CN115657715A - 一种用于飞机的飞行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于飞机的飞行控制系统及方法，飞行控制系统包括：迎角探测装置，其用于获取飞机迎角α；以及计算装置，其内部存储有失速告警迎角αsw，所述计算装置用于将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman，从而解决了飞机两侧显示装置低速带显示不一致问题，也保证了由于单个错误导致的不安全指示问题。

Description

一种用于飞机的飞行控制系统及方法

技术领域

本申请涉及飞行控制系统技术领域，尤其涉及一种用于飞机的飞行控制系统及方法。

背景技术

民用飞机主飞行显示器(Pirmary Fl ight Display，PFD)上通常会提供低速带指示，包括飞机最小机动速度Vman和失速告警速度Vsw指示，用来提醒机组飞机距离失速速度Vs的速度裕量。飞机气动失速状态跟飞机襟翼、缝翼、起落架、发动机推力等相关，可用每一种使用构型下的特征迎角参数表征飞机接近失速、到达失速状态，该该特征迎角参数值可以通过试飞获得，为保证安全，Vman和Vsw可采用基于迎角的计算得到，但是实际工程中，通过迎角传感器获得的迎角数据存在一定的差异，从而导致驾驶舱左右两侧PFD低速带指示不一致，尤其是在传感器发生错误时导致差异很大时，给飞行员操作造成困扰。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于飞机的飞行控制系统及方法，以解决迎角传感器获得的迎角数据存在一定的误差，导致驾驶舱左右两侧PFD低速带指示不一致的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种用于飞机的飞行控制系统，包括：迎角探测装置，其用于获取飞机迎角α；以及计算装置，其内部存储有失速告警迎角αsw，所述计算装置用于将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman。

进一步地，飞行控制系统还包括：空速探测装置，其用于获取飞行空速Vcas；所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；当所述飞机迎角α小于或等于所述失速告警迎角αsw时，采用如下计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

进一步地，飞行控制系统还包括：空速探测装置，其用于获取飞行空速Vcas；所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；当所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw时，将所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i之间的差异，以确定飞机的所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

进一步地，当所述飞机迎角α小于或等于所述失速迎角αs i时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

进一步地，当所述飞机迎角α大于所述失速迎角αs i时，设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αs i，并采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

进一步地，飞行控制系统还包括：比较装置，其用于接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。

进一步地，所述迎角探测装置为两个，分别为第一迎角探测装置和第二迎角探测装置，所述第一迎角探测装置设置于飞机的第一侧，所述第二迎角探测装置设置于飞机的第二侧，每一迎角探测装置用于获取与该迎角探测装置对应一侧的飞机迎角α；所述空速探测装置为两个，分别为第一空速探测装置和第二空速探测装置，所述第一空速探测装置设置于飞机的第一侧，所述第二空速探测装置设置于飞机的第二侧，每一空速探测装置用于获取与该空速探测装置对应一侧的飞行空速Vcas；所述计算装置为两个，分别为第一计算装置和第二计算装置，所述第一计算装置用于计算飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述第二计算装置用于计算飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman；所述比较装置为两个，分别为第一比较装置和第二比较装置，所述第一比较装置用于比较飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异；所述第二比较装置用于比较飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异。

进一步地，当所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，且所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw和所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的差异小于或等于第一表决门限TBD1时，所述第一比较装置和/或所述第二比较装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值。

进一步地，当所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，和/或所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置将飞机第一侧的失速告警速度Vsw输出为零，和/或所述第二比较装置飞机第二侧的失速告警速度Vsw输出为零。

进一步地，当所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，且所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman和所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的差异小于或等于第二表决门限TBD2时，所述第一比较装置和/或所述第二比较装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值。

进一步地，当所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，和/或所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置将飞机第一侧的最小机动速度Vman输出为零，和/或所述第二比较装置飞机第二侧的最小机动速度Vman输出为零。

为实现上述目的，本发明还提供一种用于飞机的飞行控制方法，包括如下步骤：获取飞机迎角α；存储失速告警迎角αsw，将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman。

进一步地，在所述获取飞机迎角α的步骤中，还包括：获取飞行空速Vcas；在所述存储失速告警迎角αsw的步骤中，还包括：存储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；当所述飞机迎角α小于或等于所述失速告警迎角αsw时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

