[發明專利]飛機前輪轉彎控制系統和飛機前輪轉彎控制方法

有效

• 申請號: 201410326575.2
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104085528A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 許成杰;李生杰;曹丹青;王鴻鑫;黃喜平;是賢珠
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: B64C13/22
• 分類號: B64C13/22
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;徐年康

技術領域

本發明屬于飛機前輪轉彎控制技術領域，更具體地，本發明涉及一種飛機前輪轉彎控制系統和飛機前輪轉彎控制方法。

背景技術

前輪轉彎系統是飛機地面操控的主要系統之一，在實現飛機地面轉彎控制、減少飛機起降事故方面發揮著非常重要的作用。

目前飛機高速滑行時的轉彎控制流程基本如圖1所示，根據目標轉彎角度，飛行員用腳蹬通過轉彎控制單元SCU來控制方向舵偏轉角度，即主要依賴方向舵受力對飛機整體的作用進行偏轉。

現有飛機轉彎控制律不夠完善，在地面高速滑行情況下，飛機轉彎時，方向舵與前輪配合較差，轉彎效率較低，前輪與地面磨損嚴重，輪胎壽命因此降低，從經濟性角度而言，增加了飛機的使用維護成本，降低了飛機的競爭力。

當前，世界航空業競爭激烈，經濟性已經成為航空公司選擇產品的重要指標，因此迫切需要一種高效、優化的飛機前輪轉彎控制系統及其方法來降低飛機使用維護成本，提高產品的市場競爭力。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種飛機前輪轉彎控制系統和飛機前輪轉彎控制方法。

飛機在地面低速滑行時，可以通過手輪進行糾偏和方向偏轉運動，高速滑行時，不能通過手輪進行糾偏，必須通過腳蹬控制方向舵進行方向調整，在這種狀態下，促使飛機偏轉的作用主要是來自方向舵的氣動力對飛機重心的力矩，飛機在以上作用下偏轉，前輪被動隨飛機偏轉，此時輪胎和地面間存在較大摩擦，對輪胎壽命以及維護性有較大影響。

本發明主要是在高速滑行時，腳蹬同時控制方向舵偏轉角度及前輪偏轉角度，使方向舵偏轉時，前輪偏轉角度已經同時到達最優配合位置，最大程度減小輪胎與地面摩擦，提高轉彎效率。

根據本發明的第一個方面，提供一種飛機前輪轉彎控制系統，包括：

轉彎控制單元，其通過傳感器或總線讀取飛機當前狀態參數并計算為達到目標轉彎角度所需的前輪偏轉角度；

轉彎控制閥，其從所述轉彎控制單元接收指令；以及

轉彎作動筒，所述轉彎控制閥根據從所述轉彎控制單元接收的指令作相應移動，以向所述轉彎作動筒輸出相應壓力完成前輪偏轉。

其中，所述飛機前輪轉彎控制系統通過腳蹬同時控制方向舵和前輪。

根據本發明的第二個方面，提供一種飛機前輪轉彎控制方法，包括步驟：

a.轉彎控制單元通過傳感器或總線讀取飛機當前狀態參數，包括側滑角β，飛行員腳蹬指令作用下的方向舵偏轉角度δ_r、當前前輪偏轉角度α和空速v；

b.所述轉彎控制單元根據C_N＝0.0022*β-0.0020*δ_r得出飛機的偏航力矩系數C_N；

根據得出飛機的偏航力矩N_rudder，

其中，ρ為空氣密度，A為機翼面積，W為機翼展長；

并根據N_rudder＝J*ε得出飛機此時的航向偏轉的角加速度ε，其中，J為飛機已有的轉動慣量；

通過所述轉彎控制單元運用積分的方法得到在當前狀態下的飛機航向偏轉角度σ，再根據飛機航向偏轉角度與前輪偏轉角度之間的幾何關系α’f(σ)得出為達到目標轉彎角度所需的前輪偏轉角度α’；

c.比較當前前輪轉角α和為達到目標轉彎角度所需的前輪偏轉角度α’，通過所述轉彎控制單元根據運算結果向轉彎控制閥發出相應指令，使得所述轉彎控制閥根據指令作相應移動，并向轉彎作動筒輸出相應壓力完成前輪偏轉。

進一步，根據本發明的飛機前輪轉彎控制方法還包括步驟：

d.當飛機前輪實際偏轉角度未達到目標偏轉角度要求時，根據飛行員腳蹬指令重復執行步驟a、步驟b和步驟c。

進一步，在所述步驟c中，同時控制方向舵的偏轉角度與前輪偏轉角度。

本發明的目的是提高特定狀態下飛機地面滑行時的轉彎效率，根據不同風速、輪速、方向舵偏度以及當前飛機當前的轉彎需求，綜合確定最佳前輪偏轉角度與方向舵偏轉角度的配合，實現飛機高效轉彎。根據本發明的飛機前輪轉彎控制系統和方法無需對飛機機械結構或硬件進行更改，只需在飛機控制軟件中增加若干控制條件即可，易于使用和維護。

附圖說明

本發明的其它特征以及優點將通過以下結合附圖詳細描述的優選實施方式更好地理解，其中：

圖1示出了目前飛機高速滑行時的轉彎控制流程示意圖；以及

圖2示出了根據本發明的飛機前輪轉彎控制方法的轉彎控制流程示意圖。

具體實施方式