BR102018067469A2 - Comando automático para dispositivos de controle de sustentação - Google Patents

Abstract

trata-se de uma aeronave e métodos, aparelho, sistema e dispositivos de armazenamento associados para posicionar automaticamente dispositivos de controle de sustentação, como dispositivos de alta sustentação, incluindo aerofólios auxiliares e flapes, de modo que uma aeronave equipada com essa tecnologia não precise contar com a tripulação para comandar os dispositivos de controle de sustentação.

Description

COMANDO AUTOMÁTICO PARA DISPOSITIVOS DE CONTROLE DE SUSTENTAÇÃO”

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [0001] NENHUM

DECLARAÇÃO RELACIONADA A PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO COM PATROCÍNIO DO GOVERNO FEDERAL [0002] NENHUM

CAMPO [0003] Este documento refere-se ao controle de voo e aeronáutica e, mais particularmente, a aeronaves e métodos, aparelho, sistema e dispositivos de armazenamento associados para posicionar automaticamente dispositivos de controle de sustentação assim, uma aeronave equipada com essa tecnologia não precisará contar com a tripulação para comandar os dispositivos de controle de sustentação.

ANTECEDENTES E SUMÁRIO [0004] Durante a operação de um avião, os pilotos têm a responsabilidade de decidir quando comandar os dispositivos de controle de sustentação a fim de garantir as metas de desempenho e as exigências operacionais. Essas decisões geralmente são tomadas durante períodos de intensa carga de trabalho, quando é mais provável que ocorram erros. Um comando inadequado na hora errada poderia potencialmente causar a degradação de margens de segurança, a ultrapassagem de limites estruturais ou um estol aerodinâmico. Os parâmetros e limites que o piloto usa para apoiar essas decisões são bem conhecidos, mas devem ser avaliados em conjunto com a fase de voo particular, a situação real do

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2/24 avião na trajetória de voo e o aeroporto no qual está operando naquele momento.

[0005] De um modo geral, os dispositivos de controle de sustentação, incluindo dispositivos de alta sustentação”, são superfícies móveis ou estacionárias que aumentam ou diminuem a sustentação durante algumas fases ou condições de voo. Por exemplo, os dispositivos de controle de sustentação são usados em combinação com aerofólios para reduzir a velocidade de decolagem ou pouso, alterando as características de sustentação de uma asa. Os dispositivos de controle de sustentação são frequentemente usados durante a decolagem e a subida inicial e durante as fases de aproximação e aterrissagem do voo, mas também podem ser usados em qualquer situação de baixa velocidade do ar.

[0006] Vários tipos de dispositivos de controle de sustentação são comumente usados em aeronaves incluindo:

• flapes • aerofólios auxiliares • fendas • depressores.

[0007] Conforme usado no presente documento, o termo dispositivo de alta sustentação” abrange cada um desses individual e coletivamente em combinação.

[0008] Um flape (consulte as Figuras 1 A, 1B) é uma superfície móvel na borda traseira da asa. O flape é controlado da cabine do piloto e, quando não está em uso, se encaixa suavemente na superfície inferior de cada asa

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3/24 (Figura 1 A). Os flapes são principalmente usados durante decolagem e pouso. Existem diferentes tipos de flapes incluindo, por exemplo, flapes divididos, flapes Fowler, flapes fendidos e flapes Krueger (em que o último é posicionado na borda dianteira da asa). O uso de flapes aumenta o cambar e/ou a área de uma asa e, portanto, a sustentação da asa, possibilitando a diminuição da velocidade da aeronave sem parada. Isso também permite que um ângulo de planeio mais acentuado seja obtido como na aproximação de pouso.

[0009] Os aerofólios auxiliares são superfícies móveis na borda dianteira da asa. Quando o aerofólio auxiliar está fechado, isso forma a borda dianteira da asa. Quando a posição aberta (estendida para frente), uma fenda é criada entre o aerofólio auxiliar e a borda dianteira de asa. Isso permite que a aeronave atinja maiores ângulos de ataque, apesar de produzir um maior coeficiente de sustentação. Assim, posicionando aerofólios auxiliares, uma aeronave pode voar a velocidades menores, permitindo que a mesma decole e pouse em distâncias mais curtas.

[0010] AS fendas são criadas por movimento para frente estendido de um aerofólio auxiliar. AS fendas são usadas como passagem através da borda dianteira da asa. Em altos ângulos de ataque, o ar flui através da fenda e suaviza o fluxo de ar sobre a superfície de topo da asa. Isso permite que a asa passe além de seu ponto de parada normal sem parar. É obtida maior sustentação com a asa operando no

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4/24 ângulo de ataque mais alto.

[0011] Depressores são dispositivos de controle de sustentação que intencionalmente reduzem o componente de sustentação de um aerofólio de maneira controlada. Em alguns modelos e configurações, os depressores são usados em conjunto com flapes (modo de aproximação acentuado, por exemplo). A tripulação pode ter meios separados para controlar depressores individualmente, independentemente da sua função.

[0012] A Figura 1 mostra um exemplo não limitador de um exemplo ilustrativo concreto, a saber, os dispositivos ''de alta sustentação” de uma aeronave da técnica anterior. Nesse exemplo particular, os dispositivos de alta sustentação consistem em flapes F e aerofólios auxiliares S que são incorporados ao longo das asas da aeronave. O sistema de aerofólio auxiliar controla oito superfícies de aerofólio auxiliar (S) S1 a S8 na borda dianteira da asa (quatro por asa) e o sistema de flape controla quatro superfícies de flape bipartido (F) F1 a F4 na borda traseira (dois por asa). Conforme mostrado nas Figuras 1A, 1B, quando o flape é operado, o mesmo desliza para trás nos trilhos e inclina para baixo ao mesmo tempo, aumentando assim o cambar de asa e aumentando o tamanho eficaz da asa.

