Система автопилота, компоненты и способы

Система автопилота, компоненты и способы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка, в общем, 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 соответствующих компонентов вертолета и способы. В одном аспекте раскрытия и как часть такого автопилота для обеспечения автоматического управления вертолетом путем использования одного или больше элементов управления полетом выполнено устройство привода, которое включает в себя установленную с резервированием пару из первого и второго электродвигателей, каждый из которых включает в себя вращающийся выходной вал электродвигателя. Компоновка зубчатой передачи включает в себя выходной вал привода для оперативного соединения с элементом управления полетом, и выполнена с возможностью соединения выходного вала каждого одного из первого и второго электродвигателей для работы, по меньшей мере, в (i) первом режиме, в котором оба первый и второй электродвигатели способствуют вращению выходного вала привода, (ii) второго режима, в котором первый электродвигатель вращает выходной вал привода, из-за отказа второго электродвигателя и в (iii) третьем режиме, в котором второй электродвигатель вращает выходной вал из-за отказа первого электродвигателя.

В другом аспекте раскрытия модуль дисплея автопилота установлен на инструментальной консоли вертолета, по меньшей мере, для отображения полетных данных автопилота для пилота вертолета. Кожух основного модуля автопилота установлен с возможностью съема на вертолете рядом с управлением циклическим шагом вертолета, и который определяет внутреннее пространство основного модуля. Набор элементов привода установлен внутри внутреннего пространства основного модуля, включающего в себя элемент привода тангажа, имеющий выходной вал привода тангажа, и элемент привода крена, имеющий выходной вал привода крена таким образом, что кроме вала привода тангажа и вала привода крена набора элементов привода, ничто больше не выступает, по меньшей мере, частично, за пределы кожуха основного модуля автопилота для передачи сил механического управления на управление циклическим шагом вертолета. Электронный модуль основного модуля установлен внутри внутреннего пространства основного модуля и электрически соединен с модулем дисплея автопилота и с набором приводов для предоставления электрических сигналов управления к элементам привода таким образом, что электронный модуль основного модуля и набор элементов привода обычно расположены во внутреннем пространстве основного модуля.

В еще одном другом аспекте раскрытия система автопилота выполнена с возможностью автоматического управления вертолетом путем активации управления циклическим шагом вертолета, и на такое управление циклическим шагом воздействует частота циклической вибрации, связанная с вращением ротора вертолета. Изолятор циклической вибрации дистанционно удерживается с помощью вала элемента привода для одновременного вращения с ним и соединен с управлением циклическим шагом вертолета для передачи резонансной частоты, которая, по меньшей мере, приблизительно соответствуют частоте циклической вибрации, для движения управления циклическим шагом относительно вала привода таким образом, что частота циклической вибрации затухает на валу привода, и выходное вращение вала привода, которое ниже резонансной частоты, передают от управления циклическим шагом.

В еще одном аспекте раскрытия система автопилота выполнена с возможностью автоматического управления вертолетом путем активации управления циклическим шагом вертолета, и на такое управление циклическим шагом воздействует циклическая вибрация, в соответствии с вращением ротора вертолета. Изолятор циклической вибрации включает в себя рычаг управления, который съемно закреплен на валу элемент привода, для поддержания изолятора циклической вибрации таким образом, что рычаг управления одновременно вращается с валом элемента привода. Выходной рычаг соединен с управлением циклическим шагом вертолета, и поэтому на него воздействует циклическая вибрация. Упругая компоновка установлена между рычагом управления и выходным рычагом таким образом, что выходной рычаг колеблется в соответствии с циклической вибрацией и относительно рычага управления, механически изолируя вал элемента привода от циклической вибрации, в то время как он передает вращательные движения привода вала элемента привода на выходной рычаг, передавая, таким образом, вращательные движения привода на управление циклическим шагом для привода автопилота управления циклическим шагом.

В следующем аспекте раскрытия система автопилота выполнена с возможностью автоматического управления вертолетом путем привода элемента привода, имеющего вал привода, для привода управления циклическим шагом вертолета. Как часть автопилота, соединение с ограничением силы включает в себя первый конец, второй конец и переменную длину между ними, ориентированную вдоль удлиненной оси, при этом первый конец соединен с валом элемента привода и второй конец соединен с управлением циклическим шагом. Соединение с ограничением силы, имеющее длину в свободном состоянии как переменную длину между первым и вторым концами, когда менее чем сила страгивания приложена к первому и второму концам вдоль удлиненной оси, для обеспечения соответствующего движения управления циклическим шагом, в ответ на движение элемента привода, и выполнено таким образом, что переменная длина изменяется от длины в свободном состоянии, в зависимости от внешней силы, которая прикладывается к первому и второму концам вдоль удлиненной оси, которая равна или больше, чем сила страгивания, для обеспечения для пилота возможности преодоления действия автоматического управления циклическим шагом, выполняемого элементом привода.

