一种飞行器着陆刹车距离控制方法
阅读说明：本技术 一种飞行器着陆刹车距离控制方法 (Aircraft landing braking distance control method ) 是由 刘晓超 耿聆栋 焦宗夏 王壮壮 白宁 齐鹏远 李洋 尚耀星 于 2021-03-02 设计创作，主要内容包括：发明公开了一种飞行器着陆刹车距离控制方法,包括：获取飞行器在跑道上的减速路径、减速路径的减速距离、减速路径终点处的终点速度和减速路径起点处的行驶速度；根据减速距离、行驶速度、终点速度计算减速率；根据减速率控制飞行器在跑道上减速。本公开通过首先获取飞行器跑道的减速距离和减速距离终点的终点速度然后获取飞行器初始位置的行驶速度,根据减速距离、终点速度和行驶速度,可以获得减速率；可以根据该减速率来控制器飞行器减速,可以在跑道中减速距离的终点位置完成减速至终点速度。(The invention discloses a method for controlling the landing braking distance of an aircraft, which comprises the following steps: acquiring a deceleration path of the aircraft on the runway, a deceleration distance of the deceleration path, a terminal speed at the terminal point of the deceleration path and a running speed at the starting point of the deceleration path; calculating a deceleration rate according to the deceleration distance, the running speed and the terminal speed; and controlling the aircraft to decelerate on the runway according to the deceleration rate. The deceleration rate can be obtained according to the deceleration distance, the terminal speed and the running speed of the deceleration distance and the terminal speed of the runway of the aircraft; the aircraft may be controlled to decelerate according to the deceleration rate, and the deceleration to the terminal speed may be accomplished at a terminal location of the deceleration distance in the runway.)
技术领域
本公开属飞行器刹车技术领域，具体涉及一种飞行器着陆刹车距离控制方法。
背景技术
飞行器降落时会选定一条滑行道作为着陆后的驶离出口，由于飞行员人工操作以及外部干扰影响，不能完全操纵飞行器准确刹停在跑道出口，总是会提前停止或错过出口，迫使飞行器“走回头路”，需重新给飞行器发送机点火，为飞行器提供动力以驶离跑道，极大浪费了飞行器能源且占用跑道资源。为能准确预测并控制刹车距离，提出一种飞行器着陆刹车距离预测方法。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种能够控制刹车距离飞行器着陆刹车距离控制方法。
一种飞行器着陆刹车距离控制方法，包括：
获取飞行器在跑道上的减速路径、减速路径的减速距离、减速路径终点处的终点速度和减速路径起点处的行驶速度；
根据减速距离、行驶速度、终点速度计算减速率；
根据减速率控制飞行器在跑道上减速。
可选地，所述减速路径的终点是滑行道位置。
