CN111694372A - 操作飞行包线管理系统 - Google Patents

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CN111694372A CN202010146990.5A CN202010146990A CN111694372A CN 111694372 A CN111694372 A CN 111694372A CN 202010146990 A CN202010146990 A CN 202010146990A CN 111694372 A CN111694372 A CN 111694372A
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Abstract

本发明涉及操作飞行包线管理系统。一种用于调节航空器的操作飞行包线的方法、装置和系统。从航空器中的传感器系统接收航空器的空速。确定航空器的空速的改变量。基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。

Description

操作飞行包线管理系统
技术领域
本公开主要涉及航空器，并且具体地，涉及使用用于航空器的状态信息来管理航空器的飞行包线(flight envelope)的方法、装置和系统。
背景技术
航空器的飞行包线表示与特定功能的阈值相关联的边界。飞行包线可以是包括诸如空速、迎角和升力系数的参数的功能的组合。单独的飞行包线可以与航空器的失速警告与迎角限制功能相关联。
操作飞行包线(operational flight envelope)表示航空器可以在其中操作的区域。操作飞行包线的上限表示操作飞行包线的极限(例如，最低速度或最大迎角)。操作飞行包线的上限通常将表示存在的各种飞行包线中的限制更大(例如，最快的速度或最低的AOA)的一个。例如，操作飞行包线的当前上限可由目标空速下的迎角包线极限或振杆器包线极限的下限限定。
当前，当达到或超过操作飞行包线的上限时，可以采取各种动作。例如，机械设备(诸如振杆器)可以被激活以移动航空器的控制杆以向飞行员提供警报。作为另一示例，还可以设定迎角极限，以防止除振杆器激活之外或代替振杆器激活的进一步增大。
当前使用的操作飞行包线的上限可能无法始终为失速条件提供期望的警告水平，或针对期望的安全裕度和操作航空器提供其它性能问题。因此，期望具有这样的方法和装置，其考虑以上讨论的问题以及其它可能的问题中的至少一些。例如，期望具有通过在操作航空器时以期望的安全裕度来设定航空器的操作飞行包线的上限来克服技术问题的方法和装置。
发明内容
本公开的实施例提供航空器系统，其包括航空器中的计算机系统和计算机系统中的控制器。控制器从航空器中的传感器系统接收航空器的空速，并确定航空器的空速的改变量。控制器基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。
本公开的另一个实施例提供航空器系统，其包括航空器中的计算机系统。该计算机系统确定航空器的空速的改变量，并基于航空器的空速的改变量调节航空器的操作飞行包线，以形成经调节的操作飞行包线。该计算机系统基于经调节的操作飞行包线来调节航空器中的一组航空器系统的一组设定。该组设定被该组航空器系统使用以操作航空器。
本公开的又一个实施例提供用于调节航空器的操作飞行包线的方法。从航空器中的传感器系统接收航空器的空速。确定航空器的空速的改变量。基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。
这些特征和功能能够在本公开的各个实施例中独立地实现，或可在其它实施例中进行组合，在其它实施例中，可以参考以下描述和附图来查看更多细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考对本公开的说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解说明性实施例及其优选的使用模式、其进一步的目的和特征，其中：
图1是根据说明性实施例的航空器的图示；
图2是根据说明性实施例的航空器飞行环境的框图的图示；
图3是根据说明性实施例的用于调节飞行包线的当前上限的数据流的图示；
图4是根据说明性实施例的操作飞行包线的图的图示；
图5是根据说明性实施例的具有恒定马赫操纵(Mach maneuver)的上限的操作飞行包线的图的图示；
图6是根据说明性实施例的用于调节航空器的操作飞行包线的过程的流程图的图示；
图7是根据说明性实施例的用于调节航空器系统的设定的过程的流程图的图示；
图8是根据说明性实施例的数据处理系统的框图的图示；
图9是根据说明性实施例的航空器制造和维修方法的图示；以及
图10是其中可实现说明性实施例的航空器的框图的图示。
具体实施方式
说明性实施例认识并考虑到一种或多种不同的考虑因素。例如，说明性实施例认识并考虑到，用于为具有期望的可操纵性水平的航空器设定操作飞行包线的上限的当前飞行包线保护机制可以使用阻碍期望的可操纵性水平的机制。例如，说明性实施例认识并考虑到诸如失速警告、迎角极限和自动推力增加的断定机制可以阻碍航空器的期望的可操纵性。
说明性实施例认识到并考虑到，用于设定操作飞行包线的上限的当前飞行包线保护机制没有考虑航空器是否以适当的空速飞行、航空器是否以不希望的速率降低空速，以不希望的速率增加空速，或有关空速或航空器的空速改变方式的其它一些不希望的情况。说明性实施例还认识并考虑到，被认为不期望的空速改变能够针对航空器执行的不同操纵而改变。
此外，说明性实施例认识并考虑到，用于设定操作飞行包线的上限的当前机制没有考虑航空器的空速可能以导致航空器比预期或期望更快地接近上限的速率衰减的可能性。
说明性实施例认识并考虑到，由于空速的无意衰减，诸如振杆器或迎角极限的当前机制的激活可能比期望的延迟更长的时间。换句话说，说明性实施例认识并考虑到，设定操作飞行包线的上限的当前实践准许的空速衰减量大于维持期望的安全性和可操纵性水平所需的衰减量。
因此，说明性实施例提供用于调节航空器的操作飞行包线的方法、装置和系统。这些调节是在航空器飞行期间动态执行的。这些调节被足够快地执行，使得期望的可操纵性和安全裕度被保持。在一个说明性示例中，从航空器中的传感器系统接收航空器的空速。确定航空器的空速的改变量。基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。
现在参考附图，特别是参考图1，根据说明性实施例示出了航空器的图示。在该说明性示例中，航空器100具有附接到主体106的机翼102和机翼104。航空器100包括附接到机翼102的发动机108和附接到机翼104的发动机110。
