航空機用地上衝突回避方法およびシステム
本発明は、航空機用の地上との衝突回避方法およびシステムに関する。このシステムは警告装置(３)と自動操縦装置(５)とからなり、この自動操縦装置(５)は、航空機用の最適勾配上昇指令を決定する手段(７)と、この最適勾配上昇指令を与えて地形起伏で得られた第１高度ゲインが、上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合する手段(12)と、対応する高度ゲインが上記の地形起伏を越えるのに十分である少なくとも１つの飛行方向変更値の有無を発見する手段(11)と、上記の第１の高度ゲインが十分であれば、現在の飛行方向を維持するとの指令と共に最適勾配上昇指令を、そして上記の第１高度ゲインが不十分であれば、選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向指令と共に、上記地形起伏を越えるのに十分な特定の上昇指令を航空機に与える手段(17、22)とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機用の地上衝突回避方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの航空機、特に民間輸送航空機は衝突警告装置を備えており、この装置により航空機が地上と衝突する危険があると警告信号を伝達することができる。この衝突警告装置としては、特に、ＥＧＰＷＳ(改良地上感知近接警告システム)タイプあるいはＧＣＡＳ(地上衝突回避システム)タイプのＴＡＷＳ装置(地上衝突警告システム)がある。
【０００３】
そのような衝突警告装置が警告信号を伝達する場合、全ての操作、特に、地上との衝突を避けるため航空機を手動で操縦するように、パイロットに送られる。
【０００４】
米国特許第４,９２４,４０１号は航空機と地上との衝突を自動的に回避する目的を有する解決策を提案している。この解決策は航空機がそれより以下に降下してはいけない最小高度を決定し、この最小高度を航空機が降下中に通過すると自動操縦装置により航空機を自動操縦し、自動的に航空機を上昇するよう指示して地上との衝突を回避するようにすることからなる。
【特許文献１】米国特許第４,９２４,４０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然し、この既知の解決策は、特に、航空機が急降下している間パイロットがそれに気が付かない場合に採用される。このため、航空機の軌道内での行動を起こすのが遅くなるという短所を有し、この軌道上での作動は勿論遅くなればなるほど大きくなる。また、例えば多くの乗客用の航空機に適用されると、この既知の解決策は不快な状況、あるいは乗客に潜在的な危険をもたらす。更に、軌道での作動では航空機が地上との衝突を回避し得ないという危険はその作動が遅くなる故高い。
【０００６】
本発明の目的は、これらの短所を克服することで、特に、航空機用の効果的な地上との衝突回避方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため、本発明による方法では、衝突警告装置が用いられており、この装置は、航空機を取り巻く地上に対するその航空機の飛行をモニターし、現在の飛行特性(速度、勾配等)を維持することにより航空機と地上の地形起伏(relief)との間に衝突の危険があれば警告信号を伝達することができるものであって、上記の衝突警告装置が警告信号を伝達すると、自動的に、
Ａ) 航空機に対する最適の勾配上昇コマンドが決定され、
Ｂ) (上記の最適勾配上昇コマンドを、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に航空機に与えると、航空機が、上記の地形起伏から得る)第１の高度ゲインが上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合し、
Ｃ) この照合により、
ａ) 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であれば、上記の最適勾配上昇コマンドが、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に航空機に与えられ、
ｂ) 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて)航空機が上記の地形起伏で得る、第２の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値が在るか否か見るため調査を行い、そうであれば、
α) 上記の地形起伏を超えさせることのできる飛行方向の変更値の１つを選択し、
β) こうして選択された飛行方向の変更値に対応する (よって、航空機の飛行方向を変える) 飛行方向のコマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドが航空機に与えられる。
【０００８】
本発明の方法は、地上の地形起伏との衝突の危険が検知されるやいなや、航空機の軌道に作動するという利点を有し、この作動は自動的に、即ち、パイロットの介入なしに行なわれる。よって、警告信号が伝達されると、下記のような(航空機の飛行に対する)上昇コマンド、一般的には最適勾配上昇コマンドを与えることによって、地上に対する航空機の状況を改善するように自動作動が採られる。
【０００９】
このため、本発明によれば、
・ そのような作動が地形起伏を超えるのに十分であれば、航空機の飛行方向を変えることなく単に最適勾配上昇コマンドが航空機に与えられ、簡単な回避操縦が行なえ、
・ ある状況(非常に高い地形起伏等)で起きる、上記の簡単な操縦が地形起伏を超えるのに十分でない場合、地形起伏がそれ程高くない方向に航空機を舵取りするため航空機の飛行方向を変え、その方向で上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを(単に)航空機に与える。
【００１０】
よって、本発明によれば、原則として航空機の前方に位置するどの地形起伏も越える可能性がある。
【００１１】
本発明の要旨において、“勾配”は実際の勾配と航空機の姿勢角度との両方を意味する。
“飛行方向”は実際の飛行方向と航空機のルート(航路)との両方を意味する。
【００１２】
更に、本発明の要旨において、最適勾配上昇コマンドは、勾配を最大にできるよう、連携する推進力コマンドを考慮して決定される。航空機の現在の推進力に対応する最大勾配は必ずしも最高である必要はないので、最大勾配は、可能なかぎり最高になる推進力コマンドが決定される。
【００１３】
第１の簡単な実施例では、工程Ｃ、ｂ、βで航空機に与えられる特定の上昇コマンドは最適勾配上昇コマンドに対応する。
【００１４】
第２の実施例では、(非最大勾配での)特定の上昇コマンドとして、上記の地形起伏を超えるのに必要で十分な高度ゲインに対応する、高度ゲインが上記の地形起伏で生じる上昇コマンドが決定される。この第２の実施例では、本方法は先ず航空機の航路偏位を最小にできる飛行方向(あるいはルート)の値を決定し、(乗客の快適のために)勾配変化を最小にさせつつ、地形起伏を超えることのできる(非最大勾配での)上昇コマンドが決定される。この第２の実施例は、よって、上記の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であるため、航空機の安全を損なうことなく(その少ない勾配と低加速により)乗客の快適さを高めることができる。この第２の実施例は勿論地形起伏を超えるのに必要なゲインが、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると得られる高度ゲイン未満である場合のみに適用される。というのは、そうでなければ、最適勾配上昇コマンドが与えられるからである。
【００１５】
更に、上記地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドはその地形起伏に対する高度マージン(安全マージン)を考慮して計算されるのが好ましい。
【００１６】
更に、工程Ｃ、ｂ、αでは航空機を現在の飛行方向から、即ち当初予想された横方向の飛行航路から出来るだけすくなく航空機をそらせることのできる、絶対値での最小飛行方向変更値を(発見された全ての飛行方向の変更値から)選択するのが好ましい。
【００１７】
本発明の要旨において、工程Ｃ、ｂ、αで用いられる飛行方向の変更値の選択についてのその他の変形例を考えることも勿論できる。
特に、
・ 第１の変形例では、最小の地形起伏に対応し、航空機の現在の飛行方向の両側に形成される、所定の飛行方向の変更値範囲内にある飛行方向の変更値が決定され、
・ 第２の変形例では、対応する飛行方向の変化に必要なロール(横揺れ)角度が、航空機の上昇飛行性能(可能な最大勾配)をさほど悪化させないように、例えば４５度未満の所定値の絶対値で飛行方向の変更値が選択される。
【００１８】
特定の実施例では、工程Ｃ、ｂ、βでは、最初、上記の特定の上昇コマンドが与えられ、次いで、飛行方向を変える飛行方向コマンドが与えられる。これによりできるだけ早く上昇コマンドが予想され、よって、地形起伏で得られる高度ゲインを最大にできる。
【００１９】
