CN106103217A - 使用制动控制系统来报告跑道状况的方法 - Google Patents

使用制动控制系统来报告跑道状况的方法 Download PDF

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Abstract

一种客观评价飞行器跑道状况的系统和方法，其中与飞行器着陆因素有关的状况被编译并用于确定跑道制动状况。与飞行器着陆因素有关的第一组状况包括制动计量压力、轮速和飞行器减速度，第二组状况与飞行员控制的参数有关。生成状况报告，并将该状况报告在后续着陆的飞行器着陆之前提供至飞行员。

Description

使用制动控制系统来报告跑道状况的方法
背景技术
虽然飞行器旅行被认为是最安全的运输方式，但仍然存在空中旅行的具有挑战性的元素。通过飞行器进行旅行最关键的方面之一是着陆，并且更特别的是，在恶劣天气下着陆。每年都有商业飞行器在恶劣的天气状况下在受不利的跑道状况影响的跑道上着陆或滑行、并且具有飞行器着陆或控制的问题的多种情形。这些事件的主要因素是在潮湿或结冰的机轮/跑道上飞行员难以建立足够的制动摩擦以安全地使飞行器受控停止。这可能导致对飞行器和/或乘客造成危险的越过跑道或者其它危险情形。
用于评价不利的跑道状况的当前方法是飞行员基于感觉以及飞行器在跑道上着陆之后来自飞行器自身的反馈来传达他们对跑道状况的主观感知评价。这些信息是由塔中的控制员收集的，之后控制员作出对后续飞行器的着陆风险的一般评估。由于这些评价是完全主观的并且基于飞行员评价，因此这些主观标准经常因飞行员而各不相同并且由于包括飞行员不想承认着陆存在挑战性或存在风险的各种原因而可能并不可靠。
存在对以下领域的需求：更客观地判断恶劣天气下跑道上的特定位置的着陆状况。虽然存在试图确定并传送跑道温度、水分和湿度等的各种适当方法，但是本发明使用来自飞行器制动控制/防滑自动制动系统的数据来确定所研发的制动效果。该制动控制系统内的监视器可以基于制动状况来生成客观的跑道状况报告，该报告可以传达至飞行驾驶台或装载的监视系统，飞行驾驶台或装载的监视系统将所有信息转发给控制员和后续的机务组。
发明内容
本发明是用于根据基于飞行器制动系统的着陆历史所作出的判断来评价飞行器的着陆状况的方法和系统，其中，这种飞行器制动系统数据和判断被提供至塔或预警系统，以使得能够构想出用于确定跑道状况的更全面且更客观的方法。本发明使用制动系统内的各种传感器(包括防滑测量结果)来评价跑道状况。该数据可以被收集并转发至后续的飞行以确保针对后续飞行的更安全的着陆环境。
根据以下结合附图对优选实施例的详细说明，本发明的其它特征和优势将变得明显，其中附图以示例的方式示出了本发明的操作。
附图说明
图1是示出对本发明的输入的示意图；以及
图2是本发明的方法的第一实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出本发明中可以被收集以用于客观评估着陆状况的输入的示意图。处理器可以用于使用本发明的计算机程序来收集、处理和存储数据，其中来自起落装置中各机轮的输入被提供至该程序。该程序输出状况报告，可以将该状况报告存储、广播或以其它方式提供至同一跑道上后续着陆的飞行器。可以实现其它模式来实施本发明，而无需计算机程序，并且本发明并不仅限于计算机程序。
该程序的输入可以包括以下内容：来自驾驶舱的自动制动设置10、来自驾驶舱的飞行员的踏板指令12、来自传感器的制动计量压力14、飞行器减速度16连同诸如惯性参考系统地面速度等的其它各种参数、机轮负重18、反推力值20以及阻流板/减速板部署22。这些输入中的各输入与实际轮速26和制动压力30一起供给至防滑/制动控制系统24，其中实际轮速26是在轴轮速变换器28处获得的，制动压力30是使用机轮34处的压力变换器32(如果可用的话)获得的。这些因素中的各因素用于评价轮胎跑道接口40的制动质量因素。
在第一优选实施例中，防滑/制动控制系统24中的处理器接收包括以下数据的所有数据并进行数据处理程序：
(a)轮速；
(b)机轮起旋时间；
(c)触地时间；
(d)机轮减速度；
(e)飞行器地面速度；
(f)飞行器减速度；
