CN110844119B - 一种飞机迎角表决方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种飞机迎角表决方法，在飞机机头两侧各配置一迎角传感器，迎角传感器以飞机机体轴线对称设置，每侧的迎角传感器内配置有四余度电位计电刷以构成单侧迎角的四余度电气信号，飞机迎角表决方法包括：实现获取飞机当前地面状态；通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值，通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值；根据飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机的机械迎角表决值；判断机械迎角表决值是否有效，若机械迎角表决值有效，则以机械迎角表决值进行迎角信号输出，若机械迎角表决值无效，则生成伪迎角，并以伪迎角进行迎角信号输出。本申请的方法可以正确实现且性能可靠。

Description

一种飞机迎角表决方法

技术领域

本申请属于飞机迎角检测技术领域，特别涉及一种飞机迎角表决方法。

背景技术

飞机迎角是飞机控制的关键参数之一，飞机根据当前迎角的变化调整前缘襟翼，襟副翼，平尾等舵面，从而达到改变飞机姿态，改善飞机的性能的目的。同时，迎角也影响着飞机的极限限制与告警功能，对飞机的飞行安全起着重要的作用。

目前常规飞机上的迎角有采用机械单余度，电气两余度的方案，且故障后多采用为迎角配置安全值的方式重构控制律设计，以保证飞机的飞行安全。

飞机迎角是飞机控制的关键参数之一，迎角信号的选取需要较高的精确性与高故障容错能力，从而保证飞机的飞行控制系统具有足够的安全可靠性。传统迎角使用策略中，采用机械单余度电气两余度的迎角配置，其缺点是单个电气故障会引起整个机械迎角失效，容错能力差。以上飞机迎角的使用策略不能很好的满足飞机对迎角的使用需求。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种飞机迎角表决方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请提供的技术方案是：一种飞机迎角表决方法，在飞机机头两侧各配置一迎角传感器，所述迎角传感器以飞机机体轴线对称设置，每侧的迎角传感器内配置有四余度电位计电刷以构成单侧迎角的四余度电气信号，所述飞机迎角表决方法包括：实现获取飞机当前地面状态。

通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值，通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值；

根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机的机械迎角表决值；

判断所述机械迎角表决值是否有效，若所述机械迎角表决值有效，则以所述机械迎角表决值进行迎角信号输出，若所述机械迎角表决值无效，则生成伪迎角，并以所述伪迎角进行迎角信号输出。

在本申请中，所述获取飞机当前地面状态，包括：

采集飞机前轮承载信号，判断前轮承载信号是否有效；

若所述前轮承载信号有效，则判定飞机处于地面状态，若所述前轮承载信号无效，则判定飞机处于非地面状态。

在本申请中，通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值，包括：获取第一迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到左迎角电气表决值；

通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值，包括：获取第二迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到右迎角电气表决值。

在本申请中，通过四余度电气信号表决获得迎角电气表决值的过程包括：

判断迎角传感器的四余度电气信号中是否出现信号故障；

若无故障，则四余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；

若四余度电气信号中具有一个信号故障时，取余下的三余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；

当四余度电气信号中具有二个信号故障时，取余下的二余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；

当四余度电气信号中具有三个信号故障时，置此侧的迎角电气表决值无效。

在本申请中，在通过四余度电气信号表决获得迎角电气表决值的过程中，若出现奇异故障，则置当前迎角电气表决值为无效。

在本申请中，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均无效时，则置通过左迎角电气表决值和右迎角电气表决值表决生成的机械迎角无效，此时生成所述伪迎角，其中所述伪迎角通过空速管动静压与俯仰角速率重构。

在本申请中，所述伪迎角采用如下公式生成：

其中，KWZQ1、TWZQ1、KFALFQ1是根据飞机当前的动静压来调整的参数。

在本申请中，根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机机械迎角表决值，包括：

判断飞机当前地面状态；

若处于地面状态，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效时，机械迎角表决值取左迎角值以及右迎角值均值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时不超过预设阈值时，机械迎角表决值取左迎角电气表决值以及右迎角值均电气表决值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时超过预设阈值时，则判断迎角传感器自身的加温信号是否故障，若有一侧迎角传感器的加温信号故障，则所述机械迎角取两迎角传感器中没有超过预设阈值的迎角电气表决值作为机械迎角表决值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效同时超过预设阈值时，且两侧迎角传感器的加温信号均故障或均正常，则机械迎角表决值无效。