更に、特定の実施例では、上記の衝突警告装置が警告信号を伝達すると、航空機の空力学的形態は地形起伏での高度ゲインを増加させるように変形し、工程Ａで、(この変形から生じる)航空機の新たな空力学的形態を考慮して最適勾配上昇コマンドが決定される。この特定の実施例は地形起伏で得られる高度ゲインを増加することができ、特に、スラット、フラップおよび／またはスポイラなどの降着装置が着陸態勢用に展開される空港へのアプローチ(接近)中の航空機に適用できる。この場合、空力学的形態の変形は、時々、より良い上昇勾配を得るためこれらの機構を単に収縮させることからなる。然し、ある状況では、ある種の機構(特に、スラットあるいはフラップ)は少なくとも部分的に展開されたままにしておくことがより望ましい。事実、航空機の空力学的形態は、航空機の上昇飛行性能を最適にするように変形される。空力学的形態の変形は自動的に、あるいはパイロットにより(操縦手順により)行なわれる。
【００２０】
飛行方向を変える飛行方向コマンドが工程Ｃ、ｂ、βで与えられると、識別信号がこの(飛行方向変更)コマンドが与えられたことをパイロットに知らせるために操縦席に伝達される。このために、上記の飛行方向の変更コマンドと、上昇コマンドおよび地上との衝突回避関数とをパイロットに示すことができる。
【００２１】
更に、衝突の危険が無くなると、航空機は操縦飛行範囲に戻るのが好ましい。
【００２２】
本発明は航空機用の地上との衝突回避システムにも関する。
【００２３】
本発明によれば、この種のシステムは、
− 衝突警告装置であって、航空機を取り巻く地上に対するその航空機の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機と地上の地形起伏との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものと、
− 航空機の自動操縦装置とからなり、
上記の自動操縦装置が少なくとも、
− 航空機に対する最適勾配上昇コマンド(指令)を決定する第１手段と、
− (現在の飛行方向を維持しつつ、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて、航空機が、上記の地形起伏で得る)第１の高度ゲインが上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合する第２手段と、
− 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて)航空機が上記の地形起伏から得る第２の高度ゲインが、上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値が在るか否かを発見する第３手段と、
− 必要な場合、上記の地形起伏を超えさせることのできる飛行方向の変更値の１つを選択する第４手段と、
− 上昇コマンドおよび飛行方向コマンド、即ち、
・ 上記の第１高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、
・ 上記の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、上記の第４手段により選択された飛行方向変更値に対応する(よって、航空機の飛行方向を変更させる)飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンド
を航空機に与える第５手段とからなる。
【００２４】
特定の実施例では、上記の回避システムは、又、
− 飛行方向を変える飛行方向コマンドが与えられ、その結果地形起伏を横方向に回避することを自動的に知らせる表示手段および／または
− 空力学的形態を最適にする手段とを備える。
【００２５】
更に、上記の回避システムはパイロットが(その係合を)離脱できる手段を備えるのが望ましい。この場合、上記の回避システムは地形起伏を回避するのに必要な高度および飛行方向の変更の方法を(例えば、仮定高度と飛行方向を表示する高度および飛行方向表示器により)パイロットに知らせることができる。
【００２６】
更に、上記の自動操縦装置は航空機の自動操縦装置の1部であることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付図面により、本発明がどのように実施できるかが良く理解できる。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１に略示されている、本発明のシステム１は、航空機Ａ、特に、大型輸送用航空機用の地上２との衝突回避システムである。
【００２８】
このため、上記のシステム１は、
− 通常の衝突警告装置３であって、航空機Ａを取り巻く地上２に対するその航空機Ａの飛行をモニターし、現在の飛行特性(速度、勾配等)を維持すれば、航空機Ａと地上２の地形起伏４との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものと
− 航空機Ａの自動操縦装置５であって、接続部６により上記の衝突警告装置３に接続されるもの
とからなるタイプのもである。
【００２９】
上記の衝突警告装置３に関しては、特に、ＴＡＷＳ(地上感知および警告システム)装置、特に、ＥＧＰＷＳ(改良地上近接警告システム)タイプあるいはＧＣＡＳ(地上衝突回避システム)タイプのもである。
【００３０】
本発明によれば、上記の自動操縦装置５は少なくとも、特に、上記の衝突警告装置３が警告信号を伝達すると作動する以下の手段、即ち、
− 上記の航空機Ａの実際の飛行に対する航空機Ａの最適勾配上昇コマンドを通常の方法で決定する手段７と、
− 接続部９により上記の手段７に接続されている手段８であって、(図２から図４中ライン10によって図示されている現在の飛行方向を維持するコマンドと同時に、上記の手段７によって決定された上記の最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると、航空機Ａが、上記の地形起伏４から得る)第１の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合するものと、
− 接続部12によって上記の手段８に接続される手段11であって、
上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏４を超えるのに十分でない場合、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると、航空機Ａが上記の地形起伏４から得る)対応する高度ゲインΔＨ１が上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値ΔＣｉであって、ｉは１以上の整数であるものが在るか否かを発見するものと、
− 接続部14により上記の手段11に接続されている手段13であって、上記の手段11により発見された色々の飛行方向の変更値ΔＣｉから１つの飛行方向変更値を以下に記載の方法で選択し、上記手段11が唯一の可能な飛行方向変更値しか発見しない場合は、上記の手段13は勿論この１つの値を選択するものと、
− 接続部16によって上記の手段13に接続されている手段15であって、以下に記載の特定の上昇コマンドと、上記手段13によって選択された飛行方向変更値に従って航空機Ａの飛行方向を変更できる飛行方向コマンドとを決定するものと、
− 手段17、例えばスイッチ手段であって、図１中一点鎖線で示されている接続部18を介して図示されているように手段８により制御され、その目的がこの制御に従って上昇および飛行方向コマンドを伝達するものとからなる。
【００３１】
即ち、上記の手段17は接続部19および20により上記の手段７および15にそれぞれ接続されており、接続部21を介して、
− 上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏４を超えるのに十分であれば、航空機Ａの現在の飛行方向を維持するコマンドと共に、上記の手段７により決定された上記の最適勾配上昇コマンドに対応し、
− 上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏4を超えるのに十分でなければ、上記の手段15により決定されたコマンド、即ち、上記の地形起伏4を超えるのに十分な特定の上昇コマンドに対応するものと、上記の手段13によって選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドに対応する、上昇コマンドと飛行方向コマンドとを伝達する。
【００３２】
本発明の要旨において、最適勾配上昇コマンドは勾配を最大できるように連携されている推進力コマンドを考慮して決定される。航空機Ａの現在の推進力に対応する最大勾配は必ずしも最高である必要はないので、システム１は最大勾配が可能な限り最高となる推進力コマンドを決定する。
【００３３】
更に、本発明の要旨では、高度ゲインは地形起伏４で得られる高度と航空機Ａの現在の高度との差に対応する。
【００３４】
更に、最適勾配上昇コマンドは以下のように決定される。
第１の時間中では、航空機Ａは最大の迎角で上昇せられ、ついで、最大の勾配で上昇される。この第１の時間は地形起伏４を超えれる高さを最大にするように選択されるのが好ましい。
【００３５】
