CN105556248B - 用于飞机的地面制动警报 - Google Patents

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Abstract

用于减少跑道偏离(即，飞机脱离跑道末端)数目的系统和方法。提供了一种警报系统，该警报系统在计算机计算指示当前飞机制动不足以使飞机免于脱离跑道末端时向飞行员发出警报。使用将飞机的当前地速、飞机的当前减速率或最大手动减速率、以及从飞机的当前位置到跑道末端的距离考虑在内的算法评估当前飞机在滑跑期间的制动。

Description

用于飞机的地面制动警报
技术领域
本公开总体上涉及用于在着陆期间在当前的飞机制动不足以避免跑道偏离时向飞行员发出警报的系统、方法。
背景技术
已存在用于在着陆期间向飞行员发出警报跑道偏离(即，飞机脱离跑道的末端)的风险的现有方法和设备。然而，现有方法和设备凭借飞行员对警报的认知和理解以及各种着陆信息和数据，诸如，飞机当前的减速率、跑道状况或剩余跑道距离，来确定合适的修正动作，并且然后飞行员必须及时采取修正动作。
例如，大部分跑道包括跑道地标，诸如，确定至跑道末端的剩余距离的告示牌。飞行员使用这样的地标来估计飞机在地面上的性能(例如，其制动性能)是否跟预期性能一致并且是否还有足够长的跑道使飞机将其速度减慢到允许飞机进入出口滑行道或者停止。跑道地标还要求飞行员在所有状况下都能够读取告示牌并且然后使用该信息来估计剩余的距离与飞机的制动性能关联的程度。这个确定必须将飞机的可用减速工具考虑在内，可用减速工具包括自动制动装置(例如，自动轮距制动)、反推发动机推进器(例如，推力反向器)、以及使用襟翼(例如，扰流板或减速板)的气动制动装置。
为飞行员提供各种飞机性能特性(包括剩余跑道距离和跑道状况)的视觉和/或听觉呼叫的其他自动飞机系统是可用的。这样的系统在航空工业中一般称为近地警报系统或地形提示和警报系统(TAWS)，并且通常旨在于受控着陆期间防止地面意外事件。TAWS可以包括：(1)计算机系统(如在下文中的具体实施方式中倒数第二段中限定的)，该计算机系统根据使用飞机输入(诸如，位置、姿态以及空速)以及地面、障碍物和机场信息(包括跑道信息)的数据库的算法，执行操作以预测飞机的飞行路径与障碍物之间潜在的碰撞；以及(2)警报设备，该警报设备用于当计算机系统预测飞到障碍物时向飞行员提供视觉和听觉警报。TAWS可以包括软件模块，软件模块使用GPS位置数据和数据库以提供听觉呼叫和警报，听觉呼叫和警报补充在滑行、起飞、最终进近、降落和滑跑期间飞行人员对飞机位置的警觉性，包括通过当飞机接近跑道末端时提供及时的呼叫来帮助减少跑道偏离的风险。例如，TAWS跑道模块提供剩余距离呼叫以通知飞行员剩余跑道距离从而实现通知之目的。通过将飞机沿着跑道的当前位置与跑道末端的位置进行比较确定是否发出呼叫。飞行员解读提供的信息并且然后确定要进行什么修正动作。
飞行员参考预期计划使用跑道地标(如剩余距离告示牌)估计它们在地面上的性能。这将就要求飞行员能够在所有状况下读懂告示牌(如果跑道上存在告示牌)并且然后估定与它们的制动性能相关程度。TAWS跑道模块提供剩余距离呼叫，但飞行员仍然需要使其与制动性能关联。当飞行员针对当前跑道状况和/或剩余跑道距离使用的制动不足时可能会出现问题。
发明内容
有利地，提供一种改进的警报系统以在飞行员针对当前跑道状况和/或剩余跑道距离使用不足的制动时向飞行员发出警报。以下详细地公开的主题致力于用于减少跑道偏离(即，飞机脱离跑道末端)的数目的系统和方法。提供了一种警报系统，该警报系统在计算机计算表示当前飞机制动不足(或者几乎不足)时向飞行员发出警报以使飞机免于脱离跑道末端。使用将飞机的当前地速、飞机的当前减速率或最大手动减速率、以及从飞机的当前位置到跑道末端的距离(即，剩余跑道距离)考虑在内的算法，来评估在滑跑期间的当前飞机制动。由大气数据惯性基准装置(ADIRU)测量当前地速和当前减速率，使用全球定位系统(GPS)测量飞机的当前位置，从跑道信息数据库中检索跑道末端的位置。
在本文中公开的主题的一个方面是用于飞机的机载制动警报系统，包括计算机系统和可操作地耦接至计算机系统的警报设备，计算机系统被编程为执行以下操作：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、飞机的最大手动减速率、以及跑道末端的位置的数据；(b)计算从飞机的当前位置到跑道的末端的剩余跑道距离；(c)基于飞机的当前地速和最大手动减速率计算飞机在最大手动制动期间达到最终地速将会飞行的最大手动减速距离；(d)将最大手动减速距离与剩余跑道距离进行比较；以及(e)如果最大手动减速距离大于剩余跑道距离，发出警报激活信号。警报设备能够响应于由计算机系统发出的警报激活信号而产生警报(例如，视觉的或听觉的警报)。在飞机的滑跑期间执行操作(b)到(e)。
