控制飛行器的飛行的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及控制飛行器的飛行的方法和系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)(1)包括至少用于手動(dòng)駕駛的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊(M1至MN)和被配置為在檢測(cè)到借助于自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)的飛行器自動(dòng)駕駛時(shí)向此保護(hù)模塊(M1至MN)自動(dòng)地傳送表示控制桿(5)位置等效物的預(yù)定輔助位置的輔助元件(13)，該保護(hù)模塊(M1至MN)在此自動(dòng)駕駛期間使用此輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
【專利說明】控制飛行器的飛行的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于飛行器、特別是用于運(yùn)輸飛機(jī)的電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)以及借助于此類系統(tǒng)來控制飛行器的飛行的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以標(biāo)準(zhǔn)方式，飛行器飛行控制系統(tǒng)包括:
[0003]一至少一個(gè)機(jī)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)接收到的偏轉(zhuǎn)命令而偏轉(zhuǎn)；
[0004]一至少一個(gè)控制桿，能夠被飛行器的飛行員致動(dòng)，控制桿的位置生成表示所述位置的第一制導(dǎo)命令；
[0005]一自動(dòng)駕駛設(shè)備，能夠生成第二制導(dǎo)命令；以及
[0006]一至少一個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)，其借助于包含駕駛規(guī)則的集成計(jì)算裝置來產(chǎn)生導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令并將制導(dǎo)命令用于此操作，所述制導(dǎo)命令在手動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第一制導(dǎo)命令且在自動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第二制導(dǎo)命令。
[0007]此外，自動(dòng)駕駛設(shè)備一般地在某些操作模式下采用飛行器的飛行域的保護(hù)(高速和低速、大迎角、過大高度)，其針對(duì)速度和高度的過大值而保護(hù)飛行。此外，此自動(dòng)駕駛設(shè)備一般地在權(quán)限方面是有限的(例如縱向地+/-0.3g和橫向地+/-30° )。
[0008]用此類極限，可達(dá)到指派給自動(dòng)駕駛設(shè)備的性能和舒適性目標(biāo)。此外，由于這些極限，自動(dòng)駕駛設(shè)備的故障的影響仍受到限制，從而使得可以簡(jiǎn)化架構(gòu)并降低所述自動(dòng)駕駛設(shè)備的故障的臨界且因此簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。大多數(shù)自動(dòng)駕駛設(shè)備展示出局限于精確需要的權(quán)限，并且整個(gè)設(shè)計(jì)和故障分析依賴于此假設(shè)。
[0009]此外，電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)允許機(jī)組人員在任何時(shí)刻獲得可用的最大機(jī)動(dòng)性，同時(shí)保持在受保護(hù)飛行域中(在速度、迎角和高度方面)。如果在手動(dòng)飛行模式下機(jī)組人員使控制桿完全偏轉(zhuǎn)，則系統(tǒng)使得可以從飛行器的當(dāng)前能力得到最大。
[0010]為了處理諸如陣風(fēng)或大的風(fēng)梯度(風(fēng)向變化)之類的例外事件，專用單元在自動(dòng)駕駛設(shè)備由于其有限的權(quán)限而不能將飛行器保持在正常飛行域中時(shí)將自動(dòng)駕駛設(shè)備釋放。然后傳送警報(bào)，并且機(jī)組人員可選地通過使用用手動(dòng)飛行控制可獲得的完全權(quán)限來執(zhí)行補(bǔ)
\-ΖΧ ο
[0011]雖然并未提出任何安全問題，此類操作方式導(dǎo)致機(jī)組人員的工作過載和初始軌道偏差的風(fēng)險(xiǎn)，而外部干擾現(xiàn)象常常是瞬間的，并且在事件之后可以用自動(dòng)駕駛設(shè)備來繼續(xù)執(zhí)行飛行，如果其仍被啟用的話。
[0012]此外，當(dāng)飛行器在自動(dòng)駕駛設(shè)備的正常使用域之外時(shí)，不能啟用自動(dòng)駕駛設(shè)備。在這種情況下(當(dāng)飛行器在其中自動(dòng)駕駛設(shè)備正常地操作的飛行域之外時(shí))，飛行員必須因此而手動(dòng)地駕駛飛行器以使其恢復(fù)至正常飛行域。將只有當(dāng)飛行器在正常飛行域中返回時(shí)才可以重新啟用自動(dòng)駕駛設(shè)備。
[0013]此標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)因此在特定飛行條件下產(chǎn)生飛行員的工作過載，對(duì)于所述特定飛行條件而言，自動(dòng)駕駛設(shè)備由于其有限的權(quán)限而不能將飛行器保持在正常飛行域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]本發(fā)明的目的在于補(bǔ)救此缺點(diǎn)。其涉及用于包括以下各項(xiàng)的類型的飛行器的電動(dòng)飛打控制系統(tǒng):