上記の地上衝突回避システム１は勿論又(例えば、自動操縦装置５に少なくとも部分的に統合できる)手段22を備え、この手段22は通常の方法で上記の航空機Ａに上記の接続部21を介して受け取った上昇コマンドと飛行方向コマンドとを与える。このため、通常のタイプのこの手段22は、例えば、上記の上昇コマンドと飛行方向コマンドとに基づき制御面設定コマンドを決定するための計算手段と、この制御面設定コマンドを受け取り、上記の上昇コマンドと飛行方向コマンドとを航空機Ａに与えるために対応する方法で上記制御面を移動させる、少なくとも１つの制御面を作動させる少なくとも１つの作動手段とからなる。
【００３６】
特定の実施例では、上記の自動操縦装置５は航空機Ａの自動操縦装置の１部である。
【００３７】
更に、好ましい実施例では、上記の地上衝突回避システム１は更に、上記の自動操縦装置５に、例えば、接続部24によって接続されている表示手段23を備え、この手段の目的は、航空機Ａのパイロットに、上記手段15によって決定された飛行方向変更コマンドを与えて、警告することである。この情報は、航空機Ａのコックピットに据えられている表示スクリーンにより目で見えるように、あるいは図示されていない通常の手段を用いて聞こえるようになされている。
【００３８】
図２に示されている例では、現在の飛行方向(ライン10)での航空機Ａの前方にある地形起伏４で得られる高度ゲインΔＨ０は上記の地形起伏４の対応するピーク４Ａを超えるのに十分である。この例では、手段17が上記の手段７からくるコマンド、即ち最適勾配上昇コマンドと航空機Ａの現在の飛行方向を維持するコマンドとを手段22に伝達する。この場合、地上２との衝突の回避はよって、(現在の飛行方向を維持しながら)その側方向の飛行経路を変更しないで航空機Ａを単に上昇させるだけで、簡単に行なわれる。
【００３９】
他方、図３と図４との例では、飛行方向(ライン10)を維持しながら最適勾配上昇コマンドを航空機Ａに与えることによって地形起伏から得られる高度ゲインΔＨ０は上記の地形起伏４の対応するピーク４Ｂを超えるのに十分ではない。この場合、手段17が、手段15によって決定される上昇コマンドと飛行方向コマンドとを伝達する。
【００４０】
前記のように、手段15により生じる飛行方向コマンドは、手段11によって発見された複数個の可能な飛行方向変更値ΔＣｉから手段13により選択された飛行方向変更値に従って航空機Ａの飛行方向を変える目的をもっている。
【００４１】
好ましい実施例では、上記の手段13は(発見された飛行方向変更値ΔＣｉ全てから)航空機Ａの現在の飛行方向(ライン10)から、即ち当初予想された側方の飛行経路から出来るだけ少なく航空機Ａをそらせられる、絶対値での最小飛行方向変更値を選択する。図３の例では、手段11は２つの飛行方向変更値ΔＣ１とΔＣ２とを発見した。この好ましい実施例では、手段13は、この例では最小の絶対値を有する飛行方向変更値ΔＣ１を選択する。
【００４２】
本発明の要旨内では、勿論、上記の手段13によって為される飛行方向変更値の選択については、その他の変形例を考えることができる。
− 第１変形例では、上記の手段13は航空機Ａの現在の飛行方向(ライン10)の両側で形成され、線分26および27により制限される所定の飛行方向変更範囲(図３ではΔＣＬ１＋ΔＣＬ２)内にある最低の地形起伏に対応する飛行方向変更値を選択する。図３の例では、飛行方向変更値ΔＣ２によって決定される飛行方向28にある地形起伏４の部分４Ｃは、飛行方向変更値ΔＣ１によって決定される飛行方向29にある地形起伏４の部分４Ｄより低いので、手段13はこの変形例では飛行方向変更値ΔＣ２を選択する。
− 第２の変形例では、対応する飛行方向の変化に必要なロール(横揺れ)角度が、航空機Ａの上昇飛行性能をあまり悪化させないように、絶対値で、所定値未満、例えば４５度である飛行方向変更値を選択する。
【００４３】
更に、上記手段15は、又、前記の方法で決定された飛行方向変更コマンドと連携する特定の上昇コマンドを決定する。
【００４４】
第１の簡単な実施例では、手段15によって決定される上記の特定の上昇コマンドは単に最適勾配上昇コマンドに対応する。同じ最適上昇コマンドについては、地形起伏４からほぼ等距離では、飛行方向変更用に得られる高度ゲインΔＨ２とΔＨ１とは、勿論飛行方向変更無しに得られる高度ゲインΔＨ０より低く、それは、飛行方向変更(図3)を行なうために航空機Ａによって用いられるエネルギーのせいである。
【００４５】
第２の実施例では、図４に示されているように、上記の手段15は特定の上昇コマンドとして、地形起伏4で高度ゲインΔＨＲを生じる(非最大勾配での)上昇コマンドを決定し、このコマンドは地形起伏４の対応部分４Ｄを超えるのに必要であると共に、通常の規定安全マージンを考慮しても十分であり、最大勾配上昇に関連する高度ゲインΔＨ１未満である。この第２実施例では、第１工程で、航空機Ａの経路偏位を最小にすることができる飛行方向(経路)変更値を決定し、ついで、(乗客の快適さのため)勾配の変化を最小にしながら地形起伏４を超えることのできる(非最大勾配での)上昇コマンドを決定するのが好ましい。
【００４６】
よって、この実施例は、対応する高度ゲインΔＨＲが地形起伏４(部分４Ｄ)を越すのに十分なので、航空機Ａの安全を損なうことなく(低勾配および低加速ゆえ)乗客の快適さを向上することができる。この第２実施例は、地形起伏を越えるのに必要な高度ゲインが、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えた際得られる高度ゲインΔＨ１未満である場合にのみ適用される。
【００４７】
更に、特定の実施例では、上記の自動操縦装置５(あるいは上記の手段22)は最初に上記の特定上昇コマンドを、次いで、飛行方向を変える飛行方向コマンドを航空機Ａに与える。これにより、できるだけ早く上昇コマンドを予想でき、よって、地形起伏４で得られる高度ゲインを最大にすることができる。
【００４８】
更に、特定の実施例では、上記の衝突警告装置３が警告信号を発すると、システム１は航空機Ａの空力学的形態を地形起伏４での高度ゲインを増加させるように変形し、そして手段７は、(この変形から生じる)航空機Ａの新たな空力学的形態を考慮して最適な勾配上昇コマンドを決定する。この特定の実施例は地形起伏４で得られる高度ゲインを増加させることが出来、特に、スラット、フラップ、および／またはスポイラ等の降着装置が(着陸態勢用に)展開される航空機の空港へのアプローチ中に適用できる。この場合、空力学的形態の変形は、時々、より高い上昇勾配を得るため、これら色々の機構(スラット、フラップ、および／またはスポイラ等の降着装置)を単に収縮させることからなる。然し、ある状況では、ある種の機構(特に、スラットあるいはフラップ)を少なくとも部分的に展開したままにしておくことがより望ましい。事実、航空機Ａの空力学的形態は航空機Ａの上昇飛行性能を最適にするように変形される。この空力学的形態の変形は自動的にあるいはパイロットにより(操作手順により)行なわれる。
【００４９】
本発明による地上との衝突回避システム１は、地上２の地形起伏４との衝突の危険が検知されるやいなや航空機Ａの飛行経路に作動し、この作動は自動的に、即ち、パイロットを介することなく行なわれる。よって、警告信号が衝突警告装置３によって伝達されるやいなや、上記のシステム１は、(航空機Ａの飛行に対する)、上昇コマンド、一般には、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて、地上２に対する航空機Ａの状況を改善するように作動する。
【００５０】
このようにするために、本発明によれば、
− そのような作動が上記の地形起伏４を超えるのに十分であれば、システム１は航空機Ａの飛行方向を変えないで、航空機Ａに最適勾配上昇コマンドを単に与え、これにより簡単に回避操縦(図２)を行なえる。
− (地形起伏４が非常に高いとかの)ある状況で起こりうる、上記の簡単な操縦では上記の地形起伏４を越すことができなければ、システム１は上記の地形起伏４があまり高くない方向に航空機を舵取りするために航空機Ａの飛行方向を変え、航空機Ａに、その方向(図３および図４)の地形起伏４を超えるのに少なくとも十分な特定の上昇コマンドを与える。
【００５１】
従って、本発明によるシステム１によれば、航空機Ａは、その前方にあるどの地形起伏４も超えることができる。
【００５２】
衝突から脱する(警告信号が無くなる)と、上記のシステム1は航空機Ａを操縦飛行範囲に戻すのが好ましい。
【００５３】
システム１はパイロットが(その係合を)離脱させることのできる手段(図示略)を備える。この場合、このシステム１は、(例えば、仮定高度および飛行方向を示す通常の高度および方向表示器により)地形起伏４を回避するために必要な高度および飛行方向変更をどのように行なうかを知らせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【図３】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【図４】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…衝突回避システム、２…地上、３…衝突警告装置、４…地形起伏、４Ｃ…最低地形起伏、５…自動操縦装置、７…第１手段、10…飛行方向、12…第２手段、11…第３手段、13…第４手段、17・22…第５手段、23…飛行方向を変更させる飛行方向コマンドを与えたことを自動的に知らせる手段、Ａ…航空機、ΔＨ０…第１高度ゲインΔＨ１・ΔＨ２…第２高度ゲイン、ΔＣ１・ΔＣ２…飛行方向の変更値、ΔＨＲ…超えるのに必要充分な高度ゲイン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機用の地上衝突回避方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの航空機、特に民間輸送航空機は衝突警告装置を備えており、この装置により航空機が地上と衝突する危険があると警告信号を伝達することができる。この衝突警告装置としては、特に、ＥＧＰＷＳ(改良地上感知近接警告システム)タイプあるいはＧＣＡＳ(地上衝突回避システム)タイプのＴＡＷＳ装置(地上衝突警告システム)がある。
