JP2011117889A - 航空機搭載用乱気流事故防止装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の乱気流事故防止方法は、レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置を用い、通常はレーザ放射方位を進行方向に固定して受信信号の積分時間を長く取って遠方の乱気流を検知できるようにし、乱気流を検知したときにはレーザ放射方位を水平方向にスキャンすると共に画像表示を2次元表示に切り替えることにより、乱気流の平面分布を表示可能としたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、本発明の乱気流事故防止方法は、上記構成に加え、レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測方法において、乱気流域が回避できないと判断された場合には、レーザ放射方位を垂直方向にスキャンして気流の2次元ベクトルを計測し、舵面自動制御用に気流情報を出力することができるようにした。
また、乱気流を検知したときには、警報を発する手段を備え、2次元表示に切り替えられた画像表示の監視をパイロットに促す機能を備えるものとした。
また、本発明の乱気流事故防止装置は、レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置において、乱気流域が回避できないと判断された場合に、レーザ放射方位を垂直方向にスキャンして気流の2次元ベクトルを計測し、オートパイロットの操舵入力用に気流情報を出力することができる機能を有するものとした。
また、本発明の乱気流事故防止装置は、上記の乱気流事故防止方法を実行する機能を備えるものであると共に、自動的に警報を発する手段を備えたものは、パイロットは乱気流を検知した場合にのみ、気流情報の2次元表示画面を注視すればよく、ワークロードの負担を軽減できる効果がある。
航空機は巡航中に乱気流検知モード1を標準的に使用して、固定ビームによって進行方向直線上の気流のみを監視する。特許文献2に示される方法等により、乱気流検知モード1で計測範囲内に乱気流を検知した場合、乱気流検知モード1より2次元表示モード2に切替ってビームを水平方向に走査させ、ディスプレ上に気流状態を2次元表示させる。警報機能を備えた本乱気流事故防止装置はこのとき自動的に警報を発して、パイロットにこの2次元表示の注視を喚起する。パイロットは影響低減のための減速操作、シートベルトサインの点灯、機内サービスの中止指示等を行うとともに、乱気流域の平面的な状況を把握するために、この2次元表示モード2への切替えは走査方向の調整と共にパイロットのマニュアル操作で行うようにしても良い。ディスプレ上の2次元表示から、乱気流域が回避可能であると判断された場合にはまず回避操作を行い、乱気流領域を迂回するように対応する。もし、回避不可能と判断された場合には、動揺軽減モード3を選択する。この動揺軽減モード3では、ビームの走査方向上下方向に切替え、機体近傍の上下方向の気流ベクトルを詳細に計測し、その検出信号をオートパイロットの入力信号として昇降舵(エレベータ)等の舵面を自動的に操作し、乱気流領域の航行中における乱気流による機体の動揺を低減させる。
D=SNR×√N ・・・ [1]
ただし、
SNR:受信信号1パルスの信号対雑音比
N:受信信号の積分数
すなわち、有効な信号は受信信号の積分により単純に加算されるが、不要なノイズは受信信号の積分により相殺されて小さくなるため、受信信号の積分により等価的に信号対雑音比が受信信号の積分数の平方根倍に向上したことを意味する。遠方の計測ほど信号強度が小さくなるというドップラーライダーの特性から、信号対雑音比が向上することにより結果的に計測有効距離が拡張され、乱気流を早めに検知することができるようになる。レーザ光の放射方位については、標準的には機首方位水平方向とするが、パイロットが必要に応じて手動で変更可能なものとする。
図5において、ドップラーライダーによる計測値はW1とW2であり、それぞれ以下の式で表される。
W1=Wcos(α+θ)
W2=Wcos(α−θ) ・・・ [2]
ただし、
W:気流ベクトル
W1:レーザ光を上端で放射したときの計測値
W2:レーザ光を下端で放射したときの計測値
α:気流ベクトルと機体軸とのなす角で、気流が安定している場合には迎角と一致する。
θ:レーザ光の垂直スキャン幅の半値
したがって、αは式3で求めることができる。
α=(cos-1(W1/W)+cos-1(W2/W))/2 ・・・ [3]
Wは式4のいずれによっても求めることができ、実用上は両式の平均値を採用する。
W=W1/cos(α+θ)
W=W2/cos(α−θ) ・・・ [4]
以上のように求めたWおよびαをオートパイロットの入力として活用する。
2 2次元表示モード
3 動揺低減モード
Claims (5)
- レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置を用い、通常はレーザ放射方位を進行方向に固定して受信信号の積分時間を長く取って遠方の乱気流を検知できるようにし、乱気流を検知したときにはレーザ放射方位を水平方向にスキャンすると共に画像表示を2次元表示に切り替えることにより、乱気流の平面分布を表示可能としたことを特徴とする乱気流事故防止方法。
- レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置の出力から、乱気流域が回避できないと判断された場合には、レーザ放射方位を垂直方向にスキャンして気流の2次元ベクトルを計測し、舵面自動制御用に気流情報を出力することができるようにした請求項1に記載の乱気流事故防止方法。
- レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置において、通常はレーザ放射方位を進行方向に固定して受信信号の積分時間を長く取って遠方の乱気流を検知する手段と、該手段によって乱気流を検知したときにはレーザ放射方位を水平方向にスキャンすると共に画像表示を2次元表示に切り替える手段とを備えることにより、検知距離を拡張し、進行方向に乱気流を検知した場合には乱気流の平面分布を表示可能としたことを特徴とする航空機搭載用乱気流事故防止装置。
- 乱気流を検知したときには、警報を発する手段を備え、2次元表示に切り替えられた画像表示の監視をパイロットに促す機能を備えた請求項3に記載の航空機搭載用乱気流事故防止装置。
- レーザ光を利用したドップラーライダー方式の光学式遠隔気流計測装置において、乱気流域が回避できないと判断された場合に、レーザ放射方位を垂直方向にスキャンして気流の2次元ベクトルを計測し、オートパイロットの操舵入力用に気流情報を出力することができる機能を有する請求項3または4に記載の航空機搭載用乱気流事故防止装置。
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