Автопилот

Автопилот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к системам управления полетом и, более конкретно, к автопилоту винтокрылого летательного аппарата и соответствующим способам.

Уровень техники

Вертолет, по своей сути, является нестабильным и, в общем, требует, чтобы пилот поддерживал постоянное взаимодействие с управлением циклическим шагом, используя одну руку. Даже мгновенный выпуск управления циклическим шагом может привести к "переворачиванию" управления циклическим шагом или рычага управления, в результате чего, происходит потеря управления вертолетом. Это особенно неудобно, когда пилот должен вмешиваться в действия, выполняемые без использования рук, такие как, например, регулировка головной гарнитуры или сверка с бумажной картой. Кроме того, необходимость постоянного управления циклическим шагом может привести к усталости пилота.

Традиционные автопилоты могут обеспечить преимущества, которые включают в себя обеспечение возможности для пилота не выполнять управление циклическим шагом для вмешательства в задачи, выполняемые без использования рук, а также для снижения усталости пилота. Заявители, однако, понимают, что стоимость традиционного автопилота вертолета может стать препятствием. Например, стоимость может быть настолько существенной, по сравнению со стоимостью самого вертолета, что автопилоты редко используются на легких вертолетах.

Представленные выше примеры предшествующего уровня техники и ограничений, относящихся, к ним, предназначены для иллюстрации, а не для исключения. Другие ограничения предшествующего уровня техники будут понятны для специалиста в данной области техники после чтения описания и изучения чертежей.

Раскрытие изобретения

Следующие варианты осуществления и их аспекты описаны и представлены совместно с системами, инструментами и способами, которые считаются примерными и иллюстративными, а не ограничивающими объем. В различных вариантах осуществления, одна или больше из упомянутых выше проблем были рассмотрены для их уменьшения или устранения, в то время как другие варианты осуществления направлены на другие улучшения.

В общем, описаны система автопилота для вертолета, соответствующие компоненты и способы. В одном аспекте раскрытия внутренний контур выполнен, по меньшей мере, для предоставления истинного пространственного положения вертолета, включающей в себя заданный уровень избыточности, примененный во внутреннем контуре. Внешний контур автопилота выполнен с возможностью предоставления, по меньшей мере, одной функции навигации для полета вертолета, включающей в себя другой уровень избыточности, чем внутренний контур.

В другом аспекте раскрытия компоновка элемента привода формирует часть автопилота для обеспечения автоматического управления вертолетом путем активации одного или больше элементов управления полетом вертолета. По меньшей мере, один электродвигатель включает в себя выходной вал и компоновку обмотки электродвигателя для подачи тока возбуждения, что приводит к вращению выходного вала. Соединение элемента привода функционально соединено между выходным валом электродвигателя и элементами управления полетом таким образом, что вращение выходного вала приводит к соответствующему движению соединения элемента привода и элементов управления полетом. Компоновка возбуждения электродвигателя во время работы обеспечивает ток возбуждения от источника питания во время работы автопилота и, по меньшей мере, обеспечивает соединение накоротко компоновки обмотки электродвигателя в связи с отказом источника питания таким образом, что электродвигатель формирует силу торможения, приложенную к соединению элемента привода, которая используется для стабилизации полета вертолета во время отказа питания.

В еще другом аспекте настоящего раскрытия описаны вариант осуществления системы автопилота и соответствующий способ для вертолета, который включает в себя модуль GPS, который обеспечивает выходные данные GPS. Компоновка датчика предназначена для автопилота и формирует выходные сигналы набора датчиков, для представления характеристики полета вертолета. Компоновка управления принимает выходные сигналы GPS и выходные сигналы датчиков, и генерирует сигналы электрического возбуждения в ответ на это. Элемент привода выполнен электромеханическим и принимает сигналы электрического возбуждения для генерирования выходных воздействий механического управления, в ответ на это, которые механически соединены с вертолетом для обеспечения автоматического управления полетом вертолета, без необходимости использования гидравлической системы вертолета.