[0015]一至少一個(gè)機(jī)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)接收到的偏轉(zhuǎn)命令被偏轉(zhuǎn)；
[0016]一至少一個(gè)控制桿，能夠被飛行器的飛行員手動(dòng)地致動(dòng)，控制桿的位置生成表示所述位置的第一制導(dǎo)命令；
[0017]一自動(dòng)駕駛設(shè)備，能夠自動(dòng)地生成第二制導(dǎo)命令；以及
[0018]一至少一個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)，被配置用于借助于包含駕駛規(guī)則的集成計(jì)算單元來自動(dòng)地計(jì)算導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，所述集成計(jì)算單元使用制導(dǎo)命令來計(jì)算所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，所述制導(dǎo)命令在飛行器的手動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第一制導(dǎo)命令以及在飛行器的自動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第二制導(dǎo)命令，所述飛行控制計(jì)算機(jī)包括根據(jù)在手動(dòng)駕駛期間接收到的控制桿位置來定義保護(hù)的飛行器的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊，所述保護(hù)模塊能夠限制被傳送到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，所述飛行控制系統(tǒng)值得注意的地方在于其此外包括:
[0020]一第一檢測(cè)元件，被配置用于借助于所述自動(dòng)駕駛設(shè)備來自動(dòng)地檢測(cè)飛行器的自動(dòng)駕駛；以及
[0021]一輔助元件，被配置用于當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)駕駛時(shí)自動(dòng)地向所述飛行域保護(hù)模塊傳送表示控制桿位置等效物的預(yù)定輔助位置，所述飛行域保護(hù)模塊在該自動(dòng)駕駛期間使用該輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
[0022]因此，借助于本發(fā)明，在飛行器的自動(dòng)駕駛(經(jīng)由自動(dòng)駕駛設(shè)備)期間，通過向一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的保護(hù)模塊中引入表示控制桿位置等價(jià)物的預(yù)定輔助位置、從而使得可以在此自動(dòng)駕駛期間使用此或這些保護(hù)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)(被設(shè)計(jì)成在手動(dòng)駕駛期間保護(hù)飛行器的飛行域)的使用。因此，當(dāng)自動(dòng)駕駛設(shè)備被啟用時(shí)，這些保護(hù)可保護(hù)飛行器，使得當(dāng)飛行器接近于飛行域的極限時(shí)，不再需要釋放自動(dòng)駕駛設(shè)備。因此變得可以保持自動(dòng)駕駛設(shè)備在與用于手動(dòng)駕駛的飛行域等效的飛行域中被啟用。因此，無論飛行器將經(jīng)受的外部干擾如何，自動(dòng)駕駛設(shè)備能夠保持被啟用。此外，在任何時(shí)刻，即使在嚴(yán)重干擾或正常飛行域的非故意退出的情況下，也能夠重新啟用自動(dòng)駕駛設(shè)備，其效果將是使飛行器返回至正常飛行域。這些特性使得可以減少標(biāo)準(zhǔn)飛行控制系統(tǒng)現(xiàn)有的飛行員的工作過載且因此補(bǔ)救上述缺點(diǎn)。
[0023]所述飛行控制系統(tǒng)可以包括單獨(dú)地或以組合方式采取的以下元素或特性中的一個(gè)或多個(gè):
[0024]一所述飛行控制計(jì)算機(jī)包括多個(gè)不同的飛行域保護(hù)模塊，并且所述輔助元件被配置為在自動(dòng)駕駛期間向至少某些所述保護(hù)模塊傳送輔助位置；
[0025]一所述飛行控制系統(tǒng)包括第二檢測(cè)元件，其被配置為在自動(dòng)駕駛期間自動(dòng)地檢測(cè)自動(dòng)駕駛設(shè)備的當(dāng)前模式，并且所述輔助元件被配置為傳送與此當(dāng)前模式相關(guān)聯(lián)的預(yù)定輔助位置；
[0026]一所述飛行控制計(jì)算機(jī)包括執(zhí)行以下保護(hù)中的至少一個(gè)的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊:
[0027].高速保護(hù)；
[0028].低速保護(hù)；
[0029].最大縱橫角度保護(hù)；
[0030].最小縱橫角度保護(hù)；
[0031]?迎角保護(hù)；以及
[0032].橫搖保護(hù)；
[0033]一所述飛行控制計(jì)算機(jī)包括(視覺和/或聲音類型的)警報(bào)單元，其被配置為在自動(dòng)駕駛期間在適當(dāng)時(shí)向飛行員通知由保護(hù)模塊實(shí)施的保護(hù)；
[0034]一所述飛行控制計(jì)算機(jī)包括用于檢測(cè)由保護(hù)模塊實(shí)施保護(hù)的危險(xiǎn)情況的裝置，并且其被配置為以從而至少延遲由保護(hù)模塊進(jìn)行的保護(hù)的實(shí)現(xiàn)的方式而作用于以下組合件中的至少一個(gè):飛行器的自動(dòng)推力設(shè)備和空氣制動(dòng)器。