主体106具有尾部区段112。水平稳定器114、水平稳定器116和竖直稳定器118附接到主体106的尾部区段112。
航空器100是航空器的示例，其中航空器100中的计算机系统130可以实现操作以补偿航空器100中的能量改变的硬件部件、软件部件或其一些组合中的至少一个。例如，计算机系统130可以操作以响应于航空器100的空速形式的任何改变来改变航空器100的操作飞行包线。如图所示，可以在诸如计算机系统130内的机组人员警报系统(CAS)132的部件中实现这些过程。
在该说明性示例中，计算机系统130在航空器100的飞行期间动态地改变航空器100的操作飞行包线的当前上限。计算机系统130可以改变操作飞行包线的当前上限以维持期望安全裕度或期望的可操纵性中的至少一个。
通过计算机系统130对当前上限的这些改变实时执行。换句话说，对操作飞行的改变在没有故意的延迟的情况下被尽可能快地执行。
接下来参考图2，根据说明性实施例示出了航空器飞行环境的框图的图示。在该说明性示例中，操作飞行包线环境200是可以为航空器204管理操作飞行包线202的环境。
图1中的航空器100是航空器204的一个实现方式的示例。如图所示，航空器204可以是商用飞机、旋翼航空器、固定翼航空器、喷气式航空器、战斗机以及可以为其管理操作飞行包线的其它合适类型的航空器。
在该说明性示例中，操作飞行包线202限定不期望航空器204在飞行期间越过的边界。例如，可以使用针对选自航空器204的迎角、升力系数、空速或其它合适的参数的至少一个的参数的阈值来描述操作飞行包线202。例如，阈值可以是迎角或升力系数的最大值。作为另一示例，阈值可以是空速的最小值或负载因子(Nz)的最大值。
如图所示，可以通过航空器204中的计算机系统206来管理操作飞行包线202。例如，计算机系统206中的控制器208可以包括用于管理航空器204的操作飞行包线202的过程。计算机系统206与控制器208一起形成航空器系统209。
在该说明性示例中，计算机系统206是物理硬件系统，并且包括一个或多个数据处理系统。当计算机系统206中存在一个以上的数据处理系统时，这些数据处理系统使用通信介质彼此通信。通信介质可以是网络。数据处理系统可以选自计算机、服务器计算机、膝上型计算机、平板计算机、电子飞行包或一些其它合适的数据处理系统中的至少一个。
如本文所使用的，短语“至少一个”在与项目列表一起使用时，意味着可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的每个项目之一。换句话说，“至少一个”是指可从列表中使用项目和项目数量的任何组合，但是并非列表中的全部项目都是必需的。该项目可以是特定的对象、事物或类别。
“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可包括例如但不限于项目A、项目A和项目B、或项目B。该示例还可包括项目A、项目B和项目C，或项目B和项目C。当然，这些项目的任何组合都可以存在。在一些说明性示例中，“至少一个”可以是例如但不限于，项目A中的两个；项目B中的一个；以及项目C中的十个；项目B中的四个和项目C中的七个；或其它合适的组合。
控制器208可以存在于计算机系统206内的一个或多个不同位置中。例如，控制器208可以位于计算机中或位于来自包括选自包括机组人员警报系统、失速警告系统、飞行控制系统的组或计算机系统206中的其它合适系统的组的其它硬件中。
控制器208可以以软件、硬件、固件或其组合来实现。当使用软件时，由控制器208执行的操作可以以被配置成在诸如处理器单元的硬件上运行的程序代码来实现。当使用固件时，由控制器208执行的操作可以以程序代码和数据来实现，并且可以存储在持久性存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，硬件可以包括操作以执行控制器208中的操作的电路。
在说明性示例中，硬件可以采用选自电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备或配置成执行许多操作的一些其它合适类型的硬件中的至少一个的形式。使用可编程逻辑设备，可以将该设备配置成执行许多操作。可以在以后重新配置设备，也可以将其永久配置成执行许多操作。可编程逻辑设备包括例如可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列以及其它合适的硬件设备。另外，这些过程可以在与无机成分结合的有机成分中实施，并且可以完全由除人类以外的有机成分组成。例如，这些过程可以被实现为有机半导体中的电路。
如本文中使用的，当涉及到项目时，“许多”是指一个或多个项目。例如，许多操作是一个或多个操作。
在该说明性示例中，控制器208操作以在航空器204的飞行期间控制航空器204的操作飞行包线202。控制器208可以选择操作飞行包线202的当前上限210。在该说明性示例中，控制器208选择操作飞行包线202的当前上限210以在目标空速220下具有期望的操纵能力水平。控制器208可以在航空器204的飞行期间动态地调节针对航空器204选择的操作飞行包线202的当前上限210。
如图所示，计算机系统206中的控制器208从航空器204中的传感器系统214接收航空器204的空速212。在该说明性示例中，传感器系统214是航空器204中的物理硬件系统。传感器系统214包括许多不同类型的传感器，该传感器检测或计算关于航空器204的各种参数。如图所示，可以从航空器204中的传感器系统214接收襟翼配置、目标空速、迎角、升力系数或其它数据。作为又一个示例，可以从传感器系统214接收空速212。传感器系统214可以根据从传感器收集的数据确定空速212。
例如，传感器系统214可以包括测量空气的停滞和总压力的一组皮托管探头或皮托管(也称为皮托管压力)。该测量的停滞压力可以用于伯努利方程中，以识别流速，即空速212。
如本文所使用的，当涉及到项目时，“组”是指一个或多个项目。例如，一组皮托管是一个或多个皮托管。
在说明性示例中，控制器208确定航空器204的空速212的改变量216。在一个说明性示例中，在确定航空器204的空速212的改变量216时，控制器208可以使用航空器204的空速212和目标空速220来确定航空器204的空速212的改变量216的大小218。在其它说明性示例中，可以通过将从传感器系统214接收的空速212与从传感器系统214接收的先前空速进行比较来确定改变量216。
