CN113212773B - 一种用于控制飞行器的飞行模式的集成式控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制飞行器的飞行模式的集成式控制系统。该集成式控制系统包括控制面板和显示系统。控制面板包括多个控制设备，多个控制设备中的每一个被配置为能够基于飞行员对其执行的第一动作而发出第一设定信号，并基于随后执行的第二动作发出第二设定信号。显示系统的显示面板响应于第一设定信号致使显示面板发生指示飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的第一视觉变化，并响应于第二设定信号导致显示面板发生指示飞行器的其他飞行方式参数变化信息的第二视觉变化。控制面板上具有更少的控制设备，飞行员能够通过简单的操作过程完成飞行器的各类操作。

Description

一种用于控制飞行器的飞行模式的集成式控制系统及控制 方法

技术领域

本发明涉及飞机控制系统，更具体地，涉及一种用于控制飞机飞行模式的控制系统。

背景技术

飞机的不同位置通常设有各种控制台，飞行员通过控制台的各种按钮、旋钮控制飞机的各种飞行模式。常规的一种控制飞机飞行模式的控制系统参见图1，该控制板具有位于中间位置的一个调节数字功能旋钮以及位于该数字功能旋钮周围的多个方式选择按键。针对不同飞机的不同飞行模式需求，飞行员需要针对各飞行模式依次按压各个方式选择按键、旋转功能旋钮。由于飞机的飞行模式众多，控制板的这种设计会加大飞行员的学习难度，飞行员使用过程需要较长的辨知过程和思考时间，因此飞行员反应动作慢且易出现人为差错。特别在应急情况或非正常情况下，飞行员更易出现误操作从而影响飞行安全。

图2示出了现有技术中的另一种控制系统，该控制系统包括一个数字功能旋钮以及多个推拉杆。飞行员通过结合通过推或拉不同推拉杆和按压数字功能旋钮的操作实现所需的飞行方式。但是这类控制系统在水平航向转弯模式上缺少机动改出功能，具体而言，飞行员必须采用反向旋转旋钮的方式改回，这该类控制系统具有执行ATC(Air TrafficControl，既航空交通管制系统)指令慢，误差大的缺点。因此，该类控制系统不利于交通管制，甚至于在应急情况或非正常情况下危及飞行安全。此外，对于该类控制系统飞行员通过推或拉相应的功能旋钮激活所需模式后，控制面板上均无相关字符信息显示，飞行员在使用时无法从面板上获取飞行控制方式的信息。

对于图1、2所示的控制系统，其总体布局上均含有4个功能控制旋钮，且均无直飞方式。飞行员需要记住对应于各种不同飞行模式下的旋钮、按钮操作顺序及方向，这会给飞行员带来较大的负担。此外，倘若需要将飞机调整成直飞模式，飞行员必须通过操作MCDU完成。而受限于飞机驾驶台空间的限制，MCDU会被布置在远离图1或图2的控制系统的位置处，这使得飞行员在调节直飞模式需要转身操作，这会促使飞行员转移视线而影响其对飞机的其他操作和监控。

发明内容

针对用于控制飞行器飞行模式的控制系统的上述现状，本发明的目的之一在于提供一种用于控制飞行器的飞行模式的集成式控制系统，该集成式控制系统具有较少的控制旋钮，飞行员能够通过简单的操作过程完成飞行器的各类操作。

该目的通过本发明以下形式的系统来实现。其中，所述集成式控制系统包括：

控制面板，所述控制面板包括多个控制设备，所述多个控制设备中的每一个被配置为能够基于飞行员对该控制设备执行的第一动作而发出第一设定信号，并基于随后执行的第二动作发出第二设定信号；

显示系统，所述显示系统与所述控制面板的所述多个控制设备通信连接且包括显示面板，所述显示面板响应于接受到的所述第一设定信号致使所述显示面板发生指示飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的第一视觉变化，并响应于所述第二设定信号的接收导致所述显示面板发生指示飞行器的其他飞行参数变化信息的第二视觉变化，

其中第一动作为旋转动作、按压动作、拉动动作中的一种或其组合，第二动作选自为旋转动作、按压动作、拉动动作中的另一种或其组合。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第一动作为旋转动作，所述显示系统响应于在所述控制设备上执行的第一方向的第一动作而发生指示飞行器进入自动飞行模式的视觉变化，并且响应于在所述控制设备上执行的与第一方向相反的第二方向的第一动作而发生指示飞行器进入手动控制模式的另一视觉变化。