进一步地，在所述获取飞机迎角α的步骤中，还包括：获取飞行空速Vcas；在所述存储失速告警迎角αsw的步骤中，还包括：所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；当所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw时，将所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i之间的差异，以确定飞机的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman。

进一步地，当所述飞机迎角α小于或等于所述失速迎角αs i时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

进一步地，当所述飞机迎角α大于所述失速迎角αs i时，设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αs i，并采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

进一步地，在所述存储失速告警迎角αsw的步骤之后，还包括：接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。

本发明的技术效果在于，提供一种用于飞机的飞行控制系统及方法，采用了安全可靠的架构设计，两套独立的低速带指示装置，避免了因计算装置或比较装置单个故障，导致两侧显示装置同时发生错误；迎角是反映飞机接近或达到失速状态最直接参数；飞行控制系统的计算装置能通过存储的数据库获得飞机不同构型下的特征零升力迎角αzl、失速告警迎角αsw和失速迎角αs i计算，并基于这些特征迎角计算得到适配于实际飞机各种构型下的最小机动速度Vman和失速告警速度Vsw，从而为飞机提供安全性的低速带指示，基于公式1-4计算得到的失速告警速度Vsw、最小机动速度Vman，随着飞机迎角持续增加而不断增加，从而为飞行员提供一种飞机距离失速的速度裕量正在降低的低速指示，通过调整公式1-4中的K1、K2、N1，可以根据飞机本身特点提供不同速度裕度的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman指示；通过比较装置及其比较表决方法获得的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman能够解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题，并且表决门限TBD1、TBD2设计能够解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman，既解决了飞机两侧显示装置低速带显示不一致问题，也保证了由于单个错误导致的不安全指示问题。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的飞行控制系统的功能图。

图2为本申请实施例提供的飞行控制方法的流程图。

图3为本申请实施例提供的失速告警速度Vsw及最小机动速度Vman的计算流程图。

图4为本申请实施例提供的失速告警速度Vsw输出的流程图。

图5为本申请实施例提供的最小机动速度Vman输出的流程图。

附图部件标识如下：

11、第一迎角探测装置； 12、第二迎角探测装置；

21、第一空速探测装置； 22、第二空速探测装置；

31、第一计算装置； 32、第二计算装置；

41、第一比较装置； 42、第二比较装置；

51、第一显示装置； 52、第二显示装置。

具体实施方式

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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实施例提供一种用于飞机的飞行控制系统包括迎角探测装置、计算装置、空速探测装置、比较装置以及显示装置。

迎角探测装置，其用于获取飞机迎角α。其中，所述迎角探测装置可使用迎角传感器实现。

计算装置，其内部存储有失速告警迎角αsw、储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2。所述计算装置用于将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman。

空速探测装置，其用于获取飞行空速Vcas。其中，所述空速探测装置可采用基于全静压测量方法的大气数据系统。

当所述飞机迎角α小于或等于所述失速告警迎角αsw时，采用公式1和公式2分别计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

公式1：

公式2：

当所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw时，将所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速迎角αs i之间的差异，以确定飞机的所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

具体的，当所述飞机迎角α小于或等于所述失速迎角αs i时，采用公式3和公式4计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

公式3：

公式4：

当所述飞机迎角α大于所述失速迎角αs i时，设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αs i，并采用上述的公式3和公式4计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

比较装置，其用于接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。这里的输出值可以为飞机两侧的失速告警速度Vsw的平均值或重置值、飞机两侧最小机动速度Vman的平均值或重置值，其中，重置值优选为0，当然本领域的技术人员也可以根据实际需求进行重置。

在本实施例中，可以将第一阈值和第二阈值均设定为0，当然本领域的技术人员可以根据实际需求分别设定第一阈值和第二阈值。并且，飞机的某一侧发生故障时，可以通过未发生故障的一侧确定飞机的失速告警速度Vsw的平均值或重置值、最小机动速度Vman的平均值或重置值。

需要说明的是，所述计算装置、所述比较装置、所述显示装置可以是完全独立的计算机，也可以任意组合构成一个或两个计算机，如所述计算装置、所述比较装置和所述显示装置可以构成一个计算加显示的多功能显示器。