[0035]本發(fā)明還涉及一種用于借助于諸如上述之類的電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)來控制飛行器的飛行的方法。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括在于以下各項(xiàng)的步驟:
[0037]一監(jiān)視由飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的駕駛的類型(手動(dòng)駕駛、自動(dòng)駕駛)，從而能夠借助于所述自動(dòng)駕駛設(shè)備來自動(dòng)地檢測(cè)飛行器的自動(dòng)駕駛；以及
[0038]一在檢測(cè)到自動(dòng)駕駛時(shí)自動(dòng)地向所述飛行域保護(hù)模塊傳送表示控制桿位置等價(jià)物的預(yù)定輔助位置，所述飛行域保護(hù)模塊在此自動(dòng)駕駛期間使用此輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
[0039]有利地，所述輔助位置能夠至少對(duì)應(yīng)于控制桿的以下位置中的一個(gè):
[0040]一控制桿的中立位置；
[0041]一與控制桿的完全偏轉(zhuǎn)有關(guān)的位置；
[0042]一與控制桿的偏轉(zhuǎn)有關(guān)的至少一個(gè)位置，位于控制桿的中立位置與完全偏轉(zhuǎn)之間。
[0043].高速保護(hù)；
[0044].低速保護(hù)；
[0045].最大縱橫角度保護(hù)；
[0046].最小縱橫角度保護(hù)；
[0047]此外，所述方法可以包括單獨(dú)地或以組合方式采取的以下步驟中的一個(gè)或多個(gè):
[0048]一在于增加飛行控制系統(tǒng)的以下元件中的至少一個(gè)的活動(dòng)域的步驟:
[0049].自動(dòng)推力設(shè)備；
[0050]?空氣制動(dòng)器；
[0051]?低能警報(bào);
[0052].用于在預(yù)定情況下刪除主要飛行參數(shù)的顯示器的不必要信息的單元；
[0053]一在于在自動(dòng)駕駛期間根據(jù)速度來限制橫搖命令的步驟；
[0054]一在于針對(duì)除高度保持模式之外的任何制導(dǎo)模式，在實(shí)現(xiàn)由飛行域保護(hù)模塊進(jìn)行的保護(hù)之后自動(dòng)地使自動(dòng)駕駛設(shè)備返回至在所述保護(hù)的實(shí)施之前活動(dòng)的初始制導(dǎo)模式的步驟。
[0055]此外，本發(fā)明還涉及飛行器，特別是運(yùn)輸飛機(jī)，其包括諸如上述之類的電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]附圖的圖將闡明可用以體現(xiàn)本發(fā)明的方式。此單個(gè)圖是圖示出本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)的不意圖。
[0057]在圖1中示意性地表示且使得可以舉例說明本發(fā)明的系統(tǒng)1是用于飛行器、特別是用于運(yùn)輸飛機(jī)的電動(dòng)飛行的控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0058]在飛行器上的所述電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)1是包括以下各項(xiàng)的類型的:
[0059]一飛行器的至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2 (例如升降舵)，此導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2能夠根據(jù)接收到的偏轉(zhuǎn)命令而在標(biāo)準(zhǔn)致動(dòng)器3的作用下(如鏈?zhǔn)近c(diǎn)線箭頭3A所示)偏轉(zhuǎn)(以角度B)；
[0060]一至少一個(gè)控制桿5，其能夠被飛行器的飛行員手動(dòng)地致動(dòng)?？刂茥U5的位置以標(biāo)準(zhǔn)方式生成表示所述控制桿5被帶到的位置的第一制導(dǎo)命令；
[0061 ]-自動(dòng)駕駛設(shè)備6，其能夠自動(dòng)地生成第二制導(dǎo)命令；以及
[0062]一至少一個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)4，其分別地經(jīng)由鏈接7、8和9而被連接到所述致動(dòng)器3、所述控制桿5和所述自動(dòng)駕駛設(shè)備6，并且其被配置為以標(biāo)準(zhǔn)方式借助于集成計(jì)算單元10而自動(dòng)地計(jì)算經(jīng)由鏈接7被傳送到致動(dòng)器3的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)命令。
[0063]此單元10包含駕駛規(guī)則并將對(duì)應(yīng)于以下各項(xiàng)的制導(dǎo)命令用于該計(jì)算:
[0064]一飛行器的手動(dòng)駕駛期間的所述第一制導(dǎo)命令(經(jīng)由鏈接8接收)；以及
[0065]一飛行器的自動(dòng)駕駛期間的所述第二制導(dǎo)命令(經(jīng)由鏈接9接收)。
[0066]飛行控制計(jì)算機(jī)4還包括用于保護(hù)飛行器的飛行域的保護(hù)模塊Ml至MN的組合件11, N是整數(shù)。這些保護(hù)模塊Ml至MN以標(biāo)準(zhǔn)方式根據(jù)在手動(dòng)駕駛期間經(jīng)由鏈接E1至EN(其例如被連接到鏈接8)接收到的控制桿位置5來執(zhí)行保護(hù)。這些保護(hù)模塊Ml至MN能夠以標(biāo)準(zhǔn)方式限制由計(jì)算機(jī)4傳送到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2的致動(dòng)器3的偏轉(zhuǎn)命令。
[0067]根據(jù)本發(fā)明，所述飛行控制系統(tǒng)1此外包括:
