CN110498054B - 用于使用可变摩擦和力梯度进行触觉提示的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种旋翼飞行器，包括：飞行员控制装置；飞行员控制装置位置传感器，连接至飞行员控制装置并且能够进行操作以生成指示飞行员控制装置的位置的位置信号；飞行控制计算机(FCC)，与飞行员控制装置位置传感器进行信号通信，并且能够进行操作以响应于位置信号指示飞行员控制装置的位置超过与操作限制相关联的阈值而在飞行员控制装置中提供触觉提示，并且还能够进行操作以根据飞行员控制装置的位置与阈值之间的关系来确定用于触觉提示的触觉提示值，并且根据触觉提示值来生成提示控制信号；以及触觉提示单元，连接至飞行员控制装置并且与FCC进行信号通信并且能够进行操作以响应于提示控制信号来控制飞行员控制装置的动作。

Description

用于使用可变摩擦和力梯度进行触觉提示的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月28日提交的美国临时申请第62/591,287号的权益，在此通过引用将题述申请并入。

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在旋翼飞行器中通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和力梯度触觉提示的系统和方法。

背景技术

旋翼飞行器可以包括一个或更多个旋翼系统，所述一个或更多个旋翼系统包括一个或更多个主旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支承旋翼飞行器在飞行中的重量并推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。为了使旋翼飞行器平稳且高效地飞行，飞行员平衡发动机功率、主旋翼总距推力(collectivethrust)、主旋翼周期距推力(cyclic thrust)和尾旋翼推力，并且控制系统可以帮助飞行员使旋翼飞行器稳定并且减少飞行员的工作负担。

发明内容

一种实施方式的旋翼飞行器，包括：飞行员控制装置；连接至飞行员控制装置的飞行员控制装置位置传感器，其中，飞行员控制装置位置传感器能够进行操作以生成指示飞行员控制装置的位置的位置信号；飞行控制计算机，与飞行员控制装置位置传感器进行信号通信，并且能够进行操作以响应于位置信号指示飞行员控制装置的位置超过与操作限制相关联的阈值来在飞行员控制装置中提供触觉提示，其中，飞行控制计算机还能够进行操作以根据飞行员控制装置的位置与阈值之间的关系来确定用于触觉提示的触觉提示值，并且根据触觉提示值来生成提示控制信号；以及触觉提示单元，连接至飞行员控制装置并且与飞行控制计算机进行信号通信，其中，触觉提示单元能够进行操作以响应于提示控制信号来控制飞行员控制装置的动作。

一种实施方式的用于旋翼飞行器的飞行控制计算机，包括：处理器和存储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触觉提示的指令，并且用于提供触觉提示的指令包括用于进行以下操作的指令：接收指示旋翼飞行器的总距控制装置的位置的位置信号；根据旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定一个或更多个提示限制；根据一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用触觉提示；以及响应于确定要应用触觉提示并且使用根据一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系而确定的触觉提示的大小来控制总距控制装置的动作。

一种实施方式的用于操作旋翼飞行器的方法，包括在旋翼飞行器的总距控制装置上提供触觉提示。在总距控制装置上提供触觉提示包括：接收指示总距控制装置的位置的位置信号；根据旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定一个或更多个提示限制；根据一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用触觉提示；响应于确定要应用触觉提示并且根据一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定用于触觉提示的一个或更多个触觉提示值；以及响应于确定要应用触觉提示并且使用触觉提示值来控制总距控制装置的动作。

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范围的图；

图5是示出根据一些实施方式的可以用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的总距配平组件的图；

图6是示出根据一些实施方式的用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的行星齿轮组的图；

图7和图8是示出用于提供触觉提示的可变摩擦分布和梯度力分布的各种实施方式的图；以及

图9是示出根据一些实施方式的用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的方法的流程图。

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工作。

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，例如周期距输入(cyclicinput)或总距输入(collective input)，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，而总距的增加要求主旋翼处的功率增加，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机制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(flight control computer，FCC)中实现，从而向飞行控制提供校正，这有助于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改写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功率以匹配总距控制输入、在周期距控制输入期间应用总距或功率校正、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，同时允许飞行员改写或利用由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(collective stick)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功率设置。因此，当飞行员释放总距杆并且FBW提供总距控制命令时，总距杆与实际功率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期望针对主旋翼的实际总距设置该杆被定位的位置处。类似地，FBW系统使用周期距杆(cyclic stick)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。

本文描述的系统和方法的实施方式旨在通过飞行员控制装置向飞行员提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示。在一些实施方式中，FBW系统测量飞行员控制装置的位置或者一个或更多个操作参数，并且通过飞行员控制装置中的一个提供触觉反馈，使得驾驶员被提醒旋翼飞行器的限制、停止、告警、状况等。触觉提示的使用允许飞行员专注于飞行环境，而不需要密切监视驾驶舱内的仪表。此外，在FBW将飞行员控制装置与飞行控制单元解耦时，触觉提示允许FBW系统向飞行员提供定制的反馈和提示。

在一些实施方式中，FBW系统通过飞行员控制装置如总距杆来提供摩擦型触觉提示和力型触觉提示。摩擦提示和力提示可以分开地提供或者联合提供。在一些实施方式中，摩擦提示是模仿机械系统的摩擦的运动的阻力，而力提示是模仿机械系统的弹簧力的朝特定方向推动的力。由于FBW系统将飞行控制单元与飞行员控制装置解耦，因此触觉提示允许FBW系统向飞行员提供熟悉的机械系统的感觉，而无需将控制装置连接至飞行控制单元。随着飞行员移动飞行员控制装置，FBW系统控制：何时进行摩擦提示；或者在哪个飞行员控制装置位置进行摩擦提示；以及由飞行员感觉到的摩擦的量。类似地，FBW系统控制：何时进行力提示；或者在哪个飞行员控制装置位置进行力提示；以及驱动飞行员控制装置的力的量。摩擦提示可以由电子系统或机电系统摩擦设备应用，使得可以根据FBW系统的命令来进行或不进行摩擦提示。力提示可以由例如配平马达、液压系统、气动系统等来应用，以沿单个方向提供驱动或力。可以根据FBW系统的命令来改变摩擦或力的大小，使得FBW系统可以例如在飞行员控制装置移动超过阈值更远时增大摩擦或力。

