CN103213684B

CN103213684B - 用于在起飞期间显示关于飞机的配平信息的方法和设备

Info

Publication number: CN103213684B
Application number: CN201310024147.XA
Authority: CN
Inventors: J.米勒; S.德拉努瓦
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: US20130197726A1; FR2986065A1; CN103213684A; US8674851B2; FR2986065B1

Abstract

本发明涉及用于在起飞期间显示关于飞机的配平信息的方法和设备。显示设备（1）包括用于确定并显示精确配平设定点的装置（3、5），这使得飞行员能够通过遵照所显示的信息来执行从性能观点优化的手动起飞。

Description

用于在起飞期间显示关于飞机的配平信息的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于至少在起飞阶段期间显示关于飞机的配平信息的方法和设备。

背景技术

当飞机起飞时，不存在关于垂直轴的操作飞行指挥仪，该操作飞行指挥仪可以用于在所述起飞期间辅助飞行员。表述“飞机的起飞”这里应当被理解为意指行进至起飞、转动（rotation）阶段以及直到功率削减再加上几秒（典型地5秒）为止。特别地，在转动阶段期间，飞行员必须在没有飞行指挥仪的辅助的情况下执行转动，以便以特定俯仰速率（pitch rate）（典型地3°/s）实现特定配平（典型地15°）。

发明内容

本发明涉及一种用于至少在起飞阶段期间显示关于飞机的配平信息的方法，其使得有可能纠正上述缺陷。

为此，根据本发明，根据所述方法，生成被传输至至少一个显示屏的俯仰速率阶（order），并且根据接收到的俯仰速率阶，在所述显示屏上实时显示有第一符号和第二符号，所述第一符号指示飞机的当前俯仰值，所述第二符号指示飞机的俯仰设定点值，所述方法的值得注意之处在于，在飞机的起飞阶段期间：

a）实施监视以检测飞机的至少一个转动阶段；以及

b）在该转动阶段期间，使用以下表达式来计算俯仰速率阶ODV1，并将所述俯仰速率阶ODV1传输至显示屏：

ODV1 = min [ K1 * (Qobj – Qcom), K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc]

其中：

- min与最小值相对应；

- Qobj表示预定俯仰速率（被称为目标），其被如下文指定的那样优化；

- Qcom表示由飞行员经由飞机的控制杆控制的俯仰速率；

- θobj表示预定配平；

- θc表示飞机的当前配平；

- Qc表示飞机的当前俯仰速率；以及

- K1、K2和K3表示预定增益。

因此，借助本发明，确定并显示了精确配平设定点，这使得飞行员能够在飞机针对起飞阶段装配有通过类型Q*的目标工作的高水平手动法则（law）的情况下，通过遵照所显示的信息来执行从性能观点优化的起飞，这使得有可能在所有情况下确保飞机的当前俯仰速率（Qc）将等于经由杆而控制的俯仰速率（Qcom）。

更具体地，根据本发明，使得飞行员能够根据与验证速率（certification rate）相对应的所述目标俯仰速率Qobj来控制转动。实际上，在知道在飞机上使用的转动法则将确保飞机的实际俯仰速率Qc将确实等于由控制杆的位置限定的控制Qcom的情况下，阶ODV1具有以下形式的第一部分：K1 * (Qobj – Qcom)，Qobj等于已被定义为关于性能优化起飞距离（典型地，Qobj等于3°/s）的俯仰速率的（预定）值。

此外，在知道为了优化起飞距离而必须利用关于性能而优化的预定义配平（θobj）（典型地，在所有引擎都操作的情况下θobj等于15°，并且当一个引擎出故障时θobj等于12.5°）在转动结束时平衡飞机的情况下，上述所计算的阶在高值方面受到以下形式的配平保持法则限制：K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc，其中Qc是飞机的当前纵向配平。

因此，借助本发明，飞行员具有所显示的足以使他遵照以便执行手动起飞（使用适当的控制构件）的信息，该信息被设置为保证与所验证的性能表相容的起飞。

因此，所述俯仰速率阶ODV1是在起飞的转动阶段期间计算并使用的，该起飞的转动阶段被限定在以下两个连续时刻之间：

- 在跑道上的地面上进行滑行的飞机达到预定转动速度时的时刻；以及

- 飞机达到相对于地面的预定高度（一般为35英尺）时的时刻。

此外，有利地，在步骤b）中：

- 在所述转动阶段之前（在所使用的跑道上行进至起飞的期间），使用以下表达式来计算（即，然后向显示屏传输以供显示）俯仰速率阶ODV2：

ODV2 = - (K4 * θc) + (K5 * Qc)