[0068]一檢測(cè)元件12，其被配置為自動(dòng)地檢測(cè)飛行器的自動(dòng)駕駛(借助于自動(dòng)駕駛設(shè)備6來實(shí)現(xiàn))。更精確地，其能夠檢測(cè)其例如經(jīng)由鏈接16而被連接到所述自動(dòng)駕駛設(shè)備6的開始運(yùn)行；以及
[0069]一輔助元件13，其被分別地經(jīng)由鏈接14和15而連接到所述檢測(cè)元件12和所述計(jì)算機(jī)4。此輔助元件13，例如數(shù)據(jù)庫被配置為當(dāng)由檢測(cè)元件12檢測(cè)到自動(dòng)駕駛時(shí)向所述保護(hù)模塊Ml至MN中的至少某些自動(dòng)傳送(經(jīng)由例如連接到鏈接15的鏈接L1至LN)表示控制桿位置等效物的預(yù)定輔助位置。有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)保護(hù)模塊Ml至MN每個(gè)在自動(dòng)駕駛期間使用接收到的輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)保護(hù)。
[0070]因此，借助于這些特性，飛行控制系統(tǒng)1能夠在使用飛行器的完全權(quán)限的同時(shí)在自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟動(dòng)時(shí)保護(hù)飛行器的飛行域(高速和低速、大迎角、過大高度)。因此，不再存在在諸如風(fēng)梯度之類的顯著外部干擾期間釋放自動(dòng)駕駛設(shè)備6的任何理由，因?yàn)榫哂辛送耆珯?quán)限，飛行員將不能比自動(dòng)駕駛設(shè)備6做得更好。此外，這使得可能能夠縱貫被飛行控制機(jī)構(gòu)監(jiān)控的整個(gè)飛行域而使用自動(dòng)駕駛設(shè)備6，并且因此具有使飛行返回至正常飛行域的非常直觀的手段。
[0071]可以將檢測(cè)元件12和/或輔助元件13集成到飛行控制計(jì)算機(jī)4中。
[0072]飛行控制計(jì)算機(jī)4的所述組合件11包括多個(gè)不同保護(hù)模塊Ml至MN，并且輔助元件13被配置為在自動(dòng)駕駛期間向所述保護(hù)模塊Ml至MN中的至少某些傳送輔助位置。
[0073]更確切地，飛行控制計(jì)算機(jī)4包括執(zhí)行以下保護(hù)中的至少某些的保護(hù)模塊Ml至MN:
[0074]一高速保護(hù)；
[0075]一低速保護(hù)；
[0076]一最大縱橫角度保護(hù)；
[0077]—最小縱橫角度保護(hù)；
[0078]一迎角保護(hù)；以及
[0079]一橫搖保護(hù)。
[0080]此外，由輔助元件13傳送的所述輔助位置可以至少對(duì)應(yīng)于控制桿的以下等效位置中的一個(gè):
[0081]—中立位置；
[0082]一與控制桿的完全偏轉(zhuǎn)有關(guān)的位置；以及
[0083]一與偏轉(zhuǎn)有關(guān)的至少一個(gè)位置，在控制桿的中立位置和完全偏轉(zhuǎn)之間。
[0084]飛行控制系統(tǒng)1還包括檢測(cè)元件，優(yōu)選地所述檢測(cè)元件12，其被配置為在自動(dòng)駕駛期間自動(dòng)地檢測(cè)自動(dòng)駕駛設(shè)備6的當(dāng)前制導(dǎo)模式。在這種情況下，輔助元件13被配置為用于傳送與這樣檢測(cè)的當(dāng)前制導(dǎo)模式相關(guān)聯(lián)的預(yù)定輔助位置。
[0085]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述輔助位置可以根據(jù)所考慮的保護(hù)而改變，亦即在給定時(shí)刻，輔助位置的不同(或無)值經(jīng)由鏈接L1至LN被提供。輔助位置可以對(duì)應(yīng)于在下文針對(duì)各種制導(dǎo)模式所指示的位置，即:
[0086]A/針對(duì)高速保護(hù)(Vmax):
[0087]一在自動(dòng)駕駛設(shè)備6的所有制導(dǎo)模式下，除高度保持ATL模式之外，桿等效物是“中立桿”等效物；以及
[0088]一在自動(dòng)駕駛設(shè)備6的ALT模式下(高度保持)，被用于高速保護(hù)的桿等效物是“半偏轉(zhuǎn)桿”等效物，從而使得可以在保持用于飛行員的最小權(quán)限的同時(shí)使高度的保持優(yōu)先;
[0089]B/針對(duì)最小縱橫角度保護(hù)(Θ min):
[0090]飛行控制機(jī)構(gòu)最小縱橫角度保護(hù)并不取決于桿5的位置，在自動(dòng)駕駛下，在沒有任何修改的情況下施加此保護(hù)；
[0091]C/針對(duì)作為正常規(guī)則的迎角保護(hù)(低速)；
[0092]在自動(dòng)駕駛設(shè)備6的所有模式下，被用于迎角保護(hù)的桿等效物是“全偏轉(zhuǎn)桿”等效物；
[0093]D/針對(duì)作為替換規(guī)則的低速保護(hù):
[0094]一在著陸降落配置中(配置3中的縫翼/襟翼和“完全”)，被用于低速保護(hù)的桿等效物是“四分之一偏轉(zhuǎn)桿”等效物；以及
[0095]一在除著陸降落的那些之外的配置中，被用于低速保護(hù)的桿等效物是“中立桿”等效物；
[0096]E/針對(duì)最大縱橫角度保護(hù)(Θ max):
[0097]使用與迎角保護(hù)相同的偏轉(zhuǎn)桿等效物；SP:
[0098].作為正常規(guī)則，“全偏轉(zhuǎn)桿”等效物；
[0099].作為替換規(guī)則且在著陸降落配置中，“四分之一偏轉(zhuǎn)桿”等效物；以及
[0100].作為用于其他配置的替換規(guī)則，“中立桿”等效物；以及
[0101]F/針對(duì)橫搖保護(hù)，被用于橫搖保護(hù)的桿等效物是“全偏轉(zhuǎn)桿”等效物。