如图所示，控制器208基于航空器204的空速212的改变量216来调节航空器204的操作飞行包线202，以形成经调节的操作飞行包线222。在该说明性示例中，控制器208通过基于航空器204的空速212的改变量216调节航空器204的操作飞行包线202的当前上限210，来调节操作飞行包线202。
在该示例中，当空速212降低到所选马赫以下时，控制器208可以确定需要对操作飞行包线202的当前上限210进行调节。所选马赫是目标空速220与声速的比率。在该示例中，目标空速220可以由设定识别器308选择，如图3所示。
如图所示，控制器208使用操作飞行包线202的当前上限210控制航空器204的操作。在说明性示例中，操作飞行包线202也称为经调节的操作飞行包线222。
在说明性示例中，在使用操作飞行包线202的当前上限210来控制航空器204的操作时，控制器208基于操作飞行包线202的当前上限210调节航空器204中的一组航空器系统226的一组设定224。该组设定224由操作中的航空器204中的该组航空器系统226使用。该组航空器系统226可以选自失速警告系统、飞行控制系统或一些其它合适的系统中的至少一个。
在使用操作飞行包线202的当前上限210来控制航空器204的操作时，控制器208使用操作飞行包线202的当前上限210来设定用于自动推力触发器、振杆器设定或迎角极限中的至少一个的设定，或者航空器系统226的其它参数的设定，以控制航空器204的操作。如该说明性示例中所示，对航空器204的操作的控制可以是直接的或间接的。例如，控制器208可以控制航空器系统226的一组设定224。例如，可以设定用于振杆器设备的振杆器设定以警告飞行员影响在操作航空器204中的飞行员的动作。在另一说明性示例中，对该组设定224的控制可以包括为航空器204的飞行控制表面系统设定迎角极限，或为航空器204的发动机设定自动推力触发器。
接下来参考图3，根据说明性实施例示出了用于调节飞行包线的上限的数据流的图示。在说明性示例中，可在一个以上附图中使用相同的附图标记。在不同附图中对附图标记的这种重复使用在不同附图中表示相同的元件。
如图所示，传感器系统214生成描述用于航空器204的状态的参数302的传感器数据300。例如，传感器系统214生成用于航空器系统226的传感器数据300。传感器数据300可以是参数302或可以用于计算参数302。在该说明性示例中，除了失速警告系统、飞行控制系统和存在于航空器204中的其它电气系统、机械系统和流体流动系统之外，航空器系统226还可以包括表面控制系统、推进系统、环境系统和其它系统。
如图所示，参数302包括空速212。参数302还可以包括襟翼配置、迎角、高度、温度、姿态或机组人员警报系统306使用的其它合适参数中的至少一个。
在该说明性示例中，参数302被从传感器系统214发送到机组人员警报系统(CAS)306。机组人员警报系统306位于图2中的计算机系统206中。
如图所示，机组人员警报系统306包括许多不同的部件。在该示例中，机组人员警报系统306包括设定识别器308、激活逻辑310和设定调节器312。
设定识别器308实现用于设定操作飞行包线的参数的当前可用过程。设定识别器308计算用于操作飞行包线202的当前上限210的初始设定314。
这些初始设定可以选自振杆器设定、自动推力触发器、迎角极限或航空器204中的航空器系统226的其它设定中的至少一个。另一设定可以是，例如，用于音频警报的音频设定或用于已经达到操作飞行包线202的当前上限210的视觉警报的灯光设定。
在说明性示例中，可以基于航空器204的马赫来初始设定当前上限210。对于每个马赫，存在对相关危险具有所需裕度的对应值，所述相关危险诸如振杆器设定和与失速、CLmax(最大升力系数)、失控或其它参数相关联的迎角之间的迎角分离。在不考虑设定识别器308中的目标空速的情况下执行对参数设定的选择。这些参数的设定位于由设定识别器308访问的表中。
目标空速220的设定由设定识别器308选择(通常是毛重、高度和重心的函数)，并执行检查以确保目标空速220提供足够的操纵能力。说明性实施例认识并考虑到，在设定识别器308中使用的该当前技术的问题是，例如，随着空速相对于目标空速的衰减，上限增加，这有效地准许航空器衰减比所需的更多的空速。
如图所示，初始设定314最初限定了操作飞行包线202的当前上限210。例如，初始设定314针对航空器204的不同配置而存在，并且是从设定识别器308访问的表中获得的。例如，对于着陆配置，存在用于当前上限的初始设定314的表，对于航空器204的起飞配置，存在用于当前上限的初始设定314的另一个表。
设定识别器308基于该配置为操作飞行包线202的当前上限210选择初始设定314。设定调节器312可以调节或改变初始设定314，以改变为航空器204测量的空速212的当前上限210和对应的马赫数。结果，当航空器304以低于目标空速220超过期望量的速度飞行时，可以修改初始设定314。
在该说明性示例中，激活逻辑310和设定调节器312是控制器208中的部件的示例。这些部件操作以确定当前上限210是否需要改变、是否调节当前上限210，并且如果需要对当前上限210进行调节，则确定对初始设定314的改变。
如图所示，激活逻辑310从设定调节器312接收空速212，并确定操作飞行包线202的上限210是否需要改变。可以通过将空速212与目标空速220进行比较来进行此确定。
在说明性示例中，如果空速212与目标空速220之间的改变量216大于阈值316，则激活逻辑310确定空速212的改变太大而不能在不进行调节的情况下使用操作飞行包线202的当前上限210。在该说明性示例中，改变量216可以是空速212与目标空速220之间的差的大小218。
如图所示，改变量216被发送到设定调节器312，以用于生成经调节的设定318。响应于接收到改变量216，设定调节器312识别系统偏差。在该说明性示例中，系统偏差是对操作飞行包线202的当前上限210的改变。例如，系统偏差可以用于降低或提高由设定识别器308初始设定的当前上限210。
在说明性示例中，通过设定调节器312确定系统偏差可以包括定义期望的改变的最大值，例如2度。可以基于空速212中的改变量216线性或成比例地缩放此最大值。在说明性示例中，与目标空速220相比，改变量216是空速212的减小量。
利用该方法，与当空速212的改变量216较大时的较大系统偏差相比，当空速212的改变量216较小时，针对当前上限210获得较小的系统偏差。换句话说，随着空速衰减的增加，在该示例中，为系统偏差识别的改变量216增加到2度的最大值。
例如，对于航空器204的配置和对于特定的马赫数，当前的上限210可以是15度的迎角。在当前上限210为15度的情况下，初始设定识别器308可以基于为当前上限210识别的15度迎角来为振杆器设备设定初始振杆器设定。
