CN103303487B - 用于减额定推力可视化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明名称为“用于减额定推力可视化的方法”。示出在跑道上的飞行器(10)的一个或多个减额定起飞的方法，其中此类图示在飞行器(10)的座舱(12)中的飞行显示器(22)上并且基于多种信息，以及此类图示可让飞行员做出有关飞行器(10)的减额定起飞和最大推力起飞的更准确决定。

Description

用于减额定推力可视化的方法

背景技术

在现代飞行器中，飞行员可在飞行之前手动选择所驾驶飞行器的引擎的起飞推力。许多起飞是以最大或额定推力完成的。当以低于最大推力执行起飞时，即称作减额定（derate）起飞。此类减额定起飞涉及飞行员主动选择以低于至少一个（并且通常是所有）可用飞行器引擎的最大推力执行起飞动作（maneuver）。当前，能够以减额定推力执行的大部分起飞动作都是以最大推力完成的，因为以减额定推力执行该动作的认知风险超过了任何认知益处。飞行员当前基于轶事信息或直觉做出此类风险评估，并且最多为飞行员呈现描述在减额定推力设置下其剩余跑道量的文字表述。

发明内容

在一个实施例中，一种在飞行器的座舱中的飞行显示器上示出减额定起飞的方法，包括在飞行显示器上显示飞行器起飞所在的跑道的跑道表示以及显示参照跑道表示的起飞标记，该起飞标记表示针对低于最大推力设置的推力设置，沿跑道的飞行器升空（airborne）的位置。

在另一个实施例中，一种在飞行器的座舱中的飞行显示器上示出减额定起飞的方法，包括在飞行显示器上显示飞行器起飞所在的跑道的跑道表示；显示参照跑道表示的起飞标记，该起飞标记表示针对低于最大推力设置的推力设置，沿跑道的飞行器升空的位置；以及显示对应于以该推力设置起飞的成本标记。

附图说明

在附图中：

图1是按照本发明的实施例、具有其上可示出减额定起飞的飞行显示器的飞行器的座舱的一部分的透视图。

图2是按照本发明的第一实施例的减额定起飞图示的示意图。

图3是按照本发明的第二实施例的减额定起飞图示的示意图。

具体实施方式

图1示出具有座舱12的飞行器10的一部分。虽然显示的是商用飞行器，但预期本发明的实施例可用于允许减额定引擎推力的任何类型的飞行器。第一用户(例如飞行员)可出现在座舱12左侧的座位14中，并且另一个用户(例如副驾驶员)可出现在座舱12右侧的座位16中。具有多种仪表20和多个多功能飞行显示器22的座舱仪表板18可位于飞行员和副驾驶员前面，并且可为飞行人员提供辅助驾驶飞行器10的信息。

飞行显示器22可包括主飞行显示器或多功能显示器，并且可显示飞行器10操作和控制中所用的范围广泛的飞行器、飞行、导航、系统及其它信息。飞行显示器22能够向用户显示彩色图形和文本。飞行显示器22可采用任何形式的布置，包括具有更少或更多显示器并且无需共面或尺寸相同。触摸屏显示器或触摸屏表面24可包括在飞行显示器22中，并且可由包括飞行员和副驾驶员在内的一个或多个飞行人员成员用于与飞行器10的系统交互。预期一个或多个光标控制装置26和一个或多个多功能键盘28可包含在座舱12中，并且还可由一个或多个飞行人员用于与飞行器10的系统交互。

控制器30可在操作上耦合到飞行器10的部件，包括飞行显示器22、触摸屏表面24、光标控制装置26及键盘28。控制器30还可与飞行器10的其它控制器(未示出)连接。控制器30可包括存储器和处理单元，处理单元可运行任何适当程序来实现图形用户界面(GUI)和操作系统。这些程序通常包括装置驱动程序，允许用户在触摸屏表面24上执行功能，例如通过触摸屏表面24选择选项、输入命令或其它数据、选择和打开文件以及移动图标。

控制器30可包括计算机可搜索的信息数据库(未示出)或可在操作上耦合到信息数据库。例如，这种数据库可存储在备选计算机或控制器上。应该理解，数据库可以是任何适当的数据库，包括具有多个数据集合的单一数据库、多个链接在一起的离散数据库或者甚至是简单的数据表。飞行员可能具有在系统启动时上载偏好座舱配置数据的能力，例如通过可在触摸屏表面24上显示的飞行指引或飞行模式选择控制面板、光标控制装置26和/或多功能键盘28。默认座舱配置可考虑规管要求，如FAA、航空公司或飞行器操作员、操作手册或规格要求以及还有针对座舱推力模式配置的飞行员偏好、仪表和显示布局、公司、机场、及建议的规管、最佳惯例和飞行员选择的最佳启动惯例、滑行（taxi）、起飞、起飞程序、爬升、巡航、降落、到达程序、进场程序选择、着陆、反推力使用及滑行技术。数据库还可包括跑道数据、飞行器性能数据、引擎性能数据、跑道表面状况、当前天气状况、历史起飞性能及当前燃油价格。预计这种数据库可位于飞行器10之外的位置，例如航空公司或飞行操作部门控制(未示出)或另一个位置并且控制器30可在操作上耦合到无线网络(未示出)以通过它提供数据库信息给控制器30。此数据库可包括经由电子方式(即闪存、因特网、WiFi、LAN、SatComm或其它电子传递方式)输入的飞行员偏好数据。