其中，K4和K5表示预定增益；和/或

- 在转动阶段之后，计算（即，向显示屏传输以供显示）与标称SRS类型法则（SRS代表速度参考系，指示爬升速度的最优配平）的阶相对应的俯仰速率阶ODV3。

在优选实施例中，所述增益K1至K5是在预备步骤中确定的，并且这是使用在标准模拟器上执行的模拟、凭经验来完成的，以便获得优化值。

本发明还涉及一种至少在起飞阶段期间产生关于飞机的配平信息的显示的引航辅助设备，针对起飞阶段所述飞行被装配有下述装置，所述装置使得有可能确保在所有情况下飞机的当前俯仰速率都等于由飞行员经由飞机的控制杆控制的俯仰速率。

根据本发明，该类型的所述设备包括：显示屏，其根据俯仰速率阶来实时显示第一符号和第二符号，所述第一符号指示飞机的当前俯仰值，所述第二符号指示飞机的俯仰设定点值；以及处理装置，其用于生成被传输至所述显示屏的俯仰速率阶，所述设备的值得注意之处在于其还包括用于实施监视以便检测飞机的转动阶段的装置，并且所述设备的值得注意之处还在于所述处理装置包括第一装置，所述第一装置用于使用以下表达式来计算在转动阶段期间向显示屏传输（以供显示）的俯仰速率阶ODV1：

ODV1 = min [ K1 * (Qobj – Qcom), K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc ]。

此外，在优选实施例中，所述处理装置还包括：

- 第二装置，其用于使用以下表达式来计算在所述转动阶段之前在行进至起飞期间向显示屏传输的俯仰速率阶ODV2：

ODV2 = - (K4 * θc) + (K5 * Qc)

其中，K4和K5表示预定增益；和/或

- 第三装置，其用于计算在所述转动阶段之后向显示屏传输的与标称SRS类型法则的阶相对应的标称俯仰速率阶ODV3。

此外，在优选实施例中，所述设备还包括用于向处理装置供应执行对不同俯仰速率阶的计算所需的数据的装置。

此外，本发明还涉及一种飞机，特别地民用运输飞机，所述飞机包括：

- 引航辅助设备，例如上述引航辅助设备；以及

- 标准装置，其使得有可能确保飞机的当前俯仰速率始终等于由飞行员经由控制杆控制的俯仰速率。

附图说明

所附的图将给出可以如何实现本发明的清楚理解。在这些图中，相同的参考标记指定类似的元件。

图1是根据本发明的显示设备的框图。

图2示意性地图示了根据本发明的设备的显示屏。

具体实施方式

根据本发明且在图1中示意性地表示的设备1意图在飞机（特别地运输飞机）（未表示）的驾驶舱中显示配平信息，以辅助飞机的飞行员在起飞期间以及特别是在起飞的转动阶段期间手动引航所述飞机。

为了做到这一点，该类型的所述设备1包括：

- 信息源机组（set）2，其包括用于确定飞机的多个参数的实际值的装置；

- 计算单元3，其经由链路4链接至所述信息源机组2；以及

- 显示单元5，其经由链路6链接至所述计算单元3，并能够在显示屏7上呈现特别是配平信息。

图2示出了显示屏7的优选示例，该显示屏7包括与飞行指挥仪相关的显示窗口8，该显示窗口8根据从计算单元3接收到的俯仰速率阶来实时显示第一符号9和第二符号10，该第一符号9指示飞机的当前俯仰值（从标准装置接收到），该第二符号10指示飞机的俯仰设定点值。该标准显示器使得有可能在手动引航中引导飞行员。

此外，所述显示屏7还包括多个标准显示窗口11、12和13，它们分别显示：

- 速度信息；

- 高度信息；以及

- 航向信息。

此外，像往常一样，特别针对起飞期间的手动引航飞机包括值得注意的以下装置（未表示）：

- 俯仰控制杆，其可以由飞机的飞行员驱动以便发射俯仰目标。该俯仰目标是通过由飞行员对杆的驱动而生成的偏转角的线性转换以通常方式获得的；

- 用于至少根据所述俯仰目标计算飞机的标准俯仰操纵机构的偏转阶的装置；以及

- 用于驱动所述俯仰操纵机构的装置，这些驱动装置是以将所述俯仰操纵机构带到表示所述偏转阶的位置的方式形成的。

此外，本发明适用于针对起飞阶段装配有标准装置（未表示）的飞机，所述标准装置包括通过类型Q*的目标工作的标准高水平手动法则，如在文献FR-2 909 462和US-7 853 369中以示意的方式而描述的。这些标准装置使得有可能确保在所有情况下飞机的当前俯仰速率（Qc）将等于由飞行员经由俯仰控制杆控制的俯仰速率（Qcom）（典型地，针对要被上拉的杆的2/3为3°/s）。