可选地，飞行器在跑道上的减速距离通过以下方法获取：
获取飞行器的落地位置和驶离位置，根据落地位置和驶离位置计算路径距离，路径距离作为减速距离。
可选地，飞行器在跑道上的减速距离通过以下方法获取：
获取飞行器的落地位置和驶离位置，根据落地位置和驶离位置计算路径距离，获取飞行器减速前的滑动位移；路径距离减去滑动位移的结果作为减速距离。
可选地，记录飞行器落地位置至减速起始位置之间飞行器行驶速度随时间的变化过程，再通过以下公式计算减速距离：
其中Sn是减速距离、S是路径距离、t0是滑移时间。
可选地，还实时采集飞行器的行驶速度，每间隔一预设时间重新获取飞行器当前的减速距离,根据当前的减速距离和当前的行驶速度更新减速率。
可选地，还根据飞行器当前行驶速度和跑道允许的减速率预测飞行器刹车距离。
可选地，将预测的飞行器刹车距离与当前的减速距离进行对比，若预测的飞行器刹车距离大于当前的减速距离则预警。
可选地，根据减速率控制飞行器在跑道上减速具体方法是：将减速率传递至飞行器的刹车控制系统，由刹车控制系统控制飞行器根据减速率减速，以更新的减速率控制飞行器减速。
可选地，所述减速率是通过以下公式计算：
其中kn是减速率、v0是终点速度、vn是行驶速度、Sn是减速距离。
本公开通过首先获取飞行器跑道的减速距离Sn和减速距离终点的终点速度v0，然后获取飞行器初始位置的行驶速度vn，根据减速距离Sn、终点速度v0和行驶速度vn，可以获得减速率kn；可以根据该减速率kn来控制器飞行器减速，可以在跑道中减速距离Sn的终点位置完成减速至终点速度v0。
本公开的的有益效果在于：
1、飞行器可以自动选择合适的减速率，准确的到达预先选择的滑行道，能够减少飞行员操作，有效管理飞行器进近和着陆动作，大幅减少由牵引飞行器或飞行器重新启动动力占用跑道的时间，达到提高机场运营效率，节省飞行器资源目的。
2、可以避免飞行器最短距离刹车，提高安全性，减少轮胎和刹车盘磨损率，降低刹车盘冷却间隔，减少故障次数，相应可以大幅缩减地勤维护成本与派遣时间，对飞行器的出勤率提供保障。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开中实施例一的飞行器着陆刹车距离控制方法的原理框图；
图2是本公开中实施例一的飞行器着陆时的现场示意图；
图3是本公开中实施例二中的时间速度变化图；
图4是本公开中实施例三中的时间速度变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
实施例一
参阅图1、图2所示，一种飞行器着陆刹车距离控制方法，包括：
在飞行器8正处于进场或进近阶段，且降落后进入滑行道(2-6)的使用场景中，获取飞行器8在跑道2上的减速路径、减速路径的减速距离Sn、减速路径终点的终点速度v0和减速路径起点处的行驶速度vn，其中飞行器8可以是飞机、航空器、航模等；
飞行器8减速初始位置是飞行器8落地触点位置，即飞行器8减速初始位置的行驶速度是飞行器落入机场跑道2时行驶速度vn，该速度和飞行器8的落地触点位置可以根据飞行器当前速度结合跑道数据、飞行器参数(飞行器/发动机型号，大气温度，着陆重量，重心位置等)、惯导数据(GPS位置、空速、地速、风速等)进行估算；减速路径的终点位置是滑行道位置，降落之前通过与塔台沟通后确定跑道及滑行道位置，更具减速路径的落地点位置和终点位置预测刹车距离。减速距离Sn是飞行器8落地触点位置至待进入的滑行道(2-6)位置之间的跑道距离，减速距离终点的终点速度v0既是到达滑行道(2-6)位置时的速度。
根据减速距离Sn、行驶速度vn、终点速度v0计算减速率kn；飞行器8预测在机场跑道2上整体的减速率kn。
根据减速率kn控制飞行器8减速；可以让飞行器8在处于终点速度v0到达减速距离Sn的终点位置。飞行器8可以安全的进入滑行道(2-6)中。
在一实施例中，在飞行器8直接在跑道2上减速至停止的使用场景中。减速距离Sn是飞行器8落地触点位置到减速至停下的跑道距离，减速距离终点的终点速度v0既是零。通过飞行器8落地触点位置的行驶速度vn、减速的终点速度v0和跑道2终点的减速距离Sn，可以计算减速率kn，根据该减速率kn控制飞行器8减速，能够让飞行器8在跑道2的预定位置停止，也能防止飞行器8冲出跑道2等危险。
