CN105404307A

CN105404307A - 自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法和设备

Info

Publication number: CN105404307A
Application number: CN201510552834.8A
Authority: CN
Inventors: 皮埃尔·法布雷
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: FR3025618A1; US20160070263A1; FR3025618B1; CN105404307B; US9617012B2

Abstract

本发明公开了一种用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法和设备。保护设备(1)包括：单元(2)，单元(2)用于执行防止飞行器在相对于地面的给定高度下飞行的保护功能；单元(6)，单元(6)用于确定参数的当前值，以及至少飞行器的当前位置和飞行器相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；计算单元(7)，计算单元(7)用于在着陆跑道上着陆期间根据包括所述当前值的数据计算当前纵向距离，该当前纵向距离在水平面内限定并且对使飞行器进入使保护功能失效的位置而言是必要的；以及检查单元(9)，检查单元(9)用于检查是否满足取决于当前纵向距离的条件，如果检查单元(9)判定满足该条件则自动地使保护功能失效。

Description

自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法和设备，该方法和该设备使用防止飞行器与地面碰撞的保护功能。

背景技术

专利FR2986876描述了用于保护飞行器尤其是运输机以防与飞过的地形碰撞的风险的自动的方法。该方法执行称为GCoP(“地面碰撞保护”)的自动保护，该自动保护使用禁止飞行包络线并且该自动保护防止飞行器在一定条件下接触地面。更确切地说，该自动保护防止飞行器在相对于地面的给定高度(通常200英尺或250英尺)下飞行。

作为该GCoP保护的一部分，考虑了可能导致CFIT碰撞(“可控飞行撞地”，该术语指代不是由于故障或由于飞行器失控而发生的与地面的碰撞)的非操作情况和紧急情况，以及使用避免与地面碰撞的禁止飞行包络线。可以根据飞行器的技术特征及其结构来确定(由垂直速度和海拔对限定的)禁止飞行包络线。

当飞行器处于禁止飞行包络线时，生成保护命令(优于飞行员的权限)。特别地，这些保护命令目的在于自动地控制飞行器的对相同的垂直速度起作用的控制面。这些保护命令是下述命令，当将所述保护命令应用于这些控制面时，飞行器从禁止飞行包络线中出来。

只要激活(或使能)GCoP保护功能以及GCoP保护功能是介入的(也就是说，飞行器具有在禁止飞行包络线中的垂直速度/海拔对)，则应用保护命令，保护命令用于逐渐地减小飞行器的下降速率直到例如使飞行器的下降速率降到零垂直速度为止，从而防止飞行器下降，因此防止飞行器与飞过的地形碰撞。

当不再满足介入的条件时，解除GCoP保护功能并且机务人员重新获得其名义上的权限，也就是说，重新考虑机务人员的命令并且不再考虑保护命令的指示。

在本发明的上下文中，考虑了下述内容：

-如果满足了(介入的)特定条件(特别是飞行器进入禁止飞行包络线)，则如果保护功能进入了准备自动地执行所提供的保护的情况就激活(或使能)保护功能。如果保护功能没有处于这种情况，则考虑使保护功能失效使得即使满足介入的条件也不执行保护；以及

-如果保护功能执行所提供的保护，也就是说保护功能确定并且应用保护命令，则保护功能介入。因此，为了能够介入，保护功能首先必须激活，然后如果满足特定的条件，则保护功能介入(以及提供保护)。

可以在一定条件下的着陆期间激活GCoP保护功能。

当已经激活GCoP保护功能时，如果飞行器处于允许着陆的情况，特别是如果飞行器重新获得朝向着陆跑道的正确的稳定飞行路线，则为了避免GCoP保护功能介入，必须使GCoP保护功能失效以便能够执行着陆。

发明内容

本发明的目的是确定用于使保护功能失效的条件。本发明涉及自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法，所述方法包括：至少一个主步骤，所述至少一个主步骤包括对飞行器执行至少一个保护功能，所述保护功能防止飞行器在相对于地面的给定高度下飞行，所述保护功能能够被激活和失效。

