CN110127041B - 用于旋翼飞行器自旋进入辅助的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种旋翼飞行器，包括：主旋翼；飞行控制装置，其连接至主旋翼；多个发动机，所述多个发动机连接至主旋翼并且能够进行操作以驱动主旋翼；主旋翼每分钟转数(RPM)传感器；以及监测系统，其能够进行操作以确定多个发动机的发动机故障。监测系统还能够进行操作以响应于至少确定了发动机故障并且根据所测量的主旋翼RPM来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中自动化自旋进入辅助处理包括监测系统根据至少目标主旋翼RPM和所测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令，其中该自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置。

Description

用于旋翼飞行器自旋进入辅助的系统和方法

技术领域

本发明大体上涉及用于旋翼飞行器自动进入自旋的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于在飞行员已释放旋翼飞行器的手动控制时在自旋期间自动控制旋翼飞行器以维持目标主旋翼每分钟转数(RPM)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，并且产生推力以移动旋翼飞行器向前飞行。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，以抵消由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了旋翼飞行器平稳有效的飞行，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

一种实施方式旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，所述一个或更多个飞行控制装置连接至主旋翼并且能够进行操作以控制主旋翼的飞行特性；多个发动机，所述多个发动机连接至主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动主旋翼；主旋翼每分钟转数(RPM)传感器，其能够进行操作以确定主旋翼转动的测量的主旋翼RPM；以及监测系统，其能够进行操作以确定多个发动机的发动机故障。监测系统还能够进行操作以响应于至少确定发动机故障并且根据测量的主旋翼RPM来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中自动化自旋进入辅助处理包括监测系统根据至少目标主旋翼RPM和测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令，其中自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置。

一种实施方式飞行控制计算机，包括：处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由处理器执行的程序。程序包括用于以下操作的指令：监测旋翼飞行器的发动机的操作状态，根据操作状态检测发动机的故障，以及响应于发动机的故障接驳自旋进入辅助处理。自旋进入辅助处理包括用于执行以下操作的指令：确定飞行员是否已经释放对旋翼飞行器的手动控制，响应于确定了飞行员已经释放对旋翼飞行器的手动控制并且响应于旋翼飞行器的主旋翼的主旋翼每分钟转数(RPM)在预定阈值以下来确定目标飞行控制设置，根据主旋翼RPM或主旋翼RPM的变化率中的至少之一来生成旋翼RPM相关命令，以及通过根据旋翼RPM相关命令控制旋翼飞行器的连接至主旋翼的飞行控制装置来控制主旋翼的飞行特性。

一种实施方式方法，其包括：接收指示旋翼飞行器的一个或更多个发动机的发动机操作状况的发动机性能数据，其中一个或更多个发动机在一个或更多个发动机的操作期间驱动旋翼飞行器的主旋翼；根据性能数据检测一个或更多个发动机的发动机故障状况；以及响应于至少检测到发动机故障而接驳自动化自旋进入辅助处理。自动化自旋进入辅助处理包括：接收指示主旋翼的测量主旋翼每分钟转数(RPM)的信号；响应于飞行员脱离对旋翼飞行器的飞行员控制装置的手动控制而检测到处于止动状态；响应于检测到处于止动状态根据至少目标主旋翼RPM和测量的主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令；以及向旋翼飞行器的飞行控制装置发送根据一个或更多个旋翼RPM相关命令的第一信号并且根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制飞行控制装置。

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是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的框图；

图3是根据一些实施方式的飞行控制系统的框图；

图4A和图4B示出了根据一些实施方式的处于不同飞行模式的旋翼飞行器；以及

图5是示出根据一些实施方式的用于自动化自旋进入辅助的方法的流程图。

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，在附图中示出设备时，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些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丧失高度。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，控制输入更少地彼此密切关联并且不同速度机制下的飞行特性彼此比更为密切相关。

近来，在旋翼飞行器中引入了电传飞行(fly-by-wire，FBW)系统，以辅助飞行员稳定地驾驶旋翼飞行器并且减轻飞行员的工作负担。FBW系统在不同飞行机制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，从而向飞行控制装置提供校正，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覆写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系统控制的飞行参数提供稳定的飞行特性，同时允许飞行员覆写或调整由FBW系统建议的任何建议飞行参数。另外，在向旋翼飞行器飞行提供增强的控制和自动化功能时，FBW系统必须保持直观且易于飞行员使用飞行控制系统。因此，FBW系统调整飞行员的飞行控制装置，使得控制装置处于与相关飞行参数相关联的位置。例如，FBW系统可以调整总距杆以提供建议的或FBW系统控制的飞行参数，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系统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直观定位，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。

当旋翼飞行器中的发动机故障，主旋翼不再由发动机驱动，而主旋翼由于在发动机故障之前由发动机输入到主旋翼的旋转能量而继续转动。普通旋翼飞行器飞行员能够利用这种残余能量使用自旋使旋翼飞行器安全着陆。然而，较新的旋翼飞行器设计利用比前几代旋翼飞行器质量小得多的主旋翼桨叶。材料科学和旋翼桨叶设计的改进允许主旋翼桨叶具有较小的质量，同时具有承受飞行应力的强度。此外，使用较轻重量的桨叶增加了主旋翼桨叶的效率和响应性，因为需要较少的发动机动力向旋翼桨叶提供动力。对于给定的旋翼速度，旋翼桨叶质量的减小导致较小的旋翼惯性，并且在无动力时，与较重的桨叶相比旋翼趋向于更快地减慢。

本文提供了用于将旋翼飞行器自动转换成自旋的系统和方法。可以通过FBW系统实现用于自旋进入辅助的自动化系统，以确保在发动机故障后尽可能快地将旋翼飞行器的飞行参数设置为自旋。自旋进入辅助系统监测发动机故障，并且在检测到导致需要自旋的发动机故障时，设置主旋翼桨叶的集体总距以及旋翼飞行器的俯仰姿态，以将旋翼速度保持在预定包络内。此外，自旋进入辅助系统可以管理旋翼飞行器的俯仰姿态，以使旋翼飞行器下降至针对自旋优化的速度或滑翔路径。