在该所示的示例中，设定调节器312可以基于对空速212的改变量216来确定对操作飞行包线202的当前上限210的改变的系统偏差。例如，对于特定马赫数下的迎角，系统偏差可以为-2.0度。换句话说，当前的上限210在特定的马赫数下从15度改变为13度。
设定调节器312确定对由设定识别器308计算出的初始设定314中的一个或多个的改变，以形成经调节的设定318。经调节的设定318可以包括对所有初始设定的改变。在一些说明性示例中，经调节的设定318可以包括保持不变的一些初始设定。
例如，航空器系统226可以包括振杆器设备，并且经调节的设定318可以包括振杆器设定，该振杆器设定用于设定何时激活航空器系统226中的振杆器设备。当达到13度的迎角而不是最初的15度时，可以调节振杆器设定以激活振杆器设备。
在该说明性示例中，可以以许多不同方式确定对振杆器设定的改变。例如，ΔαIAS是无意中的风速偏差：
Figure BDA0002401110410000101
其中，K为2(TBD度偏差；代表用于调节初始设定的最大值)，VCAS是空速212；VSS0是在没有△αIAS的情况下预计的振杆器速度的初始设定314(即，该设定是振杆器通常激活的位置)；VBUG是目标空速220的校准空速。
设定调节器312将经调节的设定318发送到航空器系统226。在另一个说明性示例中，航空器系统226包括飞行控制表面系统，并且经调节的设定318包括迎角极限，该迎角极限用于设定飞行控制表面系统中的飞行控制表面的极限，以实现当前上限210的迎角极限。
在所示的示例中，存在用于调节操作飞行包线202的当前上限210的反馈回路。可以在航空器204的飞行期间以在不同操纵期间增加操作航空器204的安全裕度的方式动态地执行用于偏置当前上限210的这些调节。操纵可以包括转弯、爬升、下降、急转弯、倾斜转弯和其它操纵。这些操纵可以在恒定的空速或马赫下执行，也可以在改变的空速或马赫下执行。这些调节可以在航空器204的飞行期间以除了在不同的操纵期间为操作航空器204提供期望的安全裕度之外维持期望的可操纵性水平的方式动态地执行。
在说明性示例中，可以响应于从传感器系统214接收参数302来动态地执行对当前上限210的调节，其中参数302包括航空器的空速212。利用航空器204的空速212，可以通过偏置或调节航空器204的操作飞行包线202的当前上限210来检测并考虑空速204的不期望的改变或意外的改变。结果，可以调节诸如振杆器设定、迎角极限、自动推力触发器的设定或安全机制的其它设定，以增加航空器204的安全裕度。
在一个说明性示例中，提出了一种或多种技术方案，这些技术方案克服了技术问题，即为期望的安全裕度设定航空器的操作飞行包线的当前上限并操作航空器。结果，说明性示例中的一个或多个技术解决方案可以提供一种技术效果，该技术效果使得能够在航空器飞行期间偏置或改变操作飞行包线的当前上限以考虑空速的改变。
此外，说明性示例提供了一种或多种技术解决方案，其中当接收到指示航空器的空速改变的信息时，当前上限被动态地改变。以这种方式，不期望的改变，诸如无意的空速衰减，可以通过控制器改变操作飞行包线的当前上限来自动管理。一种或多种技术解决方案可以基于对操作飞行包线的当前上限的改变来调节航空器系统的设定。结果，说明性示例中的一种或多种技术解决方案可以增加操作航空器的安全裕度。
在说明性示例中，计算机系统206可以被配置成使用软件、硬件、固件或其组合来执行在不同的说明性示例中描述的步骤、操作或动作中的至少一个。结果，计算机系统206作为专用计算机系统进行操作，其中计算机系统206中的控制器208能够响应于在航空器的飞行期间航空器的空速改变量而动态地改变航空器的操作飞行包线的当前上限。当前上限的改变可以用于在航空器飞行期间动态调节航空器系统的设定，以增加操作航空器的安全裕度。特别地，与没有控制器208的当前可用的通用计算机系统相比，控制器208将计算机系统206转换为专用计算机系统。
在说明性示例中，在计算机系统206中使用控制器208将过程集成到方法的实际应用中，该方法通过使计算机系统206能够响应于航空器的空速的改变量来改变航空器的操作飞行包线的当前上限，从而以增加计算机系统206的性能的方式来调节航空器的操作飞行包线。换句话说，计算机系统206中的控制器208针对集成到计算机系统206中的控制器208中的过程的实际应用，该过程从航空器中的传感器系统接收航空器的空速；确定航空器空速的改变量；并基于航空器空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。以这种方式，计算机系统中的控制器208提供用于调节操作飞行包线的当前上限的过程的实际应用，使得航空器204中计算机系统206的功能具有改善的安全裕度。
图2中的操作飞行包线环境200中的操作飞行的图示并不意味着暗示对可实现说明性实施例的方式的物理或架构限制。可使用除了所示部件之外的其它部件或代替所示部件的其它部件。一些部件可为不必要的。同样，提供方框以说明一些功能部件。当在说明性实施例中实现时，这些方框中的一个或多个可被组合、划分，或被组合并划分为不同的方框。
例如，由控制器208执行的操作可以在控制器208内的单独部件中实现。在一个示例中，控制器208中的激活逻辑确定航空器204的空速212的改变量216，并且控制器208中的设定调节器基于航空器204的空速212的改变量216来调节航空器204的操作飞行包线202的当前上限210。
作为另一个示例，尽管激活逻辑310基于航空器204的空速212与航空器204的目标空速220之间的差的形式的空速212的改变量216确定是否需要改变当前上限210，空速212的改变量216可以采取其它形式。在又一个示例中，可以从航空器204外部的源接收空速212。例如，可以从卫星、雷达地面站或航空器204外部的一些其它源接收空速212。
接下来参考图4，根据说明性实施例示出了操作飞行包线的图的图示。在该说明性示例中，图400示出了操作飞行包线，诸如图2中的操作飞行包线202。
在该说明性示例中，最大升力系数(CLMAX)曲线402限定操作飞行包线的最大上限。如图所示，最大升力系数曲线402限定相对于x轴线404上的马赫和相对于y轴线406上的迎角(AOA)的最大升力系数。不同的航空器将具有不同的最大升力系数曲线。
在最大升力系数曲线402上方的区域是其中航空器可能存在不期望的操作条件的区域。这些条件可能涉及具有特定配置的航空器的不可预测或不期望的可操纵性或控制。
在该说明性示例中，初始上限407由图3中的控制器208中的设定识别器308确定。随着航空器的状态，特别是航空器的空速在航空器飞行期间改变，初始上限407可以改变。