根据本发明，该方法还包括：在着陆跑道上着陆期间，至少在保护功能激活时自动地并且重复地执行的一系列步骤，所述一系列步骤依次包括：

a)确定包括与飞行器的飞行有关的参数的当前值以及至少一个目标点的多个数据，所述参数即至少飞行器的当前位置和飞行器相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；

b)根据这些数据中的一些数据计算当前纵向距离，当前纵向距离在水平面内限定并且对于使飞行器进入使保护功能失效的位置而言是必要的并且充分的；以及

c)检查是否满足至少下面的第一条件：

XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT

其中：

-XAC表示飞行器的当前位置的纵坐标，该纵坐标相对于参考点具有负值并且沿着陆跑道的纵轴在水平面内限定；

-sign表示符号函数；

-D4是在步骤b)中计算的当前纵向距离；

-Δχ是飞行器相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；以及

-XTGT是取决于所述目标点的目标位置的纵坐标，

所述方法包括另外的步骤，所述另外的步骤包括如果满足至少第一条件，则使保护功能失效。

因此，由于本发明，检查飞行器是否位于距(连结至着陆跑道的)目标位置的下述距离处，所述距离足够使飞行器进入其可以进行着陆的位置。如果飞行器处于这样的情况，则使保护功能失效，使得飞行器能够不再通过保护功能防止靠近地面，以及因此飞行器能够在着陆跑道上着陆。

在优选的实施例中，步骤c)还包括检查是否满足下面的第二条件：

XAC＜X2

其中，X2表示目标点的最大值，一旦同时满足所述第一条件和所述第二条件就使保护功能失效。

此外，在一个优选的实施例中，步骤b)包括下述子步骤，所述子步骤包括：

b1)计算第一距离D1，第一距离D1沿着陆跑道的纵轴在水平面内限定并且表示针对对准的飞行必须使保护功能失效的最小距离；

b2)根据飞行器的当前位置和当前飞行方向偏差来计算第二距离D2，第二距离D2沿着陆跑道的纵轴在水平面内限定并且表示飞行器将其飞行路线指向目标点所需要的距离；

b3)计算第三距离D3，第三距离D3沿着陆跑道的纵轴在水平面内限定并且表示以接近的裕量来将飞行器在着陆跑道的轴上对准所需的距离；以及

b4)根据这些第一距离、第二距离及第三距离，使用下面的表达式来计算当前纵向距离D4，其中，max表示最大值：

D4＝max[0；D1-(D2+D3)]。

优选地，子步骤b1)包括使用下面的表达式计算第一距离D1：

D1＝(k1.Z0-k2).k3

其中：

-k1是预定的裕量；

-k2和k3是预定的参数；以及

-Z0是如果保护功能介入，则飞行器能够飞行的最低高度(通常为200英尺或250英尺)。

此外，优选地，子步骤b2)包括使用下面的表达式计算第二距离D2：

其中，

-V是飞行器的速度；

-g是重力加速度；

-tg是正切并且sin是正弦；

-是飞行器的最大倾斜角；

-Δχ是飞行器相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；以及

-Δχ1是着陆跑道与通过飞行器的当前位置和目标位置的直线之间的飞行方向偏差。

此外，优选地，子步骤b3)包括使用下面的表达式计算第三距离D3：

其中，除了上述参数之外，Δχ0是能够进行安全着陆的相对于着陆跑道的最大飞行方向偏差。

此外，优选地，使用下面的表达式计算着陆跑道与通过飞行器的当前位置和目标位置的直线之间的飞行方向偏差Δχ1：

如果(XTGT-XAC)＞0，则Δχ1＝arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＞0，则Δχ1＝180+arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＜0，则Δχ1＝-180+arctg(YAC/(XTGT-XAC))，

