JP2013184700A - 定格未満推力を可視化する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】定格未満離陸をフライトディスプレイに図示する方法を提供すること。
【解決手段】航空機(10)の1つまたは複数の定格未満離陸を、滑走路上に図示する方法であって、その図示は、航空機(10)の操縦室(12)にあるフライトディスプレイ(22)上で行われ、かつ、様々な情報に基づいており、その図示によって、パイロットは、航空機(10)の定格未満離陸および最大離陸に関してより正確な決定をすることができる。推力設定での離陸に対応する費用指標を表示するステップをさらに含んでもよい。
【選択図】図1

Description

本願は、定格未満推力を可視化する方法に関する。
現代の航空機では、パイロットは、飛行の前に、航空機のエンジンに対して離陸時に吹き出される推力を手動で選択する。多くの場合、離陸は最大または定格の推力で行われる。離陸が最大未満の推力で行われる場合、その離陸は定格未満離陸(derated takeoff)と呼ばれる。このような定格未満離陸では、航空機の利用可能な各エンジンの少なくとも1つ、一般的にはすべてに対して、最大推力未満となる離陸操作を行うように、パイロットが能動的に切り替えを行うことになる。現在では、定格未満離陸で行われ得る離陸操作の大部分は、定格未満推力で操作を行う上で認識される危険が認識されるいずれの恩恵をも上回るため、最大推力で行われる。パイロットは、現在、経験上の情報や直感に基づいてこのようなリスク評価を行っており、パイロットには、定格未満推力の設定で飛び立つことになる残りの滑走路の距離を示す文字がせいぜい示されるぐらいであろう。
「Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge」、Chapter 10 "Aircraft Performance"
一実施形態では、定格未満離陸を航空機の操縦室にあるフライトディスプレイに図示する方法が、フライトディスプレイ上に、航空機が離陸する滑走路の滑走路描写を表示するステップと、滑走路描写に対する離陸指標を表示するステップであって、離陸指標は、最大推力設定未満の推力設定において航空機が浮揚する、滑走路に沿った位置を表すステップとを含む。
別の実施形態では、定格未満離陸を航空機の操縦室にあるフライトディスプレイに図示する方法が、フライトディスプレイ上に、航空機が離陸する滑走路の滑走路描写を表示するステップと、滑走路描写に対する離陸指標を表示するステップであって、離陸指標は、最大推力未満の推力設定において航空機が浮揚する、滑走路に沿った位置を表すステップと、推力設定での離陸に対応する費用指標を表示するステップとを含む。
定格未満離陸が本発明の実施形態に従って図示され得るフライトディスプレイを備えた、航空機の操縦室の一部の斜視図である。 本発明の第1の実施形態による定格未満離陸の図示の概略図である。 本発明の第2の実施形態による定格未満離陸の図示の概略図である。
図1は、操縦室12を備えた航空機10の一部を示す。民間航空機が示されているが、本発明の実施形態は、定格未満でのエンジン推力を可能とするすべてのタイプの航空機において用いることができると考えられる。第1の使用者(例えば、操縦士)は、操縦室12の左側の座席14に座ることができ、別の使用者は(例えば、副操縦士)は、操縦室12の右側で座席16に座ることができる。種々の計器20および複数の多機能フライトディスプレイ22を備えた操縦室計器盤18は、操縦士および副操縦士の前に配置され得るものであり、航空機10の飛行において支援となる情報を航空機搭乗員に提供することができる。
フライトディスプレイ22は、主フライトディスプレイまたは多機能ディスプレイのいずれかを含み得るものであり、航空機、飛行、航行、および、航空機10の運転および制御において用いられる他の情報を表示することができる。フライトディスプレイ22は、図や文字をカラーで使用者に表示することが可能なものであり得る。フライトディスプレイ22は、数個以上のディスプレイを含む任意の方法で配置されてもよく、同一平面上にあったり、同じ大きさであったりする必要はない。タッチスクリーンディスプレイまたはタッチスクリーン面24が、フライトディスプレイ22に含まれていてもよく、航空機10のシステムと情報交換するために、操縦士および副操縦士を含む、一人または複数人の航空機搭乗員によって使用することができる。1つまたは複数のカーソル操作装置26、および、1つまたは複数の多機能キーボード28が、操縦室12に含まれていてもよく、航空機10のシステムと情報交換するために、一人または複数人の航空機搭乗員によって使用することができると考えられる。