[0102]根據(jù)自動(dòng)駕駛設(shè)備6的制導(dǎo)模式，可能期望向自動(dòng)駕駛設(shè)備6提供完全權(quán)限(在這種情況下，使用“全偏轉(zhuǎn)桿等效物)，或者飛行員保持相對(duì)于自動(dòng)駕駛設(shè)備6的動(dòng)作的附加權(quán)限(在這種情況下，使用除“完全偏轉(zhuǎn)桿”等效物之外的等效物，例如“中立桿”、“四分之一偏轉(zhuǎn)桿”或“半偏轉(zhuǎn)桿”等效物)。事實(shí)上，使用飛行器的完全權(quán)限相當(dāng)可觀地減小相對(duì)于結(jié)構(gòu)極限和/或失速的裕度。因此，在某些情況下，可能期望自動(dòng)駕駛設(shè)備6并不會(huì)在沒有機(jī)組人員的故意動(dòng)作的情況下減小所有裕度。本發(fā)明因此通過使用適當(dāng)?shù)臈U等效物而允許按情況自適應(yīng)。
[0103]飛行控制系統(tǒng)1還包括警報(bào)單元17，其經(jīng)由鏈接18而連接到飛行控制計(jì)算機(jī)4且其被配置為在適當(dāng)時(shí)向飛行員預(yù)先警告在自動(dòng)駕駛期間實(shí)施由保護(hù)模塊Ml至MN進(jìn)行的保護(hù)。此警報(bào)單元17可以特別地包括:
[0104]一顯示單元19，其在顯示屏21上執(zhí)行顯示，使得可以實(shí)現(xiàn)視覺警報(bào)；以及
[0105]一標(biāo)準(zhǔn)裝置20，用于在駕駛室中生成聲音警報(bào)。
[0106]在優(yōu)選實(shí)施例中，元件6、9以及12至16構(gòu)成飛行控制計(jì)算機(jī)4的一部分。
[0107]此外，飛行控制計(jì)算機(jī)4還包括用于檢測(cè)由組合件11的所述保護(hù)模塊Ml至麗中的至少一個(gè)實(shí)施的保護(hù)的危險(xiǎn)情況的裝置27。此外，所述飛行控制計(jì)算機(jī)4被配置為作用于飛行器的自動(dòng)推力設(shè)備22和/或空氣制動(dòng)器24的組合件23 (其經(jīng)由鏈接25和26被連接到所述計(jì)算機(jī)4)，從而延遲由一個(gè)或多個(gè)保護(hù)模塊Ml至MN實(shí)施的保護(hù)。
[0108]此外，飛行控制計(jì)算機(jī)4可以包括用于增加所述飛行控制系統(tǒng)1的以下元件中的至少一個(gè)的活動(dòng)域的集成裝置:
[0109]一自動(dòng)推力設(shè)備22;
[0110]一空氣制動(dòng)器24;
[0111]一能量低警報(bào)器，構(gòu)成例如警報(bào)裝置20的一部分；以及
[0112]一用于在預(yù)定情況下刪除主要飛行參數(shù)的顯示的非必要信息的單元，構(gòu)成例如顯示單元19的一部分。
[0113]更特別地，自動(dòng)推力設(shè)備22可以實(shí)現(xiàn)用于針對(duì)“大迎角保護(hù)”類型的能量低(低速、大迎角、低引擎推力)的情況的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)功能，在于自動(dòng)地增加飛行器引擎的推力，使得其提供最大推力。為了覆蓋飛行器的整個(gè)飛行域，當(dāng)自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟用時(shí)，擴(kuò)展了實(shí)現(xiàn)“大迎角保護(hù)”的此自動(dòng)推力設(shè)備22的活動(dòng)域。在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于該活動(dòng)的新域是:
[0114]—馬赫〈0.5;或者
[0115]一飛行器的速度小于VLS-20節(jié)且自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟用。
[0116]此外:
[0117]一當(dāng)飛行器的速度變得過大(Vmax+5kt)時(shí)，自動(dòng)推力設(shè)備22被自動(dòng)地啟用，從而使得可以在其中推力的駕駛為手動(dòng)的情況下減小推力；
[0118]一當(dāng)“大迎角”功能被觸發(fā)時(shí)，空氣制動(dòng)器24 (自動(dòng)地)完全撤回；以及
[0119]一當(dāng)飛行器的速度超過5節(jié)的最大速度時(shí)或者當(dāng)飛行器的速度(加所述速度的10秒的漂移)超過10節(jié)的最大速度時(shí)，空氣制動(dòng)器24被自動(dòng)地展開。后者一旦飛行器的速度減小至最大速度和2節(jié)的和以下就撤回。
[0120]此外，由于自動(dòng)駕駛設(shè)備6的飛行域的擴(kuò)展，促使自動(dòng)駕駛設(shè)備6在大的橫搖角下操作。因此，在大的橫搖角下，橫向命令相比于升降命令被給定優(yōu)先級(jí)。在自動(dòng)駕駛下，升降命令因此根據(jù)飛行器的橫搖而受到限制，由自動(dòng)駕駛設(shè)備6授權(quán)的最大橫搖角是30°。
[0121]以往復(fù)方式，當(dāng)飛行器的速度變低時(shí)，優(yōu)選的是將橫搖保持在低值。因此，當(dāng)自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟用時(shí)，根據(jù)速度來限制橫搖命令。
[0122]此外，自動(dòng)駕駛設(shè)備6被配置為在實(shí)現(xiàn)由組合件11的至少一個(gè)保護(hù)模塊Ml至MN進(jìn)行的保護(hù)之后自動(dòng)地返回至初始制導(dǎo)模式，其在所述保護(hù)的實(shí)現(xiàn)之前是活動(dòng)的，并且這是用于除高度保持模式之外的任何制導(dǎo)模式。
[0123]因此，自動(dòng)駕駛設(shè)備6在飛行控制機(jī)構(gòu)的保護(hù)促使飛行器短暫地放棄其初始目標(biāo)時(shí)保持初始制導(dǎo)模式。因此，當(dāng)干擾小時(shí)時(shí)，自動(dòng)駕駛設(shè)備6恢復(fù)其初始制導(dǎo)模式，除ALT (高度保持)模式之外。