根据本发明的一种优选实施方式，所述控制设备包括速度控制旋钮，所述第二动作为按压动作，并且所述显示面板被配置成响应于根据所述第二动作的执行次数而选择性地展示马赫数或表速。

根据本发明的一种优选实施方式，所述控制设备包括航向/航迹控制旋钮，所述第二动作包括按压动作，所述集成式控制系统被配置成基于所述按压动作而将飞行器保持在当前航向。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第二动作还包括拉动动作，所述集成式控制系统被配置成基于所述拉动动作以及随后的旋转动作而将飞行器调节至对应于所需直飞点的直飞位置。

根据本发明的一种优选实施方式，所述显示系统还包括不集成于所述控制面板的显示屏幕，所述显示屏幕被配置成基于所述拉动动作而展示可选的至少一个航路点以及指示飞行器当前航向的第一线段，并基于随后的所述旋转动作而将第一线段转变成指向选定的航路点的直飞航路的第二线段，其中，所述第二线段具有不同于所述第一线段的色彩、线型、标记中的至少一个。以此类推，直至达到所需直飞位置。

根据本发明的一种优选实施方式，所述控制设备包括高度/垂直速率控制旋钮，所述高度/垂直速率控制旋钮被配置成基于第一旋转动作而调节飞行器的目标飞行高度，并且基于被执行位于第一旋转动作之后依次进行的第一动作、第二动作而调整飞行器的升降模式，其中，第一动作是按压动作，第二动作是第二旋转动作，并且高度/垂直速率控制旋钮被执行沿第一方向的第二旋转动作时，飞行器进入剖面升降模式，并且高度/垂直速率控制旋钮被执行沿与第一方向相反的第二方向的第二旋转动作时，飞行器进入开放式升降模式。

根据本发明的一种优选实施方式，所述高度/垂直速率控制旋钮被配置成基于旋转动作而调节飞行器的目标飞行高度，然后基于被执行动作旋转动作或分别进行的拉动旋转动作、而调整飞行器的升降模式，其中，所述集成式控制系统被配置成基于所述拉动旋转动作而调节飞行器的垂直速率值，并基于拉动动作执行垂直速率升降模式。

根据本发明的一种优选实施方式，所述显示面板集成于所述控制面板上。

本发明还公开了第一种利用集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法。其中该集成式控制系统包括控制面板、显示面板以及集成于所述控制面板的速度控制旋钮。所述方法包括以下步骤：

沿第一方向或第二方向转动所述速度控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的视觉变化信息；

对速度控制旋钮执行一次按压动作，使得所述显示面板展示马赫数或表速中的一个；

对速度控制旋钮再次执行一次所述按压动作，使得所述显示面板展示马赫数或表速中的另一个。

本发明还公开了第二种利用集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法。所述集成式控制系统包括控制面板以及集成于所述控制面板的显示面板和航向/航迹控制旋钮，所述方法包括以下步骤：

沿第一方向(FMS)或第二方向(MAN)转动所述航向/航迹控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的视觉变化信息；

对航向/航迹控制旋钮执行按压动作，使得所述显示面板展示飞行器进入保持当前航向的视觉变化。

根据本发明的一种优选实施方式，所述集成式控制系统还包括不集成于所述控制面板的显示屏幕，所述方法还包括以下步骤：

对航向/航迹控制旋钮执行拉动动作，使得所述显示屏幕响应于所述拉动动作展示可选的至少一个航路点以及指示飞行器当前航向的第一线段；

对航向/航迹控制旋钮执行旋转动作，使得显示屏幕响应于所述旋转动作而将所述第一线段转向选定的航路点，

在预定时间保持所述航向/航迹控制旋钮的位置，使得显示屏幕响应于保持动作而将第一线段变化为第二线段以表征集成式控制系统成功截获待选航路点，其中所述第二线段具有不同于第一线段的色彩、线型、标记中的至少一个。以此类推，直至达到所需的飞行目标。

本发明还公开了第三种利用集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法。所述集成式控制系统包括控制面板、显示面板以及集成于所述控制面板的高度/垂直速率控制旋钮，所述方法包括以下步骤：

对高度/垂直速率控制旋钮执行按压动作，使得所述显示面板响应于所述按压动作展示视觉信息变化；

沿第一方向或第二方向转动所述高度/垂直速率控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器的目标飞行高度的变化信息的视觉变化信息；