在本文中公开的主题的另一方面是用于飞机的机载制动警报系统，包括计算机系统和可操作地耦接至计算机系统的警报设备，计算机系统被编程为执行以下操作：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、飞机的最大手动减速率、以及跑道末端的位置的数据；(b)计算从飞机的当前位置到跑道的末端的剩余跑道距离；(c)基于当前地速及最终地速和最大手动减速率计算最大手动减速时间；(d)基于飞机的当前地速和最大手动减速率计算飞机在等于最大手动减速时间和规定的时间间隔的总和的时段期间将会飞行的距离；(e)将在操作(d)中计算的距离与剩余跑道距离进行比较；以及(f)如果在操作(d)中计算的距离大于剩余跑道距离，则发出警报激活信号。警报设备能够响应于由计算机系统发出的警报激活信号而产生警报(例如，视觉的或听觉的警报)。在飞机的滑跑期间执行操作(b)到(f)。
在本文中公开的主题的另一方面是用于飞机的机载制动警报系统，包括计算机系统和可操作地耦接至计算机系统的警报设备，计算机系统被编程为执行以下操作：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、以及跑道末端的位置的数据；(b)设置飞机的计划减速率的值；(c)计算从飞机的当前位置到跑道末端的剩余跑道距离；(d)基于飞机的当前地速和计划的减速率计算飞机在达到最终地速之前将会飞行的距离；(e)将在操作(d)中计算的距离与剩余跑道距离进行比较；以及(f)如果在操作(d)中计算的距离大于剩余跑道距离，则发出警报激活信号。警报设备能够响应于由计算机系统发出的警报激活信号而产生警报(例如，视觉的或听觉的警报)。在飞机的滑跑期间执行操作(b)到(f)。可选地，计算机系统被进一步编程为获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据在操作(b)中设置计划减速率的值。可选地，计算机系统被编程为执行以下附加操作：获得表示飞机上已设置自动制动的数据；获得表示飞机的当前减速率的数据；并且将当前减速率与表中减速率的多个范围进行比较，每个范围均与各自的自动制动设置值和各自的跑道状况的状态相关。在这个实施方式中，在操作(b)中设置的计划减速率的值为包括当前减速率的减速率范围中的一个范围的最低值。
又一个方面是一种用于监测飞机滑跑期间的制动的方法，该方法包括：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、飞机的最大手动减速率、以及跑道末端的位置的数据；(b)计算从飞机的当前位置到跑道末端的剩余跑道距离；(c)基于飞机的当前地速和最大手动减速率计算飞机在最大手动制动期间达到最终地速将会飞行的最大手动减速距离；以及(d)将所述最大手动减速距离与剩余跑道距离进行比较。由飞机上的计算机系统执行操作(a)到(d)。如果最大手动减速距离大于剩余跑道距离，发出警报激活信号；并且响应于发出警报激活信号来产生警报。
另一方面是用于监测飞机滑跑期间的制动的方法，该方法包括：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、飞机的最大手动减速率、以及跑道末端的位置的数据；(b)计算从飞机的当前位置到跑道末端的剩余跑道距离；(c)基于所述当前地速及最终地速和所述最大手动减速率计算最大手动减速时间；(d)基于飞机的当前地速和最大手动减速率计算飞机在等于最大手动减速时间和规定的时间间隔的总和的时段期间将会飞行的距离；以及(e)将在操作(d)中计算的距离与剩余跑道距离进行比较。由飞机上的计算机系统执行操作(a)到(e)。如果在操作(d)中计算的距离大于剩余跑道距离，发出警报激活信号；并且响应于警报激活信号的发出产生警报。
本文中公开的主题的另一方面是用于监测飞机滑跑期间的制动的方法，该方法包括：(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、以及跑道末端的位置的数据；(b)设置飞机的计划减速率的值；(c)计算从飞机的当前位置到跑道末端的剩余跑道距离；(d)基于飞机的当前地速和计划的减速率计算飞机在达到最终地速之前将会飞行的距离；以及(e)将在操作(d)中计算的距离与剩余跑道距离进行比较。由飞机上的计算机系统执行操作(a)到(e)。如果在操作(d)中计算的距离大于剩余跑道距离，发出警报激活信号；并且响应于警报激活信号的发出产生警报。