其中：

-arctg是反正切；以及

-YAC表示飞行器的当前位置在水平面内的横坐标。

此外，优选地，该方法包括另外的步骤，所述另外的步骤包括：计算目标位置的纵坐标XTGT使得：

-只要目标点的纵坐标X1保持大于飞行器的当前位置的纵坐标XAC与预定最小距离Xmin的总和，目标位置的该纵坐标XTGT就初始等于目标点的纵坐标X1；

-然后，只要目标位置的纵坐标XTGT保持小于预定最大纵坐标X2，纵坐标XTGT就等于飞行器的当前位置的纵坐标XAC与最小距离Xmin的总和。

本发明还涉及用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的设备，所述设备包括至少一个主单元，所述至少一个主单元被配置成用于对飞行器执行至少一个保护功能，所述保护功能防止飞行器在相对于地面的给定高度下飞行，所述主单元包括激活/失效元件，所述激活/失效元件能够激活所述保护功能以及能够使所述保护功能失效。

根据本发明，所述设备还包括：

-数据生成单元，该数据生成单元被配置成用于确定与飞行器的飞行有关的参数的当前值，所述参数即至少飞行器的当前位置和飞行器相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；

-计算单元，该计算单元被配置成用于在着陆跑道上着陆期间根据包括所述当前值和至少一个目标点的数据来计算当前纵向距离，该当前纵向距离在水平面内限定并且对于使飞行器进入使保护功能失效的位置而言是必要的；以及

-检查单元，该检查单元被配置成用于检查是否满足至少下面的第一条件：

XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT

其中：

·XAC表示飞行器的当前位置的纵坐标，该纵坐标相对于参考点具有负值并且沿着陆跑道的纵轴在水平面内限定；

·sign表示符号函数；

·D4是当前纵向距离；

·Δχ是相对于着陆跑道的当前飞行方向偏差；以及

·XTGT是取决于所述目标点的目标位置的纵坐标，

激活/失效元件被配置成用于：在检查单元判定满足至少所述第一条件的情况下，使所述保护功能失效。

本发明还涉及一种飞行器，特别地涉及一种运输机，所述飞行器设置有如上所限定的设备。

附图说明

附图将说明可以怎样实施本发明。在这些附图中，相似的附图标记表示相似的元件。

图1是用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的设备的一个特定实施例的框图。

图2至图7描绘了用于示出本发明的实现和确定使防止与地面碰撞的风险的保护功能失效的条件的各种示意性图示。

具体实施方式

在图1中示意性地表示并且示出了本发明的设备1是用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的设备。

为了做到这一点，所述设备1包括主单元2，主单元2被配置成用于对飞行器执行至少一个(例如，GCoP型的)保护功能，所述保护功能防止飞行器在相对于地面的给定高度(例如，200英尺或250英尺)下飞行。

为此，以常规的方式，该主单元2特别地包括计算单元14，计算单元14被配置成用于计算如由在图1中的连结4所示的传输至飞行器的控制面(未示出)的致动件3的常规装置的保护命令。

这些保护命令使得当将所述保护命令应用于这些控制面时，飞行器在必要时从禁止飞行包络线中出来，这防止飞行器接触地面。

已知该主单元2并且下面没有进一步描述该主单元2。主单元2可以例如对应于在文献FR2986876中描述的系统的至少一部分或这种类型的任何其他的常规单元。

此外，该主单元2包括激活/失效元件5，激活/失效元件5能够激活所述保护功能以及使所述保护功能失效。

如上面所提到的：

-如果满足了介入的特定条件(特别是飞行器进入禁止飞行包络线)，则在保护功能进入了准备自动地执行所提供的保护的情况时激活(或使能)保护功能。如果保护功能没有处于这种情况，则考虑使保护功能失效使得即使满足介入的条件也不执行保护；

-当保护功能执行所提供的保护时，也就是说当主单元2确定并且应用保护命令时，保护功能介入。因此，为了能够介入，保护功能首先必须激活。

如在图2中所示，假定飞行器AC计划在具有机场的纵轴L的着陆跑道10上着陆。此外，激活由主单元2(或主单元2)执行的保护功能，但是保护功能不介入(没有满足介入的条件)。

根据本发明，为了使保护功能失效(保护功能是激活的)，所述设备1包括：

-数据生成单元6，该数据生成单元6包括一组常规装置，例如惯性单元，所述一组常规装置能够用常规的方法自动地确定与飞行器的飞行有关的多个参数的当前值。特别地，单元6确定飞行器AC的当前位置和飞行器AC相对于着陆跑道10的当前飞行方向偏差；