对高度/垂直速率控制旋钮执行沿第一方向的旋转动作，使得飞行器进入剖面升降模式，或者对高度/垂直速率控制旋钮执行沿与第一方向相反的第二方向的旋转动作，使得飞行器进入开放式升降模式。

根据本发明的一种优选实施方式，所述方法还包括以下步骤：

对高度/垂直速率控制旋钮执行拉动旋转动作，使得所述显示面板响应于所述拉动旋转动作展示飞行器垂直速率的变化信息的视觉信息变化；

对高度/垂直速率控制旋钮执行拉动动作，使得飞行器按照所调节的飞行器垂直速率进入垂直速率升降模式。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本发明各较佳实例。通过阅读下列的附图和详细描述本领域技术人员可理解本发明的其他系统、方法、特征和优点。目的是所有这种额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中和本发明内容中，且包括在本发明的范围内，并被所附权利要求保护。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1、2是现有技术的控制系统的示意图。

图3示出了处于自动飞行模式的控制系统的示意图。

图4示出了处于手动控制模式的控制系统的示意图。

图5是速度控制旋钮的控制流程图。

图6是航向/航迹控制旋钮的控制流程图。

图7(a)-7(c)是根据第一实施方式的控制系统执行直飞模式控制的显示屏幕的变化过程示意图。

图8(a)-8(c)是根据第二实施方式的控制系统执行直飞模式控制的显示屏幕的变化过程示意图。

图9是高度/垂直速率控制旋钮的控制流程图。

具体实施方式

现代飞行器可以使用飞行管理系统(FMS)。图3、4是根据本文所公开的概念的一个用于供飞行员操作以将飞机控制在各种所需飞行模式下的控制系统的示意图。控制系统由图3、4所示的控制面板和显示系统等组成。控制系统的控制面板上集成有三个控制旋钮，即Speed控制旋钮、航向/航迹(HDG/TRK)控制旋钮、高度/垂直速率(ALT/VS)控制旋钮。飞行员操作三个控制旋钮后，控制系统会向飞行控制器发出相应的控制指令。已经被编程的飞行控制器解码各类控制指令以控制飞行控制系统的各种硬件组件的状态。常规的固定翼飞行器飞行控制系统由飞行控制舵面(例如，副翼、升降舵和方向舵)、连接联动装置以及在飞行中控制飞行器的方向的必要操作机构组成。飞行器发动机控制器由于会改变速度而同样被认为是飞行控制器。这些操作机构组件包括例如侧滚、俯仰和自动节气控制致动器(未示出)。这些控制致动器可以包括用于控制飞行器的侧滚、俯仰和自动节气的任何合适的致动器，诸如伺服器和遥控自动驾驶仪(fly-by-wire)致动器。

在图3、4所示的控制面板中嵌设有三个作为控制设备的控制旋钮，各个控制旋钮能够被执行旋转动作以及按压动作和拉动动作这两个动作中的至少一个。在飞行员对各控制设备执行相应的动作后，该控制设备发出相应的设定信号给飞行控制器和显示系统，显示系统至少在组成部分的显示面板中显示相应的视觉变化。

控制面板可在各个控制旋钮的上方配置有如图3、4所示对应的独立显示面板。此外，显示面板也可集成为单个或其他数量，这基于空间和实际需求设置。

图3、4所示的各个控制旋钮具有外环以及内柱体，其中，外环可转动地设置在内柱体的外表面。内柱体可被执行按压动作、拉动动作或旋转动作而使控制系统做出相应的控制命令。根据本申请的部分实施方式，内柱体可被执行按压动作、拉动动作或旋转动作中的多种动作，使得飞行员借助该控制旋钮执行不同指令。可以理解，当内柱体可被执行旋转动作时，内柱体的旋转和外环的旋转互不干扰。

根据本公开，各个控制旋钮在被执行了按压动作、拉动动作或旋转动作中的任意动作或其组合后会自行恢复到原始状态，以便工作人员后续操作控制旋钮。控制旋钮的上述复位功能可通过本领域熟知的弹性机构来完成，在此不再赘述。

继续接合图3、4，在各个控制旋钮(具体为控制旋钮的外环)被执行沿逆时针方向转动(第一方向的旋转动作)至对应于“FMS”位置时，显示面板响应于飞行员的这个操作而发生指示飞行器进入自动飞行模式的第一视觉变化。在图3中，该第一视觉变化表现为在对应的显示面板中展示绿色的FMS字符以及对应于各控制旋钮所控制的飞行参数等。