如图1所示，所述迎角探测装置为两个，分别为第一迎角探测装置11和第二迎角探测装置12，所述第一迎角探测装置11设置于飞机的第一侧，所述第二迎角探测装置12设置于飞机的第二侧，每一迎角探测装置用于获取与该迎角探测装置对应一侧的飞机迎角α。所述空速探测装置为两个，分别为第一空速探测装置21和第二空速探测装置22，所述第一空速探测装置21设置于飞机的第一侧，所述第二空速探测装置22设置于飞机的第二侧，每一空速探测装置用于获取与该空速探测装置对应一侧的飞行空速Vcas。所述计算装置为两个，分别为第一计算装置31和第二计算装置32，所述第一计算装置31用于计算飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述第二计算装置32用于计算飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman。所述比较装置为两个，分别为第一比较装置41和第二比较装置42，所述第一比较装置41用于比较飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，所述第二比较装置42用于比较飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异。所述显示装置为两个，分别为第一显示装置51和第二显示装置52，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52用于显示飞机各自侧的所述失速告警速度Vsw及所述最小机动速度Vman。

在一实施方式中，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，且所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw和所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的差异小于或等于第一表决门限TBD1时，所述第一比较装置41输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值，和/或所述第二比较装置42均输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值。在飞机正常运行的过程中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52分别显示各自侧的比较装置所输出的所述失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值，即所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值。当飞机在正常运行出现故障时，飞行员可以根据两个显示装置各自显示的数据，即失速告警速度Vsw和飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值，来确定飞机的哪一侧出现故障，从而快速地解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题。

在一实施方式中，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，和/或所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出，和/或所述第二比较装置42飞机第二侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出。

具体的来讲，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，或者所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出，所述第二比较装置42飞机第二侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出。当然，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，以及所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置41会将飞机第一侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出，所述第二比较装置42会将飞机第二侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出。简单来说，飞机在正常运行出现故障时，所述第一计算装置31或者所述第二计算装置32或者两个计算装置所输出失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，两个比较装置分别将各自侧的失速告警速度Vsw进行重置后再输出，以有效解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的失速告警速度Vsw，从而提高飞机的安全性能。当然，若飞机某一侧发生故障导致第一比较装置41或者第二比较装置42无法正常运行时，例如，第一比较装置41和第二比较装置42分别将各自侧的失速告警速度Vsw进行重置后，飞机两侧的显示装置所显示的数据不一致，此时飞行员也可以从两个显示装置显示的数据来判断是飞机的哪一侧发生故障，从而快速地对飞机进行检修。

需要说明的是，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52可以用来显示各自侧的比较装置所输出的失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw为零的信息，例如，所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw为零的信息，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw为零的信息。

在一实施方式中，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，且所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的差异小于或等于第二表决门限TBD2时，所述第一比较装置41输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值，和/或所述第二比较装置42输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值。在飞机正常运行的过程中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52分别显示各自侧的比较装置所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，即所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值。当飞机在正常运行出现故障时，飞行员可以根据两个显示装置各自显示的数据，即所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，来确定飞机的哪一侧出现故障，从而快速地解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题，从而提高飞行安全。

在一实施方式中，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，和/或所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的最小机动速度Vman输出为零，和/或所述第二比较装置42将飞机第二侧的最小机动速度Vman重置为零并输出。

具体来讲，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，或者所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的最小机动速度Vman重置为零并输出，所述第二比较装置42将飞机第二侧的最小机动速度Vman重置为零并输出。当然，当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，以及所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置41会将飞机第一侧的最小机动速度Vman重置为零并输出，所述第二比较装置42将飞机第二侧的最小机动速度Vman重置为零并输出。简单来说，飞机在正常运行出现故障时，所述第一计算装置31或者所述第二计算装置32或者两个计算装置所输出最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，两个比较装置分别将各自侧的最小机动速度Vman进行重置后再输出，以有效解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的最小机动速度Vman，从而提高飞机的安全性能。当然，若飞机某一侧发生故障导致第一比较装置41或者第二比较装置42无法正常运行时，例如，第一比较装置41和第二比较装置42分别将各自侧的最小机动速度Vman进行重置后，飞机两侧的显示装置所显示的数据不一致，此时飞行员也可以从两个显示装置分别显示的数据来判断是飞机的哪一侧发生故障，从而快速地对飞机进行检修，以提高飞行安全。