-计算单元7，该计算单元7经由连结8连接至单元6，并且计算单元7被配置成用于在着陆跑道10上着陆期间根据这些当前值中的一些值并且根据至少一个目标点来自动地计算当前纵向距离D4，当前纵向距离D4在水平面内限定并且对于使飞行器AC进入使(之前激活的)保护功能失效的位置而言是必要的；以及

-检查单元9，该检查单元9经由连结11连接至计算单元7，并且检查单元9被配置成用于自动地检查是否满足至少一个第一(失效)条件。

更确切地说，检查单元9被配置成用于检查是否满足至少下面的第一(失效)条件：

XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT

其中，sign表示符号函数。

此外：

-Δχ是当前飞行方向偏差，即，当前时刻飞行器AC的飞行方向相对于QFU类型的着陆跑道10的轴L的方向的飞行方向偏差；以及

-XTGT是如下面所解释的取决于所述目标点X1的目标位置的纵坐标。

此外，XAC表示飞行器AC的当前位置PC的纵坐标(图2和图3)。如图2所示，该纵坐标相对于下述参考点具有负值并且沿着陆跑道10的纵轴L在水平面内限定，所述参考点优选为在(由箭头E示出的)飞行方向上的跑道10的上游入口S0。

如在图2中所示，水平面内的坐标限定在下述参考系中，所述参考系包括：

-参考点，该参考点位于着陆跑道10的纵轴L上，优选为上游入口S0，

-第一方向S0X，该第一方向S0X沿被称为纵向方向的飞行的方向E上的纵轴L限定。参考点下游的值被视为正的并且参考点上游的值被视为负的；以及

-第二方向S0Y，该第二方向S0Y也沿水平(或横向)面限定并且与纵向方向S0X垂直。在参考点以上由S0Y指示的方向上的值被视为正的并且在相反方向上的值被视为负的。

此外，根据本发明，元件5被配置成用于：在检查单元9向元件5通知满足至少上述的第一(失效)条件的情况下使保护功能失效。

如下面所解释的，设备1的计算单元7使用下面的参数的当前值来计算用于实施本发明所使用的距离：

-V飞行器AC的速度；

-飞行器AC的最大倾斜角；

-Δχ相对于着陆跑道10(QFU)的当前飞行方向偏差；

-(XAC,YAC)飞行器AC的当前位置PC；

设备1还使用可以在存储器22中存储的下面的参数的值：

-Δχ0安全着陆的最大飞行方向偏差；

-Z0触发(或使用)由保护功能执行的保护的高度；

-X1着陆跑道10上的目标点；

-Xmin飞行器AC与目标点之间的最小纵向距离；以及

-X2着陆跑道10内的用于能够执行安全着陆的最大接触距离。

在一个特定的实施例中，计算单元7和检查单元9形成中央单元13的一部分。该中央单元13可以如在图1中所示在主单元2的外部或者可以集成在主单元2中。

此外，在优选实施例中，如在图1中所示，计算单元7包括：

-计算单元15，计算单元15用于计算如在下面参照图4说明的距离D1，距离D1沿着陆跑道10的纵轴L在水平面内限定并且表示针对对准的飞行必须使保护功能失效的最小距离；

-计算元件16，计算元件16用于根据飞行器AC的当前位置PC并且根据当前飞行方向偏差来计算如在下面参照图5说明的距离D2，距离D2沿着陆跑道10的纵轴L在水平面内限定并且表示飞行器AC将其飞行路线指向目标点X1所需要的距离；

-计算元件17，计算元件17用于计算如在下面参照图5和图6说明的距离D3，距离D3沿着陆跑道10的纵轴L在水平面内限定并且表示以接近的裕量来将飞行器AC在着陆跑道10的轴L上对准所需的距离；以及