В дополнительном аспекте раскрытия система автопилота выполнена с возможностью автоматического управления вертолетом, подавая электрические сигналы команды в элемент привода для активации управления циклическим шагом вертолета, и на такое управление циклическим шагом воздействует циклическая вибрации, в соответствии с вращением ротора вертолета. Соединения автопилота включают в себя соединение с ограничением силы для обеспечения возможности преодоление действия автоматического управления пилотом управления циклическим шагом, выполняемого элементом привода. Соединение с ограничением силы, имеющее первый конец, второй конец и переменную длину между ними, ориентированную вдоль оси удлинения, и первый конец соединен с управлением циклическим шагом. Соединение с ограничением силы, имеющее длину в свободном состоянии и переменную длину между первым и вторым концами, когда меньше, чем сила страгивания прикладывается к первому и второму концам вдоль оси удлинения, для обеспечения соответствующего движения второго конца с первым концом, и выполненное таким образом, что переменная длина изменяется от длины в свободном состоянии, в соответствии с внешней силой, которая прикладывается к первому и второму концам вдоль оси удлинения, которая равна или больше, чем сила страгивания, для преодоления пилотом действия автоматического управления. Изолятор циклической вибрации съемно удерживается валом элемента привода для совместного вращения с ним и соединен со вторым концом соединения с ограничением силы таким образом, что циклическая вибрация передается на изолятор циклической вибрации через соединение с ограничением силы, и изолятор циклический вибрации выполнен так, что он прикладывает резонансную частоту, которая, по меньшей мере, приблизительно соответствует частоте циклической вибрации при циклической вибрации, для обеспечения движения второго конца связи с ограничением силы относительно вала привода на частоте циклической вибрации, изолируя при этом вал привода от частоты циклической вибрации, и для передачи выходного вращения вала привода ниже резонансной частоты на соединение с ограничением силы для передачи в управление циклическим шагом.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления иллюстрируются на ссылочных фигурах чертежей. Предполагается, что варианты осуществления и фигуры, 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 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 и 7 показаны схемы в виде в перспективе варианта осуществления ограждения кожуха основного модуля и соответствующие компоненты.

На фиг. 8 показан другой схематичный вид в перспективе кожуха основного модуля по фиг. 7 и 8, представленный здесь для дополнительной иллюстрации его структуры.

На фиг. 9 и 10 схематично показан вид в разных перспективах, представляющий кожух основного модуля и соединения элементов привода в установленном положении относительно управления циклическим шагом вертолета.

На фиг. 11 показан вид в перспективе, в собранном состоянии варианта осуществления изолятора циклической вибрации в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 12 схематично показан вид в перспективе рычага управления, который формирует часть изолятора вибрации по фиг. 11.

На фиг. 13 схематично показан частичный вид в перспективе изолятора вибрации по фиг. 11, представленный таким образом, что раскрываются дополнительные детали его внутренней структуры.

На фиг. 14 показан схематичный вид в перспективе варианта осуществления соединения с ограничением силы в соответствии с настоящим раскрытием.

На фиг. 15 схематично показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей соединения с ограничением силы по фиг. 14.

На фиг. 16-18 схематично показаны виды в перспективе с разрезами соединения с ограничением силы, представленного в виде в перспективе на фиг. 14 в свободном, сжатом и расширенном состояниях.

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 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 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 ним 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 25а 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. Следует отметить, что ADPU также показан с дополнительным увеличением на выделенном участке.

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 29а включения/выключения и "расположенный сверху цилиндрический" переключатель 29b балансировки/режима (4-сторонний, в настоящем варианте осуществления). "Расположенный сверху цилиндрический" переключатель позволяет пилоту балансировать курс, скорость и высоту. В процессоре автопилота может быть предусмотрена возможность перерыва, которая предотвращает продолжение балансировки в случае неисправности переключателя или неисправности в проводах. Переключатель режима может выбирать и детектировать высоту, скорость режим

зависания или режим удержания положения, на основе текущего состояния полета.

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 управления тангажом и соединение 32b 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 НТК-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.

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 90a и 90b, соответственно, 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. Например, элемент 60 привода выполнен с возможностью приложения сил, по меньшей мере, 100 фунтов к системе управления циклическим шагом. В то время как настоящий вариант осуществления разработан для предоставления силы привода на этом уровне, используя доступный крутящий момент вплоть до 200 дюймов на фунт, следует понимать, что в других вариантах осуществления может быть обеспечена значительно большая сила, например, в результате уменьшения длины рычага управления элемента привода. Как будет дополнительно описано, 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 14 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, однако может быть установлен вариант осуществления с гораздо более жестким соединением с ограничением силы, если это необходимо.