【０００３】
そのような衝突警告装置が警告信号を伝達する場合、全ての操作、特に、地上との衝突を避けるため航空機を手動で操縦するように、パイロットに送られる。
【０００４】
米国特許第４,９２４,４０１号は航空機と地上との衝突を自動的に回避する目的を有する解決策を提案している。この解決策は航空機がそれより以下に降下してはいけない最小高度を決定し、この最小高度を航空機が降下中に通過すると自動操縦装置により航空機を自動操縦し、自動的に航空機を上昇するよう指示して地上との衝突を回避するようにすることからなる。
【特許文献１】米国特許第４,９２４,４０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然し、この既知の解決策は、特に、航空機が急降下している間パイロットがそれに気が付かない場合に採用される。このため、航空機の軌道内での行動を起こすのが遅くなるという短所を有し、この軌道上での作動は勿論遅くなればなるほど大きくなる。また、例えば多くの乗客用の航空機に適用されると、この既知の解決策は不快な状況、あるいは乗客に潜在的な危険をもたらす。更に、軌道での作動では航空機が地上との衝突を回避し得ないという危険はその作動が遅くなる故高い。
【０００６】
本発明の目的は、これらの短所を克服することで、特に、航空機用の効果的な地上との衝突回避方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため、本発明による方法では、衝突警告装置が用いられており、この装置は、航空機を取り巻く地上に対するその航空機の飛行をモニターし、現在の飛行特性(速度、勾配等)を維持することにより航空機と地上の地形起伏(relief)との間に衝突の危険があれば警告信号を伝達することができるものであって、上記の衝突警告装置が警告信号を伝達すると、自動的に、
Ａ) 航空機に対する最適の勾配上昇コマンドが決定され、
Ｂ) (上記の最適勾配上昇コマンドを、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に航空機に与えると、航空機が、上記の地形起伏から得る)第１の高度ゲインが上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合し、
Ｃ) この照合により、
ａ) 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であれば、上記の最適勾配上昇コマンドが、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に航空機に与えられ、
ｂ) 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて)航空機が上記の地形起伏で得る、第２の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値が在るか否か見るため調査を行い、そうであれば、
α) 上記の地形起伏を超えさせることのできる飛行方向の変更値の１つを選択し、
β) こうして選択された飛行方向の変更値に対応する (よって、航空機の飛行方向を変える) 飛行方向のコマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドが航空機に与えられる。
【０００８】
本発明の方法は、地上の地形起伏との衝突の危険が検知されるやいなや、航空機の軌道に作動するという利点を有し、この作動は自動的に、即ち、パイロットの介入なしに行なわれる。よって、警告信号が伝達されると、下記のような(航空機の飛行に対する)上昇コマンド、一般的には最適勾配上昇コマンドを与えることによって、地上に対する航空機の状況を改善するように自動作動が採られる。
【０００９】
このため、本発明によれば、
・ そのような作動が地形起伏を超えるのに十分であれば、航空機の飛行方向を変えることなく単に最適勾配上昇コマンドが航空機に与えられ、簡単な回避操縦が行なえ、
・ ある状況(非常に高い地形起伏等)で起きる、上記の簡単な操縦が地形起伏を超えるのに十分でない場合、地形起伏がそれ程高くない方向に航空機を舵取りするため航空機の飛行方向を変え、その方向で上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを(単に)航空機に与える。
【００１０】
よって、本発明によれば、原則として航空機の前方に位置するどの地形起伏も越える可能性がある。
【００１１】
本発明の要旨において、“勾配”は実際の勾配と航空機の姿勢角度との両方を意味する。
“飛行方向”は実際の飛行方向と航空機のルート(航路)との両方を意味する。
【００１２】
更に、本発明の要旨において、最適勾配上昇コマンドは、勾配を最大にできるよう、連携する推進力コマンドを考慮して決定される。航空機の現在の推進力に対応する最大勾配は必ずしも最高である必要はないので、最大勾配は、可能なかぎり最高になる推進力コマンドが決定される。
【００１３】
第１の簡単な実施例では、工程Ｃ、ｂ、βで航空機に与えられる特定の上昇コマンドは最適勾配上昇コマンドに対応する。
【００１４】
第２の実施例では、(非最大勾配での)特定の上昇コマンドとして、上記の地形起伏を超えるのに必要で十分な高度ゲインに対応する、高度ゲインが上記の地形起伏で生じる上昇コマンドが決定される。この第２の実施例では、本方法は先ず航空機の航路偏位を最小にできる飛行方向(あるいはルート)の値を決定し、(乗客の快適のために)勾配変化を最小にさせつつ、地形起伏を超えることのできる(非最大勾配での)上昇コマンドが決定される。この第２の実施例は、よって、上記の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であるため、航空機の安全を損なうことなく(その少ない勾配と低加速により)乗客の快適さを高めることができる。この第２の実施例は勿論地形起伏を超えるのに必要なゲインが、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると得られる高度ゲイン未満である場合のみに適用される。というのは、そうでなければ、最適勾配上昇コマンドが与えられるからである。
【００１５】
更に、上記地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドはその地形起伏に対する高度マージン(安全マージン)を考慮して計算されるのが好ましい。
【００１６】
更に、工程Ｃ、ｂ、αでは航空機を現在の飛行方向から、即ち当初予想された横方向の飛行航路から出来るだけすくなく航空機をそらせることのできる、絶対値での最小飛行方向変更値を(発見された全ての飛行方向の変更値から)選択するのが好ましい。
【００１７】
本発明の要旨において、工程Ｃ、ｂ、αで用いられる飛行方向の変更値の選択についてのその他の変形例を考えることも勿論できる。
特に、
・ 第１の変形例では、最小の地形起伏に対応し、航空機の現在の飛行方向の両側に形成される、所定の飛行方向の変更値範囲内にある飛行方向の変更値が決定され、
・ 第２の変形例では、対応する飛行方向の変化に必要なロール(横揺れ)角度が、航空機の上昇飛行性能(可能な最大勾配)をさほど悪化させないように、例えば４５度未満の所定値の絶対値で飛行方向の変更値が選択される。
【００１８】
特定の実施例では、工程Ｃ、ｂ、βでは、最初、上記の特定の上昇コマンドが与えられ、次いで、飛行方向を変える飛行方向コマンドが与えられる。これによりできるだけ早く上昇コマンドが予想され、よって、地形起伏で得られる高度ゲインを最大にできる。
【００１９】
更に、特定の実施例では、上記の衝突警告装置が警告信号を伝達すると、航空機の空力学的形態は地形起伏での高度ゲインを増加させるように変形し、工程Ａで、(この変形から生じる)航空機の新たな空力学的形態を考慮して最適勾配上昇コマンドが決定される。この特定の実施例は地形起伏で得られる高度ゲインを増加することができ、特に、スラット、フラップおよび／またはスポイラなどの降着装置が着陸態勢用に展開される空港へのアプローチ(接近)中の航空機に適用できる。この場合、空力学的形態の変形は、時々、より良い上昇勾配を得るためこれらの機構を単に収縮させることからなる。然し、ある状況では、ある種の機構(特に、スラットあるいはフラップ)は少なくとも部分的に展開されたままにしておくことがより望ましい。事実、航空機の空力学的形態は、航空機の上昇飛行性能を最適にするように変形される。空力学的形態の変形は自動的に、あるいはパイロットにより(操縦手順により)行なわれる。
【００２０】