В еще одном, другом аспекте настоящего раскрытия система автопилота и соответствующий способ описаны для вертолета, который включает в себя вспомогательную гидравлическую систему, которая принимает входные сигналы управления полетом от пилота и, в свою очередь, формирует механические выходные воздействия, которые механически соединены с вертолетом для обеспечения для пилота возможности управления вертолетом. Компоновка датчиков формирует выходные сигналы набора датчиков, которые характеризуют полет вертолета. Компоновка управления принимает выходные сигналы датчиков и генерирует электрические сигналы возбуждения. Компоновка возбуждения выполнена электромеханической и принимает электрические сигналы возбуждения для генерирования выходных воздействий управления, в ответ на это, которые механически соединены со вспомогательной гидравлической системой, и выполнены с возможностью взаимодействия с компоновкой управления для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в первом, штатном режиме, когда вспомогательная гидравлическая система имеет нормальное рабочее состояние, и во втором режиме отказа, когда вспомогательная гидравлическая система имеет рабочий статус отказа, для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в каждом из штатного режима и режима отказа.

В продолжающемся аспекте настоящего раскрытия система управления полетом и соответствующий способ описаны для избирательного автоматического управления горизонтальным полетом вертолета, причем такой горизонтальный полет отличается набором параметров ориентации, включая в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена и ориентацию рысканья. В вариантах осуществления трехосевой датчик скорости MEMS установлен на вертолете для генерирования сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена и сигнала скорости рысканья, которые представляют изменения упомянутой ориентации крена, ориентации тангажа и ориентации рысканья, соответственно. Трехосевой акселерометр MEMS генерирует сигналы акселерометра, отвечающие за горизонтальный полет. Приемник GPS установлен на вертолете для генерирования сигнала курса и сигнала скорости, в соответствии с нормальным полетом вертолета. Трехосевой магнитометр генерирует сигналы магнитометра. Контроллер принимает набор входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала скорости рысканья, сигналов акселерометра, сигнала курса, сигналов магнитометра и сигнала скорости для определения истинного пространственного положения вертолета и генерирования набора сигналов управления, для поддержания стабильной ориентации при горизонтальном полете вертолета, в соответствии с выбранным курсом, определенным на земле, и при выбранной скорости. Компоновка элемента привода принимает набор сигналов управления для регулирования горизонтального полета вертолета на основе набора сигналов управления. В одном варианте осуществления сигнал скорости может быть предоставлен GPS. В другом варианте осуществления сигнал скорости может быть предоставлен датчиком скорости воздуха летательного аппарата.

В дополнительном аспекте настоящего раскрытия система управления полетом и соответствующий способ описаны для избирательного автоматического управления горизонтальным полетом вертолета, причем такой горизонтальный полет отличается набором параметров ориентации, включая в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена и ориентацию курса. В вариантах осуществления трехосевой датчик скорости MEMS установлен на вертолете для генерирования сигнала скорости крена, сигнала скорости тангажа и сигнала скорости рысканья, которые отвечают на изменения упомянутой ориентации крена, ориентации тангажа и ориентации рыскания, соответственно. Трехосевой акселерометр MEMS генерирует сигналы акселерометра, соответствующие горизонтальному полету. Приемник GPS установлен в вертолете для генерирования сигнала курса, сигнала высоты и сигнала скорости, в соответствии с горизонтальным полетом вертолета. Трехосевой магнитометр генерирует сигналы направления магнитометра. Контроллер установлен на вертолете для приема набора входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала скорости рыскания, сигнала ускорения, сигнала курса, сигнала высоты, сигналов направления магнитометра и сигнала скорости для определения истинного пространственного положения вертолета и генерирования набора сигналов управления, для поддержания стабильной ориентации при горизонтальном полете вертолета, в соответствии с выбранным курсом, определенным на земле, и выбранной высотой для выбранного курса. Компоновка элемента привода принимает набор сигналов управления для регулировки горизонтального полета вертолета на основе набора сигналов управления. В одном варианте осуществления сигнал скорости и/или сигнал высоты могут быть предоставлены GPS. В другом варианте осуществления соответствующие одни из сигнала скорости и/или сигнала высоты могут быть предусмотрены датчиком скорости воздуха воздушного летательного аппарата и/или датчиком высоты на основе давления.