例如，当航空器的空速改变大于一些期望水平时，可以将初始上限407调节为当前上限408。在该说明性示例中，可以通过图3中的控制器208中的设定调节器312确定飞行包线的上限的改变。
在该说明性示例中，当前上限408相对于初始上限407降低。初始上限407可适合于恒定的马赫操纵。然而，如果在预期操纵期间空速显著降低，则初始上限407可能不再适合于期望的安全性。当航空器中发生诸如无意的空速衰减的情况时，可以执行初始上限407到当前上限408的改变。在航空器飞行期间动态执行的该改变考虑航空器状态(诸如空速)的改变。
图400的图示被表示为一种方式，其中可以描绘操作飞行包线和操作飞行包线的上限。在其它说明性示例中，可以使用其它参数来描绘操作飞行包线和上限。例如，y轴线406可以表示升力系数(CL)而不是迎角。
转到图5，根据说明性实施例，描绘了具有用于恒定马赫操纵的上限的操作飞行包线的图的图示。在该说明性示例中，图500示出了操作飞行包线，诸如图2中的操作飞行包线202。
在该说明性示例中，最大升力系数(CLMAX)曲线502限定操作飞行包线的最大上限。在该说明性示例中，最大升力系数曲线502限定相对于X轴线504上的马赫和相对于y轴线506上的升力系数(CL)的最大升力系数。
在该说明性示例中，初始上限508是用于恒定马赫操纵的操作飞行包线的初始。在该示例中，马赫由空速除以声速来描述。如图所示，线510指示的升力系数可以在恒定马赫操纵期间改变。
然而，空速的下降会降低升力，并且需要增加迎角以在降低的空速(诸如线512所示的1G减速度)下保持恒定的高度。结果，由于空速降低而导致到达初始上限508的延迟更大。
考虑到航空器的空速的改变，可以调节初始上限508以形成当前上限514。当前上限514可以用于改变振杆器设定、迎角极限、自动推力触发器中的至少一个的设定，或改变做出的用于提供更早的动作的其它设定，该动作导致执行操作的增加的安全性。
接下来转到图6，根据说明性实施例示出用于调节航空器的操作飞行包线的过程的流程图的图示。可以以硬件、软件或两者来实现图6中的过程。当以软件实现时，该过程可以采取由位于一个或多个计算机系统中的一个或多个硬件设备中的一个或多个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，该过程可以在图2中的计算机系统206中的控制器208中实现。
该过程开始于从航空器中的传感器系统接收航空器的空速(操作600)。该过程确定航空器的空速的改变量(操作602)。该过程基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限(操作604)。处理返回到操作600。在操作604中，调节可以是对操作飞行包线的当前上限的改变。
在航空器飞行期间，图6所示流程图中的过程可以重复任意次数。可以重复此过程以动态改变操作飞行包线的当前上限，以考虑航空器状态的改变。在所示的示例中，状态的这些改变可以是航空器的空速改变。此外，可以考虑相对于航空器的特定操纵或其它条件或参数来进行改变。
参考图7，根据说明性实施例示出了用于调节航空器系统的设定的过程的流程图的图示。可以以硬件、软件或两者来实现图7中的过程。当以软件实现时，该过程可以采取由位于一个或多个计算机系统中的一个或多个硬件设备中的一个或多个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，可以在图2中的计算机系统206中的控制器208中实现该过程，以控制航空器系统226中的一个或多个的设定224。
该过程开始于识别操作飞行包线的当前上限(操作700)。过程使用操作飞行包线的当前上限来识别航空器中的航空器系统的设定(操作702)。在操作702中，可以使用当前上限来识别用于航空器中的航空器系统中的一个或多个的一个或多个设定。
确定是否需要改变航空器中的航空器系统的设定(操作704)。可以将在操作702中识别的设定与当前设定进行比较，以确定是否需要从当前设定进行改变。如果当前设定与在操作702中识别的设定之间存在差异，则在操作704中需要改变设定。在操作704中，设定的改变可以针对一个或多个航空器系统的一个或多个设定。
航空器系统中的一个或多个可能需要操作702中的设定的改变。例如，如果设定的改变是针对航空器系统中的振杆器设备，则振杆器设定改变以使得振杆器设备在达到当前上限而不是操作飞行包线的先前上限时被激活。作为另一示例，当设定包括用于航空器发动机的自动推力触发器时，当降低操作飞行包线的当前上限时，航空器可基于自动推力触发器的改变而自动更快地增加推力。可以基于对操作飞行包线的当前上限的改变来更早设定自动推力触发器。
如果需要改变，则该过程基于所识别的设定的改变来改变航空器系统中的设定(操作706)。此后该过程终止。再次参考操作704，如果不改变航空器中航空器系统的设定，则该过程也终止。
此过程可以执行任意次，或者可以连续执行，其中当不需要系统偏差时的一些情况下可能会发生零改变，而在需要系统偏差时可能会发生非零改变。可以响应于非周期性事件(诸如当操作飞行包线的当前上限改变时)来启动该过程。该过程还可以响应于周期性事件(诸如定时器到期)而启动。例如，可以将计时器设定为每毫秒、每秒、在一些期望时间段后到期。
所描绘的不同实施例中的流程图和框图示出了说明性实施例中的装置和方法的一些可能的实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个方框可以表示模块、节段、功能或操作或步骤的一部分中的至少一个。例如，方框中的一个或多个可以被实现为程序代码、硬件，或程序代码和硬件的组合。当以硬件实现时，硬件可以例如采取集成电路的形式，该集成电路被制造或配置成执行流程图或方框图中的一个或多个操作。当实现为程序代码和硬件的组合时，实现可采取固件的形式。可以使用执行不同操作的专用硬件系统，或专用硬件和由专用硬件运行的程序代码的组合来实现流程图或方框图中的每个方框。
在说明性实施例的一些另选实现中，方框中标注的一个或多个功能可不按图中标注的顺序发生。例如，在一些情况下，取决于所涉及的功能，可以基本上同时执行连续示出的两个方框，或者有时可以按相反的顺序执行方框。另外，除了流程图或方框图中的所示方框之外，还可添加其它方框。
现在转向图8，根据说明性实施例示出了数据处理系统的方框图的图示。数据处理系统800可以用于实现图1中的计算机系统130和图2中的计算机系统206。在该说明性示例中，数据处理系统800包括通信框架802，该通信框架802提供处理器单元804、存储器806、持久性存储装置808、通信单元810、输入/输出(I/O)单元812和显示器814之间的通信。在该示例中，通信框架802采取总线系统的形式。