根据一个选项，在前段中描述的方法进一步包括获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据在操作(b)中设置计划减速率的值。根据另一选项，在前段中描述的方法进一步包括获得表示飞机上已设置自动制动的数据；获得表示飞机的当前减速率的数据；以及将当前减速率与表中的多个减速率范围进行比较，每个范围均与各自的自动制动设置值和各自的跑道状况的状态相关。在操作(b)中设置的计划减速率的值为包括当前减速率的一个减速率范围的最低值。
以下公开了当计算机计算表示当前制动不足(或者几乎不足)以防止跑道偏离时向飞行员发出警报的系统和方法的其他方面。
附图说明
图1是示出了根据一个实施方式的当着陆期间当前制动不足以避免跑道偏离时用于向飞行员发出警报的计算机系统的输入和输出的框图。
图2A和图2B是示出了当在着陆期间当前制动不足以避免跑道偏离时由计算机系统执行的用于向飞行员发出警报的逻辑的流程图。图2A示出了用于设置初始计划的减速率的算法定义的操作。图2B示出了由用于检测警报、制止警报并且调整计划的减速率的值的各个算法定义的操作。
图3是示出了在执行操作期间采用的自动制动检测逻辑的流程图，该操作用于根据与自动制动选择的跑道状况对应的减速率设置初始计划的减速率的值。
将会在下文中参考附图，其中，在不同附图中相似的元件具有相同的参考标号。
具体实施方式
将参考示例性实施方式描述地面制动警报系统。提供了一种警报系统，该警报系统在当前飞机制动不足以使飞机免于脱离跑道末端时向飞行员发出警报。根据公开的实施方式，地面制动警报系统可以采取软件模块的形式，软件模块包括机载计算机系统执行的、用于实时计算滑跑期间剩余跑道距离的指令。使用将飞机的当前地速和减速率以及剩余跑道距离考虑在内的算法来评估当前飞机制动。
图1是示出了在着陆期间当前制动不足以避免跑道偏离时用于向飞行员发出警报的计算机系统的输入和输出的框图。根据一个实施方式，计算机系统可以采取地形提示和警报系统(TAWS)100。TAWS 100的类型在于具有软件模块类型，该软件模块在飞机滑跑期间能够实时计算剩余跑道距离。例如，可以通过将飞机沿着跑道的当前位置与跑道末端的位置进行比较来确定剩余跑道距离。可以根据从全球定位系统(GPS)104的接收器接收的位置来确定飞机沿着跑道的当前位置；从TAWS 100中的跑道信息数据库中检索跑道末端的位置。
TAWS 100被编程为使用算法评估当前飞机制动，该算法将ADIRU102提供的飞机的当前地速和减速率以及来自TAWS 100的剩余跑道距离考虑在内。ADIRU的大气数据参考分量提供空速、马赫数、迎角、温度和气压高度数据。ADIRU的惯性参考分量给出姿态、飞行路径向量、地速、纵向加速度、以及位置数据。
根据以下详细地公开的地面制动警报过程，TAWS 100包括软件模块，该软件模块用于监测滑跑期间的地面制动并且在当前制动产生的飞机状态落入警报范围内时发出警报。例如，可响应于检测到指示可能的跑道偏离的多个特定条件中的任何一个而触发警报。
TAWS 100(从飞行管理系统)接收表示飞行员输入106到主控制显示单元(MCDU)中的值。这些飞行员输入106包括跑道状况设置和推力反向器使用设置。基于飞行员接收的当前跑道状况的报告选择跑道状况设置。通常在落地后常常与减速板一起立即施加反推力，以在剩余的气动升力和高的速度限制位于起落架上的摩擦制动器的有效性时，在着陆滑跑前期提高减速。由飞行员手动选择反推力。展开(deployment)或不展开推力反向器状态。
TAWS 100还从显示总线接收表示自动制动设置108的值。通常在着陆之前在飞机仪表板上完成自动制动设置的选择。这些通常用“1”或“LO”来编号或标记，“1”或“LO”是指减速小的制动，并且之后由高达“MAX”的数字或名称来标记，其指的是更急剧的减速。与设置为MAX的自动制动相比，全手动制动应用能提供更高的停止效率。因此，有利的是，向飞行员警报可能的跑道偏离以使得飞行员能够(即)通过手动施加额外的制动力来采取行动。飞行员参考跑道性能表来选择自动制动设置，飞行员使用跑道性能表确定飞机的着陆距离。跑道性能表是具有行和列的图表，行识别要利用的着陆齿轮制动(自动制动或手动制动)，以及列列出当确定使飞机停止所需的跑道长度时飞行员考虑的不同因素(飞机重量、风、着陆时的空速等)。还存在对于每个着陆齿轮制动行具有不同的跑道长度的四种不同的跑道状况(干、良好、中等、以及不良)，当计算跑道距离时飞行员还必须要考虑的跑道状况。跑道状况是确定着陆距离的重要因素，这是因为如果飞机在没有风的情况下使用自动制动设置着陆时，干与良好之间的跑道距离可以相差100英尺以下，干与中等之间的跑道距离可以相差几百英尺，并且干与不良可能相差1000英尺以上。增加风的状况或不使用推力反向器的这些情况下，差值会有更大的变化。