需要说明的是，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52可以用来显示飞机各自侧的最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman为零的信息，例如，所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述最小机动速度Vman以及所述最小机动速度Vman为零的信息，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述最小机动速度Vman以及所述最小机动速度Vman为零的信息。

本实施例中，第一表决门限TBD1、第二表决门限TBD2与迎角探测装置、空速探测装置的测量误差、安装误差有关，根据实际的误差通过分析计算得到各种飞行条件(速度、迎角)、飞行构型(襟缝翼收起、起落架放下等)下两侧Vsw、Vman最大误差，并存储在比较装置数据库中，比较装置可通过查询数据库获得某飞行条件、飞行构型下的第一表决门限TBD1和第二表决门限TBD2的设置。

当飞机两侧的所述失速告警速度Vsw或者所述最小机动速度Vman为零时，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52将不显示低速带。当飞机两侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman均不为零时，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52将显示低速带。

本实施例所提供的飞行控制系统，采用了安全可靠的架构设计，两套独立的低速带指示装置，避免了因计算装置或比较装置单个故障，导致两侧显示装置同时发生错误；迎角是反映飞机接近或达到失速状态最直接参数；飞行控制系统的计算装置能通过存储的数据库获得飞机不同构型下的特征零升力迎角αzl、失速告警迎角αsw和失速迎角αs i计算，并基于这些特征迎角计算得到适配于实际飞机各种构型下的最小机动速度Vman和失速告警速度Vsw，从而为飞机提供安全性的低速带指示，基于公式1-4计算得到的失速告警速度Vsw、最小机动速度Vman，随着飞机迎角持续增加而不断增加，从而为飞行员提供一种飞机距离失速的速度裕量正在降低的低速指示，通过调整公式1-4中的K1、K2、N1，可以根据飞机本身特点提供不同速度裕度的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman指示；通过比较装置及其比较表决方法获得的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman能够解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题，并且表决门限TBD1、TBD2设计能够解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman，既解决了飞机两侧显示装置低速带显示不一致问题，也保证了由于单个错误导致的不安全指示问题。

结合图1所示，本实施例所提供的一种用于飞机的飞行控制系统的工作状态具体如下：

第一迎角探测装置11和第二迎角探测装置12均可使用迎角传感器实现。第一空速探测装置21和第二空速探测装置22均可采用基于全静压测量方法的大气数据系统。第一计算装置31、第二计算装置32、第一比较装置41、第二比较装置42、第一显示装置51及第二显示装置52均可以是完全独立的计算机，也可以任意组合构成一个或两个计算机，如第一计算装置31、第二计算装置32、第一比较装置41、第二比较装置42、第一显示装置51及第二显示装置52可以构成一个计算加显示的多功能显示器。

公式1：

公式2：

公式3：

公式4：

针对不同构型下的特征零升力迎角αzl、失速告警迎角αsw和失速迎角αs i通过飞机风洞试验或实际飞行试验获得，飞机到达失速迎角的速度叫做失速速度Vs，失速告警速度Vsw、最小机动速度Vman计算公式中的K1、K2、N1可根据预期提供的速度裕量设置，以飞机失速速度Vs作为基准，设置N1＝0.8，K1＝0.8，K2＝0.67可提供失速告警速度Vsw相对失速速度10％的速度裕量，最小机动速度Vman相对失速速度Vsw20％的速度裕量。

第一比较装置41和第二比较装置42下的第一表决门限TBD1和第二表决门限TBD2与第一迎角探测装置11、第二迎角探测装置12、第一空速探测装置21、第二空速探测装置22的测量误差、安装误差有关，保守考虑，可基于产品和制造安装的最大容差分析计算得到在不同速度不同迎角飞行条件下产生最大的速度误差。例如，飞机在某种构型下以6度迎角，200节速度飞行，该构型下零升力迎角αzl＝0度、失速告警迎角αsw＝9度，失速迎角αs i＝11度，第一迎角探测装置11测量和安装误差最大为0.5度，第二迎角探测装置12测量和安装误差最大为-0.5度，第一空速探测装置21测量和安装产生的最大误差为2节，第二空速探测装置22测量和安装产生的最大误差为-2节，则根据公式1和3得到该条件下飞机左右两侧失速告警速度Vsw差异最大为16.9节，最小机动速度Vman差异最大为18.5节，因此一表决门限TBD1可设置为16.9节，第二表决门限TBD2可设置为18.5节。该飞行状态下，第一比较装置41和第二比较装置42输出的失速告警速度Vsw为163节，最小机动速度Vman为178节。

