CN109407685B - 用于旋翼飞行器总距动力保持的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作旋翼飞行器的方法，其包括通过执行以下操作来提供动力保持：在飞行期间监视旋翼飞行器的一个或更多个操作参数，根据操作参数与和用于动力保持的动力设置相关联的操作限制之间的关系来确定操作参数是否需要调整，以及响应于确定操作参数需要调整来确定用于旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备的飞行参数。提供动力保持还包括：根据按照飞行参数生成的飞行员控制设置将位置设置信号发送至旋翼飞行器的配平组件，以设置连接至配平组件的飞行员控制装置的第一位置；以及根据飞行员控制装置的第二位置来控制飞行控制设备控制。

Description

用于旋翼飞行器总距动力保持的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于旋翼飞行器中的自动飞行控制的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于旋翼飞行器的总距动力保持的系统和方法。
背景技术
旋翼飞行器可以包括具有一个或更多个主旋翼系统的一个或更多个旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支撑飞行中的旋翼飞行器的重量，并且产生推力以在向前飞行时移动旋翼飞行器。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以在与主旋翼系统的旋转方向相同的方向上产生推力，以对抗由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了旋翼飞行器平稳且有效的飞行，飞行员平衡发动机动力、主旋翼总体推力、主旋翼循环推力和尾旋翼推力，并且控制系统可以辅助飞行员稳定旋翼飞行器并且减少飞行员工作负担。
发明内容
在一个实施方式中，一种旋翼飞行器，其包括：总距控制装置和总距位置传感器，该总距位置传感器连接至总距控制装置并且能够进行操作以生成指示总距控制装置的位置的总距位置信号。飞行控制计算机(FCC)与总距位置传感器进行信号通信，并且能够进行操作以响应于动力保持激活信号并且还响应于总距位置信号的指示总距控制装置被过驱动的第一总距位置信号来为旋翼飞行器提供动力保持。FCC还能够进行操作以确定用于动力保持的动力设置和与动力保持相关联的一个或更多个操作限制。旋翼飞行器还包括：总距配平马达，其连接至总距控制装置并且与FCC进行信号通信；以及一个或更多个飞行控制设备，其连接至FCC并且能够进行操作以响应于从FCC接收到的飞行控制设备控制信号而控制旋翼飞行器的飞行。FCC能够进行操作以根据一个或更多个操作限制与由在FCC处接收到的一个或更多个传感器信号指示的一个或更多个操作参数之间的关系来确定用于一个或更多个飞行控制设备的飞行参数，并且FCC还能够进行操作以根据飞行参数来确定飞行员控制设置并且根据飞行员控制设置来生成总距设置命令。总距配平马达能够进行操作以根据总距设置命令来移动总距控制装置，并且其中FCC能够进行操作以根据总距位置信号中的第二总距位置信号来生成飞行控制设备控制信号，并且将飞行控制设备控制信号发送至一个或更多个飞行控制设备。
一种用于旋翼飞行器的实施方式飞行控制系统计算机(FCC)，其包括处理器和存储有要由处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质，所述程序包括用于提供动力保持的指令。用于提供动力保持的指令包括用于以下操作的指令：根据与根据至少旋翼飞行器的操作状态而选择的动力设置相关联的操作限制来调整一个或更多个飞行参数，根据飞行参数来控制一个或更多个飞行员控制装置的定位，以及根据一个或更多个飞行员控制装置的定位来控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备。
一种用于操作旋翼飞行器的方法的实施方式，其包括通过执行以下操作来提供动力保持：在飞行期间监视旋翼飞行器的一个或更多个操作参数，根据一个或更多个操作参数与和用于动力保持的动力设置相关联的一个或更多个操作限制之间的关系来确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整，以及响应于确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数需要调整而确定用于旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备的飞行参数。提供动力保持还包括根据按照飞行参数生成的飞行员控制设置将位置设置信号发送至旋翼飞行器的配平组件，以设置连接至配平组件的飞行员控制装置的第一位置，并且根据飞行员控制装置的第二位置来控制飞行控制设备控制。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：
图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器；
图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统；
图3代表性地示出了根据一些实施方式的三环路飞行控制系统201；
图4A是示出根据一些实施方式的驾驶舱控制布置的图；
图4B是示出根据一些实施方式的周期距控制组件和总距控制组件的布置的图；
图4C是示出根据一些实施方式的总距控制组件和运动的范围的图；
图5是示出根据一些实施方式的用于执行动力保持的方法的流程图；
图6是示出根据一些实施方式的动力保持下的飞行参数的图表。
具体实施方式
下面描述本公开内容的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未必全部在本说明书中描述。当然，将要理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随实现方式的不同而不同。此外，应该理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言仍然是日常任务。
在本文中，在描绘附图中的设备时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将会认识到的，本文所描述的设备、构件、装置等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的设备可以以任何期望的方向定向，因此使用诸如“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样的部件的各方面的空间取向。
越来越多地使用旋翼飞行器，特别是用于商业应用和工业应用，导致了更大更复杂的旋翼飞行器的发展。然而，随着旋翼飞行器变得越来越大越来越复杂，飞行旋翼飞行器与固定翼飞行器之间的差异也越来越明显。由于旋翼飞行器使用一个或更多个主旋翼来同时提供升力、控制姿态、控制高度并且提供横向或位置移动，因此不同的飞行参数和控制装置彼此紧密地耦合，这是因为主旋翼的空气动力特性影响每个控制装置和运动轴。例如，旋翼飞行器在巡航速度或高速下的飞行特性可能与在悬停时或相对较低速度下的飞行特性显著不同。另外，对于主旋翼上的不同轴的不同飞行控制输入，例如周期距(cyclic)输入或总距(collective)输入，影响旋翼飞行器的其他飞行控制装置或飞行特性。例如，使旋翼飞行器的机头向前俯仰来增加前进速度将通常导致旋翼飞行器高度降低。在这种情况下，可以增加总距来保持水平飞行，但是总距的增加需要在主旋翼处的动力增加，这又需要来自尾旋翼的额外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入较少彼此密切关联并且不同速度状态下的飞行特性彼此比较密切相关。