[0124]在此高度保持模式下，如果足夠顯著的干擾促使飛行器離開初始高度，則到此高度的返回不一定是最佳策略。因此，可設(shè)想兩種情況:
[0125]一飛行器已稍微偏離初始高度(例如，小于250英尺:在警報(bào)高度觸發(fā)閾值以下)。在這種情況下，自動(dòng)駕駛設(shè)備6設(shè)法使飛行器返回至初始高度；
[0126]一或者飛行器已相當(dāng)可觀地偏離初始高度(例如，超過250英尺:在警報(bào)高度觸發(fā)閾值以上)。在這種情況下，自動(dòng)駕駛設(shè)備6設(shè)法通過使用用于保持零垂直速度(V/S = 0)的模式來保持水平。因此，飛行器在與最初控制高度不同的高度處做水平飛行，但是所實(shí)現(xiàn)的警報(bào)允許機(jī)組人員了解情況，同時(shí)使與初始高度的偏離最小化。
[0127]系統(tǒng)1因此包括警報(bào)單元17，以及特別是包括特別地FMA(“飛行模式信號(hào)器”)類型的屏幕21的顯示單元19，其使得機(jī)組人員能夠了解情況。
[0128]在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)飛行控制機(jī)構(gòu)的保護(hù)產(chǎn)生逾越自動(dòng)駕駛設(shè)備6的命令的動(dòng)作時(shí):
[0129]一在顯示單元19(例如FMA類型的屏幕21)上顯示消息“AP INRP0T” (在保護(hù)中的自動(dòng)駕駛設(shè)備6)；
[0130]一縱向模式，其目標(biāo)是不再被自動(dòng)駕駛設(shè)備6保持，并以適當(dāng)?shù)纳?、例如以琥珀色用信?hào)表示；以及
[0131]一經(jīng)由單元20而生成音頻警報(bào)。
[0132]在此優(yōu)選實(shí)施例中，重新使用已被自動(dòng)駕駛設(shè)備6使用的裝置，用于信號(hào)發(fā)送不尋常模式和并非由機(jī)組人員命令的模式改變，從而使得可以便于飛行員對(duì)情況的了解。在設(shè)備22的啟用方面也適用此原理。
[0133]此外，為了正確地向機(jī)組人員重建空氣制動(dòng)器24的位置狀態(tài)的改變:
[0134]一在顯示屏21上顯示消息“SPD BRK AUTO EXT” (空氣制動(dòng)器24輸出)；以及
[0135]一以適當(dāng)?shù)纳省⒗缫早晟珌盹@示空氣制動(dòng)器24偏轉(zhuǎn)標(biāo)記。
[0136]此外，當(dāng)飛行器的能量降低時(shí)在低高度處(例如經(jīng)由單元20)生成的稱為低能的音頻警報(bào)呈現(xiàn)出一個(gè)觸發(fā)閾值，其被以這樣的方式設(shè)定，即其在“大迎角保護(hù)”功能的觸發(fā)之前被傳送。這允許機(jī)組人員實(shí)施適當(dāng)?shù)膭?dòng)作(增加推力和/或撤回空氣制動(dòng)器24)。隨著“大迎角保護(hù)”的活動(dòng)域擴(kuò)展至整個(gè)飛行域，此警報(bào)的激活條件在自動(dòng)駕駛下也擴(kuò)展，從而在“大迎角保護(hù)”功能的觸發(fā)之前保持觸發(fā)此警報(bào)的目標(biāo)。
[0137]在優(yōu)選實(shí)施例中，僅在自動(dòng)駕駛下生成此警報(bào)，無論飛行器的高度和配置如何，如果該速度小于以下各項(xiàng)的最大值的話:
[0138]一對(duì)應(yīng)于“大迎角保護(hù)”保護(hù)的速度；
[0139]—VLS_10 央尺。
[0140]如上文所指示的，系統(tǒng)1還包括用于在預(yù)定情況下刪除主要飛行參數(shù)的顯示的不必要信息的單元(特別是FMA類型的屏幕)，構(gòu)成例如顯示單元19的一部分。
[0141]只要自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟用，則此單元被禁用。
[0142]因此，借助于本發(fā)明，系統(tǒng)1因此通過向飛行器控制機(jī)構(gòu)(在手動(dòng)駕駛下)中引入控制桿5的偏轉(zhuǎn)等效物(其可以取決于自動(dòng)駕駛設(shè)備6的制導(dǎo)模式和/或飛行器的配置)而使用飛行器控制機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)。當(dāng)自動(dòng)駕駛設(shè)備6被啟用時(shí)，保護(hù)的結(jié)果限制所傳送的命令并因此使得可以用飛行控制機(jī)構(gòu)的權(quán)限來保護(hù)飛行器。這樣受到保護(hù)，當(dāng)飛行器接近飛行域的極限時(shí)，不必再釋放自動(dòng)駕駛設(shè)備6，因?yàn)轱w行控制機(jī)構(gòu)的保護(hù)將完成(如果這樣期望的話)，并且飛行員也將這樣(通過手動(dòng)地作用于控制桿5)。因此變得可以保持自動(dòng)駕駛設(shè)備6在與飛行控制機(jī)構(gòu)的飛行域等效的飛行域中被啟用。此外，還可以在加寬很多的飛行域中對(duì)自動(dòng)駕駛設(shè)備6的啟用進(jìn)行授權(quán)，并且因此使得自動(dòng)駕駛設(shè)備6使飛行器返回至正常飛行域。
[0143]因此，無論飛行器將經(jīng)受的外部干擾如何，自動(dòng)駕駛設(shè)備6能夠保持被啟用，并且在任何時(shí)刻，即使在嚴(yán)重干擾或正常飛行域的非故意退出的情況下，自動(dòng)駕駛設(shè)備6能夠被重新啟用，其效果將是使飛行器返回至正常飛行域。這使得可以減少飛行員的工作負(fù)荷，其將因此而不必再在能夠啟用自動(dòng)駕駛設(shè)備6之前使飛行器返回至其標(biāo)稱飛行域。
[0144]將注意到的是本發(fā)明并未設(shè)想在自動(dòng)駕駛設(shè)備6中簡(jiǎn)單地開發(fā)等效于飛行控制機(jī)構(gòu)的飛行域保護(hù)，其在實(shí)踐中將引起許多困難且特別是:
