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IN-SIGHT|eVTOL飞行器的神经中枢:飞行控制系统(上)

2022-07-28 10:45 性质:转载 作者:狮尾智能INSKY 来源:狮尾智能INSKY
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#Anecdotes

自动飞行仪口语中经常被飞行员称为“George”,比如Let George fly the plane意思是让飞机自动飞行一会儿吧。

为什么把Autopilot称为George呢?

一个版本故事是最早George De Beeson申请了自动飞行方面的专利,于是后来大家习惯称Autopilot为George. 版本二出自一架配了自动飞行仪的飞机(King George VI),以及版本三来自以前电视剧和广告词“Let George do it”.

现代自动飞行系统由自动飞行仪、自动油门杆系统、自动导航系统、自动着陆系统、自动地形跟随等系统构成。

之前介绍的自动飞行仪的传感器信息主要来自航电系统中的航向姿态参考基准、高度和高度差信号,它的主要功能是航向角、姿态角的给定保持,以及飞行高度的给定保持,在长时间稳定飞行中使用自动飞行仪控制飞机,可以大大减轻飞行员的负担。

自动油门杆系统是一种经常与自动驾驶仪配合使用的系统。它通过驱动油门杆改变发动机推力而对飞机的飞行速度进行自动控制,一般不具备独立计算机而由自动飞行仪计算机完成控制律计算。自动油门杆执行机构是油门杆作动器,与自动飞行仪配合工作,可以精确控制飞机的航迹、姿态及飞行速度,对飞机的自动着陆、地形跟随等都起到非常重要的作用。

现有载人飞控的主要厂商

市场上各类⻜⾏控制产品众多,按照安全程度和智能等级不同可以分为不同的应⽤领域。很多⼯业⻜控产品最早源⾃PX4Ardupilot等开源框架,根据不同场景和需求进⾏产品化。这类⻜控在⾯向适航以及更⾼安全等级的场景时不再适⽤,在货运军⼯、载⼈⻜⾏场景下,国内⾮常缺乏⻜控系统供应商。特别在⺠⽤载⼈⻜控场景下,全球范围内满⾜适航要求的⻜控供应商呈现出⾼度垄断态势,核⼼技术掌握在Honeywell,Collins, Garmin, ThalesBAE这⼏家航电巨头⼿中。

霍尼韦尔航空航天

Honeywell Aerospace

Honeywell基于大型民机的飞控推出了适用于23部的紧凑型飞控系统,具备5大特点:

1 轻便尺寸重量的电传飞控可以灵活适配到各种机型设计中

2 基于民航航电架构设计具备极高的安全性

3 适配多种飞机构型,满足23部适航要求

4 非常低的维护成本

5 源自B-787和C-919等项目丰富的飞控开发验证

柯林斯宇航

Collins Aerospace

Collins Aerospace的Perigon™计算机将成为第一个使用英特尔凌动x6400E处理器并通过认证的航空解决方案。这款先进的处理器将让Perigon计算机能够广泛地支持各类飞机平台,满足客户对下一代飞行控制和飞机管理的需求。为了将单人驾驶和自主操作等先进功能变为现实,未来的飞机需要将机载计算能力提高一个数量级。在英特尔凌动x6400E处理器的支持下,Perigon计算机的处理能力将是柯林斯宇航现有飞控计算机的20倍,同时客户能够加载各种复杂的软件应用,包括电传操纵系统和自主飞行控制。此外,由于凌动x6400E处理器提供了比市场上任何其它处理器都高的每瓦处理性能,最大限度地降低了功耗和发热,从而让Perigon计算机在严苛的飞机散热环境中更好地运行。英特尔的适航证据包(Airworthiness Evidence Package)还将帮助Perigon获得美国联邦航空管理局(FAA)的认证,推动飞机级别认证。根据客户的需求,Perigon可以配置为单工、双工或三工冗余,并可用于商用飞机以及直升机等平台。

泰雷兹

Thales/Diehl

Thales为空客Airbus)适用于城市空中交通飞行器CityAibus NextGen提供非相似架构的飞行控制系统FlytRise, 其中三余度主控(eFCC)由Thales设计,备份控制系统(eBFCU)由Diehl提供,属于完全非相似飞控架构设计,预期在2023年完成首飞。

#续篇预告#

载人飞行控制技术难点

民用载人飞控主要难在三个方面:

(1)适航安全;(2)智能操控;(3)通用适配

参考文献

[1] Honeywell, Evolution of Honeywell First-Generation Adaptive Autopilot and Its Application to F-94, X-15, and X-20 Vehicles

[2] Gangadhar, History of Autopilot

[3] 百度百科 - 自动驾驶仪

上海狮尾智能化科技有限公司,成立于2015年,公司研发团队拥有航空、人工智能、自动驾驶等行业背景,从事无人智能机器人开发应用,其中核心研发团队人员硕士以上占50%。

公司主营业务为无人机技术研发和工业无人机应用,并拥有研发、生产、销售、服务、培训等完整 的业务链。公司项目结合无人智能体对大带宽、高可靠和低时延的组网应用需求,利用4G/5G蜂窝网技术,将人工智能技术实施部署到无人智能体平台上,开发智能网联管理模块和物联网监控平台,解决当前无人智能体在垂直行业的应用问题。主要商业应用场景为城市工业巡检,如移动基站巡检、交通道路巡检、消防巡检、公安治安巡检、建筑施工巡检等场景。

公司坐落于上海浦东新区张江高科技园区,拥有完善的管理、市场、服务体系,无人机产品在业界及海内外具有良好的口碑与极强的市场竞争力,广泛应用于测绘、能源、警用安防、生态保护等领域,远销美国、俄罗斯、巴西、非洲、东南亚等国家和地区。

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