在一些实施方式中，进行或激活一个或更多个触觉提示以指示旋翼飞行器的一个或更多个操作状况的状态。例如，当总距杆移动超过发动机设置限制或总距设置限制时，可以进行一个或更多个触觉提示。在这样的示例中，FBW系统连续监视总距杆的位置，将总距杆的位置与和发动机限制相关联的阈值进行比较，并且当总距位置超过阈值时进行触觉提示。可以进行力提示以将飞行员控制装置驱动到阈值以下，并且可以将力提示与摩擦提示组合以向飞行员提醒阈值。力提示起作用以将飞行员控制装置驱动到阈值之外，但是力提示可以被飞行员改写。因此，飞行员可以感觉力提示，但是在例如紧急情况或需要极端旋翼飞行器性能的情况下，可以通过力提示来拉动或移动飞行员控制装置。改写触觉提示的能力由旋翼飞行器中的FBW系统和传感器系统提供。当FBW系统向飞行员控制装置提供力提示或移动时，使用飞行员控制装置的最终位置来确定用于控制旋翼飞行器的命令。因此，当飞行员通过触觉提示进行拉动或者改写触觉提示时，位置传感器确定由飞行员设置的杆的位置，而非确定FBW系统试图将飞行员控制装置设置到的预期位置或建议位置。因此，飞行员最终完全控制旋翼飞行器，而FBW系统在飞行员“放手(hand off)”时提供将旋翼飞行器保持在稳定飞行模式下的能力。

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的桨距(pitch)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的桨距。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的桨距被集体地改变，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的桨距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和反扭矩系统提供功率。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可操作地耦接至旋翼系统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配置。例如，在一些实施方式中，如所示出的，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，同时主驾驶功能由远程执行)。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的功率输出的机械和/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(fightcontrol computer，FCC)205以及飞行器传感器207。

飞行控制系统201具有一个或更多个飞行控制计算机FCC 205。在一些实施方式中，提供多个FCC 205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的输出功率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的输出功率，或者可以基于反馈例如主旋翼桨叶的测量RPM来控制发动机115的输出功率。

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、竖直速度等的传感器。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(globalpositioning system，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，或者根据飞行员选择的预定功能来确定对周期距杆231的建议周期距杆位置。建议周期距杆位置是由FCC205确定以给出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，从而允许飞行员改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，以改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发送功率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，使得主桨叶的迎角集体升高或降低，并且发动机功率被设置为提供所需的功率以保持主旋翼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，或者根据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。FCC205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，从而允许飞行员改写建议总距杆位置。

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单元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单元。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FCC 205，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。虽然周期距配平马达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。当飞行员正移动杆时，配平马达209和213可以沿特定方向推动相应的杆，以指示特定状况。由于FBW系统将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，FCC 205可以使配平马达209和213抵抗飞行员命令而推动，使得飞行员感觉到阻力，或者可以命令一个或更多个摩擦设备提供当飞行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。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，而不是检测由来自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，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指示飞行员释放了特定杆时，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。

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210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飞行控制系统201。在一些实施方式中，三环飞行控制系统201的单元可以至少部分地由FCC 205来实现。然而，如图3所示，三环飞行控制系统201的部件(301、303、305、307)中的所有部件、一些部件或没有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317和速率环路315二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、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。

在一些实施方式中，触觉提示功能可以作为在FCC 205上运行的软件在内环路317中实现，并且可以通过激活状态机来执行针对飞行员控制装置的移动或触觉反馈，该状态机监视来自旋翼飞行器传感器、ECCU和飞行员控制装置位置传感器的反馈并且相应地调整飞行员控制装置的位置或动作。内环路317可以接收来自飞行器装置321例如传感器或其他仪表的传感器数据，并且响应于例如发动机限制或其他阈值来调整总距杆位置或动作。因此，内环路317可以连续监视飞行员控制装置位置、发动机操作参数或其他旋翼飞行器操作参数，并且相应地提供一个或更多个触觉提示。在另一实施方式中，外环路313或速率环路315可以监视来自ECCU的反馈、来自其他传感器的总距杆位置或反馈，确定是否应该应用任何触觉提示，然后引起、发信号通知或发消息通知内环路317来提供触觉提示。

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，旋翼飞行器具有在三个飞行控制组件中的三组飞行员飞行控制装置，所述三个飞行控制组件包括周期距控制组件217、总距控制组件219以及踏板控制组件221。针对每个飞行员(可以包括指挥飞行员和副飞行员或备用飞行员)均提供一组飞行员飞行控制装置。

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，该周期距配置随着主旋翼旋转来改变各个主旋翼桨叶的角度。这在旋转周期的不同点处产生可变量的升力，从而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来提供总距输入，以设置或调整主旋翼桨叶的总距配置，使得所有主旋翼桨叶的迎角可以被同时集体地改变相同的量，从而导致上升、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至旋翼飞行器的反扭矩力的量。尾旋翼桨叶可以进行操作以抵消由于驱动主旋翼而产生的扭矩。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，并且改变所施加的反扭矩力的量以改变旋翼飞行器的航向。例如，提供大于由于驱动主旋翼而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，提供小于由于驱动主旋翼而产生的扭矩的反扭矩力可以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以下操作来改变所施加的反扭矩力的量：改变尾旋翼桨叶的桨距；以及增大或减小由尾旋翼桨叶产生的推力。

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217均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均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能够进行操作以通过相应杆231和233接收并测量来自飞行员的周期距输入和总距输入的机械通信。在一些实施方式中，两个周期距配平组件229A和229B被提供并且连接至每个周期距控制组件217。周期距配平组件之一是管理滚转或左/右周期性倾斜运动的周期距滚转配平组件229A，另一周期距配平组件是管理俯仰或前/后倾斜运动的周期距俯仰配平组件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的滚转位置信号、俯仰位置信号和总距位置信号。除了其他项之外，这些配平组件225、229A和229B还可以包括用于测量总距杆233的位置或者测量周期距杆231的不同运动轴的测量设备。配平组件225、229A和229B中的每个配平组件中的配平马达可以驱动或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飞行控制系统的部件，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FCC，该FCC能够进行操作以指示飞行控制设备执行通过配平组件225、229A和229B测量的命令。例如，FCC可以与能够进行操作以改变主旋翼桨叶的位置的致动器或其他设备通信，并且FCC可以产生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被安装在总距杆支承件453上，并且沿弧线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解耦，从而总距杆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可以监视并且确定总距杆233的位置，并且FCC可以根据总距杆233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处，总距设置可以与发动机设置关联，使得发动机提供足够的功率来保持旋翼速度。

