АВТОПИЛОТ

1. Автопилот вертолета, содержащий:
внутренний контур, который выполнен с возможностью, по меньшей мере, предоставления оценки истинного пространственного положения для полета вертолета, включающий в себя заданный уровень резервирования, примененный во внутреннем контуре; и
внешний контур автопилота, который выполнен с возможностью предоставления, по меньшей мере, одной функции навигации для полета вертолета, включающий в себя другой уровень резервирования, кроме резервирования внутреннего контура.
2. Автопилот по п. 1, в котором упомянутый другой уровень резервирования для внутреннего контура больше, чем заданный уровень резервирования для внешнего внутреннего контура.
3. Автопилот по п. 2, в котором внутренний контур дополнительно выполнен на основе тройных процессоров для тройного резервирования во внутреннем контуре.
4. Автопилот по п. 3, в котором внутренний контур дополнительно выполнен так, что каждый из тройных процессоров одновременно генерирует сигнал управления электродвигателем.
5. Автопилот по п. 4, в котором внутренний контур выполнен с возможностью приема команды управления из внешнего контура для каждого взаимодействия с внутренним контуром, как часть генерирования сигнала управления электродвигателем каждого тройного процессора.
6. Автопилот по п. 5, в котором внешний контур выполнен с возможностью выполнения взаимно однозначной итерации с внутренним контуром.
7. Автопилот по п. 4, в котором каждый тройной процессор выполнен с возможностью сравнения сигнала управления электродвигателем, генерируемого этим тройным процессором, с сигналом управления электродвигателем, который генерируется каждым из двух других процессоров из тройного процессора, и на основе сравнения подавать первый голос за или против первого одного из двух других процессоров из тройного процессора и второй голос за или против второго одного из двух других процессоров из тройного процессора.
8. Автопилот по п. 7, в котором первый и второй из заданных одних из тройных процессоров каждый сообщается с передачей сигналов управления с, по меньшей мере, одним электродвигателем элемента привода, и третий тройной процессор генерирует упомянутый сигнал управления электродвигателем и выполняет упомянутое голосование, но третий тройной процессор не выполняет обмен данными управления с электродвигателем элемента привода.
9. Автопилот по п. 7, содержащий менеджер голосования, который отключает сигнал управления электродвигателем, влияющий на любой конкретный один из тройных процессоров, когда голоса обоих из других двух тройных процессоров против конкретного тройного процессора для обозначения его неисправности.
10. Автопилот по п. 9, в котором внутренний контур и внешний контур остаются полностью работоспособными при возникновении неисправности одного из тройных процессоров.
11. Автопилот по п. 4, содержащий элемент привода тангажа и элемент привода крена для приложения воздействия на тангаж и воздействия на крен, соответственно, к соединению управления вертолетом, и каждый из этих элементов привода включает в себя резервный набор электродвигателей, включающий в себя, по меньшей мере, первый электродвигатель и второй электродвигатель, и первый тройной процессор генерирует сигналы управления электродвигателем первого процессора для управления первым электродвигателем элемента привода тангажа и первым электродвигателем элемента привода крена, и второй тройной процессор генерирует сигналы управления электродвигателем второго процессора, которые управляют вторым электродвигателем элемента привода тангажа и вторым электродвигателем элемента привода крена.
12. Автопилот по п. 11, в котором элемент привода тангажа и элемент привода крена каждый включает в себя выходной вал, и каждый из которых выполнен таким образом, что либо один из первого и второго электродвигателей, и/или оба из первого электродвигателя и второго электродвигателя среди заданных одного из элементов привода могут вращать заданный выходной вал заданного элемента привода для обеспечения привода соединения управления.
13. Автопилот по п. 1, в котором внутренний контур выполнен с тройными процессорами для обеспечения тройного резервирования во внутреннем контуре и дополнительно содержащий набор из тройных наборов датчиков таким образом, что каждый из тройных процессоров считывает один из наборов датчиков, который предназначен для этого одного тройного процессора, для получения данных датчиков.
14. Автопилот по п. 13, в котором каждый тройной процессор выполнен с возможностью совместного использования данных датчика из специализированного одного из набора датчиков с другими двумя тройными процессорами.
15. Автопилот по п. 14, в котором каждый тройной процессор выполнен с возможностью определения медианного набора данных датчиков на основе данных датчиков из всех тройных процессоров и для определения упомянутого сигнала управления электродвигателем на основе медианного набора данных датчиков.
