阅读说明：本技术 纵列式直升机前飞控制方法及直升机 (Tandem helicopter front-flying control method and helicopter ) 是由 姜辰 王浩文 刘畅武 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纵列式直升机前飞控制方法及直升机,所述纵列式直升机前飞控制方法包括以下步骤：检测所述直升机的俯仰角；判断俯仰角的绝对值是否大于阈值；对所述直升机的前旋翼和后旋翼进行总距相同控制或总距差动控制；判断在总距差动控制时,所述前旋翼和所述后旋翼的总距是否相同。根据本发明的纵列式直升机前飞控制方法,可以对前旋翼和后旋翼的总距进行单独控制,进而实现直升机姿态和前飞速度的解耦,减少航向修正问题,从而更有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。(The invention discloses a tandem helicopter and a control method for forward flight of the tandem helicopter, wherein the control method for forward flight of the tandem helicopter comprises the following steps: detecting a pitch angle of the helicopter; judging whether the absolute value of the pitch angle is larger than a threshold value; carrying out collective pitch identical control or collective pitch differential control on a front rotor and a rear rotor of the helicopter; and judging whether the collective pitch of the front rotor and the rear rotor is the same or not in the collective pitch differential control. According to the tandem helicopter forward flight control method, the total distance between the front rotor and the rear rotor can be independently controlled, so that the decoupling of the attitude and the forward flight speed of the helicopter is realized, the problem of course correction is reduced, and the reduction of flight resistance and the improvement of flight efficiency are facilitated.)

纵列式直升机前飞控制方法及直升机

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其是涉及一种纵列式直升机前飞控制方法及直升机。

背景技术

现有的纵列式直升机通过纵向变距实现对直升机俯仰姿态以及对直升机前飞速度的控制。具体地，通过控制两个旋翼的纵向周期变距使两个桨盘实现纵向倾斜，进而提供前向拉力以及俯仰力矩。为了保证纵列式直升机能够高速飞行，需要在前飞的过程中让直升机的机体俯仰姿态角尽量较小，从而降低机体阻力，因此两个旋翼轴均有一定的前倾角。

在纵向周期变距实现纵列式直升机前飞的方式中，旋翼会产生一定的俯仰力矩，进而使直升机的机体前倾，加大直升机的机身阻力，从而导致在高速前飞过程中，直升机的需用功率较大。虽然通过增加旋翼轴前倾角的方法可以减小前飞过程中的机身前倾角，从而降低前飞时的机身阻力，但是在悬停以及起降期间，机体姿态无法水平，导致直升机起降以及悬停的难度较大。因此，上述技术存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纵列式直升机前飞控制方法，所述纵列式直升机前飞控制方法，可以对前旋翼和后旋翼的总距进行单独控制，进而实现直升机姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题，从而更有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。

本发明还提出了一种采用上述纵列式直升机前飞控制方法的直升机。

根据本发明实施例的纵列式直升机前飞控制方法，包括以下步骤：

S1、检测所述直升机的俯仰角；

S2、判断俯仰角的绝对值是否大于阈值，若判断结果为是，则进入步骤S4，若判断结果为否，则进入步骤S3，而后再重新进入步骤S1；

S3、对所述直升机的前旋翼和后旋翼进行总距相同控制，当所述直升机处于所述总距相同控制时，所述前旋翼的总距操纵量和所述后旋翼的总距操纵量相同；

S4、对所述前旋翼和所述后旋翼进行总距差动控制，当所述直升机处于所述总距差动控制时，所述前旋翼的总距操纵量大于所述后旋翼的总距操纵量；

S5、判断在总距差动控制时，所述前旋翼和所述后旋翼的总距是否相同，若判断结果为是，则进入步骤S3，而后再重新进入步骤S1，若判断结果为否，则重新进入步骤S4。

根据本发明的纵列式直升机前飞控制方法，可以对前旋翼和后旋翼的总距进行单独控制，进而实现直升机姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题，从而更有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。

根据本发明一个实施例的纵列式直升机前飞控制方法，当所述直升机的所述俯仰角超过了所述阈值，使用所述总距差动控制对所述俯仰角进行调节。

根据本发明一个实施例的纵列式直升机前飞控制方法，当所述直升机处于所述总距相同控制时，采用旋翼的纵向周期变距实现对所述直升机的控制。

根据本发明一个实施例的纵列式直升机前飞控制方法，所述旋翼的纵向周期变距用于控制所述直升机的前飞速度。

根据本发明的第二方面的直升机，采用如第一方面任一种所述的纵列式直升机前飞控制方法，还包括：总距差动调整控制器和高度控制器，所述前旋翼和所述后旋翼为纵列式分布且所述前旋翼和所述后旋翼单独操控，所述总距差动调整控制器通过设定的所述阈值和所述俯仰角得到旋翼总距的差动值，通过所述高度控制器得到旋翼的总距操纵量。所述直升机与上述的纵列式直升机前飞控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的纵列式直升机前飞控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的总距差动控制的流程图。

附图标记：

100-直升机，1-前旋翼，2-后旋翼，3-总距差动调整控制器，4-高度控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的纵列式直升机前飞控制方法。如图1所示，根据本发明实施例的纵列式直升机前飞控制方法包括以下步骤：