В другом аспекте настоящего раскрытия система управления полетом и соответствующий способ описаны для избирательного автоматического управления полетом вертолета, который выполнен с возможностью летать с зависанием, причем зависание отличается набором параметров ориентации, включающим в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена, ориентацию рыскания и положение над землей. В вариантах осуществления компоновка датчиков MEMS установлена на вертолете для генерирования сигнала скорости тангажа, который отвечает на изменения в упомянутой ориентации тангажа, сигнала скорости крена, который соответствует изменениям в ориентации крена, сигнала скорости рыскания, который соответствует упомянутой ориентации рыскания, и сигнала ускорения, который соответствует зависанию. Магнитометр генерирует сигнал магнитного направления. Приемник GPS установлен на вертолете для генерирования сигнала положения, сигнала скорости и сигнала курса, в соответствии с зависанием вертолета. Компоновка обработки установлена на вертолете, для приема набора входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала скорости рыскания, сигналов ускорения, сигнала положения, сигнала скорости, сигнала курса и сигнала магнитного направления, для определения истинного пространственного положения вертолета и для генерирования набора сигналов управления, для поддержания стабильного зависания вертолета, в соответствии с выбранным положением зависания. Компоновка элементов привода предназначена для приема набора сигналов управления, для регулирования зависания вертолета на основе сигналов управления. В варианте осуществления сигнал датчика летательного аппарата, работающего на основе давления или сигнал высоты на основе GPS можно использовать для обозначения текущего смещения от требуемой высоты.

В еще одном, другом аспекте настоящего раскрытия система автопилота и соответствующий способ описаны для вертолета. Внутренний контур выполнен, по меньшей мере, для предоставления истинной высоты полета вертолета, в соответствии с заданным уровнем избыточности, приложенной к внутреннему контуру. Внешний контур автопилота выполнен с возможностью предоставления, по меньшей мере, одной функции навигации в отношении полета вертолета, и в котором внутренний контур и внешний контур каждый выполнен с использованием тройных процессоров.

Краткое описание чертежей

Примерные варианты осуществления иллюстрируются на ссылочных фиг. чертежей. Предполагается, что варианты осуществления и фиг., раскрытые здесь, являются, скорее, иллюстративными, чем ограничительными.

На фиг. 1 схематично показан вид в перспективе части вертолета, включающей в себя компоненты автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 2 схематично показан вид сверху в перспективе части вертолета по фиг. 1, представленной здесь для дополнительной иллюстрации деталей компонентов системы автопилота.

На фиг. 3 схематично показан вид в перспективе с разрезом части варианта осуществления элемента привода и варианта осуществления соединения с ограничением силы, которые могут использоваться, как компоненты автопилота настоящего раскрытия.

На фиг. 4 схематично показан вид в перспективе варианта осуществления компоновки привода с зубчатой передачей, которая может формировать часть элемента привода по фиг. 3 вместе с парой резервирующих друг друга электродвигателей привода элемента привода.

На фиг. 5 показана блок-схема, которая иллюстрирует вариант осуществления автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 6 показана схема варианта осуществления блока голосования, который принимает голоса, подаваемые набором тройных процессоров.

На фиг. 7 показана блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует вариант осуществления способа для работы внутреннего контура управления и внешнего контура управления автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 8 показана схема варианта осуществления системы динамического торможения, которая может формировать часть автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 9 показана схема другого варианта осуществления системы динамического торможения, которая может формировать часть автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 10 показана блок-схема другого варианта осуществления автопилота, в соответствии с настоящим раскрытием, включающая в себя конструктивную конфигурацию, функционирующую при отказе, в которой используется тройная архитектура, как во внутреннем, так и во внешнем контурах.