16. Автопилот по п. 15, в котором каждый тройной процессор выполнен с возможностью отбрасывать любые ошибочные данные датчика.
17. Автопилот по п. 16, в котором каждый тройной процессор выполнен с возможностью идентификации ошибочных данных датчика на основе, по меньшей мере, частично, сравнения трех выходных сигналов датчиков с выходным сигналом каждого датчика, полученным данным датчиком каждого одного из наборов датчиков.
18. Автопилот по п. 1, в котором внешний контур выполнен с возможностью работы на основе набора законов управления для конкретного вертолета.
19. Автопилот по п. 1, в котором упомянутый вертолет включает в себя циклическое управление, и в котором система дополнительно содержит компоновку элемента привода для привода циклического контроля, для обеспечения упомянутого удержания положения в пространстве и упомянутой функции навигации.
20. Способ функционирования автопилота вертолета, при котором:
конфигурируют внутренний контур, по меньшей мере, для обеспечения удержания положения в пространстве для полета вертолета, включающего в себя заданный уровень резервирования, применяемый для внутреннего контура, и внешний контур автопилота для обеспечения, по меньшей мере, одной функции навигации в отношении полета вертолета, включающий в себя другой уровень резервирования, чем внутренний контур.
21. Компоновка привода для автопилота для обеспечения автоматического управления вертолетом путем привода одного или больше из элементов привода полета вертолета, содержащая:
по меньшей мере, один электродвигатель, включающий в себя выходной вал и компоновку обмотки электродвигателя для приема тока возбуждения, который обеспечивает вращение выходного вала;
соединение элемента привода, которое функционально соединено между выходным валом электродвигателя и элементами управления полетом таким образом, что вращение выходного вала формирует соответствующее движение соединения элемента привода и элемента управления полетом;
компоновку привода электродвигателя, которая во время работы подает упомянутый ток возбуждения от источника питания во время нормальной работы автопилота и, по меньшей мере, для замыкания накоротко компоновки обмотки электродвигателя в соответствии с отказом источника питания, таким образом, что электродвигатель обеспечивает силу торможения для упомянутого соединения элемента привода, которая используется для стабилизации полета вертолета во время упомянутого отказа питания;
конденсатор сохранения электроэнергии, который заряжается при нормальной работе упомянутого источника питания, в которой компоновка возбуждения электродвигателя выполнена с возможностью разряжать конденсатор сохранения электроэнергии при отказе источника питания таким образом, что выполняется смещение упомянутого MOSFET в состояние включено для, по меньшей мере, моментального соединения накоротко компоновки обмотки электродвигателя.
22. Компоновка по п. 21, в которой электродвигатель включает в себя обмотку статора, включенную по схеме звезда, имеющую три фазных обмотки, и в которой компоновка возбуждения электродвигателя включает в себя группу MOSFET, включающую в себя упомянутый, по меньшей мере, один MOSFET, упомянутая группа MOSFET установлена с возможностью совместно мгновенно замыкать фазные обмотки при отказе источника питания.
23. Компоновка по п. 22, в которой группа MOSFET подключена таким образом, чтобы, по меньшей мере, мгновенно электрически замыкать каждую фазную обмотку на заземление вертолета при отказе питания.
24. Компоновка по п. 22, включающая в себя конденсатор сохранения электроэнергии, который заряжается при нормальной работе упомянутого источника питания, и компоновка элемента привода выполнена с возможностью разряда конденсатора сохранения энергии при отказе источника питания таким способом, который смещает каждый MOSFET упомянутой группы в состояние включено для, по меньшей мере, мгновенного короткого замыкания фазных обмоток.
25. Способ управления электродвигателем элемента привода, который формирует часть системы автопилота вертолета, которая обеспечивает автоматическое управление вертолетом, упомянутый электродвигатель элемента привода, включающий в себя выходной вал, который функционально соединяется с элементом управления полетом вертолета, и компоновку обмотки электродвигателя для приема тока возбуждения, который обеспечивает вращение выходного вала, для активации элемента управления полетом, при котором:
конфигурируют компоновку возбуждения привода электродвигателя для подачи упомянутого тока возбуждения от источника питания во время нормальной работы автопилота и, по меньшей мере, для короткого замыкания компоновки обмотки электродвигателя при отказе источника питания таким образом, что электродвигатель обеспечивает силу торможения на упомянутом соединении элемента привода, который используется для стабилизации полета вертолета во время упомянутого отказа питания;
в котором упомянутое конфигурирование включает в себя:
размещают, по меньшей мере, один MOSFET для, по меньшей мере, мгновенного электрического соединения компоновки обмотки электродвигателя с заземлением вертолета в соответствии с отказом питания; и
размещают конденсатор сохранения электроэнергии, который заряжается при нормальной работе упомянутого источника питания, и
конфигурируют компоновку возбуждения привода электродвигателя для разряда конденсатора сохранения электроэнергии соответствии с отказом источника питания таким образом, что выполняется смещение упомянутого MOSFET в состояние включено для, по меньшей мере, моментального соединения накоротко компоновки обмотки электродвигателя.
