自动防止飞行器过大下降速率的方法及装置

具体实施方式

根据本发明的并在图1和2中示意性示出的装置1是自动保护飞行器AC，尤其是运输机，免于过大下降速率的装置。

在本发明的范围内，术语“过大下降速率”是指飞行器AC的这样一种飞行状况，即在下降时，在给定的相对于地面的高度下，飞行器AC的(下降)竖直速度对于该高度来说过大。特别低，由于存在与地面碰撞的危险，飞行器AC原则上在这种高度上是不允许以这种竖直速度飞行的。

图1和图2中，所述的装置1(出于在附图中简化的原因)被示出为位于飞行器AC的外部(在本例中的飞行器为运输机)，而实际上它是安装在飞行器上的。

根据本发明，所述机载装置1包括：

-信息源组2，包括用于自动测量飞行器AC的当前竖直速度的惯用装置(未具体显示)和用于自动测量飞行器的当前对地高度的惯用装置(亦未具体显示)；

-如下所述能够发出保护触发信号的装置3。该装置3包括装置4，装置4用于将由所述信息源组2测量(并从未示出的连接装置接收)或使用未示出的合适装置测量的当前飞行参数(当前竖直速度和高度)与被称为安全包线的至少一个飞行包线进行对比。该安全包线取决于未许可的飞行包线。所述未许可的飞行包线通常定义多对竖直速度和高度，其说明了过大下降速率且原则上对所述飞行器AC来说是不许可的。所述的装置3进一步包括：通过连接装置6、22与所述装置4相连的装置5、21，装置5、21构造成至少在所述当前飞行参数是所述安全包线的一部分时，发出保护触发信号。

-计算单元8，其通过连接装置9、10分别与所述信息源组2和所述装置3相连，并且设置用来在触发信号(被所述装置3)发出的情况下，自动产生保护命令以控制作用于飞行器竖直速度的、飞行器AC的控制表面G1和G2；以及

-一组惯用操作设备11，分别与飞行器的所述控制表面G1和G2相关联，并且构造为将(通过连接装置13)接收到的(控制)命令，包括所述的保护命令，如图所示经由点划线所示的连接装置12，自动应用到所述的控制表面G1和G2，在本发明的范围内，上述控制表面G1和G2从而作用于飞行器AC的竖直速度。

根据本发明，所述计算单元8构造成可以产生保护命令，使得当它们被应用到所述控制表面G1和G2时，它们允许使飞行器AC避免位于所述未许可的飞行包线内。

因此，如果出现过大下降速率，根据本发明的装置1就触发并实施保护，这在短期(几秒的量级)内将使飞行器AC避免位于所述未许可的飞行包线内，这或者防止飞行器进入所述未许可的飞行包线内，或者如果必要的话，使飞行器从所述未许可的飞行包线出来，如下所述。

这种具有限制下降速度效果的保护允许机务人员，如果必要的话，察觉到实际情况并能实施这种情况下需要的操作，包括为避免与地面发生碰撞而进行的操作。

此外，根据本发明的保护由所述装置1自动实施，以使飞行器AC的飞行员的工作负担不被增加。

在优选的实施例中，所述的装置4包括至少一个碰撞报警装置，如TAWS类型的，用于监测飞行器AC相对于周围地面的飞行。在若维持当前飞行特性(速度、坡度)则飞行器AC与所述地面的高出物有碰撞危险的时候，这一碰撞报警装置能发出警报。该碰撞报警装置能使用信息源组2测量的飞行参数，或者与用于测量飞行参数的特定装置相关联。

明显地，尽管这种优选实施例有这些特性，但本发明并不仅仅局限于地面附近的飞行。

在本发明的范围内：

-所述控制表面中的至少一些G1可以表示飞行器AC(在本例中为飞机)的升降舵，该升降舵位于该飞机的后部。对这些升降舵G1的作用从而会引起飞机的竖直速度被间接操控；以及

-所述控制表面中的至少一些G2可以表示通常安装在飞机的机翼A1、A2上的扰流板。这些扰流板G2对于升力有直接作用，允许控制飞行器AC的竖直速度。

在特定的实施例中，所述的计算单元8包括：

-装置14，构造成运用由信息源组2测量的当前竖直速度和当前高度，来实时确定中间命令；以及

-装置15，通过连接装置16被连接到所述装置14，并构造成将中间命令转化成所述控制表面G1和G2的偏转角。这些偏转角表示所述保护命令，并因此(经由连接装置13)被传递到所述操作设备11，以控制飞行器AC的竖直速度。