此外，由于表还给出了飞机能够以其着陆的空速停止的跑道长度，因此能够确定在不同的跑道状况下与不同的制动设置对应的减速率。如在图1中指出，这些减速率在TAWS100上的数据库中。当飞机着陆并且TAWS100接收指示已选择的等级的自动制动输入108时，然后TAWS 100可通过将ADIRU减速率与TAWS减速数据库中的值进行比较，来将ADIRU102感测的减速率(即，纵向加速度)转换成指示跑道状况的值。
根据一个实施方式，TAWS 100被编程为当满足警报范围(envelope)的规定条件时，处理上述输入并且发出一个或多个警报。一个警报是在显示单元110上显示的视觉警报(例如，主显示单元或导航显示单元)。在一个实施方式中，视觉警报可以是在显示单元上用对比色闪烁的词“制动”。另一警报是由驾驶舱音频系统112产生的听觉警报。在一个实施方式中，听觉警报可以是词“制动”快速重复的自动语音消息。
图2A和图2B是示出了当着陆期间的当前制动不足以避免跑道偏离时由计算机系统执行的用于向飞行员发出警报的逻辑操作的流程图。图2A示出了用于设置初始计划的减速率的算法定义的操作。图2B示出了用于检测警报、制止警报并且调整计划的减速率的值的各个算法定义的操作。
首先参考图2A，当飞机下降到例如450英尺的海拔高度时，计算机系统开始获得以下信息(操作12)输入：来自飞行管理系统(FMS)的反向器应用和跑道状况；以及来自显示总线的自动制动设置。计算机系统被编程为在随机存取存储器中(用数字格式)存储这个信息。
计算机系统进一步编程为根据算法执行过程10以设置初始计划的减速率的值。参考图2A和图3在接下来的三个段落中描述在过程10中执行的某些操作。
在飞机降落于跑道上之前(由图2A中的“接地”指示)，计算机系统确定是否在MCDU中已输入跑道状况和推力反向器使用(操作14)。如果在MCDU中输入跑道状况和推力反向器使用，则将计划的减速率设置(操作16)为与输入的跑道状况和推力反向器使用(如果选择)对应的减速率。这是通过参考上述表(参见图1中的TAWS 100)来完成的，上述表包括与跑道状况和推力反向器状态的各种变更对应的减速率。
如果在操作14中确定了在MCDU中没有输入跑道状况和推力反向器使用，则计算机系统随后确定(再一次，在飞机接触地面之前)是否设置自动制动(操作18)。如果在MCDU中没有输入跑道状况和推力反向器使用(或者在飞机上该输入不可用)并且设置了自动制动，那么一旦飞机降落于跑道上就执行以下操作：(a)暂时延迟任何制动警报(操作20)一段时间以允许减速板展开并且制动器完全啮合以获得所感测的减速率的样本值；(b)读取ADIRU纵向加速度(操作22)并且采用其作为感测的减速率；以及(c)然后使用自动制动检测逻辑操作24将感测的减速率与和自动制动选择的跑道状况对应的减速率进行比较并且调整该值。
图3是示出了在执行操作期间采用的自动制动检测逻辑24，该操作用于将初步计划的减速率的值设置为与自动制动选择的跑道状况对应的减速率。自动制动减速率包括每个跑道状况的相应值的范围，该范围组成了在干、良好的、中等和不良的跑道状况之间划分的牵引速度(tractionrate)的整个范围。计算机系统被编程为首先基于自动制动设置确定所感测的减速率是否落入与干跑道状况对应的减速率范围内(操作86)。如果所感测的减速率落入与干跑道状况对应的减速率范围内，那么将计划的减速率设置为等于与干跑道状况对应的范围内的最低减速率(操作92)。
如果在操作86中，确定所感测的减速率未落入与干跑道状况对应的减速率范围内，那么计算机系统确定(基于自动制动设置)所感测的减速率是否落入与良好跑道状况对应的减速率范围内(操作88)。如果所感测的减速率落入与良好跑道状况对应的减速率范围内，那么计算机系统将计划的减速率设置为等于与良好跑道状况对应的范围内的最低减速率(操作94)。
如果在操作88中，确定所感测的减速率未落入与良好跑道状况对应的减速率范围内，那么计算机系统接下来确定(基于自动制动设置)所感测的减速率是否落入与中等跑道状况对应的减速率范围内(操作90)。如果所感测的减速率落入与中等跑道状况对应的减速率范围内，那么计算机系统将计划的减速率设置为等于与中等跑道状况对应的范围内的最低减速率(操作96)。另一方面，如果在操作90中，减速率没有落入与中等跑道状况对应的减速率范围内，那么将计划的减速率设置为等于与不良跑道状况对应的范围内的最低减速率(操作98)。返回到图2A中的操作14和18，如果在MCDU中没有输入跑道状况和推力反向器使用(从FMS获得该信息)并且没有设置自动制动，那么在飞机降落于跑道上之前，计划的减速率被设置为等于与不良跑道状况对应的范围内的最低减速率(操作28)。当飞机降落在地上时，执行以下操作：(1)暂时延迟任何制动警报一段时间(操作30)以允许减速板展开并且制动器完全啮合；(2)然后在操作32中警报为了获得所感测的减速率的样本值而经历了附加延迟(沿跑道的时间或距离)；(c)然后读取ADIRU纵向加速度(操作34)；以及(d)计算机系统确定所感测的减速率是否大于与不良跑道状况对应的减速率(操作36)。如果所感测的减速率大于与不良跑道状况对应的减速率，那么将计划的减速率设置为等于所感测的减速率(操作38)。相反地，如果所感测的减速率不大于与不良跑道状况对应的减速率，那么计划的减速率仍设置为(图2A中的框40)在操作28中设置的不良跑道状况减速率。