На фиг. 11 показана таблица, которая иллюстрирует режимы полета автопилота с точки зрения различных входных сигналов датчика, которые используются с целью управления.

Осуществление изобретения

Следующее описание предназначено для обеспечения для специалиста в данной области техники возможности использовать изобретение и предоставлено в контексте патентной заявки и ее требований. Различные модификации описанных вариантов осуществления будут понятны для специалиста в данной области техники, и общие принципы, описанные здесь, могут применяться в других вариантах осуществления. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для его ограничения представленными вариантами осуществления, но должно соответствовать самому широкому объему, который соответствует принципам и свойствам, описанным здесь, включающим в себя модификации и эквиваленты. Следует отметить, что чертежи могут быть вычерчены не в масштабе и могут быть схематичными по своей сути, таким образом, чтобы можно было лучше иллюстрировать представляющие интерес свойства. Описательная терминология может использоваться с целью улучшения понимания читателя в отношении различных видов, представленных на чертежах, и при этом, никоим образом, не предполагается, что она является ограничительной.

На фиг. 1 показан частичный вид в перспективе вертолета 10, представленный здесь с целью иллюстрации различных компонентов варианта осуществления системы 12 автопилота для отношении вертолета. Следует понимать, что большая часть физической структуры самого вертолета не видима на фиг. 1 с целью ясности представления, однако, следует понимать, что эта структура присутствует. Автопилот в настоящем раскрытии является электромеханическим и может обеспечивать управление полетом вертолета, без необходимости использования гидравлической системы управления полетом. Вертолет может, в качестве неограничительного примера, представлять собой вертолет Robinson R22. Однако представленное здесь описание может быть легко адаптировано для использования с любым соответствующим вертолетом, доступным в настоящее время, или который будет разработан в будущем. Например, автопилот, в соответствии с настоящим раскрытием, может использоваться с вертолетами, имеющими гидравлическую вспомогательную систему управления циклическим шагом при работающей или не работающей гидравлической системе.

Вертолет 10 включает в себя ручку или рычаг 14 управления циклическим шагом, имеющий ручку управления или захват 18, который выполнен с возможностью его захвата рукой пилота. Как будет понятно для специалиста в данной области техники, рычаг 14 может перемещаться от вперед и назад (в направлении к инструментальной консоли 20 и от нее), для управления тангажом вертолета и в поперечном направлении с целью управления креном вертолета скоординированным образом, для обеспечения управляемого полета. Дополнительные входные элементы управления предусмотрены для пилота через пару педалей для управления рысканьем вертолета, путем изменения шага хвостового винта. Следует отметить, что такие элементы системы управления рысканьем не были представлены с целью ясности иллюстрации, но следует понимать, что они присутствуют. В варианте осуществления пилот также сохраняет управление всем вертолетом, а также установками дроссельных заслонок. Автопилот, в соответствии с настоящим раскрытием, однако, может осуществлять полное управление рычагом 14, перемещая рычаг в любом направлении до пределов его перемещения в соответствующих обстоятельствах. Рычаг 14 проходит ниже палубы 24 вертолета и с ними соединены соединения управления тангажом и креном вертолета, как понятно для специалиста в данной области техники, с тем, чтобы управлять приводом циклического шага основного ротора вертолета. В частности, труба 25a крутящего момента передает усилие привода для управления креном, в то время как рычаг 25b управления передает усилие привода для управления тангажом. Термин "циклический" относится к изменению шага лопастей ротора вертолета в каждом обороте. В этом отношении, управление циклическим шагом может относиться к манипуляциям рычагом, или сам рычаг может называться рычагом управления циклическим шагом. Модуль 28 процессора дисплея автопилота (ADPU) может быть установлен на инструментальной консоли 20 для обеспечения показаний для пилота, а также для обеспечения возможности обработки и для других целей, как будет дополнительно описано.

