CN115059549B - 一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机控制技术领域，具体涉及一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法及系统。该方法包括步骤S1、获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；步骤S2、若飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态，则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；步骤S3、若监测到用户下拉油门杆为真实意图，则按照当前油门杆状态对发动机进行控制。本申请能够准确识别出用户的真实操作意图，能够按用户操作正常降低发动机状态，又可以有效避免用户误操作导致的喘振问题。

Description

一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法及系统

技术领域

本申请属于航空发动机控制技术领域，具体涉及一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法及系统。

背景技术

飞机处于大马赫数状态下，或者发动机处于中间及以上状态时，发动机与进气道的空气流量均较大，如果飞机处于大马赫状态且发动机处于中间及以上状态时，此时下拉油门杆至中间以下状态，发动机的实际流量急剧下降，而进气道流量还保持较大，导致进气道工作不稳定，最终引起发动机的喘振。

一般情况下，为了避免该问题，需要在飞机处于大马赫数状态下限制飞行员的操作行为，例如通过人为控制，在下拉油门杆时，保证将油门杆最多降低至中间状态，该方式不仅增加了用户使用的记忆工作量，同时还会降低用户的使用感受。另一方面由于飞行员的操作习惯(通常飞行员在下拉油门过程中，会将油门下拉超过目标位置，之后再回退到目标位置)，或者特殊情况下的应激反应等，可能会导致出现误操作。从而导致发动机出现喘振。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法及系统，避免大马赫数下发动机与进气道流量不匹配的问题。

本申请第一方面提供了一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，主要包括：

步骤S1、获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

步骤S2、若飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态，则执行步骤S3，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

步骤S3、若以下三个条件中的任意一个成立，则按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：

(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

优选的是，步骤S3中，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

优选的是，步骤S3中，确定最近一次异常状态发生后的累计时间包括：

初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

优选的是，步骤S3中，确定在第三预设时间内油门杆依次历经的状态包括：

初始化一累加参数的初始值为0；

在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；

在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

本申请第二方面提供了一种防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，主要包括：

飞机状态获取模块，用于获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

初始状态识别模块，用于当飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态时，跳转至内置油门杆模块对发动机进行控制，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

内置油门杆模块，用于当以下三个条件中的任意一个成立时，按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：

(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

优选的是，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

优选的是，所述内置油门杆模块包括异常状态累计时间计算单元，用于初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

优选的是，所述内置油门杆模块包括物理油门杆状态监控单元，所述物理油门杆状态监控单元包括：

累加参数初始化单元，用于初始化一累加参数的初始值为0；

首次累加单元，用于在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；

二次累加单元，用于在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

本申请能够准确识别出用户的真实操作意图，能够按用户操作正常降低发动机状态，又可以有效避免用户误操作导致的喘振问题。

附图说明

图1是本申请防止大马赫数误操作油门杆的控制方法的一优选实施例的流程图。

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方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请第一方面提供了一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，如图1所示，主要包括：

步骤S1、获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

步骤S2、若飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态，则执行步骤S3，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

步骤S3、若以下三个条件中的任意一个成立，则按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：

(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

首先需要说明的是，根据发动机油门杆所处的位置或角度将发动机状态或油门杆状态划分为慢车状态、中间状态、加力状态、最大工作状态等多个状态，这些状态对应于不同的发动机油门杆位置，属于本领域约定俗成的对发动机控制状态的称呼，由于本申请主要涉及飞行员操控油门杆从中间状态过渡到慢车状态，因此，将中间状态、加力状态等统称为“中间状态或中间以上状态”，或者简称为“中间或/及以上状态”，将慢车状态或停车状态等统称为“中间以下状态”。马赫数是飞机速度与声速的比值，用来表征飞机速度的参数，步骤S2中的马赫数预设值需要根据不同飞机型号确定，一般取自1～1.5Ma。

本申请的主要解决的技术问题为：如何准确的识别出用户的下拉意图，即识别出用户是在紧急情况下真要下拉油门杆，还是误操作下拉油门杆；在识别出用户下拉油门杆意图后，如何保证发动机与进气道匹配工作。

飞机在大马赫数下，要想操控发动机降低至慢车状态，正常操作需要通过操纵台的一些按钮将进气流量降下来，以降低飞行速度，之后再下拉油门杆，实现发动机转速、温度、几何角度等的控制，然而在大马赫数下，由于某些原因，飞行员会直接操控油门杆自中间或以上状态下拉至中间以下状态，本申请步骤S1及步骤S2主要是为了确定上述这种应用场景，之后通过步骤S3来识别这种操作属于飞行员的应急操作还是误操作，步骤S3列举了三个条件，这三个条件表示飞行员对油门杆的操作属于应急操作，此时需要按照飞行员对油门杆的操作来控制发动机运转，除此三个条件之外，认定为误操作，此时本申请通过内置油门杆来接管驾驶员的物理操控，实现对飞机发动机的自动控制。

上述内置油门杆的含义是在原发动机控制系统中增加一新的控制模块，该控制模块与驾驶舱的物理油门杆为二选一模式。需要说明的是，为了保证大马赫数下拉油门杆后，发动机与进气道空气流量匹配，不出现喘振问题，需要在下拉油门后，保证发动机锁定在中间状态或者缓慢降低发动机状态。但考虑能够保证发动机与进气道流量匹配，需要发动机缓慢降低状态的速率不能准确评估，因此，本申请采用锁定在中间状态进行保证，即内置油门杆的执行逻辑为按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制。

通常情况下，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间状态，例如，当中间状态包括训练模式与战斗模式，则该内置油门杆根据座舱的战斗开关，保持发动机战斗中间状态控制，或者根据座舱的训练开关，保持发动机训练中间状态控制，包括转速、温度和几何角度等所有控制规律。该控制规律下，如果马赫数降低到预设值以下后，再将控制权返还给操纵台的物理油门杆。