因此，本实施例可以根据飞机本身特点提供不同速度裕度的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman指示；通过比较装置及其比较表决方法获得的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman能够解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题，并且表决门限TBD1、TBD2设计能够解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman，既解决了飞机两侧显示装置低速带显示不一致问题，也保证了由于单个错误导致的不安全指示问题。

如图2所示，本实施例提供一种用于飞机的飞行控制方法，包括如下步骤：

S1)获取飞机迎角α；

S2)存储失速告警迎角αsw，将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的误差，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman；

S3)接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。

飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman包括如下公式：

公式1：

公式2：

公式3：

公式4：

在步骤S1)中还包括：获取飞行空速Vcas。

在步骤S2)中还包括：存储有零升力迎角αzl、失速迎角αs i、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2。

如图3所示，步骤S2)包括如下步骤：

S21)若所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw，则执行步骤S22)，反之，则执行步骤S23)。

S22)若所述飞机迎角α大于所述失速迎角αs i，则执行步骤S24)，反之，则执行步骤S25)。

S23)采用公式1和公式2分别计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

S24)设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αs i，且执行步骤S25)。

S25)采用公式3和公式4分别计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

需要说明的是，结合图1所示，所述迎角探测装置为两个，分别为第一迎角探测装置11和第二迎角探测装置12，所述第一迎角探测装置11设置于飞机的第一侧，所述第二迎角探测装置12设置于飞机的第二侧，每一迎角探测装置用于获取与该迎角探测装置对应一侧的飞机迎角α。所述空速探测装置为两个，分别为第一空速探测装置21和第二空速探测装置22，所述第一空速探测装置21设置于飞机的第一侧，所述第二空速探测装置22设置于飞机的第二侧，每一空速探测装置用于获取与该空速探测装置对应一侧的飞行空速Vcas。所述计算装置为两个，分别为第一计算装置31和第二计算装置32，所述第一计算装置31用于计算飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述第二计算装置32用于计算飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman。所述比较装置为两个，分别为第一比较装置41和第二比较装置42，所述第一比较装置41用于比较飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，所述第二比较装置42还用于比较飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异。所述显示装置为两个，分别为第一显示装置51和第二显示装置52，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52用于显示飞机各自侧的所述失速告警速度Vsw及所述最小机动速度Vman。

在步骤S3)中，具体包括失速告警速度Vsw输出步骤S31)和最小机动速度Vman输出步骤S32)，其中步骤S31)和步骤S32)的执行顺序可以同时执行，也可以先执行步骤S31)后执行步骤S32)，当然，也可以先执行步骤S32)后执行步骤S31)，在此不做特别的限定。

如图4所示，步骤S31)具体包括如下步骤：

S311)若第一计算装置31输出的失速告警速度Vsw大于第一阈值，则执行步骤S312)，反之，则执行步骤S313)。

S312)若第二计算装置32输出的失速告警速度Vsw大于第一阈值，则执行步骤S314)，反之，则执行步骤S313)。

S313)当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，和/或所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出，和/或所述第二比较装置42飞机第二侧的失速告警速度Vsw重置为零并输出。其中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52可以用来显示各自侧的比较装置所输出的失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw为零的信息，例如，所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw为零的信息，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw为零的信息。

S314)分别判断所述第一计算装置31和所述第二计算装置32的所输出失速告警速度Vsw差异是否不大于(即小于或等于)第一表决门限TBD1，若是，执行步骤S315)，反之，则执行步骤S313)。

S315)当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw和所述第二计算装置32输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的差异小于或等于第一表决门限TBD1时，所述第一比较装置41输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值，和/或所述第二比较装置42均输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值。在飞机正常运行的过程中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52分别显示各自侧的比较装置所输出的所述失速告警速度Vsw以及飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值，即所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw之间的平均值，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述失速告警速度Vsw以及所述失速告警速度Vsw之间的平均值。当飞机在正常运行出现故障时，飞行人员可以根据两个显示装置各自显示的数据，即失速告警速度Vsw和飞机两侧的所述失速告警速度Vsw之间的平均值，来确定飞机的哪一侧出现故障，从而快速地解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题。