[0013] Por meio do fornecimento seletivo de sustentação adicional quando posicionados, os dispositivos de alta sustentação F, S da Figura 1 permitem que a aeronave permaneça ou seja transportada pelo ar a baixas velocidades

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5/24 que não são possíveis de serem alcançadas quando a aeronave/as asas estão em configuração de cruzeiro. A operação a tais baixas velocidades é necessária durante operações de decolagem e pouso, devido a questões de segurança e à otimização de requisitos de distâncias de pista. A tripulação pode comandar os dispositivos de alta sustentação a qualquer momento que julgarem necessário.

[0014] Durante a operação antes da decolagem, o piloto da aeronave mostrada na Figura 1 precisa definir os ajustes de dispositivos de alta sustentação apropriados, considerando o aeroporto, a carga útil e os parâmetros atmosféricos no momento da decolagem. Essa definição é realizada durante o planejamento de voo, usando as informações fornecidas pelo fabricante do avião no manual de voo de avião (AFM) e informações adicionais fornecidas pelo despacho em solo. Visto que os comandos de dispositivo de alta sustentação F, S são manualmente ajustados pelo piloto na aeronave da técnica anterior da Figura 1, está disponível um número limitado de posições, a fim de minimizar a probabilidade de erros.

[0015] As Figuras 2A e 2B mostram um exemplo de um meio de controle manual da técnica anterior convencional (uma camada de seleção de aerofólio auxiliar/flapes L) para controlar os dispositivos de alta sustentação da aeronave da Figura 1. Essa alavanca L está situada, por exemplo, no lado direito inferior do console de controle. Como a Figura 2A mostra, a alavanca L controla tanto os aerofólios auxiliares como os flapes juntos (na

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6/24 mesma aeronave, os aerofólios auxiliares e flapes podem ser controlados independentemente). O piloto seleciona uma posição de aerofólio auxiliar/flape levantando um gatilho (não mostrado) abaixo da cabeça da alavanca para destravar a alavanca, colocando, então, a alavanca levantada em uma posição travada desejada. Nesse exemplo particular da técnica anterior, existem 7 posições distintas (posições

numeradas de 0 a 5	mais Total)	.
[0016]	O gráfico	da	Figura	2B mostra as
posições disponívei	s da alavanca	L da	Figura	2A e os ângulos
de posicionamento	correspondentes	que	os aerofólios

auxiliares e flapes assumem para cada posição da alavanca. Como a Figura 2B mostra, a posição 0 da alavanca L controla uma posição de flape de 0° e uma posição de aerofólio auxiliar de 0° -- isto é, os flapes F e aerofólios auxiliares S estão totalmente retraídos (“Para cima) e fazem parte do aerofólio de asa (consulte a Figura 2A). Mover a alavanca L para a posição 1 estende os aerofólios auxiliares S para uma posição de 15° e estende os flapes para uma posição de 7° (consulte a Figura 1A). Puxar a alavanca L mais para a indicação d baixo resulta em extensão adicional dos aerofólios auxiliares S e flapes F em posições estendidas predeterminadas de 25° para os aerofólios auxiliares S e 10°, 20° e 37° para os flapes F. A posição máxima ou Total da alavanca L controla o posicionalmente total dos aerofólios auxiliares S e flapes F para 25° e 37°, respectivamente. Observar que essa alavanca de controle L controla tanto os aerofólios auxiliares S como os flapes F

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7/24 juntos, e as posições 4 e 5 controlam o mesmo posicionamento de aerofólio auxiliar/flape com a diferença sendo que a posição 4 é uma posição acionada/parada que o piloto precisa ultrapassar apertando o gatilho novamente para mover a alavanca para a posição 5 travada antes de avançar para Total.

[0017] No exemplo mostrado, posições intermediárias para os dispositivos de alta sustentação não estão disponíveis para a alavanca seletora de aerofólio auxiliar/flape L. As posições da alavanca L são distintas e travadas assim como uma alavanca de mudança de marcha automática de uma transmissão automática de um carro. Não há posições intermediárias entre, por exemplo, a posição de alavanca 0 e a posição de alavanca 1, ou entre a posição de alavanca 1 e a posição de alavanca 2. Se a alavanca L for deixada em uma posição intermediária entre as posições travadas, os aerofólios auxiliares/flapes S, F permanecem na última posição selecionada.

[0018] A alavanca L foi projetada para ter um número limitado de posições disponíveis a fim de minimizar a probabilidade de erros e fornecer um procedimento simples para a tripulação. Entretanto, essa simplificação faz com que o avião opere em condições fora do ideal na maioria das vezes. As posições apropriadas dos dispositivos de alta sustentação são ajustadas antes da decolagem, e não durante a corrida de decolagem, a fim de reduzir o número de ações que o piloto deve tomar durante essa fase crítica do voo. Portanto, quando o piloto começa a rodar com a aeronave pela

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8/24 pista, o arrasto adicional produzido pelos dispositivos de alta sustentação será conduzido durante toda a corrida de decolagem, aumentando a distância de decolagem necessária para sustentação inicial na decolagem.