在一些可选实施方式中，步骤S3中，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

在一些可选实施方式中，步骤S3中，确定最近一次异常状态发生后的累计时间包括：初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

可以理解的是，发动机控制系统给定的异常状态有时候会持续一定时间，在该持续时间内，累计时间的值一直为0，此时同样满足累计时间在第一预设时间范围内，本申请的异常状态只是用来表明发动机刚刚出现过振动大、滑油异常、超温超转等异常情况，此时飞行员的操纵油门杆下拉降低发动机的状态，属于正常操作。

但是需要说明的是，上述条件为条件(1)的子条件，其需要结合另一子条件，即油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，该实施例对应的场景为：瞬时出现振动大、滑油异常、超温超转等异常情况时(误报等)，不需下拉油门杆，用户由于紧张等原因误操作下拉油门杆后，意识到操作错误后恢复油门杆，属于误操作，若飞行员不恢复油门杆，且通过监控发现不恢复油门杆的时间超过第二预设时间，则认定这种异常不属于误操作，飞行员对油门杆的操纵属于常规操作。

在一些可选实施方式中，步骤S3中，确定在第三预设时间内油门杆依次历经的状态包括：初始化一累加参数的初始值为0；在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

该实施例对应的场景为用户连续两次下拉油门杆以确保该降低发动机状态的操作不属于误操作，而是遇到其他突发情况需要紧急下拉油门杆控制发动机运转的正常操作。

在上述实施例中，第一预设时间一般为0～10s，第二预设时间一般为0～10s，例如第一预设时间为10s，第二预设时间为10s，则在步骤S3中，假设满足步骤S1及步骤S2的油门杆下拉等条件，则此时首先判断到发动机在10s内给出过异常，系统采用内置油门接管物理油门，实现对发动机的控制，之后持续10s内，监测到物理油门仍然没有拉起，则认定满足条件(1)，此时，将发动机控制权交还给操纵台的物理油门。

在上述实施例中，第三预设时间一般为0～1s。具体根据飞机型号、用户习惯等进行设置，例如取0.5s。

本申请提出的航空发动机防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，既能保证出现振动大、滑油异常、超温超转等异常情况下，能够按用户操作正常降低发动机状态，又可以有效避免用户误操作导致的喘振问题。采用本专利后，可以降低用户使用的记忆工作量，可以极大的提高用户使用感受。

本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，主要包括：

飞机状态获取模块，用于获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

初始状态识别模块，用于当飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态时，跳转至内置油门杆模块对发动机进行控制，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

内置油门杆模块，用于当以下三个条件中的任意一个成立时，按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

在一些可选实施方式中，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

在一些可选实施方式中，所述内置油门杆模块包括异常状态累计时间计算单元，用于初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

在一些可选实施方式中，所述内置油门杆模块包括物理油门杆状态监控单元，所述物理油门杆状态监控单元包括：累加参数初始化单元，用于初始化一累加参数的初始值为0；首次累加单元，用于在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；二次累加单元，用于在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

步骤S2、若飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态，则执行步骤S3，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

步骤S3、若以下三个条件中的任意一个成立，则按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：

(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

2.如权利要求1所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

3.如权利要求1所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，其特征在于，步骤S3中，确定最近一次异常状态发生后的累计时间包括：

初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

4.如权利要求1所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制方法，其特征在于，步骤S3中，确定在第三预设时间内油门杆依次历经的状态包括：

初始化一累加参数的初始值为0；

在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；

在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

5.一种防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，其特征在于，包括：

飞机状态获取模块，用于获取飞机当前马赫数，操纵台当前时刻的油门杆状态及上一时刻的油门杆状态；

初始状态识别模块，用于当飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且操纵台当前时刻的油门杆状态为中间以下状态，操纵台上一时刻的油门杆状态为中间或中间以上状态时，跳转至内置油门杆模块对发动机进行控制，否则，按照当前油门杆状态对发动机进行控制；

内置油门杆模块，用于当以下三个条件中的任意一个成立时，按照当前油门杆状态对发动机进行控制，否则按照操纵台上一时刻的油门杆状态对发动机进行控制，直至当前马赫数降低至预设值以下，其中，三个条件分别为：

(1)最近一次异常状态发生后的累计时间在第一预设时间范围内且油门杆下拉至中间以下状态持续时间超过第二预设时间，(2)飞机雷达识别出的障碍物在预设范围内，(3)在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。

6.如权利要求5所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，其特征在于，所述异常状态包括发动机振动异常、滑油异常或者发动机超温超转。

7.如权利要求5所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，其特征在于，所述内置油门杆模块包括异常状态累计时间计算单元，用于初始化累计时间值为大于第一预设时间的任一值，持续监测发动机控制系统给定的异常状态，若存在所述异常状态，则将所述累计时间值置为零，并自异常状态消除后开始累计计时。

8.如权利要求5所述的防止大马赫数误操作油门杆的控制系统，其特征在于，所述内置油门杆模块包括物理油门杆状态监控单元，所述物理油门杆状态监控单元包括：

累加参数初始化单元，用于初始化一累加参数的初始值为0；

首次累加单元，用于在飞机当前马赫数大于马赫数预设值，且油门杆状态由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为1；

二次累加单元，用于在所述第三预设时间内，若油门杆状态恢复至中间或中间以上状态，并继第二次由中间或中间以上状态下拉至中间以下状态时，将所述累加参数置为2，否则将所述累加参数复位至0，当所述累加参数为2时，确定在第三预设时间内油门杆依次历经中间以下状态、中间或中间以上状态、中间以下状态。