一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法与流程

1.本发明涉及但不限于飞行控制技术领域，尤指一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法。


背景技术：

2.大型水陆两栖飞机外形设计时考虑其在水上进行起降，通常将飞机下部设计为船体，且主机翼两侧装有浮筒，该类型飞机飞行阻力受姿态影响极大。另外，为减轻着水载荷，水陆两栖飞机设计时尽可能降低飞机重量，因此不配备可动水平安定面，飞机的配平和机动均依靠升降舵实现。
3.现有高速保护控制方法为将高速保护指令转换为法向过载指令使飞机抬头减速，高速保护工作过程中可能会出现飞机俯仰角过大的情况，并且在退出高速保护后飞机仍以较大俯仰角飞行。对于无可动水平安定面的水陆两栖飞机而言，阻力明显大于其他飞机，因此飞机以较大俯仰角飞行时，速度减小极快，在飞行员短暂失能的情况下，飞机速度有可能降至失速速度，极有可能危及飞行安全。


技术实现要素：

4.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飞机的高速保护控制方法，以解决采用现有高速保护控制方式在执行高速保护工作过程中可能会出现飞机俯仰角过大情况，并且在退出高速保护后飞机仍以较大俯仰角飞行，对于大型水陆两栖并不适用以及有可能危及飞行安全的问题。
5.本发明的技术方案：本发明实施例提供一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，包括：
6.在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，所述高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制作用。
7.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，包括：
8.步骤1，对飞机校正空速信号和马赫数信号进行滤波和修正处理后获取具有预测性的校正空速预测信号和马赫数预测信号，与保护边界速度阈值相比较，取其大者为高速保护指令；
9.步骤2，根据飞行员驾驶意图对高速保护指令进行实时调整，将速度保护指令转换为高速保护俯仰角指令；
10.步骤3，飞机进入高速保护状态后，采用生成的高速保护俯仰角稳定指令引导飞机进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行；
11.步骤4，根据步骤2生成的高速保护俯仰角指令和步骤3生成的高速保护俯仰角稳
定指令生成高速保护俯仰角控制指令，并将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理。
12.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，所述步骤1包括：
13.步骤11，基于飞机大气数据计算机获取校正空速信号与马赫数信号，并通过高通滤波器滤波获得校正空速变化率信号和马赫数变化率信号；
14.步骤12，将校正空速变化率信号和马赫数变化率信号一一对应的与校正空速信号和马赫数信号叠加后，经过低通滤波器滤除高频噪声获得具有预测特性的校正空速预测信号和马赫数预测信号；
15.步骤13，将具有预测特性的校正空速信号和马赫数信号一一对应的与校正空速保护边界阈值和马赫数保护边界阈值进行做差，并对差值通过单边限幅处理，取其大者为高速保护指令。
16.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，所述步骤13中对差值通过单边限幅处理，包括：
17.当校正空速差值或马赫数差值为正值时，单边限幅处理后输出原校正空速差值或马赫数差值；
18.当校正空速差值或马赫数差值为负值或0时，单边限幅处理后输出0。
19.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，所述步骤2包括：
20.依据驾驶杆位移对高速保护指令进行动态参数调整处理，生成高速保护俯仰角指令，并且随着推杆量增大逐渐增大高速保护俯仰角指令；拉杆或驾驶杆在中立位时，高速保护俯仰角指令保持在驾驶杆中立位的指令值。
21.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，所述步骤3包括：
22.飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，通过所述高速保护俯仰角稳定指令柔和引导飞机俯仰姿态进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行。
23.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，所述步骤4包括：