近来，在旋翼飞行器中引入了电传飞行(fly-by-wire，FBW)系统，以在稳定地驾驶旋翼飞行器方面辅助飞行员并且减轻飞行员的工作负担。FBW系统在不同飞行状态下可以针对周期距控制输入、踏板控制输入或总距控制输入来提供不同的控制特性或响应，并且可以通过将物理飞行特性解耦来提供稳定性辅助或增强，使得飞行员免于需要补偿发给旋翼飞行器的一些飞行命令。FBW系统可以在布置在飞行员控制装置与飞行控制系统之间的一个或更多个飞行控制计算机(FCC)中实现，从而向飞行控制提供校正，这帮助更有效地操作旋翼飞行器或使旋翼飞行器进入稳定飞行模式同时仍允许飞行员重写(override)FBW控制输入。例如，旋翼飞行器中的FBW系统可以自动地调整发动机输出的动力以匹配总距控制输入、在周期距控制输入期间应用总距或动力校正、提供一个或更多个飞行控制程序的自动化、提供默认或建议的控制定位等。
用于旋翼飞行器的FBW系统必须针对FBW控制的飞行参数提供稳定的飞行特性，同时允许飞行员重写或加工由FBW系统建议的任何建议飞行参数。另外，在为旋翼飞行器飞行提供增强的控制和自动化功能时，FBW必须保持直观且易于飞行员使用飞行控制系统。因此，FBW系统调整飞行员飞行控制装置，以使得控制装置处于与相关飞行参数相关联的位置。例如，FBW可以调整总距杆以提供建议的或FBW控制的飞行参数，并且所述参数反映总距或动力设置。因此，当飞行员释放总距杆并且FBW提供总距控制命令时，总距杆与实际动力或总距设置有关地被直观定位，以使得当飞行员抓住总距杆以重新控制时，该控制杆被定位在飞行员所预计的杆针对主旋翼的实际总距设置被定位的位置处。类似地，FBW系统使用周期距杆来例如调整飞行路径的湍流、漂移或其他干扰，并且可以在FBW系统补偿周期距控制时移动周期距杆。因此，当飞行员抓住周期距杆以从FBW系统取得对飞行的控制时，周期距杆被定位成反映实际的周期距设置。
本文介绍的系统的实施方式意在提供用于旋翼飞行器中的动力保持的系统和方法。旋翼飞行器的飞行控制系统提供了自动使旋翼飞行器以在总距控制装置上的选择的动力设置飞行或者自动使旋翼飞行器保持在总距控制装置上的选择的动力设置的子系统。实时地监视动力设置，并且总距位置被持续自动地调整以将发动机操作参数保持在其限制或者可接受的操作范围内。动力保持系统允许飞行员选择在不需要飞行员干预的情况下由FBW系统自动执行的动力设置。飞行控制系统将发动机设置成以选择的动力设置操作并且调整总距设置，以在将主旋翼每分钟转数(RPM)保持在选择的范围内的同时优化旋翼飞行器的性能。设置动力保持通过减少监视例如总距设置、发动机温度、涡轮RPM、发动机扭矩或其他相关的旋翼飞行器操作参数的需求而减少了飞行员工作负担并且允许飞行员集中精力于“风挡之外”。此外，动力保持系统持续监视发动机温度、发动机涡轮RPM和发动机扭矩，以针对所选择的动力水平来保持优化的总距设置。
在一些实施方式中，飞行员可以选择用于动力保持的动力设置，并且该动力保持指示用于一个或更多个操作参数例如发动机扭矩、发动机温度和发动机速度或RPM的一组操作限制，并且FCC可以基于与动力设置相关联的限制来确定初始总距设置。例如，FCC可以确定在发动机要以限制或者低于限制的某个预定设置运行的情况下将会生成的估计动力，并且确定将有效地使用计算出的动力输出的总距设置。动力设置可能与发动机被评定为以动力设置运行的持续时间有关。例如，用于动力保持的动力设置可以是最大连续动力(MCP)、最大起飞动力(MTOP)、三十秒最大动力(30SMP)、两分钟最大动力(2MMP)。用于发动机、传动装置、控制系统等的各种部件和子系统基于特定使用水平的使用时间针对被评定，其中，基于使用的量和类型，不同部件需要替换或者至少需要检查。操作旋翼飞行器特别是发动机中的系统超过规定的操作参数导致增加的磨损和应力引起的“发动机的燃烧时间(burning up time on the engine)”，并且可能需要对相关系统的额外的维护或者检查，所述增加的磨损和应力是由超过规定限制引起的。
根据相关动力设置施加在发动机、主旋翼传动系统、主旋翼、控制系统等的应力或磨损来确定不同的动力额定值。例如，MCP设置是旋翼飞行器部件被评定为能够持续维持的最大动力设置，而MTOP是旋翼飞行器部件被评定为能够维持达限制时间例如5分钟的最大动力设置。MTOP通常高于MCP，并且通常建议用于普通情况，例如可能需要超过巡航动力的额外动力的起飞。在紧急情况下，飞行员可能需要超出MTOP提供的额外的动力。例如，在起飞期间发动机故障(在多发动机旋翼飞行器中)的情况下，飞行员可能需要使用应急动力设置以便稳定旋翼飞行器和/或旋翼飞行器着陆。2MMP设置和30SMP设置可以被认为是应急动力设置，并且可以限定旋翼传感器部件被评定为最高操作分别达两分钟或三十秒的动力设置。
例如，针对以中等速度例如大约40海里/小时的旋翼飞行器飞行的动力要求低于针对以悬停速度或低速飞行的动力要求。从低速飞行到中等速度飞行的飞行员转换可能具有在旋翼飞行器加速时变得可用的多余的动力。因此，当飞行员起飞时，通过低速至中等速度加速，飞行员可能想要使用MTOP设置，并且可能增加了在旋翼飞行器加速时可用于额外总距和额外爬升的动力。同样地，当飞行员从中等速度减速至较低速度时，例如用于着陆、操纵或者接近时，针对飞行的动力要求会增加。当在MTOP下飞行的旋翼飞行器减速时，在没有减小总距并且没有降低保持主旋翼速度所需的动力的情况下，飞行员冒发动机的操作参数超过相关操作限制的风险。在另一示例中，由于空气密度随着高度增加而较小，因此旋翼飞行器的发动机可能变得效率较低并且提供较低的动力。因此，在高海拔和相对较高空气温度下操作的旋翼飞行器可能将发动机温度作为主要限制性能因素，并且旋翼飞行器可能需要随着旋翼飞行器上升并且发动机变得效率较低时降低主旋翼的动力要求。在另一示例中，旋翼飞行器的重量或者有效载荷影响旋翼飞行器的性能和动力要求。因此，相对较重并且在冷空气温度下飞行的旋翼飞行器可能将发动机扭矩限制作为主要限制性能因素。
FCC可以从发动机中的传感器或监视发动机的传感器接收操作参数反馈来确定发动机温度、速度(或RPM)以及扭矩。在一些实施方式中，当飞行员使总距杆处于过驱动位置时，FCC接收来自飞行员的指令以进入动力保持。当飞行员参与动力保持时，FCC将总距杆驱动至与所选择的动力水平相关联的位置，并且监视发动机温度、发动机速度或涡轮RPM以及发动机扭矩。FCC可以使用来自发动机的操作参数反馈来确定任何监视的操作参数是否在相关限制附近或者正在接近相关限制，并且调整总距或发动机动力设置来降低所需的来自发动机的动力以降低操作参数例如涡轮燃烧室的温度、发动机压缩机涡轮的速度或RPM或者发动机的轴的扭矩输出。所需的来自发动机的动力的降低允许发动机以降低的操作参数操作并且避免超过发动机操作参数限制。尽管FCC可以将主旋翼桨叶的总距俯仰调整成较低的迎角以降低保持主旋翼RPM所需的动力，但是FCC还可以将主旋翼桨叶的总体桨距(collective pitch)调整成较高的角度以利用在发动机处可用的未使用的动力。
图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器101。旋翼飞行器101具有主旋翼系统103，该主旋翼系统103包括多个主旋翼桨叶105。每个主旋翼桨叶105的俯仰可以由斜盘107控制，以选择性地控制旋翼飞行器101的姿态、高度和运动。可以使用斜盘107来总体地和/或周期地改变主旋翼桨叶105的俯仰。旋翼飞行器101还具有反扭矩系统，该反扭矩系统可以包括尾旋翼109、无尾旋翼(NOTAR)或双主旋翼系统。在具有尾旋翼109的旋翼飞行器中，每个尾旋翼桨叶111的俯仰被总体地改变，以改变反扭矩系统的推力，从而提供对旋翼飞行器101的方向控制。尾旋翼桨叶111的俯仰由一个或更多个尾旋翼止动器改变。在一些实施方式中，FBW系统向尾旋翼止动器或主旋翼止动器发送电信号以控制旋翼飞行器的飞行。
由发动机115向主旋翼系统103和反扭矩系统提供动力。可以存在一个或更多个发动机115，所述一个或更多个发动机115可以根据来自FBW系统的信号来控制。发动机115的输出被提供至驱动轴117，该驱动轴117分别通过主旋翼传动装置119和尾旋翼传动装置机械地和在操作上耦合至旋翼系统103和反扭矩系统。