Элементы управления циклическим шагом 18, в частности, включают в себя узел 26 модуля переключателя, который может быть установлен так, как показано. Детали ручки 18 представлены с дополнительным увеличением на выделенном участке. Модуль переключателя может содержать переключатели, включающие в себя переключатель 29a включения/выключения и "расположенный сверху цилиндрический" переключатель 29b балансировки/режима (4-хсторонний). Расположенный сверху цилиндрический переключатель позволяет пилоту настраивать курс, скорость, положение и высоту. Нажатие на расположенный сверху цилиндрический переключатель одновременно активирует более, чем один переключатель, позволяет выбирать выделенный режим. Процессор автопилота может иметь свойство перерыва по времени при работе, что предотвращает непрерывную регулировку в случае отказа переключателя или неисправности проводов. Переключатель режима может выбирать и может отменять выбор режимов высоты, скорости, зависания или режимов фиксации положения, на основе текущего состояния полета. Следует отметить, что с целью настоящего раскрытия режим зависания может взаимозаменяемо называться режимом удержания положения, поскольку здесь не накладываются требования, чтобы автопилот управлял совместно вертолетом и/или ножными педалями.

Также, обращаясь к фиг. 1, в автопилоте 12 воплощено управление циклическим шагом через множество составляющих узлов, которые, соответствующим образом, расположены на вертолете. Основной модуль 30 автопилота расположен под основной палубой вертолета. В настоящем варианте осуществления основной модуль 30 включает в себя кожух 31 L-образной формы, в котором установлено электронное устройство, а также соединение 32a элемента привода управления тангажом и соединение 32b элемента привода управления креном, которые могут быть обозначены в общем или совместно номером 32 ссылочной позиции. Каждое из этих соединений включает в себя элемент привода, который расположен внутри кожуха основного модуля, как будет дополнительно описано ниже. Дистальный конец каждого из соединений соединен с самым нижним концом рычага 14, для воплощения того, что известно, как система параллельного управления. В этом отношении, следует понимать, что оригинальное соединение управления циклическим шагом вертолета 10 между рычагом 14 и ротором остается без нарушений. Таким образом, управление пилота вертолетом, также как автопилотом передают непосредственно на рычаг. Детали используемые для соединения управления тангажом и креном обеспечивают параллельную компоновку входного воздействия на управление. Система управления автопилота последовательного типа, в отличие от этого, требует разрыва оригинальных соединений управления циклическим шагом вертолета между рычагом и ротором таким образом, чтобы элементы привода автопилота могли быть вставлены в разрыв. Следует понимать, что представленные здесь описания могут быть непосредственно адаптированы для варианта осуществления с последовательным подводом управляющих воздействий.

Возвращаясь к фиг. 2, компоненты вертолета и автопилота представлены в виде сверху в перспективе. На этом виде элемент 60a привода тангажа и элемент 60b привода крена (которые могут быть в общем или совместно обозначены номером 60 ссылочной позиции) можно видеть в L-образном кожухе 31, крышка кожуха которого представлена прозрачной. Электронное средство 66 основного модуля расположено внутри кожуха и электрически соединено (не показаны), как снаружи, так и с элементами привода. Следует отметить, что дополнительные детали в отношении соответствующего варианта осуществления электронного средства 66 основного модуля были описаны в совместно находящейся на рассмотрении заявке, регистрационный №13/763,574 на патент США (регистрационный № патентного поверенного HTK-2), которая представлена здесь полностью по ссылке.