本申请的飞机迎角表决方法采用机械双余度与电气四余度的配置方式完成飞机迎角的采集与表决，迎角传感器内将风标的机械转角转变为电信号后传给四余度电传计算机，在逻辑设计过程中从机械和电气两方面考虑，通过设计余度管理和设置自监控条件解决常规迎角配置方式中容错性较差的问题；同时在迎角失效后，采用俯仰角速率结合动静压重构生成伪迎角，作为传感器的输入，从而保证飞行品质与飞机安全。

附图说明

图1是本申请的飞机迎角表决方法示意图。

图2是本申请的伪迎角构建示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1所示的本申请提供飞机迎角表决方法，首先在飞机机头两侧各配置一迎角传感器，分别用于采集飞机的左迎角和右迎角。本申请一实施例中，迎角传感器可以为风标式迎角传感器。两迎角传感器以飞机机体轴线对称设置，每侧的单个迎角传感器内配置有与电传计算机连接的四余度电位计电刷，可输出与风标转角成比例的电压信号，以构成单侧迎角的四余度电气信号，再对两侧的迎角电气表决值进行表决监控，最终得到飞机的机械迎角表决值。具体的，本申请的飞机迎角表决方法包括：

S1、获取飞机当前地面状态。

在本申请中，所述获取飞机当前地面状态通过机轮承载信号得到，具体包括：首先采集飞机前轮承载信号，判断前轮承载信号是否有效；若所述前轮承载信号有效，则判定飞机处于地面状态，若所述前轮承载信号无效，则判定飞机处于非地面状态。

S2、通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值，通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值。

在本申请中，通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值的过程如下：获取第一迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到左迎角电气表决值。同样的，通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值的过程如下：获取第二迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到右迎角电气表决值。

在本申请中，上述过程的通过四余度电气信号表决获得迎角电气表决值的过程包括：

1)在迎角传感器四余度电气信号自监控均良好的情况下，首先判断迎角传感器的四余度电气信号中是否出现信号故障；

2)若均无故障，则四余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；

2)若单侧的四余度电气信号中具有一个信号故障时，按多数表决原则，将故障信号切除后，单侧迎角电气表决值取余下的三余度电气信号中值，并参与机械迎角表决；

3)当单侧的四余度电气信号中具有二个信号故障时，按多数表决原则，将故障信号切除后，单侧迎角电气表决值取余下的二余度电气信号中值，并参与机械迎角表决；

4)当四余度电气信号中具有三个信号故障时，置当前侧的迎角电气表决值无效，飞机机械迎角去另一侧电气迎角表决值。

在本申请中，在通过四余度电气信号表决获得迎角电气表决值的过程中，若出现奇异故障，则置当前迎角电气表决值为无效。其中，奇异故障故障是指出现异常和非异常的信号相同，例如在四余度时，奇异故障为2:2或1:1:1:1，在三余度时奇异故障为1:1:1，在两余度时，奇异故障为1:1。

S3、根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机的机械迎角表决值。

在本申请中，根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机机械迎角表决值的过程，包括：

1)判断飞机当前地面状态；

2)若处于地面状态，左右迎角传感器均正常，且当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效时，机械迎角表决值取左迎角电气表决值和右迎角电气表决值的均值；

3)在非地面状态下，左右迎角传感器均正常，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时不超过预设阈值时，机械迎角表决值取左迎角电气表决值以及右迎角值均电气表决值的均值；

4)在非地面状态下，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时超过预设阈值时，利用迎角传感器自身的加温良好信号作为自监控，参与信号处理。同时判断加温信号是否有故障，若有一侧迎角传感器的加温信号故障，则机械迎角取两迎角传感器中没有超过预设阈值的迎角电气表决值作为机械迎角表决值；

5)在非地面状态下，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效同时超过预设阈值时，且两侧迎角传感器的加温信号均故障或均正常，则机械迎角表决值无效。

S4、判断所述机械迎角表决值是否有效，若所述机械迎角表决值有效，则以所述机械迎角表决值进行迎角信号输出，若所述机械迎角表决值无效，则生成伪迎角，并以所述伪迎角进行迎角信号输出。

在本申请中，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均无效时，则置通过左迎角电气表决值和右迎角电气表决值表决生成的机械迎角无效，此时生成伪迎角，伪迎角通过空速管动静压与俯仰角速率重构，其可以为飞行控制系统作为控制率输入进行计算。

如图2所示，选择开关根据迎角传感器状态来判断是否选用重构伪迎角作为控制律输入，重构后飞机的伪迎角计算公式如下：

其中，KWZQ1、TWZQ1、KFALFQ1是根据飞机当前的动静压来调整的参数，体现了飞机在不同状态下俯仰角速率与飞机迎角的动态转换关系。

如下将以一实施例对上述的过程作简要介绍。

在飞机上电后，飞行控制系统采集左右迎角传感器的四余度电气信号，电传计算机采集前轮承载信号判断“前轮承载信号有效”，飞机为地面状态，迎角状态正常，机械迎角表决值取左右迎角均值并不进行迎角超差监控。