-计算元件18，计算元件18用于根据这些距离D1、D2及D3使用下面的表达式来计算当前纵向距离D4，其中，max表示最大值：

D4＝max[0；D1-(D2+D3)]。

在图3中示出了使用距离D1、D2及D3相对于纵坐标XAC来计算距离D4。

下面描述了在直线飞行的情况下对距离的计算。如果飞行器处于“滑翔”型的常规着陆轴20上，例如，如在图4中所示与水平纵轴L形成3°的角，则必须在给定的裕量的情况下在与比(保护功能介入的)高度Z0更大的、地面上方的高度对应的距离处使保护功能失效。

基于这些考虑，计算元件15使用下面的表达式计算距离D1：

D1＝(k1.Z0-k2).k3

其中：

-k1是大于1的预定的系数，用于提供关于失效距离的裕量。

-k2和k3是预定的参数；以及

-Z0是触发由保护功能执行的保护的高度，Z0由图4的水平跑道19示出，低于Z0时保护功能阻止飞行器AC飞行。

因此，当飞行器沿着常规的着陆路线20从高度Z0飞过着陆跑道10入口S0时，距离D1与由飞行器AC沿纵向方向S0X行进的纵向距离对应。

优选地：

-k2＝50；以及

-k3＝0.3048/tg3＝5.81。

在特定的实施例中，将裕量k1设置为50％(针对理论高度/距离转换成“滑翔”型路线20)，即k1＝0.5。然后，用Z0＝200英尺得到D1＝1452米。

此外，如果飞行器相对于着陆跑道10没有对准，则在断开保护之前需要等待飞行器与着陆跑道10对准。

因此，在通常情况下，为了试图重新获得朝向着陆跑道10的安全的飞行路线，飞行员必须像如图5中呈现的那样控制(或驾驶)飞行器AC，以：

1/在目标点X1的方向上对准飞行器AC。为了在当前位置PC与对准位置P1之间实现该机动飞行，飞行器AC沿纵轴L移动距离D2；以及

2/执行横向运动以在着陆跑道10的轴L上对准飞行器AC的飞行路线(在最大飞行方向偏差为Δχ0的情况下，仍视为使得能够进行安全的紧急着陆)。为了在位置P2与对准位置P3之间实现该机动飞行，飞行器AC沿纵轴L移动距离D3。

计算元件16使用下面的表达式计算距离D2：

其中，除了上述参数之外：

-g是重力加速度；

-tg是正切并且sin是正弦；以及

-Δχ1是着陆跑道与通过飞行器AC的当前位置和目标位置的直线之间的飞行方向偏差。

此外：

-因此是飞行器AC的最大倾斜角；以及

-Δχ因此是飞行器AC相对于着陆跑道10的当前飞行方向偏差(图2)。

此外，计算元件17使用下面的表达式计算距离D3：

其中，Δχ0是能够进行安全着陆的相对于着陆跑道10的最大飞行方向偏差。

实际上，如在图6中所示，适用下面的关系式：

D3＝L3.cos((|Δχ1|-Δχ0)/2)

L3＝2.R.sin((|Δχ1|+Δχ0)/2)

通过在D3中整合L3的表达式与R的表达式，得到下面的表达式：

当然，如果已经对准了飞行器，即如果|Δχ1|<Δχ0，则将距离D3视为零。因此，用上述的表达式结束。

因此，计算单元7使用下面的参数用于所执行的计算：

-目标点的初始值：X1；

-目标点的最大值：X2；

-目标点与飞行器AC之间的预定最小纵向距离：Xmin；

-针对在紧急情况下安全着陆的最大飞行方向偏差：Δχ0；

-最大倾斜角：该值是任意的。其表示飞行员将最大限度地控

制的最大倾斜角。该值可以用经验来确定；

-保护功能介入的高度：Z0；以及

-用于将理论高度/距离转换成“滑翔”型着陆路线20的裕量：k1。

要注意的是，对保护功能失效逻辑具有重要影响的主要参数中的两个参数是参数和Xmin。可以解释为对航线偏差的增益(越小，在距离计算中的航线偏差的权重越大)。如果小，则仅针对小的航线偏差执行失效。Xmin可以解释为对靠近跑道的横向偏差的增益(Xmin越小，在距离计算中的横向偏差的权重越大)。如果Xmin小，则仅针对小的横向偏差执行失效。