В одном варианте осуществления элемент привода может быть выполнен с передаточным числом приблизительно 1720:1, однако может быть найден соответствующий широкий диапазон других передаточных чисел. Следует понимать, что для передаточного числа 1720:1, один оборот электродвигателя поворачивает выходной вал элемента привода только приблизительно на 0,2 градуса. И само по себе такое разрешение может быть достаточным для отслеживания выходного положения элемента привода. Например, вращение вала электродвигателя можно детектировать, используя магнит, который установлен на валу, как понятно для специалиста в данной области техники. В варианте осуществления, как описано в указанном выше представленном здесь по ссылке Приложении регистрационный №13/763574 (регистрационный номер патентного поверенного НТК-2), данные датчика Холла от электродвигателей можно использовать для определения последовательного приращения положения выходного вала элемента привода каждого из элемента привода. В этом отношении каждый электродвигатель элемента привода включает в себя 3 датчика Холла. Импульсы датчика Холла могут действовать как счетчик повышающего/понижающего подсчета с последовательным приращением. Положение выходного вала относительно опорного местоположения можно постоянно отслеживать. Например, нулевое опорное местоположение выходного вала элемента привода может быть определено, когда элемент привода соединен через муфту 84. Такое отслеживание нулевого опорного положения можно использовать для определенных отказов, в котором, наилучший подход состоит в восстановлении рычагов/валов элемента привода в их усредненном положении перед отказом. Поскольку каждый электродвигатель включает в себя 3 датчика Холла и 4 полюса, существуют 12 изменений состояния Холла на оборот каждого электродвигателя. В частности, при отслеживании изменения состояния Холла, можно повысить разрешающую способность с коэффициентом 12 таким образом, что обеспечивается разрешающая способность приблизительно 0,017 градусов на выходном валу элемента привода. В варианте осуществления соответствующее движение в верхней части рычага На фиг. 1 может составлять приблизительно 0,0039 дюйма.

Общий отказ питания системы электрического питания вертолета может привести к преодолению действия автоматического управления элементов привода в определенном положении приблизительно на пять секунд, используя свойство динамического торможения, которое описано в представленной выше заявке US, регистрационный №13/763574 (регистрационный №патентного поверенного НТК-2). Для пилота обычно больше чем достаточно периода времени пять секунд, чтобы принять на себя управление. В этом отношении нормативные требования устанавливают период времени только три секунды. В этом отношении автопилот не позволяет перевернуться рычагу системы управления циклическим шагом при высвобождении управления при отказе электропитания. Даже когда оба элемента привода будут блокированы, пилот все еще может выполнять управление вертолетом, поскольку происходит преодоление действия автоматического управления через соединения 300a с ограничением силы (для тангажа, как показано на фиг. 1) и 300b (для крена, как показано на фиг. 1 и 2) между каждым элементом привода и рычагом системы управления циклическим шагом. Эти соединения являются жесткими для сил ниже значения страгивания и соответствуют большим силам, что позволяет пилоту безопасно маневрировать и посадить вертолет, даже если нельзя выполнить отсоединение системы. Эмпирически было продемонстрировано, что пилот может управлять вертолетом, включая в себя зависание на одном месте и посадку, с обоими элементами привода, в состоянии, которое называется состоянием "преодоления действия автоматического управления". Преодоление действия состояния автоматического управления обеспечивается в результате закорачивания всех обмоток электродвигателей элемента привода и используется в варианте осуществления динамического торможения, описанном выше. Преодоление действия автоматического управления соединений подробно описано ниже и может относиться взаимозаменяемо к соединениям с ограничением силы. В вертолете, в котором не используется гидравлический интерфейс для системы управления циклическим шагом, изоляторы циклической вибрации 302a (тангажа) и 302b (крена) могут быть установлены на выходном валу каждого элемента привода. Изоляторы вибрации могут быть необязательными при использовании в вертолете, в котором установлена дополнительная гидравлическая система управления циклическим шагом, поскольку гидравлическая система, в общем, обеспечивает демпфирование циклических колебаний. Изоляторы вибрации уменьшают два колебательных движения на оборот, которые присутствуют в соединении управления винтокрылым устройством R22 и в других легких вертолетах, для предотвращения вибрационных нагрузок при управлении винтокрылым летательным устройством для увеличения срока службы, уменьшая усталость компонентов привода. Изоляторы циклической вибрации подробно описаны 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 комплекту датчиков, состоящему из трехосевых датчиков скорости MEM и трехосевых акселерометров MEM. 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. 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 из усреднения. 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 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, а также, чтобы их можно было использовать вместо рупора. Световые сигналы статуса и сигналы рупора дополняют дисплей, на которой представлены текущие установки системы автопилота, такие как состояние соединения, дорожка, скорректированное направление гироскопа, высота, скорость относительно земли и любые предупреждающие сообщения. Также на панели предусмотрена кнопка тестирования, которая инициирует инициируемый встроенный тест (IBIT).

MC