制御装置30は、フライトディスプレイ22、タッチスクリーン面24、カーソル操作装置26、およびキーボード28を含む、航空機10の部品に操作可能に連結され得る。制御装置30はまた、航空機10の他の制御装置(図示せず)と接続されてもよい。制御装置30は、記憶装置および処理装置を含み得るものであり、それら記憶装置および処理装置は、任意適切なプログラムを実行し、グラフィカルユーザーインターフェイス(GUI)および処理システムを実行することができる。これらのプログラムは、デバイスドライバを一般的に含んでおり、そのデバイスドラバによって、使用者は、タッチスクリーン面24上で、オプションの選択、命令および他のデータの入力、ファイルを選択および開ける、タッチスクリーン面24を介したアイコンの移動などの機能を実行することができる。
制御装置30は、コンピュータで検索可能な情報データベース(図示せず)を含んでいてもよく、また、情報データベースに操作可能に繋げられていてもよい。例えば、このようなデータベースは、別のコンピュータまたは別の制御装置に保存されていてもよい。データベースは、複数の組のデータを有する単一のデータベースや、互いに関連付けられた複数の別々のデータベースや、データの単なる表を含む、任意適切なデータベースであり得ることは理解されよう。操縦士は、フライトシステムの起動時に、タッチスクリーン面24に表示されるであろう飛行案内または飛行モード選択制御パネル、カーソル操作装置26、および/または多機能キーボード28を介するなどし、操縦室の優先する構成データをアップロードすることができる。初期設定の操縦室の構成は、FAA、航空会社または航空機運用者、運転マニュアルまたは仕様要件などの規制上の要件を考慮に入れてもよい。また、推力モード、機器、およびディスプレイ配置の操縦室構成に対する操縦士の優先度、会社、飛行場、ならびに、始動、地上走行、離陸、出発手順、上昇、巡航、下降、到着手順、進入手順選択、着陸、逆推進力使用、および地上走行方法に対する、規制上推奨される最適な実施、および操縦士によって選択される最適な実施を考慮に入れてもよい。データベースはまた、滑走路のデータ、航空機の性能データ、エンジンの性能データ、滑走路の路面状態、現在の天候状態、離陸性能の履歴、および現在の燃料価格を含んでいてもよい。このようなデータベースは、航空会社または航空管制部の制御(図示せず)などの、航空機10の外部の場所、あるいは、別の場所に置かれていてもよいと考えられる。また、制御装置30は、それを介してデータベース情報を制御装置30に提供できる無線ネットワーク(図示せず)に操作可能に連結されてもよいと考えられる。このデータベースは、電気的手段、つまり、フラッシュメモリ、インターネット、WiFi、LAN、衛星通信、または他の電気的配信手段を介して入力される、操縦士の優先するデータを含む。
運転中、制御装置30は、操縦士からの入力、データベース、および/あるいは、航空会社の制御または航空管制部からの情報を利用し、航空機10の予測された離陸性能のグラフィック描写を提供することができる。操縦士は、入力装置を用いて、航空機10のエンジンの推力の定格未満設定を調整し、制御装置30は、選択に基づいてフライトディスプレイ22を更新することができる。操縦士が、適切な選択が行われたと判断すると、操縦士は入力装置を用いて離陸パラメータを承認および有効化する。
ここで図2を参照すると、航空機10についてのいくつかの定格未満離陸設定34および36が図示される第1の実施形態が示されている。定格未満離陸設定34は、使用可能な最大推力の80%である設定に関連付けられ、定格未満離陸設定36は、使用可能な最大推力の70%である設定に関連付けられる。いくつかに区分けされた、上昇の全体の概略が、図示され得ると考えられる。