用于自旋进入辅助的自动系统提供了比飞行员可能提供的导致需要自旋的发动机故障的更快识别，并且比飞行员更快地实现自旋进入，特别是在飞行员可能并未完全接入使旋翼飞行器飞行的情况下，例如当飞行员正在阅读地图、处理导航系统等时。自旋进入辅助系统还可以允许飞行员覆写自动化命令，以允许飞行员解决任何特定状况的特定需求。因此，自旋进入辅助系统将使旋翼飞行器自动进入自旋并且保持该状态直到飞行员接管对旋翼飞行器的控制。

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来集体地和/或循环地改变主旋翼桨叶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的俯仰被集体地改变，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致动器改变。在一些实施方式中，FBW系统向尾旋翼致动器或主旋翼致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121机械地和能够进行操作地耦接至主旋翼系统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，例如水平或竖直稳定器、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、控制装置和仪器。应该理解，虽然旋翼飞行器101被示出为具有某些特征，但是旋翼飞行器101还可以具有各种特定于实现方式的配置。例如，在一些实施方式中，驾驶舱127被配置成容纳飞行员或者飞行员和副飞行员。然而，还设想，旋翼飞行器101可以被远程操作，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，或者可以被配置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，或者这一个人是副飞行员或后备飞行员，同时主驾驶功能被远程执行)。在其他设想的实施方式中，旋翼飞行器101可以被配置为无人交通工具，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是根据一些实施方式的用于旋翼飞行器101的电传飞行控制系统201的框图。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101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、尾旋翼致动器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：集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实施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、尾旋翼致动器113和/或用于斜盘107的致动器发送相应的命令。此外，FCC 205被配置成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上的仪器中显示信息。

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每分钟转数(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可以包括用于测量多种旋翼飞行器系统、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、竖直速度等的传感器。其他飞行器传感器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竖直角度(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分立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接收信号以使周期距杆231移动。在一些实施方式中，FCC 205根据以下中的一个或更多个来确定周期距杆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，发动机每分钟转数(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将周期距杆231移动至特定位置(这又将相应地驱动与斜盘107相关联的致动器)，但是周期距位置传感器211检测由周期距配平马达209设置的或由飞行员输入的周期距杆231的实际位置，从而允许飞行员覆写建议周期距杆位置。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，以覆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致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、斜盘致动器或相关的飞行控制设备，以控制旋翼飞行器的竖直运动。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致动器或斜盘致动器发送总距命令信号，使得主桨叶的迎角总距升高或降低，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接收信号以使总距杆233移动。类似于对建议周期距杆位置的确定，在一些实施方式中，FCC 205根据以下中的一个或更多个来确定对总距杆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，以将总距杆233移动至特定位置。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，从而允许飞行员覆写建议总距杆位置。

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不含配平马达或致动器，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竖直轴旋转。

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，但是该运动能力还可以用于向飞行员提供触觉提示。当飞行员正移动杆来指示特定状况时，周期距配平马达209和总距配平马达213可以沿特定方向推动相应的杆。由于FBW系统使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固有的急停、振动或其他触觉提示。在一些实施方式中，FCC 205可以使周期距配平马达209和总距配平马达213抵抗驾驶员命令而推动，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杆时感觉到的摩擦。因此，FCC 205通过在杆上提供压力和/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。周期距止动传感器235和总距止动传感器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FCC 205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，FCC205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FCC205指示飞行员已释放特定杆时，FCC可以确定杆处于止动(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。

图3是根据一些实施方式的飞行控制系统201的框图。以高度示意的方式示出飞行控制系统201的一些操作方面。特别地，飞行控制系统201被示意性地示出为被实现为运行某些控制规律的一系列相互关联的反馈环路。虽然飞行控制系统201被示出为三环路飞行控制系统，但是应该理解的是，飞行控制系统201可以以不同的方式来实现，诸如具有不同数量的控制环路。

在一些实施方式中，飞行控制系统201的元件可以至少部分地由FCC205来实现。然而，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101外部或远离旋翼飞行器101，并且通过网络连接309与机载设备通信。

飞行控制系统201具有：飞行员输入311、外环路313、中环路315、内环路317、解耦器319以及飞行器装备321(例如，对应于诸如斜盘107、尾旋翼传动装置121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、周期距位置传感器211、总距位置传感器215、周期距止动传感器235、总距止动传感器237等的传感器等)。

在示出的示例中，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(有时称作速率环路)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和中环路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323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和中环路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活跃。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、竖直速度环路、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使得能够解耦以其他方式耦合的飞行特性，这转而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可以允许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。

飞行控制系统201可以被实现为由FCC 205执行的编程。编程包括实现飞行控制系统201的各个方面的指令。FCC 205可以包括存储编程的存储器235，例如非暂态计算机可读存储介质。一个或更多个处理器327连接至存储器325，并且能够进行操作以执行编程。

在一些实施方式中，FCC 205监测来自ECCU 203的信号，以确定旋翼飞行器的所有发动机是否发生故障，然后基于以下来控制飞行器装备321例如斜盘致动器：飞行器控制装置是否是ID、旋翼飞行器的前进速度、旋翼飞行器的下降速率、主旋翼RPM、主旋翼RPM的变化率等。

图4A和图4B示出了根据一些实施方式的处于不同飞行模式的旋翼飞行器101。图4A示出了根据一些实施方式的处于向前飞行和在自旋之前的旋翼飞行器101。旋翼飞行器101可以具有与地参考平面401基本齐平或平行的向前飞行路径403。应该理解的是，地面参考平面401并不表示地面本身，而是表示与地面平行的平面以供参考。当旋翼飞行器101具有基本上向前的飞行路径403时，旋翼飞行器101俯仰，以便主旋翼桨叶105提供使旋翼飞行器101向前移动的前进推力和将旋翼飞行器101保持在空中的竖直推力。利用该俯仰，进入的空气405从顶部进入主旋翼桨叶105，允许主旋翼桨叶105通过将进入的空气405从顶部通过主旋翼桨叶105移动至底部来提供升力或推力。