飛行方向を変える飛行方向コマンドが工程Ｃ、ｂ、βで与えられると、識別信号がこの(飛行方向変更)コマンドが与えられたことをパイロットに知らせるために操縦席に伝達される。このために、上記の飛行方向の変更コマンドと、上昇コマンドおよび地上との衝突回避関数とをパイロットに示すことができる。
【００２１】
更に、衝突の危険が無くなると、航空機は操縦飛行範囲に戻るのが好ましい。
【００２２】
本発明は航空機用の地上との衝突回避システムにも関する。
【００２３】
本発明によれば、この種のシステムは、
− 衝突警告装置であって、航空機を取り巻く地上に対するその航空機の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機と地上の地形起伏との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものと、
− 航空機の自動操縦装置とからなり、
上記の自動操縦装置が少なくとも、
− 航空機に対する最適勾配上昇コマンド(指令)を決定する第１手段と、
− (現在の飛行方向を維持しつつ、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて、航空機が、上記の地形起伏で得る)第１の高度ゲインが上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合する第２手段と、
− 上記の第１の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて)航空機が上記の地形起伏から得る第２の高度ゲインが、上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値が在るか否かを発見する第３手段と、
− 必要な場合、上記の地形起伏を超えさせることのできる飛行方向の変更値の１つを選択する第４手段と、
− 上昇コマンドおよび飛行方向コマンド、即ち、
・ 上記の第１高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、
・ 上記の高度ゲインが上記の地形起伏を超えるのに十分でなければ、上記の第４手段により選択された飛行方向変更値に対応する(よって、航空機の飛行方向を変更させる)飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンド
を航空機に与える第５手段とからなる。
【００２４】
特定の実施例では、上記の回避システムは、又、
− 飛行方向を変える飛行方向コマンドが与えられ、その結果地形起伏を横方向に回避することを自動的に知らせる表示手段および／または
− 空力学的形態を最適にする手段とを備える。
【００２５】
更に、上記の回避システムはパイロットが(その係合を)離脱できる手段を備えるのが望ましい。この場合、上記の回避システムは地形起伏を回避するのに必要な高度および飛行方向の変更の方法を(例えば、仮定高度と飛行方向を表示する高度および飛行方向表示器により)パイロットに知らせることができる。
【００２６】
更に、上記の自動操縦装置は航空機の自動操縦装置の1部であることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付図面により、本発明がどのように実施できるかが良く理解できる。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１に略示されている、本発明のシステム１は、航空機Ａ、特に、大型輸送用航空機用の地上２との衝突回避システムである。
【００２８】
このため、上記のシステム１は、
− 通常の衝突警告装置３であって、航空機Ａを取り巻く地上２に対するその航空機Ａの飛行をモニターし、現在の飛行特性(速度、勾配等)を維持すれば、航空機Ａと地上２の地形起伏４との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものと
− 航空機Ａの自動操縦装置５であって、接続部６により上記の衝突警告装置３に接続されるもの
とからなるタイプのもである。
【００２９】
上記の衝突警告装置３に関しては、特に、ＴＡＷＳ(地上感知および警告システム)装置、特に、ＥＧＰＷＳ(改良地上近接警告システム)タイプあるいはＧＣＡＳ(地上衝突回避システム)タイプのもである。
【００３０】
本発明によれば、上記の自動操縦装置５は少なくとも、特に、上記の衝突警告装置３が警告信号を伝達すると作動する以下の手段、即ち、
− 上記の航空機Ａの実際の飛行に対する航空機Ａの最適勾配上昇コマンドを通常の方法で決定する手段７と、
− 接続部９により上記の手段７に接続されている手段８であって、(図２から図４中ライン10によって図示されている現在の飛行方向を維持するコマンドと同時に、上記の手段７によって決定された上記の最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると、航空機Ａが、上記の地形起伏４から得る)第１の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏を越えるのに十分か否かを照合するものと、
− 接続部12によって上記の手段８に接続される手段11であって、
上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏４を超えるのに十分でない場合、(最適勾配上昇コマンドを航空機に与えると、航空機Ａが上記の地形起伏４から得る)対応する高度ゲインΔＨ１が上記の地形起伏を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値ΔＣｉであって、ｉは１以上の整数であるものが在るか否かを発見するものと、
− 接続部14により上記の手段11に接続されている手段13であって、上記の手段11により発見された色々の飛行方向の変更値ΔＣｉから１つの飛行方向変更値を以下に記載の方法で選択し、上記手段11が唯一の可能な飛行方向変更値しか発見しない場合は、上記の手段13は勿論この１つの値を選択するものと、
− 接続部16によって上記の手段13に接続されている手段15であって、以下に記載の特定の上昇コマンドと、上記手段13によって選択された飛行方向変更値に従って航空機Ａの飛行方向を変更できる飛行方向コマンドとを決定するものと、
− 手段17、例えばスイッチ手段であって、図１中一点鎖線で示されている接続部18を介して図示されているように手段８により制御され、その目的がこの制御に従って上昇および飛行方向コマンドを伝達するものとからなる。
【００３１】
即ち、上記の手段17は接続部19および20により上記の手段７および15にそれぞれ接続されており、接続部21を介して、
− 上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏４を超えるのに十分であれば、航空機Ａの現在の飛行方向を維持するコマンドと共に、上記の手段７により決定された上記の最適勾配上昇コマンドに対応し、
− 上記の高度ゲインΔＨ０が上記の地形起伏4を超えるのに十分でなければ、上記の手段15により決定されたコマンド、即ち、上記の地形起伏4を超えるのに十分な特定の上昇コマンドに対応するものと、上記の手段13によって選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドに対応する、上昇コマンドと飛行方向コマンドとを伝達する。
【００３２】
本発明の要旨において、最適勾配上昇コマンドは勾配を最大できるように連携されている推進力コマンドを考慮して決定される。航空機Ａの現在の推進力に対応する最大勾配は必ずしも最高である必要はないので、システム１は最大勾配が可能な限り最高となる推進力コマンドを決定する。
【００３３】
更に、本発明の要旨では、高度ゲインは地形起伏４で得られる高度と航空機Ａの現在の高度との差に対応する。
【００３４】
更に、最適勾配上昇コマンドは以下のように決定される。
第１の時間中では、航空機Ａは最大の迎角で上昇せられ、ついで、最大の勾配で上昇される。この第１の時間は地形起伏４を超えれる高さを最大にするように選択されるのが好ましい。
【００３５】
上記の地上衝突回避システム１は勿論又(例えば、自動操縦装置５に少なくとも部分的に統合できる)手段22を備え、この手段22は通常の方法で上記の航空機Ａに上記の接続部21を介して受け取った上昇コマンドと飛行方向コマンドとを与える。このため、通常のタイプのこの手段22は、例えば、上記の上昇コマンドと飛行方向コマンドとに基づき制御面設定コマンドを決定するための計算手段と、この制御面設定コマンドを受け取り、上記の上昇コマンドと飛行方向コマンドとを航空機Ａに与えるために対応する方法で上記制御面を移動させる、少なくとも１つの制御面を作動させる少なくとも１つの作動手段とからなる。
【００３６】
特定の実施例では、上記の自動操縦装置５は航空機Ａの自動操縦装置の１部である。
【００３７】
更に、好ましい実施例では、上記の地上衝突回避システム１は更に、上記の自動操縦装置５に、例えば、接続部24によって接続されている表示手段23を備え、この手段の目的は、航空機Ａのパイロットに、上記手段15によって決定された飛行方向変更コマンドを与えて、警告することである。この情報は、航空機Ａのコックピットに据えられている表示スクリーンにより目で見えるように、あるいは図示されていない通常の手段を用いて聞こえるようになされている。
【００３８】