На фиг. 3 показан вариант осуществления элемента 60 привода, который может использоваться для элементов привода тангажом и креном в данном раскрытии, в виде в перспективе, установленный внутри кожуха 31, и подключенный к соединению 32 управления. Каждый элемент привода включает в себя корпус 82, имеющий компоновку зубчатой передачи, которая еще будет представлена, внутри кожуха, два электродвигателя: электродвигатель A и электродвигатель B, и компоновку 84 сцепления для избирательного подключения и отключения электродвигателей для вращения выходного вала, которая не видна с противоположной стороны корпуса 82. Последний может быть сформирован, например, из нержавеющей стали. Как можно видеть, компоновка зубчатой передачи обеспечивает возможность одновременного привода электродвигателей A и B выходного вала или любого одного из электродвигателей для индивидуального привода выходного вала. В настоящем варианте осуществления электродвигатели A и B представляют собой бесщеточные электродвигатели постоянного тока, имеющие Y-образную конфигурацию статора, которая требует скоординированной подачи входных сигналов для управления фазами электродвигателей в конкретной последовательности, как хорошо известно. Таким образом, электродвигатели не могут пойти в разнос под действием своей собственной мощности. Электродвигатели включают в себя датчики с эффектом Холла, которые используются с целью синхронизации электрических импульсов привода со статором электродвигателя. Дополнительные детали в отношении электродвигателей и их соответствующие описания привода представлены ниже в одном или больше соответствующих местах. В то время как настоящее раскрытие, в качестве примера, было составлено с точки зрения использования бесщеточных электродвигателей постоянного тока, имеющих обмотку статора, включенную по схеме звезда, следует понимать, что можно использовать любой соответствующий тип электродвигателя.

На фиг. 4 иллюстрируется вариант осуществления компоновки 100 зубчатой передачи, которая может использоваться в элементе привода на фиг. 3. Прежде всего, следует отметить, что компоновка зубчатой передачи представляет собой многокаскадную понижающую передачу с коэффициентом понижения, например, приблизительно 1750:1. Кроме того, зубья не были представлены для ряда зубчатых колес, которые будут описаны ниже, но следует понимать, что они присутствуют. В других вариантах осуществления могут не требоваться зубчатые колеса с зубьями. Электродвигатели A и B имеют выходные валы, на которых установлены зубчатые колеса, которые соединены с зубчатым колесом 102 на первом валу 104. Противоположный конец вала 104 поддерживает меньшее зубчатое колесо 106, которое выполняет привод зубчатого колеса 110, который удерживается на втором валу 112, на котором также установлена меньшая зубчатая передача 114 (частично скрыта в виде на чертеже). Следует отметить, что вал 112 может содержать вал сцепления, который может перемещаться поперечно для избирательного соединения или разъединения электродвигателей привода с остающимися зубчатыми колесами зубчатой передачи. Соответствующая компоновка сцепления описана, например, в патенте США №7954614, который представлен здесь по ссылке. Компоновка сцепления основана на движении вала сцепления вдоль его удлиненной оси, используя постоянный магнит, который установлен на дистальном конце вала. Элемент 113 привода сцепления (фиг. 3) может избирательно перемещать (например, поворачивать) другой постоянный магнит относительно постоянного магнита, установленного на валу сцепления, таким образом, что вал сцепления смещается под действием магнитного поля, перемещаясь между соединенным положением и разъединенным положением. Вал сцепления остается в текущем рабочем положении, несмотря на отказ питания. Зубчатое колесо 114, в свою очередь, избирательно выполняет привод зубчатого колеса 120, которое установлено на третьем валу 122. На последний также установлено меньшее зубчатое колесо 124, которое выполняет привод зубчатого колеса 130, которое установлено на четвертном валу 132. На четвертом валу, в свою очередь, установлено меньшее зубчатое колесо 134, которое выполнено с возможностью вращения выходного зубчатого колеса 140, которое установлено на выходном валу 142 элемента привода. Выходное зубчатое колесо выполнено с возможностью обеспечения достаточного вращения для перемещения рычага 14 по его полному диапазону движения. В варианте осуществления элементы привода, в соответствии с настоящим раскрытием, выполнены достаточно надежными, с точки зрения генерируемого уровня силы привода таким образом, что они выполнены с возможностью управления циклическим шагом вертолета с гидравлической системой управления, в которой возник отказ. В настоящем варианте осуществления элемент привода выполнен с возможностью приложения крутящего момента 600 дюймов-фунтов или 50 футов-фунтов. Далее, в настоящем варианте осуществления, используя рычаг элемента привода длиной 2 дюйма, обеспечивается возможность приложения силы вплоть до 300 фунтов в нижней части системы управления циклическим шагом. В то время как настоящий вариант осуществления разработан для предоставления силы привода на этом уровне, следует понимать, что в других вариантах осуществления могут быть обеспечены значительно большая или меньшая силы, например, в результате изменения выходного крутящего момента электродвигателя, передаточного числа зубчатой передачи или длины рычага управления элемента привода. Как показано на фиг. 1 и 2, силы элемента привода прикладываются к нижней части управления циклическим шагом, в то время, как силы пилота прикладываются к верхней части рычага управления циклическим шагом. В соответствии с этим, для пилота обеспечивается механическое преимущество из-за разной длины плеча рычага. На вертолете R22 механическое преимущество, связанное с тем, что пилот находится сверху рычага управления по сравнению с нижней частью рычага управления, где закреплены элементы привода, составляет, примерно, 7:1. В таком случае приложенная элементом привода сила 100 фунтов эквивалентна приблизительно 43 фунтам приложенной пилотом силы. Аналогично, в то время как элемент привода может генерировать очень большие силы, соединение с ограничением силы, которое описано ниже, обычно, не будет воплощено для передачи через себя силы такой величины в основание рычага управления циклическим шагом, пока не будет установлено гораздо более жестким соединение с ограничением силы.

