阅读说明：本技术 一种全压失效时马赫数的获取方法和系统 (Method and system for acquiring Mach number during full-voltage failure ) 是由 杜超超 李少雄 孙海玲 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种全压失效时马赫数的获取方法和系统,该方法包括：获取总温传感器当前时刻采集到的总温,根据所述总温和上一时刻存储的马赫数,获取静温；根据所述静温,获取所述静温下的音速；获取惯导系统解算得到的当前时刻的地速,根据所述地速和所述音速获取当前时刻的马赫数。本发明实现算法简单可靠,改动工作量低。(The invention provides a method and a system for acquiring Mach number during full-voltage failure, wherein the method comprises the following steps: acquiring the total temperature acquired by a total temperature sensor at the current moment, and acquiring the static temperature according to the total temperature and the Mach number stored at the previous moment; acquiring the sound velocity at the static temperature according to the static temperature; and acquiring the ground speed of the current moment obtained by resolving by the inertial navigation system, and acquiring the Mach number of the current moment according to the ground speed and the sound speed. The invention has simple and reliable algorithm and low modification workload.)

一种全压失效时马赫数的获取方法和系统

技术领域

本发明属于大气数据获取技术领域，具体涉及一种全压失效时马赫数的获取方法和系统。

背景技术

马赫数是飞机的真空速与所在飞行高度下的音速的比值，表征空气压缩性影响。马赫数是飞机飞行过程中的重要大气参数，关系到飞机的最大使用速度限制，且马赫数常被用于修正气压高度大气参数，对飞行性能和安全影响大。因此，获得飞机马赫数对于飞机的性能和安全具有十分重要的意义。

现有马赫数根据大气静压以及动压计算获得，静压和动压的获取依靠全静压系统测量。

但是当全压系统出现结冰或者堵塞故障时，会导致动压失效，进而导致马赫数失效，也进一步影响了大气数据系统输出的静压、气压高度、静温等数据严重偏离真实数值，危及飞行安全。

发明内容

本发明的目的是:

提供一种全压失效时马赫数的获取方法和系统，解决全压系统故障时，马赫数无法获取的问题。

本发明的技术方案是：

本发明一方面提供一种全压失效时马赫数的获取方法，包括：

获取总温传感器当前时刻采集到的总温，根据所述总温和上一时刻存储的马赫数，获取静温；

根据所述静温，获取所述静温下的音速；

获取惯导系统解算得到的当前时刻的地速，根据所述地速和所述音速获取当前时刻的马赫数。

可选的，所述获取静温，包括：

根据所述总温T_t和上一时刻存储的马赫数M，采用如下公式，计算静温T_S；

其中，k为空气的绝热指数；N为总温传感器的总温恢复率。

可选的，所述获取所述静温下的音速，包括：

根据所述静温T_S，采用如下公式，获取所述静温T_S下的音速c；

其中，R为空气的气体常数。

可选的，所述根据所述地速和所述音速获取当前时刻的马赫数，包括：

将所述地速V_地与所述音速c的比值作为所述马赫数。

本发明第二方面提供一种全压失效时马赫数的获取系统，包括：总温传感器、惯导系统和大气数据计算机；其中，大气数据计算机用于：

获取总温传感器当前时刻采集到的总温，根据所述总温和上一时刻存储的马赫数，获取静温；

根据所述静温，获取所述静温下的音速；

获取惯导系统解算得到的当前时刻的地速，根据所述地速和所述音速获取当前时刻的马赫数。

可选的，所述大气数据计算机具体用于：

根据所述总温T_t和上一时刻存储的马赫数M，采用如下公式，计算静温T_S；

其中，k为空气的绝热指数；N为总温传感器的总温恢复率。

可选的，所述大气数据计算机具体用于：

根据所述静温T_S，采用如下公式，获取所述静温T_S下的音速c；

其中，R为空气的气体常数。

可选的，所述大气数据计算机具体用于：

将所述地速V_地与所述音速c的比值作为所述马赫数。

本发明的优点是:

提供一种全压失效时马赫数的获取方法和系统，系统包括大气数据计算机、全静压系统、总温传感器、攻角传感器、惯性导航系统。所需设备均为飞机已有设备，无需新增设备，系统实现简单。使用马赫数M，结合采集到的总温T_t计算静温T_S；根据静温T_S，获得该静温T_S下的音速c，利用真空速与惯导地速在空中无风情况下相等、小风速情况下接近的原理，大气数据计算机引入惯导的地速V_地，根据地速V_地与音速c的比值对马赫数M数进行估算，依据动压q_c、静压P_S与马赫数M的关系，获得动压q_c，实现算法简单可靠，改动工作量低。

附图说明

图1是本发明提供的全压失效时马赫数的获取系统的架构示意图；

图2是本发明提供的全压失效时马赫数的获取方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细解释说明。

图1是本发明提供的全压失效时马赫数的获取系统的架构示意图，图2是本发明提供的全压失效时马赫数的获取方法的流程示意图；如图1和2所示，本发明提供的全压失效时马赫数获取系统，包括：大气数据计算机、总温传感器、惯性导航系统。可选的，系统还包括：全静压系统；全静压系统包括全压系统和静压系统。

全压系统正常情况下，大气数据计算机接收全静压系统的全压P_t、静压P_S，接收总温传感器的总温T_t，接收攻角传感器的修正前攻角α。根据全压与静压差值获得动压q_c，即，q_c＝P_t-P_S，并进一步计算得到指示空速V_i；根据动压q_c、静压P_S获得马赫数M；根据总温T_t、马赫数M获得静温T_S；并使用获得马赫数M数进一步修正静压P_S、攻角α等数据，根据修正后的静压P_S计算得到气压高度Hb。

全压系统故障情况下，大气数据计算机仅能接收并正常解算全静压系统的静压P_S，接收总温传感器的总温T_t，接收攻角传感器的修正前攻角α。此时，由于全压系统故障，大气数据计算机无法获得有效的全压P_t，会导致动压q_c、马赫数M、指示空速V_i、静温T_S等无效。针对该情况，本发明计算方法具体如下：

步骤一：

大气数据计算机首次计算时利用上周期有效的马赫数M、再次迭代时使用本发明获得的马赫数M，结合采集到的总温Tt计算静温T_S，其中静温T_S计算方法如下：

式中：T_t——总温(K)；k——绝热指数(空气为1.4)；M——马赫数；N——总温恢复率(根据采用的总温传感器特性获得)。

步骤二：

根据静温T_S，获得该静温T_S下的音速c，方法如下：

其中，k——绝热指数(空气为1.4)；R——专用气体常数287.05287(单位：m³/K·s₂)；T_S——静温(单位：K)。

步骤三：

大气数据计算机接收惯导系统解算的地速V_地获，利用地速V_地与音速c的比值估算马赫数M。定义马赫数M如下：

其中，V_地——惯导地速；c为音速。且惯导系统的地速V_地可用其它同类原理设备的地速替代。

使用获得的马赫数M对静压P_S、攻角α等数据进行修正，获得更为准确的参数。

步骤四：

根据已经获得的马赫数M，依据动压q_c、静压P_S与马赫数M的关系，获得动压q_c，定义如下：

当M≤1时：

当M＞1时：

其中，P_S——大气静压(单位：kPa)；M——马赫数；k——绝热指数(空气为1.4)。

则根据获得动压q_c可计算出指示空速V_i。

重复步骤一、二、三、四，可在全压系统故障情况下，获得所有大气参数。