図２に示されている例では、現在の飛行方向(ライン10)での航空機Ａの前方にある地形起伏４で得られる高度ゲインΔＨ０は上記の地形起伏４の対応するピーク４Ａを超えるのに十分である。この例では、手段17が上記の手段７からくるコマンド、即ち最適勾配上昇コマンドと航空機Ａの現在の飛行方向を維持するコマンドとを手段22に伝達する。この場合、地上２との衝突の回避はよって、(現在の飛行方向を維持しながら)その側方向の飛行経路を変更しないで航空機Ａを単に上昇させるだけで、簡単に行なわれる。
【００３９】
他方、図３と図４との例では、飛行方向(ライン10)を維持しながら最適勾配上昇コマンドを航空機Ａに与えることによって地形起伏から得られる高度ゲインΔＨ０は上記の地形起伏４の対応するピーク４Ｂを超えるのに十分ではない。この場合、手段17が、手段15によって決定される上昇コマンドと飛行方向コマンドとを伝達する。
【００４０】
前記のように、手段15により生じる飛行方向コマンドは、手段11によって発見された複数個の可能な飛行方向変更値ΔＣｉから手段13により選択された飛行方向変更値に従って航空機Ａの飛行方向を変える目的をもっている。
【００４１】
好ましい実施例では、上記の手段13は(発見された飛行方向変更値ΔＣｉ全てから)航空機Ａの現在の飛行方向(ライン10)から、即ち当初予想された側方の飛行経路から出来るだけ少なく航空機Ａをそらせられる、絶対値での最小飛行方向変更値を選択する。図３の例では、手段11は２つの飛行方向変更値ΔＣ１とΔＣ２とを発見した。この好ましい実施例では、手段13は、この例では最小の絶対値を有する飛行方向変更値ΔＣ１を選択する。
【００４２】
本発明の要旨内では、勿論、上記の手段13によって為される飛行方向変更値の選択については、その他の変形例を考えることができる。
− 第１変形例では、上記の手段13は航空機Ａの現在の飛行方向(ライン10)の両側で形成され、線分26および27により制限される所定の飛行方向変更範囲(図３ではΔＣＬ１＋ΔＣＬ２)内にある最低の地形起伏に対応する飛行方向変更値を選択する。図３の例では、飛行方向変更値ΔＣ２によって決定される飛行方向28にある地形起伏４の部分４Ｃは、飛行方向変更値ΔＣ１によって決定される飛行方向29にある地形起伏４の部分４Ｄより低いので、手段13はこの変形例では飛行方向変更値ΔＣ２を選択する。
− 第２の変形例では、対応する飛行方向の変化に必要なロール(横揺れ)角度が、航空機Ａの上昇飛行性能をあまり悪化させないように、絶対値で、所定値未満、例えば４５度である飛行方向変更値を選択する。
【００４３】
更に、上記手段15は、又、前記の方法で決定された飛行方向変更コマンドと連携する特定の上昇コマンドを決定する。
【００４４】
第１の簡単な実施例では、手段15によって決定される上記の特定の上昇コマンドは単に最適勾配上昇コマンドに対応する。同じ最適上昇コマンドについては、地形起伏４からほぼ等距離では、飛行方向変更用に得られる高度ゲインΔＨ２とΔＨ１とは、勿論飛行方向変更無しに得られる高度ゲインΔＨ０より低く、それは、飛行方向変更(図3)を行なうために航空機Ａによって用いられるエネルギーのせいである。
【００４５】
第２の実施例では、図４に示されているように、上記の手段15は特定の上昇コマンドとして、地形起伏4で高度ゲインΔＨＲを生じる(非最大勾配での)上昇コマンドを決定し、このコマンドは地形起伏４の対応部分４Ｄを超えるのに必要であると共に、通常の規定安全マージンを考慮しても十分であり、最大勾配上昇に関連する高度ゲインΔＨ１未満である。この第２実施例では、第１工程で、航空機Ａの経路偏位を最小にすることができる飛行方向(経路)変更値を決定し、ついで、(乗客の快適さのため)勾配の変化を最小にしながら地形起伏４を超えることのできる(非最大勾配での)上昇コマンドを決定するのが好ましい。
【００４６】
よって、この実施例は、対応する高度ゲインΔＨＲが地形起伏４(部分４Ｄ)を越すのに十分なので、航空機Ａの安全を損なうことなく(低勾配および低加速ゆえ)乗客の快適さを向上することができる。この第２実施例は、地形起伏を越えるのに必要な高度ゲインが、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えた際得られる高度ゲインΔＨ１未満である場合にのみ適用される。
【００４７】
更に、特定の実施例では、上記の自動操縦装置５(あるいは上記の手段22)は最初に上記の特定上昇コマンドを、次いで、飛行方向を変える飛行方向コマンドを航空機Ａに与える。これにより、できるだけ早く上昇コマンドを予想でき、よって、地形起伏４で得られる高度ゲインを最大にすることができる。
【００４８】
更に、特定の実施例では、上記の衝突警告装置３が警告信号を発すると、システム１は航空機Ａの空力学的形態を地形起伏４での高度ゲインを増加させるように変形し、そして手段７は、(この変形から生じる)航空機Ａの新たな空力学的形態を考慮して最適な勾配上昇コマンドを決定する。この特定の実施例は地形起伏４で得られる高度ゲインを増加させることが出来、特に、スラット、フラップ、および／またはスポイラ等の降着装置が(着陸態勢用に)展開される航空機の空港へのアプローチ中に適用できる。この場合、空力学的形態の変形は、時々、より高い上昇勾配を得るため、これら色々の機構(スラット、フラップ、および／またはスポイラ等の降着装置)を単に収縮させることからなる。然し、ある状況では、ある種の機構(特に、スラットあるいはフラップ)を少なくとも部分的に展開したままにしておくことがより望ましい。事実、航空機Ａの空力学的形態は航空機Ａの上昇飛行性能を最適にするように変形される。この空力学的形態の変形は自動的にあるいはパイロットにより(操作手順により)行なわれる。
【００４９】
本発明による地上との衝突回避システム１は、地上２の地形起伏４との衝突の危険が検知されるやいなや航空機Ａの飛行経路に作動し、この作動は自動的に、即ち、パイロットを介することなく行なわれる。よって、警告信号が衝突警告装置３によって伝達されるやいなや、上記のシステム１は、(航空機Ａの飛行に対する)、上昇コマンド、一般には、最適勾配上昇コマンドを航空機に与えて、地上２に対する航空機Ａの状況を改善するように作動する。
【００５０】
このようにするために、本発明によれば、
− そのような作動が上記の地形起伏４を超えるのに十分であれば、システム１は航空機Ａの飛行方向を変えないで、航空機Ａに最適勾配上昇コマンドを単に与え、これにより簡単に回避操縦(図２)を行なえる。
− (地形起伏４が非常に高いとかの)ある状況で起こりうる、上記の簡単な操縦では上記の地形起伏４を越すことができなければ、システム１は上記の地形起伏４があまり高くない方向に航空機を舵取りするために航空機Ａの飛行方向を変え、航空機Ａに、その方向(図３および図４)の地形起伏４を超えるのに少なくとも十分な特定の上昇コマンドを与える。
【００５１】
従って、本発明によるシステム１によれば、航空機Ａは、その前方にあるどの地形起伏４も超えることができる。
【００５２】
衝突から脱する(警告信号が無くなる)と、上記のシステム1は航空機Ａを操縦飛行範囲に戻すのが好ましい。
【００５３】
システム１はパイロットが(その係合を)離脱させることのできる手段(図示略)を備える。この場合、このシステム１は、(例えば、仮定高度および飛行方向を示す通常の高度および方向表示器により)地形起伏４を回避するために必要な高度および飛行方向変更をどのように行なうかを知らせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【図３】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【図４】本発明によるシステムの必須の特徴を良く説明することが出来る、色々の飛行状況の略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…衝突回避システム、２…地上、３…衝突警告装置、４…地形起伏、４Ｃ…最低地形起伏、５…自動操縦装置、７…第１手段、10…飛行方向、12…第２手段、11…第３手段、13…第４手段、17・22…第５手段、23…飛行方向を変更させる飛行方向コマンドを与えたことを自動的に知らせる手段、Ａ…航空機、ΔＨ０…第１高度ゲインΔＨ１・ΔＨ２…第２高度ゲイン、ΔＣ１・ΔＣ２…飛行方向の変更値、ΔＨＲ…超えるのに必要充分な高度ゲイン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機(Ａ)用の地上との衝突回避方法であって、この方法によれば、
衝突警告装置(３)であって、航空機(Ａ)を取り巻く地上(２)に対するその航空機(Ａ)の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機(Ａ)と地上(２)の地形起伏(４)との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものが用いられており、上記の衝突警告装置(３)が警告信号を発すると、自動的に、
Ａ) 航空機(Ａ)に対する最適勾配上昇コマンドが決定され、
Ｂ) 現在の飛行方向を維持するコマンドと共に、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて、航空機(Ａ)が、上記の地形起伏(４)で得る第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を越えるのに十分か否かが照合され、
