的操纵扑动阈值都可以大于零。操纵扑动阈值可以考虑来自传感器数据208的飞行参数。例如，更极端的操纵可以具有更高的操纵扑动阈值以提供更多的扑动余量。在实际扑动确定分支部204处，可以在推进旋翼扑动测量结果确定部212处确定纵向方向或横向方向中的任一者或两者上的推进旋翼扑动测量结果。推进旋翼扑动测量结果可以通过推进旋翼扑动传感器来获得。
在扑动误差确定部214处，可以对命令扑动确定部202和实际扑动确定部204进行比较或求和以确定扑动误差。一旦扑动误差被确定，就可以在斜盘命令生成部216处使用一个或更多个因子或变量来确定斜盘命令。例如，扑动控制模块可以识别比例控制增益并且使用比例控制增益来生成斜盘命令。比例控制增益可以应用与扑动误差成正比或反比的控制增益。例如，如果扑动误差是10％，则比例控制增益同样可以以10％被施加至斜盘，以防止扑动误差增大。扑动控制模块还可以识别积分控制增益并且使用积分控制增益来生成斜盘命令。积分控制增益可以应用使扑动误差减小回至0度的控制增益，这是因为仅比例控制增益可能不足以使扑动误差减小回至0度。可以将比例控制增益和积分控制增益中的任一者或两者应用至扑动误差以在斜盘命令生成部216处确定斜盘命令。例如，可以通过以下方式中的任一方式将控制增益应用至扑动误差：E x Kp x Ki、E x Kp、或者E x Ki，其中，E是扑动误差，Kp是比例控制增益，并且Ki是积分控制增益。
比例控制增益和积分控制增益可以变化以实现落在合适的阈值内的扑动角度而不会将推进旋翼组件驱动至“过度颤抖”或不稳定的模式。例如，将比例控制增益增大得太高可能会不必要地使推进旋翼桨叶组件震动。因此，相位和增益裕度可以基于动态稳定性来设定。比例控制增益或积分控制增益中的任一者或两者也可以基于传感器数据208而变化。例如，如果空速传感器检测到低空速，则比例控制增益和积分控制增益可以小于用于较高空速的比例控制增益和积分控制增益以提供更渐进的扑动校正。在另一示例中，比例控制增益和积分控制增益可以基于吊架角度和空速来进行调节。
斜盘命令还可以在斜盘命令生成部216处使用控制功率限制方案来确定，控制功率限制方案例如考虑传感器数据208比如反吹扑动测量结果或反吹扑动角度，由此防止斜盘命令过度补偿推进旋翼组件的实际扑动。斜盘命令生成部216还可以考虑从传感器数据208导出的任何预测的操纵，比如在传感器数据208与推进旋翼桨叶组件的扑动之间识别的任何比例关系。由斜盘命令生成部216生成的斜盘命令可以包括纵向分量和/或横向分量、以及用以使斜盘致动器将斜盘的角度改变合适的量的运动指令。由控制律200生成的斜盘命令减少或消除了推进旋翼桨叶组件的扑动误差。
参照附图中的图6，用于控制倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动的方法被示出为流程图300。该方法包括：接收可以通过推进旋翼扑动传感器确定的推进旋翼扑动测量结果(步骤302)。该方法包括：判定倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式(步骤304)。在某些实施方式中，确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来检测倾转旋翼飞行器处于操纵模式。另外，确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来预测操纵模式。如果该方法确定倾转旋翼飞行器处于操纵模式，则该方法识别操纵扑动阈值(步骤306)，并且使用推进旋翼扑动测量结果和操纵扑动阈值来确定扑动误差(步骤308)。在一些实施方式中，识别操纵扑动阈值可以包括：识别纵向操纵扑动阈值或横向操纵扑动阈值中的至少一者。如果该方法确定倾转旋翼飞行器不处于操纵模式而是处于稳态模式，则该方法识别稳态扑动阈值(步骤310)，并且使用推进旋翼扑动测量结果和稳态扑动阈值来确定扑动误差(步骤312)。
然后，该方法使用扑动误差来确定斜盘命令(步骤314)。在一些实施方式中，使用扑动误差来确定斜盘命令可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来确定斜盘命令。在其他实施方式中，使用扑动误差来确定斜盘命令可以包括：使用比例控制增益和积分控制增益来确定斜盘命令。在这些实施方式中，该方法可以包括：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来确定比例控制增益或积分控制增益中的任一者或两者。在一些实施方式中，该方法可以包括：识别推进旋翼组件的扑动与来自一个或更多个传感器的传感器数据的一个或更多个参数之间的比例关系。在该实施方式中，该方法可以使用比例关系来确定斜盘命令。该方法将斜盘命令发送至推进旋翼组件(步骤316)，由此减少倾转旋翼飞行器的推进旋翼桨叶组件的扑动。在某些实施方式中，发送斜盘命令可以包括：将斜盘命令发送至斜盘组件以减少推进旋翼桨叶组件的扑动。在其他实施方式中，将斜盘命令发送至推进旋翼组件可以包括：将斜盘命令发送至推进旋翼组件以将扑动误差减小至大致为零。