在非地面状态下，飞行控制系统对单侧迎角传感器的四余度电气信号进行四余度监控表决，对两侧电气迎角表决值进行两余度监控表决。

此时若单侧迎角传感器出现第1次故障，以右迎角传感器的第三通道为例，余度管理系统则按照多数表决的原则将右迎角第三通道置为无效，第三通道电气信号切除，则右侧电气迎角表决值取剩余第一、二、四通道电气信号的中值并参与机械迎角的表决。

若右迎角电气信号出现第2次故障时，以右迎角第一通道为例，余度管理系统则按照多数表决的原则，将右迎角第一通道置为无效，第一通道电气信号切除，则右侧电气迎角表决值取剩余第二、四通道电气信号的均值并参与机械迎角的表决。

若右迎角电气信号出现第3次故障时，即第二、第四通道电气信号出现1：1奇异故障，飞行控制系统则将右侧迎角置为无效，机械迎角表决值取左迎角电气表决值。

当左右迎角均失效后，则置机械迎角失效，飞行控制系统按照图2所示的方式重构伪迎角作为控制律输入参与计算，确保了输入信号的可用性。

本申请的方法可以正确实现且性能可靠，可以保证飞机的飞行品质与飞机安全。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种飞机迎角表决方法，其特征在于，在飞机机头两侧各配置一迎角传感器，所述迎角传感器以飞机机体轴线对称设置，每侧的迎角传感器内配置有四余度电位计电刷以构成单侧迎角的四余度电气信号，所述飞机迎角表决方法包括：

获取飞机当前地面状态，包括：采集飞机前轮承载信号，判断前轮承载信号是否有效；若所述前轮承载信号有效，则判定飞机处于地面状态，若所述前轮承载信号无效，则判定飞机处于非地面状态；

通过第一迎角传感器获取飞机左迎角电气表决值，包括：获取第一迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到左迎角电气表决值；通过第二迎角传感器获取飞机右迎角电气表决值，包括：获取第二迎角传感器内的四余度电气信号，根据得到的四余度电气信号表决得到右迎角电气表决值；其中，通过四余度电气信号表决获得左迎角和/或右迎角电气表决值的过程包括：

判断迎角传感器的四余度电气信号中是否出现信号故障；若无故障，则四余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；若四余度电气信号中具有一个信号故障时，取余下的三余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；当四余度电气信号中具有二个信号故障时，取余下的二余度电气信号采用多数表决原则进行表决得到迎角电气表决值；当四余度电气信号中具有三个信号故障时，置此侧的迎角电气表决值无效

根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机的机械迎角表决值；

判断所述机械迎角表决值是否有效，若所述机械迎角表决值有效，则以所述机械迎角表决值进行迎角信号输出，若所述机械迎角表决值无效，则生成伪迎角，并以所述伪迎角进行迎角信号输出。

2.如权利要求1所述的飞机迎角表决方法，其特征在于，在通过四余度电气信号表决获得迎角电气表决值的过程中，若出现奇异故障，则置当前迎角电气表决值为无效。

3.如权利要求1所述的飞机迎角表决方法，其特征在于，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均无效时，则置通过左迎角电气表决值和右迎角电气表决值表决生成的机械迎角无效，此时生成所述伪迎角，其中所述伪迎角通过空速管动静压与俯仰角速率重构。

4.如权利要求3所述的飞机迎角表决方法，其特征在于，所述伪迎角采用如下公式生成：

其中，KWZQ1、TWZQ1、KFALFQ1是根据飞机当前的动静压来调整的参数。

5.如权利要求1所述的飞机迎角表决方法，其特征在于，根据所述飞机当前地面状态以及左迎角电气表决值、右迎角电气表决值，生成飞机机械迎角表决值，包括：

判断飞机当前地面状态；

若处于地面状态，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效时，机械迎角表决值取左迎角值以及右迎角值均值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时不超过预设阈值时，机械迎角表决值取左迎角电气表决值以及右迎角值均电气表决值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值与右迎角电气表决值均有效，同时超过预设阈值时，则判断迎角传感器自身的加温信号是否故障，若有一侧迎角传感器的加温信号故障，则所述机械迎角取两迎角传感器中没有超过预设阈值的迎角电气表决值作为机械迎角表决值；

在非地面状态下，当左迎角电气表决值和右迎角电气表决值均有效同时超过预设阈值时，且两侧迎角传感器的加温信号均故障或均正常，则机械迎角表决值无效。

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