总距杆233可以具有低位置443和高位置445，所述低位置443和高位置445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。低位置443和高位置445可以限定或界定正常操作范围441。在一些实施方式中，正常操作范围441包括与低于阈值如最大连续功率的功率设置对应的总距设置。总距杆233还可以具有与对应于最大可设置功率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可以包括与高于正常操作范围的功率设置对应的总距设置。在一些实施方式中，过驱动范围447包括最大起飞功率设置、两分钟最大功率设置以及三十秒最大功率设置。低位置443、高位置445和最大位置449可以是由总距配平组件使用触觉提示实施或产生的止挡或位置。

在一些实施方式中，总距配平组件219可以通过以下操作来提供触觉提示：驱动总距杆233或者通过在触觉提示范围451中提供摩擦提示来控制总距杆233的动作、感觉或操作。在一些实施方式中，触觉提示范围451处于正常操作范围441和/或过驱动范围447内，并且对于移动型提示诸如力提示可以沿任何移动。在一些实施方式中，触觉提示范围451可以被限制于过驱动范围447、正常操作范围441、或者过驱动范围447和正常操作范围441中的一者或两者的子集或一部分。

可以在不同的总距杆位置处进行不同的触觉提示。例如，当总距杆233升高超过与发动机限制相关联的阈值时，可以发起力提示。可以仅在阈值或发动机限制之前或之下的范围内应用摩擦提示，以告警飞行员总距杆位置接近阈值，并且可以在总距杆位置保持在阈值之上时继续进行摩擦提示。因此，FCC可以使用摩擦提示限制或阈值来进行摩擦提示或力提示，摩擦提示限制或阈值不同于力提示限制或阈值。在一些实施方式中，基于例如性能限制如发动机限制或功率限制、安全规程如旋翼RPM超速保护或自动旋转处理、自动化飞行过程如功率保持或竖直速度保持等，将力提示和摩擦提示应用于总距杆。在一些实施方式中，摩擦提示限制和力提示限制可以是可变的，其中，所述限制基于飞行模式、阈值条件等。例如，在基于发动机限制将力提示和摩擦提示应用于总距杆的情况下，FCC可以将一个或更多个功率设置例如最大连续功率、最大起飞功率、两分钟最大功率或另一功率设置用作用于摩擦提示和力提示的阈值。总距杆位置可以触发FCC以基于与特定功率设置相关联的限制来进行力提示或摩擦提示。因此，当总距杆移动超过最大连续功率限制时，可以进行摩擦提示，并且当总距杆进一步移动并且超过最大起飞功率限制时，除摩擦提示之外还可以进行力提示。在其他实施方式中，总距杆223的过驱动范围447对应于最大连续功率，并且当总距杆被拉动到与最大连续功率限制相关联的总距杆位置以上时，可以进行摩擦提示和力提示二者。

当总距杆保持在相关阈值以上时，FCC可以保持总距杆233上的力提示或摩擦提示。因此，力提示将倾向于将杆驱动回至阈值或限制以下，或者提示范围之外。摩擦提示是移动的阻力，然而不会移动飞行员控制装置。在总距杆233返回至基于提示限制的可接受的位置或范围之后，FCC可以终止用力提示驱动总距杆233或者终止应用摩擦提示。另外，在一些实施方式中，FCC可以将力提示用作梯度力，并且将摩擦提示用作可变摩擦提示。因此，力提示可以根据总距杆位置、总距杆位置与力提示限制之间的关系、与力提示相关的状况的类型或严重程度等而变化。例如，可以进行力提示和摩擦提示以指示总距杆超过发动机限制，并且可以以在与发动机限制对应的位置处施加的初始力来进行力提示，并且随着总距杆移动超过发动机限制更远，力可以升高。因此，FCC可以确定要应用于飞行员控制装置的触觉提示的大小或触觉提示值，其中，根据飞行员控制装置位置与相关操作限制之间的关系来确定触觉提示的大小或触觉提示值。

发动机限制位置处的初始力可以呈现阶梯式(step)变化，也就是说，由配平马达应用的力提示的力在发动机限制处跳跃，以向飞行员提供总距杆中的软停止指示。在一些实施方式中，初始力提示具有约1.8磅的力，并且随着总距杆相对于力提示升高，总距杆每升高一英寸，该力增加例如约0.3磅。因此，随着总距杆移动超过发动机限制，力提示增加。类似地，摩擦提示也可以可变，并且在总距杆233处于发动机限制处可以以阻力值的阶梯式变化来实现。例如，通过摩擦提示所提供的初始摩擦力——即克服摩擦提示所需的力——最初可能为0.5磅，并且可以随着总距杆升高而增加。在一些实施方式中，在最大位置449处或提示范围的顶端移动总距杆所需的力可以是例如8磅，并且包括克服力提示和摩擦提示所需的力。

图5是示出根据一些实施方式的可以用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的总距配平组件501的图。总距配平组件501可以具有输出轴521，输出轴521驱动总距控制组件以移动总距杆并且从总距杆接收移动。总距配平组件501具有一个或更多个触觉提示单元，所述一个或更多个触觉提示单元提供触觉提示并且可以包括由驱动电子装置503控制的马达507和一个或更多个摩擦设备511。触觉提示单元控制所连接的飞行员控制装置的动作，以通过飞行员控制装置的运动、感觉、阻力等来提供触觉提示。驱动电子装置503可以从FCC或从FBW系统中的另一单元接收指示触觉提示单元应当如何执行以控制总距杆的信号。例如，FCC可以向驱动电子装置503发送力提示控制信号，所述力提示控制信号指示马达507应该将总距杆设置到的位置和/或应该用于移动总距杆的力。FCC还可以向驱动电子装置503发送指示摩擦设备511应该接合以提供摩擦提示的摩擦提示控制信号。摩擦提示控制信号还可以指示要由摩擦设备511施加的阻力。

马达507连接至传动装置，例如行星齿轮组传动装置509、电动离合器等，该传动装置又通过剪切设备519连接至输出轴521。当总距杆与斜盘和发动机机械地断开连接时，马达507在总距杆上提供类似于弹簧力的驱动或力，从而模仿机械弹簧的感觉。另外，摩擦设备511对输出轴521和总距杆的移动提供阻力，从而模仿机械系统的感觉。