所描绘的实施方式中的流程图和框图示出了设备、方法和计算机程序产品的一些可能实施方案的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、区段或部分，代码的模块、区段或部分包括用于实施指定的一个或多个功能的一个或更多个可执行指令。在一些替代性的实施方案中，方框中提到的一个或多个功能可以不按照图中提及的顺序发生。例如，在一些情况下，取决于所涉及的功用，连续地示出的两个框可以基本上同时地执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的各实施方式的前述描述。本公开的各实施方式的前述描述并非意在是穷举的或将本公开限于所公开的精确形式，并且改型和变型鉴于以上教示是可能的，或者可以根据本公开的实践来获知。除非另外指出，否则如本文所使用的“或者”并不要求互相排他性。选择并描述各实施方式以说明本公开的原理及其实践应用，进而使本领域技术人员能够在各种实施方式中使用本公开以及通过适于所设想的特定用途的各种改型使用本公开。可以在不背离本公开的范围的情况下对各实施方式的设计、操作条件和布置做出其他替换型、改型、变型和省略。对本领域技术人员而言，当参照说明书时，说明性的实施方式的这些改型和组合以及其他实施方式将是明显的。因此，所附的权利要求意在涵盖任意这些改型或实施方式。

Claims (21)

1.一种用于倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动控制系统，所述扑动控制系统包括：
一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器能够操作成检测所述倾转旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成传感器数据，所述一个或更多个传感器包括推进旋翼扑动传感器，所述推进旋翼扑动传感器能够操作成检测推进旋翼扑动测量结果；以及
扑动控制模块，所述扑动控制模块与所述一个或更多个传感器进行数据通信，所述扑动控制模块包括操纵检测模块，所述操纵检测模块能够操作成使用所述传感器数据来检测所述倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式，所述扑动控制模块能够操作成识别与所述操纵模式相关联的操纵扑动阈值，
其中，所述扑动控制模块还能够操作成：使用所述推进旋翼扑动测量结果和所述操纵扑动阈值来生成斜盘命令，并且将所述斜盘命令发送至所述推进旋翼组件以减少所述推进旋翼组件的扑动。
2.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述一个或更多个传感器还包括从由下述各者组成的组选择的至少一个传感器：横滚率传感器、俯仰率传感器、横摆率传感器、法向加速度传感器、反吹扑动传感器和空速传感器。
3.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述操纵检测模块还能够操作成：响应于使用所述传感器数据预测到通过所述倾转旋翼飞行器执行的操纵，检测到所述倾转旋翼飞行器处于所述操纵模式。
4.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述操纵检测模块还能够操作成识别所述传感器数据的一个或更多个飞行参数与所述推进旋翼组件的扑动之间的比例关系；并且
其中，所述扑动控制模块还能够操作成使用所述比例关系来生成所述斜盘命令。
5.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述操纵扑动阈值还包括纵向分量和横向分量，纵向操纵扑动阈值不同于横向操纵扑动阈值。
6.根据权利要求5所述的扑动控制系统，其中，所述横向操纵扑动阈值小于所述纵向操纵扑动阈值。
7.根据权利要求5所述的扑动控制系统，其中，所述横向操纵扑动阈值还包括内侧分量和外侧分量，并且其中，内侧横向操纵扑动阈值小于外侧横向操纵扑动阈值。
8.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述扑动控制模块还能够操作成使用所述推进旋翼扑动测量结果和所述操纵扑动阈值来确定扑动误差，并且其中，所述扑动控制模块还能够操作成使用所述扑动误差来生成所述斜盘命令。