26. Автопилот вертолета, включающего в себя модуль GPS, который обеспечивает выходные данные GPS, содержащий:
компоновку датчика, которая предназначена для автопилота и которая передает набор выходных данных датчика, для характеризации полета вертолета;
компоновку управления, которая принимает выходные данные GPS и выходные данные датчика и генерирует сигналы электрического привода в ответ на них; и
элемент привода, который выполнен электромеханическим и принимает упомянутые электрические сигналы привода, и генерирует механический отклик управления, в ответ на них, которые механически соединены с вертолетом для обеспечения автоматического управления полетом вертолета, без необходимости привлечения гидравлической системы вертолета;
в которой компоновка управления включает в себя внешний контур управления, который выполнен с возможностью предоставления, по меньшей мере, одной функции навигации в отношении полета вертолета, и внутренний контур управления, который выполнен с возможностью, по меньшей мере, обеспечения удержания положения в пространстве для полета вертолета.
27. Автопилот по п. 26, в котором упомянутый элемент привода соединяет выходы управления с системой управления циклическим шагом вертолета, параллельно с любыми воздействиями пилота, которые прикладываются к системе управления циклическим шагом.
28. Автопилот по п. 26, в котором внутренний контур включает в себя набор из трех тройных процессоров для обеспечения тройного резервирования при генерировании упомянутых сигналов электрического привода, при этом каждый тройной процессор генерирует сигналы управления креном и сигналы управления тангажом.
29. Автопилот по п. 28, в котором первый один из и второй один из тройных процессоров вырабатывают сигналы управления креном для элемента привода креном и сигналы управления тангажом для элемента привода тангажа, и третий тройной процессор не предоставляет сигналы управления креном и управления тангажом в элемент привода.
30. Автопилот по п. 28, в котором внутренний контур дополнительно выполнен таким образом, что каждый тройной процессор одновременно генерирует, по меньшей мере, один сигнал управления электродвигателем.
31. Автопилот по п. 30, в котором внутренний контур выполнен с возможностью приема команды управления от внешнего контура для каждой итерации внутреннего контура, как часть генерирования сигнала управления электродвигателем каждого тройного процессора.
32. Автопилот по п. 31, в котором внешний контур выполнен с возможностью выполнения взаимно однозначной итерации с внутренним контуром.
33. Автопилот по п. 30, содержащий элемент привода тангажа и элемент привода крена для приложения воздействия по тангажу и воздействия по крену, соответственно, к соединению управления вертолетом, и каждый из этих элементов привода включает в себя резервный набор электродвигателя, включающий в себя первый электродвигатель и второй электродвигатель, и первый из трех процессоров генерирует первые сигналы процессора для управления электродвигателем, для управления первым электродвигателем элемента привода тангажом, и первый электродвигатель элемента крена, и второй из трех процессоров генерирует вторые сигналы процессора для управления электродвигателем, которые управляют вторым электродвигателем элемента привода тангажом и вторым электродвигателем элемента привода крена.
34. Автопилот по п. 33, в котором элемент привода тангажом и элемент привода креном каждый включает в себя выходной вал и каждый из которых выполнен таким образом, что любой один из первого и второго электродвигателя и/или оба из первого электродвигателя и второго электродвигателя заданного одного из элементов привода могут вращать заданный выходной вал заданного элемента привода, для обеспечения воздействий по соединению управления.
35. Автопилот по п. 34, в котором выходной вал каждого из элемента привода тангажа и элемента привода крена может обеспечить, по меньшей мере, 300 фунтов силы для соединения управления вертолетом.
36. Автопилот по п. 26, в котором упомянутый вертолет включает в себя циклическое управление, и в которой упомянутый элемент привода обеспечивает механическое воздействие для активации циклического управления.