在操作中，控制器30可利用来自飞行员的输入、数据库和/或来自航空公司控制或飞行操作部门的信息呈现飞行器10的预测起飞性能的图形描绘。飞行员可能能够使用输入装置调整飞行器10的引擎的推力减额定设置，并且控制器30可基于选择更新飞行显示器22。一旦飞行员确定已做出适当的选择，飞行员可使用输入装置接受并激活起飞参数。

现在参照图2，第一实施例示出飞行器10的若干减额定起飞设置34和36的图示。减额定起飞设置34与具有80%最大可用推力的设置相关，而减额定起飞设置36与具有70%最大可用推力的设置相关。预期可示出整个爬升剖面，包括其多个片段。

飞行器10起飞所在跑道的跑道表示38显示在飞行显示器22上。应该理解，跑道表示38可采用多种方式图形示出并且跑道的多种方面可在飞行显示器22上示出以更好地协助飞行员做出有关减额定起飞推力设置的决定。例如，跑道表示38可制作成3D，可示出跑道的多种特性，包括中心线和坡度。进一步举例来说，跑道表示38包括起伏指示器40，指示跑道中定位有倾斜（dip）。

减额定起飞设置34和36的起飞标记也参照跑道表示38显示。起飞标记可表示针对低于最大推力设置的相应推力设置，沿跑道的飞行器10升空的位置。例如，第一起飞标记42表示针对减额定起飞设置34飞行器10将在哪里升空，而第二起飞标记44表示针对减额定起飞设置36飞行器10将在哪里升空。

图示还可提供飞行器10在最大推力设置下可在哪里起飞的指示，从而为飞行员提供对比基础。例如，最大推力设置46已使用起飞标记48来示出。虽然飞行显示器22已示出为显示多个起飞标记，但应该理解，一次只能显示一个减额定起飞设置及其相应起飞标记，无论有或没有示出最大推力设置以便对比。此外，起飞标记可采用许多形式来示出飞行器10将在哪里升空的点。例如，起飞标记可包括但不限于，至少标记飞行器10的起飞点或可包括表示结束于起飞点的起飞距离的线条或区域。

用于所示减额定起飞设置34和36的起飞标记42和44可代表多种事物，包括预测飞行器10的所有轮子离开跑道的位置。起飞标记42和44还可代表飞行器10以减额定起飞设置越过跑道前面的任何已知障碍物(例如障碍物50)的位置。此类障碍物信息可从地形数据库获取。起飞标记42和44还可示出飞行器10以减额定起飞设置起飞所需的预测距离。起飞标记42和44可在飞行显示器22上示出此类起飞信息的任何组合。图示还可提供起飞期间在某个点损失某个引擎的影响的指示，并且可指示飞行器在该点之后可依靠一个引擎继续以减额定推力爬升。图示还可显示在引擎损失时所需的推力变更，并且可显示此类变更是否可由控制器30自动完成。此外，图示还可提供沿剖面的任何过程推力设置变更的一些指示(例如正常功率减小或噪声减除所需的功率减小)。此外，图示还可提供无效设备的作用的一些指示，例如无效防滑或紧急制动的使用。

应该理解，起飞标记42和44的位置可基于至少以下之一来预测： 跑道数据、飞行器性能、引擎性能、跑道表面状况以及当前外部天气状况。也就是说，控制器30或不在飞行器10上的计算机可基于其可用的多种信息来确定飞行器10的起飞位置。跑道数据可包括有关跑道结构的信息，包括其形状、位置、长度、非标准爬升梯度及坡度。此类信息可来自跑道数据库。飞行器性能可包括飞行器10的空气动力学，而引擎性能可包括飞行器10上的引擎的精确性能特征。跑道表面状况可包括有关构成跑道的材料类型以及跑道当前是否光滑或结冰的信息。当前外部天气状况尤其可包括气温、风向及风速。起飞标记42和44的位置还可考虑飞行器本身的重量和平衡。

还可显示每个所示减额定起飞设置的起飞轨迹。例如，示出用于减额定起飞设置34的第一起飞轨迹52和用于减额定起飞设置36的第二起飞轨迹54。起飞轨迹52和54的图示是参照跑道表示的，并且在存在已知障碍物(例如障碍物50)的情况下可能特别有用。

