阅读说明：本技术 一种固定翼飞机大气数据系统及其故障检测方法 (Fixed-wing aircraft atmospheric data system and fault detection method thereof ) 是由 王禹 郑伟 童建忠 张冬 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种固定翼飞机大气数据系统,所述大气数据系统包括：嵌入位于机翼下表面且沿飞机机头方向左右布置的第一测压点和第二压力测点的第一压力传感器和第二压力传感器；嵌入位于机翼上表面且沿飞机机头方向右侧排布的第三测压点和第四测压点的第三压力传感器和第四压力传感器,和嵌入位于机翼上表面且沿飞机机头方向右侧排布的第五测压点和第六测压点的第五压力传感器和第六压力传感器；嵌入位于机头下表面的第七测压点的第七压力传感器；以及大气数据解算装置,用于接收压力传感器测量的压力信息,通过解算压力信息获得飞机所处环境的大气状态。本申请所提供固定翼飞机大气数据系统可以有效的提高嵌入式大气数据系统的可靠性。(The application provides a fixed wing aircraft atmospheric data system, the atmospheric data system includes: the first pressure sensor and the second pressure sensor are embedded into a first pressure measuring point and a second pressure measuring point which are positioned on the lower surface of the wing and are arranged along the left and right direction of the aircraft nose; the third pressure sensor and the fourth pressure sensor are embedded into a third pressure measuring point and a fourth pressure measuring point which are positioned on the upper surface of the wing and are arranged along the right side of the aircraft nose direction, and the fifth pressure sensor and the sixth pressure sensor are embedded into a fifth pressure measuring point and a sixth pressure measuring point which are positioned on the upper surface of the wing and are arranged along the right side of the aircraft nose direction; a seventh pressure sensor embedded in a seventh pressure measuring point on the lower surface of the machine head; and the atmospheric data resolving device is used for receiving the pressure information measured by the pressure sensor and obtaining the atmospheric state of the environment where the aircraft is located by resolving the pressure information. The fixed-wing aircraft atmospheric data system provided by the application can effectively improve the reliability of the embedded atmospheric data system.)

一种固定翼飞机大气数据系统及其故障检测方法

技术领域

本申请属于飞行测量技术领域，特别涉及一种固定翼飞机大气数据系统及其故障检测方法。

背景技术

大气数据系统用于表征飞行器相对周围大气的运动状态，利用传感器感受外部气流相对于飞机运动的信息，并完成解算及修正，获得大气参数(包括全压、静压、迎角、侧滑角等)。对现代空气动力飞行器来说，大气数据的精确测量对航行指引、飞行控制和事后飞行分析都是至关重要的。

嵌入式大气数据系统(Flush Air Data Sensing System，FADS)是利用飞行状态与飞行器表面压力分布之间的相互关系进行大气数据的测量。通过安装在飞机头部或两侧机翼上的嵌入式压力传感器阵列来感受飞行器表面压力，由嵌入式大气数据系统解算算法解耦计算大气参数，以此间接实现各大气参数的测量。

发明内容

本申请的目的是提供了一种固定翼飞机大气数据系统及其故障监测方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种固定翼飞机大气数据系统，所述大气数据系统包括：

嵌入位于机翼下表面且沿飞机机头方向左右布置的第一测压点和第二压力测点的第一压力传感器和第二压力传感器；

嵌入位于机翼上表面且沿飞机机头方向右侧排布的第三测压点和第四测压点的第三压力传感器和第四压力传感器，和嵌入位于机翼上表面且沿飞机机头方向右侧排布的第五测压点和第六测压点的第五压力传感器和第六压力传感器；

嵌入位于机头下表面的第七测压点的第七压力传感器；以及

大气数据解算装置，用于接收压力传感器测量的压力信息，通过解算压力信息获得飞机所处环境的大气状态。

进一步的，所述压力传感器与大气数据解算装置通过总线进行连接。

另外，本申请还提供了：一种采用如上任一所述的固定翼飞机大气数据系统的故障监测方法，其特征在于，包括：

确定迎角分界值，以所述迎角分界值将固定翼飞机大气数据系统中的压力传感器及压力传感器所对应的测压点分为两组，每组内均包含由四个压力传感器构成的多种解算结果；

通过对比每组内的多种解算结果，识别出故障压力传感器及其对应的测压点；

剔除识别的压力传感器的压力信息，完成故障监测。

进一步的，第一组内，通过第七压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器以及第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器中的任一传感器构成四种解算分组。