(g)轮速起旋恢复；
(h)打滑状况；
(i)自动制动指令压力；
(j)自动制动减速度误差；
(k)防滑机轮滑动误差；
(l)防滑速度参考；
(m)防滑PBM/综合(integral)指令；
(n)制动指令；以及
(o)机轮滑动速度。
对这些各种因素中的各因素进行分析以获得跑道状况确定44的制动质量因素，制动质量因素可以是“干燥”、“中等”、“差”或者不提供报告。诸如“良好”、“满意”、“危险”以及“数据不足”等的其它状况也是可能的。将最终状况汇编到状况报告50中，该状况报告可以提供至后续在同一跑道上着陆的飞行员，也可以被保留以供将来进行分析。以这种方式，可以向飞行员提供对跑道着陆状况的更客观的方法。状况报告中说明的项可以使用同义项或数字表示来替换或修改。换句话说，可以基于需求用户团体或具体的报告系统来调整结果。在将来工业或管理机构可能会采用标准项来说明轮胎/跑道摩擦，并且本发明将包括这些项来向飞行器信息系统进行报告。
本发明的一个优势在于用于确定制动状况的所有数据可以从飞行器的制动控制系统获得。跑道状况的确定可以与自动制动或踏板制动一起使用，其中各选项使用独立的分支来评价制动面。在一个实施例中，在诸如紧接在着陆之后机轮起旋时以及贯穿飞行器的减速期间的各阶段(例如，以100kts、75kts、50kts等地面速度)等的着陆滑跑期间来确定跑道状况。制动状况的确定进行了如下评价：是否采用自动制动或最大制动压力、是否采用局部制动压力、以及是否发生打滑。在优选实施例中，使用这里提到的技术来评价起落装置中的所有机轮以更好地评价跑道面上的状况。
可以通过参考图2中示出的流程图最佳地理解本发明的方法。该方法优选由飞行器上装载的处理器执行，该飞行器包括向诸如控制塔、飞行驾驶台或其它中央数据库等的远程位置传送跑道状况的通信装置。图2的流程图完成各种判断，这些判断最终确定是否报告状况以及在进行报告的情况下的状况的类型。
菱形框100中的第一判断是飞行器是否处于着陆模式。如果飞行器不处于着陆模式，程序不起作用并且在圈105中不进行任何报告。如果飞行器处于着陆模式，则菱形框110中的下一判断是自动制动设置是否为OFF。如果飞行器的自动制动设置不是OFF，这意味着自动制动是起作用的，并且下一判断是在菱形框115中判断自动制动设置是否为“LOW(低)”或“l”。该询问基于框155中提供的着陆速度反推力。如果自动制动设置不为“LOW”或“l”，则在菱形框145中对所选择的减速度进行评价。如果达到了所选择的减速度，则在圈150中程序向塔报告状况为“良好”。如果没有达到所选择的减速度，则在指示了最大压力的情况下，在圈130中该程序报告状况为“危险”，并且在没有指示最大压力的情况下，在圈135中该程序报告状况为“差”。如果自动制动设置被设置为“LOW”或“l”，则在菱形框120中该程序判断是否在这样的设置下达到了所选择的减速度。如果达到了所选择的减速度，则在圈140中该程序报告状况为“满意”。如果没有达到所选择的减速度，则在圈135中该程序报告状况为“差”。
如果在判断菱形框110中，自动制动设置为OFF，则在框155中将着陆速度、踏板位置、阻流板以及反向推力器起动或输入至该程序中。将该信息传送至判断菱形框160，在判断菱形框160中该程序询问是否存在防滑动作。如果不存在防滑动作，则在菱形框165中该程序判断制动指令是否大于制动阈值。如果制动指令不大于制动阈值，则程序无法确定状况并且在圈170中报告用以评价状况的数据不足。如果制动指令大于制动阈值，则在菱形框175中该程序尝试判断飞行器的减速度(英尺每平方秒)是否大于预定值。如果该减速度不大于预定阈值，则在圈170中该程序报告用以评价着陆状况的数据不足。然而，如果该程序判断为减速度大于预定值，则在圈180中该程序报告状况为“良好-中等”。
如果在菱形框160中该程序判断为存在防滑动作，则在菱形框185中该程序评价防滑PBM是否指示低压力区。如果该PBM指示低压力区，则在菱形框190中该程序再次尝试判断减速度是否小于预定值。如果减速度不小于预定值，则在圈210中该程序报告状况为“中等-差”。如果该程序判断为减速度小于预定值，则在菱形框195中该程序接下来尝试判断是否存在打滑状况。如果不存在打滑，则在圈205中该程序报告状况为“差”。如果的确存在打滑，则在圈200中该程序报告状况为“危险”。
