【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于飛機救生領域，具體涉及一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法及系統。
技術介紹
1、火箭彈射座椅上設有彈射彈、火箭發動機、分離燃爆彈和射傘槍彈，這些動力件通過擊發結構或電子式程序控制器輸出的電點火信號激發且只能激發工作一次，從而為座椅提供從出艙至射傘各階段的動力：飛行員拉動中央拉環后，即彈射啟動、擊發彈射彈，彈射彈為座椅提供出艙的一級動力，座艙出艙后，火箭發動機工作，為座椅提供出艙后的二級動力，火箭發動機的推力持續時間為t火箭通常為0.3～0.35s，當座椅滿足分離射傘條件時，分離燃爆彈和射傘槍彈工作，分離燃爆彈使得飛行員與座椅之間的約束斷開，射傘槍彈使座椅的傘箱包裹救生傘衣被射出，在傘繩拉直后傘衣從傘箱內拉出，保證飛行員在與座椅分離后安全減速著陸。
2、如圖1所示，通常座椅一級動力的彈射彈彈射方向與座椅坐標系y軸在俯仰方向上有夾角θ彈射，為保證救生傘射出后被座椅航向來流充氣，縮短救生傘開傘時間，射傘槍采用向后射傘，順航向向后射傘可加快救生傘傘衣充氣并張滿，射傘槍射傘方向與座椅坐標系y軸在俯仰角上存在一定的夾角θ射傘，且θ射傘＞θ彈射，救生傘張滿后傘衣與飛行員形成的圓錐包絡錐角θ傘。
3、為了提高座椅的最低安全高度救生性能，需要根據座椅實時的姿態數據，針對不同的彈射工況采用不同的控制策略，使得座椅獲得較高的彈射高度和較好的射傘姿態。而在低空低速平飛彈射時，由于座椅姿態不復雜，姿態角度較小，彈射軌跡高度可滿足安全救生要求，該工況的彈射控制通常不進行姿態調整，在座椅的火箭發動機工作完畢后即
4、但是，在實際的彈射試驗中，由于彈射速度較低，在沒有較大氣動力的作用下，座椅穩定系統對于座椅俯仰方向的調姿能力相對較低，導致在座椅彈射出艙后，一級彈射彈產生的動力帶來的低頭力矩會提供一個較大的低頭角速度，在彈射彈分離后，由于座椅乘員的體重不同，在大體重飛行員彈射時，二級動力的火箭發動機產生的推力相對人-椅整體重心產生的抬頭偏心力矩較小，甚至出現低頭偏心力矩，導致火箭發動機推力的力矩無法抵消出艙時的低頭角速度，甚至加速人椅系統的低頭趨勢，導致在火箭發動機工作完畢執行射傘分離程序時，射傘朝向人椅飛行的前方，射出的救生傘在傘衣打開后迅速減速，而乘員則在與彈射座椅分離后繼續向前方運動，最終出現“人追傘”的現象，使得乘員與救生傘傘繩或傘衣發生纏繞，嚴重影響了救生安全。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，以及一種基于上述方法的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制系統，本申請能夠在低空低速平飛彈射的工況下避免出現“人追傘”的現象、能自適應不同體重的乘員。
2、本專利技術所采用的技術方案是：
3、一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，在座椅低空低速平飛彈射工況下，通過分析座椅的實時姿態數據，預測座椅未來姿態變化的趨勢以及火箭發動機俯仰調姿能力，從而控制射傘時機：若判斷火箭發動機能滿足俯仰方向糾姿，則控制在火箭發動機工作完畢后射傘，若判斷火箭發動機不能滿足俯仰方向糾姿會影響射傘安全，則在火箭發動機未工作完畢且座椅姿態滿足安全射傘的情況下，控制提前射傘，從而避免火箭發動機工作完畢后射傘方向在人椅運動的前方，并利用救生傘減速產生的抬頭力矩抑制座椅持續的低頭作用。
4、進一步地，先判定彈射啟動時刻的橫滾角速度的絕對值|ωx啟動|，若|ωx啟動|＜閾值ω1，則不滿足側向射傘條件、進入提前射傘的控制支線1，若|ωx啟動|≥ω1，則滿足側向射傘條件、進入常規射傘的控制支線2；
5、在支線1：先控制火箭發動機在座椅出艙時刻工作，再延時t2以待火箭發動機工作穩定，并根據實時的俯仰角速度ωz實時移動平均計算俯仰角加速度αz實時，再延時t3以得到足夠數據后進行后續判定，當αz實時≥閾值α1時，則火箭發動機提供的抬頭角加速度較大、繼續計算火箭發動機剩余工作時間的俯仰角增量△θ，若△θ≥閾值θ1，則△θ顯然滿足后續常規射傘要求、在火箭發動機工作完畢后進入分離射傘程序，若△θ＜θ1，則進一步判定實時俯仰角θ實時，若θ實時≥閾值θ2，則θ實時顯然滿足后續常規射傘要求、在火箭發動機工作完畢后進入分離射傘程序，若θ實時＜θ2，則延時t4后提前射傘并在火箭發動機工作完畢后分離；當αz實時＜α1時，則火箭發動機提供的抬頭角加速度較小、進一步判定ωz實時，若ωz實時≥閾值ω2，則ωz實時顯然滿足后續常規射傘要求、在火箭發動機工作完畢后進入分離射傘程序，若ωz實時＜ω2，則延時t5后提前射傘并在火箭發動機工作完畢后分離；