在一些实施方式中，摩擦设备511是机电设备，该机电设备根据经过摩擦设备511的电流通过行星齿轮组中的齿轮装置来抵抗总距杆的运动。在一些实施方式中，在单个单元中可以提供多个摩擦设备511，其中各个FCC控制不同的摩擦设备511。驱动电子装置503可以接收用于提供摩擦提示的命令，并且可以将电流传递至摩擦设备511以生成指定的摩擦，或者命令摩擦设备511使用将提供指定摩擦的电流。在一些实施方式中，摩擦设备511是当电流经过线圈时产生磁场的导电线圈。所感应的磁场对线圈中的轴或芯的转动提供阻力。摩擦设备511可以布置在行星齿轮组传动装置509的一个或更多个单元的轴或转轴上，使得通过飞行员控制装置的飞行员输入被通过行星齿轮组传动装置509传送至摩擦设备511。飞行员控制装置的运动使在摩擦设备线圈内的转轴转动或移动，并且通过摩擦设备线圈的磁场提供的阻力作为摩擦提示在飞行员控制装置中被感觉到。FCC可以通过以下操作来改变由摩擦设备511提供的摩擦：改变经过摩擦设备线圈的电流；产生更强或更弱的磁场以及产生对转轴的转动更大或更小的阻力。

行星齿轮组传动装置509是可变联接器(coupling)，该可变联接器允许马达507驱动输出轴521，然而允许通过输出轴521的输入来改写马达507的驱动。因此，如果总距杆被飞行员以与马达507的驱动相反的方式来移动或控制，则飞行员的输入克服由马达507施加的力。另外，通过输出轴521来自飞行员控制装置的输入驱动行星齿轮组传动装置509和摩擦设备511，使得在飞行员移动总距杆时由摩擦设备511产生的摩擦被飞行员感觉到。在行星齿轮组传动装置509与摩擦设备511之间可以连接有一个或更多个分解器(resolver)515，并且可以用作止动传感器以确定总距杆的指示飞行员是否正在控制总距杆的精细运动。分解器515可以提供指示飞行员对总距杆的控制或移动的总距止动信号。

剪切设备519是允许总距杆与行星齿轮组传动装置509以及马达507分开的联接器。例如，如果传动装置509被卡住或者马达507发生故障，则剪切设备519可以被断开，使得总距杆可以在不受不可操作的传动装置或马达507的阻碍的情况下被移动和使用。

在一些实施方式中，位置传感器如旋转可变差动变压器(rotary variabledifferential transformer，RVDT)523确定输出轴521的旋转并且生成指示总距杆的位置的位置信号。RVDT 523布置在剪切设备519与输出轴521之间，使得即使剪切设备519被断开或剪切，也可以确定输出轴521的位置，从而即使马达507或行星齿轮组传动装置509或驱动系统的其他零件不可操作，飞行员也能够对旋翼飞行器进行控制。在一些实施方式中，使用多个RVDT 523来分别测量输出轴521的位置以用于冗余。每个FCC可以连接至不同的RVDT523，使得每个FCC独立地确定输出轴521的位置，并且来自不同RVDT 523的读数之间的任何不一致可以被识别和处理。

在一些实施方式中，可以根据所连接的控制单元的止动状态来激活或停用摩擦设备511。例如，当飞行员对控制单元进行控制并且控制单元是OOD时，摩擦设备511可以接合。类似地，当飞行员释放控制单元并且控制装置是ID时，摩擦设备511可以脱离接合。因此，可以控制摩擦设备511，使得在摩擦设备511接合时配平马达并非单独地驱动控制装置。在其他实施方式中，摩擦设备511可以连接至传动装置，该传动装置通过分开的齿轮装置、通过一个或更多个离合器等将摩擦设备511与配平马达解耦。

图6是示出根据一些实施方式的用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的行星齿轮组601的图。行星齿轮组具有连接至太阳轴607的中央太阳齿轮603。行星齿轮605安装在载体609上，并且通过载体609保持在太阳齿轮603与环形齿轮601之间。在一些实施方式中，配平马达驱动太阳齿轮603，并且飞行员控制装置连接至环形齿轮601并且驱动环形齿轮601。摩擦设备511可以连接至具有与环形齿轮601啮合的正齿轮615的正齿轮转轴617。在其他实施方式中，摩擦设备511可以布置在行星转轴611上，或者通过行星齿轮组509的另一部分连接至飞行员控制装置。另外，在一些实施方式中，分解器515可以布置在行星转轴611上。在一些实施方式中，正齿轮615在环形齿轮601的外部并且恰好与环形齿轮601啮合。因此，由于飞行员控制装置的移动引起的环形齿轮601的旋转将导致行星齿轮605转动，从而驱动正齿轮615和摩擦设备511。摩擦设备511在正齿轮转轴617上提供摩擦或者对转动的阻力，所述摩擦或对转动的阻力作为摩擦提示在飞行员控制装置中被感觉到。

配平马达驱动太阳齿轮603以提供力提示。太阳齿轮603又驱动行星齿轮605，该行星齿轮605驱动环形齿轮601，从而移动飞行员控制装置。在一些实施方式中，当配平马达驱动太阳齿轮603时，载体609随着太阳齿轮603一起旋转，从而导致行星齿轮605驱动环形齿轮601。摩擦设备511在接合时可以具有足以防止配平马达驱动正齿轮的摩擦，使得配平马达避免驱动摩擦设备。在其他实施方式中，当配平马达驱动飞行员控制装置时，摩擦设备511可以从正齿轮转轴617脱离。

在一些实施方式中，可以根据所连接的控制单元的止动状态来激活或停用摩擦设备511。例如，当飞行员对控制单元进行控制并且控制单元是OOD时，摩擦设备511可以接合。类似地，当飞行员释放控制单元并且控制装置是ID时，摩擦设备511可以脱离接合。因此，可以控制摩擦设备511，使得在摩擦设备511接合时配平马达并非单独地驱动控制装置。在其他实施方式中，摩擦设备511可以连接至传动装置，该传动装置通过分开的齿轮装置、通过一个或更多个离合器等将摩擦设备511与配平马达解耦。

在一些实施方式中，行星齿轮组509可以具有多个行星齿轮级或环形齿轮601。太阳齿轮603可以通过没有摩擦设备511的第一组行星齿轮605驱动环形齿轮601，而环形齿轮601驱动带有摩擦设备511的第二组行星齿轮605，从而避免了太阳齿轮603驱动连接至摩擦设备511的齿轮的需要。在其他实施方式中，配平马达驱动太阳齿轮603，飞行员控制装置连接至载体轴613并且控制载体609，并且摩擦设备511提供对环形齿轮601旋转的阻力。