在已使用图2A中示出的过程10设置计划的减速率的值之后，该值存储在随机存取存储器中并且在图2B中描绘的警报检测过程中可以加以应用。此外，当飞机降落在地上时，计算机系统读取以下输入(参见图2B中的操作42)：来自ADIRU的地速信息以及通过GPS位置的内部处理和内部跑道数据计算的剩余跑道距离。
计算机系统进一步被编程为执行警报检查处理44。在第一警报检查(操作46)中，计算机系统确定飞机将以最大手动减速率行进的距离是否大于或等于剩余跑道距离。采用以下公式：
XCurrent(DTMaxManual)+1/2XCurrent(DRMaxManual)(DTMaxManual)2≥RRD
其中XCurrent是当前地速；RRD是剩余跑道距离；DRMaxManual是最大手动减速率；以及DTMaxManual是最大手动减速时间：
DTMaxManual＝(XFinal-XCurrent)/DRMaxManual
如果飞机以针对计划/感测的减速率的最大手动减速率行进的距离大于或等于剩余跑道距离，则触发警报等级提示(视觉和听觉的)(操作48)。
相反地，如果针对计划/感测的减速率的最大手动减速率小于剩余跑道距离，则不触发警报等级提示。而是，执行第二警报检查(操作50)。在第二警报检查中，计算机系统确定飞机在最大手动减速时间加上规定的时间间隔t(例如，t＝5秒或10秒)期间将行进的距离是否大于或等于剩余跑道距离。在第二警报检查中采用以下公式：
XCurrent(DTMaxManual+t)+1/2XCurrent(DRMaxManual)(DTMaxManual+t)2≥RRD
如果飞机在最大手动减速时间加上规定的时间间隔t期间将行进的距离大于或等于剩余跑道距离，触发警报等级提示(视觉的和听觉的)(操作52)。
如果飞机在最大手动减速时间加上规定的时间间隔t的期间将行进的距离小于剩余跑道距离，则不触发警报等级提示。而是，执行第三警报检查(操作54)。在第三警报检查中，计算机系统确定针对计划/感测的减速率达到飞机的最终速度的距离是否大于或等于剩余跑道距离。在第三警报检查中采用以下公式：
XCurrent(DT)+1/2XCurrent(DR1)(DT)2>RRD
其中，DR是计划/感测的减速率；以及DT是减速时间：
DT＝(XFinal-XCurrent)/DR
如果飞机针对计划/感测的减速率在减速时间期间将行进的距离大于或等于剩余跑道距离，则触发警报等级提示(视觉的和听觉的)(操作56)。如果飞机针对计划/感测的减速率在减速时间期间将行进的距离小于剩余跑道距离，则不触发警报等级提示。
计算机系统进一步被编程为执行警报制止处理，警报制止处理确定是否应该制止所触发的警报。在操作60中，确定飞机是否仍在跑道上。如果确定飞机仍在跑道上并且与跑道对齐，那么在操作62中确定飞机地速是否在滑行速度以上。如果飞机在跑道上并且地速在滑行速度以上，那么仍启用警报。
在可选方案中，如果飞机不再在跑道上(参见操作60)，或者如果飞机仍在跑道上但飞机地速不在滑行速度以上(参见操作62)，那么将制止警报(操作64)。在后者的情况下，计算机系统将会终止在图2A和图2B中部分描述的飞机制动警报处理。当执行操作60时飞机不在跑道上的情况将包括飞机是否进行落地即起飞(touch-and-go)(向空中退回)或者飞机是否以飞机在跑道上从未达到其最终速度的足够高的速度离开跑道。
响应于允许来自计算机系统的警报命令，视觉警报显示设备(例如，主要飞行显示器或导航)将被激活以显示合适的视觉警报(例如，亮色的字“制动”，可选地以闪烁模式)并且音响警报设备将被激活以产生合适的听觉警报(例如，快速重复的“制动”通告)。
仍然参考图2B，计算机系统进一步被编程为在警报检查(操作44)和警报制止(操作58)之后，根据用于调整计划的减速率(即，改变计划的减速率的值)的算法执行过程66。首先，计算机系统检测在MCDU页面上是否选择推力反向器使用(操作68)。(注意：飞机已降落在地面上长达合理的时间量从而允许推力反向器展开之后，MCDU设置将会被忽视并且计算机系统将会进入下一个逻辑操作。)如果选择了推力反向器使用，计算机系统确定在用于展开的合理时间之后反向器是否已展开(操作70)。如果反向器在规定的持续时间内还没展开，计划的减速率的值被调整为去掉归因于推力反向器展开的减速分量(操作72)。如果反向器在规定的持续时间内展开，计划的减速率的值不会被调整为去掉归因于推力反向器展开的减速分量。计算机系统然后读取ADIRU纵向加速度(操作78)。