旋翼飞行器101还包括机身125和尾部123。尾部123可以具有用于控制和稳定旋翼飞行器101的飞行的其他飞行控制设备，例如水平或垂直稳定器、舵、升降舵或其他控制装置或稳定面。机身125包括驾驶舱127，驾驶舱127包括显示器、控制装置和仪表。应该理解，虽然旋翼飞行器101被描绘为具有某些示出的特征，但是旋翼飞行器101还可以具有各种特定于实现方式的构造。例如，在一些实施方式中，如所示出的，驾驶舱127被构造成容纳飞行员或者飞行员和副飞行员。然而，还设想，可以远程操作旋翼飞行器101，在这种情况下，驾驶舱127可以被配置为全功能驾驶舱以容纳飞行员(并且可能还有副飞行员)以提供更大的使用灵活性，或者可以被构造成具有有限功能的驾驶舱(例如，仅容纳一个人的驾驶舱，这一个人将作为进行操作的飞行员，但也许还具有远程副飞行员，或者这一个人将用作副飞行员或后备飞行员，同时远程执行主驾驶功能)。在其他设想的实施方式中，旋翼飞行器101可以被构造为无人交通工具，在这种情况下，可以完全取消驾驶舱127以节省空间和成本。
图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统201。飞行员可以操纵一个或更多个飞行员飞行控制装置以控制旋翼飞行器的飞行。飞行员飞行控制装置可以包括人工控制装置，例如周期距控制组件217中的周期距杆231、总距控制组件219中的总距杆233以及踏板控制组件221中的踏板239。由飞行员向飞行员飞行控制装置提供的输入可以通过飞行控制系统201以机械方式和/或电子方式(例如，经由FBW飞行控制系统)发送至飞行控制设备。飞行控制设备可以表示能够进行操作以改变旋翼飞行器的飞行特性的设备。作为示例，旋翼飞行器上的飞行控制设备可以包括能够进行操作以改变主旋翼桨叶105和尾旋翼桨叶111的位置或迎角或者改变发动机115的动力输出的机械和/或电气系统。飞行控制设备包括诸如斜盘107、尾旋翼止动器113的系统以及能够进行操作以控制发动机115的系统。飞行控制系统201可以独立于机组人员来调整飞行控制设备，以使旋翼飞行器稳定、减少机组人员的工作负担等。飞行控制系统201包括：总体地调整飞行控制设备的发动机控制计算机(engine control computer，ECCU)203、飞行控制计算机(FCC)205以及飞行器传感器207。
飞行控制系统201具有一个或更多个FCC 205。在一些实施方式中，提供多个FCC205以用于冗余。FCC 205内的一个或更多个模块可以部分地或全部地体现为用于执行本文描述的任何功能的软件和/或硬件。在飞行控制系统201是FBW飞行控制系统的实施方式中，FCC 205可以分析飞行员输入并且向ECCU 203、尾旋翼止动器113和/或用于斜盘107的止动器发送相应的命令。此外，FCC 205被配置成并且通过与每个飞行员飞行控制装置相关联的传感器来接收来自飞行员控制装置的输入命令。通过测量飞行员控制装置的位置来接收输入命令。FCC 205还对飞行员控制装置的触觉提示命令进行控制，或者在例如仪表板241上的仪表中显示信息。
ECCU 203控制发动机115。例如，ECCU 203可以改变发动机115的输出动力以控制主旋翼桨叶或尾旋翼桨叶的旋转速度。ECCU 203可以根据来自FCC 205的命令来控制发动机115的输出动力，或者可以基于反馈例如主旋翼桨叶的测量的RPM来控制发动机115的输出动力。
飞行器传感器207与FCC 205通信。飞行器传感器207可以包括用于测量各种旋翼飞行器系统、飞行参数、环境状况等的传感器。例如，飞行器传感器207可以包括：用于测量空速、高度、姿态、位置、取向、温度、空速、垂直速度等的传感器。其他传感器207可以包括依赖于源自旋翼飞行器外部的数据或信号的传感器，例如全球定位系统(GPS)传感器、VHF全向范围传感器、仪表着陆系统(ILS)等。
周期距控制组件217连接至周期距配平组件229，周期距配平组件229具有：一个或更多个周期距位置传感器211、一个或更多个周期距止动传感器235以及一个或更多个周期距致动器或周期距配平马达209。周期距位置传感器211测量周期距杆231的位置。在一些实施方式中，周期距杆231是沿两个轴移动并且允许飞行员控制俯仰和滚转的单个控制杆，俯仰是旋翼飞行器的机头的垂直角度(vertical angle)，滚转是旋翼飞行器的左右摆动(side-to-side)角度。在一些实施方式中，周期距控制组件217具有分开测量滚转和俯仰的单独的周期距位置传感器211。用于检测滚转和俯仰的周期距位置传感器211分别生成滚转信号和俯仰信号(有时分别被称为周期距经度信号和周期距纬度信号)，滚转信号和俯仰信号被发送至FCC 205，FCC 205控制斜盘107、发动机115、尾旋翼109或相关的飞行控制设备。
周期距配平马达209连接至FCC 205，并且从FCC 205接收信号以移动周期距杆231。在一些实施方式中，FCC 205根据以下中的一个或更多个或者根据由飞行员选择的预定功能来确定针对周期距杆231的建议周期距杆位置：总距杆位置、踏板位置、旋翼飞行器的速度、高度和姿态、发动机RPM、发动机温度、主旋翼RPM、发动机扭矩或者其他旋翼飞行器系统状况或飞行状况。建议周期距杆位置是由FCC 205确定以产生期望的周期距动作的位置。在一些实施方式中，FCC 205向周期距配平马达209发送指示建议周期距杆位置的建议周期距杆位置信号。虽然FCC 205可以命令周期距配平马达209移动周期距杆231至特定位置(这又将相应地驱动与斜盘107相关联的止动器)，但是周期距位置传感器211检测由周期距配平马达206设置的或由飞行员输入的周期距杆231的实际位置，从而允许飞行员重写(override)建议周期距杆位置。周期距配平马达209连接至周期距杆231，使得在配平马达正在驱动周期距杆231的同时飞行员可以移动周期距杆231，以重写建议周期距杆位置。因此，在一些实施方式中，FCC 205从周期距位置传感器211接收指示实际周期距杆位置的信号，并且不依赖于建议周期距杆位置来命令斜盘107。
类似于周期距控制组件217，总距控制组件219连接至总距配平组件225，总距配平组件225具有：一个或更多个总距位置传感器215、一个或更多个总距止动传感器237以及一个或更多个总距止动器或总距配平马达213。总距位置传感器215测量总距控制组件219中的总距杆233的位置。在一些实施方式中，总距杆233是沿着单个轴移动或者具有杠杆式动作的单个控制杆。总距位置传感器215检测总距杆233的位置，并且将总距位置信号发送至FCC 205，FCC 205根据总距位置信号来控制发动机115、斜盘止动器或相关的飞行控制设备，以控制旋翼飞行器的垂直运动。在一些实施方式中，FCC 205可以向ECCU 203发送动力命令信号并且向主旋翼止动器或斜盘止动器发送总距命令信号，使得主桨叶的迎角总体升高或降低，并且发动机动力被设置为提供所需的动力以保持主旋翼RPM大致恒定。
总距配平马达213连接至FCC 205，并且从FCC 205接收信号以移动总距杆233。类似于对建议周期距杆位置的确定，在一些实施方式中，FCC205根据以下中的一个或更多个或者根据由飞行员选择的预定功能来确定对总距杆233的建议总距杆位置：周期距杆位置、踏板位置、旋翼飞行器的速度、高度和姿态、发动机RPM、发动机温度、主旋翼RPM、发动机扭矩或者其他旋翼飞行器系统状况或飞行状况。FCC 205生成建议总距杆位置，并且将相应的建议总距杆信号发送至总距配平马达213，以移动总距杆233至特定位置。总距位置传感器215检测由总距配平马达213设置的或由飞行员输入的总距杆233的实际位置，从而允许飞行员重写建议总距杆位置。
踏板控制组件221具有测量踏板控制组件221中的踏板或其他输入元件的位置的一个或更多个踏板传感器227。在一些实施方式中，踏板控制组件221不含配平马达或止动器，并且可以具有在飞行员释放踏板时使踏板居中的机械返回元件。在其他实施方式中，踏板控制组件221具有根据来自FCC 205的信号将踏板驱动至建议踏板位置的一个或更多个配平马达。踏板传感器227检测踏板239的位置并将踏板位置信号发送至FCC205，FCC 205控制尾旋翼109以使旋翼飞行器偏航或绕垂直轴旋转。
周期距配平马达209和总距配平马达213可以分别将周期距杆231和总距杆233驱动至建议位置。周期距配平马达209和总距配平马达213可以分别将周期距杆231和总距杆233驱动至建议位置，但是该移动能力还可以用于向飞行员提供触觉提示。当飞行员正移动该杆来指示特定状况时，配平马达209和213可以沿特定方向推动相应的杆。由于FBW系统将该杆与一个或更多个飞行控制设备在机械上断开连接，因此飞行员可能不会感觉到与飞行控制组件机械地连接的杆中所固有的急停、振动或其他触觉提示。在一些实施方式中，FCC205可以使配平马达209和213抵抗驾驶员命令而推动，以使得驾驶员感觉到阻力，或者可以命令一个或更多个摩擦设备提供当驾驶员移动该杆时感觉到的摩擦。因此，FCC 205通过在该杆上提供压力和/或摩擦来控制对杆的感觉。