在自动飞行模式下，飞行控制器基于预存储的各类飞行模式信息自动地飞行。

应理解，为了提醒飞行员等机组人员，显示面板还可以通过其他可用作提醒之用的其他方式展示该第一视觉变化，例如通过其他可显示符号、图形元素、图标、着色、阴影、加亮等其中的一种或多种来展示该第一视觉变化。在下文中，申请人将仅基于说明本发明的构思的目的说明响应于飞行员的各种操作的显示系统的视觉变化。应理解，对应于各个操作下的各个视觉变化并非唯一的，对于其他视觉变化方式，同样地，在满足对用户的提醒之用的基础上，本领域技术人员根据本发明的构思可结合显示符号、图形元素、图标、着色、阴影、加亮进行任意替换、组合。下文将不再对可替换、组合的其他视觉变化做进一步说明。

继续结合图3、4说明示意性的控制系统，各个控制旋钮在被执行沿顺时针方向转动(第二方向的旋转动作)至对应于“MAN”位置时，显示面板响应于飞行员的这个操作而发生指示飞行器进入手动控制模式的第一视觉变化。在图4中，该第一视觉变化表现为在对应的显示面板中展示淡蓝色的MAN字符以及对应于各控制旋钮所控制的飞行参数等。

在手动控制模式下，飞机将由飞行人员执行手动操作来控制飞机的飞行模式。

在飞行员对各个控制旋钮执行完上述旋转动作(第一动作后)，各控制旋钮能够自动回到中立位置。

对于控制旋钮，可替换地，各控制旋钮可被配置为，在被执行顺时针转动时，显示面板响应于飞行员的这个操作而发生指示飞行器进入手动控制模式的第一视觉变化。并且，在被执行逆时针转动时，显示面板响应于飞行员的这个操作而发生指示飞行器进入自动飞行模式的第二视觉变化。

在飞行员对各个控制旋钮执行上述旋转动作形式的第一动作之后，飞行员可执行随后的第二动作，使得显示系统发生指示飞行器的其他飞行方式的参数变化信息的第二视觉变化。

应理解，上述旋转形式的第一动作、第二动作仅为示意性说明，在满足第二动作和第一动作不同的前提下，基于本发明的构思，在满足便于飞行员快速、简便操作的前提下，第一动作、第二动作可以是旋转动作、按压动作、拉动动作中的一种或其组合，第二动作选自为旋转动作、按压动作、拉动动作中的另一种或其组合。例如，可将第一动作设定为按压旋转(同时执行按压、旋转的动作)或拉动旋转，并将第二动作设置为拉动、按压、旋转中的任意一种，或者与第一动作不同的其他动作组合。作为示例，在第一动作设定为按压旋转的情况下，第二动作可以为拉动旋转。

以下结合控制面板的不同区域详细说明各个不同控制旋钮区域的不同控制过程。

(一)速度控制旋钮(SPEED控制旋钮)

参见图5，在对外环执行如上文所述的旋转动作(第一动作)后，速度控制旋钮上方的显示面板(速度显示面板)对应地高亮“FMS”字符或“MAN”字符。速度控制旋钮自动回转到中立位置。随后，飞行员可对该速度控制旋钮执行一次按压动作(第二动作)，使速度显示面板展示马赫数；根据需要，飞行员可再次执行按压动作，使速度显示面板则改为显示表速。

应理解，可替换地，对于速度控制旋钮而言，第一动作可替换地为按压动作或拉动动作，而第二动作可替换为旋转动作。举例而言，速度控制旋钮可被配置为，在被执行一次按压动作后进入自动飞行模式，在被执行连续的二次按压动作后进入手动控制模式；并且，在被转动第一角度后使速度显示面板展示马赫速度，转动第二角度后使速度显示面板展示表速。基于本发明构思，本领域技术人员还可以在速度控制旋钮上通过结合其他的不同的按压动作、拉动动作、旋转动作组合来实现展示速度信息的目的。

(二)航向/航迹控制旋钮(HDG/TRK控制旋钮)

如图6所示，与速度控制旋钮的第一个操作过程(即转动外环)相同，在被执行如上文所述的旋转动作(第一动作)后，航向/航迹控制旋钮上方的显示面板(航向/航迹显示面板)对应地高亮“FMS”字符或“MAN”字符。航向/航迹控制旋钮会自动回转到中立位置。