[0019] Após a sustentação inicial na decolagem, o piloto deve monitorar a velocidade, a razão de subida e a altitude. A retração dos dispositivos de alta sustentação deve ser comandada quando a velocidade do ar real está acima da velocidade de retração mínima, mas abaixo da velocidade do ar for para a qual a estrutura de dispositivos de alta sustentação foi projetada. Isso fornece ao piloto uma pequena janela de velocidade do ar para comandar os dispositivos de alta sustentação, em um período em que a carga útil do piloto ainda é alta, principalmente devido ao espaçamento entre obstáculos e coordenação de tráfego com a torre de controle. Se a retração dos dispositivos de alta sustentação é comandada a velocidades do ar inferiores, o avião poderia se deparar com um estol aerodinâmico a baixa altitude, com pouco espaço para recuperação. Se é comandada a uma velocidade do ar superior, os dispositivos de alta sustentação poderiam ser estruturalmente danificados ou obstruídos, o que ocasionaria assimetria aerodinâmica e, potencialmente, problemas de controlabilidade.

[0020] AO retornar para pouso, a lógica inversa se aplica. O piloto deve desacelerar o avião para a velocidade de pouso de referência apropriada e posicionar os dispositivos de alta sustentação. Ambas são calculadas

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9/24 considerando o aeroporto e os parâmetros atmosféricos no momento do pouso, com o uso das informações fornecidas pelo fabricante do avião no AFM. O piloto deve monitorar todos os parâmetros e comandar o posicionamento de dispositivos de alta sustentação na velocidade do ar apropriada, em um ambiente de alta carga útil similar da fase de decolagem (baixa altitude, espaçamento entre obstáculos, coordenação de tráfego).

[0021] Durante a corrida de pouso, após o toque no solo, o avião precisa ser desacelerado, e isso é realizado com os dispositivos de alta sustentação na mesma posição usada durante a aproximação final. Não é prática corrente o piloto comandar os dispositivos de alta sustentação para retrair durante essa fase principalmente devido à alta carga de trabalho. A extensão continuada dos dispositivos de alta sustentação durante a corrida de pouso após o toque no solo faz com que o avião use mais distância de pista para parar do que precisaria de outro modo, visto que os dispositivos de alta sustentação posicionados reduzem a força normal que atua nas rodas de trem de pouso (devido à alta sustentação), o que reduz a eficiência de frenagem.

[0022] Se o piloto precisar abortar o pouso e arremeter ou ainda realizar um toque-e-arremetida (por qualquer razão), o mesmo deve aplicar empuxo/potência e reconfigurar os dispositivos de alta sustentação, enquanto simultaneamente observa a velocidade do ar, a altitude, a razão de subida, o espaçamento entre obstáculos e a coordenação de tráfego. O histórico da aviação apresenta

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10/24 muitos exemplos de acidentes que ocorreram nessa fase, devido à incapacidade de o piloto apropriadamente gerenciar toda essa complexidade.

[0023] Realizou-se, no passado, trabalho para fornecer algum grau de controle automático de dispositivos de alta sustentação.

[0024] Uma abordagem monitora o limite superior de velocidade do ar e automaticamente retraia os dispositivos de alta sustentação a fim de evitar danos estruturais. O sistema comanda o posicionamento na posição comandada original quando a velocidade do ar é reduzida para um valor compatível.

[0025] Em um outro sistema, um computador de voo é instalado no avião, e esse computador pode calcular a bordo o flape de desempenho ótimo, considerando todos os dados de aeroporto e avião. Então, o piloto manualmente ajuste o flape.

[0026] Em um outro sistema, um computador de voo é instalado no avião, e esse computador pode calcular a bordo o flape de desempenho ótimo para uma operação de arremetida, considerando o aeroporto sendo operado e os parâmetros reais de avião. Com esse sistema, quando o piloto comandas a alavanca de flape para a posição de arremetida, o avião ajustará automaticamente o flape apropriado para desempenho ótimo.

[0027] Um outro sistema automaticamente comanda os sistemas de alta sustentação com base nos parâmetros de aeronave, mas após uma pré-seleção realizada

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11/24 pelo piloto com o uso de um painel de controle.

[0028] Nenhuma dessas soluções conhecidas resolvem o problema por inteiro, que é eliminar a necessidade de ação de piloto para comandar os dispositivos de alta sustentação durante todas as fases de voo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0029] A seguinte descrição detalhada de modalidades ilustrativas não limitadoras exemplificadoras deve ser lida em conjunto com os desenhos, em que:

[0030]

A Figura mostra dispositivos de controle de alta sustentação não limitadores exemplificadores e outros dispositivos de controle de sustentação em uma aeronave.

[0031]

As Figuras

1A e 1B mostram flapes exemplificadores em posições retraídas e parcialmente posicionadas, respectivamente.

[0032]

A Figura 2A mostra uma alavanca seletora de aerofólio auxiliar/flape da técnica anterior exemplificadora.

[0033]

A Figura

2B mostra uma tabla exemplificadora mostrando a correspondência da técnica anterior entre as posições da alavanca seletora da Figura

2A e as posições de aerofólio auxiliar e seletora controla, e também mostra flape que a alavanca quais posições de alavanca seletora estão travadas e quais estão acionadas.

[0034] A Figura 3 mostra um exemplo não limitador de controle de entrada de piloto para um sistema de controle de sustentação automático não limitador

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12/24 exemplificador descrito no presente documento, em que o controle de entrada de piloto inclui uma entrada de sobreposição e posição automática.

[0035] A Figura 4 mostra um diagrama de blocos estrutural não limitador exemplificador de Comando Automático para Dispositivos de controle de sustentação.

[0036] A Figura 5 mostra um diagrama de blocos esquemático estrutural de Comando Automático para Ajuste de Dispositivos de controle de sustentação.