6、在支線2：先控制火箭發動機在座椅出艙時刻工作，再在火箭發動機工作完畢后進入分離射傘程序。
7、進一步地，彈射啟動時刻的橫滾角速度絕對值|ωx啟動|的判定閾值ω1的取值原則是：確保救生傘射出至傘繩拉直的時間范圍內，座椅的橫滾角變化超出救生傘張滿后傘衣與飛行員形成的圓錐包絡錐角的半值θ傘/2。
8、進一步地，控制火箭發動機在座椅出艙時刻工作的方法是：設置彈射啟動開關k1和座椅出艙啟動開關k2，座椅彈射啟動時刻即k1工作，此刻t1＝0s，座椅出艙時刻即k2工作，此刻t2＝0s；以k2工作時刻為火箭發動機工作時機，或者，以t1≥t1時為火箭發動機工作時機，t1為座椅彈射啟動到出艙的時間。
9、進一步地，延時時間t2是火箭發動機點火后推力從產生增長至穩定的時間；延時時間t3是移動平均計算俯仰角加速度的時間，t3不少于3倍的數據刷新周期。
10、進一步地，彈射出艙后的俯仰角加速度αz實時的判定閾值α1的取值原則是：確保火箭發動機工作完畢時，座椅射傘方向在火箭發動機工作時間內俯仰角增量不小于0°或不小于救生傘張滿后傘衣與飛行員形成的圓錐包絡錐角的半值θ傘/2。
11、進一步地，火箭發動機剩余工作時間的俯仰角增量△θ的判定閾值θ1的取值為座椅射傘方向與座椅彈射方向的俯仰夾角，即θ1＝θ射傘-θ彈射；彈射出艙后的實時俯仰角θ實時的判定閾值θ2的取值原則是：確保火箭發動機工作完畢時座椅俯仰角不低于0°。
12、進一步地，彈射出艙后的實時俯仰角速度ωz實時的判定閾值ω2的取值原則：確保在俯仰角加速度α1下，俯仰角增量不少于座椅射傘方向與座椅彈射方向的俯仰夾角。
13、進一步地，延時時間t4是不滿足側向射傘條件、火箭發動機提供的抬頭角加速度較大、△θ和θ實時不夠滿足后續常規射傘要求的延時射傘時間，延時時間t5是不滿足側向射傘條件、火箭發動機提供的抬頭角加速度較小、ωz實時不夠滿足后續常規射傘要求的延時射傘時間，二者的取值均根據對應人-椅質量的軌跡高度性能進行綜合評估。
14、一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制系統，包括安裝在座椅上的電子式程序控制器，電子式程序控制器上電后采集座椅的實時速度、高度和姿態數據，并在檢測到低空低速平飛條件下彈射啟動時，以上述火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，在座椅低空低速平飛彈射工況下，通過分析座椅的實時姿態數據，預測座椅未來姿態變化的趨勢以及火箭發動機俯仰調姿能力，從而控制射傘時機：若判斷火箭發動機能滿足俯仰方向糾姿，則控制在火箭發動機工作完畢后射傘，若判斷火箭發動機不能滿足俯仰方向糾姿會影響射傘安全，則在火箭發動機未工作完畢且座椅姿態滿足安全射傘的情況下，控制提前射傘，從而避免火箭發動機工作完畢后射傘方向在人椅運動的前方，并利用救生傘減速產生的抬頭力矩抑制座椅持續的低頭作用。
2.如權利要求1所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：先判定彈射啟動時刻的橫滾角速度的絕對值|ωx啟動|，若|ωx啟動|＜閾值ω1，則不滿足側向射傘條件、進入提前射傘的控制支線1，若|ωx啟動|≥ω1，則滿足側向射傘條件、進入常規射傘的控制支線2；
3.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，彈射啟動時刻的橫滾角速度絕對值|ωx啟動|的判定閾值ω1的取值原則是：確保救生傘射出至傘繩拉直的時間范圍內，座椅的橫滾角變化超出
4.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，控制火箭發動機在座椅出艙時刻工作的方法是：設置彈射啟動開關K1和座椅出艙啟動開關K2，座椅彈射啟動時刻即K1工作，此刻T1＝0s，座椅出艙時刻即K2工作，此刻T2＝0s；以K2工作時刻為火箭發動機工作時機，或者，以T1≥t1時為火箭發動機工作時機，t1為座椅彈射啟動到出艙的時間。
5.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：延時時間t2是火箭發動機點火后推力從產生增長至穩定的時間；延時時間t3是移動平均計算俯仰角加速度的時間，t3不少于3倍的數據刷新周期。