还可显示对应于以减额定起飞设置起飞的成本标记56。此类标记可示出相对于以最大推力设置起飞，以减额定起飞设置起飞的成本节省。为了举例说明，成本标记56以美元为单位示出每次减额定起飞的成本节省。成本标记56可就图形和所提供信息通过其它方式示出。例如，成本标记56可备选地指示使用减额定起飞设置将节省的燃油磅数或提供有关减额定起飞设置的某种飞行员激励的信息。

参照跑道表示38的制动标记58可被纳入并可示出预测飞行器10在中止起飞后停下的超过起飞标记42的位置。预期制动标记58可至少示出飞行器10在中止于起飞标记42所示的位置的起飞后，在最大制动情况下在跑道上停下的位置。类似地，制动标记60针对相应起飞标记44显示。

图3示出显示减额定起飞设置134的示范飞行显示器22的第二实施例。第二实施与第一实施例相似；因此，相似部分将采用增加100的相似数字来标识，要理解，第一实施例的相似部分的描述适用于第二实施例，除非另加说明。减额定起飞设置可由飞行员选择并显示在飞行显示器22上，为飞行员提供有关减额定推力的信息。控制器30可使用跑道信息、节省信息及性能信息更新飞行显示器22。像前一个实施例一样，针对减额定起飞设置134，已包括跑道表示138、起飞标记142、起飞轨迹152、成本标记156及制动标记158。与第一实施例不一样，起飞标记142显示为一个区域，表示结束于起飞点的起飞距离。此外，起飞轨迹152已示出为具有不同的特征。

与第一实施例不一样，历史起飞标记170也被纳入并示出先前飞行器以相同减额定起飞设置起飞的、沿跑道的位置。在确定历史起飞标记时考虑的先前飞行器起飞信息可能针对正在飞的当前飞行器10，针对与正在飞的当前飞行器10相同或相似类型的飞行器、或两者的组合。历史起飞标记可示出有关先前飞行器起飞的多种历史信息。例如，历史起飞标记170可包括所有起飞的平均值、跑道平均值、滑行平均值等。此类信息可让飞行员查看之前的飞行在这种减额定起飞设置下的表现如何。预期在起飞时，飞行器的起飞性能数据可存储到数据资料库，供未来飞行访问以确定历史起飞标记170。预期历史数据库可分辨出历史数据趋势并且历史起飞标记170在有更多信息可用时会改变或成长。历史标记可为飞行显示器22上提供的任何其它标记而纳入，包括为制动标记并可通过使用FDM、FOQA或其它历史数据库跟踪系统来确定。

此外，还为减额定起飞设置134纳入安全标记172。这种安全标记172可指示以减额定起飞设置134起飞的安全余量。由安全标记172指示的安全余量可由航空公司运营商确定，并可包括航空公司运营商希望保持作为针对安全问题(例如故障或功能有损的制动)的安全界线的跑道末尾已设置数量的长度，例如2,000英尺。此外，由于跑道状况、设备故障或规管要求，预期飞行员可纳入自定义安全余量，例如航空公司控制余量加上额外百分比或因数。

还预期飞行显示器22上可显示示出其它多种信息中的潜在错误的错误标记174。例如，已针对制动标记158提供错误标记174。在示范实例中，错误标记174指示制动标记158的计算中的错误。预期如果错误标记174指示制动标记158与安全标记172重叠，则可指令飞行员选择不同的减额定起飞设置或可在飞行显示器22上提供这种重叠的指示。错误标记可为飞行显示器22上提供的任何标记而纳入，并可通过使用FDM、FOQA或其它历史数据库跟踪系统来确定。

如果错误标记174或历史起飞标记170指示飞行器10的制动可能不会在安全余量之前发生，预期控制器30可能能够自动纠正飞行员选择的减额定起飞设置。起飞减额定选择的自动纠正利用历史FOQA或FDM类型数据来确定错误标记，并通过对比航空公司、公司或规管要求为起飞功率选择收集的数据完成起飞功率的自动重新设置。

还预期在飞行显示器22上可显示有关减额定起飞设置134的额外信息。例如，如果飞行员减少20%的引擎推力，导致在其实际起飞时剩余超过2000英尺的跑道，将向飞行员呈示与以最大推力起飞时准确相关的跑道列表。假设这种相关将为飞行员提供使用20%减额定推力实际与在另一条跑道上以最大推力操作相同的保证，因此飞行员将更可能以减额定推力操作。通过这种方式，可向飞行员传达，虽然飞行器10可能在指定跑道上跑长一点距离，但并非难以起飞的跑道。此外，应该理解，以上实施例中所述标记的任何部分可在飞行显示器22上使用并且上述两个实施例的任何功能可通过任何方式互相结合。还预期可纳入标记以显示起飞对飞行器的长期可靠性的影响；例如，可纳入示出推力设置对引擎磨损的影响的标记。