[0037] A Figura 6 é um diagrama funcional lógico exemplificador de um sistema de comando automático não limitador exemplificador para dispositivos de controle de sustentação.

[0038] A Figura 7 mostra um fluxograma de processo exemplificador para configuração de dispositivo de controle de sustentação de acordo com as fases de voo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES NÃO LIMITADORAS EXEMPLIFICADORAS [0039] Modalidades não limitadoras exemplificadoras no presente documento fornecem sistemas, métodos e aparelho para posicionar automaticamente os dispositivos de controle de sustentação de modo que uma aeronave assim equipada não precise contar com a tripulação para comandar os dispositivos de controle de sustentação.

[0040] A Figura 3 apresenta um exemplo não limitador de um controle ou alavanca seletora de aerofólio auxiliar/flape aprimorada, em que o mecanismo de seleção de posição de dispositivo de controle de sustentação tem

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13/24 exatamente e apenas 3 estados: Auto, Flape Total e Flape para Cima (ou Auto, Configuração de Flape para Cruzeiro e Configuração de Flape para Pouso). No estado Auto, o processo de posicionamento de dispositivo de controle de sustentação se torna automático. De fato, a Figura 3 mostra um exemplo não limitador. Em uma implementação possível, as posições seriam TOTAL e PARA CIMA, mas a ideia é ter uma posição para cruzeiro e uma posição para pouso. Alguns aviões têm flapes negativos para configuração de cruzeiro (em vez de flapes 0) e, dependendo da análise de perigo de falha de um modelo específico, o melhor flape pode não ser o TOTAL.

[0041] Durante o cálculo de desempenho que é realizado antes da decolagem, os dados de fabricante no Manual de Voo da Aeronave (AFM) fornecerão um ajuste de configuração para iniciar o sistema ACHiLD que o piloto será ou pode ser responsável por inserir ou verificar. Essa é a única ação de piloto ao longo de todo o voo, em relação aos dispositivos de alta sustentação. Para fases de voo de decolagem, pouso ou arremetida, o AFM fornecerá apenas uma velocidade-alvo do ar que deveria ser seguida pelo piloto

(ao	contrário da	posição de flape e velocidade	do ar que
são	fornecidas	em	aviões	equipados com	sistemas
convencionais).
	[0042]	O	sistema	de Dispositivo	de Alta

Sustentação de Comando Automático (ACHiLD) é configurado para constantemente monitorar os parâmetros da aeronave, e a velocidade do ar. Como resultado, o sistema ACHiLD

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14/24 automaticamente comandará o ajuste adequado de dispositivos de controle de sustentação para aquela condição. O sistema ACHiLD tem essa propriedade autônoma considerando uma pluralidade de parâmetros e executando os dados coletados através de um, por exemplo, algoritmo permanentemente codificado no computador baseado em computador da aeronave.

Em qualquer instante, a tripulação tem a opção de operar manualmente o sistema ACHiLD e posicionar os dispositivos de alta sustentação de acordo com seu julgamento.

[0043] A Figura 3 mostra como a tripulação tem a opção de usar o sistema ACHiDL (auto) ou operar manualmente o mesmo para, por exemplo, totalmente posicionar (Flape Total”) ou totalmente retrair (Flape para Cima”) os dispositivos de alta sustentação.

Dessa forma, nas modalidades não limitadoras exemplificadoras, as duas únicas posições de operação manual de emergência são totalmente ou quase totalmente posicionadas (por exemplo, para pousos de flape total) e totalmente (ou quase totalmente) retraídas (por exemplo, para cruzeiro); caso contrário, durante operação auto” normal, um sistema de controle eletrônico automaticamente recalcula de modo contínuo novas posições de dispositivo de alta sustentação (por exemplo, em um nível de precisão que está além do controle manual típico para fornecer desempenho mais ideal.) [0044] Com o uso do algoritmo permanentemente codificado com procedimentos operacionais básicos que continuamente monitoram todos os parâmetros de aeronave e ações de piloto relevantes, um avião equipado com esse

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15/24 sistema não precisará depender do piloto durante todas as fases de voo para comandar os dispositivos de alta sustentação, reduzindo a carga de trabalho do piloto ao longo do voo eliminando a possibilidade de erros operacionais.

[0045]

Dessa forma, o sistema

ACHiLD tem a capacidade de automaticamente controlar, sem nenhuma intervenção humana, a posição do pelo menos um dispositivo de alta sustentação em resposta mudanças na operação da aeronave, por exemplo, em resposta e a pelo menos uma entrada manual, ao pelo menos um sensor para todas as fases de voo da aeronave. Entende-se por sem nenhuma intervenção humana” que estão excluídas todas as intervenções humanas de qualquer tipo. For exemplo, quando o piloto move a alavanca de empuxo para mudar a quantidade de empuxo de motor, o sistema ACHiLD pode responder ajustando automaticamente o dispositivo de controle de sustentação (ou dispositivos) consequentemente. Dessa forma, o sistema

ACHiLD não respondem a entradas manuais. Entretanto, nas modalidades não limitadoras exemplificadoras, não há necessidade de o piloto ajustar um controle que é dedicado aos dispositivos de alta sustentação. EM vez disso, o sistema ACHiLD usa outras entradas manuais, informações de sensor e outras informações pré-armazenadas para determinar e controlar automaticamente a posição de dispositivo de alta sustentação com base na fase de voo atual e nas condições de operação de aeronave, sem que o piloto ou tripulação precise mudar uma entrada manual que controlar apenas ou

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16/24 principalmente os dispositivos de alta sustentação. O sistema de controle infere a intenção da tripulação, observando outras entradas e o estado operacional e a fase da aeronave, e posicionar automaticamente os dispositivos de alta sustentação consequentemente.

