专利名称：用于确定飞行器的特征量的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于飞行器的计算系统，并涉及一种用于确定飞行器的特征量和 动量的方法。
背景技术：
飞行器(例如飞机或直升机)在飞行时受到各种力。就此而言，有显著影响的变量 有机翼产生的升力、飞行器的空气动力学阻力、作用在飞行器重心上的重力或地心引力、 由引擎产生的剪切力、在飞行器的控制表面上产生的粘附力和由各个力引起的力矩。飞行 器的质量惯量或飞行器部件的质量惯量也参与上述力。飞行机动和空气湍流在飞行器上形 成结构载荷。为了预测飞行器的飞行行为，使用方程组，该方程组由于气动弹性学动量与飞行 力学动量之间的大量关系式而变得复杂。用于仿真飞行器行为的传统仿真系统基于静态和 非静态空气动力学和气动弹性学的结构动力学、载荷和飞行力学的大致线性的模型。就此 而言，传统方程组认为各参数具有大致线性的特征。然而，使用大致线性的模型的这些传统计算系统的计算准确度由此相对较差，即， 它们没有以充分准确的方式反应飞行器的实际行为。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供用于确定飞行器的特征量的计算系统和方法，其准 确仿真飞行器的实际行为。该目的根据本发明通过具有权利要求1中所述的特征的计算系统而实现。本发明提供一种用于飞行器的计算系统，具有至少一个传感器，用于检测所述飞 行器的气动弹性学动量和飞行力学动量，用于检测所述飞行器的控制表面的位置和运动， 或用于检测作用在所述飞行器上的阵风的速度；并具有计算单元，其根据由所述传感器提 供的传感器数据和所述飞行器的非线性仿真模型，计算所述飞行器的乘客舒适度特征量和 机舱安全性特征量以及动量。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述计算单元使用由所述传感器提供的传 感器数据自动调整所述非线性仿真模型。在根据本发明的计算系统的实施例中，传感器被提供用于检测所述飞行器的机载 系统的动量。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述机载系统具有用于阻尼所述飞行器 (2)的关联部分的至少一个可移动质量。在根据本发明的计算系统的实施例中，用于检测所述飞行器的飞行力学动量的传 感器还测量所述飞行器的各部分的变形。在根据本发明的计算系统的实施例中，用于检测所述飞行器的飞行力学动量并用 于检测所述飞行器的气动弹性学动量的传感器具有加速度传感器或压力传感器。
在根据本发明的计算系统的实施例中，所述计算单元被提供在所述飞行器中，或 者经由无线空中接口从所述飞行器的传感器接收所述数据。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述飞行器的线性仿真模型可从存储器中 读取。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述计算单元被连接到输入单元，该输入 单元用于输入所述飞行器的仿真模型的参数。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述计算单元被连接到输出单元，该输出 单元用于输出特征量和动量。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述飞行器的机载系统基于由所述计算单 元计算出的特征量和动量被自动控制，以最小化载荷力和振动。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述飞行器的机载系统从不同的频率范围 连接或断开。在根据本发明的计算系统的实施例中，所述机载系统的安装到所述飞行器的各部 分的多种质量可基于所述机载系统的可调节操作模式而被激活。本发明还提供一种用于确定飞行器的乘客舒适度特征量和动量的方法，包括如下 步骤(a)检测所述飞行器的气动弹性学动量和飞行力学动量、所述飞行器的控制表面 的位置和运动以及作用在所述飞行器上的阵风的速度，以产生传感器数据；以及(b)基于所产生的传感器数据和存储的所述飞行器的非线性仿真模型，计算所述 飞行器的乘客舒适度特征量和动量。本发明还提供一种计算机程序，具有实现用于确定飞行器的乘客舒适度和动量的 特征量的方法的程序命令，该方法包括如下步骤(a)检测所述飞行器的气动弹性学动量和飞行力学动量、所述飞行器的控制表面 的位置和运动以及作用在所述飞行器上的阵风的速度，以产生传感器数据；以及(b)基于所产生的传感器数据和存储的所述飞行器的非线性仿真模型，计算所述 飞行器的乘客舒适度特征量和动量。本发明还提供存储这种计算机程序的数据载体。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的计算系统和根据本发明的用于确定飞行 器的乘客舒适度特征量和动量的方法的优选实施例，以例示出本发明的本质特征。图1示出在根据本发明的计算系统中使用的飞行器的非线性仿真模型的坐标系 统；图2示出根据本发明的计算系统的可能实施例的框图；图3示出根据本发明的计算系统的进一步实施例的框图；图4A、4B示出用于例示出根据本发明的计算系统所基于的飞行器非线性仿真模 型的图示；图5A-5E示出根据本发明的计算系统所基于的非线性仿真模型的特殊情况；图6A、6B示出用于展示根据本发明的计算系统在飞机上使用时的示例的图示；