所述装置1进一步地包括：通过连接装置18被连接到所述计算单元8的指示装置17。当根据本发明的保护被触发并实施时，指示装置17允许飞行器AC的飞行员得到报警。这一指示可包括一则显示在显示屏幕(例如安装在飞行器AC的驾驶舱中)上的可视信息和/或声音警报。此外，它们也可以允许在碰撞报警装置发出警报的时候，发出可视警报和/或声音警报。

所述装置1进一步地包括集成装置(未具体示出)，该集成装置用于当引发其被触发的条件不再满足的时候，停用初步触发的保护。

在第一个变型中，所述安全包线对应于所述未许可的飞行包线，并在其上加了安全裕度。这种情况下，当飞行器AC进入安全包线时，即在进入未许可的飞行包线之前，保护被触发，所述装置8于是产生保护命令，使得当保护命令被应用到所述控制表面G1和G2时，它们防止飞行器AC进入所述未许可的飞行包线，也就是说，它们防止飞行器的当前竖直速度和当前高度与所述未许可的飞行包线中定义的数值对相对应。

此外，在第二个变型中，所述安全包线表示所述未许可的飞行包线。这种情况下，当飞行器AC进入未许可的飞行包线时，保护就会被触发，所述装置8然后确定保护命令，使得当保护命令被应用到所述控制表面G1和G2时，它们防止飞行器AC停留在所述未许可的飞行包线内，使飞行器从所述未许可的飞行包线内出来。在此第二个变型中，优选地，装置1包括集成装置(图中未示出)，集成装置用于另外地控制使得飞机的机翼再次放平的侧向操作，尤其是用于增强飞机的竖直飞行能力。也可以在上述提及的第一变型中使机翼再次放平。

在第一个实施例(图1所示)中，所述的装置3仅包括，用来查看当前飞行参数是否是安全包线的一部分的所述装置4。

在此第一个实施例中，所述的装置14运用下面的公式确定作为中间命令的竖直加速度值γz：

γz＝(Vz²-Vcons²)/(2.h)

其中：

-Vz是由信息源组2测量并通过连接装置9接收的、飞行器AC的所述当前竖直速度；

-h是也由信息源组2所测量的飞行器AC的当前高度；

-Vcons是根据所述未许可的飞行包线而在当前高度上所允许的最大竖直速度。

为了将该竖直加速度值γz转化成控制表面G1和G2的偏转角，装置15可使之与一个增益相乘，该增益取决于飞行器AC的特性，例如其质量、其速度、其平衡和/或其几何构造。这种中间命令也可通过一个稳定自动环路被发出，然后计算达到相对应的竖直加速度目标所需的所述保护命令。

在第一实施例的第一变型中，所述装置4是独立的，并且表示例如在上文中提及的惯用碰撞报警装置，而在第二变型中，所述装置4被集成到在飞行器AC的飞行控制和指令中所涉及的计算装置(包括所述装置3和8)内。

在第二实施例(图2所示)中，除所述装置4之外，所述装置3还包括辅助装置20：

-用于测量或者获取飞行器AC对地的当前辅助竖直速度和当前辅助高度，它们被称为当前辅助飞行参数；以及

-用于将这些当前辅助飞行参数与辅助安全包线相比较。

所述装置3进一步包括装置21，装置21包括“与”逻辑门，通过连接装置22和23分别连接到所述装置4和20，并且构造成如果以下同时发生，则发出触发信号：

-所述的当前飞行参数是所述安全包线的一部分；以及

-所述的当前辅助飞行参数是所述辅助安全包线的一部分。

如果所述的飞行器AC设有至少一个无线电高度表、惯性系统和GPS类型的定位装置，那么分别由装置4和20实施的警报对中的其中一个警报，可以是通常的模式1的反应警报，其基于由所述无线电高度表所确定的飞行器AC离地高度以及由所述惯性系统提供的所述飞行器AC的竖直速度而被触发。此外，在这种情况下，另一个警报可以是通常的独立模式1的警报，其一方面基于由所述GPS定位装置所确定的飞行器AC的离地高度以及给出地面海拔的地形数据库，另一方面基于所述GPS定位装置提供的所述飞行器AC的竖直速度(海拔的导数)而被触发。

因此，该第二实施例——将分别由装置4和20实施的两个不同的警报(优选为模式1警报和独立模式1警报)相结合——允许有效检测飞行器AC的过快下降，以使得根据本发明的保护被触发。

优选地，所述的装置4和20运用由不同且独立的测量串实现的飞行参数的测量值，更具体地，允许减少不合时宜触发操作的次数。

在该第二实施例的第一变型中，所述的装置4和20是独立的，并各自表示一个例如上文提到的通常的碰撞报警装置，而在第二变型中，所述装置4和20被集成到在飞行器AC的飞行控制和指令中所涉及的计算装置(包括所述装置3和8)内。