24.步骤41，高速保护俯仰角指令与高速保护俯仰角稳定指令叠加后与俯仰角进行做差，并对俯仰角差值进行低通滤波处理生成高速保护俯仰角控制指令；
25.步骤42，将高速保护俯仰角控制指令通过增益转化为高速保护过载指令，高速保护过载指令与飞机主控制律指令处进行叠加。
26.可选地，如上所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法中，还包括：
27.判断飞机进入或退出高速保护状态，包括：
28.通过分别对校正空速信号和马赫数信号进行速度滞环，通过处理逻辑得到速度保护启动标和马赫数保护启动标，并且根据对速度保护启动标和马赫数保护启动标进行逻辑判断得到高速保护启动标，从而根据高速保护启动标确定进入或退出高速保护状态。
29.本发明的有益效果：本发明实施例提供一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，通过将该高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，并通过将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制
作用。采用本发明实施例提供的技术方案，可以实现飞行员通过驾驶杆指令速度，增强速度感知。根据驾驶员驾驶意图动态调整高速保护指令和柔和俯仰角稳定区域引导控制保证该高速保护控制方法提供安全，平滑，有效的大型水陆两栖飞机高速保护功能。
30.另外，采用本发明实施例提供的技术方案，在高速保护过程中不仅对速度进行控制，同时对飞机俯仰角进行控制，在飞行员操纵时，实现驾驶杆指令速度大幅降低飞行员负担，可在驾驶员不进行操纵时，自动控制飞机稳定飞行，相较于传统高速保护控制，有效提升安全性。
附图说明
31.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
32.图1为本发明实施例提供的一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的流程图；
33.图2为本发明实施例提供的一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的工作原理示意图；
34.图3为采用本发明具体实施例提供的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的控制效果示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
36.上述背景技术中已经说明，大型水陆两栖飞机的飞行阻力受姿态影响极大，且基于尽可能降低飞机重量的设计需求，该类型飞机不配备可动水平安定面，配平和机动均依靠升降舵实现。若采用现有高速保护控制方式对大型水陆两栖飞机执行高速保护工作过程中，可能会出现飞机俯仰角过大情况，并且在退出高速保护后飞机仍以较大俯仰角飞行，对于大型水陆两栖并不适用以及有可能危及飞行安全的问题。
37.针对上述问题，本发明实施例提供一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，具体为一种高速和马赫数保护控制的方式，可以实现飞行员驾驶杆指令速度，并且提高保护过程中及退出后的安全性与舒适性。
38.本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
39.本发明实施例提供了一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，具体为一种适用于大型水陆两栖飞机的高速和马赫数保护控制的技术方案。本发明提供的高速保护控制方法的实施方式为：
40.在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，所述高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制作
用
41.如图1所示，为本发明实施例提供的一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的流程图。该高速保护控制方法的可以包括如下步骤：
42.步骤1，对飞机校正空速信号和马赫数信号进行滤波和修正处理后获取具有预测性的校正空速预测信号和马赫数预测信号，与保护边界速度阈值相比较，取其大者为高速保护指令；
43.步骤2，根据飞行员驾驶意图对高速保护指令进行实时调整，将速度保护指令转换为高速保护俯仰角指令；
44.步骤3，飞机进入高速保护状态后，采用生成的高速保护俯仰角稳定指令引导飞机进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行；
