eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop

eVTOL 2026-09-27 19:30
运营是设备假设的驱动力。为了实现UAM所需的吞吐量和飞行速度,并在密集的复杂空域中导航,需要假设更高水平的飞机自动飞行能力。考虑到走廊运行所需的精度(0.1 RNP),这促使使用RNP-AR方法作为自动化假设的基准。目前,这需要一个导航数据库和使用飞行指引仪或自动驾驶仪(FAA咨询通告AC 90-10A),这就需要自动飞行功能。

;

eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop图1

飞行员有三个级别来控制飞机的飞行:1)通过inceptor手动驾驶飞机(human within the loop),指挥简化的飞行器概念2)自动驾驶系统的触摸屏模式控制面板界面(human on the loop)3)飞行管理系统的图形控制显示单元(CDU)人机界面,用于飞行计划和集成自动驾驶模式(LNAV、VNAV)。本实验中使用的自动化架构如图6所示

Human within the loop

手动inceptor直接连接到飞行控制,飞行控制不仅包括简化的飞行器控制,还包括包络保护、“外环”控制以及“内环”稳定性和控制,这些都在过往研究中进行了深入讨论。

简化整机控制是3+1被动inceptor配置中具有行业代表性的统一式系统,如下图所示。3+1被动inceptor配置表示右操纵杆有三个自由度(前后、侧向和枢轴),左操纵杆只有一个自由度。图下图显示了三种不同飞行状态下的指令变量,即悬停(启用或不启用悬停模式)、过渡和向前飞行。这些飞行状态根据地面速度进行区分,分别由0至20节地面速度(仅在启用悬停模式时)、高达34节地面速度及以上的范围定义。在加速和减速飞行之间,这些值有一些偏移,以引入一些滞后现象,避免在阈值速度值附近连续来回切换模式。此图还显示,左操纵杆控制速度,而右操纵杆控制垂直、横向和方向运动。每个控制轴和飞行状态都显示了命令变量。这些简化的整机控制概念是之前开发的,并在之前的研究中进行了讨论。

eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop图2

简化的整机控制概念:具有半自动辅助悬停自动化(AHA)的统一指挥概念

Human on the loop

中间层的飞行员界面是模式控制面板(MCP),它与驱动制导控制律的自动驾驶仪交互。这些制导律与飞行控制和飞行指引仪相互作用。MCP集成在中期研究多功能显示器(MFD)中,而不是带有物理按钮、旋钮和小型数字显示器的传统面板。该界面以Garmin G3X为蓝本,如下图的右半部分所示。触摸屏是必要的,以适应模拟设施的局限性。自动驾驶仪包括运输级自动驾驶模式,这些模式在整个飞行状态下都有映射。自动驾驶仪还可以驱动双提示飞行指引仪,在手动飞行中提供与统一控制兼容的制导。

eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop图3

Human over the loop

上层的飞行员界面是中期研究控制显示单元(CDU)和飞行管理系统(FMS),它们通过图12(b)右半部分所示的触摸屏界面进行操作,并与前面讨论的自动驾驶仪进行交互。FMS包含一个与行业代表性FMS一致的导航数据库(ARINC424)。飞行计划和4DT功能也代表了当前的运输能力,如预计到达时间(ETA)和所需到达时间(RTA)。飞机需要在特定时间到达某些兴趣点,以控制飞机间距。飞行员有两种选择来满足时间限制:监控CDU页面上的预计到达时间(ETA),或使用飞行管理计算机(FMC)中的所需到达时间(RTA)功能,该功能将提供起飞时间和速度指导。FMC RTA功能以两种不同的模式运行:地面模式和飞行模式。在地面模式下,FMC根据之前输入FMC的速度曲线计算所需航路点的预计到达时间(ETA)。然后,它计算出建议的起飞时间,以满足该速度下的时间限制。建议起飞时间以以下格式显示在FMC RTA页面上:HH:MM:SS。一旦达到该时间,起飞时间显示将变为“现在”。飞机起飞后,FMC持续监测RTA航路点的预计到达时间。如果差异超过预定义的所需公差(设置为+/-12秒),FMC将重新计算飞机速度以满足时间限制。如果飞机在以最大速度飞行时延迟超过所需的容差,或者在以最小速度飞行时提前,FMC会通过草稿栏消息通知飞行员:“无法使用RTA”。在空中模式下的操作非常相似,主要的例外是没有推荐的起飞时间。当输入时间限制时,FMC会立即重新计算飞机速度以满足该时间限制。RTA功能的其余部分如地面模式所述。

eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop图4


欢迎加入VTOL圈,成为VTOL分之一
eVTOL模拟器自动飞行评估,从Human within the loop到Human over the loop图5

;
;
;

关于科技区角:国内科技展会垂直内容策划服务商,提供从论坛内容全案策划、会展市场化IP打造到精准专业观众一站式邀约服务,以产业内容吸引高质量B端人群,打通展会从议题设计、演讲嘉宾邀约、宣传预热、精准邀观到供需对接全链路。
声明:内容取材于网络,仅代表作者观点,如有内容违规问题,请联系处理。
eVTOL
more
亿航智能与泰国民航局、普吉府政府成立专项工作组,加速无人驾驶eVTOL商业落地
eVTOL在下降中的能量回收
历史性转变!从电池、电机到飞控,eVTOL的国产供应链正加速成型
阻力问题带给eVTOL军民两用的“坎”
BETA不只造eVTOL了,飞行器电机和混动服务已经开始挣钱
【免费领取】峰飞航空eVTOL战略与商业化布局深度研究报告
低空下半场:谁先飞不重要,谁定规才重要!沃飞长空拿下标委会载人eVTOL“唯一席位”
首个eVTOL整机舱内噪声测量
聚势低空,共见未来!2026深圳eVTOL展圆满闭幕,雨飞工作室是展会合作媒体之一
得州空域迎“新客”:FAA启动eVTOL集成试点,三巨头竞逐适航认证
Copyright © 2025-成都区角科技有限公司
蜀ICP备2025143415号-1
  
川公网安备51015602001305号