另外，周期距控制组件217、总距控制组件219和/或踏板控制组件221可以各自具有确定飞行员是否正在操纵特定控制设备的一个或更多个止动传感器。例如，周期距控制组件217可以具有确定飞行员正握持周期距杆231的周期距止动传感器235，而总距控制组件219具有确定飞行员是否正握持总距杆233的总距止动传感器237。这些止动传感器235、237检测由飞行员输入引起的相应控制杆的运动和/或位置，而不是由来自FCC 205的命令、旋翼飞行器振动等引起的运动和/或位置，并且向FCC205提供指示这样的情况的反馈信号。当FCC 205检测到飞行员控制着或者正在操纵特定控制装置时，FCC 205可以确定该杆脱离止动(out-of-detent，OOD)。类似地，当来自止动传感器的信号向FCC 205指示飞行员已释放了特定杆时，FCC可以确定该杆处于止动(in-detent，ID)。FCC 205可以基于特定杆或飞行员控制装置的止动状态来向一个或更多个飞行系统提供不同的默认控制命令或自动化命令。
现在转到飞行控制系统201的操作方面，图3以高度示意性方式示出了飞行控制系统201可以将FBW功能实现为运行某些控制律的一系列相互关联的反馈环路的方式。图3代表性地示出了根据实施方式的三环路飞行控制系统201。在一些实施方式中，三环路飞行控制系统201的元件可以至少部分地由FCC 205来实现。然而，如图3中所示，三环路飞行控制系统201的部件(301、303、305、307)中的所有部件、一些部件或无部件可以位于旋翼飞行器100外部或远程处，并且通过网络连接309与机载设备通信。
图3的三环路飞行控制系统201具有：飞行员输入311、外环路313、速率(中)环路315、内环路317、解耦器319以及飞行器装置321(例如，对应于诸如斜盘107、尾旋翼传动装置212等的飞行控制设备、驱动飞行控制设备的致动器(未示出)、诸如飞行器传感器207、位置传感器211、215、止动传感器235、237等的传感器等)。
在图3的示例中，三环路设计将内稳定化环路和速率反馈环路与外引导和跟踪环路分开。控制律结构主要将整体稳定化任务和减少飞行员工作负担的相关任务分配给内环路317。接下来，中环路315提供速率增强。外环路313集中于引导和跟踪任务。由于内环路317和速率环路315提供了大部分的稳定性，因此在外环路层面上需要较少的控制努力。如在图3中代表性地示出的，由于对于飞行稳定性来说外环路313的任务不是必需的，因此可以提供开关322以接通和断开外环路飞行增强。
在一些实施方式中，内环路317和速率环路315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。内环路和速率环路二者都可以独立于各种外环路保持模式而保持激活。外环路313可以包括级联的环路层，所述环路层包括姿态环路、速度环路、位置环路、垂直速度环路、高度环路以及航向环路。根据一些实施方式，在所示的环路中运行的控制律考虑到解耦以其他方式耦合的飞行特性，这又可以提供更稳定的飞行特性和减少的飞行员工作负担。此外，外环路313可以考虑到某些高级别任务或飞行模式的自动化或半自动化操作，从而进一步减轻飞行员工作负担并且允许飞行员集中于其他事项，所述其他事项包括观察周围地形。
在一些实施方式中，可以在外环路313中实现或者控制动力保持功能。在实施方式中，动力保持可以是在FCC 205上运行的软件，并且可以通过激活监视来自ECCU的指示发动机操作参数的反馈并且相应地调整总距的状态机来使内环路317执行动力保持。内环路317可以接收来自飞行器装备321例如传感器或者其他仪表的传感器数据，并且调整总距杆位置、总距设置和/或动力设置，以保持发动机操作参数在所选择的动力设置的限制内。因此，内环路317可以持续地监视发动机操作参数并且相应地调整飞行参数例如总距设置。在另一实施方式中，外环路313可以在飞行员输入311例如总距杆处接收命令来设置动力保持，并且确定所选择的动力设置的限制。外环路313可以监视来自ECCU的反馈，并且确定对总距设置的任何调整，然后使内环路317设置、调整或保持总距杆位置，发信号或发信息通知内环路317设置、调整或保持总距杆位置。
图4A是示出根据一些实施方式的驾驶舱控制布置421的图。在一些实施方式中，旋翼飞行器在包括周期距控制组件217、总距控制组件219和踏板控制组件221的三个飞行控制组件中具有三组飞行员飞行控制装置。为每个飞行员提供一组各飞行员飞行控制装置(飞行员可能包括主飞行员、副飞行员或备用飞行员)。
通常，周期距飞行员飞行控制装置可以允许飞行员通过周期距控制组件217提供周期距输入以设置或调整主旋翼桨叶的周期距配置，其改变了在主旋翼旋转时各个主旋翼桨叶的角度。这在旋转周期的不同点处产生不同量的升力，导致旋翼飞行器俯仰或滚转。总距飞行员飞行控制装置可以允许飞行员通过总距控制组件219提供总距输入以设置或调整主旋翼桨叶的总距配置，以使得对于所有主旋翼桨叶的迎角可以以相同的量同时总体地改变，导致上升、下降、加速和减速。反扭矩飞行员飞行控制装置可以允许飞行员改变施加到旋翼飞行器的反扭矩力的量。尾旋翼桨叶可以进行操作以对抗通过驱动主旋翼产生的扭矩。反扭矩飞行员飞行控制装置可以允许飞行员通过踏板控制组件221提供踏板输入，并且改变施加的反扭矩力的量以改变旋翼飞行器的航向。例如，提供大于通过驱动主旋翼产生的扭矩的反扭矩力可以使旋翼飞行器沿第一方向旋转。类似地，提供小于通过驱动主旋翼产生的扭矩的反扭矩力可能使旋翼飞行器沿与第一方向相反的第二方向旋转。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的俯仰并且增加或减小由尾旋翼桨叶产生的推力来改变施加的反扭矩力的量。
图4B是示出根据一些实施方式的周期距控制组件217和总距控制组件219的布置的图。在一些实施方式中，提供了两个周期距控制组件217和两个总距控制组件219。周期距控制组件219每个具有耦接至周期距配平组件229A和229B的周期距杆231。总距控制组件219每个具有耦接至总距配平组件225的总距杆233。配平组件225、229A和229B能够进行操作以接收和测量来自飞行员的通过相应的杆231和233的周期距输入和总距输入的机械通信。在一些实施方式中，提供了两个周期距配平组件229A和229B，并且两个周期距配平组件229A和229B连接至周期距控制组件217中的每一个。周期距配平组件中的一个是管理滚转或左/右周期倾斜移动的周期距滚转配平组件229A，并且另一个周期距配平组件是管理俯仰或前/后倾斜移动的周期距俯仰组件229B。在一些实施方式中，配平组件225、229A和229B将机械输入转换成发送至FCC的滚转信号、俯仰信号和总距位置信号。这些配平组件225、229A和229B除了其他项目以外可以包括用于测量总距杆233的位置或者周期距杆231的不同移动轴的测量装置。在配平组件225、229A和229B的每一个中的配平马达可以驱动或者设置周期距控制组件217或总距控制组件219的位置。
周期距配平组件229A和229B以及总距配平组件225可以是FBW飞行控制系统的组件，并且来自周期距配平组件229A和229B以及总距配平组件225的测量结果可以被发送至能够进行操作以指导飞行控制设备执行通过配平组件225、229A和229B测量的命令的FCC。例如，FCC可以与致动器或能够进行操作以改变主旋翼桨叶的位置的其他装置进行通信，并且FCC可以生成被发送至斜盘致动器或控制系统以控制主旋翼桨叶的角度的周期距控制命令和/或总距控制命令。
图4C是示出根据一些实施方式的总距控制组件219和运动范围的图。在一些实施方式中，总距杆233被安装在总距杆支撑件453上，并且以圆弧移动以指示总距位置。在FBW系统中，总距杆233可以与斜盘和发动机物理地去耦接，以使得总距杆233的运动范围不受与斜盘或发动机的连接的限制。总距配平组件219可以监视和确定总距杆233的位置，并且FCC可以根据总距杆的位置来确定总距设置。为了将主旋翼速度保持在基本恒定的RPM，总距设置可能与发动机设置相关联，以使得发动机提供足够的动力来保持旋翼速度。