返回至操作68，如果没有选择推力反向器使用，计算机系统确定目前反向器是否已展开(操作74)。如果反向器展开，则计算机系统确定反向器是否已展开得足够长从而达到规定的最大反推力的百分比(例如，50％)(操作76)。如果反向器已展开足够长从而达到规定的最大反推力的百分比，则计划的减速率的值被调整为增加归因于推力反向器展开的减速分量(操作78)。在操作78之后，计算机系统执行操作80。如果反向器还没展开得足够长而不能达到规定的最大反推力的百分比，则计算机系统不调整计划的减速率以增加归因于推力反向器展开的减速分量，而是直接进行操作80。在可选方案中，如果在操作74中计算机系统确定推力反向器还没展开，计算机系统不会确定反向器是否被展开得足够长从而达到规定的最大反推力的百分比以调整计划的减速值而是改为直接进行操作80，即，读取ADIRU纵向加速度(本文中还称为感测的减速率)。
在操作80中读取ADIRU纵向加速度之后，计算机系统将ADIRU纵向加速度的值与计划的减速率进行比较，并且确定它们是否相等(操作82)。如果计算机系统确定ADIRU纵向加速度的值和计划的减速率的值相等，则计划的减速率的值不会改变。计算机系统然后返回以读取来自ADIRU的地速以及通过内部处理计算的剩余跑道距离(操作42)，并且再次经历在图2B中描述的循环直至在操作64中警报被制止。替换地，如果计算机系统确定ADIRU纵向加速度的值和计划的减速率的值不相等，则计划的减速率的值被调整为感测的纵向加速度值的因数(操作84)。更具体地，计划的减速率的值将会改变为由ADIRU提供的感测的减速率的值。(可选地，可以采用过滤以去除系统中的噪声从而更平滑地进行改变。)计算机系统然后返回以读取地速和剩余跑道距离，并且再次经历图2B中描述的周期直至在操作64中警报被制止。
甚至在已发出警报之后，不断地更新计划的减速率，原因是，跑道上的摩擦力从跑道开始(也已知为阈值)到跑道末端发生变化，这是因为由于飞机降落，飞机要离开跑到上设置在着地点的橡胶。因此，跑到的开始部分以及倒数第三部分实际上可具有比跑道的中间部分具有小的牵引力。此外，会存在这样的情况，当在跑道的部分上出现水洼时，使得飞机机轮撞到水洼的情况，这个事件可以登记为中等或不良跑道状况，但是在机轮离开水洼之后，感测的跑道状况将会返回到良好至中等。
由上述系统提供的制动警报是基于使用所选择的飞机的减速工具(例如，推力反向器、自动制动和减速板)在当前跑道状况进行制动下飞机的当前性能和跑道位置。计算机系统查看在滑跑期间所测量的飞机的减速率并且鉴于剩余跑道距离确定所述测量的减速率是否充足，以避免飞机脱离跑道末端。如果检测到警报的状态，则当额外制动力的手动应用应当使用以使飞机减慢时，系统向飞行员发布视觉/或听觉信号警报。
尽管已经参考各种实施方式描述了地面制动警报系统，但本领域中的技术人员应该理解，在不偏离本文教导的范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等同物代替其元件。此外，在不偏离本文的范围的情况下，可以做出多种修改以使本文的教导适应特定情况。因此，本文的意图是权利要求不限于本文中公开的具体实施方式。
如权利要求中所使用的，术语“计算机系统”应被宽泛地解释为包括具有至少一个计算机或处理器，并且其可具有通过网络或者总线进行通信的多个计算机或处理器的系统。如在前述的句子中使用的，术语“计算机”和“处理器”均指具有处理单元(例如，中央处理单元)和用于存储处理单元可读的程序的某种形式的存储器(即，计算机可读介质)的设备。
下文中陈述的方法权利要求不应解释为要求其中所陈述的操作要按照字母顺序(权利要求中的字母顺序仅用于引用以上陈述的操作的目的)或者按照它们被陈述的顺序执行。它们也不应当被解释为把同时执行的两个以上操作的任何部分排除在外。

Claims (14)

1.一种用于飞机的机载制动警报系统，所述系统包括可操作地耦接至计算机系统的警报设备，其中，所述计算机系统被编程为执行以下操作：
(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、所述飞机的最大手动减速率、以及所述跑道的末端的位置的数据；
(b)计算从所述飞机的所述当前位置到所述跑道的所述末端的剩余跑道距离；
(c)基于所述飞机的所述当前地速和所述最大手动减速率，计算所述飞机在最大手动制动达到所述最终地速期间将行进的最大手动减速距离；