Ｃ) この照合により、上記の第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得た第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が、上記の地形起伏(４)を超えるのに十分である少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)が在るか否か分かるために調査がなされるものにおいて、工程 Ｃ)で、
ａ) 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、自動的に航空機に与え、
ｂ) 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得た第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分となる少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)があれば、
α) 上記の地形起伏(４)を越えさせることができる上記の飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)の１つが自動的に選択され、
β) こうして選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏(４)を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを航空機(Ａ)に自動的に与えることを特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βで航空機(Ａ)に与えられる上記の特定の上昇コマンドが最適勾配上昇コマンドに対応することを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βで航空機(Ａ)に与えられる上記の特定の上昇コマンドとして、上記の地形起伏(４)を越えるのに必要で十分な高度ゲインに対応する高度ゲイン(ΔＨＲ)を地形起伏で生じる上昇コマンドが決定されることを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、絶対値で最小である飛行方向変更値(ΔＣ１)が選択されることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、最低地形起伏(４Ｃ)に対応し、航空機(Ａ)の現在の飛行方向(10)の両側に形成される所定の飛行方向変更範囲内にある飛行方向変更値(ΔＣ２)が選択されることを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、対応する飛行方向変更に必要なロール(横揺れ)角度が、絶対値で、所定値未満である、飛行方向変更値が選択されることを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項項１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βにおいて、最初に、上記の特定の上昇コマンドが与えられ、次いで、飛行方向を変更する飛行方向コマンドが与えられることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項項１〜７のいずれか１項に記載の方法であって、上記の衝突警告装置(３)が警告信号を伝達すると、航空機(Ａ)の空力学的形態が、地形起伏(４)での高度ゲインを増加させるように変形され、工程Ａで、航空機(Ａ)の新たな空力学的形態を考慮して最適勾配上昇コマンドが決定されることを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項項１〜８のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βにおいて、飛行方向を変更させる飛行方向コマンドが与えられると、航空機(Ａ)のコックピットにその飛行方向コマンドが与えられたことをパイロットに知らせる表示信号が伝達されることを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項項１〜９のいずれか１項に記載の方法であって、衝突の危険が無くなると、航空機(Ａ)は操縦飛行範囲に戻されることを特徴とするもの。
【請求項１１】
航空機(Ａ)用の地上との衝突回避システム(１)であって、
航空機(Ａ)を取り巻く地上(２)に対するその航空機(Ａ)の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機(Ａ)と地上(２)の地形起伏(４)との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達する衝突警告装置(３)と
・ 航空機(Ａ)の自動操縦装置(５)とからなり、
・ 上記の自動操縦装置(５)が少なくとも、
航空機(Ａ)に対する最適勾配上昇コマンドを決定する第１手段(７)と、
現在の飛行方向を維持しつつ、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えると、航空機(Ａ)が、上記の地形起伏(４)で得る第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を越えるのに十分か否かを照合する第２手段(12)と、
・ 上記の第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得られる第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)が在るか否かを発見する第３手段(11)とからなるものであって、
上記の自動操縦装置(５)が更に、
必要な場合、上記の地形起伏(４)を超えさせることのできる、飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)の１つを自動的に選択する第４手段(13)と、
上昇コマンドおよび飛行方向コマンド、即ち、
・ 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、
・ 上記の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、上記の第４手段(13)により選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを、
航空機(Ａ)に自動的に与える第５手段(17、22)とを備えることを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１１に記載した衝突回避システムであって、更に、飛行方向を変更させる飛行方向コマンドを与えたことを自動的に知らせる手段(23)を備えることを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１１あるいは１２に記載の衝突回避システムであって、更に、空力学的形態を最適にする手段を備えることを特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の衝突回避システムであって、更に、パイロットが(その係合を)離脱できる手段を備えることを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の衝突回避システムであって、更に、上記の自動操縦装置(５)が航空機(Ａ)の自動操縦装置の一部であることを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の衝突回避システム(１)を備えることを特徴とする航空機。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施することの出来るシステム(１)を備えることを特徴とする航空機。
【請求項１】
航空機(Ａ)用の地上との衝突回避方法であって、この方法によれば、
衝突警告装置(３)であって、航空機(Ａ)を取り巻く地上(２)に対するその航空機(Ａ)の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機(Ａ)と地上(２)の地形起伏(４)との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達することができるものが用いられており、上記の衝突警告装置(３)が警告信号を発すると、自動的に、
Ａ) 航空機(Ａ)に対する最適勾配上昇コマンドが決定され、
Ｂ) 現在の飛行方向を維持するコマンドと共に、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて、航空機(Ａ)が、上記の地形起伏(４)で得る第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を越えるのに十分か否かが照合され、