航空機10が離陸する滑走路の滑走路描写38が、フライトディスプレイ22上に表示される。定格未満推力設定に関する決定を行う上で操縦士をより良く支援するために、滑走路描写38は様々な方法で図示することができ、また、滑走路は様々な角度からフライトディスプレイ22上に図示することができることは理解されよう。例えば、滑走路描写38は、3次元表示で行われてもよいし、中央線や傾斜を含む、滑走路の様々な特徴を図示してもよい。さらなる実施例においては、滑走路描写38は、滑走路の窪みがある場所に起伏指示部40を含む。
定格未満離陸設定34および36についての離陸指標もまた、滑走路描写38に対して表示される。離陸指標は、最大推力設定未満の対応する推力設定において航空機10が浮揚する、滑走路に沿った位置を表す。例えば、第1の離陸指標42は、航空機10が、定格未満離陸設定34において浮揚することになる場所を示し、第2の離陸指標44は、航空機10が、定格未満離陸設定36において浮揚することになる場所を示す。
図示はまた、航空機10が最大推力設定において離陸するであろう場所の指示を提供し、操縦士に比較を行うための根拠を提供する。例えば、最大推力設定46が離陸指標48と共に図示されている。フライトディスプレイ22は複数の離陸指標を表示するとして図示されているが、単一の定格未満離陸設定だけや、定格未満離陸設定に対応する離陸指標が、比較のための最大推力設定と共に示されてもよいし、あるいは共に示されなくてもよい。さらに、離陸指標は、航空機10が浮揚することになる地点を図示する多くの形態を取り得る。例えば、離陸指標は、限定されることはないが、航空機10の離陸地点を少なくとも指し示すことを含み得るものであり、また、離陸地点で途切れる離陸距離を表す地帯または区域を含んでいてもよい。
図示された定格未満離陸設定34および36の各々についての離陸指標42および44は、航空機10のすべての車輪が滑走路から離れるのが予測される位置を含む、様々なことを表すことができる。離陸指標42および44はまた、航空機10が、定格未満推力設定で、障害物50などの、滑走路の先にある既知のいずれの障害物をも飛び越えることになる位置を表してもよい。このような障害物の情報は、地形のデータベースから利用可能となっていてもよい。離陸指標42および44はまた、航空機10が定格未満離陸設定で離陸するのに必要とされる予測距離を図示してもよい。離陸指標42および44は、フライトディスプレイ22上のこのような離陸情報を任意に組み合わせて図示してもよい。図示はまた、離陸の間におけるいくつかの位置でのエンジンの低減の効果の指示を提供してもよく、それは、航空機が、その位置を過ぎると、1つのエンジンによって定格未満の推力で上昇し続けることができることが指示されるものであってもよい。図示はまた、エンジンが故障したときの推力への必要な変更を示してもよく、そのような変更が制御装置30によって自動的に実施することができるかどうかが示され得る。さらに、図示はまた、プロファイル(例えば、通常の出力低減、あるいは、騒音軽減に必要とされる出力低減)に沿った、任意の手順による推力設定変更のうちのいくつかの指示を提供してもよい。またさらに、図示は、滑り防止の動作不能や、緊急ブレーキの使用などの、機器の動作不能の影響のうちのいくつかの指示を提供してもよい。
離陸指標42および44の位置は、滑走路のデータ、航空機の性能データ、エンジンの性能データ、滑走路の路面状態、現在の天候状態のうちの少なくとも1つに基づいて予測することができることは理解されよう。つまり、制御装置30、または航空機10の外部の場所に置かれているコンピュータは、利用可能な様々な情報に基づいて航空機10の離陸する位置を決定することができる。滑走路のデータは、滑走の形状、位置、長さ、非標準的な上昇勾配、および傾斜を含む、滑走路の構造に関する情報を含んでいてもよい。このような情報は、滑走路のデータベースから得ることができる。航空機の性能は、航空機10の空力特性を含んでいてもよく、エンジンの性能は、航空機10のエンジンの正確な性能特性を含んでいてもよい。滑走路の路面状態は、滑走路を形成する材料の種類の情報と共に、滑走路が現在滑りやすいかどうか、あるいは凍結しているかどうかの情報を含んでいてもよい。現在の天候状態は、特に、空気温度、風の方向、および風の速度を含んでいてもよい。離陸指標42および44の位置はまた、航空機自体の重量やバランスを考慮していてもよい。
また、図示された定格未満離陸設定の各々についての離陸軌道が表示されてもよい。例えば、定格未満離陸設定34についての第1の離陸軌道52、および、定格未満離陸設定36についての第2の離陸軌道54が示される。離陸軌道52および54の図示は、滑走路描写に対してであり、障害物50などの既知の障害物がある場合に特に有用であり得る。