在将航向/航迹控制旋钮转动到“FMS”或“MAN”位置后，飞行员可按压(第二动作)航向/航迹控制旋钮直至集成在航向/航迹控制旋钮上的字符“HOLD”白色(或其他颜色)高亮，飞机记忆航向/航迹控制旋钮被按下时的航向，改平坡度并飞向记忆航向，同时保持当前的垂直速率直至航向/航迹控制旋钮被执行其他动作。此时，航向/航迹控制旋钮也形成为显示面板的一部分。

优选地，针对航向/航迹控制旋钮，第二动作可包括两次按压动作，其中当航向/航迹控制旋钮被执行第一次按压动作后，飞机如上述飞向记忆航向并保持垂直速率飞行；当被执行第二按压动作后，飞机则继续飞向预选目标或航线。

在将航向/航迹控制旋钮转动到“FMS”或“MAN”位置后，飞行员可结合拉动动作(第二动作)来使得飞机进入直飞模式。为了便于飞行员操作，显示系统可设置不集成于显示面板的独立显示屏幕。需要说明的是，该显示屏幕不是控制面板的一部分，也不与控制面板搭配。相较于集成在控制面板上的ND显示面板，ND显示屏幕具有相对较大的显示区域，其可以更清晰地展示更多的其他飞行信息。

结合图7(a)-7(b)说明根据本发明的第一实施方式的直飞模式操作的过程和显示屏幕的视觉变化过程。飞行员拉动航向/航迹控制旋钮直至显示屏幕中展示如图7(a)所示的带有箭头的虚线(第一线段)以及待选的航路点(直飞点，其采用

标志)，该虚线可选地为黄色、红色等(图6示例以黄色展示第一线段)。随后，由飞行员旋转航向/航迹控制旋钮直至虚线经过待选的航路点(见图7(b))。飞行员将航向/航迹控制旋钮保持在当前位置在预定时间段(例如2秒或更长时间)，使得显示屏幕中的带箭头的虚线变为带箭头的虚线(第二线段，见图7(b))。第二线段此时以不同于第一线段的颜色展示(图6示例以绿色展示第二线段)。最后，再由飞行员左旋航向/航迹控制旋钮，飞机飞向所选定的航路点(直飞点)的直飞航路即被激活，第二线段由虚线变为实线，显示屏幕中多余的航路点标志消失，飞机进入对应于所选航路点的直飞位置。

可替换地，参见图8所示的根据本发明的第二实施方式的直飞模式操作的过程和显示屏幕的视觉变化过程。飞行员拉动航向/航迹控制旋钮直至显示屏幕中展示如图8(a)所示的带有箭头的虚线(第一线段)以及待选的航路点(直飞点，其采用

标志)，该虚线可选地为黄色、红色等。随后，由飞行员旋转航向/航迹控制旋钮直至虚线经过待选的航路点(见图8(b))。飞行员将航向/航迹控制旋钮保持在当前位置在预定时间段(例如2秒或更长时间)，使得显示屏幕中的带箭头的虚线变为带箭头的虚线并且当前飞机位置和所选航路点之间的飞行线路之间的飞行线路段变为虚线(参见图8(b)中由虚线围成的三角形)。第二线段此时以不同于第一线段的颜色展示。最后，再由飞行员左旋航向/航迹控制旋钮，飞机飞向所选定的航路点(直飞点)的直飞航路即被激活，第二线段由虚线变为实线，显示屏幕中多余的航路点标志消失，飞机进入对应于所选航路点的直飞模式。

在以上实施方式中，第二线段以不同于第一线段的色彩展示，可替换地，第二线段还可以以不同于第一线段的线型、标记，或者不同于第一线段的色彩、线型、标记的多个元素组合而成的形式展示。应理解，第二线段的展示是为了告知飞行员航路点已确定被选定，本领域技术人员知晓利用色彩、线型、标记中的任意一个元素或多个元素进行组合，以此形成不同于第一线段的第二线段。

当需要放弃被截获点时，飞行员可在图7(b)、图8(b)状态下转动航向/航迹控制旋钮超过一定角度，例如±2°，图7(b)、图8(b)所示的虚线(绿色)将再次变成图7(a)、图8(a)所示的虚线(黄色)后，继续探测下一直飞点。可重复该动作，直至截获所需直飞点，完成直飞动作；