图7是示出用于提供触觉提示的可变摩擦分布的各种实施方式的图701。示例分布示出了力提示(实线)分布和摩擦提示(虚线)分布的实施方式，所述力提示分布和摩擦提示分布可以用于基于具有阈值703和最大设置705的发动机限制在总距杆处提供触觉提示。在第一提示分布707中，第一力分布具有基准力提示部分709，其中，总距杆位置在阈值703以下，并且未启用提供给总距杆的力。在阈值703处，第一力分布在提供给总距杆的力中具有力阶梯式变化713，这指示配平马达已经开启，并且正在将总距杆驱动回至阈值703。力阶梯式变化713通过迅速提升总距杆上的力来提供软停止，使得飞行员容易识别力提示的进行。在阈值703以上，第一力分布具有梯度力部分721，其中，力根据总距杆偏离阈值703而增大。第一提示分布707还可以具有第一摩擦分布，其中，在阈值703以下，第一摩擦分布具有基准摩擦提示部分711，在阈值处具有摩擦阶梯式变化715，以及在阈值以上具有梯度摩擦部分719。在一些实施方式中，梯度摩擦部分719是施加至总距杆在由阈值703表示的发动机限制以上的运动的摩擦并且所述摩擦根据总距杆位置偏离阈值703而增大。

在第二提示分布723中，第二摩擦分布可以具有基准摩擦部分727，该基准摩擦部分727延伸至比阈值703低预定范围或总距位置距离的第一点731。在第一点731处，第二摩擦分布可以具有摩擦阶梯式变化725，该摩擦阶梯式变化725与力阶梯式变化713处于不同的总距位置处并且提供至摩擦梯度部分729的转变。

在第三提示分布743中，第三摩擦分布可以具有基准摩擦部分745，该基准摩擦部分745非零以在正常使用总距杆期间提供摩擦。基准摩擦部分745可以延伸至可以在阈值703处或不同于阈值703的第二点。在一些实施方式中，第三摩擦分布可以在第二点747处转变至摩擦梯度部分729，但是在其他实施方式中，可以具有摩擦阶梯式变化等。

在第四提示分布753中，第四摩擦分布可以具有基准摩擦部分755，该基准摩擦部分755延伸至可以在阈值703处或不同于阈值703的第三点757。在第三点757处，第四摩擦分布可以具有活跃(active)摩擦提示部分759，其中，提供给总距杆的摩擦非线性地增加，并且在基准摩擦部分755与活跃摩擦提示部分759之间存在或不存在摩擦阶梯式变化转变。

图8是示出用于提供触觉提示的梯度力分布的各种实施方式的图801。示例分布示出了力提示(实线)分布和摩擦提示(虚线)分布的实施方式，所述力提示分布和摩擦提示分布可以用于基于具有阈值803和最大设置805的发动机限制在总距杆处提供触觉提示。在第五提示分布807中，在阈值803以下，第五摩擦分布具有基准摩擦提示部分811，该基准摩擦提示部分811对应于：总距杆在阈值803以下，未应用摩擦，或者应用基准恒定或初始摩擦提示以模仿机械控制系统的摩擦。第五摩擦分布在阈值处具有摩擦阶梯式变化815，并且在阈值803以上具有梯度摩擦部分819。

第五提示分布807具有第二力分布，该第二力分布具有基准力部分809，其中，不进行力提示或者以恒定初始水平提供力提示。在实施方式中，第二力分布可以具有多个阶梯式变化813和823以及多个梯度力部分821和825，其可以用于指示多个停止或阈值、用于告警状况的不同严重程度等。例如，第一力阶梯式变化813可以在阈值803处并且可以用于在基准力部分809与第一梯度力部分821之间转变。第二力阶梯式变化823可以用于在第一梯度力部分821与第二梯度力部分825之间转变。第二力阶梯式变化823可以不同于阈值803和最大设置，并且可以用于指示第二阈值发动机限制等。例如，第一力阶梯式变化813可以指示总距杆已经被拉动超过最大连续功率限制，并且第二力阶梯式变化823可以指示总距杆已经被拉动超过另一限制例如最大连续起飞功率限制。另外，第一梯度力部分821可以具有与第二梯度力部分825不同的斜率，其中第二梯度力部分825具有比第一梯度力部分821更快地增加的力以强调不同的提示机制。

在第六提示分布829中，第三力分布可以具有基准力部分809，该基准力部分809延伸至比阈值803低预定范围或总距位置距离的第四点833。在第四点833处，第三力分布可以具有力阶梯式变化831，该力阶梯式变化831与摩擦阶梯式变化815处于不同的总距位置处，并且提供至梯度力部分835的转变。

在第七提示分布837中，第四力分布可以具有与阈值803分开的第一梯度力部分839。第一梯度力部分839可以在第五点841处转变至基准力部分843，该基准力部分843非零并且可以在正常使用总距杆期间提供力提示。因此，第一梯度力部分839和基准力部分843可以提供力，以将总距杆向下驱动至最低设置，或者将总距杆向上驱动至例如总距杆的预定配平位置，例如对应于所保持的竖直速度的位置。另外，第四力分布可以具有与阈值803分开并且转变至第二梯度力部分835的力阶梯式变化831。

在第四提示分布847中，第五力分布可以具有基准力部分809，该基准力部分809延伸至可以在阈值803处或者不同于阈值803的第六点849。在第六点849处，第五力分布可以具有活跃力提示部分851，其中，提供给总距杆的力非线性地增加，并且在基准力部分809与活跃力提示部分851之间存在或不存在力阶梯式变化转变。

根据上述示例可以看出，力分布和摩擦分布不限于相同、与阈值对准、线性的或者具有仅一个阶梯式变化。触觉提示可以仅通过力提示提供、仅通过摩擦提示提供或者通过力提示和摩擦提示的组合来提供，并且力提示和摩擦提示可以利用梯度、阶梯式变化等来定制，以提供对飞行员控制装置的定制的动作、感觉移动、力或处理。

图9是示出根据一些实施方式的用于通过飞行员控制装置提供可变摩擦触觉提示和梯度力触觉提示的方法901的流程图。FCC可以连续监视总距杆位置，并且在块905中可以在特定监视时间确定总距杆位置。在块903中，FCC还可以确定摩擦提示限制。类似地，在块915中，FCC可以确定力提示限制。例如，FCC可以确定诸如飞行模式、所应用的发动机限制的操作参数以及任何其他被监视参数，并且确定一个或更多个相关联的提示限制。在一些实施方式中，触觉提示可以意在用于总距杆，并且FCC可以针对与总距杆相关联的飞行参数来确定力提示限制和摩擦提示限制。例如，FBW系统中的总距设置与发动机功率相关联并且由总距杆控制。FCC可以根据与发动机限制(例如发动机功率或总距设置)相关联的性能限制或操作限制来确定力提示限制或摩擦提示限制。在一些实施方式中，摩擦提示限制和力提示限制是相同的，从而指示应当在相同点处进行力提示和摩擦提示二者。例如，FCC可以监视与总距杆位置相关的发动机限制，并且确定应该在与最大连续功率限制对应的总距杆位置处应用或进行力提示和摩擦提示。在其他实施方式中，力提示限制和摩擦提示限制可以不同。例如，在力提示或摩擦提示在阈值之前进行的实施方式中，相应的提示限制可以基于相关联的性能限制或操作限制，但是偏离相关联的性能限制或操作限制。