在特定的实施例中，所使用的各种预定参数在如图1所示的例如集成至计算单元7的存储器22中记录。

仅在飞行器的纵坐标XAC显著地低于X1(目标点)的情况下，基于距离使保护功能失效是有效的。在这种情况下，假定飞行员将在着陆跑道10之前的恒定的点X1作为目标，作为用于连续地将飞行器AC与着陆跑道10的纵(或中心)轴L对准的最后点。如果情况紧急使飞行员不能够实现该对准并且使飞行员执行靠近该点X1(或甚至在该点X1之后)的最后的横向对准，则基于距离使保护功能失效不再有效。飞行员不能将飞行器朝向可能在其之后的点飞行。因此，目标位置XTGT被引入作为用于提供另外的裕量的参考点。

设备1计算并且使用该目标位置XTGT。

如下地计算该目标位置：首先，XTGT等于给定的目标点X1的值，然后，实时地校正XTGT使得XTGT既不小于XAC+Xmin也不大于X2。

为此，计算单元7包括计算元件24，计算元件24用于如下地计算目标位置的纵坐标XTGT：

-只要目标点的纵坐标X1保持大于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与预定最小距离Xmin的总和，则目标位置的该纵坐标XTGT初始等于目标点的纵坐标X1。如在图7中所示，这是针对飞行器AC的第一位置P4的纵坐标XACA的情况。然后，XTGT等于X1(在图7的X1A处所示)；

-然后，目标位置的纵坐标XTGT等于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与最小距离Xmin的总和。这是在图7中的针对飞行器AC的第二位置P5的纵坐标XACB的情况。然后，XTGT等于X1B；

-只要目标位置的纵坐标XTGT保持小于预定最大纵坐标X2，则该纵坐标XTGT等于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与最小距离Xmin的总和。对于飞行器AC的第三位置P6的纵坐标XACC(在图7中)，然后获得的坐标X1C(X1C＝XACC+Xmin)大于X2使得该坐标X1C不能用于XTGT并且不能再计算纵坐标XTGT(以及因此不能使保护功能失效)。

此外，计算单元7还包括计算元件25，计算元件25使用下面的表达式计算着陆跑道10(QFU)与通过飞行器AC的当前位置PC和目标位置的直线之间的飞行方向偏差Δχ1：

如果(XTGT-XAC)＞0，则Δχ1＝arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＞0，则Δχ1＝180+arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＜0，则Δχ1＝-180+arctg(YAC/(XTGT-XAC)),

其中：

-arctg是反正切；以及

-YAC表示沿图2中的轴S0Y的飞行器AC的当前位置在水平面内的横坐标。

此外，在优选的实施例中，检查单元9还检查是否满足下面的第二失效条件：

XAC＜X2

其中，X2表示目标点的最大值。

此外，激活元件5被配置成用于：一旦检查单元9判定所述第一上述失效条件与所述第二上述失效条件同时满足，就使保护功能失效。

在该优选实施例中，如果XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT并且如果XAC＜X2，则因此元件5使能够由主单元2执行的保护功能(例如GCoP型)失效。

更一般地，因此设备1设置为：

-获取飞行器AC的当前位置PC和当前飞行方向偏差Δχ；

-计算目标点的位置；

-计算着陆跑道10(QFU)与通过飞行器AC的当前位置PC和目标位置的直线之间的飞行方向偏差Δχ1；

-计算距离D1、D2及D3，然后计算距离D4；以及

-检查是否满足一个或更多个失效条件。

如上所述的设备1的操作如下。

对飞行器AC激活保护功能。因此，一旦满足介入的条件，就由设备1的主单元2用常规的方式使用并且执行保护功能。

此外，飞行器AC被视为为了着陆在机场的着陆跑道10(图2)上在降落飞行中。

在该降落期间，单元6、单元7和单元9实时地执行上述操作并且检查是否满足用于使保护功能失效的条件。

一旦满足这些失效条件，就由元件5使保护功能失效使得如果之后满足介入的条件(特别是如果飞行器AC在高度Z0之下飞行)也不执行保护。在这种情况下，设备1没有防止飞行器AC着陆。因此，可以在着陆跑道10上用常规的方式执行着陆。