9.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述扑动控制模块还能够操作成识别用于生成所述斜盘命令的比例控制增益或者用于生成所述斜盘命令的积分控制增益中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的扑动控制系统，其中，所述斜盘命令将所述推进旋翼组件的扑动减小至等于或小于所述操纵扑动阈值。
11.一种倾转旋翼飞行器，包括：
机身；
机翼，所述机翼联接至所述机身；
至少一个推进组件，所述至少一个推进组件联接至所述机翼，所述至少一个推进组件各自包括推进旋翼组件；
一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器能够操作成检测所述倾转旋翼飞行器的一个或更多个飞行参数以形成传感器数据，所述一个或更多个传感器包括推进旋翼扑动传感器，所述推进旋翼扑动传感器能够操作成检测推进旋翼扑动测量结果；以及
飞行控制计算机，所述飞行控制计算机包括扑动控制模块，所述扑动控制模块与所述一个或更多个传感器进行数据通信，所述扑动控制模块包括操纵检测模块，所述操纵检测模块能够操作成使用所述传感器数据来检测所述倾转旋翼飞行器是否处于操纵模式，所述扑动控制模块能够操作成识别与所述操纵模式相关联的操纵扑动阈值；
其中，所述扑动控制模块还能够操作成：使用所述推进旋翼扑动测量结果和所述操纵扑动阈值来生成斜盘命令，并且将所述斜盘命令发送至所述推进旋翼组件以减少所述推进旋翼组件的扑动。
12.根据权利要求11所述的倾转旋翼飞行器，其中，所述推进旋翼组件还包括多个推进旋翼桨叶组件；并且
其中，所述推进旋翼扑动传感器还能够操作成测量所述推进旋翼桨叶组件的扑动角度以形成所述推进旋翼扑动测量结果。
13.根据权利要求11所述的倾转旋翼飞行器，其中，所述至少一个推进组件包括吊架组件，所述吊架组件能够在直升机飞行模式下的大致竖向取向与飞机飞行模式下的大致水平取向之间移动，所述吊架组件包括所述推进旋翼组件，所述推进旋翼组件包括多个推进旋翼桨叶组件；并且
其中，所述扑动控制模块还能够操作成：在所述倾转旋翼飞行器处于所述飞机飞行模式时减少所述推进旋翼桨叶组件的扑动，以防止所述推进旋翼桨叶组件与所述机翼之间的接触。
14.根据权利要求11所述的倾转旋翼飞行器，其中，所述操纵检测模块还能够操作成检测所述倾转旋翼飞行器是否处于稳态模式或所述操纵模式中的一者。
15.根据权利要求11所述的倾转旋翼飞行器，其中，所述机翼还包括第一外侧端部和第二外侧端部，所述第一外侧端部相应地具有与所述第一外侧端部联接的第一推进组件，所述第二外侧端部相应地具有与所述第二外侧端部联接的第二推进组件，并且其中，所述扑动控制模块能够操作成减少用于所述第一推进组件和所述第二推进组件的所述推进旋翼组件的扑动。
16.一种用于控制倾转旋翼飞行器的推进旋翼组件的扑动的方法，所述方法包括：
接收来自推进旋翼扑动传感器的推进旋翼扑动测量结果；
响应于检测到所述倾转旋翼飞行器处于操纵模式而识别操纵扑动阈值；
使用所述推进旋翼扑动测量结果和所述操纵扑动阈值来确定扑动误差；
使用所述扑动误差来确定斜盘命令；以及
将所述斜盘命令发送至所述推进旋翼组件以减少所述推进旋翼组件扑动。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，识别所述操纵扑动阈值还包括：识别纵向操纵扑动阈值或者横向操纵扑动阈值中的至少一者。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，检测到所述倾转旋翼飞行器处于所述操纵模式还包括以下各者中的至少一者：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据而检测到所述倾转旋翼飞行器处于所述操纵模式；或者使用来自一个或更多个传感器的传感器数据而预测到所述操纵模式。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述斜盘命令还包括以下各者中的至少一者：使用来自一个或更多个传感器的传感器数据来确定所述斜盘命令；使用比例控制增益来确定所述斜盘命令；或者使用积分控制增益来确定所述斜盘命令。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：识别所述推进旋翼组件的扑动与来自一个或更多个传感器的传感器数据的一个或更多个参数之间的比例关系；以及基于所述比例关系而确定所述斜盘命令。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述斜盘命令发送至所述推进旋翼组件以减少所述推进旋翼组件的扑动还包括：将所述斜盘命令发送至所述推进旋翼组件以将所述扑动误差减小至大致为零。
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