S1、检测直升机100的俯仰角；

S2、判断俯仰角的绝对值是否大于阈值，若判断结果为是，则进入步骤S4，若判断结果为否，则进入步骤S3，而后再重新进入步骤S1；

S3、对直升机100的前旋翼1和后旋翼2进行总距相同控制，当直升机100处于总距相同控制时，前旋翼1的总距操纵量和后旋翼2的总距操纵量相同；

S4、对前旋翼1和后旋翼2进行总距差动控制，当直升机100处于总距差动控制时，前旋翼1的总距操纵量大于后旋翼2的总距操纵量；

S5、判断在总距差动控制时，前旋翼1和后旋翼2的总距是否相同，若判断结果为是，则进入步骤S3，而后再重新进入步骤S1，若判断结果为否，则重新进入步骤S4。

也就是说，当直升机100在前飞过程中，需要检测当前的俯仰角是否超过了设定的俯仰角，即绝对值是否大于阈值。当绝对值不大于阈值时，对直升机100的前旋翼1和后旋翼2进行总距相同控制。当绝对值大于阈值时，对前旋翼1和后旋翼2进行总距差动控制，此时前旋翼1的总距操纵量大于后旋翼2的总距操纵量，直升机100对俯仰角进行调整，具体地，直升机100可以降低俯仰角的角度，这样有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。进一步地，当调整到前旋翼1的总距操纵量和后旋翼2的总距操纵量相同时，直升机100切换到总距相同控制模式下并重新进入对俯仰角的检测状态下。

相关技术中，直升机的前旋翼和后旋翼为联动控制，通过旋翼的纵向周期变距实现对直升机的控制。在前飞过程中，前旋翼和后旋翼会产生一定的俯仰力矩，从而使直升机的机体前倾，加大直升机的机身阻力，进而导致在高速前飞过程中，直升机的需用功率较大。虽然可以通过增加前后旋翼轴的倾角来减少前飞过程中的机身阻力，但是在悬停以及起降过程中，直升机无法保持水平，进而导致直升机起降和悬停的难度增大。而本发明的纵列式直升机前飞控制方法，可以对前旋翼1和后旋翼2进行单独控制，在高速前飞的过程中，可以通过总距差动控制模式降低直升机100的前倾和飞行阻力，进而提高飞行效率；在低速飞行、悬停和起降状态下，直升机100通过总距相同控制模式可以使直升机保持水平，进而实现直升机100姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题。

根据本发明的纵列式直升机前飞控制方法，可以对前旋翼1和后旋翼2进行单独控制，进而实现直升机100姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题，从而更有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。

根据本发明一个实施例的纵列式直升机前飞控制方法，如图1所示，当直升机100的俯仰角超过了阈值，此时前旋翼1的总距操纵量大于后旋翼2的总距操纵量，可以使用总距差动控制对俯仰角进行调节，这样有利于保证在高速飞行的时候减轻直升机100机身姿态的俯仰角，从而降低前飞过程中的飞行阻力。

根据本发明一个实施例的纵列式直升机前飞控制方法，如图1所示，当直升机100处于总距相同控制模式，此时前旋翼1的总距操纵量等于后旋翼2的总距操纵量，通过采用旋翼的纵向周期变距可以实现对直升机100的控制，旋翼的纵向周期变距可以用于控制直升机100的前飞速度，这样有利于提高飞行效率。进一步地，直升机100在低速飞行的过程中，直升机100的俯仰角也通过旋翼的纵向周期变距进行控制，此时前旋翼1的总距操纵量和后旋翼2的总距操纵量仍然保持相同。

综上所述，根据本发明的纵列式直升机前飞控制方法，可以对前旋翼1和后旋翼2进行单独控制，进而实现直升机100姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题，从而更有利于降低飞行阻力和提高飞行效率。

本发明第二方面还提供了一种直升机100，该直升机100采用如第一方面任一种的纵列式直升机前飞控制方法。进一步地，如图2所示，本发明实施例的直升机100还可以包括：总距差动调整控制器3和高度控制器4。具体地，高度控制器4可以通过直升机100当前的飞行高度和目标高度信号得到旋翼的总距操纵量，总距差动调整控制器3通过设定的阈值俯仰角和直升机100的当前俯仰角，进行总距差动调整控制，可以得到旋翼总距的差动值，具体地，旋翼总距的差动值设置有上限，这样可以防止前旋翼1和后旋翼2产生扭矩不平衡。进一步地，旋翼总距的差动值为正值，在直升机100在总距差动控制模式下，前旋翼1的总距操纵量为旋翼的总距操纵量加上旋翼总距的差动值，后旋翼2的总距操纵量为旋翼的总距操纵量减去旋翼总距的差动值，也就是说，前旋翼1的总距操纵量大于后旋翼2的总距操纵量，这样有利于减轻直升机100机身姿态的俯仰角，从而降低前飞过程中的飞行阻力，提高飞行效率。进一步地，前旋翼1和后旋翼2为纵列式分布且前旋翼1和后旋翼2单独操控，这样有利于实现直升机100姿态和前飞速度的解耦，减少航向修正问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。