一种大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法与流程

本发明涉及但不限于航空，尤指一种大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法。

背景技术：

1、在飞机转弯过程中，由于飞机姿态的改变，飞机所受升力无法抵消飞机所受重力，如果不对法向过载进行修正，飞机将无法保持原有的飞行高度。为了在转弯时保持高度，需要飞行员同时操作驾驶盘、驾驶杆、甚至是脚蹬，从而使得飞行员的操纵负担较大。

2、大型水陆两栖四发涡桨飞机工作场景复杂，常用于山地或海面进行低空的灭火或救援任务，若飞行员操作不当或短暂失能，飞机高度将迅速下降，极有可能危及飞行安全。

技术实现思路

1、本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法，以解决大型水陆两栖四发涡桨飞机，由于工作场景复杂，在飞行员操作不当或短暂失能的情况下，有可能发生飞机高度将迅速下降的现象，从而导致严重影响飞行安全的问题。

2、本发明的技术方案：本发明实施例提供一种大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法，包括：

3、步骤1，根据滚转角、滚转角速度和俯仰角，计算生成滚转角综合指令；

4、步骤2，根据滚转角、滚转角速度和俯仰角，以及步骤1计算得到得的滚转角综合指令，计算得到飞机转弯时的转弯升力补偿指令；

5、其中，所述步骤2计算转弯升力补偿指令的过程中，通过对飞机左右滚转的升力补偿量进行不对称修正，用以抵消四发涡桨发动机滑流对飞机气动力产生的影响。

6、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，所述步骤1之前，还包括：

7、从惯性导航系统中获取飞行参数的原始信号，通过飞控系统对各原始信号进行预处理，包括：分别对俯仰角原始信号、滚转角原始信号、对滚转角速度原始信号、俯仰角速度原始信号、偏航角速度原始信号、空速原始信号、襟翼位置原始信号和迎角原始信号进行低通滤波处理。

8、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，所述步骤1包括：

9、步骤11，将滚转角的余弦值与偏航角速度相乘，得到滚转角速度的偏航分量信号；

10、步骤12，将滚转角的正弦值与俯仰角速度相乘，得到滚转角速度的俯仰分量信号；

11、步骤13，将滚转角速度的偏航分量信号与滚转角速度的俯仰分量信号相加后与俯仰角的正切值相加，得到滚转角速度信号修正值；

12、步骤14，将滚转角速度信号修正值与滚转角速度相加，得到滚转角综合指令。

13、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，所述步骤2包括：

14、步骤21，将俯仰角经过限幅后得到限幅后的俯仰角信号；

15、步骤22，通过对滚转角、滚转角速度和滚转角综合指令进行滚转升力补偿处理，得到处理后的滚转升力补偿信号；

16、步骤23，根据限幅后的俯仰角信号和滚转升力补偿信号，计算得到转弯升力补偿指令为：

17、

18、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，所述步骤22包括：

19、步骤22a，将滚转角速度乘以与空速相关的插值增益后，与滚转角综合指令叠加，再经过限幅得到滚转角变化修正分量信号；

20、步骤22b，将滚转角变化修正分量信号乘以迎角保护启限值与迎角的差值并经过限幅后，再乘以与滚转角、空速、襟翼位置相关的插值增益，得到处理后的滚转升力补偿信号。

21、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，还包括：预先设计出所述与空速相关的插值增益，设计所述与空速相关的插值增益的方式为：

22、基于飞机舵效随空速的增大而增大的特性，针对固定的升力需求，当空速增大时通过减小升力补偿指令，使舵面偏度减小，当空速减小时通过增加升力补偿指令，使舵面偏度增大，从而设计出随空速增加而减小的空速增益。

23、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，还包括：预先设计出所述与滚转角、空速、襟翼位置相关的插值增益，设计方式为：

24、基于四发涡桨发动机因产生不对称滑流而形成的左右机翼不对称升力，在升力补偿指令计算时，根据飞机滚转角的方向，设计不对称的增益，以抵消滑流的影响；

25、基于飞机的空速、襟翼位置对滑流大小所产生的影响，结合飞机本体气动数据，通过滚转角、空速、襟翼位置三个变量对飞机的不对称滑流产生的影响进行修正，从而设计得到所述与滚转角、空速、襟翼位置相关的插值增益。

26、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，

27、所述步骤22a中限幅方式为：依据飞机姿态对转弯升力补偿范围进行限幅，防止在俯仰角、滚转角及迎角过大情况下过度补偿。

28、可选地，如上所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法中，还包括：

29、步骤3，将步骤2计算得到的转弯升力补偿指令接入到主飞控的纵向正常模式控制律中，以实现对型水陆两栖四发涡桨飞机在转弯过程中的升力补偿。

30、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括：存储器和处理器；

31、所述存储器，被配置为保存可执行指令；

32、所述处理器，被配置为在执行所述存储器保存的所述可执行指令时实现如上述任一项所述的大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法。

33、本发明的有益效果：本发明实施例提供一种大型水陆两栖四发涡桨飞机的转弯升力补偿控制方法，采用该转弯升力补偿控制方法在转弯过程中，通过飞机的俯仰角、滚转角以及滚转角变化率计算飞机保持原有高度下所需的过载补偿，在稳态和动态过程中均能使飞机高度平稳，无需飞行员对纵向进行拉杆操作。另外，本发明实施例的技术方案，通过参数设计，使该功能在飞机进入大姿态情况时对纵向过载进行少量补偿或不补偿，从而引起飞行员对飞行安全的注意。采用该转弯升力补偿控制方法，可以在一定范围内自动补偿转弯过程中飞机平飞所需的升力，且在大姿态情况下限制补偿，可以大幅减轻飞行员的操作负担，具有安全，可靠，实用性强的特点。本发明实施例的技术方案具体具有以下有益效果：

34、1、依据飞机当前的滚转角和俯仰角信号自动补偿飞机转弯过程中所需的升力，不仅大幅降低了飞行员的驾驶负担，而其使飞行员能够更加专注于完成飞行任务，有效提高了飞机的舒适性、安全性与工作效能；

35、2、将滚转角速度引入转弯升力补偿的计算过程，在飞机滚转角速度较大时提前对升力进行补偿，保证了飞机在动态过程中的高度平稳；

36、3、通过增益设计，抵消了因四发涡桨发动机的滑流不对称现象引发的左右滚转时的升力不一致影响，使该类飞机在左右滚转时都能自动保持高度稳定；

37、4、通过对迎角值的限制，使飞机可以在迎角较大时减小升力的补偿，并且随着迎角增大升力补偿量连续减小，直至完全不补偿，防止迎角进一步增大而导致失速；

38、5、通过对俯仰角和滚转角的限制，是升力补偿限制在一定的姿态范围内，当俯仰角和滚转角过大时，升力补偿将不再继续增加，此时需要飞行员少量手动拉杆来使飞机保持平飞，通过这种方式提醒飞行员注意此时的飞行安全；

39、6、通用性强，该方法可推广应用于其他大型飞机的转弯升力补偿。