总距杆233可以具有分别与主旋翼桨叶的最低总距设置和最大正常总距设置相关联的低位置443和高位置445。低位置443和高位置445可以限定或者界定正常操作范围441。在一些实施方式中，正常操作范围441包括对应于低于MCP的动力设置的总距设置。总距杆233还可以具有与对应于最大可设置动力的总距设置相关联的最大位置449。过驱动范围447可以由最大位置449和高位置445来限定或界定，并且过驱动范围447可以包括对应于高于正常操作范围的动力设置的总距设置。在一些实施方式中，过驱动范围447包括MTOP动力设置、30SMP动力设置和2MMP动力设置。低位置443、高位置445和最大位置449可以是由总距配平组件实施或产生的停止处(stop)或位置。
在一些飞行情况下，例如在起飞或着陆期间或者在紧急情况期间，飞行员可能需要向旋翼飞行器提供超过正常操作参数或连续动力额定值的动力。飞行员可以通过将总距杆233升高到过驱动范围447中来过驱动总距，以从发动机获得额外的动力并且从主旋翼获得额外的性能。配平组件中的配平马达可以用于提供触觉提示以向飞行员指示总距杆233被过驱动或者处于过驱动范围447中。当总距杆移动通过高位置445时，配平马达可以开启，以向飞行员提供总距杆233已经移动通过高位置445的触觉、触感或其他物理指示。在一些实施方式中，高位置445可以是可变的，其中FCC基于一个或更多个旋翼飞行器操作参数将不同的总距杆位置与高位置445或正常操作范围的顶端相关联。例如，如果飞行员在飞行期间失去一个发动机，则来自发动机可用的总动力将会降至低于由两个正常操作的发动机供给的动力。FCC可以确定较低的总距位置将与针对单个发动机的MCP相关，并且使配平马达指示高位置445处于与两个操作发动机下的MCP的角度不同的总距杆角度。
当飞行员过驱动总距杆233时，配平马达可以驱动总距杆支撑件453或者向总距杆支撑件453施加力以将总距杆233推动脱离过驱动范围447。飞行员可以重写由配平马达施加的驱动力或力，并且可以将总距杆233保持在过驱动范围447中。然而，飞行员将感觉到来自配平马达的将总距杆233拉动脱离过驱动范围447并且进入到正常操作范围441中的压力。
在一些实施方式中，动力保持特点(feature)可以由飞行员在总距杆233处于过驱动范围447中时通过激活一个或更多个总距杆按钮455来设置。在特定且非限制性实施方式中，总距杆按钮455可以是设置在总距杆233的面上的力配平释放(FTR)按钮，并且飞行员可以激活FTR按钮来设置动力保持。在一些实施方式中，FCC可以当总距杆处于过驱动范围477中时响应于总距杆按钮455激活而激活动力保持，并且当总距杆处于正常操作范围441中时响应于总距杆按钮455激活而激活不同的功能。例如，当FTR按钮被飞行员激活时，如果总距杆处于过驱动范围447中，则FCC可以从事动力保持功能，并且如果总距杆处于正常操作范围441中，则FCC可以从事第二功能例如垂直速度保持功能。
在其他实施方式中，动力保持特点和动力设置可以均通过激活仪表板上、周期距杆上的按钮、不同的按钮或设备，通过选择飞行指引仪、自动驾驶仪、多功能交互控制系统、专用动力保持系统等中的选项来分别设置。此外，动力保持特点可以通过激活例如用于激活动力保持的相同的按钮或选项来清除或者关闭。在一些实施方式中，在总距杆233已经在正常操作范围中保持达预定时间段之后，或者在总距杆233已经移动进入另外的预定操作范围或位置之后，当飞行员将总距杆233手动地移动进入正常操作范围441中时，动力保持也可以被关闭。
可以在动力保持之前或者动力保持期间由飞行员选择动力设置，并且FCC可以存储一个或更多个默认或预选择的动力设置以及一个或更多个选择的动力设置。在动力保持期间，配平马达将总距杆驱动至与选择的动力设置相关联的总距位置。由飞行员从可能对应于旋翼飞行器的不同操作参数的可用动力设置组中选择动力设置。例如，对于双涡轮旋翼飞行器，当飞行器以不同的操作状态操作例如对一个发动机或两个发动机进行操作时，可以获得不同的动力设置。在一些实施方式中，对于对双发动机进行操作的一组可用动力设置或者双发动机操作状态可以包括MCT设置和MTOP设置，而在单发动机操作状态中的对于在一个发动机上操作的一组可用动力设置可以包括MCT设置、2MMP设置和30SMP设置。在一些实施方式中，FCC可以存储针对双发动机操作状态的默认动力设置和针对单发动机操作状态的第二默认动力设置。在其他实施状态中，其中更多组操作参数与不同组可用的动力设置相关联，FCC可以存储针对每组操作参数或操作状态的默认动力设置。一旦飞行员选择了动力设置，FCC还可以存储针对每组操作参数的选择的动力设置，并且可以使用默认动力设置，直到飞行员选择了针对旋翼飞行器的操作情况的动力设置。默认动力设置可以是针对特定操作状态的最大动力设置。例如，FCC可以将MTOP动力设置作为针对双发动机操作的默认设置，并且将30SMP设置作为针对单发动机操作的默认设置。因此，如果旋翼飞行器在动力保持模式下失去发动机，则如果飞行员没有提前选择针对单发动机操作的动力设置FCC将默认为2MMP设置。在操作状态即操作发动机的数量改变时改变动力设置防止在仅单发动机可用时需要双发动机动力的总距设置被应用，其可能使单个剩余发动机过驱动超过可接受的限制。
飞行员可以在动力保持之前或者动力保持期间选择或者改变所选择的动力控制设置。例如，在启动期间，飞行员可以将动力保持设置设置成MTOP以准备起飞。为了起飞，飞行员可以将总距杆233移动进入到过驱动，并且激活总距杆按钮。FCC将使用MTOP动力设置来从事动力保持，并且将总距杆和发动机动力保持在使发动机操作参数处于或者恰好低于与MTOP动力设置相关联的操作限制的设置。然后，飞行员将允许FCC在MTOP下控制直升机的上升。如果直升机在起飞期间失去发动机同时旋翼飞行器处于动力保持，则FCC可以使用针对单发动机操作的默认或选择的动力设置例如30SMP设置，并且可以改变总距和发动机设置以对应于新的动力设置。在另外的示例中，如果起飞正常进行，则飞行员可以将所选择的动力设置从原始选择的MTOP设置切换成MCP设置，以便在更保守的动力设置下继续离开。
图5是示出根据一些实施方式的用于执行动力保持的方法501的流程图。在块503中，飞行员将总距杆移动进入过驱动。在一些实施方式中，飞行员将总距移动到由FCC识别的作为过驱动总距位置的位置处。在一些实施方式中，在总距杆处于过驱动时，FCC可以使配平马达在总距杆上施加趋于将总距杆驱动脱离过驱动的力。
在块505中，飞行员设置动力保持。在一些实施方式中，飞行员通过激活动力保持指示设备例如按钮、FTR开关或另外的设备来设置动力保持。按钮或动力保持指示设备将动力保持激活信号传送至确定动力保持是否可以被设置的FCC。在一些实施方式中，FCC响应于总距杆处于过驱动范围中并且动力保持指示设备被激活而确定动力保持可以被激活。
在块509中，飞行员可以可选择地设置针对动力保持功能的一个或更多个动力限制。在块507中，FCC确定动力限制。在一些实施方式中，FCC可以确定操作状态，例如双发动机操作或单发动机操作，并且基于操作状态可以确定动力限制。FCC可以确定操作状态，然后确定飞行员是否已经输入针对所确定的操作状态的动力限制选择。如果飞行员没有输入或者选择动力限制设置，则FCC可以使用与操作状态相关联的默认动力限制设置。
在块511中，FCC接收传感器值。在一些实施方式中，FCC可以从ECCU接收一个或更多个传感器值，例如发动机温度、发动机扭矩和/或发动机速度。在一些实施方式中，FCC还可以从监视总距或斜盘致动器的传感器和从监视主旋翼传动系统或主旋翼航向的传感器接收指示总距设置的传感器值。在其他实施方式中，FCC在将总距命令发送至斜盘致动器之后跟踪并且存储总距设置。
在块513中，FCC确定飞行参数。飞行参数是FCC确定旋翼飞行器应该操作以避免超出与动力保持设置相关联的操作限制的参数。由传感器值指示的旋翼飞行器的操作参数可以与相应的限制进行比较，并且FCC可以确定一个或更多个操作参数是否正在接近相应限制或者在相应限制以上操作。因此，当操作参数之一接近相关联的限制时，FCC可以确定相关操作参数正在接近相关限制，并且相关操作参数需要被减小或者需要例如通过减少总距设置以降低保持主旋翼RPM所需的发动机动力来优化或者调整飞行员控制设置。在一些实施方式中，FCC根据传感器值确定操作参数例如发动机燃烧室温度、涡轮轴扭矩和涡轮RPM等，并且将操作参数与相关联的限制进行比较。