当失去所需直飞目标点时，飞行员仅需再次拉出旋钮，按以上步骤重新操作，使飞机进入直飞模式。

继续参见图3、4，根据本发明的优选实施方式，航向/航迹控制旋钮的下方可设置ABEAM功能键。当ATC(空中交通管制人员，Air Traffic Controller)需要正切省略航路点的时间时，飞行员可按下ABEAM键，然后旋转航向/航迹控制旋钮至FMS位置激活直飞航路，正切点例如可以以白色的形式显示在显示屏幕的航路上，正切时间此时可以在显示屏幕上读取(也可在AUX上读取)，ABEAM动作完成。

(三)高度/垂直速率控制旋钮(ALT/VS控制旋钮)

针对高度/垂直速率控制旋钮，可选地，首先转动该控制旋钮(内柱体)来设定并调节目标高度及其数值，使飞机能飞到所需高度目标值。一般情况下，对高度/垂直速率控制旋钮的顺时针旋转操作可增大目标高度，对应地，逆时针旋转操作可减小目标高度。根据本公开，在设定或调节目标高度的同时，高度/垂直速率控制旋钮顶端上的字符可被设置成“ALT”高亮，例如，上部显示窗口中字符“ALT”以蓝色显示。如需重新设定目标高度值，再次拉出内圈旋钮(内柱体)，同时字符ALT高亮显示即可重新旋转内柱体来设定并调节目标高度数值。

在设定并调节了目标高度后，飞行员可将高度/垂直速率控制旋钮的外环旋转至第一动作位(FMS位)，飞机按预先飞行计划中给定的各点高度速度剖面上升或下降，也即，飞机进入自动飞行模式，“FMS”字符此时高亮；或者将旋钮(外环)沿反方向转动至第二动作位(MAN位)，同时，“MAN”字符此时高亮，飞机此时将进入开放式下降模式，即油门慢车的操作模式，飞机使用垂直速率(V/S)方式保持给定速度上升或下降至设定的目标高度。

在调节了目标高度后，可替换地，飞行员还可将飞行模式切换成V/S模式或FPA模式升降。具体而言，飞行员可以拉出内圈旋钮(内柱体)后松开内柱体，内柱体立即收缩复位，同时，该旋钮顶端字符“V/S”高亮显示，且高度/垂直速率控制旋钮上方的显示面板中的“V/S”字符例如以蓝色高亮的方式高亮显示。在当前状态下，飞行员通过旋转内柱体的方式来设定并调节垂直速率及其正负数值。待调节完毕后，再次拉出内圈旋钮，飞机将按照设定好的垂直速率值飞行上升或下降至设定好的目标高度。在此状态下，可以通过反复按压飞行模式控制板上的

开关(即模式调节开关)切换“V/S”或“FPA”模式升降。飞行员通过按压模式调节开关切换至“FPA”模式，高度/垂直速率控制旋钮上方的显示面板中的“FPA”字符蓝色高亮显示。飞行员通过旋转内柱体的方式来设定并调节飞行轨迹角及其正负数值。待调节完毕后，再次拉出内圈旋钮(内柱体)，飞机将按照设定好的飞行轨迹角飞行上升或下降,直至到达设定的目标高度。飞行员再次按压飞行模式控制板上的模式调节开关，则切换至“V/S”模式升降，旋钮顶端字符、显示面板中字符及操作如上所述。如此反复按压此开关，即可实现“V/S”或“FPA”模式的选择。切换模式后，相应的字符会高亮显示(例如蓝色高亮显示)，便于飞行员辨识。内柱体会自动收缩复位。此后，飞行员再次拉动内柱体，飞机以该垂直速率飞向目标高度(垂直速率升降模式或V/S模式)。在这个过程中，飞行员执行的拉出、旋转动作可被视为“拉动旋转”的第二动作。

类似地，当高度/垂直速率控制旋钮上方的显示面板中的“FPA”字符高亮时，飞行员可通过上述相同操作模式来使飞机进入FPA模式飞行模式。所不同的是，在该状态下，飞行员首次拉出高度/垂直速率控制旋钮并转动该控制旋钮调节的是垂直矢量角(FPA)。

进一步参见图1并结合图9，当飞行员通过高度/垂直速率控制旋钮被调节到对应的V/S模式或FPA模式后，飞行员还可以通过模式调节开关，切换V/S或FPA模式升降，显示面板上可显示对应的升降模式(例如以蓝色形式高亮)。因此，根据本公开，V/S或FPA模式的调换可通过连续按压高度/垂直速率控制旋钮的内柱体的方式进行，也可以通过操作模式调节开关的方式进行。