[0046] O piloto/tripulação tem a opção de recorrer a uma sobreposição manual do controle mostrado na Figura 3 para desabilitar o controle automático e, em vez disso, fornecer posições de Flape para Cima ou Flape Total em uma emergência ou outras condições de operação excepcional, mas isso não deveria ser necessário durante condições de voo normais tipicamente encontradas durante um voos de passageiros quando todos os sistemas estão funcionando apropriadamente. Em vez disso, o piloto/tripulação pode geralmente ajustar e esquecer o controle da Figura 3 em Auto e nunca precisar se preocupar com a posições automaticamente controlada (ou posições) do dispositivo de alta sustentação (ou dispositivos) durante operação de aeronave normal.

[0047] Nas Figuras 4 e 5, são mostrados esquemas exemplificadores do hardware de sistema envolvido na presente modalidade não limitadora. A Figura 4 apresenta um diagrama relacionado à aeronave e ao sistema ACHiLD (Comando Automático para Dispositivos de alta sustentação) 198. O sistema ACHiLD 198 é um sistema que compreende: algoritmos internos, meios para considerar procedimentos operacionais de aeronave 114, meios para computar a fase de voo atual 112, e a capacidade de inferior a intenção da

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17/24 tripulação conforme a mesma controla a aeronave.

[0048] O Comando Automático para Sistema de

Dispositivos de Alta Sustentação (ACHiLD) 198 da Figura 4 é, em uma modalidade, parte do computador de controle de voo baseado em processador da aeronave e opera em parte com o sistema de controle por cabo elétrico (Fly-By-Wire). A aeronave é configurada para receber dados em tempo real através de seus sensores 130, situados dentro e fora da aeronave. Através dos sensores 130, a aeronave tem a capacidade de coletar dados, como Dados do Ar 132',

Informações giroscópica sobre Inércia 134' (por exemplo, atitude e magnética ou outras informações de rumo/norte)

Detecção de

Fase de Voo 138', configuração atual 112 (por exemplo, o estado das superfícies de controle, quantidade de empuxo, etc.)

Condições

Ambientais

136'. Os dados são processados pelo computador de controle baseado em processador 140'. Os dados são transformados em comandos através de um algoritmo permanentemente codificado dentro do computador de controle de voo que calcula o posicionamento de dispositivo de alta sustentação. Tal computador de controle 140' pode compreender um computador baseado em microprocessador convencional acoplado à memória não transitória que armazena instruções de software de computador que são executadas para ler e analisar dados em tempo real e gerar comandos de saída em tempo real.

[0049] Os comandos são, então, enviados para os atuadores 150' da aeronave através do sistema de controle

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18/24 por cabo elétrico (que pode fornecer comandos com fio, ópticos e/ou sem fio e não é, dessa forma, limitado a fios) e, como resultado, os dispositivos de alta sustentação são posicionados 100' . Esse é um processo recorrente, conforme os dados detectados pelos sensores 130 mudam, o computador de controle de voo baseado em processador 140' recalcula o posicionamento de dispositivo de alta sustentação 100' e envia os novos comandos, através do Processador de Controle por Cabo Elétrico, para os atuadores 150' para reajustar os dispositivos de alta sustentação 100'.

[0050] Pode haver mais de um atuador (por exemplo, um para cada um dos dispositivos de alta sustentação). Os atuadores de dispositivo de alta sustentação são acoplados ao controlador eletrônico ou computador de controle por uma conexão de controle por cabo elétrico. Os atuadores podem compreender um dispositivo mecânico, hidráulico e/ou eletromecânico de modelo convencional que aplica força para posicionar o pelo menos um dispositivo de alta sustentação.

[0051] A Figura 5 mostra um diagrama esquemático não limitador exemplificador de hardware e outros componentes fornecidos por uma modalidade não limitadora exemplificadora. As informações da aeronave 110 têm a capacidade de mostrar a configuração atual de aeronave 112, os procedimentos operacionais 114 e as informações de despacho da aeronave 116. A entrada de piloto 120 tem controle de empuxo e potência 124 da aeronave, bem como a capacidade de utilizar a entrada de operação manual de

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19/24 tripulação 122 da Figura 3 descrita acima. A entrada de operação manual de tripulação 112, também referida como entrada de operação manual de piloto, é um mecanismo de três estados conforme explicado acima. A tecnologia não limitadora no presente documento usa pelo menos um meio para medir dados do ar 132 (por exemplo, sondas, pitot-estático, porta estática), pelo menos um meio de medição de informações sobre inércia de aeronave 134 (por exemplo, um sistema de referência de atitude e rumo AHRS), pelo menos um meio 138 para detectar se a aeronave está em solo ou em voo (por exemplo, peso sobre sensor de roda), e pelo menos um meio 136 para reconhecer ou detectar condições ambientais. Esses meios de medição de uma variedade de dados são conduzidos por uma variedade de sensores 130 dentro e fora da aeronave.

[0052]

Todos os dados acumulados das informações da aeronave

110, entrada de piloto 120 sensores

130, são, então, processados no computador de controle de voo

140 da aeronave. Ademais, o computador de controle de voo

140 é configurado para executar instruções, acessar dados computar comandos. Os comandos (que podem ser fornecidos para um sistema de controle por cabo elétrico convencional) são configurados de modo que o sistema de atuação 150 da aeronave responda de acordo com que o computador de controle de voo 140 envia.

instruções

O sistema atuador 150 posiciona os dispositivos de alta sustentação

110 de acordo com as instruções fornecidas pelo computador de controle de voo 140.