在一些实施方式中，FCC可以将操作参数与相关联的限制直接进行比较，并且在其他实施方式中，FCC可以确定每个操作参数的变化率以及每个操作参数的值。例如，如果操作参数在相关操作限制的固定量或固定范围内，如果操作参数在相关操作限制的预定百分比内、大于相关操作限制的预定百分比等，则FCC可以确定操作参数需要被减小。因此，FCC可以确定减小例如在温度限制的25℃内或者在温度限制的3％内的发动机温度。在另外的示例中，例如，FCC可以存储发动机温度、发动机扭矩和发动机RPM的先前值，以便FCC可以使用预测方法例如求导来确定参数值的斜率、几何投影、算法等，以确定每个变化的速率。FCC可以根据指示操作参数可能在某个预定时间段内超过相关限制的操作参数的变化率和值来确定需要减小特定操作参数。例如，对于在选择的动力设置下发动机温度限制为900℃的发动机，当发动机在850℃下操作并且发动机温度每秒增加1℃时，FCC可以使用求导或直线投影来确定发动机温度将在50秒内达到限制。当发动机在800℃下操作并且发动机温度每秒增加5℃时，FCC可以确定发动机温度将在12秒内达到极限。如果预定时间段或时间阈值是30秒，则在800℃下操作的发动机将落入阈值内并且发动机的温度需要被减小，而在850℃操作的发动机将不会发生这种情况。
在块515中，FCC根据所确定的飞行参数来确定飞行员控制设置。在一些实施方式中，FCC可以根据例如旋翼飞行器的操作状况和与动力选择的动力限制相关联的操作参数或限制来确定要应用于主旋翼的总距设置。此外，FCC可以确定伴随总距设置的发动机速度或发动机动力设置。在一些实施方式中，FCC根据指示发动机燃烧室温度、涡轮轴扭矩和涡轮RPM的传感器值来确定总距设置。FCC可以确定发动机动力设置或者可以依赖于ECCU将发动机动力输出与总距设置进行匹配。FCC可以基于操作参数和相关联的限制来确定总距设置需要被调整，并且可以基于例如特定操作参数的变化率和与相关联的限制相关的操作参数的值来确定任何调整的大小。因此，与远离限制或者不快速增加的操作参数相比，接近限制或者快速增加而接近限制的操作参数可能导致FCC减少更多的总距。
在块517中，FCC设置飞行员控制装置位置。为了设置所确定的总距位置，FCC向将总距杆驱动至确定的飞行员控制装置位置的总距配平马达发送总距设置命令。在块519中，飞行员可以可选地通过手动移动总距杆来输入手动命令。因此，飞行员可以重写由配平马达设置的位置。在块521中，在总距配平组件中的总距位置传感器检测总距杆的位置，并且将总距位置信号发送至FCC。因此，总距位置传感器不需要确定总距是由配平马达还是由飞行员定位的。在块523中，FCC根据总距位置信号向飞行控制装置发送命令，从而导致总距设置的变化。在一些实施方式中，FCC可以重复确定动力限制并且根据动力设置限制来调整或设置飞行控制装置的过程，直到在块525中飞行员通过例如在动力保持有效时激活动力保持指示设备来终止动力保持。
尽管已经参考离散块描述了在本文公开的方法501，但是应该理解的是，该方法不限于所公开的块的顺序。FCC继续监视动力限制和操作参数，并且调整或设置总距设置和/或发动机设置同时动力保持保持激活。在一些实施方式中，例如接收传感器值、确定飞行参数、确定飞行员控制设置以及设置飞行员控制装置位置是连续的反馈过程，并且可以在任何时候关闭动力保持。此外，飞行员可以通过取得控制或者操纵总距杆来根据明确的飞行员命令操作以重写动力保持。
图6是示出根据一些实施方式的在动力保持下的飞行参数的图表601。图表601示出了包括与总距设置603相关的发动机温度613、发动机扭矩621和发动机速度631的操作参数的示例。FCC确定针对总距设置603或总距杆位置的过驱动阈值607。当飞行员在点605处起飞时，飞行员增加总距设置603，直到总距被过驱动并且超过过驱动阈值607。发动机温度613、发动机扭矩621和发动机速度随着发动机针对增加的总距设置603提供额外的动力而增加。在第二点609处，飞行员参与动力保持，并且FCC确定动力设置以及与所选择的动力设置相关联的第一温度限制615、第一扭矩限制623和第一速度限制635。然后，FCC可以使总距设置603被设置成与动力设置相关联的设置。在实施方式中，可以基于与动力设置相关联的可允许限制来确定与动力设置相关联的总距设置。例如，FCC可以确定预测的发动机的动力输出处于或者恰好低于对于动力设置的限制，并且基于所预测的发动机动力输出来设置总距设置。
当旋翼飞行器飞行时，操作参数613、621和631中的一个或更多个可以接近它们各自的限制615、623和635。例如，在第三点611处，FCC可以检测到发动机温度613正在接近第一温度限制615，并且减小总距设置以降低所需的来自发动机的动力的量，并且给发动机时间进行冷却。一旦发动机温度下降，FCC可以确定发动机具有在动力设置的操作限制内可用的额外动力，并且增加总距以优化旋翼飞行器性能以在最有利的总距设置下使用可用动力。在一些实施方式中，在再次增加动力之前，FCC可以保持降低的动力设置，直到相关操作参数下降到低于某个阈值。在一些实施方式中，阈值是预定义的数，并且在其他实施方式中，阈值可以基于相关限制。例如，如果发动机温度613被确定为正接近第一温度限制615，则FCC可以减小总距设置603，直到温度下降到低于第一温度限制615的固定量例如50℃或者基于第一温度限制615的量例如低于温度限制的5％。在一些实施方式中，当操作参数中的每一个的值在相应的操作限制的阈值之外时，FCC可以增加总距。此外，当FCC确定已经稳定或者校正了操作参数613、621和631时，FCC可以确定不同于与动力限制相关联的原始总距设置的新的总距设置，以避免在正常动力保持总距设置与减小的总距设置之间的连续循环。
在减小的总距设置下稳定了操作参数并且在第四点617增加了总距设置之后，旋翼飞行器可以以与动力保持相关联的总距设置603继续动力保持模式。在第五点619处，由于例如飞行员操纵旋翼飞行器、天气情况例如阵风或上升气流/下降气流或者飞行员调整旋翼飞行器的空速，因此发动机扭矩621可以接近第一扭矩限制623。当FCC确定发动机扭矩621正在接近第一扭矩限制623时，FCC可以再次减小总距设置603以降低所需的来自发动机的动力，并且在扭矩降低的情况下可以增加总距设置。在第六点625处，FCC可以使旋翼飞行器在动力保持下以与所选择的动力设置相关联的总距设置603再次恢复飞行。在第七点627处，飞行员可以例如通过在旋翼飞行器离开起飞区域或机场之后从MTOP动力设置改变成MCP动力设置来选择新的动力设置。FCC可以确定与新的动力设置相关联的第二温度限制629、第二扭矩限制637和第二速度限制639。然后，FCC可以使用新的限制629、637和639来确定是否需要调整总距设置603以提供优化的动力输出。
在实施方式系统中，一种旋翼飞行器，其包括总距控制装置和总距位置传感器，该总距位置传感器连接至总距控制装置，并且该总距位置传感器能够进行操作以生成指示总距控制装置的位置的总距位置信号。飞行控制计算机(FCC)与总距位置传感器进行信号通信，并且能够进行操作以响应于动力保持激活信号并且还响应于总距位置信号中的指示总距控制装置被过驱动的第一总距位置信号而为旋翼飞行器提供动力保持。FCC还能够进行操作以确定用于动力保持的动力设置和与动力保持相关联的一个或更多个操作限制。旋翼飞行器还包括：总距配平马达，其连接至总距控制装置并且与FCC进行信号通信；以及一个或更多个飞行控制设备，其连接至FCC并且能够进行操作以响应于从FCC接收到的飞行控制设备控制信号而控制旋翼飞行器的飞行。FCC能够进行操作以根据一个或更多个操作限制与由在FCC处接收到的一个或更多个传感器信号指示的一个或更多个操作参数之间的关系来确定用于一个或更多个飞行控制设备的飞行参数，并且FCC还能够进行操作以根据飞行参数来确定飞行员控制设置并且根据飞行员控制设置来生成总距设置命令。总距配平马达能够进行操作以根据总距设置命令来移动总距控制装置，并且其中FCC能够进行操作以根据总距位置信号的第二总距位置信号来生成飞行控制设备控制信号，并且将飞行控制设备控制信号发送至一个或更多个飞行控制设备。