また、定格未満推力設定での離陸に対応する費用指標56が表示されてもよい。この指標は、最大推力設定での離陸に対する、定格未満離陸設定での離陸の費用削減を図示してもよい。例示の目的のため、費用指標56は、各定格未満離陸設定ついての費用削減を、ドルによって表示している。費用指標56は、表記と、何の情報を提供するかについての両方で他の方法で図示されてもよい。例えば、費用指標56は、代わりに、定格未満離陸設定で削減されることになる燃料のポンド数(重さ)を指示したり、定格未満離陸設定に関する操縦士の何らかの動機づけに関する情報を提供したりできる。
滑走路描写38に対する制動指標58が含まれてもよく、制動指標58は、航空機10が離陸を中止した後に停止すると予測される、離陸指標42を越えた位置を図示し得る。制動指標58は、航空機10が離陸指標42によって指示される位置で離陸を中止した後の最大制動において滑走路上で停止することになる位置を少なくとも図示し得ると考えられる。同様に、制動指標60は、対応する離陸指標44について示されている。
図3には、定格未満離陸設定134を図示する、例示のフライトディスプレイ22の第2の実施形態が図示される。第2の実施形態は、第1の実施形態と同様であるため、同様の部品は、100だけ増加された同様の符号で識別されることになり、第1の実施形態の同様の部品の説明は、特に断りのない限り、第2の実施形態にも適用されることは理解される。定格未満離陸設定は、操縦士によって選択され、フライトディスプレイ22上に図示され、定格未満推力に関する情報を操縦士に提供していたと考えられる。制御装置30は、滑走路の情報、削減の情報、および性能の情報で、フライトディスプレイ22を更新することができる。前述の実施形態のように、滑走路描写138、離陸指標142、離陸軌道152、費用指標156、および制動指標158は、定格未満離陸134に含まれている。第1の実施形態と異なり、離陸指標142は、離陸地点で途切れる離陸距離を表す区域として図示されている。さらに、離陸軌道152は、異なる特性を有するように示されている。
第1の実施形態と異なり、離陸履歴指標170もまた含まれており、離陸履歴指標170は、滑走路に沿った、同じ定格未満離陸設定での以前の航空機の離陸についての位置を図示する。離陸履歴指標を決定する際に考慮される以前の航空機の離陸の情報は、飛行している現在の航空機10についてのもの、飛行している航空機10と同じ型または同類の型についてのもの、あるいは、それら2つの組合せについてのものであってもよい。離陸履歴指標は、以前の航空機の離陸に関する様々な履歴情報を図示することができる。例えば、離陸履歴指標170は、すべての離陸の平均、移動平均(ランニングアベレージ)、移動平均(スライディングアベレージ)などを含み得る。このような情報によって、操縦士は、以前の飛行が定格未満離陸設定でどのように行われたかを見ることができる。離陸時には、航空機の離陸性能データをデータ保管場所に保管することができ、離陸履歴指標170を決定するときに、以後の飛行においてアクセス可能になると考えられる。履歴データベースが履歴データの傾向を抽出することができ、利用可能な情報が増えるにつれて、離陸履歴指標170は移動あるいは変更することができると考えられる。履歴指標は、制動指標を含む、フライトディスプレイ22に提供される他の指標のいずれに含まれてもよく、FDM、FOQA、または他の履歴データベース追跡システムの使用によって決定されてもよい。
さらに、定格未満離陸設定134に対して安全指標172も含まれている。この安全指標172は、定格未満離陸設定134での離陸についての安全マージンを指示するものであってもよい。安全指標172によって指示される安全マージンは、航空運用者によって決定することができ、不具合または二次機能による制動などの安全性の問題に対する安全限界として航空運用者が維持しようとする、2,000フィートなどの、滑走路の端までの設定された総距離を含み得る。さらに、操縦士は、滑走路の状態、機器の不具合、または規制要件のため、航空会社の制限マージンに割り増し分や係数を加えるなどした独自の安全マージンを含ませることができると考えられる。