参见图9，在飞行器以V/S模式或FPA模式飞行的情况下，飞行员可通过按压高度/垂直速率控制旋钮的内柱体，使得高度/垂直速率控制旋钮上方的ALT字符高亮。此时，飞行员可通过上述转动高度/垂直速率控制旋钮的内柱体的方式重新调节目标高度值。

如以上内容所述，本发明的集成式飞行模式控制板(FMCP)总体布局设计为3个功能集成控制旋钮，每个功能集成控制旋钮采用旋转、推或拉集成一体的操作方式能够完成该功能的全部飞行方式的控制，且将管理式升降(FMS)、开放式升降(MAN)和垂直速率式升降(V/S)合并成为一个功能控制旋钮，尤其是在航向/航迹(HDG/TRK)功能控制旋钮上增加了直飞方式(DIR)，并在旋钮下方增加“ABEAM”功能键，结合ND显示使操作更加形象、准确，无需在MCDU上进行按键式输入。

基于本发明的构思，控制面板布局合理、操作简捷准确、字符标识清晰明确，因此能够显著降低飞行员的学习、记忆要求和工作负荷，易于提高飞行员的辨知能力，降低飞行员的学习难度，减少人为差错，有效地提高飞机的安全性。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于控制飞行器的飞行模式的集成式控制系统，所述集成式控制系统包括：

控制面板，所述控制面板包括多个控制设备，所述多个控制设备中的每一个被配置为能够基于飞行员对该控制设备执行的第一动作而发出第一设定信号，并基于随后执行的第二动作发出第二设定信号；

显示系统，所述显示系统与所述控制面板的所述多个控制设备通信连接且包括显示面板，所述显示面板响应于接受到的所述第一设定信号致使所述显示面板发生指示飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的第一视觉变化，并响应于所述第二设定信号的接收导致所述显示面板发生指示飞行器的其他飞行参数变化信息的第二视觉变化，

其中，第一动作为旋转动作、按压动作、拉动动作中的一种或其组合，第二动作选自为旋转动作、按压动作、拉动动作中的另一种或其组合；以及

在飞行员对所述控制设备执行完所述第一动作后，所述控制设备能够自动回到中立位置；并且

其中，当所述多个控制设备中的一个被配置为高度/垂直速率控制旋钮时，对所述高度/垂直速率控制旋钮执行旋转动作，飞行器将进入剖面升降模式或者开放式升降模式，对所述高度/垂直速率控制旋钮执行拉动旋转动作，所述飞行器将进入垂直速率升降模式。

2.根据权利要求1所述的集成式控制系统，其特征在于，所述第一动作为旋转动作，所述显示系统响应于在所述控制设备上执行的第一方向的第一动作而发生指示飞行器进入自动飞行模式的视觉变化，并且响应于在所述控制设备上执行的与第一方向相反的第二方向的第一动作而发生指示飞行器进入手动控制模式的另一视觉变化。

3.根据权利要求2所述的集成式控制系统，其特征在于，所述控制设备包括外环以及内柱体，其中，外环可转动地设置在内柱体的外表面，并且所述显示系统响应于对所述外环执行的第一动作而发生视觉变化。

4.根据权利要求3所述的集成式控制系统，其特征在于，所述控制设备包括速度控制旋钮，所述第二动作为执行于所述内柱体的按压动作，并且所述显示面板被配置成响应于根据所述第二动作的执行次数而选择性地展示马赫数或表速。

5.根据权利要求3所述的集成式控制系统，其特征在于，所述控制设备包括航向/航迹控制旋钮，所述第二动作包括执行于所述内柱体的按压动作，所述集成式控制系统被配置成基于所述按压动作而将飞行器保持在当前航向或航迹。

6.根据权利要求5所述的集成式控制系统，其特征在于，所述第二动作还包括执行于所述内柱体的拉动动作，所述集成式控制系统被配置成基于所述拉动动作以及随后的旋转动作而将飞行器预调至对应于所需直飞点的直飞位置。