进一步的，第二组内，通过第七压力传感器，位于机翼下表面且沿飞机机头方向左右布置的第一测压点和第二压力测点的第一压力传感器和第二压力传感器以及第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器中的任一传感器构成四种解算分组。

进一步的，所述解算结果包括迎角和侧滑角。

进一步的，对比每组内的多种解算结果，包括：

对比解算结果中迎角之间的差值或均值关系；或

对比解算结果中侧滑角之间的差值或均值关系。

本申请所提供固定翼飞机大气数据系统及故障检测方法可以有效的提高嵌入式大气数据系统的可靠性，并通过对七个测压点及压力传感器的分组及对各组解算结果的比较，可以识别出故障测压点及其对应的压力传感器并将故障信息剔除，保证大气数据系统输出正确结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的压力传感器布置位置及侧压点示意图。

图2为本申请的固定翼大气数据系统组成示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1和图2所示，本申请首先提供了一种由于固定翼飞机的大气数据系统，所述大气数据系统包括七个嵌入式压力传感器(简称压力传感器)和大气数据解算装置，压力传感器设置在如下位置的测压点内：位于机翼下表面的2个测压点P1/P4，这两个测压点设置在沿机头方向的右侧、左侧；位于机翼上表面的4个测压点P3/P4/P5/P6，其中，沿机头方向右侧的前排、后排分别为P2、P3，沿机头方向左侧的前排、后排分别为P5、P6；位于机头下表面的测压点P7。

上述七个测压点内的压力传感器通过数据总线连接大气数据解算装置，压力传感器将压力转化为电信号后传输给大气数据解算装置，大气数据解算装置将7个压力信息进行结算而得到大气参数(例如迎角、侧滑角、总压、静压)，之后输出给其它系统，例如飞管计算机(飞行管理)和数据管理系统等。

在此基础上，本申请中还提供了一种对上述大气数据系统进行故障检测的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、首先确认一迎角分解值，以迎角分界值将固定翼飞机大气数据系统中的压力传感器及压力传感器所对应的测压点分为两组，每组内均包含由四个压力传感器构成的多种解算结果。

例如在本申请一实施例中，以迎角5°作为分界值，将单个飞行状态中仅需4个测压点即可完成基本大气参数的解算测压点进行分组，参见表1所示。

表1测压点分组及解算情况

在迎角α＞5°的分组中，测压点中的变量为机翼上表面测压点，由此构建了上表面测压点变化的四组解算实例。而在迎角α≤5°的分组中，测压点变量为机翼上下表面的测量点之间的组合。而无论哪个分组的解算实例内均须P7参与，且根据飞翼布局飞机的气动特性，在迎角α＞5°或迎角α≤5°时选择参与大气参数解算的测压点不同。由表1可知，当α＞5°或α≤5°时均可解算得到4个迎角(α1-α4)、4个马赫数(M1-M4)和4个侧滑角(β1-β4)。

S2、通过对比每组内的多种解算结果，识别出故障压力传感器及其对应的测压点。

通过对每组内的多个解算实例进行求解，可获得得到4个迎角和4个侧滑角，通过比较每组解算实例内的迎角(或侧滑角)之间差值和均值的关系，可以识别出故障测压点及其对应的压力传感器。

例如，在α＞5°的分组中，上表面4个测压点(P2、P5、P3、P6)中的某一个发生故障时，其测量值与其余三个相比不准确，即可以识别到故障测压点并可剔除故障信息，系统输出结果正确；下表面测压点(P1、P4)故障时，同样的可以识别到P1或P4故障，系统输出上一拍结果并输出无效状态。

而在α≤5°的分组中，任一测压点故障均可识别，系统可输出正确大气参数。

需要说明的是，由于各组解算实例中都需要机头下表面测压点P7的压力传感器参与解算，因此P7测压点的压力传感器故障无法识别。

S3、最后，剔除识别的压力传感器的压力信息保证输出结果正确，完成故障监测。

本申请所提供固定翼飞机大气数据系统及其故障监控方法可以有效的提高嵌入式大气数据系统的可靠性，并通过对七个测压点及压力传感器的分组及对各组解算结果的比较，可以识别出故障测压点及其对应的压力传感器并将故障信息剔除，保证大气数据系统输出正确结果。当上表面四个压力传感器中最多出现两个压力传感器故障时，大气数据系统仍能保证输出的准确性和精度。当下表面(P1或P4)出现故障时，可以识别出故障，仍能保持在α≤5°时输出正确大气参数，在α＞5°时将输出大气参数无效状态。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。