图4B示出了根据一些实施方式的处于自旋的旋翼飞行器101。在旋翼飞行器101的所有发动机发生故障的发动机全部故障之后，主旋翼桨叶105不再被提供动力。自旋应该保持主旋翼桨叶105的速度或RPM，以便主旋翼桨叶105安全地保留尽可能多的动能。然后将所保留的动能用于在自旋结束时着陆的滑行平飞(flare)，相对快地旋转主旋翼桨叶快速向上倾斜以提供增加的竖直升力。因此，存储在主旋翼桨叶105中的动能被交换用于竖直升力，允许旋翼飞行器在恰着陆之前减慢其竖直下降，并且以安全的竖直速度着陆。

在一些实施方式中，自动化自旋进入辅助系统将旋翼飞行器从与动力飞行相关联的俯仰姿态转换成对于自旋更加优化的俯仰姿态。自动化自旋进入辅助系统可以使旋翼飞行器101上仰，以便进入的空气409从下方进入主旋翼桨叶。然后，该进入的空气409可以用于保持主旋翼桨叶105以预定速率或者在预定速度或RPM范围内旋转。这提供了一些升力以保持旋翼飞行器101飞行，或者至少降低下降速率。当旋翼飞行器进入自旋时，旋翼飞行器101处于朝向地面参考平面401的向下飞行路径407，但是与向前飞行期间相比保持机头更加升起的姿态。因此，FBW系统可以通过改变旋翼飞行器的俯仰姿态、改变主旋翼桨叶的桨距以及改变旋翼飞行器的前进速度来控制旋翼飞行器101，以优化旋翼飞行器的飞行特性并且确保进入的空气保持主旋翼桨叶105以期望的或预定的速度或RPM旋转。

图5是示出根据一些实施方式的用于自动化自旋进入辅助的方法501的流程图。首先，在框503中，监测发动机RPM。在一些实施方式中，监测系统例如FCC监测发动机。监测系统可以接收发动机性能数据，该发动机性能数据可以是来自为旋翼飞行器中的每个发动机提供信息发动机性能数据的传感器或设备例如ECCU、RPM监测器、动力指示器、扭矩指示器等的报告、信号或其他数据，该信息发动机性能数据可以包括速度、RPM、动力输出等。在其他实施方式中，监测系统可以是ECCU或另外独立的系统，并且可以监测发动机性能数据。在具有多于一个发动机的旋翼飞行器中，监测系统可以接收关于每个发动机的发动机性能数据，或者可以接收汇总关于所有发动机的发动机性能数据的报告。

在框505中，旋翼飞行器检测发动机故障。在一些实施方式中，监测系统可以是监测发动机的状态的FCC。监测系统可以基于发动机性能数据确定自旋是适当的，并且可以接驳自旋进入辅助处理。例如，当监测系统确定旋翼飞行器的所有发动机故障时，监测系统可以确定自旋是必要的。当监测系统确定需要自旋时，监测系统可以通过启动自旋旋翼速度控制处理541和自旋前进速度控制处理543来接驳自旋进入辅助处理。监测系统可以确定当发动机性能下降到预定阈值以下时每个发动机已经故障，并且预定阈值可以在关于发动机的最低控制动力设置或正常动力设置以下。例如，监测系统可以响应于接收到指示特定发动机具有在发动机操作阈值以下的RPM、动力输出或其他操作参数的发动机性能数据来确定发动机已经故障。当阈值在正常动力设置以下时，监测系统可以在发动机完全停止之前识别发动机故障。

在一些实施方式中，旋翼飞行器响应于检测到发动机故障而启动自旋旋翼速度控制处理541。在一些实施方式中，自旋旋翼速度控制处理541可以包括用于改变主旋翼桨叶桨距和/或旋翼飞行器的俯仰姿态的处理，以便将主旋翼RPM保持在预定RPM或速度，或者在预定范围内。应该理解的是，保持主旋翼RPM还可以被称作保持主旋翼速度，并且将主旋翼RPM保持在预定RPM或速度可以包括将主旋翼RPM或速度保持在与预定速度相关联的范围内。

在一些实施方式中，自旋旋翼速度控制处理541包括在框507中的监测旋翼RPM。在一些实施方式中，监测主旋翼RPM或主旋翼速度与监测发动机RPM分开执行，因为在发动机故障期间，主旋翼桨叶可以变得从发动机解耦，主旋翼桨叶保持速度高于在发动机降速时发动机驱动主旋翼桨叶的速度。旋翼飞行器可以具有监测主旋翼桨叶速度的一个或更多个传感器，并且在一些实施方式中，ECCU或FCC可以从主旋翼桨叶速度传感器接收信号。在一些实施方式中，ECCU处理匹配发动机速度、发动机动力和主旋翼速度，并且监测发动机操作状况以确定主旋翼速度，并且ECCU可以将指示主旋翼速度的主旋翼速度数据发送至FCC。在其他实施方式中，FCC可以从传感器接收携带主旋翼速度数据的传感器信号。

在一些实施方式中，监测旋翼RPM可以包括确定主旋翼的RPM，并且还可以包括确定主旋翼RPM的误差或差量。主旋翼RPM可能与目标主旋翼RPM不同，并且所测量的主旋翼RPM与目标主旋翼RPM之间的差可以是主旋翼RPM误差或差量。在一些实施方式中，目标主旋翼RPM可以与标准动力旋翼RPM、最大动力主旋翼RPM、最大连续主旋翼RPM等相关联。例如，目标主旋翼RPM可能是标准动力旋翼RPM的100％，或者可以大于标准主旋翼RPM，例如主旋翼应急RPM或起飞RPM。