如图5所示，步骤S32)具体包括如下步骤：

S321)若第一计算装置31输出的最小机动速度Vman大于第二阈值，则执行步骤S322)，反之，则执行步骤S323)。

S322)若第二计算装置32输出的最小机动速度Vman大于第二阈值，则执行步骤S324)，反之，则执行步骤S323)。

S323)当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，和/或所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置41将飞机第一侧的最小机动速度Vman输出为零，和/或所述第二比较装置42将飞机第二侧的最小机动速度Vman均重置为零并输出。其中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52分别显示各自侧的比较装置所输出的最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman为零的信息。

S324)分别判断所述第一计算装置31和所述第二计算装置32的所输出最小机动速度Vman是否不大于(即小于或等于)所述第二阈值，若是，执行步骤S325)，反之，则执行步骤S323)。

S325)当所述第一计算装置31输出飞机第一侧的最小机动速度Vman和所述第二计算装置32输出飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的差异小于或等于第二表决门限TBD2时，所述第一比较装置41输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值，和/或所述第二比较装置42输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值。在飞机正常运行的过程中，所述第一显示装置51和所述第二显示装置52分别显示各自侧的比较装置所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，即所述第一显示装置51显示所述第一比较装置41所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，所述第二显示装置52显示所述第二比较装置42所输出的所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值。当飞机在正常运行出现故障时，飞行员可以根据两个显示装置各自显示的数据，即所述最小机动速度Vman以及飞机两侧的所述最小机动速度Vman之间的平均值，来确定飞机的哪一侧出现故障，从而快速地解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题。

本实施例所提供的飞行控制方法，采用了安全可靠的架构设计，两套独立的低速带指示装置，避免了因计算装置或比较装置单个故障，导致两侧显示装置同时发生错误；迎角是反映飞机接近或达到失速状态最直接参数；飞行控制系统的计算装置能通过存储的数据库获得飞机不同构型下的特征零升力迎角αzl、失速告警迎角αsw和失速迎角αs i计算，并基于这些特征迎角计算得到适配于实际飞机各种构型下的最小机动速度Vman和失速告警速度Vsw，从而为飞机提供安全性的低速带指示，基于公式1-4计算得到的失速告警速度Vsw、最小机动速度Vman，随着飞机迎角持续增加而不断增加，从而为飞行员提供一种飞机距离失速的速度裕量正在降低的低速指示，通过调整公式1-4中的K1、K2、N1，可以根据飞机本身特点提供不同速度裕度的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman指示；通过比较装置及其比较表决方法获得的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman能够解决由于迎角探测装置或空速探测装置的探测误差或安装误差引起的不一致问题，并且表决门限TBD1、TBD2设计能够解决由于探测装置本身错误导致比较装置输出不安全的、错误的失速告警速度Vsw和最小机动速度Vman，既解决了飞机两侧显示装置低速带显示不一致问题，也保证了由于单个错误导致的不安全指示问题。

以上对本申请实施例所提供的一种用于飞机的飞行控制系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种用于飞机的飞行控制系统，其特征在于，包括：

迎角探测装置，其用于获取飞机迎角α；以及

计算装置，其内部存储有失速告警迎角αsw，所述计算装置用于将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman。

2.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，还包括：

空速探测装置，其用于获取飞行空速Vcas；

所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αsi、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；

当所述飞机迎角α小于或等于所述失速告警迎角αsw时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

3.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，还包括：

空速探测装置，其用于获取飞行空速Vcas；

所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αsi、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；

当所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw时，将所述飞机迎角α与所述失速迎角αsi进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速迎角αsi之间的差异，以确定飞机的所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman。

4.根据权利要求3所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述飞机迎角α小于或等于所述失速迎角αsi时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

5.根据权利要求4所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述飞机迎角α大于所述失速迎角αsi时，设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αsi，并采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw以及所述最小机动速度Vman，