另一方面，如果没有满足失效条件，也就是说如果飞行器AC没有处于安全地着陆的情况，则仍然激活保护功能，以及一旦之后达到高度Z0，保护功能就将防止飞行器在该高度Z0之下飞行。在这种情况下，因此，由设备1实现的保护功能防止着陆。

因此，特别地，(设备1的)单元6、单元7及单元9用于检查飞行器AC是否能够在着陆跑道10上安全地着陆。该检查是简单的，以及该检查使用与飞行器AC的可操作性和着陆跑道10的特征直接有关的参数。因此，该检查容易地适用于任何着陆跑道。

Claims

1.一种自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法，所述方法包括：至少一个主步骤，所述至少一个主步骤包括对所述飞行器(AC)执行至少一个保护功能，所述保护功能防止所述飞行器(AC)在相对于地面的给定高度(Z0)下飞行，所述保护功能能够被激活和失效，

特征在于，所述方法还包括：在着陆跑道(10)上着陆期间，至少在所述保护功能激活时自动地并且重复地执行的一系列步骤，所述一系列步骤依次包括：

a)确定包括与所述飞行器(AC)的飞行有关的参数的当前值以及至少一个目标点的多个数据，所述参数即至少所述飞行器(AC)的当前位置(PC)和所述飞行器(AC)相对于所述着陆跑道(10)的当前飞行方向偏差；

b)根据这些数据中的一些数据计算当前纵向距离，所述当前纵向距离在水平面内限定并且对于使所述飞行器(AC)进入使所述保护功能失效的位置而言是必要的并且充分的；以及

c)检查是否满足至少下面的第一条件：

XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT

其中：

-XAC表示所述飞行器(AC)的所述当前位置的纵坐标，所述纵坐标相对于参考点具有负值并且沿所述着陆跑道(10)的纵轴(L)在所述水平面内限定；

-sign表示符号函数；

-D4是在步骤b)中计算的所述当前纵向距离；

-Δχ是所述飞行器(AC)相对于所述着陆跑道(10)的所述当前飞行方向偏差；以及

-XTGT是取决于所述目标点的目标位置的纵坐标，

所述方法包括另外的步骤，所述另外的步骤包括如果满足至少所述第一条件，则使所述保护功能失效。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于，

步骤c)还包括检查是否满足下面的第二条件：

XAC＜X2

其中，X2表示目标点的最大值，一旦同时满足所述第一条件和所述第二条件就使所述保护功能失效。

3.根据权利要求1和2中的一项所述的方法，特征在于，

步骤b)包括子步骤，所述子步骤包括：

b1)计算第一距离D1，所述第一距离D1沿所述着陆跑道(10)的所述纵轴(L)在所述水平面内限定并且表示针对对准的飞行必须使所述保护功能失效的最小距离；

b2)根据所述飞行器(AC)的当前位置(PC)和所述当前飞行方向偏差来计算第二距离D2，所述第二距离D2沿所述着陆跑道(10)的所述纵轴(L)在所述水平面内限定并且表示所述飞行器(AC)将其飞行路线指向所述目标点所需要的距离；

b3)计算第三距离D3，所述第三距离D3沿所述着陆跑道(10)的所述纵轴(L)在所述水平面内限定并且表示所述飞行器(AC)以接近的裕量在所述着陆跑道(10)的所述轴(L)上对准所需的距离；以及