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20/24 [0053]

A modalidade não limitadora mostrada na

Figura 5 inclui um meio 132 para medir dados do ar (por exemplo, sondas, pitot-estática, porta de estática), um sistema de medição inercial (por exemplo,

AHRS) 134, alguns dos dados de despacho de aeronave 116 , meios 112 para determinar a configuração atual de aeronave (por exemplo, flape, aerofólios auxiliares, depressores, posição de trem de pouso), meios 138 para determinar se a aeronave está em solo ou no ar (por exemplo, peso sobre sensor de rodas), uma entrada de operação manual de tripulação 122 (por exemplo, a ser usada no caso de uma condição de falha), meios 124 para controlar empuxo/potência, meios

140 para computar a deflexão desejada de dispositivos de alta sustentação e meios 136 para reconhecer as condições ambientais (por exemplo, voo em condições congelantes).

Todas essas informações são processadas em algum dispositivo eletrônico

140 como, sem limitação, o processador de controle por cabo elétrico. Finalmente, esse comando é enviado para os atuadores de dispositivos de alta sustentação 150 para controlar os dispositivos de alta sustentação 100.

[0054]

Figura 6 é um diagrama não limitador da lógica de controle ilustrativa para o sistema ACHiLD.

Antes da decolagem, o computador de controle de voo da aeronave recebe dados para preparar a aeronave para despacho.

Durante todo esse processo, o sistema ACHiLD está calculando o ajuste apropriado para os dispositivos de alta sustentação conforme a aeronave se apronta para a decolagem.

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Conforme as fases de voo mudam, os parâmetros que ditam os ajustes de dispositivo de alta sustentação também mudam.

[0055] Esses parâmetros, chamados de Parâmetros de Entrada, incluem: ângulo de alavanca de empuxo 124”, controle de trem de pouso 123, velocidade do ar calibrada 132”, altitude de pressão 133, flape e outras posições detectadas de superfície de controle 112”, posições de trem de pouso detectado 113 e detecção em solo detectado 138. O sistema ACHiLD monitora entradas do piloto e a situação da aeronave e calcula o ajuste de dispositivo de alta sustentação (ou ajustes) . O sistema ACHiLD constantemente atualiza a posição de alta sustentação em parte com seu algoritmo permanentemente codificado executado pelo computador de controle de voo baseado em computador, por exemplo, por meio do uso de algoritmos para inferir a intenção da tripulação com base na entrada de piloto e no estado de operações de aeronave. Depois disso, os comandos recorrentes resultantes que são frequentemente ajustados devido aos parâmetros de entrada variável serem enviados para o sistema de controle por cabo elétrico— que envia comandos para o sistema de atuação da aeronave 150. O sistema de atuação 150 tem a capacidade de posicionar o dispositivo de alta sustentação (ou dispositivos) de acordo com os comandas que recebe. Em todos os instantes do processo, o piloto tem acesso à Entrada de Anulação de Piloto 122 (a operação manual no fluxo de lógica é representada pelos símbolos x” no fluxograma); essa entrada permite que o piloto manualmente ajuste o dispositivo de

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22/24 alta sustentação para uma configuração de cruzeiro (por exemplo, sem flape) ou uma configuração de pouso (por exemplo, flape total) se o sistema de controle automático falhar.

[0056] A Figura 7 apresenta um fluxograma não limitador mostrando operações do sistema ACHiLD. A Figura 7 mostra três fases de voo principais, cada uma composta de subfases de voo. AS três fases de voo primárias mostradas

são: Partida	, Voo e Chegada. A partida é adicionalmente
compreendida	por um estado Estacionado, um estado Táxi para
Pista e um	estado de decolagem. A fase de voo Voo é
compreendida	por um estado de subida, um estado de cruzeiro
e um estado	de descida. A última fase de voo, Chegada, é
compreendida	por um estado de Aproximação, um Estado de

Pouso e um estado de Táxi para Portão.

[0057] Antes de cada voo, durante a fase de voo de Partida, a aeronave recebe os dados de despacho (502), que são calculados com o uso de informações como os dados de aeroporto inicial e carga útil. Durante a fase de voo de Voo, os sensores da aeronave monitoram entradas de piloto

(508), dados	do ar incluindo velocidade do ar (510), e a
configuração	atual (512) da aeronave. O avião pode não

precisar receber carga útil diretamente, mas os resultados de um cálculo que usa a carga útil. Como a aeronave alcançar o final da fase de Voo, o mesmo diminui sua velocidade do ar (516) e entra na fase de voo de Chegada posicionando os

dispositivos

de alta sustentação 518 de acordo com

parâmetros ideais para pouso. Uma vez que a aeronave é

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23/24 taxiada para o portão apropriado, a mesma é preparada para a próxima Decolagem (520). Durante cada uma dessas três fases e subfases de voo, os dispositivos de alta sustentação são automaticamente controlados pelo sistema ACHiLD através do computador de controle de voo através do sistema de atuação da aeronave.

[0058] Informações obtidas do despacho 116, o cálculo realizado antes do voo de acordo com o Manual de Voo da Aeronave (AFM) 114 e a carga útil (504), são usadas para iniciar o sistema 198 para decolagem (506) .