在框509中，监测系统确定旋翼RPM变化率。在一些实施方式中，监测系统、FCC、ECCU等存储先前旋翼桨叶RPM测量值并且比较当前旋翼RPM值，以确定主旋翼RPM的变化率。就在发动机故障之后，由于发动机不再向主旋翼提供动力，特别是当旋翼飞行器处于与动力向前飞行相关联的俯冲俯仰姿态时，主旋翼RPM将可能降低。确定主旋翼RPM变化率指示主旋翼RPM衰减的速度，这可以指示校正措施所需的量级。主旋翼RPM变化率可以是线性计算的结果，例如当前旋翼RPM与最近的先前主旋翼RPM之间的主旋翼RPM的变化，差值除以变化发生的时间。在其他实施方式中，主旋翼RPM变化率可以是非线性计算的结果，例如对多个RPM读数求导。在其他实施方式中，主旋翼RPM变化率可以根据多个先前主旋翼RPM读数和当前主旋翼RPM读数的值例如预定数量的读数的平均值、预定时间窗口的平均值或者通过采取移动平均的平均值等来确定。

在一些实施方式中，监测系统使用所监测的旋翼速度来确定是否需要调整飞行控制装置以保持预定旋翼速度。当监测系统根据监测旋翼RPM来确定主旋翼RPM已经下降到调整阈值以下时，监测系统确定旋翼飞行器的俯仰姿态，或者主旋翼桨叶的桨叶桨距应该被调整。此外，主旋翼RPM变化率可以用于确定对飞行控制装置进行的调整的量级，以保持主旋翼速度。例如，当主旋翼RPM快速下降时，主旋翼RPM的变化率将是相对大的，并且监测系统可以实现相对较大的姿态俯仰调整或者主旋翼桨叶桨距调整。

监测系统通过在检测到完全发动机故障时调整旋翼飞行器的俯仰姿态或主旋翼桨叶的桨叶桨距来提供自动化自旋进入辅助。然而，驾驶员可以通过抓住或移动驾驶舱控制装置以使旋翼飞行器脱离止动来覆写自动控制动作。以这种方式，如果飞行员在飞行器故障时被分散注意力或者未主动控制旋翼飞行器，则监测系统可以使旋翼飞行器进入高效自旋状态。因此，在框511中，监测系统确定飞行员是否处于旋翼飞行器的手动命令还是使旋翼飞行器脱离止动。在一些实施方式中，飞行员可以通过手动控制旋翼飞行器或者通过关闭飞行增强例如通过激活增强断开(aug-off)按钮来使旋翼飞行器脱离止动。

尽管方法501在本文中被示出为在框507和框509之后具有框511，但是这样的布置不意在限制，因为确定是否需要用于自旋进入辅助的自动化飞行控制调整是根据飞行员未处于手动控制的飞行器处于止动并且还根据主旋翼RPM或主旋翼RPM变化率在相应的预定阈值以外来执行的。因此，在框507的监测主旋翼RPM之前或者在框509的确定主旋翼RPM变化率之前，如框511所示，监测系统可以确定飞行员是否处于手动控制或者旋翼飞行器是否脱离止动。

如果监测系统确定不需要应用自旋进入辅助的自动飞行控制调整，则监测系统返回至框505并且重复该处理。因此，用于自动化自旋进入辅助的方法501可以连续运行，以便连续地监测旋翼飞行器的状态。例如，如果监测系统在框507中确定主旋翼RPM处于预定速度或者在预定速度范围内，则监测系统可以返回至框505作为对发动机故障状态和主旋翼RPM的连续监测的一部分。然而，如果主旋翼RPM降低至预定速度以下，或者飞行员释放对旋翼飞行器的手动控制，则监测系统可以随后通过方法501的在随后的循环中接驳自动化自旋进入辅助。

如果监测系统确定需要用于自旋进入辅助的自动化飞行控制调整，则监测系统确定飞行控制装置所需的调整。在框513中，监测系统确定旋翼飞行器的目标总距和俯仰设置。可以单独生成关于总距和俯仰的目标设置，目标总距设置是与用于控制旋翼飞行器的俯仰姿态的周期距设置分开生成的总距设置或桨叶桨距设置。

在一些实施方式中，监测系统根据主旋翼RPM或旋翼RPM变化率来确定用于旋翼飞行器的目标总距和俯仰设置。在一些实施方式中，目标集体桨距设置被确定为降低主旋翼桨叶的集体桨距，以便减小主旋翼桨叶的阻力并且增加主旋翼桨叶RPM。还可以通过确定导致旋翼飞行器上仰的周期距设置来设置俯仰姿态，以将旋翼飞行器保持在允许进入的空气辅助主旋翼桨叶以期望的主旋翼RPM转动的姿态。

在一些实施方式中，关于总距和俯仰的目标设置与主旋翼RPM或主旋翼RPM变化率成比例。例如，主旋翼RPM变化率越大或主旋翼桨叶RPM误差越大，则主旋翼桨叶桨距减小的越多或旋翼飞行器的前进俯仰姿态减小的越多。在一些实施方案中，可以基于以下来确定目标俯仰设置：主旋翼RPM、主旋翼RPM变化率、当前主旋翼总距设置、主旋翼RPM目标设置、旋翼飞行器的前进速度或上述的组合。例如，目标俯仰设置可以相对低地设置，以便当空速低时旋翼飞行器上仰非常小，使得旋翼飞行器上仰不会导致旋翼飞行器丢失实质的前进空速。在另外的示例中，在当前主旋翼总距设置为低时，在主旋翼桨叶具有小的或低的主旋翼桨叶桨距的情况下，旋翼飞行器进一步降低主旋翼桨叶的桨距的能力可能受到限制，因为主旋翼俯仰已经接近下限。在该示例中，当主旋翼RPM变化率高时，意味着主旋翼速度迅速衰减，目标俯仰设置可能是相对高的，以使旋翼飞行器上仰并且使更多的进入的空气下降通过主旋翼桨叶并且增加主旋翼速度。然而，在该示例中，当主旋翼RPM变化率可忽略不计时，主旋翼RPM在可接受的主旋翼RPM的预定范围内，并且空速处于用于自旋的优化空速或者在其以下，可以保持旋翼飞行器的俯仰姿态以避免过度地减慢旋翼飞行器。此外，在一些实施方式中，当旋翼飞行器在预定阈值以下时监测系统可以避免尝试使旋翼飞行器上仰以增加主旋翼RPM，因为缺乏前进速度导致移动通过主旋翼桨叶的空气不足以高效地增加主旋翼RPM。