上述实施例提供多种益处，包括飞行员可对减额定起飞设置的结果进行更准确的估计。本发明实施例的技术效果是在执行引擎减额定推力起飞时为飞行员呈现预测起飞性能的图形表示并可协助飞行员缓解有关跑道长度的担心。这进而导致飞行员执行减额定起飞动作的可能性增大。通过减少对寿命有限的组件的压力，减额定起飞设置的选择节省了大量燃油并延长了飞行器引擎的寿命，从而大大减少了航空公司和其它飞行器运营商的运营成本。由于燃油代表着此类运营商的单一最大成本，其减少会提供直接益处。此外，可向飞行器成员提供额外有用信息，例如预测的剩余跑道或飞行器停止时间，这些信息可导致改进的飞行器操作。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。

部件表

10飞行器

12座舱

14座位

16座位

18座舱仪表板

20仪表

22多功能飞行显示器

24触摸屏表面

26光标控制装置

28多功能键盘

30控制器

34减额定起飞设置

36减额定起飞设置

38跑道表示

40起伏指示器

42起飞标记

44起飞标记

46最大推力设置

48起飞标记

50障碍物

52第一起飞轨迹

54第二起飞轨迹

56成本标记

58制动标记

60制动标记

134减额定起飞设置

138跑道表示

142起飞标记

150障碍物

152起飞轨迹

156成本标记

158制动标记

170起飞标记

172安全标记

174错误标记。

Claims (20)

1.一种在飞行器的座舱中的飞行显示器上示出减额定起飞的方法，所述方法包括：

在所述飞行显示器上显示所述飞行器起飞所在跑道的跑道表示；以及

显示参照所述跑道表示的起飞标记，其中所述起飞标记表示针对低于最大推力设置的推力设置、沿所述跑道的所述飞行器升空的位置。

2.如权利要求1所述的方法，还包括显示对应于以所述推力设置起飞的成本标记。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述成本标记示出相对于以所述最大推力设置起飞，以所述推力设置起飞的成本节省。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述起飞标记表示预测所述飞行器的所有轮子离开所述跑道的位置。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述起飞标记表示所述飞行器以所述推力设置越过所述跑道前面的任何已知障碍物的位置。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述起飞标记还示出所述飞行器以所述推力设置起飞所需的预测距离。

7.如权利要求1所述的方法，还包括显示多个起飞标记，其中每个起飞标记表示不同的推力设置。

8.如权利要求7所述的方法，还包括显示所述多个起飞标记的每一个的成本标记。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述成本标记指示相对于以所述最大推力设置起飞，以所述推力设置起飞的成本节省。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述起飞标记的位置基于至少以下之一预测：飞行器性能、引擎性能、跑道数据、跑道表面状况、无效设备、所需爬升梯度、障碍物以及当前外部天气状况。

11.如权利要求1所述的方法，还包括显示参照所述跑道表示的制动标记并且示出预测所述飞行器在中止起飞后停下的、超过所述起飞标记的位置。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述制动标记至少示出所述飞行器在中止于所述起飞标记指示的位置的起飞后，在最大制动情况下在所述跑道上将停下的位置。

13.如权利要求1所述的方法，还包括显示历史起飞标记，其示出先前飞行器以所述推力设置起飞的、沿所述跑道的位置。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述先前飞行器起飞针对至少以下之一：当前飞行器或与当前飞行器相同类型的飞行器。

15.如权利要求1所述的方法，还包括显示参照所述跑道表示的起飞轨迹。

16.如权利要求1所述的方法，还包括显示指示以所述推力设置起飞的安全余量的安全标记。

17.一种在飞行器的座舱中的飞行显示器上示出减额定起飞的方法，所述方法包括：

在所述飞行显示器上显示所述飞行器起飞所在跑道的跑道表示；

显示参照所述跑道表示的起飞标记，其中所述起飞标记表示针对低于最大推力的推力设置、沿所述跑道的所述飞行器升空的位置；

显示对应于以所述推力设置起飞的成本标记；以及

显示参照所述起飞标记的所述推力设置。

18.如权利要求17所述的方法，还包括显示至少以下之一：

a) 参照所述跑道表示并且示出预测所述飞行器在中止起飞后停下的超过所述起飞标记的位置的制动标记；

b) 示出先前飞行器起飞的沿所述跑道的位置的历史起飞标记；

c) 参照所述跑道表示的起飞轨迹；以及

d) 指示以所述推力设置起飞的安全余量的安全标记。

19.如权利要求18所述的方法，还包括显示多个起飞标记，其中每个起飞标记表示不同的推力设置。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述起飞标记之一表示最大推力设置。