处理器单元804用于执行用于可被加载到存储器806中的软件的指令。处理器单元804包括一个或多个处理器。例如，处理器单元804可以选自多核处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或一些其它合适类型的处理器中的至少一个。
存储器806和持久性存储装置808是存储设备816的示例。存储设备是能够临时、永久、或临时和永久二者存储信息的任何一种硬件，该信息诸如例如但不限于数据、功能形式的程序代码，或其它合适的信息。在这些说明性示例中，存储设备816也可被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器806可以是例如随机存取存储器或任何其它合适的易失性或非易失性存储设备。持久性存储装置808可以采用各种形式，这取决于特定的实现。
例如，持久性存储装置808可包含一个或多个部件或设备。例如，持久性存储装置808可以是硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的一些组合。持久性存储装置808所使用的介质也可以是可移动的。例如，可移动硬盘驱动器可以用于持久性存储装置808。
在这些说明性示例中，通信单元810提供与其它数据处理系统或设备的通信。在这些说明性示例中，通信单元810是网络接口卡。
输入/输出单元812允许与能够连接到数据处理系统800的其它设备进行数据输入和输出。例如，输入/输出单元812可以通过键盘、鼠标或一些其它合适的输入设备中的至少一个为用户输入提供连接。此外，输入/输出单元812可以将输出发送到打印机。显示器814提供向用户显示信息的机制。
用于操作系统、应用程序或程序中的至少一个的指令可以位于存储设备816中，该存储设备通过通信框架802与处理器单元804通信。不同实施例的过程可以由处理器单元804使用计算机实现的指令来执行，该指令可以位于诸如存储器806的存储器中。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码或可以由处理器单元804中的处理器读取并执行的计算机可读程序代码。不同实施例中的程序代码可以体现在不同的物理或计算机可读存储介质上，诸如存储器806或持久性存储装置808。
程序代码818以功能形式位于计算机可读介质820上，该计算机可读介质820可以被选择性地移除并且可以被加载到或传递到数据处理系统800上用以由处理器单元804执行。在这些说明性示例中，程序代码818和计算机可读介质820形成计算机程序产品822。在说明性示例中，计算机可读介质820是计算机可读存储介质824。
在这些说明性示例中，计算机可读存储介质824是用于存储程序代码818的物理或有形存储设备，而不是传播或传输程序代码818的介质。
另选地，可以使用计算机可读信号介质将程序代码818传递到数据处理系统800。计算机可读信号介质可以是例如包含程序代码818的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质可以是电磁信号、光信号或任何其它合适类型的信号中的至少一种。这些信号可以通过诸如无线连接、光纤电缆、同轴电缆、电线或任何其它合适类型的连接之类的连接来传输。
针对数据处理系统800示出的不同部件并不意味着对可以实现不同实施例的方式提供架构限制。在一些说明性示例中，部件中的一个或多个可被并入在另一部件中或以其它方式形成另一部件的一部分。例如，在一些说明性示例中，可以将存储器806或其一部分并入处理器单元804中。可以在数据处理系统中实现不同的说明性实施例，该数据处理系统包括除了针对数据处理系统800所说明的部件之外的部件或代替针对数据处理系统800所说明的部件的部件。图8所示的其它部件可以从所示的说明性示例进行更改。可以使用能够运行程序代码818的任何硬件设备或系统来实现不同的实施例。
可以在如图9所示的航空器制造和维修方法900和如图10所示的航空器1000的背景下描述本公开的说明性实施例。首先转到图9，根据说明性实施例描绘了航空器制造和维修方法的图示。在预生产期间，航空器制造和维修方法900可包括图10中的航空器1000的规格和设计902和材料采购904。
在生产期间，发生图10中的航空器1000的部件和子组件制造906以及系统集成908。此后，图10中的航空器1000可以通过认证和交付910，以便投入使用912。在客户进行使用912期间，图10中的航空器1000被安排进行例行维护和维修914，其可包括修改、重新配置、翻新和其它维护或维修。
航空器制造和维修方法900的过程中的每个可由系统集成商、第三方、操作者或其一些组合来执行或实行。在这些示例中，操作者可以是客户。为了便于描述，系统集成商可包括但不限于任何数量的航空器制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供货商；以及操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
现在参考图10，示出了航空器的图示，其中可实现说明性实施例。在该示例中，航空器1000通过图9中的航空器制造和维修方法900生产，并且可包括具有多个系统1004和内部1006的机身1002。系统1004的示例包括推进系统1008、电气系统1010、液压系统1012和环境系统1014中的一个或多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空示例，但是不同的说明性实施例可应用于其它工业，诸如汽车工业。
在该说明性示例中，具有图2中的控制器208的计算机系统206可以在航空器1000的系统1004中的电气系统1010内实现，以通过增加安全裕度或维持期望的操纵能力来增加航空器1000的性能。
可在图9中的航空器制造和维修方法900的至少一个阶段期间采用本文中体现的装置和方法。
在一个说明性示例中，可以以类似于在图9中的航空器1000在进行使用912时生产的部件或子组件的方式来制作或制造在图9的部件和子组件制造906中生产的部件或子组件。作为又一个示例，可以在生产阶段期间，诸如图9中的部件和子组件制造906和系统集成908，利用一个或多个装置实施例、方法实施例或它们的组合。当航空器1000在使用912时，在图9中的维护和维修914期间或两者时，均可利用一个或多个装置实施例、方法实施例或它们的组合。
例如，可以在系统集成908或维护和维修914中的至少一个期间将包含图2中的控制器208的硬件、软件或它们的一些组合添加到航空器1000。例如，可以在例行维护和维修914期间添加控制器208，其可包括航空器1000的修改、重新配置、翻新和其它维护或维修。