在框515中，监测系统生成旋翼RPM相关命令。旋翼RPM相关命令可以包括基于目标俯仰和总距设置的或者根据目标俯仰和总距设置生成的用于飞行控制设备例如斜盘致动器的命令例如周期距命令、俯仰命令或总距命令。在一些实施方式中，FCC可以生成旋翼RPM相关命令，并且在其他实施方式中，ECCU可以生成旋翼RPM相关命令，或者独立的监测系统可以生成旋翼RPM相关命令并且将旋翼RPM相关命令发送至FCC或ECCU用于执行。在其他实施方式中，旋翼RPM相关飞行控制命令可以包括控制面命令例如升降机或方向舵命令，以例如当前进空速足够大以使控制面有效时控制旋翼飞行器的俯仰姿态。

在框517中，将所生成的旋翼RPM相关命令发送至飞行控制装置。在一些实施方式中，旋翼RPM相关命令是周期距姿态俯仰命令和集体桨叶桨距命令中的一个或更多个，并且命令可以被发送至斜盘致动器。在框519中，调整飞行控制装置。在一些实施方式中，飞行控制装置包括斜盘致动器，并且调整飞行控制装置可以包括执行旋翼RPM相关命令以将斜盘驱动至目标总距或桨叶桨距设置以及驱动至目标姿态俯仰或周期距设置。

在一些实施方式中，旋翼飞行器还可以或者可替选地响应于检测到发动机故障而启动自旋前进飞行速度控制处理543。在一些实施方式中，自旋前进速度控制处理543可以包括用于改变旋翼飞行器的俯仰姿态的处理，以便实现或保持旋翼飞行器的前进空速处于预定的自旋空速阈值或在预定的自旋空速阈值以上或者在预定的自旋空速范围内。在一些实施方式中，旋翼飞行器响应于检测到发动机故障而启动自旋前进速度控制处理543。

在一些实施方式中，自旋前进速度控制处理543可以包括用于使用周期距斜盘控制装置来改变主旋翼桨叶桨距的处理，以调整或改变旋翼飞行器的俯仰姿态来控制旋翼飞行器的前进空速。可以结合自旋旋翼速度控制处理541来执行对旋翼飞行器的俯仰姿态的修改，并且在一些实施方式中，对旋翼飞行器的俯仰姿态的修改可以从属于自旋旋翼速度控制处理541。例如，自旋前进速度控制处理543可以确定实现期望前进速度所需的俯仰姿态，并且可以基于由自旋旋翼速度控制处理541确定的任何俯仰设置来确定目标俯仰设置。

可以在自旋进入辅助被接驳时立即实现自旋旋翼速度控制处理541，以使主旋翼速度尽可能快地返回至标称或目标主旋翼速度，并且自旋旋翼速度控制处理541可以在旋翼RPM的初始恢复期间使用俯仰姿态变化。自动前进速度控制处理543趋向于成为优化处理而不是恢复或保存处理如自旋旋翼速度控制处理541。因此，与自旋旋翼速度控制处理541相比，自旋前进速度控制处理543可以更缓慢地实现。因此，在其他实施方式中，自旋前进速度控制处理543可以在自旋旋翼速度控制处理541之后或者在自旋旋翼速度控制处理541稳定主旋翼RPM之后被启动。例如，监测系统可以延迟实现自旋前进速度控制处理543，直到自旋旋翼速度控制处理已经使主旋翼速度稳定为止，这可以通过主旋翼速度或主旋翼速度变化率指示或者通过由自旋旋翼速度控制处理541生成的俯仰姿态或桨叶桨距命令的量级来指示。因此，监测系统可以延迟实现自旋前进速度控制处理543，直到自旋旋翼速度控制处理541俯仰命令的量级下降到阈值以下，或者直到已经经过预定时间等。

在一些实施方式中，自旋前进速度控制处理543包括在框521中监测旋翼飞行器的前进速度。旋翼飞行器可以具有监测旋翼飞行器的空速的一个或更多个传感器，并且在一些实施方式中，传感器可以与用于向FCC或飞行员呈现信息的仪表传感器相同或者不同。在一些实施方式中，监测前进速度可以包括确定前进速度的误差或差量。前进速度可以与目标前进速度不同，并且所测量的前进速度与目标前进速度之间的差可以是前进速度误差或差量。在一些实施方式中，目标前进速度可以与针对自旋优化的旋翼飞行器的滑翔路径或滑翔速度相关。例如，目标前进速度可能是与最佳无动力滑翔速度(V_BG)相关的最佳自旋前进速度，并且可能是关于最大滑翔距离的最佳水平速度。

在一些实施方式中，目标前进速度可以被设置成存储在监测系统的存储器中的默认值。在其他实施方式中，可以动态地计算目标前进速度，允许监测系统考虑高度、旋翼飞行器重量、天气状况等。此外，飞行员可以修改或覆写目标前进速度，以将目标前进速度优化成最佳自旋速度，在飞行员判断中，该最佳自旋速度使旋翼飞行器的性能最优化。在一些实施方式中，飞行员可以调整存储在监测系统存储器中的默认值，或者可以在自旋期间调整目标前进速度。因此，飞行员可以将目标前进速度调整成考虑到旋翼飞行器重量或平衡、可能着陆点的位置、飞行状况、旋翼飞行器的损坏等的优化的最佳自旋速度。