6.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，彈射出艙后的俯仰角加速度αz實時的判定閾值α1的取值原則是：確保火箭發動機工作完畢時，座椅射傘方向在火箭發動機工作時間內俯仰角增量不小于0°或不小于救生傘張滿后傘衣與飛行員形成的圓錐包絡錐角的半值θ傘/2。
7.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：火箭發動機剩余工作時間的俯仰角增量△θ的判定閾值θ1的取值為座椅射傘方向與座椅彈射方向的俯仰夾角，即θ1＝θ射傘-θ彈射；彈射出艙后的實時俯仰角θ實時的判定閾值θ2的取值原則是：確保火箭發動機工作完畢時座椅俯仰角不低于0°。
8.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，彈射出艙后的實時俯仰角速度ωz實時的判定閾值ω2的取值原則：確保在俯仰角加速度α1下，俯仰角增量不少于座椅射傘方向與座椅彈射方向的俯仰夾角。
9.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：延時時間t4是不滿足側向射傘條件、火箭發動機提供的抬頭角加速度較大、△θ和θ實時不夠滿足后續常規射傘要求的延時射傘時間，延時時間t5是不滿足側向射傘條件、火箭發動機提供的抬頭角加速度較小、ωz實時不夠滿足后續常規射傘要求的延時射傘時間，二者的取值均根據對應人-椅質量的軌跡高度性能進行綜合評估。
10.一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制系統，包括安裝在座椅上的電子式程序控制器，其特征在于：電子式程序控制器上電后采集座椅的實時速度、高度和姿態數據，并在檢測到低空低速平飛條件下彈射啟動時，以如權利要求1至9任一所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，根據實時姿態數據控制火箭發動機、分離燃爆彈和射傘槍彈完成對應動作。
...【技術特征摘要】
1.一種火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，在座椅低空低速平飛彈射工況下，通過分析座椅的實時姿態數據，預測座椅未來姿態變化的趨勢以及火箭發動機俯仰調姿能力，從而控制射傘時機：若判斷火箭發動機能滿足俯仰方向糾姿，則控制在火箭發動機工作完畢后射傘，若判斷火箭發動機不能滿足俯仰方向糾姿會影響射傘安全，則在火箭發動機未工作完畢且座椅姿態滿足安全射傘的情況下，控制提前射傘，從而避免火箭發動機工作完畢后射傘方向在人椅運動的前方，并利用救生傘減速產生的抬頭力矩抑制座椅持續的低頭作用。
2.如權利要求1所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：先判定彈射啟動時刻的橫滾角速度的絕對值|ωx啟動|，若|ωx啟動|＜閾值ω1，則不滿足側向射傘條件、進入提前射傘的控制支線1，若|ωx啟動|≥ω1，則滿足側向射傘條件、進入常規射傘的控制支線2；
3.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，彈射啟動時刻的橫滾角速度絕對值|ωx啟動|的判定閾值ω1的取值原則是：確保救生傘射出至傘繩拉直的時間范圍內，座椅的橫滾角變化超出救生傘張滿后傘衣與飛行員形成的圓錐包絡錐角的半值θ傘/2。
4.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于，控制火箭發動機在座椅出艙時刻工作的方法是：設置彈射啟動開關k1和座椅出艙啟動開關k2，座椅彈射啟動時刻即k1工作，此刻t1＝0s，座椅出艙時刻即k2工作，此刻t2＝0s；以k2工作時刻為火箭發動機工作時機，或者，以t1≥t1時為火箭發動機工作時機，t1為座椅彈射啟動到出艙的時間。
5.如權利要求2所述的火箭彈射座椅低空低速平飛彈射時的控制方法，其特征在于：延時時間t2是火箭發動機點火后推力從產生增長至穩定的時間；延時時間t3是移動平均計算俯仰角加速度的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬澤策，李進，徐致遠，譚率，歐陽逸卓，
申請(專利權)人：中國航空救生研究所，
類型：發明
國別省市：
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