45.步骤4，根据步骤2生成的高速保护俯仰角指令和步骤3生成的高速保护俯仰角稳定指令生成高速保护俯仰角控制指令，并将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理。
46.如图2所示，为本发明实施例提供的一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的工作原理示意图。参照图2所示，本发明实施例中上述步骤1的实施过程包括如下步骤：
47.步骤11，基于飞机大气数据计算机获取校正空速信号与校正马赫数信号，将校正空速信号与马赫数信号通过高通滤波器滤波获得校正空速变化率信号和马赫数变化率信号。
48.步骤12，将校正空速变化率信号和马赫数变化率信号一一对应的与校正空速信号和马赫数信号叠加后，经过低通滤波器滤除高频噪声获得具有预测特性的校正空速预测信号和马赫数预测信号，用以判断飞机进入高速保护时的飞行状态，例如加速俯冲或缓慢进入。
49.步骤13，将具有预测特性的校正空速预测信号和马赫数预测信号一一对应的与校正空速保护边界阈值和马赫数保护边界阈值进行做差，并通过单边限幅处理，取其大者为高速保护指令。
50.需要说明的是，该步骤13中对差值通过单边限幅处理，包括以下两种情况：
51.当校正空速差值或马赫数差值为正值时，单边限幅处理后输出原校正空速差值或马赫数差值；
52.当校正空速差值或马赫数差值为负值或0时，单边限幅处理后输出0。
53.在本发明实施例中，上述步骤2的具体实施例方式可以包括：
54.依据驾驶杆位移对高速保护指令进行动态参数调整处理，生成高速保护俯仰角指令，随着推杆量增大逐渐增大高速保护俯仰角指令，在飞行员进行机动动作时仍可平滑有效的对飞行速度进行保护。
55.需要说明的是，拉杆或驾驶杆在中立位时，高速保护俯仰角指令保持在驾驶杆中立位的指令值。
56.在本发明实施例中，上述步骤3的具体实施例方式可以包括：
57.在高速保护功能激活时，即指飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，通过该高速保护俯仰角稳定指令柔和引导飞机俯仰姿态进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行。
58.在实际应用中，设计人员根据飞机配平迎角与阻力特性，对不同飞机设计相应的高速保护俯仰角稳定指令，以适应不同飞机。在飞机进入高速保护状态初期，采用该指令可柔和引导飞机俯仰姿态进入稳定俯仰角区域，减小增速趋势；由于退出前飞机已进入稳定俯仰角区域，因此在高速保护状态退出后可控制飞机以稳定俯仰角安全飞行。
59.本发明实施例中上述步骤4的实施过程包括如下步骤：
60.步骤41，高速保护俯仰角指令与高速保护俯仰角稳定指令叠加后与俯仰角进行做差，对俯仰角差值进行低通滤波处理生成高速保护俯仰角控制指令。
61.该步骤41中，低通滤波可滤除由于控制形式内部开关切换可能造成的指令瞬态。
62.步骤42，将高速保护俯仰角控制指令通过增益转化为高速保护过载指令，高速保护过载指令与飞机主控制律指令处进行叠加；其中，该增益选取需根据飞机负过载限制值与飞机限制速度边界与速度保护阈值的差值比值求得后即可实现驾驶员通过驾驶杆指令速度，最大杆位移对应最大限制速度，提供安全，平滑，有效的大型水陆两栖飞机高速保护功能。
63.本发明实施例提供的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，采用基于飞机的校正空速和马赫数保护的控制方法，具有以下创新点：
64.1、本发明实施例提供的技术方案的步骤1和步骤2中，通过将速度指令转化为高速保护俯仰角指令，在高速保护过程中不仅对过载进行限制，并且可以控制飞机在改出高速状态中防止出现较大俯仰角，并在退出高速保护时以稳定的俯仰角飞行，大幅提升飞行安全，减小因飞行员短暂失能后飞机以较大姿态飞行的安全隐患。
65.2、本发明实施例提供的技术方案的步骤3中，柔和俯仰角稳定区域引导控制技术：通过飞机当前俯仰角实时调整俯仰角控制指令，在飞行员不进行操纵时，可柔和控制飞机向目标俯仰角稳定区域运动，最终保持以目标稳定俯仰角飞行。在飞行员进行机动操纵时，该技术可根据飞机实时俯仰角响应动态调整控制指令，使得飞机响应与飞行员操纵意图一致，减小俯仰角稳定区域引导控制带来的瞬态。
66.3、本发明实施例提供的技术方案的步骤2中，采用的高速保护驾驶员意图识别技术具体为：通过飞机驾驶杆位移信号进行飞行员驾驶意图识别，根据驾驶员驾驶意图动态调整高速保护指令，进入高速保护后，飞行员推杆量越大，飞行员使飞机增速意图越明显，高速保护指令随之增大；飞行员逐步减小推杆量，高速保护指令也动态减小。该技术保证在飞行员机动操纵过程中，飞机响应符合飞行员预期无明显过载瞬态。