また、他の様々な情報において起こり得る誤りを図示する誤差指標174が、フライトディスプレイ22に表示されてもよいと考えられる。例えば、誤差指標174は、制動指標158に対して与えられている。典型的な例では、誤差指標174は、制動指標158の計算における誤差を指示する。制動指標158が安全指標172と重複することを誤差指標174が指示する場合には、操縦士は異なる定格未満離陸設定を選択するように指令される可能性があり、あるいは、そのような重なった指示がフライトディスプレイ22に表示される可能性があると考えられる。誤差指標は、フライトディスプレイ22に提供される指標のいずれに含まれてもよく、FDM、FOQA、または他の履歴データベース追跡システムの使用によって決定されてもよい。
制御装置30は、誤差指標174または離陸履歴指標170が航空機10の制動が安全マージン内で行われ得ないことを指示する場合には、定格未満離陸設定の操縦士の選択を自動的に修正することができるものであり得ると考えられる。定格未満離陸の選択の自動修正は、FOQAまたはFDMの履歴データを利用し、離陸出力の選択について、蓄積されたデータを航空会社、会社、または規制の要件と比較することで行われる離陸出力の自動再設定で、誤差指標を決定する。
また、定格未満離陸設定134に関して、追加の情報がフライトディスプレイ22に表示されてもよいと考えられる。例えば、操縦士がエンジンの推力を20%だけ下げると、実際に離陸するときに2000フィートを越える滑走路が残ることになる場合には、操縦士は、最大推力で離陸するときに正確に相関する滑走路のリストが示されることになる。このような相関は、20%の定格未満推力を実施することは、別の滑走路において最大推力で運転することと物理的に同一であるという安心感を操縦士に与え、したがって、操縦士は、定格未満出力未満で運転しようとする傾向が強くなる。この方法で、航空機10は所定の滑走路上を少しだけより長く走行することになるが、滑走路からの離陸は難しくはないことを操縦士に理解させることができる。また、上記の実施形態における、説明された指標のいずれか一部は、フライトディスプレイ22において使用されてもよく、上記の2つの実施形態の機能のいずれかは、任意の方法で互いに組み合わされてもよい。さらに、指標は、例えば、エンジンの衰耗による推力設定の影響を図示する指標といった、航空機の長期間にわたる信頼性への離陸の影響を示すように含まれてもよいと考えられる。
上記の実施形態は、操縦士が定格未満離陸設定の結果をより正確に評価することができることを含む、様々な恩恵を提供する。本発明の実施形態の技術的な効果は、エンジンが定格未満推力で運転されるときに、予測される離陸性能のグラフィカルな表示が操縦士に示され、滑走路の長さに関する操縦士の懸念を和らげる上での支援となり得ることである。このことは、実質的に、操縦士が定格未満離陸の操作を実施する可能性を増加させることになる。定格未満離陸設定の選択は、相当量の燃料を節約し、限られた寿命の部品への負担を軽減することで航空機のエンジン寿命を伸ばし、航空会社および他の飛行運用者の運用コストを大幅に削減することになる。燃料は運用者にとって最も大きなコストとなるため、その削減は直ぐに恩恵となる。さらに、航空機の乗員には、予測された残りの滑走路、または航空機の運転を改善させることになり得る航空機の停止時間などの、追加的な支援となる情報が提供される。
ここに記載された説明は、最適な態様を含んで本発明を開示するように、また、いずれかの装置またはシステムの製作および使用と、組み込まれたいずれかの方法の実施とを含んで、当業者が本発明を実施することができるように、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者の思い付く他の実施例を含み得る。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、あるいは、特許請求の範囲の文言から非実質的に異なる同等の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあると意図される。
10 航空機
12 操縦室
14 座席
16 座席
18 操縦室計器盤
20 計器
22 多機能フライトディスプレイ
24 タッチスクリーン面
26 カーソル操作装置
28 多機能キーボード
30 制御装置
34 定格未満離陸設定
36 定格未満離陸設定