如果在菱形框185中该程序判断为PBM没有指示低压力区，则在菱形框215中该程序评价PBM是否指示中等范围压力区。如果PBM的确指示中等范围压力区，则在菱形框220中该程序判断减速度是否低于预定值。如果飞行器的减速度不小于预定值，则在圈225中该程序报告状况为“良好-中等”。如果减速度小于预定值，则在圈180中该程序报告着陆状况为“中等”。
如果在菱形框215中该程序没有判断为PBM水平指示中等范围压力区，则该压力区应为高。之后，在菱形框230中该程序判断减速度是否小于预定值。如果飞行器的减速度不小于预定值，则在圈240中该程序报告状况为“干燥”。如果该程序判断为减速度小于预定值，则在圈235中该程序报告状况为“良好”。
之前的流程图示出程序可以如何对来自各种起落装置数据和仪器的读数进行评价以对特定跑道的可用轮胎/跑道摩擦状况进行分级评价，该分级评价不是依靠飞行员的主观判断而是依靠客观判断。可以在运算中添加其它因素以获得更多定量分数，但是之前的示例仍向后续的飞行器提供与接近跑道状况有关的极佳反馈。而且，由于进入报告中的这些因素并非主观的，因此飞行员将获得对诸如“良好”或“中等”等各项的进一步信心和理解，这是因为每当飞行员着陆时这些项将是一致的。以这种方式，与确定飞行器跑道着陆状况的其它系统相比，本发明显著改进。
流程图中说明的程序仅仅是这种着陆状况报告系统中可以考虑的因素类型的一个示例。还可以使用其它因素或将其组合到甚至更为全面的程序中。例如，程序还可以包括来自制动控制防滑系统的机轮起旋速率(机轮加速度)以判断飞行器是处于着陆模式还是起飞模式。该程序还可以考虑在着陆模式下飞行器最初触地时各机轮的机轮起旋速率(机轮加速度)作为跑道摩擦和跑道状况的初始指示。也可以将该数据包括到着陆状况的最终评价中。该程序在是并非选自手动制动的方法的情况下还可以使用来自制动控制防滑系统自动制动功能的数据，或使用自动制动指令压力和减速度设置作为确定跑道状况的标准。
在飞行员或第一办公室人员施加手动制动的情况下、并且在系统分辨出是否存在防滑动作的情况下，本发明的其它实施例可以使用来自制动控制防滑系统的数据。在制动不足以产生防滑动作的情况下，系统可以使用飞行器生成的减速度参考或制动控制系统生成的减速度(轮速)来确定实现了足够的制动减速度。可选地，在制动足以产生防滑动作的情况下，该系统可以使用防滑制动控制指令综合器/压力偏差调节(PBM)以及/或者制动压力反馈来判断制动动作是否处于低压力区。
其它因素也可能影响着陆状况的确定。例如，在制动足以产生防滑动作的情况下，系统可以使用防滑制动控制所确定的机轮滑动速度和机轮滑动误差作为跑道状况的指示，或者程序可以使用打滑恢复期间的机轮起旋速率(机轮加速度)作为跑道状况的指示。该程序还可以使用防滑/制动控制指令和飞行器减速度作为确定跑道状况的标准。可以进行关于飞行器减速度和轮速的比较以判断个体机轮打滑状况是否存在。之后，该系统使用打滑状况作为用于确定制动质量因素的标准。可以合并到该程序中的其它因素包括诸如着陆速度、制动踏板位置或飞行员计量制动压力以及地面阻流板手柄位置和推力杆致动等的输入作为用于确定跑道状况的附加标准。该系统还可以进行触地时的状况的初始评价和报告、以及贯穿着陆滑跑期间的状况的周期性评价和报告。另外，该程序可以将其输入与表示着陆状况的时间分段性轮廓进行比较以动态确定贯穿着陆滑跑期间的跑道状况，并且对来自各主起落装置机轮通道的信息进行评价以建立正报告的整个跑道状况。
根据上述内容，显而易见的是，尽管示出并说明了本发明的特定形式，但是可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，并非要限定本发明，而是意图使本领域普通技术人员可认识到的所有的修改和替换都包括在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种用于客观评价机场跑道状况的方法，所述方法包括：
确定飞行员所控制的与飞行器着陆因素有关的第一组状况，所述第一组状况包括自动制动设置、制动计量压力、反推力和地面阻流板；