В варианте осуществления автопилот может определять, на основе входных данных датчика, состояние системы гидравлического управления вертолетом, в качестве одного из нормального режима и режима отказа. В нормальном режиме внутренний контур может генерировать сигналы управления электродвигателем элемента привода на основе первого, нормального набора параметров. В режиме отказа автопилот может генерировать сигналы управления электродвигателем элемента привода на основе второго набора параметров для отказа. В качестве параметров для отказа можно проверять любое изменение в управлении, которое было введено в результате потери вспомогательной гидравлической системы с целью циклической активации. Например, может быть обеспечена компенсация мертвой зоны или зоны гистерезиса. В качестве другого примера, компенсация может быть введена для учета для ограничения цикличности, которая может возникнуть в мертвой зоне, такой, как, например, при автоматическом возмущении. Эти наборы параметров, помимо прочих, могут быть сохранены в соответствующем запоминающем устройстве, доступ к которому осуществляют MCP, как будет описано ниже.

Подробно описанные выше механические компоненты автопилота, теперь соответствуют описанию автопилота, с точки зрения взаимного соединения между описанными выше компонентами и соответствующими электронными элементами управления. В частности на фиг. 5 показана блок-схема варианта осуществления автопилота 12. В этом отношении, основной модуль 30, содержащий ограждение 31, исполнительные элементы 60 крена и тангажа, и электронное устройство 66 могут упоминаться ниже как модуль процессора управления электродвигателем (MCPU) или основной модуль 30 автопилота. MCPU включает в себя три микропроцессора, каждый из которых может называться процессором управления электродвигателем (MCP). Существуют три MCP, индивидуально обозначенные как MCP A, MCP B и MCP C. Каждый из этих модулей процессора может обращаться к выделенному комплекту датчиков, состоящему из трехосевых датчиков скорости MEMS и трехосевых акселерометров MEMS, обозначенных номерами 142a, 142b и 142c ссылочных позиций, соответственно. MCP используются для обеспечения внутреннего контура общей системы управления, имеющей внутренний контур управления и внешний контур управления. MCP обеспечивает передачу команд в бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Электродвигатель A и электродвигатель B элемента 60a привода тангажа и элемента 60b привода крена выполняют привод системы управления для вертолета. Обмен данными между процессорами может выполняться через последовательную шину, которая поставляется вместе с каждым из процессоров. Целостность данных может быть защищена, например, путем использования проверки циклической избыточности (CRC), встроенной в поток данных.