根据本发明，所述设备1还包括用于实现监控以便检测飞机的转动阶段的装置15，该转动阶段被限定在以下两个连续时刻之间：

- （在用于起飞的跑道上的地面上滑行的）飞机达到预定转动速度时的时刻；以及

- 飞机（在已离开地面之后）达到相对于地面的预定高度（一般为35英尺）时的时刻。

为了做到这一点，这些装置15使用飞机在地面上的当前速度（该当前速度是使用标准装置（惯性单元）（例如形成组件2的一部分）来测量的），将该当前速度与依赖于飞机特性的预定转动速度值进行比较，以便能够在当前速度一达到该转动速度时就检测到该转动阶段的开始。此外，当飞机已离开地面时，所述装置15还使用相对于地面的当前高度值（该当前高度值由无线电测高计（例如形成组件2的一部分）测量的），将该当前高度值与预定高度值进行比较，以便能够在当前高度一达到所述预定值（一般为35英尺）时就检测到转动阶段的结束。

此外，根据本发明，所述处理装置3包括用于计算俯仰速率阶ODV1的装置17，所述俯仰速率阶ODV1在转动阶段期间被传输至显示单元5以在屏幕7上显示。根据本发明，所述装置17使用以下表达式来计算所述俯仰速率阶ODV1：

ODV1A = K1 * (Qobj – Qcom),

ODV1B = K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc,

ODV1 = min [ODV1A, ODV1B]

其中：

- min与在方括号之间指示的两个表达式（ODV1A和ODV1B）的最小值相对应；

- Qobj表示预定目标俯仰速率；

- Qcom表示由飞行员经由飞机的控制杆控制的俯仰速率（或俯仰角的变化速度）；

- θobj表示预定配平；

- θc表示当前配平，该当前配平是使用形成组件2的一部分的标准装置（传感器）来测量的；

- Qc表示飞机的当前俯仰速率，该当前俯仰速率是使用形成组件2的一部分的标准装置（惯性单元）来测量的；以及

- K1、K2和K3表示下文中指定的预定增益。

因此，根据本发明的设备1确定并显示精确配平设定点，这使得飞行员能够通过遵照所显示的信息来执行从性能观点优化的起飞。

更具体地，根据本发明，由设备1呈现的信息使得飞行员能够根据与验证速率相对应的所述目标俯仰速率Qobj来控制转动。事实上，Qobj是被定义为关于性能优化起飞距离的俯仰速率的值。一般地，Qobj等于3°/s。

因此，在知道在飞机上使用的转动法则将确保飞机的实际俯仰速率将确实等于由控制杆的位置定义的控制Qcom的情况下，阶ODV1具有以下形式的第一部分ODV1A：K1 * (Qobj – Qcom)。

此外，在知道为了优化起飞距离而必须利用关于性能而优化的预定义配平（θobj）（典型地，在所有引擎都操作的情况下θobj等于15°，并且当一个引擎出故障时θobj等于12.5°）在转动结束时平衡飞机的情况下，阶ODV1A在高值方面受到以下形式的配平保持法则限制：K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc，其中Qc是飞机的当前纵向配平。

因此，凭借本发明，飞行员具有所显示的所有他需要遵照以便执行与所验证的性能表相容的手动起飞的信息。

因此，所述俯仰速率阶ODV1由装置17计算并由单元5在起飞的转动阶段期间使用。

此外，在优选实施例中，所述处理装置3还包括用于计算俯仰速率阶ODV2的装置18，所述俯仰速率阶ODV2在所述转动阶段之前（更确切的说，在装置15观察到飞机的当前速度小于转动速度的时候）在跑道上行进至起飞的期间被传输到单元5以便在屏幕7上显示。所述装置18使用以下表达式来计算该俯仰速率阶ODV2：

ODV2 = - (K4 * θc) + (K5 * Qc)

其中，除上述参数外，K4和K5表示预定增益。

因此，所述装置18使用以零配平为目标的标准配平法则，这使得有可能在行进至起飞的整个过程中（在转动阶段之前）将飞机保持在地面上。

在本发明的上下文中，所述增益K1至K5是在预备步骤中确定的，并且这是使用在标准模拟器上执行的模拟、凭经验来完成的，以获得优化值。

此外，当装置15检测到无线电测高计所测高度变为大于35英尺时（更确切的说，当这些装置15检测到转动阶段的结束时），单元3向单元5发送标称SRS法则的初始爬升阶段的标准阶。