图7A、7B示出用于展示根据本发明的计算系统在飞机上使用时的进一步示例的 图示。
具体实施例方式由图1可见，飞行器的运动可通过特征量来描述。飞行力学描述利用空气动力学 移动穿过大气的飞机的行为。飞行力学描述在任意时间点计算出来的整个系统或飞行器的 行为以及空气动力学运载体的位置、海拔和飞行速度。这使用运动方程实现，这些运动方程 形成耦合微分方程的方程组。机动载荷和结构载荷由于飞行机动和空气湍流而在飞行器上 产生。机动载荷可通过非线性运动方程来描述，并基于表明空气动力的数据库。特别是大 型飞行器，除了非线性运动以外还必须考虑其结构的弹性变形。刚性飞行器的运动可通过各参数来描述。在每种情况下，这些变量中的三个被组 合成矢量，表示为位置
权利要求
1.一种用于飞行器O)的计算系统(1)，包括(a)至少一个传感器(3)，用于检测所述飞行器O)的气动弹性学动量和飞行力学动 量，用于检测所述飞行器O)的控制表面的位置和运动，或用于检测作用在所述飞行器(2) 上的阵风的速度；并包括(b)计算单元G)，基于由所述传感器C3)提供的传感器数据和所述飞行器(2)的非线 性仿真模型，计算所述飞行器O)的乘客舒适度特征量和机舱安全性特征量以及动量。
2.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述计算单元(4)利用由所述传感器(3)提 供的传感器数据自动调整所述非线性仿真模型。
3.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述传感器C3)被提供用于检测所述飞行器 (2)的机载系统(10)的动量。
4.根据权利要求3所述的计算系统，其中所述机载系统(10)具有用于阻尼所述飞行器 (2)的关联部分的至少一个可移动质量。
5.根据权利要求1所述的计算系统，其中用于检测所述飞行器O)的飞行力学动量的 传感器( 测量所述飞行器O)的各部分的变形。
6.根据权利要求1所述的计算系统，其中用于检测所述飞行器O)的飞行力学动量并 用于检测所述飞行器O)的气动弹性学动量的传感器C3)具有加速度传感器或压力传感ο
7.根据权利要求1至6中任一项所述的计算系统，其中所述计算单元(4)被提供在所 述飞行器O)中，或经由无线空中接口从所述飞行器O)的传感器C3)接收所述传感器数 据。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的计算系统，其中所述飞行器O)的非线性仿真 模型能够从存储器(5)中读取。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的计算系统，其中所述计算单元(4)被连接到输 入单元(6)，所述输入单元(6)用于输入所述飞行器O)的仿真模型的参数。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的计算系统，其中所述计算单元(4)被连接到输 出单元(7)，所述输出单元(7)用于输出计算的特征量和动量。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的计算系统，其中所述飞行器O)的机载系统 (10)基于由所述计算单元(4)计算出的特征量和动量被自动控制，以最小化载荷力和振 动。
12.根据权利要求11所述的计算系统，其中所述飞行器(2)的机载系统(10)能从不同 的频率范围连接或断开。
13.根据权利要求11所述的计算系统，其中所述机载系统(10)的安装到所述飞行器的 各部分的多种质量能基于所述机载系统(10)的可调节操作模式而被激活。
14.一种用于确定飞行器的乘客舒适度特征量和动量的方法，包括如下步骤(a)检测所述飞行器的气动弹性学动量和飞行力学动量、所述飞行器的控制表面的位 置和运动以及作用在所述飞行器上的阵风的速度，以产生传感器数据；以及(b)基于所产生的传感器数据和存储的所述飞行器的非线性仿真模型，计算所述飞行 器的乘客舒适度特征量和动量。
15.一种计算机程序，具有用于实现根据权利要求14所述的方法的程序命令。
16. 一种数据载体，用于储存根据权利要求15所述的计算机程序。
全文摘要
本发明提供一种用于飞行器(2)的方法和计算系统(1)，包括至少一个传感器(3)，用于检测飞行器(2)的气动弹性学和飞行力学运动参数，用于检测飞行器(2)的控制表面的位置和运动，或用于检测作用在飞行器(2)上的阵风的速度；并包括计算单元(4)，基于由所述传感器(3)提供的传感器数据和所述飞行器(2)的非线性仿真模型，计算乘客舒适度特征量和机舱安全性特征量以及所述飞行器(2)的运动参数。
文档编号B64C13/16GK102112371SQ200980130255
公开日2011年6月29日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年5月30日
发明者迈克尔·科尔特 申请人:空中客车作业有限公司