b4)根据所述第一距离、所述第二距离及所述第三距离，使用下面的表达式来计算所述当前纵向距离D4，其中，max表示最大值：

D4＝max[0；D1-(D2+D3)]。

4.根据权利要求3所述的方法，特征在于，

子步骤b1)包括使用下面的表达式计算所述第一距离D1：

D1＝(k1.Z0-k2).k3

其中：

-k1是预定的裕量；

-k2和k3是预定的参数；以及

-Z0是如果所述保护功能介入，则所述飞行器(AC)能够飞行的最低高度。

5.根据权利要求3和4中的一项所述的方法，特征在于，

子步骤b2)包括使用下面的表达式计算所述第二距离D2：

其中：

-V是所述飞行器(AC)的速度；

-g是重力加速度；

-tg是正切并且sin是正弦；

-是所述飞行器(AC)的最大倾斜角；

-Δχ1是所述着陆跑道(10)与通过所述飞行器(AC)的所述当前位置和所述目标位置的直线之间的飞行方向偏差。

6.根据权利要求3至5中的一项所述的方法，特征在于，

子步骤b3)包括使用下面的表达式计算所述第三距离D3：

其中，

-V是所述飞行器(AC)的速度；

-g是重力加速度；

-tg是正切并且sin是正弦；

-是所述飞行器(AC)的最大倾斜角；

-Δχ1是所述着陆跑道(10)与通过所述飞行器(AC)的所述当前位置和所述目标位置的直线之间的飞行方向偏差；以及

-Δχ0是能够进行安全着陆的相对于所述着陆跑道(10)的最大飞行方向偏差。

7.根据权利要求5和6中的一项所述的方法，特征在于，

使用下面的表达式计算所述着陆跑道(10)与通过所述飞行器(AC)的所述当前位置和所述目标位置的所述直线之间的所述飞行方向偏差Δχ1：

如果(XTGT-XAC)＞0，则Δχ1＝arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＞0，则Δχ1＝180+arctg(YAC/(XTGT-XAC))；

如果(XTGT-XAC)＜0且YAC＜0,则Δχ1＝-180+arctg(YAC/(XTGT-XAC))，

其中：

-arctg是反正切；以及

-YAC表示所述飞行器(AC)的所述当前位置(PC)在水平面内的横坐标。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，特征在于，

所述方法包括另外的步骤，所述另外的步骤包括：计算所述目标位置的所述纵坐标XTGT使得：

-只要所述目标点的纵坐标X1保持大于所述飞行器(AC)的所述当前位置(PC)的所述纵坐标XAC与预定最小距离Xmin的总和，所述目标位置的所述纵坐标XTGT就初始等于所述目标点的所述纵坐标X1；

-然后，只要所述纵坐标XTGT保持小于预定最大纵坐标X2，所述目标位置的所述纵坐标XTGT就等于所述飞行器(AC)的所述当前位置的所述纵坐标XAC与所述最小距离Xmin的总和。

9.一种用于自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的设备，所述设备(1)包括至少一个主单元(2)，所述至少一个主单元(2)被配置成用于对所述飞行器(AC)执行至少一个保护功能，所述保护功能防止所述飞行器(AC)在相对于地面的给定高度下飞行，所述主单元(2)包括激活/失效元件(5)，所述激活/失效元件(5)能够激活所述保护功能以及能够使所述保护功能失效，

特征在于，所述设备(1)还包括：

-数据生成单元(6)，所述数据生成单元(6)被配置成用于确定与所述飞行器(AC)的飞行有关的参数的当前值，所述参数即至少所述飞行器(AC)的当前位置(PC)和所述飞行器(AC)相对于着陆跑道(10)的当前飞行方向偏差；

-计算单元(7)，所述计算单元(7)被配置成用于在所述着陆跑道(10)上着陆期间根据包括所述当前值和至少一个目标点的数据来计算当前纵向距离，所述当前纵向距离在水平面内限定并且对于使所述飞行器(AC)进入使所述保护功能失效的位置而言是必要的；以及

-检查单元(9)，所述检查单元(9)被配置成用于检查是否满足至少下面的第一条件：

XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT

其中：

·XAC表示所述飞行器(AC)的所述当前位置(PC)的纵坐标，所述纵坐标相对于参考点具有负值并且沿所述着陆跑道(10)的纵轴(L)在所述水平面内限定；

·sign表示符号函数；

·D4是所述当前纵向距离；

·Δχ是相对于所述着陆跑道(10)的所述当前飞行方向偏差；以及

·XTGT是取决于所述目标点的目标位置的纵坐标，

所述激活/失效元件(5)被配置成用于：在所述检查单元(9)判定满足至少所述第一条件的情况下使所述保护功能失效。

10.一种飞行器，特征在于，

所述飞行器包括如根据权利要求9所限定的设备(1)。