在框523中，监测系统确定前进速度变化率。在一些实施方式中，监测系统、FCC、ECCU等存储先前前进速度测量值并且比较当前前进速度值以确定前进速度的变化率。前进速度的变化率可以根据上述关于主旋翼RPM变化率的计算的处理来计算。

在框525中，监测系统确定所测量的前进速度是否大于阈值或目标前进速度。监测系统可以在前进速度在前进速度阈值以上例如最佳自旋前进速度时实现自旋前进速度控制处理543，以使旋翼飞行器自动达到最佳自旋前进速度，以便保存旋翼飞行器的高度。相反，当旋翼飞行器在最佳自旋前进速度以下时，自旋前进速度控制处理543可以保持当前前进速度，或者避免尝试修改前进速度，因为旋翼飞行器可能需要交换高度以增加前进速度，并且在自旋期间自动执行这样的操纵可能不是期望的。

监测系统通过在检测到完全发动机故障时调整旋翼飞行器的俯仰姿态来提供进一步的自动化自旋进入辅助。在框527中，监测系统确定飞行员处于旋翼飞行器的手动命令还是使旋翼飞行器脱离止动。如果监测系统确定飞行员手动控制飞行器，使旋翼飞行器处于OOD，或者监测系统确定旋翼飞行器前进速度不在前进速度阈值以上，则监测系统返回至框505并且重复该处理，以便监测系统连续监测旋翼飞行器的前进速度并且在必要时自动调整前进速度。

尽管方法501在本文中被示出为在框521、523和525之后具有框527，但是这样的布置不意在限制，因为确定是否需要针对自旋进入辅助中的前进速度控制的自动化飞行控制调整是根据飞行员未处于手动控制的飞行器处于止动状态并且还根据前进速度或前进速度变化率在相应的预定阈值以外来执行的。因此，如框527所示，监测系统可以在自旋前进速度控制处理543的剩余框之前、之中或者以任何顺序，确定飞行员处于手动控制还是旋翼飞行器脱离止动。

如果监测系统确定需要针对自旋进入辅助中的前进速度控制的自动飞行控制调整，则监测系统确定飞行控制所需的调整。在框529中，监测系统确定针对旋翼飞行器的目标俯仰设置。可以根据以下来生成目标俯仰设置：当前监测的前进速度、前进速度变化率、或者由自旋旋翼速度控制处理541生成的任何俯仰命令。在一些实施方式中，目标俯仰设置与前进速度差量成比例或者与前进速度变化率成反比。因此，如果旋翼飞行器具有明显大于目标前进速度的前进速度，那么俯仰命令可以大于前进速度更接近目标前进速度的情况。

目标俯仰设置可以是使旋翼飞行器上仰以使旋翼飞行器以预定速率减慢或者停止减慢飞行器以将飞行器保持在目标前进速度的周期距设置。此外，监测系统可以使用前进速度变化率来确定俯仰设置。在前进速度变化率指示旋翼飞行器以恒定速度移动或者以比预定减速率更慢地减慢的情况下，监测系统可以生成使旋翼飞行器增加其减速率的俯仰命令。相反，如果监测系统确定旋翼飞行器减速过快，或者旋翼飞行器在接近目标前进速度时正在减速，则监测系统可以生成降低减速度的俯仰命令。在一些实施方式中，监测系统可以确定减速度、前进速度或前进速度变化率是否是由通过自旋旋翼速度控制处理541生成的俯仰命令引起的，并且可以避免在自旋旋翼速度控制处理541生成其俯仰命令的同时或者在由自动控制旋翼速度控制处理541生成的俯仰命令大于预定阈值的同时生成俯仰命令。例如，如果自旋旋翼速度控制处理541生成用于大的机头上仰命令的命令，则自旋前进速度控制处理543可以避免生成新的自动化俯仰命令，同时自旋旋翼速度控制处理541生成控制主旋翼RPM的俯仰命令或者直到自旋旋翼速度控制处理541的俯仰命令的量级下降到阈值以下。

在框531中，监测系统生成前进速度相关命令。前进速度相关命令可以包括基于目标俯仰设置的或者根据目标俯仰设置生成的用于飞行控制设备例如斜盘致动器的命令例如周期距命令或俯仰命令。在一些实施方式中，FCC可以生成前进速度相关命令，并且在其他实施方式中，ECCU可以生成前进速度相关命令，或者独立的监测系统可以生成前进速度相关命令并且将前进速度相关命令发送至FCC或ECCU用于执行。在其他实施方式中，前进速度相关命令可以包括控制面命令例如升降机或方向舵命令，以在前进空速足够大以使控制面有效时控制旋翼飞行器的俯仰姿态。

在框517中，将所生成的前进速度相关命令发送至飞行控制装置。在一些实施方式中，前进速度相关命令是一个或更多个周期距命令或俯仰命令，并且命令可以被发送至飞行控制装置。在框519中，调整飞行控制装置。在一些实施方式中，飞行控制装置包括斜盘致动器，并且调整飞行控制装置可以包括执行前进速度相关命令以驱动斜盘至目标周期距设置来设置旋翼飞行器的俯仰姿态。

一种实施方式旋翼飞行器，包括：主旋翼；一个或更多个飞行控制装置，所述一个或更多个飞行控制装置连接至主旋翼并且能够进行操作以控制主旋翼的飞行特性；多个发动机，所述多个发动机连接至主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动主旋翼；主旋翼每分钟转数(RPM)传感器，其能够进行操作以确定主旋翼转动的测量主旋翼RPM；以及监测系统，其能够进行操作以确定多个发动机的发动机故障。监测系统还能够进行操作以响应于至少确定发动机故障并且根据所测量的主旋翼RPM来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中自动化自旋进入辅助处理包括监测系统根据至少目标主旋翼RPM和测量主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令，其中自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置。