7.根据权利要求6所述的集成式控制系统，其特征在于，所述显示系统还包括不集成于所述控制面板的显示屏幕，所述显示屏幕被配置成能够基于所述拉动动作而展示可选的至少一个航路点以及指示飞行器当前航向的第一线段，并基于随后的所述旋转动作而将第一线段转变成指向选定的航路点的直飞航路的第二线段，其中，所述第二线段具有不同于所述第一线段的色彩、线型、标记中的至少一个。

8.根据权利要求3所述的集成式控制系统，其特征在于，所述控制设备包括高度/垂直速率控制旋钮，所述高度/垂直速率控制旋钮被配置成基于执行于所述内柱体的第一按压旋转动作而调节飞行器的目标飞行高度，并且基于被执行位于第一旋转动作之后依次进行的第一动作、第二动作而调整飞行器的升降模式，其中，第一动作是按压动作，第二动作是第二旋转动作，并且高度/垂直速率控制旋钮被执行沿第一方向的第二旋转动作时，飞行器进入剖面升降模式，并且高度/垂直速率控制旋钮被执行沿与第一方向相反的第二方向的第二旋转动作时，飞行器进入开放式升降模式。

9.根据权利要求8所述的集成式控制系统，其特征在于，所述高度/垂直速率控制旋钮被配置成基于执行于所述内柱体的旋转动作而调节飞行器的目标飞行高度，并且基于被执行位于旋转动作之后依次进行的拉动旋转动作、拉动动作而调整飞行器的升降率模式，其中，所述集成式控制系统被配置成基于所述拉动旋转动作而调节飞行器的垂直速率值，并基于拉动动作执行垂直速率升降模式。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的集成式控制系统，其特征在于，所述显示面板集成于所述控制面板上。

11.一种利用根据权利要求1-10中任一项所述的集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法，其特征在于，所述集成式控制系统包括控制面板、显示面板以及集成于所述控制面板的速度控制旋钮，所述方法包括以下步骤：

沿第一方向或第二方向转动所述速度控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的视觉变化信息；

对速度控制旋钮执行一次按压动作或拉动动作，使得所述显示面板展示马赫数或表速中的一个；

对速度控制旋钮再次执行一次所述按压动作或拉动动作，使得所述显示面板展示马赫数或表速中的另一个。

12.一种利用根据权利要求1-10中任一项所述的集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法，其特征在于，所述集成式控制系统包括控制面板以及集成于所述控制面板的显示面板和航向/航迹控制旋钮，所述方法包括以下步骤：

沿第一方向或第二方向转动所述航向/航迹控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器进入自动飞行模式或手动控制模式的视觉变化信息；

对航向/航迹控制旋钮执行按压动作，使得所述显示面板展示飞行器进入保持当前航向的视觉变化。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述集成式控制系统还包括不集成于所述控制面板的显示屏幕，所述方法还包括以下步骤：

对航向/航迹控制旋钮执行拉动动作，使得所述显示屏幕响应于所述拉动动作展示可选的至少一个航路点以及指示飞行器当前航向的第一线段；

对航向/航迹控制旋钮执行旋转动作，使得显示屏幕响应于所述旋转动作而将所述第一线段转向选定的航路点，

在预定时间保持所述航向/航迹控制旋钮的位置，使得显示屏幕响应于保持动作而将第一线段转变为第二线段以表征集成式控制系统成功截获待选航路点，其中所述第二线段具有不同于第一线段的色彩、线型、标记中的至少一个。

14.一种利用根据权利要求1-10中任一项所述的集成式控制系统控制飞行器的飞行模式的方法，其特征在于，所述集成式控制系统包括控制面板、显示面板以及集成于所述控制面板的高度/垂直速率控制旋钮，所述方法包括以下步骤：

沿第一方向或第二方向转动所述高度/垂直速率控制旋钮，使得显示面板显示表征飞行器的目标飞行高度的变化信息的视觉变化信息；

对高度/垂直速率控制旋钮执行按压动作，使得所述显示面板响应于所述按压动作展示视觉信息变化；

对高度/垂直速率控制旋钮执行沿第一方向的旋转动作，使得飞行器进入剖面升降模式，或者对高度/垂直速率控制旋钮执行沿与第一方向相反的第二方向的旋转动作，使得飞行器进入开放式升降模式。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

对高度/垂直速率控制旋钮执行拉动旋转动作，使得所述显示面板响应于所述拉动旋转动作展示飞行器垂直速率的变化信息的视觉信息变化；

对高度/垂直速率控制旋钮执行拉动动作，使得飞行器按照所调节的飞行器垂直速率进入垂直速率升降模式。

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