(d)将所述最大手动减速距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(e)如果所述最大手动减速距离大于所述剩余跑道距离，发出警报激活信号，并且
其中，所述警报设备能够响应于由所述计算机系统发出的所述警报激活信号而产生警报，
其中，如果所述最大手动减速距离小于所述剩余跑道距离，所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
(f)基于所述当前地速及所述最终地速和所述最大手动减速率计算最大手动减速时间；
(g)基于所述飞机的所述当前地速和所述最大手动减速率，计算所述飞机在等于所述最大手动减速时间和规定的时间间隔之和的时段期间将行进的距离；
(h)将在操作(g)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(i)如果在操作(g)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，
其中，如果在操作(g)中计算的所述距离小于所述剩余跑道距离，则所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
(j)设置所述飞机的计划减速率的值；
(k)基于所述飞机的所述当前地速和所述计划减速率，计算所述飞机在达到所述最终地速之前将行进的距离；
(I)将在操作(k)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(m)如果在操作(k)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，
其中，所述计算机系统被编程为获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示所述当前跑道状况和所述推力反向器使用的所述数据在操作(j)中设置所述计划减速率的值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述飞机的滑跑期间执行操作(b)到(e)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
获得表示所述飞机上已设置自动制动的数据；
获得表示所述飞机的当前减速率的数据；并且
将所述当前减速率与表中的多个减速率范围进行比较，每个范围均与相应的自动制动设置值和相应的跑道状况的状态相关，
其中，在操作(j)中将所述计划减速率的所述值设置为包含所述当前减速率的一个所述减速率范围的最低值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为延迟任何警报一时间以允许减速板展开。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为根据所述推力反向器的状态调整所述飞机的所述计划减速率的所述值。
6.一种用于飞机的机载制动警报系统，包括计算机系统和可操作地耦接至所述计算机系统的警报设备，其中，所述计算机系统被编程为执行以下操作：
(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、以及所述跑道的末端的位置的数据；
(b)设置所述飞机的计划减速率的值；
(c)计算从所述飞机的所述当前位置到所述跑道的所述末端的剩余跑道距离；
(d)基于所述飞机的所述当前地速和所述计划减速率，计算所述飞机在达到所述最终地速之前将行进的距离；
(e)将在操作(d)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(f)如果在操作(d)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，以及
其中，所述警报设备能够响应于由所述计算机系统发出的所述警报激活信号而产生警报，
其中，所述计算机系统被编程为获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示所述当前跑道状况和所述推力反向器使用的所述数据，在操作(b)中设置所述计划减速率的所述值。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述飞机的滑跑期间执行操作(c)到(f)。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
获得表示所述飞机上已设置自动制动的数据；
获得表示所述飞机的当前减速率的数据；以及
将所述当前减速率与表中的多个减速率范围进行比较，每个范围均与相应的自动制动设置值和相应的跑道状况的状态相关，