在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括飞行员控制装置，并且监测系统还能够进行操作以响应于飞行员脱离飞行员控制装置的手动控制来接驳自动化自旋进入辅助处理。在一些实施方式中，监测系统还能够进行操作以根据主旋翼RPM的变化率来接驳自动化自旋进入辅助处理。在一些实施方式中，一个或更多个旋翼RPM相关命令包括下述命令中的至少之一：改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者改变主旋翼的主旋翼桨叶的集体桨距角的第二命令。在一些实施方式中，自动化自旋进入辅助处理包括监测系统响应于所测量的主旋翼RPM在主旋翼RPM阈值以下来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令。在一些实施方式中，监测系统能够进行操作以生成下述命令中的至少之一：与主旋翼RPM的变化率成比例地改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者与主旋翼RPM的变化率成比例地改变集体桨距角的第二命令。在一些实施方式中，第一命令包括使所述旋翼飞行器的前部上仰的命令，并且其中第二命令包括减小主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。在一些实施方式中，自动化自旋进入辅助处理还包括该监测系统响应于旋翼飞行器的前进速度在与旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少旋翼飞行器的前进速度和目标前进速度来生成一个或更多个前进速度相关命令，并且自动化自旋进入辅助处理还包括根据一个或更多个前进速度相关命令来控制一个或更多个飞行控制装置，并且一个或更多个前进速度相关命令包括调整旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令。

一种实施方式飞行控制计算机，包括：处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由处理器执行的程序。程序包括用于进行以下操作的指令：监测旋翼飞行器的发动机的操作状态，根据操作状态来检测发动机的故障，以及响应于发动机的故障来接驳自旋进入辅助处理。自旋进入辅助处理包括用于进行以下操作的指令：确定飞行员是否已经释放对旋翼飞行器的手动控制，响应于确定了飞行员已经释放对旋翼飞行器的手动控制并且响应于旋翼飞行器的主旋翼的主旋翼每分钟转数(RPM)在预定阈值以下来确定目标飞行控制设置，根据主旋翼RPM或主旋翼RPM的变化率中的至少之一来生成旋翼RPM相关命令，以及通过根据旋翼RPM相关命令控制旋翼飞行器的连接至主旋翼的飞行控制装置来控制主旋翼的飞行特性。

在一些实施方式中，用于生成旋翼RPM相关命令的指令包括用于生成下述命令中的至少之一的指令：改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者改变主旋翼的主旋翼桨叶的集体桨距角的第二命令。在一些实施方式中，用于生成旋翼RPM相关命令的指令包括用于生成下述命令中的至少之一的指令：与主旋翼RPM的变化率成比例地改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者与主旋翼RPM的变化率成比例地改变主旋翼的主旋翼桨叶的集体桨距角的所述第二命令。在一些实施方式中，第一命令包括使旋翼飞行器的前部上仰的命令，并且其中第二命令包括减小主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。在一些实施方式中，用于接驳自旋进入辅助处理的指令还包括用于进行以下操作的指令：响应于旋翼飞行器的前进速度在与旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少旋翼飞行器的前进速度和目标前进速度来生成前进速度相关命令，其中，前进速度相关命令包括调整旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令；以及通过根据前进速度相关命令控制旋翼飞行器的连接至主旋翼的飞行控制装置来控制主旋翼的飞行特性。

一种实施方式方法，其包括：接收指示旋翼飞行器的一个或更多个发动机的发动机操作状况的发动机性能数据，其中一个或更多个发动机在一个或更多个发动机的操作期间驱动旋翼飞行器的主旋翼；根据性能数据来检测一个或更多个发动机的发动机故障状况；以及响应于至少检测到发动机故障来接驳自动化自旋进入辅助处理。自动化自旋进入辅助处理包括：接收指示主旋翼的测量主旋翼每分钟转数(RPM)的信号；响应于飞行员脱离对旋翼飞行器的飞行员控制装置的手动控制而检测到处于止动状态；响应于检测到处于止动状态根据至少目标主旋翼RPM和测量主旋翼RPM来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令；以及向旋翼飞行器的飞行控制装置发送根据一个或更多个旋翼RPM相关命令的第一信号并且根据一个或更多个旋翼RPM相关命令来控制飞行控制装置。

在一些实施方式中，生成一个或更多个旋翼RPM相关命令还包括还根据主旋翼RPM的变化率来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令。在一些实施方式中，生成一个或更多个旋翼RPM相关命令还包括响应于测量主旋翼RPM在主旋翼RPM阈值以下来生成一个或更多个旋翼RPM相关命令。在一些实施方式中，一个或更多个旋翼RPM相关命令包括下述命令中的至少之一：改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令或者改变主旋翼的主旋翼桨叶的集体桨距角的第二命令。在一些实施方式中，第一命令包括使旋翼飞行器的前部上仰的命令，并且其中第二命令包括减小主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。在一些实施方式中，生成一个或更多个旋翼RPM相关命令还包括以下操作中的至少之一：生成与主旋翼RPM的变化率成比例地改变旋翼飞行器的俯仰姿态的第一命令，或者生成与主旋翼RPM的变化率成比例地改变总距桨距角的第二命令。在一些实施方式中，自动化自旋进入辅助处理还包括：响应于旋翼飞行器的前进速度在与旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少旋翼飞行器的前进速度和目标前进速度来生成一个或更多个前进速度相关命令，其中一个或更多个前进速度相关命令包括调整旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令；以及向飞行控制装置发送根据一个或更多个前进速度相关命令的第二信号，并且根据一个或更多个前进速度相关命令来控制飞行控制装置。

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进行解释。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，所附权利要求书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：

主旋翼；

一个或更多个飞行控制装置，所述一个或更多个飞行控制装置连接至所述主旋翼并且能够进行操作以控制所述主旋翼的飞行特性；

多个发动机，所述多个发动机连接至所述主旋翼并且能够进行操作以在操作时驱动所述主旋翼；

主旋翼每分钟转数传感器，其能够进行操作以确定所述主旋翼转动的测量主旋翼每分钟转数；以及

监测系统，其能够进行操作以确定所述多个发动机的发动机故障，所述监测系统还能够进行操作以响应于至少确定所述发动机故障并且根据所述测量主旋翼每分钟转数来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中所述自动化自旋进入辅助处理包括所述监测系统根据至少目标主旋翼每分钟转数和所述测量主旋翼每分钟转数来生成一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令，其中所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令包括在所述发动机故障之后、与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述主旋翼的桨叶的集体桨距角的第一命令，以及其中所述自动化自旋进入辅助处理还包括根据所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令来控制所述一个或更多个飞行控制装置。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括飞行员控制装置；