37. Автопилот вертолета, который включает в себя гидравлическую вспомогательную систему, которая принимает входные воздействия управления полетом от пилота и, в свою очередь, формирует механические выходные воздействия, которые механически соединены с вертолетом, для обеспечения для пилота управления вертолетом, содержащий:
компоновку датчика, которая формирует набор выходных сигналов датчика, которые характеризуют полет вертолета;
компоновку управления, которая принимает выходные сигналы датчика и генерирует сигналы электрического привода; и
компоновку элементов привода, которая выполнена электромеханической и принимает упомянутые электрические сигналы привода для генерирования выходных сигналов управления в ответ на это, и которая механически соединена с гидравлической вспомогательной системой, и которая выполнена с возможностью взаимодействия с компоновкой управления для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в первом, нормальном режиме, с гидравлической вспомогательной системой в нормальном рабочем состоянии, и во втором режиме отказа, когда гидравлическая вспомогательная система находится в состоянии отказа, для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в каждом из нормального режима и режима с отказом.
38. Автопилот по п. 37, в котором упомянутая компоновка датчика выполнена с возможностью определения рабочего состояния гидравлической вспомогательной системы в качестве одного из нормального режима и режима с отказом, и упомянутая компоновка управления генерирует электрические сигналы привода на основе первого, нормального набора параметров в соответствии с детектированием нормального режима, и второго набора параметров с отказом при детектировании режима отказа гидравлической системы.
39. Автопилот по п. 38, в котором отказ гидравлической вспомогательной системы формирует мертвую зону для механических входных сигналов управления, подаваемых в нее, и в которой набор параметров при отказе сконфигурирован для, по меньшей мере, компенсации мертвой зоны.
40. Автопилот по п. 37, в котором упомянутая компоновка элементов привода соединяет выходные сигналы управления с управлением циклическим шагом вертолетом параллельно с любым воздействием пилота, которое прикладывается к управлению циклическим шагом.
41. Автопилот по п. 37, в котором упомянутый вертолет включает в себя управление циклическим шагом, которым управляют с помощью упомянутой гидравлической вспомогательной системы, и в которой упомянутая компоновка элемента привода обеспечивает механические входные сигналы для активации гидравлической вспомогательной системы.
42. Способ управления вертолетом, который содержит гидравлическую вспомогательную систему, выполненную, по меньшей мере, для активации системы ротора и вертолета, при котором:
генерируют сигналы электрического управления автопилотом в соответствии с полетом вертолета; и
конфигурируют электромеханическую компоновку элемента привода для приема электрических сигналов управления и для соединения механических входных сигналов управления с гидравлической вспомогательной системой на основе электрических сигналов управления автопилота, для взаимодействия с компоновкой управления, для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в первом, нормальном режиме с гидравлической вспомогательной системой в нормальном рабочем состоянии и во втором режиме с отказом, в котором гидравлическая вспомогательная система находится в состоянии работы с отказом, для обеспечения автоматического управления полетом вертолета в каждом из нормального режима и режима с отказом.
43. Способ по п. 42, дополнительно содержащий: определяют статус работы гидравлической вспомогательной системы, как один из нормального режима и режима с отказом, и генерируют электрические сигналы управления на основе первого, нормального набора параметров при детектировании нормального режима и второго набора параметров с отказом при детектировании режима с отказом гидравлической вспомогательной системы.
44. Способ по п. 43, в котором отказ гидравлической вспомогательной системы формирует мертвую зону для механических входных сигналов управления, прикладываемых в ней, и способ включает в себя: конфигурируют набор параметров с отказом для, по меньшей мере, компенсации мертвой зоны.
45. Способ по п. 42, включающий в себя соединение выходных воздействий управления с управлением циклическим шагом вертолета параллельно с любыми воздействиями пилота, которые прикладываются к управлению циклическим шагом.
46. Способ по п. 42, при котором упомянутый вертолет включает в себя управление циклическим шагом, которым управляют с помощью упомянутой гидравлической вспомогательной системы, и в котором упомянутая компоновка элемента привода выполнена с возможностью предоставления механических входных воздействий для активации гидравлической вспомогательной системы.