67.4、本发明实施例提供的技术方案的步骤4中，采用的驾驶杆指令速度技术具体为：高速保护俯仰角控制指令到过载指令的转换增益与飞机最大负向过载值进行匹配调整，保证高速保护俯仰角控制指令在最大限制速度时产生的过载指令与飞行员推驾驶杆产生的过载指令保持大小一致，方向相反。根据不同机型完成增益匹配后可实现驾驶杆控制速度功能，增强飞行员速度感知。
68.5、本发明实施例中还采用了速度信息预测技术：通过对校正空速及其马赫数进行高通滤波处理与校正空速或马赫数相加后再经过低通滤波处理得到低噪声的且具有预测信息的速度信号。在飞机以较大加速度俯冲进入高速保护时，该技术可提前控制飞机进行减速机动，防止飞机速度超过最大飞行速度，同时增大飞机长周期阻尼，防止出现速度响应超调引发俯仰振荡的现象。
69.6、本发明实施例中还采用了校正空速马赫数双保护技术：通过对校正空速和马赫数信号同时进行处理生成速度保护指令或马赫数保护指令，对两种保护指令进行逻辑判断实现对校正空速和马赫数的双保护。在低空时对校正空速进行保护，在高空时对马赫数进行保护，有效提升飞行的安全性。
70.7、本发明实施例中还采用了双重控制指令保护技术：为防止大气传感器不稳定或飞控系统中信号传输导致的信号突变带来控制指令饱和，采取双重安全边界保护。对校正空速和马赫数预测信号这类易受噪声影响的信号采取一重限幅，对校正空速保护指令和马赫数保护指令采取第二重限幅，该技术可有效防止因信号错误导致的指令饱和。
71.8、本发明实施例中还采用了模态切换瞬态抑制技术：通过对校正空速信号和马赫数信号采取滞环处理，获得较为稳定的状态量信号，防止因大气扰动及信号传输带来高速保护激活信号启动标频繁跳变。同时在指令生成端，对信号进行处理获得平滑指令，防止控制信号产生突变。
72.本发明实施例提供一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，通过将该高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，并通过将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制作用。采用本发明实施例提供的技术方案，可以实现飞行员通过驾驶杆指令速度，增强速度感知。根据驾驶员驾驶意图动态调整高速保护指令和柔和俯仰角稳定区域引导控制保证该高速保护控制方法提供安全，平滑，有效的大型水陆两栖飞机高速保护功能。
73.另外，采用本发明实施例提供的技术方案，在高速保护过程中不仅对速度进行控制，同时对飞机俯仰角进行控制，在飞行员操纵时，实现驾驶杆指令速度大幅降低飞行员负担，可在驾驶员不进行操纵时，自动控制飞机稳定飞行，相较于传统高速保护控制，有效提升安全性。
74.本发明实施例提供的技术方案，通过了多名试飞员飞行验证，一致认为本发明对大型水陆两栖飞机高速保护安全性提升效果显著。
75.以下通过一个具体实施例对本发明实施例提供的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的实施方式进行示意性说明。
76.参照图2所示大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的原理示意图，该截图实施例提供的方法可以包括以下步骤：
77.步骤一：
78.一方面，对校正空速信号的处理方式为：
79.1.对校正空速信号进行高通滤波处理，获取校正空速变化率信号，可以减少直接求取微分信号带来的噪声；
80.2.对校正空速变化率信号进行限幅后乘以校正空速预测增益得到校正空速预测信号。限幅环节保证校正空速变化率信号的安全性，对其进行有限权限处理，防止其因大气传感器不稳定或飞控系统中信号传输导致的信号突变带来控制指令饱和的可能。校正空速预测增益可根据飞机自身长周期阻尼特性和高速保护的速度区间进行选取；
81.3.将校正空速信号与校正空速预测信号进行相加后减去空速保护启动速度，得到
校正空速保护原始控制指令。通常空速保护启动速度稍大于飞机最大操纵限制速度，在充分提示飞行员后系统自动帮助飞机改出超速状态；
82.4.对校正空速保护原始控制指令进行低通滤波和限幅处理得到校正空速保护指令。飞机的速度响应周期较长，频率较低，选取的低通滤波器截止频率可适当降低以进一步降低高频信号噪声，提升信号品质。限幅器设计为保证安全性，防止出现因信号错误导致指令饱和的现象；
83.另一方面，对马赫数信号的处理方式为：
84.5.对马赫数信号进行高通滤波处理，获取校马赫数变化率信号，可以减少直接求取微分信号带来的噪声；
85.6.对马赫数变化率信号进行限幅后乘以马赫数预测增益得到马赫数预测信号。限幅环节保证马赫数变化率信号的安全性，对其进行有限权限处理，防止其因大气传感器不稳定或飞控系统中信号传输导致的信号突变带来控制指令饱和的可能。马赫数预测增益可根据飞机自身长周期阻尼特性和高速保护的速度区间进行选取；
86.7.将马赫数信号与马赫数预测信号进行相加后减去马赫数保护启动速度，得到马赫数保护原始控制指令。通常空速保护启动速度稍大于飞机最大操纵限制速度，在充分提示飞行员后系统自动帮助飞机改出超速状态；