在块907中，FCC将总距杆位置与摩擦提示限制进行比较，并且在块917中，FCC将总距杆位置与力提示限制进行比较。在摩擦提示限制与力提示限制相同的实施方式中，FCC可以在总距杆位置与力提示限制/摩擦提示限制的组合之间进行单次比较。在一些实施方式中，FCC根据总距杆位置与摩擦提示限制和力提示限制中的一者或两者之间的关系来确定是否进行或不进行摩擦提示和/或力提示。例如，FCC可以直接确定总距杆位置是否超过摩擦提示限制或力提示限制，或者可以确定力提示限制或摩擦提示限制是否在摩擦提示限制或力提示限制的预定范围内，并且响应于该确定来进行摩擦提示或力提示。在一些实施方式中，FCC还可以确定总距杆位置在阈值之外或者从超过阈值移动至在阈值之外，并且可以确定终止触觉提示。

在块909中，FCC可以确定摩擦提示值，并且在块921中，FCC可以确定力提示值。在一些实施方式中，根据飞行员控制装置位置和限制来确定提示值。FCC可以确定飞行员控制装置位置与限制之间的差，然后根据该差或者根据该差与可用于超过限制的相关飞行员控制装置的移动范围的比率来确定提示值。

例如，在FCC监视发动机限制的情况下，FCC可以确定与在低位置以上10英寸的总距杆位置相关的最大连续功率限制。因此，FCC可以确定高位置在低位置以上10英寸，并且正常操作范围位于低位置与高位置之间。因此，过驱动范围可以在高位置以上，并且总距杆可以具有例如在高位置以上并且在过驱动范围中的5英寸运动范围。在实施方式中，FCC可以确定摩擦提示限制和力提示限制在发动机限制处，所述发动机限制与总距杆的高位置相关。然后，FCC可以监视总距杆位置，并且将其与提示限制进行比较。当FCC确定总距杆位置在高位置或提示限制以上时，FCC可以确定要应用摩擦提示和力提示。FCC然后确定力提示值和摩擦提示值。力提示值可以被设置为初始力或阶梯式变化力例如1.8磅，所述初始力或阶梯式变化力被应用于超过阈值的所有位置。另外，FCC还可以确定总距杆由于超过阈值2英寸而具有2英寸的过驱动距离，并且基于过驱动距离来施加额外的梯度力。例如，FCC可以确定应该施加每英寸0.3磅的力，从而导致2.4磅的力提示(1.8磅阶梯式变化力+(0.3磅/英寸梯度*2英寸))。在另一实施方式中，FCC可以根据过驱动距离与过驱动移动范围的范围的比率来确定力提示。例如，FCC可以确定总期望力提示或最大力提示值是6.8磅，其中，1.8磅被用作初始力或阶梯式变化。因此，最大梯度力是5磅，其施加在5英寸范围内。因此，对于2英寸的过驱动范围，可以使用2磅的梯度力，从而产生3.8磅的力提示。摩擦提示的值可以被类似地确定，并且可以独立于力提示来确定或者基于力提示来确定摩擦提示的值。在一些实施方式中，可以基于摩擦提示来修改力提示，以例如补偿可能干扰由配平马达提供的力提示的摩擦。另外，在一些实施方式中，响应于FCC确定总距杆位置在限制之外或不再超过限制，可以将提示置零、取消或者设置为默认值或最小值，使得不进行或不启用触觉提示。

在块911中FCC根据摩擦提示值来生成摩擦控制命令，并且在块923中FCC根据力提示值来生成配平马达控制命令。摩擦控制命令和配平马达控制命令可以是指示相应的摩擦提示值或力提示值的信号，或者可以另外向配平组件指示如何生成所需的摩擦或力。在块913中配平组件根据摩擦控制命令来控制摩擦设备并且在块925中配平组件根据配平马达控制命令来控制配平马达，以根据所确定的提示值通过总距杆来提供触觉提示。

虽然按照离散块描述了本文公开的方法901，但是应该理解，该方法不限于所公开的块的顺序。FCC连续监视控制装置位置和控制装置限制，以设置、调整或终止飞行员控制装置处的触觉提示。在一些实施方式中，例如，FCC可以连续监视总距杆的位置，将该位置与触觉提示限制进行比较，确定触觉提示值并且控制触觉提示单元，使得随着总距杆位置超过相关阈值以及降低至相关阈值以下来使触觉提示被开启和关闭。

一种实施方式的旋翼飞行器，包括：飞行员控制装置；飞行员控制装置位置传感器，连接至飞行员控制装置，其中，飞行员控制装置位置传感器能够进行操作以生成指示飞行员控制装置的位置的位置信号；飞行控制计算机(FCC)，其与飞行员控制装置位置传感器进行信号通信并且能够进行操作以响应于位置信号指示飞行员控制装置的位置超过与操作限制相关联的阈值而在飞行员控制装置中提供触觉提示，其中，FCC还能够进行操作以根据飞行员控制装置的位置与阈值之间的关系来确定用于触觉提示的触觉提示值，并且根据触觉提示值来生成提示控制信号；以及触觉提示单元，连接至飞行员控制装置并且与FCC进行信号通信，其中，触觉提示单元能够进行操作以响应于提示控制信号来控制飞行员控制装置的动作。

在一些实施方式中，触觉提示值是触觉提示的大小。在一些实施方式中，触觉提示是可变摩擦提示，并且触觉提示单元能够进行操作以通过提供抵抗飞行员控制装置的移动的力来控制飞行员控制装置的动作以实现可变摩擦提示。在一些实施方式中，触觉提示是梯度力提示，并且触觉提示单元能够进行操作以通过在飞行员控制装置上提供将飞行员控制装置朝阈值推动的力来控制飞行员控制装置的动作以实现梯度力提示。在一些实施方式中，触觉提示是可变摩擦提示和梯度力提示中的至少一个。在一些实施方式中，FCC能够进行操作以根据操作限制来确定摩擦提示限制和力提示限制；FCC还能够进行操作以根据飞行员控制装置的位置与摩擦提示限制之间的关系来确定摩擦提示值，并且根据摩擦提示值来生成摩擦提示控制信号；FCC还能够进行操作以根据飞行员控制装置的位置与力提示限制之间的关系来确定力提示值，并且根据力提示值来生成力提示控制信号；触觉提示单元还能够进行操作以根据摩擦提示控制信号来提供抵抗飞行员控制装置的移动的第一力；以及触觉提示单元还能够进行操作以根据力提示控制信号在飞行员控制装置上提供朝阈值的方向的第二力。在一些实施方式中，触觉提示单元包括摩擦设备，所述摩擦设备连接至飞行员控制装置并且被配置成提供第一力，摩擦设备包括线圈，该线圈响应于通过线圈的电流来提供第一力，以及触觉提示单元还包括配平马达，所述配平马达连接至飞行员控制装置并且被配置成提供第二力。在一些实施方式中，触觉提示单元包括行星齿轮组传动装置，所述行星齿轮组传动装置将摩擦设备和配平马达连接至飞行员控制装置。