测量与飞行器制动因素有关的第二组状况，所述第二组状况包括制动压力、轮速以及飞行器减速度；
确定防滑控制系统所生成的第三组状况；
对所述第一组状况、所述第二组状况和所述第三组状况进行处理以基于所述第一组状况、所述第二组状况和所述第三组状况来计算用于所述飞行器的制动质量因素；
基于所述制动质量因素来分配跑道状况；
根据所述制动质量因素和关联的数据来生成状况报告；以及
在后续着陆的飞行器着陆之前向飞行员提供所述状况报告。
2.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，通过处理器运行计算机程序，所述计算机程序用于接收来自所述防滑制动控制系统的输入、并基于所述输入来确定制动质量因素。
3.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，从飞行器轮轴上的传感器直接测量轮速，并且使用该轮速来确定所述制动质量因素。
4.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，使用来自各制动的机轮的信息来确定所述制动质量因素。
5.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述第一组状况还包括飞行员的制动踏板指令。
6.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述第二组状况包括飞行器的减速度。
7.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述制动控制系统包括装载的处理器，所述装载的处理器用于生成所述状况报告并向远程位置提供所述状况报告。
8.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述状况报告受跑道上是否存在打滑状况的影响。
9.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述第二组状况还包括来自所述制动控制防滑系统的针对各机轮的机轮起旋速率。
10.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述防滑系统所测量到的机轮恢复速率包括在跑道状况的确定中。
11.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述防滑系统所测量到的滑动误差的大小包括在跑道状况的确定中。
12.根据权利要求1所述的用于客观评价机场跑道状况的方法，其中，所述防滑系统所测量到的打滑量包括在跑道状况的确定中。
13.一种用于客观评价机场跑道状况的系统，所述系统包括：
制动控制/防滑系统，其包括用于测量飞行器起落装置的轮速的变换器；
压力传感器，其用于测量飞行器起落装置的制动压力；
加速计，其用于测量制动期间的飞行器减速度；
处理器，其用于接收测量到的轮速、所施加的制动压力、制动计量压力、反推力和测量到的飞行器减速度，并且基于所接收的输入和飞行器的状态来生成跑道制动质量因素，所述状态包括机轮的负重、自动制动设置、飞行员制动踏板指令、制动指令和来自防滑控制系统的防滑控制因素；以及
报告，其由所述处理器生成，并且用于基于向所述处理器的输入来评价制动质量因素。
14.根据权利要求13所述的用于客观评价机场跑道状况的系统，其中，还包括阻流板部署的监视指示器，
其中，所述处理器在所述制动质量因素的确定中使用所述阻流板部署。
15.根据权利要求13所述的用于客观评价机场跑道状况的系统，其中，所述处理器装载在飞行器上。
16.根据权利要求13所述的用于客观评价机场跑道状况的系统，其中，所述信息是从飞行器的所述制动控制系统获得的。
17.根据权利要求13所述的用于客观评价机场跑道状况的系统，其中，还包括推力杆部署的监视指示器，
其中，所述处理器将推力杆位置用在所述制动质量因素的确定中。
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