其中，在操作(b)中设置的所述计划减速率的所述值为包括所述当前减速率的一个所述减速率范围的最低值。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为延迟任何警报一时间以允许减速板展开。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计算机系统被编程为根据推力反向器是否已展开，来调整所述飞机的所述计划减速率的所述值。
11.一种用于监测飞机的滑跑期间的制动的方法，包括：
(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、所述飞机的最大手动减速率、以及所述跑道的末端的位置的数据；
(b)计算从所述飞机的所述当前位置到所述跑道的所述末端的剩余跑道距离；
(c)基于所述当前地速及所述最终地速和所述最大手动减速率，计算最大手动减速时间；
(d)基于所述飞机的所述当前地速和所述最大手动减速率，计算所述飞机在等于所述最大手动减速时间和规定的时间间隔之和的时段期间将行进的距离；以及
(e)将在操作(d)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；
其中，由所述飞机上的计算机系统执行操作(a)到(e)；
如果在操作(d)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，以及
响应于所述警报激活信号的发出而产生警报，
其中，如果所述最大手动减速距离小于所述剩余跑道距离，所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
(f)基于所述当前地速及所述最终地速和所述最大手动减速率计算最大手动减速时间；
(g)基于所述飞机的所述当前地速和所述最大手动减速率，计算所述飞机在等于所述最大手动减速时间和规定的时间间隔之和的时段期间将行进的距离；
(h)将在操作(g)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(i)如果在操作(g)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，
其中，如果在操作(g)中计算的所述距离小于所述剩余跑道距离，则所述计算机系统被编程为执行以下附加操作：
(j)设置所述飞机的计划减速率的值；
(k)基于所述飞机的所述当前地速和所述计划减速率，计算所述飞机在达到所述最终地速之前将行进的距离；
(I)将在操作(k)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较；以及
(m)如果在操作(k)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，
其中，所述计算机系统被编程为获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示所述当前跑道状况和所述推力反向器使用的所述数据在操作(j)中设置所述计划减速率的值。
12.一种用于监测飞机的滑跑期间的制动的方法，所述方法包括：
(a)获得表示飞机在跑道上的当前位置和当前地速及最终地速、以及所述跑道的末端的位置的数据；
(b)设置所述飞机的计划减速率的值；
(c)计算从所述飞机的所述当前位置到所述跑道的所述末端的剩余跑道距离；
(d)基于所述飞机的所述当前地速和所述计划减速率，计算所述飞机在达到所述最终地速之前将行进的距离；以及
(e)将在操作(d)中计算的所述距离与所述剩余跑道距离进行比较，
所述方法进一步包括获得表示当前跑道状况和推力反向器使用的数据，其中，根据表示所述当前跑道状况和所述推力反向器使用的所述数据在操作(b)中设置所述计划减速率的所述值。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
如果在操作(d)中计算的所述距离大于所述剩余跑道距离，则发出警报激活信号，以及
响应于所述警报激活信号的发出而产生警报。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
获得表示所述飞机上已设置自动制动的数据
获得表示所述飞机的当前减速率的数据；以及
将所述当前减速率与表中的多个减速率范围进行比较，每个范围均与相应的自动制动设置值和相应的跑道状况的状态相关，
其中，在操作(b)中设置所述计划减速率的所述值为包括所述当前减速率的一个所述减速率范围的最低值。
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