[0059] Diretamente após as preparações para decolagem, o sistema ACHiLD 198 monitora as entradas de piloto 124' (508) (por exemplo, retrair trem de pouso, aumentar o ângulo de alavanca de empuxo, etc.), informações de dados do ar 132' (510) (por exemplo, Velocidade do Ar Calibrada, Altitude de Pressão, etc.) e a configuração de aeronave atual 112 (512) (por exemplo, posição de flape, posição de trem de pouso, etc.) para ajustar os dispositivos de controle de sustentação de modo que o desempenho da aeronave aumente em relação às margens de segurança padrão e aos procedimentos operacionais de aeronave (514). Como um exemplo não limitador, conforme a velocidade da aeronave diminui (516) na direção da velocidade de pouso de referência (Vref) e a tripulação comanda o posicionamento do trem de pouso, o sistema ACHiLD interpreta tal situação como a fase de aproximação e ajusta o dispositivo de controle de sustentação (ou dispositivos) de modo a fornecer coeficiente de sustentação necessário para essa fase de voo

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24/24 enquanto preserva margens adequadas para prevenir estol (518). Por outro lado, conforme a tripulação empurra a alavanca de empuxo 124' para frente e a velocidade do ar detectada por 132' aumenta, os dispositivos de controle de sustentação são retraídos para diminuir o arrasto enquanto monitoram as margens operacionais (514).

[0060] Conforme a aeronave toca a pista durante a manobra de arredondamento para o pouso, a própria aeronave se configura para diminuir a velocidade do ar mais eficientemente (por exemplo, retraindo parcialmente os dispositivos de alta sustentação) e, então, se prepara para uma nova decolagem (520), se o sistema interpretar isso como a intenção da tripulação. Durante a taxiagem de chegada e saída, os dispositivos de controle de sustentação são posicionados de acordo com procedimentos operacionais.

[0061]

Embora invenção tenha sido descrita em conjunto com o que atualmente considerado as modalidades mais práticas preferenciais, deve ser entendido que a invenção não é limitada às modalidades divulgadas, mas, ao contrário, se destina a cobrir várias modificações e disposições equivalentes incluídas no espírito e escopo das reivindicações anexas.

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Claims (28)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para controlar uma aeronave CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: pelo menos um sensor configurado para monitorar pelo menos uma condição da aeronave; pelo menos uma entrada manual para controlar uma

operação da aeronave além de um dispositivo de controle de sustentação; e um atuador que posiciona pelo menos um dispositivo de controle de sustentação em resposta a sinais de controle recebidos de um computador de controle, em que o computador de controle é operacionalmente acoplado ao atuador, ao pelo menos um sensor e à pelo menos uma entrada manual, em que o computador de controle é configurado para automaticamente gerar sinais de controle para o atuador para automaticamente controlar, sem nenhuma intervenção humana, a posição do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação inferindo-se a fase de voo da aeronave do pelo menos um sensor e da pelo menos uma entrada manual, para todas as fases de voo da aeronave.

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CARACTERIZADO pelo fato de que as fases de voo da aeronave incluem: decolagem, aproximação, pouso, arremetida e taxiagem.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o computador de controle não exige nenhum ajuste de entrada de controle manual de dispositivo de controle de sustentação adicional durante um voo para automaticamente controlar o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação durante todas as fases de voo.

3/9 menos um controlador eletrônico por uma conexão de controle por cabo elétrico, em que o pelo menos um atuador de dispositivo de controle de sustentação compreende um dispositivo mecânico, hidráulico e/ou eletromecânico que aplica força para ajustar a posição do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,

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4. Sistema para controlar automaticamente pelo menos um dispositivo de controle de sustentação posicionável para cruzeiro, pouso e posições entre essas, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

pelo menos um sensor configurado para monitorar pelo menos uma condição da aeronave durante um voo;

pelo menos um seletor de modo de controle de sustentação manual incluindo uma seleção Auto;

pelo menos uma entrada manual projetada para controlar um parâmetro operacional de aeronave além do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação; e pelo menos um controlador eletrônico acoplado ao pelo menos um sensor, ao pelo menos um seletor de modo manual de controle de sustentação, à pelo menos uma entrada manual e ao pelo menos um atuador de dispositivo de controle de sustentação, em que o pelo menos um controlador eletrônico é configurado para receber dados do pelo menos um sensor e da pelo menos uma entrada manual, e para produzir comandos para controlar automaticamente a posição do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação através do pelo menos um atuador em resposta a mudanças na operação da aeronave.

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5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um atuador de dispositivo de controle de sustentação é acoplado ao pelo

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6/9 de aeronave e à entrada de controle de aeronave de piloto detectados .

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um seletor de modo manual de controle de sustentação adicionalmente inclui pelo menos uma seleção de posição de dispositivo de controle de sustentação de operação manual.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma seleção de posição de dispositivo de controle de sustentação de operação manual inclui uma configuração para a fase de cruzeiro.

8/9 por cabo elétrico, em que o computador inclui pelo menos um controlador eletrônico acoplado a pelo menos um mecanismo de seleção de posição, em que, mediante o mecanismo de seleção ser colocado na posição Auto, o controlador eletrônico é configurado para automaticamente controlar a posição dos dispositivos de controle de sustentação pelo menos em resposta ao ambiente de aeronave e à entrada de controle de aeronave de piloto detectados; e um sistema de atuação acoplado para receber os comandos de controle por cabo elétrico do computador de controle de voo baseado em processador, em que o sistema de atuação controla a posição dos dispositivos de controle de sustentação montados nas asas de acordo com os comandos recebidos do computador de controle de voo baseado em processador.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma seleção de posição de dispositivo de controle de sustentação de operação manual inclui uma configuração para a fase de pouso.