Ｃ) この照合により、上記の第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得た第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が、上記の地形起伏(４)を超えるのに十分である少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)が在るか否か分かるために調査がなされるものにおいて、工程 Ｃ)で、
ａ) 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、自動的に航空機に与え、
ｂ) 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得た第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分となる少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)があれば、
α) 上記の地形起伏(４)を越えさせることができる上記の飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)の１つが自動的に選択され、
β) こうして選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏(４)を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを航空機(Ａ)に自動的に与えることを特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βで航空機(Ａ)に与えられる上記の特定の上昇コマンドが最適勾配上昇コマンドに対応することを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βで航空機(Ａ)に与えられる上記の特定の上昇コマンドとして、上記の地形起伏(４)を越えるのに必要で十分な高度ゲインに対応する高度ゲイン(ΔＨＲ)を地形起伏で生じる上昇コマンドが決定されることを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、絶対値で最小である飛行方向変更値(ΔＣ１)が選択されることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、最低地形起伏(４Ｃ)に対応し、航空機(Ａ)の現在の飛行方向(10)の両側に形成される所定の飛行方向変更範囲内にある飛行方向変更値(ΔＣ２)が選択されることを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、αにおいて、対応する飛行方向変更に必要なロール(横揺れ)角度が、絶対値で、所定値未満である、飛行方向変更値が選択されることを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項項１〜６のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βにおいて、最初に、上記の特定の上昇コマンドが与えられ、次いで、飛行方向を変更する飛行方向コマンドが与えられることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項項１〜７のいずれか１項に記載の方法であって、上記の衝突警告装置(３)が警告信号を伝達すると、航空機(Ａ)の空力学的形態が、地形起伏(４)での高度ゲインを増加させるように変形され、工程Ａで、航空機(Ａ)の新たな空力学的形態を考慮して最適勾配上昇コマンドが決定されることを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項項１〜８のいずれか１項に記載の方法であって、工程Ｃ、ｂ、βにおいて、飛行方向を変更させる飛行方向コマンドが与えられると、航空機(Ａ)のコックピットにその飛行方向コマンドが与えられたことをパイロットに知らせる表示信号が伝達されることを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項項１〜９のいずれか１項に記載の方法であって、衝突の危険が無くなると、航空機(Ａ)は操縦飛行範囲に戻されることを特徴とするもの。
【請求項１１】
航空機(Ａ)用の地上との衝突回避システム(１)であって、
航空機(Ａ)を取り巻く地上(２)に対するその航空機(Ａ)の飛行をモニターし、現在の飛行特性を維持すれば、航空機(Ａ)と地上(２)の地形起伏(４)との間に衝突の危険があると、警告信号を伝達する衝突警告装置(３)と
・ 航空機(Ａ)の自動操縦装置(５)とからなり、
・ 上記の自動操縦装置(５)が少なくとも、
航空機(Ａ)に対する最適勾配上昇コマンドを決定する第１手段(７)と、
現在の飛行方向を維持しつつ、上記の最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えると、航空機(Ａ)が、上記の地形起伏(４)で得る第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を越えるのに十分か否かを照合する第２手段(12)と、
・ 上記の第１の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、最適勾配上昇コマンドを航空機(Ａ)に与えて航空機(Ａ)が上記の地形起伏(４)から得られる第２の高度ゲイン(ΔＨ１、ΔＨ２)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分である、少なくとも１つの飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)が在るか否かを発見する第３手段(11)とからなるものであって、
上記の自動操縦装置(５)が更に、
必要な場合、上記の地形起伏(４)を超えさせることのできる、飛行方向の変更値(ΔＣ１、ΔＣ２)の１つを自動的に選択する第４手段(13)と、
上昇コマンドおよび飛行方向コマンド、即ち、
・ 上記の第１高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分であれば、現在の飛行方向を維持するコマンドと共に上記の最適勾配上昇コマンドを、
・ 上記の高度ゲイン(ΔＨ０)が上記の地形起伏(４)を超えるのに十分でなければ、上記の第４手段(13)により選択された飛行方向変更値に対応する飛行方向コマンドと共に、上記の地形起伏を超えるのに十分な特定の上昇コマンドを、
航空機(Ａ)に自動的に与える第５手段(17、22)とを備えることを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１１に記載した衝突回避システムであって、更に、飛行方向を変更させる飛行方向コマンドを与えたことを自動的に知らせる手段(23)を備えることを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１１あるいは１２に記載の衝突回避システムであって、更に、空力学的形態を最適にする手段を備えることを特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の衝突回避システムであって、更に、パイロットが(その係合を)離脱できる手段を備えることを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の衝突回避システムであって、更に、上記の自動操縦装置(５)が航空機(Ａ)の自動操縦装置の一部であることを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の衝突回避システム(１)を備えることを特徴とする航空機。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施することの出来るシステム(１)を備えることを特徴とする航空機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５３６７３６（Ｐ２００８−５３６７３６Ａ）
【公表日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０１３５０（Ｐ２００８−５０１３５０）
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０００４５７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９７５９２
【国際公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（５０６３５５２５７）エアバス フランス (117)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１日（２００６．３．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０００４５７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９７５９２
【国際公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（５０６３５５２５７）エアバス フランス (117)
【Ｆターム（参考）】
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