47. Система управления полетом для избирательного автоматического управления горизонтальным полетом вертолета, причем полет вертолета отличается набором параметров ориентации, включающих в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена и ориентацию рыскания, содержащая:
трехосевой датчик скорости MEMS, установленный на упомянутом вертолете для генерирования сигнала скорости крена, сигнала скорости тангажа и сигнала скорости рыскания, которые реагируют на изменения упомянутой ориентации крена, ориентации тангажа и ориентации рыскания, соответственно;
трехосевой акселерометр MEMS для генерирования сигналов акселерометра в соответствии с упомянутым горизонтальным полетом;
приемник GPS, установленный на упомянутом вертолете, для генерирования сигнала курса, сигнала высоты и сигнала скорости в соответствии с горизонтальным полетом вертолета; трехосевой магнитометр, для генерирования сигналов магнитометра;
контроллер, установленный на упомянутом вертолете, для приема набора входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала скорости рыскания, сигналов акселерометра, сигналов курса, сигналов магнитометра, сигнала скорости и сигнала высоты, для определения истинного пространственного положения вертолета и генерирования набора сигналов управления для поддержания стабильной ориентации при горизонтальном полете вертолета в соответствии с выбранным курсом, определенным по земле и на выбранной высоте; и компоновка привода, которая принимает набор сигналов управления, для регулирования горизонтального полета вертолета на основе набора сигналов управления.
48. Система по п. 47, в которой упомянутый приемник GPS содержит не более чем одну антенну GPS.
49. Система управления полетом для избирательного автоматического управления горизонтальным полетом вертолета, причем горизонтальный полет характеризуется набором параметров ориентации, включающих в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена и ориентацию рыскания, содержащая:
трехосевой датчик скорости MEMS, установленный на упомянутом вертолете, для генерирования сигнала скорости крена, сигнала скорости тангажа и сигнала скорости рыскания, которые возникают при изменении упомянутой ориентации крена, ориентации тангажа и ориентации рыскания, соответственно;
трехосевой акселерометр MEMS для генерирования сигналов акселерометра в соответствии с упомянутым горизонтальным полетом;
приемник GPS, установленный на упомянутом вертолете для генерирования сигнала курса и сигнала скорости в соответствии с горизонтальным полетом вертолета;
трехосевой магнитометр для генерирования сигналов магнитометра;
контроллер, установленный на упомянутом вертолете для приема набора входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала скорости рыскания, сигналов ускорения, сигнала курса и сигнала скорости, для определения истинного пространственного положения вертолета и для генерирования набора сигналов управления, для поддержания стабильной ориентации при горизонтальном полете вертолета в соответствии с выбранным курсом, определенным по земле и выбранной скоростью для выбранного курса; и
компоновку привода приема набора сигналов управления для регулирования горизонтального полета вертолета на основе набора сигналов управления.
50. Система управления полетом для избирательного автоматического управления полетом вертолета, которая выполнена с возможностью полета при зависании, причем такое зависание характеризуется набором параметров ориентации, включающим в себя ориентацию тангажа, ориентацию крена, ориентацию рыскания и положение над грунтом, содержащая:
компоновку датчиков MEMS, установленную на упомянутом вертолете для генерирования сигнала скорости тангажа, который соответствует изменениям упомянутой ориентации тангажа и сигнала скорости крена, который соответствует изменениям упомянутой ориентации крена, сигнала скорости рыскания, который соответствует упомянутой ориентации рыскания, и сигналов ускорения, соответствующих упомянутому зависанию;
трехосевой акселерометр MEMS, для генерирования сигналов акселерометра в соответствии с упомянутым горизонтальным полетом;
магнитометр для генерирования сигналов магнитного направления;
приемник GPS, установленный на упомянутом вертолете для генерирования сигнала положения, сигнала курса и сигнала скорости в соответствии с зависанием вертолета;
компоновку обработки, установленную на упомянутом вертолете, для приема набора входных сигналов, состоящих из сигнала скорости тангажа, сигнала скорости крена, сигнала рыскания, сигналов ускорения, сигнала положения, сигнала курса, сигнала скорости и сигнала магнитного направления, для определения истинного пространственного положения вертолета и для генерирования набора сигналов управления, для поддержания стабильного зависания вертолета в соответствии с выбранным положением зависания; и
компоновку элементов привода для приема набора сигналов управления, для регулирования зависания вертолета на основе набора сигналов управления.
51. Автопилот для вертолета, содержащий:
внутренний контур, который выполнен, по меньшей мере, для предоставления истинного пространственного положения для полета вертолета, включающего в себя заданный уровень избыточности, прикладываемой для внутреннего контура; и
внешний контур автопилота, который выполнен с возможностью предоставления, по меньшей мере, одной навигационной функции в отношении полета вертолета, и в котором внутренний контур и внешний контур, каждый сконфигурирован с тройными процессорами.