一种实施方式的用于旋翼飞行器的飞行控制计算机(FCC)，包括：处理器以及存储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触觉提示的指令，并且用于提供触觉提示的指令包括用于进行以下操作的指令：接收指示旋翼飞行器的总距控制装置的位置的位置信号；根据旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定一个或更多个提示限制：根据所述一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用触觉提示；以及响应于确定要应用触觉提示并且使用根据所述一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系而确定的触觉提示的大小来控制总距控制装置的动作。

在一些实施方式中，用于提供触觉提示的指令还包括用于进行以下操作的指令：根据所述一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定触觉提示的大小。在一些实施方式中，用于确定触觉提示的大小的指令包括用于进行以下操作的指令：将预定阶梯式变化提示值与梯度提示值之和用作触觉提示的大小，其中，预定阶梯式变化提示值是常数，并且其中，梯度提示值是根据总距控制装置的位置超过所述一个或更多个提示限制中的至少一个提示限制的距离而确定的。在一些实施方式中，所述一个或更多个操作限制包括从多个发动机功率设置中选择的发动机限制。在一些实施方式中，用于确定所述一个或更多个提示限制的指令包括用于根据所述一个或更多个操作限制来确定摩擦提示限制和力提示限制的指令；用于确定触觉提示的大小的指令包括用于根据总距控制装置的位置与摩擦提示限制之间的关系来确定摩擦提示值的指令；用于确定触觉提示的大小的指令还包括用于根据总距控制装置的位置与力提示限制之间的关系来确定力提示值的指令；以及用于控制总距控制装置的动作的指令包括用于响应于确定要应用触觉提示并且根据摩擦提示值和力提示值来控制总距控制装置的动作的指令。在一些实施方式中，摩擦提示限制与力提示限制不同。

一种实施方式的用于操作旋翼飞行器的方法，包括：在旋翼飞行器的总距控制装置上提供触觉提示。在总距控制装置上提供触觉提示包括：接收指示总距控制装置的位置的位置信号；根据旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定一个或更多个提示限制；根据所述一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用触觉提示；响应于确定要应用触觉提示并且根据所述一个或更多个提示限制与总距控制装置的位置之间的关系来确定用于触觉提示的一个或更多个触觉提示值；以及响应于确定要应用触觉提示并且使用触觉提示值来控制总距控制装置的动作。

在一些实施方式中，所述一个或更多个触觉提示值中的每个触觉提示值是触觉提示的大小。在一些实施方式中，确定所述一个或更多个触觉提示值包括将预定阶梯式变化提示值与梯度提示值之和用作触觉提示的大小来确定一个或更多个触觉提示值，其中，预定阶梯式变化提示值是常数，并且其中，梯度提示值是根据总距控制装置的位置超过一个或更多个提示限制中的至少一个提示限制的距离来确定的。在一些实施方式中，所述一个或更多个操作限制包括从多个发动机功率设置中选择的发动机限制。在一些实施方式中，触觉提示是可变摩擦提示和梯度力提示中的至少一个；控制总距控制装置的动作包括通过总距控制装置提供可变摩擦提示和梯度力提示中的至少一个；提供可变摩擦提示包括提供抵抗总距控制装置的移动的第一力；以及提供梯度力提示包括在总距控制装置上提供将总距控制装置朝所述一个或更多个提示限制中的至少一个提示限制推动的第二力。在一些实施方式中，提供可变摩擦提示包括向线圈提供电流，该线圈响应于通过线圈的电流来提供可变摩擦提示，以及提供梯度力提示包括提供与连接至总距控制装置的配平马达的驱动有关的命令。

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。通过参考本说明书，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 (18)

1.一种旋翼飞行器，包括：

飞行员总距控制装置；

飞行员控制装置位置传感器，连接至所述飞行员总距控制装置，其中，所述飞行员控制装置位置传感器能够进行操作以生成指示所述飞行员总距控制装置的位置的位置信号；

飞行控制计算机，与所述飞行员控制装置位置传感器进行信号通信，并且能够进行操作以响应于所述位置信号指示所述飞行员总距控制装置的位置超过与操作限制相关联的阈值而在所述飞行员总距控制装置中提供触觉提示，其中，所述触觉提示包括摩擦提示和力提示，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员总距控制装置的位置与所述阈值之间的关系来确定用于所述触觉提示的触觉提示值，并且根据所述触觉提示值来生成提示控制信号；以及

触觉提示单元，连接至所述飞行员总距控制装置并且与所述飞行控制计算机进行信号通信，其中，所述触觉提示单元能够进行操作以响应于所述提示控制信号来控制所述飞行员总距控制装置的动作，

其中，所述触觉提示单元包括摩擦设备，所述摩擦设备连接至布置在所述摩擦设备和所述飞行员总距控制装置之间的可变联接器，并且其中，所述摩擦设备响应于所述提示控制信号通过所述可变联接器向所述飞行员总距控制装置提供所述摩擦提示；

其中，所述触觉提示单元还包括配平马达，所述配平马达与所述摩擦设备分离地连接至所述可变联接器，其中，所述可变联接器布置在所述飞行员总距控制装置与所述配平马达之间，并且其中，所述配平马达响应于所述提示控制信号通过所述可变联接器向所述飞行员总距控制装置提供与所述摩擦提示分开的所述力提示。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述触觉提示值是所述触觉提示的大小。

3.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其中，所述摩擦提示是可变摩擦提示，并且其中，所述摩擦设备能够进行操作以通过提供抵抗所述飞行员总距控制装置的移动的力来控制所述飞行员总距控制装置的动作以实现所述可变摩擦提示。

4.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其中，所述力提示是梯度力提示，并且其中，所述配平马达能够进行操作以通过在所述飞行员总距控制装置上提供将所述飞行员总距控制装置朝所述阈值推动的力来控制所述飞行员总距控制装置的动作以实现所述梯度力提示。