87.8.对马赫数保护原始控制指令进行低通滤波和限幅处理后经过马赫数转换增益得到马赫数保护指令。马赫数转换增益将对马赫数的控制指令转换成与校正空速控制指令同等量级控制指令。
88.分别完成对校正空速信号与校正马赫数信号的各项处理后，得到校正空速保护指令和马赫数保护指令，随后执行如下操作
89.9.对校正空速保护指令和马赫数保护指令取其大者作为速度保护控制指令，通过取大值逻辑，实现对校正空速和马赫数的同时保护，具体取大者为高速保护指令。
90.步骤二：
91.1.将高速保护指令乘以驾驶杆动态调节增益得到高速保护俯仰角指令。驾驶杆动态调节增益根据驾驶杆位移进行实时调整，通过对驾驶杆位移信号进行飞行员驾驶意图识别。若驾驶杆位移处于正向较大位置，说明飞行员仍希望飞机获得增速意图，此时应使用较大增益对飞机速度进行保护；若驾驶杆位移处于正向较小位置，说明飞行员期望飞机可缓慢低头增速，此时应降低增益，防止飞机较快改出高速保护，与其预期不一致；若驾驶杆位移处于中立位置附近，说明飞行员认为此时自动改出高速状态符合其预期；若驾驶杆位移处于负向位置，说明飞行员具有主动改出意图，此时动态调节增益保持在杆中立位置时的增益，帮助飞行员改出高速状态。通过动态调整速度保护控制指令，实现在飞行员推杆增速过程中提供有力速度保护，在回杆过程中飞机响应平滑，无瞬态，在拉杆主动改出高速过程中，辅助飞行员改出高速保护状态。
92.步骤三：
93.1.将校正空速信号经过速度滞环，得到速度保护启动标，具体逻辑如下：
94.(1)校正空速信号大于启动阈值vw1时，速度保护启动标置为true；
95.(2)校正空速信号小于退出阈值vw0时，速度保护启动标置为false；
96.(3)校正空速信号大于等于退出阈值vw0，且小于等于启动阈值vw1时，速度保护启
动标取上一拍值。
97.2.将马赫数信号经过马赫数滞环，得到马赫数保护启动标，具体逻辑如下：
98.(1)马赫数信号大于启动阈值mw1时，马赫数保护启动标置为true；
99.(2)马赫数信号小于退出阈值mw0时，马赫数保护启动标置为false；
100.(3)马赫数信号大于等于退出阈值mw0，且小于等于启动阈值mw1时，马赫数保护启动标取上一拍值。
101.3.由速度保护启动标和马赫数保护启动标确定高速保护启动标，具体逻辑如下：
102.(1)速度保护启动标为true，或；
103.(2)马赫数保护启动标为true。
104.4.高速保护俯仰角稳定指令根据高速保护启动标确定，具体逻辑如下：
105.(1)当高速保护启动标为true时，取俯仰角稳定指令为高速保护俯仰角稳定指令；
106.(2)当高速保护启动标为false时，取0为高速保护俯仰角稳定指令。
107.其中，俯仰角稳定指令的选择应根据飞机实时俯仰角进行调整，为保证飞机响应柔和，符合飞行员预期，俯仰角稳定指令不应大于飞机实时俯仰角5度。该值过大时，在飞机初始进入俯仰角时飞机响应可能会产生瞬态；该值过小时，在飞机以大姿态俯冲进入高速保护时，可能无法保护飞机不超过限制速度。飞机最终的俯仰角稳定指令应根据飞机配平迎角与阻力特性曲线进行选取。
108.步骤四：
109.1、将高速保护俯仰角指令和高速保护俯仰角稳定指令相加后与飞机俯仰角做差得到高速保护俯仰角控制指令；
110.2、对高速保护俯仰角控制指令进行低通滤波后乘以过载转换增益得到高速保护过载指令。低通滤波为减小由于高速保护启动标开关切换带来的指令突变，使得飞机响应平滑无瞬态。该过载转换增益应与飞机最大负向过载值进行匹配调整，匹配原则应使得高速保护俯仰角控制指令在最大限制速度时产生的过载指令与飞机最大限制负过载指令大小一致。完成增益匹配后可实现在高速保护过程中驾驶杆控制速度功能，增强飞行员速度感知；
111.3、将高速保护过载指令接入c*主飞行控制律即可实现本发明提到的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法。
112.如图3所示，为采用本发明具体实施例提供的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法的控制效果示意图。由图3仿真曲线可知，初始时，飞机在430km/h配平飞行，飞机的限制速度为495km/h。飞行员在第4秒推动驾驶杆至80％行程处，并保持26s，到第30s松开驾驶杆。由图中可见飞机飞行速度被有效限制在限制速度内，且在驾驶杆位置保持恒定时，飞机速度也稳定在指令速度上，实现驾驶杆指令速度。在飞机退出高速保护后，该发明控制飞机自动以3度俯仰角稳定飞行。整个过程中飞机响应平稳，符合飞行员预期。
113.本发明实施例提供的技术方案，通过了多名试飞员飞行验证，一致认为本发明对大型水陆两栖飞机高速保护安全性提升效果显著。
114.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利