在另一实施例中，若飞行器8已经处于跑道2中，需要修正减速率kn的使用场景中。飞行器8的减速距离Sn的初始位置是飞行器8当前的位置，减速距离Sn的终点位置是滑行道(2-6)位置或减速至停下的位置，减速初始位置的行驶速度vn是飞行器8当前的速度，该速度可以从飞行器8中的传感器中获取，通过计算减速率kn，以该减速率kn控制飞行器8减速，能够让飞行器8处于终点速度v0时到达驶离位置或停止位置。
在实施例一中，减速率可以通过以下公式计算：
其中kn是减速率、v0是终点速度、vn是行驶速度、Sn是减速距离。
减速距离Sn可以通过获取飞行器8的落地位置和驶离位置，根据落地位置和驶离位置计算路径距离S，路径距离S作为减速距离Sn。
根据减速率控制飞行器8减速具体方法是：将减速率传递至飞行器8的刹车控制系统，由刹车控制系统控制飞行器8根据减速率减速。增大或减小对机轮刹车的控制压力，保持飞行器8以减速率kn实现刹车过程。
实施例二
参阅图3所示，飞行器8触地后有一段机轮滚动时间，在这一时段飞行器8的刹车一般不作动作，机轮向前滚动时，受到滚动摩擦和空气阻力的影响，飞行器速度和飞行器当前距驶离点的距离均不断变化，综合考虑上述影响。
飞行器8的减速距离Sn通过以下方法获取：
获取飞行器8的落地位置和驶离位置，根据落地位置和驶离位置计算路径距离S，获取飞行器8减速前的滑动位移S0；路径距离减去滑动位移的结果作为减速距离。
具体的，记录飞行器8落地位置至减速起始位置之间飞行器8行驶速度随时间的变化过程，设t0时刻飞行器8刹车开始工作，飞行器8当前距驶离点的距离为Sn，当前飞行器8的行驶速度为vn，预测总刹车距离不变，则t0时刻本公开方法假设此后刹车过程为恒减速率刹车，计算减速率kn，其中减速距离Sn通过以下公式计算减速距离：
其中Sn是减速距离、S是路径距离、t0是滑移时间。
实施例三
参阅图4所示，由于刹车过程由于存在动态扰动，恒减速率刹车仅为理想状态，不能一直保持，采集当前飞行器8的速度并计算当前距驶离点的距离，还实时采集飞行器8的行驶速度vn，或在每一个控制周期内如t0,t1,…tn中采集飞行器8的行驶速度，每间隔一预设时间重新获取飞行器8当前的减速距离,根据当前的减速距离Sn和当前的行驶速度vn实时动态更新减速率kn，以更新的减速率kn控制飞行器减速。当前的减速距离Sn是飞行器8在跑道2上的当前位置至驶离点位置之间的路径距离。
其中，tn为当前时刻，S1,S2,…为顺序控制周期内的飞行器8位移，则当前距驶离点的减速距离Sn由下式表达：
Sn＝S-S0-S1-S2-…
实时更新动态减速率kn，基于减速率控制的刹车控制系统根据动态减速率kn实时调整刹车压力，此过程一直持续到整个刹车阶段结束，最终保证飞行器8以预定速度准确进入滑行道(2-6)。
在一优选实施例中，还根据飞行器8当前行驶速度vn和跑道2允许的减速率预测飞行器8刹车距离。其中跑道2允许的减速率是由跑道数据、跑道干/湿性等参数决定。通过预测，可以得知飞行器8在跑道2上减速是否安全，是否有冲出驶离点的危险。还可以将预测的飞行器8的刹车距离与当前的减速距离Sn进行对比，若预测的飞行器8刹车距离大于当前的减速距离则预警。提醒调度人员和驾驶人员。驾驶人员可以重新复飞，或者调度人员为该飞行器8从新选择滑行道(2-6)。
在进场与进近阶段，由于飞行员不断调整飞行器8姿态以及受扰动影响，飞行器8落地速度及触地点位置会发生变化，本公开的方法根据飞行器8速度和跑道2情况等参数，可以实时更新刹车距离预测。
本公开优点在于：
1、飞行器8可以自动选择合适的减速率，准确的到达预先选择的滑行道(2-6)，能够减少飞行员操作，有效管理飞行器8进近和着陆动作，大幅减少由牵引飞行器8或飞行器8重新启动动力占用跑道2的时间，达到提高机场运营效率，节省飞行器8资源目的。
2、可以避免飞行器8最短距离刹车，提高安全性，减少轮胎和刹车盘磨损率，降低刹车盘冷却间隔，减少故障次数，相应可以大幅缩减地勤维护成本与派遣时间，对飞行器8的出勤率提供保障。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
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