[發明專利]一種空速自動保護系統

有效

• 申請號: 201610740705.6
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106275464B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 楊百川;盛蔚;黃偉杰
• 申請（專利權）人: 楊百川
• 主分類號: B64D31/06
• 分類號: B64D31/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

本發明涉及一種空速自動保護系統，包括：空速管、PVC軟管、差壓傳感器、微控制器、油門信號輸入通道接插件、油門信號輸出通道接插件、工作模式選擇信號通道接插件、狀態顯示LED燈。在飛行過程中，根據工作模式選擇信號進入三種不同的工作模式：(1)禁止模式，此時系統不進行任何保護控制，直接輸出對應的油門輸入信號；(2)空速校準模式，此時系統通過差壓傳感器測量當前飛行的指示空速，并存儲該值，作為空速保護的最低門限值；(3)空速保護模式，此時系統在每個計算周期測量當前飛行的指示空速，當檢測到的指示空速低于校準值時，自動提供油門補償，提升飛行速度，避免固定翼無人機或固定翼遙控模型飛機出現失速墜機的情況。

技術領域

本發明涉及一種空速自動保護系統，可用于任何固定翼無人機和固定翼遙控模型飛機中。

背景技術

空速是飛機向前運動時，氣流在飛機縱軸方向的相對運動速度，是固定翼飛行器升力和姿態轉動力矩的來源，因此是飛行器安全飛行的必備參數。空速可分為指示空速和真實空速，指示空速由空速管末端差壓傳感器測量，根據差壓傳感器的信號，直接利用標準海平面大氣密度參數，換算成相對海平面上的空速值；真實空速是在差壓傳感器信號的基礎上，通過靜壓傳感器的信號和溫度傳感器的信號計算出前飛行環境的大氣密度參數，再計算出氣流的真實氣流速度，因此在不同的飛行高度上指示空速和真實空速存在差異性。隨著飛行高度的增加，空氣變得稀薄，產生與低海拔時相同的指示空速或氣流動壓需要更大氣流速度。

用戶在操控固定翼遙控模型飛機時，由于視覺感官判斷出錯或操控不熟練，使得油門控制量過低，容易導致飛機的速度過低而進入失速狀態發生墜機事故。在固定翼無人機自主飛行中，由飛控系統控制飛機的飛行速度，但在調試飛控系統時可能出現用戶初期設置的油門參數錯誤，或日常飛行時飛控系統自身的空速檢測模塊發生故障的情況，造成飛控系統輸出的油門控制量過低使飛機的空速過低而發生失速墜機事故。因此有必要設計一個使用簡便，體積小，質量輕并且模塊化的自動空速保護系統，為上述兩種使用場合提供空速保護，減少因失速造成的墜機事故。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術高成本，使用復雜的缺點，提供一種低成本，使用簡便、體積小、功能可靠的固定翼無人機和固定翼遙控模型飛機的空速自動保護系統。

本發明的技術解決方案為：一種空速自動保護系統設計，其特征在于包括以下方面：

一種空速自動保護系統，包括：空速管、差壓傳感器、微控制器、油門信號輸入端口、油門信號輸出端口、工作模式選擇端口、狀態指示燈；空速管與差壓傳感器相連接，將飛行器外部氣流導入機艙內的差壓傳感器中；微控制器采集差壓傳感器輸出的氣流動壓信號并計算出指示空速值，以此作為判斷空速保護的依據，并根據工作模式選擇端口的PWM信號三種脈寬區間來確定進入三種不同的工作模式：禁止模式、空速校準模式和空速保護模式；三種模式均可在飛行過程中根據用戶需要實時切換；在禁止模式時，處于直連油門信號的狀態，微控制器將捕獲到的油門輸入PWM信號通過油門信號輸出端口直接輸出，不對油門信號進行任何調制或控制；在空速校準模式時，微控制器通過差壓傳感器測量并存儲當前飛行的指示空速值，并以該值作為觸發空速保護程序最低門限值，在下次上電后直接讀取該值；校準完成后在沒有退出該模式時，不參與油門信號的控制，油門輸出控制量等于油門信號的輸入量；在空速保護模式時，若微控制器檢測到的指示空速值高于校準值時，則油門信號輸出端直接輸出油門信號的輸入量，若檢測到指示空速值低于校準值時，則根據誤差大小計算保護空速所需要的油門控制量，并輸出該控制量，直至飛機的指示空速值提升至校準值以上。

所述空速自動保護系統串聯在飛行器的油門通道上，將原來直接傳送給油門驅動設備的PWM信號經過所述空速自動保護系統后再傳送給油門驅動設備。

通過遙控器接收機或無人機機載電子設備輸出三種脈寬區間的PWM信號給工作模式選擇端口。

所述差壓傳感器為低成本、MEMS工藝的差壓測量傳感器，滿足飛行器電子設備低功耗、小體積、輕質量的限制。