[0145]一能夠有效地保護(hù)飛行器的飛行域的參數(shù)相當(dāng)可觀地不同于自動(dòng)駕駛設(shè)備所需的參數(shù)，駕駛規(guī)則的重復(fù)也將預(yù)先假設(shè)為良好操作所需的輸入的處理的重復(fù)；
[0146]一非常昂貴的附加驗(yàn)證活動(dòng)將是必需的，以在這些新保護(hù)被包括在自動(dòng)駕駛設(shè)備中時(shí)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證；以及
[0147]一自動(dòng)駕駛設(shè)備還應(yīng)該擁有適應(yīng)對(duì)飛行器的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)潛在地具有完全權(quán)限的保護(hù)功能的完整性水平，這將使其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化，特別是由于許多功能的完整性的增加。
[0148]通過將控制桿等效物考慮在內(nèi)，手動(dòng)駕駛的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)的使用使得可以補(bǔ)救這些缺點(diǎn)，亦即獲得對(duì)于其而言不需要輸入處理的重復(fù)和特定開發(fā)且減少的驗(yàn)證就足夠的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛行器的電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)，包括: 一至少一個(gè)機(jī)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)，能夠根據(jù)接收到的偏轉(zhuǎn)命令被偏轉(zhuǎn)； 一至少一個(gè)控制桿(5)，能夠被飛行器的飛行員手動(dòng)地致動(dòng)，控制桿(5)的位置生成表示所述位置的第一制導(dǎo)命令； -自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)，能夠自動(dòng)地生成第二制導(dǎo)命令；以及 一至少一個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)(4)，被配置用于借助于包含駕駛規(guī)則的集成計(jì)算單元(10)來自動(dòng)地計(jì)算導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，所述集成計(jì)算單元(10)使用制導(dǎo)命令來計(jì)算所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，所述制導(dǎo)命令在飛行器的手動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第一制導(dǎo)命令以及在飛行器的自動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第二制導(dǎo)命令，所述飛行控制計(jì)算機(jī)(4)包括根據(jù)在手動(dòng)駕駛期間接收到的控制桿(5)位置來定義保護(hù)的飛行器的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)，所述保護(hù)模塊(Ml至MN)能夠限制被傳送到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)的偏轉(zhuǎn)命令， 所述飛行控制系統(tǒng)的特征在于還包括: 一第一檢測(cè)元件(12)，被配置用于借助于所述自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)來自動(dòng)地檢測(cè)飛行器的自動(dòng)駕駛；以及 一輔助元件(13)，被配置用于當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)駕駛時(shí)自動(dòng)地向所述飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)傳送表示控制桿位置等效物的預(yù)定輔助位置，所述飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)在該自動(dòng)駕駛期間使用該輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)， 其特征在于所述飛行控制計(jì)算機(jī)(4)包括多個(gè)不同的飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)，并且在于所述輔助元件(13)被配置為在自動(dòng)駕駛期間向至少一些所述保護(hù)模塊(Ml至MN)傳送輔助位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)， 其特征在于包括第二檢測(cè)元件(12)，該第二檢測(cè)元件(22)被配置用于在自動(dòng)駕駛期間自動(dòng)地檢測(cè)自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)的當(dāng)前模式，并且在于所述輔助元件(13)被配置用于傳送與該當(dāng)前模式相關(guān)聯(lián)的預(yù)定輔助位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)， 其特征在于所述飛行控制計(jì)算機(jī)(4)包括執(zhí)行以下保護(hù)中的至少一個(gè)的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN): 一聞速保護(hù)； 一低速保護(hù)； 一最大縱橫角度保護(hù)； 一最小縱橫角度保護(hù)； 一迎角保護(hù)；以及 一橫搖保護(hù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng) 其特征在于包括警報(bào)單元(17)，該警報(bào)單元(17)被配置用于在自動(dòng)駕駛期間在適當(dāng)時(shí)通知飛行員由保護(hù)模塊(Ml至MN)實(shí)施保護(hù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括自動(dòng)推力設(shè)備(22)和空氣制動(dòng)器(24), 其特征在于包括用于檢測(cè)由保護(hù)模塊(Ml至MN)實(shí)施保護(hù)的危險(xiǎn)情況的裝置，并且在于飛行控制系統(tǒng)(I)被配置為作用于以下組合中的至少一個(gè):飛行器的自動(dòng)推力設(shè)備(22)和空氣制動(dòng)器(24)，以便至少延遲由保護(hù)模塊(Ml至MN)實(shí)施的保護(hù)。