在一些实施方式中，FCC还能够进行操作以根据旋翼飞行器的操作状态来确定用于动力保持的动力设置。在一些实施方式中，操作状态是根据能够进行操作以向旋翼飞行器提供动力的发动机的数量来确定的。在一些实施方式中，FCC还能够进行操作以通过响应于操作状态是双发动机操作状态来而最大连续动力设置和最大起飞动力设置中选择动力设置来确定动力设置，并且其中FCC还能够进行操作以通过响应于操作状态是单发动机操作状态而从最大连续动力设置、三十秒最大动力设置和两分钟最大动力设置中选择动力设置来确定动力设置。在一些实施方式中，FCC还能够进行操作以通过以下操作来确定动力设置：响应于飞行员选择动力设置将选择由飞行员设置的被选动力设置选择作为动力设置，以及响应于飞行员未选择动力设置而选择默认动力设置。在一些实施方式中，FCC还能够进行操作以通过以下操作来确定用于一个或更多个飞行控制设备的飞行参数：根据一个或更多个操作限制与由在FCC处接收到的一个或更多个传感器信号指示的一个或更多个操作参数之间的关系来确定对旋翼飞行器的总距设置的调整。在一些实施方式中，FCC还能够进行操作以响应于下述情形将对总距设置的调整确定为减小总距设置：FCC根据一个或更多个操作限制中以及一个或更多个操作参数的值与一个或更多个操作参数的变化率中的至少一个来确定一个或更多操作参数需要被减小。
一种用于旋翼飞行器的实施方式飞行控制系统计算机(FCC)，其包括处理器和存储有要由处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质，所述程序包括用于提供动力保持的指令。用于提供动力保持的指令包括用于以下操作的指令：根据操作限制来调整一个或更多个飞行参数，所述操作限制与根据至少旋翼飞行器的操作状态而选择的动力设置相关联，根据飞行参数来控制一个或更多个飞行员控制装置的定位，以及根据一个或更多个飞行员控制装置的定位来控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备。
在一些实施方式中，用于提供动力保持的指令还包括用于以下操作的指令：响应于操作状态是双发动机操作状态而从最大连续动力设置和最大起飞动力设置中选择动力设置；以及响应于操作状态是单发动机操作状态而从最大连续动力设置、三十秒最大动力设置和两分钟最大动力设置中选择动力设置。在一些实施方式中，FCC还包括计算机可读存储器。用于提供动力保持的指令还包括用于以下操作的指令：接收关于操作状态的被选动力设置指示，并且将与所选择的动力设置指示相关联的选择动力设置保存在计算机可读存储器中；响应于存储器具有与操作状态相关联的所保存的被选动力限制，使用与操作状态相关联的所述选择动力设置；以及响应于存储器不具有与操作状态相关联的所保存的被选动力限制，使用与操作状态相关联的默认动力设置。在一些实施方式中，用于提供动力保持的指令包括用于在旋翼飞行器的总距飞行员控制装置的位置处于过驱动范围中时响应于接收到从动力保持指示设备发送的动力保持指示信号而提供动力保持的指令。在一些实施方式中，所述程序还包括用于在总距飞行员控制装置的位置处于过驱动范围之外时响应于接收到动力保持指示信号而提供第二功能的指令。在一些实施方式中，用于提供动力保持的指令还包括用于在调整旋翼飞行器的总距设置以在将主旋翼每分钟转数(RPM)保持在选择范围内的同时优化旋翼飞行器的性能的指令。在一些实施方式中，用于提供动力保持的指令包括用于在提供动力保持时响应于接收到从动力保持指示设备发送的动力保持解除信号而解除动力保持的指令。动力保持指令设备与接收到的被选动力设置指示所来自的设备分开。
一种用于操作旋翼飞行器的方法的实施方式，其包括通过执行以下操作来提供动力保持：在飞行期间监视旋翼飞行器的一个或更多个操作参数，根据一个或更多个操作参数与和用于动力保持的动力设置相关联的一个或更多个操作限制之间的关系来确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整，以及响应于确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数需要调整而确定用于旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备的飞行参数。提供动力保持还包括：根据按照飞行参数生成的飞行员控制设置将位置设置信号发送至旋翼飞行器的配平组件，以设置连接至配平组件的飞行员控制装置的第一位置，并且根据飞行员控制装置的第二位置来控制飞行控制设备控制。
在一些实施方式中，一个或更多个操作参数包括发动机温度、发动机每分钟转数(RPM)和发动机扭矩。在一些实施方式中，确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整包括确定一个或更多个操作参数的第一操作参数的值是以下情况之一：在一个或更多个操作限制的第一操作限制的预定范围内或者大于第一操作限制的预定百分比。在一些实施方式中，确定用于一个或更多个飞行控制设备的飞行参数包括：响应于确定第一操作参数的值是以下情况之一而确定减小旋翼飞行器的总距设置：在一个或更多个操作限制的第一操作限制的预定范围内或者大于第一操作限制的预定百分比，以及响应于确定一个或更多个操作参数中的每个操作参数的值在一个或更多个操作限制的相应的操作限制的阈值之外而确定减小总距设置。在一些实施方式中，确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整包括：根据一个或更多个操作参数中的第一操作参数的变化率或值来确定一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整，其中变化率和值指示第一操作参数被预测为在预定时间段内超过一个或更多个操作限制中的至少一个操作限制。在一些实施方式中，提供动力保持包括在飞行员控制装置被定位在过驱动范围中时响应于接收到从动力保持指示设备发送的动力保持指示信号而提供动力保持，并且该方法还包括在飞行员控制装置的位置处于过驱动范围之外时响应于接收到动力保持指示信号而提供第二功能。
虽然已经参考说明性实施方式描述了本发明，但是这些描述并不意在以限制性含义被解释。在参考了本说明书之后，对本领域技术人员而言，说明性实施方式的各种修改和组合以及本发明的其他实施方式将是明显的。因此，所附权利要求意在涵盖任何这样的修改或实施方式。

Claims (20)

1.一种旋翼飞行器，包括：
总距控制装置；
总距位置传感器，其连接至所述总距控制装置，其中，所述总距位置传感器能够进行操作以生成指示所述总距控制装置的位置的总距位置信号；
飞行控制计算机(FCC)，其与所述总距位置传感器进行信号通信并且能够进行操作以响应于动力保持激活信号并且还响应于所述总距控制装置位于高于正常操作范围来为所述旋翼飞行器提供动力保持，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以确定用于所述动力保持的动力设置和与所述动力保持相关联的一个或更多个操作限制；
总距配平马达，其连接至所述总距控制装置并且与所述飞行控制计算机进行信号通信；以及
一个或更多个飞行控制设备，所述一个或更多个飞行控制设备连接至所述飞行控制计算机并且能够进行操作以响应于从所述飞行控制计算机接收到的飞行控制设备控制信号来控制所述旋翼飞行器的飞行；
其中，所述飞行控制计算机能够进行操作以根据所述一个或更多个操作限制与由在所述飞行控制计算机处接收到的一个或更多个传感器信号指示的一个或更多个操作参数之间的关系来确定用于所述一个或更多个飞行控制设备的飞行参数，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以根据所述飞行参数来确定飞行员控制设置并且根据所述飞行员控制设置来生成总距设置命令；
其中，所述总距配平马达能够进行操作以根据所述总距设置命令来移动所述总距控制装置；并且
其中，所述飞行控制计算机能够进行操作以根据所述总距控制装置的位置来生成所述飞行控制设备控制信号，并且将所述飞行控制设备控制信号发送至所述一个或更多个飞行控制设备。
2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以根据所述旋翼飞行器的操作状态来确定用于所述动力保持的所述动力设置。
3.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其中，所述操作状态是根据能够进行操作以向所述旋翼飞行器提供动力的发动机的数量来确定的。