为了做到这一点，单元3包括标准装置19，其计算由此与标称SRS类型法则（SRS代表速度参考系，爬升速度的最优配平的指示符）的阶相对应的标称俯仰速率阶ODV3。因此，在转动阶段之后将该俯仰速率阶ODV3传输至显示单元5，以在屏幕7上显示。

Claims

1.一种用于至少在起飞阶段期间显示关于飞机的配平信息的方法，根据所述方法，生成俯仰速率阶，

其中，在飞机的起飞阶段期间：

a）实施监视以便检测飞机的至少一个转动阶段；以及

b）在该转动阶段期间，使用以下表达式来重复计算俯仰速率阶ODV1：

ODV1 = min [ K1 * (Qobj – Qcom), K2 * (θobj – θc ) + K3 * Qc ]

其中：

- min与最小值相对应；

- Qobj表示预定俯仰速率；

- Qcom表示由飞行员经由飞机的控制杆控制的俯仰速率；

- θobj表示预定配平；

- θc表示当前配平；

- Qc表示当前俯仰速率；以及

- K1、K2和K3表示预定增益，

所述俯仰速率阶ODV1被传输至至少一个显示屏，并且根据接收到的俯仰速率阶，在所述显示屏上实时显示有第一符号和第二符号，所述第一符号指示飞机的当前俯仰值，所述第二符号指示飞机俯仰设定点值。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，在步骤a）中，所述转动阶段被限定在以下两个连续时刻之间：

- 在地面上进行滑行的飞机达到预定转动速度时的时刻；以及

- 飞机达到相对于地面的预定高度时的时刻。

3.根据权利要求1和2之一所述的方法，

其中，在步骤b）中，在所述转动阶段之前，在跑道上行进至起飞的期间，使用以下表达式来重复计算俯仰速率阶ODV2，并向显示屏传输所述俯仰速率阶ODV2：

ODV2 = - (K4 * θc) + (K5 * Qc)

其中，K4和K5表示预定增益。

4.根据权利要求1和2之一所述的方法，

其中，在步骤b）中，在转动阶段之后，重复计算与标称SRS类型法则的阶相对应的标称俯仰速率阶ODV3并将其传输至显示屏。

5.根据权利要求1和2之一所述的方法，

其中，所述增益是在预备步骤中使用模拟凭经验确定的。

6.一种用于至少在起飞阶段期间显示关于飞机的配平信息的设备，所述设备包括用于生成俯仰速率阶的处理装置，

其中，所述设备还包括：用于实施监视以便检测飞机的至少一个转动阶段的装置；以及显示屏，其根据俯仰速率阶实时显示第一符号和第二符号，所述第一符号指示飞机的当前俯仰值，所述第二符号指示飞机俯仰设定点值；其中所述处理装置包括第一装置，所述第一装置用于使用以下表达式重复计算在转动阶段期间被传输至显示屏的俯仰速率阶ODV1：

ODV1 = min [ K1 * (Qobj – Qcom), K2 * (θobj – θc) + K3 * Qc ]

其中：

- min与最小值相对应；

- Qobj表示预定俯仰速率；

- Qcom表示由飞行员经由飞机的控制杆控制的俯仰速率；

- θobj表示预定配平；

- θc表示当前配平；

- Qc表示当前俯仰速率；以及

- K1、K2和K3表示预定增益。

7.根据权利要求6所述的设备，

其中，所述处理装置还包括第二装置，所述第二装置用于使用以下表达式重复计算在所述转动阶段之前在行进至起飞的期间被传输至显示屏的俯仰速率阶ODV2：

ODV2 = - (K4 * θc) + (K5 * Qc)

其中，K4和K5表示预定增益。

8.根据权利要求6和7之一所述的设备，

其中，所述处理装置还包括第三装置，所述第三装置用于重复计算在转动阶段之后传输至显示屏的与标称SRS类型法则的阶相对应的标称俯仰速率阶ODV3。

9.根据权利要求6至7之一所述的设备，

其中，所述设备还包括用于供应在俯仰速率阶的计算中所使用的数据的装置。

10.一种飞机，其中所述飞机包括用于显示配平信息的设备，其中用于显示配平信息的设备是按照权利要求6至9中的任一项所指定的设备。