保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，包括：在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，所述高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制作用。2.根据权利要求1所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，包括：步骤1，对飞机校正空速信号和马赫数信号进行滤波和修正处理后获取具有预测性的校正空速预测信号和马赫数预测信号，与保护边界速度阈值相比较，取其大者为高速保护指令；步骤2，根据飞行员驾驶意图对高速保护指令进行实时调整，将速度保护指令转换为高速保护俯仰角指令；步骤3，飞机进入高速保护状态后，采用生成的高速保护俯仰角稳定指令引导飞机进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行；步骤4，根据步骤2生成的高速保护俯仰角指令和步骤3生成的高速保护俯仰角稳定指令生成高速保护俯仰角控制指令，并将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理。3.根据权利要求2所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11，基于飞机大气数据计算机获取校正空速信号与马赫数信号，并通过高通滤波器滤波获得校正空速变化率信号和马赫数变化率信号；步骤12，将校正空速变化率信号和马赫数变化率信号一一对应的与校正空速信号和马赫数信号叠加后，经过低通滤波器滤除高频噪声获得具有预测特性的校正空速预测信号和马赫数预测信号；步骤13，将具有预测特性的校正空速信号和马赫数信号一一对应的与校正空速保护边界阈值和马赫数保护边界阈值进行做差，并对差值通过单边限幅处理，取其大者为高速保护指令。4.根据权利要求3所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，所述步骤13中对差值通过单边限幅处理，包括：当校正空速差值或马赫数差值为正值时，单边限幅处理后输出原校正空速差值或马赫数差值；当校正空速差值或马赫数差值为负值或0时，单边限幅处理后输出0。5.根据权利要求3所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：依据驾驶杆位移对高速保护指令进行动态参数调整处理，生成高速保护俯仰角指令，并且随着推杆量增大逐渐增大高速保护俯仰角指令；拉杆或驾驶杆在中立位时，高速保护俯仰角指令保持在驾驶杆中立位的指令值。6.根据权利要求5所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，通过
所述高速保护俯仰角稳定指令柔和引导飞机俯仰姿态进入稳定俯仰角区域；并且在高速保护状态退出后控制飞机以稳定俯仰角安全飞行。7.根据权利要求6所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤41，高速保护俯仰角指令与高速保护俯仰角稳定指令叠加后与俯仰角进行做差，并对俯仰角差值进行低通滤波处理生成高速保护俯仰角控制指令；步骤42，将高速保护俯仰角控制指令通过增益转化为高速保护过载指令，高速保护过载指令与飞机主控制律指令处进行叠加。8.根据权利要求1～7中任一项所述的大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，其特征在于，还包括：判断飞机进入或退出高速保护状态，包括：通过分别对校正空速信号和马赫数信号进行速度滞环，通过处理逻辑得到速度保护启动标和马赫数保护启动标，并且根据对速度保护启动标和马赫数保护启动标进行逻辑判断得到高速保护启动标，从而根据高速保护启动标确定进入或退出高速保护状态。

技术总结
本发明实施例公开了一种大型水陆两栖飞机的高速保护控制方法，包括：在飞机进入高速保护状态后，根据飞机当前俯仰角生成高速保护俯仰角稳定指令，所述高速保护俯仰角稳定指令与基于飞行员驾驶意图生成的高速保护俯仰角指令叠加后生成高速保护俯仰角控制指令，将高速保护俯仰角控制指令转化为高速保护过载指令后，与飞机主飞行控制律指令进行叠加处理，从而实现安全、高效、平稳的高速保护控制作用。本发明实施例提供的技术方案解决了采用现有高速保护控制方式在执行高速保护工作过程中可能会出现飞机俯仰角过大情况，并且在退出高速保护后飞机仍以较大俯仰角飞行，对于大型水陆两栖并不适用以及有可能危及飞行安全的问题。题。题。


技术研发人员：孟杨 牛尔卓 王敏文 卢正人
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/4/4