4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以通过响应于所述操作状态是双发动机操作状态而从最大连续动力设置和最大起飞动力设置中选择所述动力设置，来确定所述动力设置，并且其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以通过响应于所述操作状态是单发动机操作状态而从所述最大连续动力设置、三十秒最大动力设置和两分钟最大动力设置中选择所述动力设置，来确定所述动力设置。
5.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以通过以下操作来确定所述动力设置：响应于飞行员选择了所述动力设置来选择由所述飞行员设置的被选动力设置作为所述动力设置，以及响应于所述飞行员未选择所述动力设置来选择默认动力设置。
6.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以通过以下操作来确定用于所述一个或更多个飞行控制设备的所述飞行参数：根据所述一个或更多个操作限制与在所述飞行控制计算机处接收到的一个或更多个传感器信号指示的所述一个或更多个操作参数之间的所述关系确定对所述旋翼飞行器的总距设置的调整。
7.根据权利要求6所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机还能够进行操作以响应于下述情形将对所述总距设置的调整确定为减小所述总距设置：所述飞行控制计算机根据一个或更多个所述操作限制以及所述一个或更多个操作参数的值与所述一个或更多个操作参数的变化率中的至少一个来确定所述一个或更多个操作参数需要被减小。
8.一种用于旋翼飞行器的飞行控制计算机(FCC)，包括：
处理器；以及
非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于提供动力保持的指令，用于提供所述动力保持的指令包括用于以下操作的指令：
接收从动力保持指示设备发送的动力保持指示信号；
确定至少根据所述旋翼飞行器的操作状态选择的功率设置，其中，所述功率设置是响应于具有与所述操作状态相关联的保存的被选动力限制而选择的与所述操作状态相关联的被选动力设置，并且其中，响应于不具有保存的与所述操作状态相关联的被选功率限制，所述动力设置是与所述操作状态相关联的默认动力设置；
根据与所述动力设置相关联的操作限制来调整一个或更多个飞行参数；
根据所述飞行参数来控制一个或更多个飞行员控制装置的定位；以及
根据所述一个或更多个飞行员控制装置的定位来控制所述旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备。
9.根据权利要求8所述的飞行控制计算机，其中，用于提供所述动力保持的指令还包括用于以下的指令：
响应于所述操作状态是双发动机操作状态而从最大连续动力设置和最大起飞动力设置中选择所述动力设置；以及
响应于所述操作状态是单发动机操作状态而从所述最大连续动力设置、三十秒最大动力设置和两分钟最大动力设置中选择所述动力设置。
10.根据权利要求8所述的飞行控制计算机，还包括计算机可读存储器；并且
其中，用于提供所述动力保持的指令还包括用于以下操作的指令：
接收针对所述操作状态的被选动力设置指示，并且将与所述被选动力设置指示相关联的所述被选动力设置保存在所述计算机可读存储器中。
11.根据权利要求10所述的飞行控制计算机，其中，用于提供所述动力保持的指令包括用于在所述旋翼飞行器的总距飞行员控制装置的位置处于过驱动范围中时响应于接收到从动力保持指示设备发送的动力保持指示信号来提供所述动力保持的指令。
12.根据权利要求11所述的飞行控制计算机，其中，所述程序还包括用于在所述总距飞行员控制装置的位置处于正常操作范围时响应于接收到所述动力保持指示信号来提供用于垂直速度保持的第二功能的指令。
13.根据权利要求11所述的飞行控制计算机，其中，用于提供所述动力保持的指令还包括用于调整所述旋翼飞行器的总距设置以在将主旋翼每分钟转数(RPM)保持在选择范围内的同时优化所述旋翼飞行器的性能的指令。
14.根据权利要求11所述的飞行控制计算机，其中，用于提供所述动力保持的指令还包括用于在提供所述动力保持时响应于接收到从所述动力保持指示设备发送的动力保持解除信号来解除所述动力保持的指令；并且
其中，所述动力保持指示设备与接收到的所述被选动力设置指示所来自的设备分开。
15.一种用于操作旋翼飞行器的方法，包括：
通过执行以下操作来提供动力保持：
接收从动力保持指示设备发送的动力保持指示信号；
确定至少根据所述旋翼飞行器的操作状态且响应于所述动力保持指示信号而选择的功率设置，其中，所述功率设置是响应于具有与所述操作状态相关联的保存的被选动力限制而选择的与所述操作状态相关联的被选动力设置，并且其中，响应于不具有保存的与所述操作状态相关联的被选功率限制，所述动力设置是与所述操作状态相关联的默认动力设置；
根据与所述动力设置相关联的操作限制并响应于所述动力保持指示信号而调整一个或更多个飞行参数；
在飞行期间响应于所述动力保持指示信号而监视所述旋翼飞行器的一个或更多个操作参数；
响应于所述动力保持指示信号而根据所述一个或更多个操作参数与和所述动力设置相关联的一个或更多个操作限制之间的关系来确定所述一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整；
在接收到所述动力保持指示信号之后响应于确定所述一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数需要调整来确定用于所述旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制设备的飞行参数；
响应于所述动力保持指示信号而根据按照所述飞行参数生成的飞行员控制设置将位置设置信号发送至所述旋翼飞行器的配平组件，以设置连接至所述配平组件的飞行员控制装置的第一位置；以及
根据所述飞行员控制装置的第二位置来控制飞行控制设备控制。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一个或更多个操作参数包括发动机温度、发动机每分钟转数(RPM)和发动机扭矩。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，确定所述一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整包括确定所述一个或更多个操作参数中的第一操作参数的值是以下情况之一：在所述一个或更多个操作限制的第一操作限制的预定范围内或者大于所述第一操作限制的预定百分比。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定用于所述一个或更多个飞行控制设备的所述飞行参数包括：
响应于确定所述第一操作参数的值是以下情况之一来确定减小所述旋翼飞行器的总距设置：所述第一操作参数的值在所述一个或更多个操作限制的所述第一操作限制的所述预定范围内或者大于所述第一操作限制的所述预定百分比；以及
响应于确定所述一个或更多个操作参数中的每个操作参数的值在所述一个或更多个操作限制的相应的操作限制的阈值之外来确定减小所述总距设置。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，确定所述一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整包括：根据所述一个或更多个操作参数中的第一操作参数的变化率和值来确定所述一个或更多个操作参数中的至少一个操作参数是否需要调整，其中所述变化率和值指示所述第一操作参数被预测为在预定时间段内超过所述一个或更多个操作限制中的至少一个操作限制。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，提供所述动力保持包括在所述飞行员控制装置被定位在过驱动范围中时响应于接收到从所述动力保持指示设备发送的所述动力保持指示信号来提供所述动力保持；并且
其中，所述方法还包括在所述飞行员控制装置的位置处于正常操作范围时响应于接收到所述动力保持指示信号而提供用于垂直速度保持的第二功能。
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