其中，所述监测系统还能够进行操作以响应于飞行员脱离了对所述飞行员控制装置的手动控制来接驳所述自动化自旋进入辅助处理。

3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述监测系统还能够进行操作以根据所述主旋翼每分钟转数的变化率来接驳所述自动化自旋进入辅助处理。

4.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令还包括改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的第二命令。

5.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述自动化自旋进入辅助处理包括所述监测系统响应于所述测量主旋翼每分钟转数在主旋翼每分钟转数阈值以下来生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令。

6.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述监测系统能够进行操作以生成与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的所述第二命令。

7.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，其中，所述第二命令包括使所述旋翼飞行器的前部上仰的命令，以及其中，所述第一命令包括减小所述主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。

8.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述自动化自旋进入辅助处理还包括所述监测系统响应于所述旋翼飞行器的前进速度在与所述旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少所述旋翼飞行器的前进速度和所述目标前进速度来生成一个或更多个前进速度相关命令，其中所述自动化自旋进入辅助处理还包括根据所述一个或更多个前进速度相关命令来控制所述一个或更多个飞行控制装置，以及其中所述一个或更多个前进速度相关命令还包括调整所述旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令。

9.一种飞行控制计算机，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，所述程序包括用于进行以下操作的指令：

监测旋翼飞行器的发动机的操作状态；

根据所述操作状态来检测所述发动机的故障；以及

响应于所述发动机的故障来接驳自旋进入辅助处理，所述自旋进入辅助处理包括用于进行以下操作的指令：

确定飞行员是否已经释放对所述旋翼飞行器的手动控制；

响应于确定了所述飞行员已经释放对所述旋翼飞行器的手动控制并且响应于所述旋翼飞行器的主旋翼的主旋翼每分钟转数在预定阈值以下来确定目标飞行控制设置；

根据所述主旋翼每分钟转数或所述主旋翼每分钟转数的变化率中的至少之一来生成旋翼每分钟转数相关命令，其中所述旋翼每分钟转数相关命令包括在所述发动机故障之后、与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述主旋翼的桨叶的集体桨距角的第一命令；以及

通过根据所述旋翼每分钟转数相关命令控制所述旋翼飞行器的连接至所述主旋翼的飞行控制装置来控制所述主旋翼的飞行特性。

10.根据权利要求9所述的飞行控制计算机，其中，用于生成所述旋翼每分钟转数相关命令的指令包括用于生成改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的第二命令的指令。

11.根据权利要求10所述的飞行控制计算机，其中，用于生成所述旋翼每分钟转数相关命令的指令包括用于生成与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的命令的指令。

12.根据权利要求11所述的飞行控制计算机，其中，所述第二命令包括使所述旋翼飞行器的前部上仰的命令，以及其中，所述第一命令包括减小所述主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。

13.根据权利要求9所述的飞行控制计算机，其中，用于接驳自旋进入辅助处理的指令还包括用于进行以下操作的指令：

响应于所述旋翼飞行器的前进速度在与所述旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少所述旋翼飞行器的前进速度和所述目标前进速度来生成前进速度相关命令，其中所述前进速度相关命令包括调整所述旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令；以及

通过根据所述前进速度相关命令控制所述旋翼飞行器的连接至所述主旋翼的飞行控制装置来控制所述主旋翼的飞行特性。

14.一种用于旋翼飞行器自旋进入辅助的方法，包括：

接收指示旋翼飞行器的一个或更多个发动机的发动机操作状况的发动机性能数据，其中所述一个或更多个发动机在所述一个或更多个发动机的操作期间驱动所述旋翼飞行器的主旋翼；

根据所述性能数据来检测所述一个或更多个发动机的发动机故障状况；以及

响应于至少检测到所述发动机故障来接驳自动化自旋进入辅助处理，其中所述自动化自旋进入辅助处理包括：

接收指示所述主旋翼的测量主旋翼每分钟转数的信号；

响应于飞行员脱离对所述旋翼飞行器的飞行员控制装置的手动控制而检测到处于止动状态；

响应于检测到所述处于止动状态，根据至少目标主旋翼每分钟转数和所述测量主旋翼每分钟转数来生成一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令，其中所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令包括在所述发动机故障之后、与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述主旋翼的桨叶的集体桨距角的第一命令；以及

向所述旋翼飞行器的飞行控制装置发送根据所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令的第一信号，并且根据所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令来控制所述飞行控制装置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令还包括还根据所述主旋翼每分钟转数的变化率来生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令的第二命令。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令还包括响应于所述测量主旋翼每分钟转数在主旋翼每分钟转数阈值以下来生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令还包括改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的第二命令。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二命令包括使所述旋翼飞行器的前部上仰的命令，以及其中，所述第一命令包括减小所述主旋翼桨叶的集体桨距角的命令。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，生成所述一个或更多个旋翼每分钟转数相关命令还包括生成与所述主旋翼每分钟转数的变化率成比例地改变所述旋翼飞行器的俯仰姿态的所述第二命令。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述自动化自旋进入辅助处理还包括：

响应于所述旋翼飞行器的前进速度在与所述旋翼飞行器的滑翔速度相关联的目标前进速度以上并且根据至少所述旋翼飞行器的前进速度和所述目标前进速度来生成一个或更多个前进速度相关命令，其中所述一个或更多个前进速度相关命令包括调整所述旋翼飞行器的俯仰姿态的一个或更多个命令；以及

向所述飞行控制装置发送根据所述一个或更多个前进速度相关命令的第二信号，并且根据所述一个或更多个前进速度相关命令来控制所述飞行控制装置。

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