控制器208可以在航空器1000的使用912期间进行操作，以通过为航空器1000的操作者增加安全裕度的方式动态地改变航空器1000的操作飞行包线的当前上限。
使用许多不同的说明性实施例可实质上加快航空器1000的组装，降低航空器1000的成本，或既加快航空器1000的组装又降低航空器1000的成本。
说明性实施例提供了用于在航空器飞行期间动态地调节航空器的操作飞行包线的当前上限的方法、装置和航空器系统。从航空器中的传感器系统接收航空器的空速。确定航空器的空速的改变量。基于航空器的空速的改变量来调节航空器的操作飞行包线的当前上限。
在说明性示例中，可以响应于从传感器系统接收信息来动态地执行对当前上限的调节，其中该信息包括航空器的空速。利用航空器的空速，可以通过偏置来检测和考虑空速的不期望的改变或意外的改变，以调节航空器的操作飞行包线的当前上限。结果，可以调节诸如振杆器设定、迎角极限、自动推力触发器或航空器中安全机制的其它设定的设定，以增加航空器的安全裕度。
已经出于说明和描述的目的呈现了不同的说明性实施例的描述，并且其不意图是穷举的或限于所公开形式的实施例。不同的说明性示例描述了执行动作或操作的部件。在说明性实施例中，部件可以被配置成执行所描述的动作或操作。例如，部件可以具有用于结构的配置或设计，该结构为部件提供执行在说明性示例中被描述为由部件执行的动作或操作的能力。
对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变型将是显而易见的。此外，与其它期望实施例相比，不同的说明性实施例可提供不同的特征。选择和描述所选的一个或多个实施例以便最好地解释实施例的原理、实际应用，并使本领域的其它普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施例的公开内容，这些修改适合于预期的特定用途。

Claims (26)

1.一种航空器系统(209)，包括：
航空器(204)中的计算机系统(206)；以及
所述计算机系统(206)中的控制器(208)，所述控制器(208)从所述航空器(204)中的传感器系统(214)接收所述航空器(204)的空速(212)，确定所述航空器(204)的所述空速(212)的改变量(216)，以及基于所述航空器(204)的所述空速(212)中的所述改变量(216)调节所述航空器(204)的操作飞行包线(202)的当前上限(210)。
2.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述控制器(208)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)来控制所述航空器(204)的操作。
3.根据权利要求2所述的航空器系统(209)，其中在使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)控制所述航空器(204)的所述操作时，所述控制器(208)基于所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)选择性地调节所述航空器(204)中的一组航空器系统(226)的一组设定(224)，进一步地，其中所述组航空器系统(226)选自失速警告系统或飞行控制系统中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的航空器系统(209)，其中在使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)控制所述航空器(204)的所述操作时，所述控制器(208)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)设定自动推力触发器、振杆器设定或迎角极限中的至少一个来控制所述航空器(204)的操作。
5.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中在确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)时，所述控制器(208)使用所述航空器(204)的所述空速(212)和所述航空器(204)的目标空速(220)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)的大小(218)。
6.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中当所述空速(212)降低到所选择的马赫以下时，所述控制器(208)确定需要对所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)进行调节，其中所述选择的马赫是目标空速(220)与声速的比率。
7.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述控制器(208)中的激活逻辑(310)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)并且所述控制器(208)中的设定调节器(312)基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)。
8.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述控制器(208)选择所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)以在目标空速(220)下具有期望的操纵能力水平。
9.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中，所述操作飞行包线(202)为参数限定阈值，所述参数选自迎角、升力系数和所述空速(212)。
10.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述控制器(208)从所述航空器(204)中的所述传感器系统(214)接收以下中的至少一个：襟翼配置、目标空速(220)、迎角或升力系数。
11.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述控制器(208)在所述计算机系统(206)中的计算机中运行，所述计算机系统选自包括机组人员警报系统、失速警告系统和飞行控制系统的组。