7.一種用于借助于電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)(I)來控制飛行器的飛行的方法，該電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)⑴包括: 一至少一個(gè)機(jī)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)，能夠根據(jù)接收到的偏轉(zhuǎn)命令被偏轉(zhuǎn)； 一至少一個(gè)控制桿(5)，能夠被飛行器的飛行員手動(dòng)地致動(dòng)，控制桿(5)的位置生成表示所述位置的第一制導(dǎo)命令； 一自動(dòng)駕駛設(shè)備￠)，能夠自動(dòng)地生成第二制導(dǎo)命令；以及 一至少一個(gè)飛行控制計(jì)算機(jī)(4)，被配置用于借助于包含駕駛規(guī)則的集成計(jì)算單元(10)來自動(dòng)地計(jì)算導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，該集成計(jì)算單元(10)使用制導(dǎo)命令來計(jì)算所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)命令，所述制導(dǎo)命令在飛行器的手動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第一制導(dǎo)命令且在飛行器的自動(dòng)駕駛期間對(duì)應(yīng)于所述第二制導(dǎo)命令，所述飛行控制計(jì)算機(jī)(4)包括根據(jù)在手動(dòng)駕駛期間接收到的控制桿(5)位置來定義保護(hù)的飛行器的至少一個(gè)飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)，所述保護(hù)模塊(Ml至MN)能夠限制被傳送到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)的偏轉(zhuǎn)命令， 所述方法的特征在于包括以下步驟: 一監(jiān)視由飛行控制系統(tǒng)(I)實(shí)施的駕駛的類型，以便能夠借助于所述自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)來自動(dòng)地檢測(cè)飛行器的自動(dòng)駕駛；和 一當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)駕駛時(shí)自動(dòng)地向所述飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)傳送表示控制桿(5)位置等效物的預(yù)定輔助位置，所述飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)在該自動(dòng)駕駛期間使用該輔助位置作為控制桿位置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于所述輔助位置能夠至少對(duì)應(yīng)于控制桿(5)的以下位置中的一個(gè): 一控制桿(5)的中立位置； 一與控制桿(5)的完全偏轉(zhuǎn)相關(guān)的位置；以及 一與控制桿(5)的偏轉(zhuǎn)的相關(guān)的至少一個(gè)位置，位于所述控制桿(5)的中立位置和完全偏轉(zhuǎn)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于包括在于修改飛行控制系統(tǒng)(I)的以下元件中的至少一個(gè)的活動(dòng)域的步驟: 一自動(dòng)推力設(shè)備(22)； 一空氣制動(dòng)器(24)； 一能量低警報(bào)器(20)； 一用于在預(yù)定情況下刪除主要飛行參數(shù)的顯示的非必要信息的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于包括在于在自動(dòng)駕駛期間根據(jù)速度來限制橫搖命令的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于包括在于針對(duì)除高度保持模式之外的任何制導(dǎo)模式，在實(shí)施飛行域保護(hù)模塊(Ml至MN)的保護(hù)之后自動(dòng)地使自動(dòng)駕駛設(shè)備(6)返回至在實(shí)施所述保護(hù)之前有效的初始制導(dǎo)模式的步驟。
12.—種飛行器， 其特征在于包括如在權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)中所述的飛行控制系統(tǒng)(I)。
【文檔編號(hào)】B64C13/10GK104443361SQ201410449905
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】M-C·穆恩, C·普約爾, M·芭巴, L·讓瑟雷 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)化股份公司