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9. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação compreende um flape.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação pode compreender um aerofólio auxiliar.

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11. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação compreende um depressor.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação compreende um dispositivo de alta sustentação.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma entrada manual controla empuxo.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador eletrônico automaticamente determina todas as posições do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação intermediárias de Para Cima e Total para todas as fases de voo sem nenhuma intervenção humana.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema contínua e automaticamente verifica a fase de voo da aeronave e reajusta de maneira recorrente o pelo menos um dispositivo

de controle de sustentação recalculando-se de acordo com as condições de voo detectadas pelo ao menos um sensor.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação é posicionado de acordo com modos de Pouso de operação manual, Cruzeiro de operação manual e Auto que o piloto manualmente insere através do seletor de modo de controle de sustentação.

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17. Painel de controle operacional, conforme definido na reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de

que colocar o seletor de modo sustentação na posição Auto controlador eletrônico para

dispositivo de controle de dispositivo de controle de automaticamente configura o posicionar pelo menos um de sustentação, através do pelo menos um atuador, em resposta ao ambiente de aeronave e à entrada de controle de aeronave de piloto detectados.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o seletor de modo de controle de sustentação não fornece posições de dispositivo de controle de sustentação predefinidas intermediárias entre

Pouso e Cruzeiro.

19. Painel de controle operacional para uma aeronave CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

pelo menos um seletor de modo de dispositivo de controle de sustentação para acoplamento a um sistema de atuação configurado para posição de pelo menos um sustentação, em que o seletor

automaticamente controlar a dispositivo de controle de de modo fornece seleções que

consistem essencialmente em Auto, Pouso e Cruzeiro.

20. Painel de controle operacional, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que, mediante o seletor de modo ser colocado na posição Auto, um controlador eletrônico responde para controlar automaticamente a posição do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação pelo menos em resposta ao ambiente

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21. Painel de controle operacional, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o seletor de modo não fornece posições de dispositivo de controle de sustentação intermediárias entre

Pouso e Cruzeiro, e um controlador eletrônico, em vez disso, define automaticamente uma faixa das ditas posições intermediárias.

22. Método de controle de uma aeronave

CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

configurar um mecanismo de seleção manual para receber entrada humana incluindo um ajuste Auto(mático) explícito;

detectar e/ou determinar configuração atual e os parâmetros de ambiente da aeronave através de pelo menos um sensor configurado para monitorar pelo menos uma condição;

em que um computador de controle, em resposta à detecção e/ou determinação, automaticamente calcula ajustes de posição de dispositivo de controle de sustentação ao longo de todas as fases de voo mediante o estado do mecanismo de seleção estar em Auto e emitir comandos que servem como instruções para pelo menos um atuador;

em que o pelo menos um atuador automaticamente executa os comandos para atuar automaticamente pelo menos um dispositivo de controle de sustentação.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22,

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CARACTERIZADO pelo fato de que os ajustes de mecanismo de seleção manual consistem essencialmente em Auto, Flape de Pouso e Flape de Cruzeiro.

24. Método, de acordo com a reivindicação 22,

CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

controlar automaticamente a posição do pelo menos um dispositivo de controle de sustentação inferindo-se a fase de operação de aeronave e a intenção da tripulação em resposta a pelo menos um sensor e pelo menos uma entrada manual, para todas as fases de voo da aeronave sem exigir nenhuma entrada manual para controlar diretamente o pelo menos um dispositivo de controle de sustentação.

25. Aeronave CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:

pelo menos um sensor configurado para monitorar pelo menos uma condição da aeronave;

um painel de controle operacional que compreende pelo menos um mecanismo de seleção de posição de dispositivo de controle de sustentação;

asas;

dispositivos de controle de sustentação montados nas asas;

um computador de controle de voo baseado em processador configurado para automaticamente computar, sem intervenção humana, ajustes de dispositivo de controle de sustentação para fases de voo de aeronave da aeronave, incluindo decolagem, pouso, aproximação, arremetida, toque e arremetida e taxiagem, e para gerar comandos de controle

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26. Aeronave, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de seleção é configurado para receber entrada diretamente de um piloto, e tem três estados consistindo essencialmente em: Auto, Pouso e Cruzeiro.

27. Aeronave, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de seleção de posição é um mecanismo dependente de entrada, de modo que o mecanismo não incorrerá em nenhuma mudança, exceto se for manualmente alterado, e o computador tem a capacidade de escolher automaticamente ajustes apropriados para os dispositivos de controle de sustentação em resposta ao mecanismo ser ajustado para Auto.

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28. Meio de armazenamento legível por máquina não transiente CARACTERIZADO pelo fato de que tem, armazenado no mesmo, um programa de computador que compreende um conjunto de instruções para fazer com que o pelo menos um processador execute:

receber estados de entrada manual de Pouso, Cruzeiro e Auto de um mecanismo de seleção configurado para receber entrada manual de piloto;

detectar e/ou determinar a configuração atual e os parâmetros de ambiente da aeronave através de pelo menos um sensor; e em resposta ao pelo menos um sensor e à entrada manual, calcular automaticamente, mediante o estado do mecanismo de seleção estar em Auto, ajustes de dispositivo de controle de sustentação ao longo de todas as fases de voo da aeronave inferindo-se a intenção da tripulação e a fase de voo e emitindo-se comandos que instruem pelo menos um atuador a posicionar automaticamente os dispositivos de controle de sustentação de acordo com os ajustes de dispositivo de controle de sustentação calculados.