12.根据权利要求1所述的航空器系统(209)，其中所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)包括所述航空器(204)的所述空速(212)的衰减。
13.一种航空器系统(209)，包括：
航空器(204)中的计算机系统(206)，其中所述计算机系统(206)确定所述航空器(204)的空速(212)的改变量(216)；基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的操作飞行包线(202)，以形成经调节的操作飞行包线(222)；以及基于所述经调节的操作飞行包线(222)调节所述航空器(204)中的一组航空器系统(226)的一组设定(224)，其中所述组设定(224)在所述航空器(204)的所述操作中由所述一组航空器系统(226)使用。
14.根据权利要求13所述的航空器系统(209)，其中在基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)时，所述计算机系统(206)基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)，进一步地，其中所述一组航空器系统(226)选自失速警告系统或飞行控制系统中的至少一个。
15.一种用于调节航空器(204)的操作飞行包线(202)的方法，所述方法包括：
通过所述航空器(204)中的计算机系统(206)从所述航空器(204)中的传感器系统(214)接收(600)所述航空器(204)的空速(212)；
通过所述计算机系统(206)确定(602)所述航空器(204)的所述空速(212)的改变量(216)；以及
通过所述计算机系统(206)基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)，调节(604)所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)的当前上限(210)。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
通过所述计算机系统(206)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)控制所述航空器(204)的操作。
17.根据权利要求16所述的方法，其中通过所述计算机系统(206)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)来控制所述航空器(204)的所述操作包括：
通过所述计算机系统(206)基于所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)，选择性地调节所述航空器(204)中的一组航空器系统(226)的一组设定(224)，进一步地，其中所述一组航空器系统(226)选自失速警告系统或飞行控制系统中的至少一个。
18.根据权利要求16所述的方法，其中通过所述计算机系统(206)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)来控制所述航空器(204)的所述操作包括：
通过所述计算机系统(206)使用所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)来设定自动推力触发器、振杆器设定或迎角极限中的至少一个来控制所述航空器(204)的操作。
19.根据权利要求15所述的方法，其中通过所述计算机系统(206)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)包括：
通过所述计算机系统(206)使用所述航空器(204)的所述空速(212)和所述航空器(204)的目标空速(220)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)的大小(218)。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
当所述空速(212)降低到所选择的马赫以下时，通过所述计算机系统(206)确定需要对所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)进行调节，其中所述选择的马赫是目标空速(220)与声速的比率。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述计算机系统(206)中的激活逻辑(310)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)并且所述计算机系统(206)中的设定调节器(312)基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)。
22.根据权利要求15所述的方法，还包括：
通过计算机系统(206)选择所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)以在目标空速(220)下具有期望的操纵能力水平。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述操作飞行包线(202)为选自迎角、升力系数和所述空速(212)之一的参数限定阈值。
24.根据权利要求15所述的方法，还包括：
通过所述计算机系统(206)从所述航空器(204)中的所述传感器系统(214)接收襟翼配置、目标空速(220)、迎角或升力系数中的至少一个。
25.根据权利要求15所述的方法，其中通过所述航空器(204)中的所述计算机系统(206)从所述航空器(204)中的所述传感器系统(214)接收所述航空器(204)的所述空速(212)；通过所述计算机系统(206)确定所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)；基于所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)来调节所述航空器(204)的所述操作飞行包线(202)的所述当前上限(210)；并且控制是在所述计算机系统(206)中的计算机中执行的，所述计算机系统选自包括所述计算机系统(206)中的机组人员警报系统、失速警告系统和飞行控制系统的组。
26.根据权利要求15所述的方法，其中所述航空器(204)的所述空速(212)的所述改变量(216)包括所述航空器(204)的所述空速(212)的衰减。
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