6.根据权利要求1-5任一项所述的飞行控制系统，其特征在于，还包括：

比较装置，其用于接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。

7.根据权利要求6所述的飞行控制系统，其特征在于，

所述迎角探测装置为两个，分别为第一迎角探测装置和第二迎角探测装置，所述第一迎角探测装置设置于飞机的第一侧，所述第二迎角探测装置设置于飞机的第二侧，每一迎角探测装置用于获取与该迎角探测装置对应一侧的飞机迎角α；

所述空速探测装置为两个，分别为第一空速探测装置和第二空速探测装置，所述第一空速探测装置设置于飞机的第一侧，所述第二空速探测装置设置于飞机的第二侧，每一空速探测装置用于获取与该空速探测装置对应一侧的飞行空速Vcas；

所述计算装置为两个，分别为第一计算装置和第二计算装置，所述第一计算装置用于计算飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述第二计算装置用于计算飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman；

所述比较装置为两个，分别为第一比较装置和第二比较装置，所述第一比较装置用于比较飞机第一侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异；所述第二比较装置用于比较飞机第二侧的所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异以及所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异。

8.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw大于所述第一阈值，且所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw和所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的差异小于或等于第一表决门限TBD1时，所述第一比较装置和/或所述第二比较装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw与飞机第二侧的失速告警速度Vsw之间的平均值。

9.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述第一计算装置输出飞机第一侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值，和/或所述第二计算装置输出飞机第二侧的失速告警速度Vsw小于或等于所述第一阈值时，所述第一比较装置将飞机第一侧的失速告警速度Vsw输出为零，和/或所述第二比较装置将飞机第二侧的失速告警速度Vsw输出为零。

10.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman大于所述第二阈值，且所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman和所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的差异小于或等于第二表决门限TBD2时，所述第一比较装置和/或所述第二比较装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman与飞机第二侧的最小机动速度Vman之间的平均值。

11.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，

当所述第一计算装置输出飞机第一侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值，和/或所述第二计算装置输出飞机第二侧的最小机动速度Vman小于或等于所述第二阈值时，所述第一比较装置将飞机第一侧的最小机动速度Vman输出为零，和/或所述第二比较装置将飞机第二侧的最小机动速度Vman输出为零。

12.一种用于飞机的飞行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取飞机迎角α；

存储失速告警迎角αsw，将所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速告警迎角αsw之间的差异，以确定飞机的失速告警速度Vsw以及最小机动速度Vman。

13.根据权利要求12所述的飞行控制方法，其特征在于，

在所述获取飞机迎角α的步骤中，还包括：

获取飞行空速Vcas；

在所述存储失速告警迎角αsw的步骤中，还包括：

存储有零升力迎角αzl、失速迎角αsi、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；

当所述飞机迎角α小于或等于所述失速告警迎角αsw时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

14.根据权利要求12所述的飞行控制方法，其特征在于，

在所述获取飞机迎角α的步骤中，还包括：

获取飞行空速Vcas；

在所述存储失速告警迎角αsw的步骤中，还包括：

所述计算装置的内部还存储有零升力迎角αzl、失速迎角αsi、失速告警迎角安全裕度系数N1、失速告警速度安全裕度系数K1以及最小机动速度安全裕度系数K2；

当所述飞机迎角α大于所述失速告警迎角αsw时，将所述飞机迎角α与所述失速迎角αsi进行比较，并根据所述飞机迎角α与所述失速迎角αsi之间的差异，以确定飞机的所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman。

15.根据权利要求14所述的飞行控制方法，其特征在于，

当所述飞机迎角α小于或等于所述失速迎角αsi时，采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

16.根据权利要求15所述的飞行控制方法，其特征在于，

当所述飞机迎角α大于所述失速迎角αsi时，设置所述飞机迎角α等于所述失速迎角αsi，并采用如下公式计算所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，

17.根据权利要求12-16任一项所述的飞行控制方法，其特征在于，在所述存储失速告警迎角αsw的步骤之后，还包括：

接收所述失速告警速度Vsw和所述最小机动速度Vman，所述比较装置将所述失速告警速度Vsw与第一阈值进行比较，并根据所述失速告警速度Vsw与所述第一阈值之间的差异，以确定所述失速告警速度Vsw的输出值；所述比较装置将所述最小机动速度Vman与第二阈值进行比较，并根据所述最小机动速度Vman与所述第二阈值之间的差异，以确定所述最小机动速度Vman的输出值。

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