5.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述摩擦提示是可变摩擦提示并且其中所述力提示是梯度力提示。

6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机能够进行操作以根据所述操作限制来确定摩擦提示限制和力提示限制；

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员总距控制装置的位置与所述摩擦提示限制之间的关系来确定摩擦提示值，并且根据所述摩擦提示值来生成摩擦提示控制信号；

其中，所述飞行控制计算机能够进行操作以确定所述摩擦提示值包括：所述飞行控制计算机能够进行操作以根据所述飞行员总距控制装置的位置与所述力提示限制之间的关系来确定力提示值，并且还能够进行操作以根据所述力提示值来生成力提示控制信号；

其中，所述摩擦设备还能够进行操作以根据所述摩擦提示控制信号来提供抵抗所述飞行员总距控制装置的移动的所述摩擦提示；以及

其中，所述配平马达还能够进行操作以根据所述力提示控制信号在所述飞行员总距控制装置上提供朝所述阈值的方向的所述力提示。

7.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述可变联接器是行星齿轮组传动装置，所述行星齿轮组传动装置将所述摩擦设备和所述配平马达连接至所述飞行员总距控制装置。

8.一种用于旋翼飞行器的飞行控制计算机，包括：

处理器；以及

存储要由所述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触觉提示的指令，所述用于提供触觉提示的指令包括用于进行以下操作的指令：

接收指示所述旋翼飞行器的总距控制装置的位置的位置信号；

根据所述旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定提示限制，其中，所述提示限制包括摩擦提示限制和力提示限制；

根据各个提示限制与所述总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用所述触觉提示；以及

响应于确定要应用所述触觉提示并且使用根据所述各个提示限制与所述总距控制装置的位置之间的关系而确定的所述触觉提示的大小来控制所述总距控制装置的动作，

其中，用于控制所述总距控制装置的动作的指令包括用于根据所述摩擦提示限制控制摩擦设备的指令，所述摩擦设备连接至布置在所述摩擦设备和所述总距控制装置之间的可变联接器，其中，控制所述摩擦设备通过所述可变联接器向所述总距控制装置提供摩擦提示；

其中，用于控制所述总距控制装置的动作的指令还包括用于根据所述力提示限制并且与控制所述摩擦设备分离地控制配平马达的指令，所述配平马达与所述摩擦设备分离地连接至所述可变联接器，其中，所述可变联接器布置在所述总距控制装置与所述配平马达之间，其中，控制所述配平马达通过所述可变联接器向所述总距控制装置提供与所述摩擦提示分开的所述力提示。

9.根据权利要求8所述的飞行控制计算机，其中，用于提供所述触觉提示的指令还包括用于进行以下操作的指令：

根据所述各个提示限制与所述总距控制装置的位置之间的关系来确定所述触觉提示的大小。

10.根据权利要求9所述的飞行控制计算机，其中，用于确定所述触觉提示的大小的指令包括用于进行以下操作的指令：

将预定阶梯式变化提示值与梯度提示值之和用作各个触觉提示的大小，其中，所述预定阶梯式变化提示值是常数，并且其中，所述梯度提示值是根据所述总距控制装置的位置超过所述各个提示限制中的至少一个提示限制的距离而确定的。

11.根据权利要求9所述的飞行控制计算机，其中，所述一个或更多个操作限制包括从多个发动机功率设置中选择的发动机限制。

12.根据权利要求11所述的飞行控制计算机，其中，用于确定所述提示限制的指令包括用于根据所述一个或更多个操作限制来确定所述摩擦提示限制和所述力提示限制的指令；

其中，用于确定所述触觉提示的大小的指令包括用于根据所述总距控制装置的位置与所述摩擦提示限制之间的关系来确定与所述摩擦提示相关联的摩擦提示值的指令；以及

其中，用于确定所述触觉提示的大小的指令还包括用于根据所述总距控制装置的位置与所述力提示限制之间的关系来确定与所述力提示相关联的力提示值的指令。

13.根据权利要求12所述的飞行控制计算机，其中，所述摩擦提示限制与所述力提示限制不同。

14.一种用于操作旋翼飞行器的方法，包括：

通过执行以下操作来在所述旋翼飞行器的总距控制装置上提供触觉提示：

接收指示所述总距控制装置的位置的位置信号；

根据所述旋翼飞行器的一个或更多个操作限制来确定提示限制，其中，所述提示限制包括摩擦提示限制和力提示限制；

根据所述提示限制与所述总距控制装置的位置之间的关系来确定要应用所述触觉提示；

响应于确定要应用所述触觉提示并且根据各个提示限制与所述总距控制装置的位置之间的关系来确定用于所述触觉提示的触觉提示值，其中，所述触觉提示的大小包括所述触觉提示值；以及

响应于确定要应用所述触觉提示并且使用所述触觉提示值来控制所述总距控制装置的动作，

其中，控制所述总距控制装置的动作包括根据所述摩擦提示限制控制摩擦设备，所述摩擦设备连接至布置在所述摩擦设备和所述总距控制装置之间的可变联接器，其中，控制所述摩擦设备通过所述可变联接器向所述总距控制装置提供摩擦提示；

其中，控制所述总距控制装置的动作还包括根据所述力提示限制并且与控制所述摩擦设备分离地控制配平马达，所述配平马达与所述摩擦设备分离地连接至所述可变联接器，其中，所述可变联接器布置在所述总距控制装置与所述配平马达之间，其中，控制所述配平马达通过所述可变联接器向所述总距控制装置提供与所述摩擦提示分开的所述力提示。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述触觉提示值包括将预定阶梯式变化提示值与梯度提示值之和用作所述触觉提示的大小来确定所述触觉提示值，其中，所述预定阶梯式变化提示值是常数。

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限制包括从多个发动机功率设置中选择的发动机限制。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述摩擦提示是可变摩擦提示并且其中所述力提示是梯度力提示；

其中，控制所述总距控制装置的动作包括通过所述总距控制装置提供所述可变摩擦提示和所述梯度力提示中的至少一个；

其中，提供所述可变摩擦提示包括提供抵抗所述总距控制装置的移动的第一力；以及

其中，提供所述梯度力提示包括在所述总距控制装置上提供将所述总距控制装置朝所述提示限制中的至少一个提示限制推动的第二力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，提供所述可变摩擦提示包括向所述摩擦设备的线圈提供电流，所述摩擦设备的线圈响应于通过所述线圈的电流来提供所述可变摩擦提示；以及

其中，提供所述梯度力提示包括提供与所述配平马达的驱动有关的命令。

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