Федеральное управление авиации (FFA) сертифицирует программное обеспечение системы летательных аппаратов в соответствии с версией DO 178. Во время написания данной заявки была выпущена версия DO-178C. В этом документе установлены Уровни конструктивной надежности (DAL) на основе критичности отказа программного обеспечения в данной системе. Например, DAL A обозначен, как "катастрофический" и назначается, когда отказ может привести к катастрофе. В другом примере, DAL C разработан, как "основной", и его назначают, когда отказ является существенным и может привести к дискомфорту пассажира или повышенной нагрузке на экипаж. В настоящем варианте воплощения каждый из трех MCP может выполнять идентичное программное обеспечение DAL A, так, чтобы составить систему с тройным резервированием. Процессоры управления электродвигателем взаимно соединены так, что они могут выполнять обмен данными. Каждый процессор считывает свой набор датчиков и сравнивает их данные с данными датчиков, поступающими из других двух процессоров, с целью последовательности, и каждый процессор управления электродвигателем рассчитывает средние значения всех соответствующих датчиков для использования с целью дальнейшей обработки. В другом варианте осуществления могут быть определены срединные значения, в отличие от средних значений. Данные датчика, определенные, как ошибочные, устраняют, так, чтобы они не оказывали влияния на медианное значение. В общем, детектирование отказа датчика (в отличие от присутствия случайного шума) может быть выполнено путем обработки данных датчика для каждого из трех наборов датчиков путем фильтрации низкой частоты для удаления шумов. Фильтруемые выходные сигналы сравнивают друг с другом для последовательности, если один из фильтруемых результатов существенно отличается (например, находится за пределами заданного порогового значения) из других двух результатов, датчик, взаимосвязанный с этими данными, может быть задекларирован, как датчик с отказом. Детектирование отказа гиродатчика скорости может быть выполнено аналогичным образом с дополнительным этапом пропуска данных гиродатчика через промывающие фильтры перед фильтрами низкой частоты, для удаления эффектов смещения или дрейфа. После обработки двумя фильтрами, выходные данные гиродатчика можно сравнивать друг с другом для соответствия, и любой гиродатчик, формирующий значение, находящееся за их пределами, можно рассматривать, как неисправный. Сигнал предупреждения в виде звукового и/или светового сигнала может быть передан в модуль 28 процессора дисплея автопилота (ADPU) на приборной панели 20 (фиг. 1). Тактильную обратную связь, такую как, например, сотрясение рычага можно использовать отдельно или в комбинации с другими показаниями предупреждения. В варианте осуществления блок 150 оповещения может включать в себя световые сигналы статуса лучше всего видны в увеличенном отдельном виде ADPU на фиг. 1, и включает в себя зеленый (нормальный), желтый (предупреждение)) и красный (критический отказ), а также два рупора предупреждения, которые обеспечивают показания о статусе системы. Рупоры предупреждения также обеспечивают уведомления о статусе системы и подают сигналы тревоги вместе со световыми сигналами статуса. Как световые сигналы статуса, так и рупоры непосредственно связаны через интерфейс MCP. В некоторых вариантах осуществления звуковые сигналы и/или сигналы предупреждения могут быть переданы через аудиосистему вертолета таким образом, чтобы уведомления можно было слышать через головную гарнитуру пилота из ADPU. Световые сигналы статуса и сигналы рупора дополняют дисплей, на которой представлены текущие установки системы автопилота, такие как состояние соединения, к3урс, дорожка, синхронизированное направление гироскопа, скорость относительно земли и любые предупреждающие сообщения. Также на панели предусмотрена кнопка тестирования, которая инициирует инициируемый встроенный тест (IBIT).

Авто