38 滑走路描写
40 起伏指示部
42 離陸指標
44 離陸指標
46 最大推力設定
48 離陸指標
50 障害物
52 第1の離陸軌道
54 第2の離陸軌道
56 費用指標
58 制動指標
60 制動指標
134 定格未満離陸設定
138 滑走路描写
142 離陸指標
150 障害物
152 離陸軌道
156 費用指標
158 制動指標
170 離陸指標
172 安全指標
174 誤差指標

Claims (20)

  1. 定格未満離陸を航空機の操縦室にあるフライトディスプレイに図示する方法であって、
    前記フライトディスプレイ上に、航空機が離陸する滑走路の滑走路描写を表示するステップと、
    前記滑走路描写に対する離陸指標を表示するステップであって、前記離陸指標は、最大推力設定未満の推力設定において前記航空機が浮揚する、前記滑走路に沿った位置を表すステップと
    を含む。
  2. 前記推力設定での離陸に対応する費用指標を表示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  3. 前記費用指標は、前記最大推力設定での離陸に対する、前記推力設定での前記離陸の費用削減を図示する、請求項2記載の方法。
  4. 前記離陸指標は、前記航空機のすべての車輪が前記滑走路から離れるのが予測される前記位置を表す、請求項1記載の方法。
  5. 前記離陸指標は、前記航空機が前記推力設定で前記滑走路の先にある既知のいずれの障害物をも飛び越えることになる前記位置を表す、請求項4記載の方法。
  6. 前記離陸指標は、前記航空機が前記推力設定で離陸するのに必要とされる予測距離をさらに図示する、請求項1記載の方法。
  7. 各々が異なる推力設定を表す複数の離陸指標を表示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  8. 前記複数の離陸指標の各々に対する費用指標を表示するステップをさらに含む、請求項7記載の方法。
  9. 前記費用指標は、前記最大推力設定での離陸に対する、前記推力設定での前記離陸の費用削減を指示する、請求項8記載の方法。
  10. 前記離陸指標の前記位置は、航空機の性能、エンジンの性能、滑走路のデータ、滑走路の路面状態、動作不能な機器、必要な上昇勾配、障害物、および現在の天候状態のうちの少なくとも1つに基づいて予測される、請求項1記載の方法。
  11. 前記滑走路描写に対する制動指標を表示するステップであって、前記制動指標は、前記航空機が離陸を中止した後に停止すると予測される、離陸指標を越えた位置を図示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  12. 前記制動指標は、前記航空機が前記離陸指標によって指示される位置で離陸を中止した後の最大制動において滑走路上で停止することになる前記位置を少なくとも図示する、請求項11記載の方法。
  13. 前記滑走路に沿った、前記推力設定での以前の航空機の離陸についての前記位置を図示する離陸履歴指標を表示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  14. 前記以前の航空機の離陸は、現在の前記航空機、または、現在の前記航空機と同じ型の航空機のうちの少なくとも一方についてのものである、請求項13記載の方法。
  15. 前記滑走路描写に対する離陸軌道を表示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  16. 前記推力設定での離陸についての安全マージンを指示する安全指標を表示するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  17. 定格未満離陸を航空機の操縦室にあるフライトディスプレイに図示する方法であって、
    前記フライトディスプレイ上に、航空機が離陸する滑走路の滑走路描写を表示するステップと、
    前記滑走路描写に対する離陸指標を表示するステップであって、前記離陸指標は、最大推力未満の推力設定において前記航空機が浮揚する、前記滑走路に沿った位置を表すステップと、
    前記推力設定での離陸に対応する費用指標を表示するステップと
    を含む方法。
  18. a)前記滑走路描写に対して、前記航空機が離陸を中止した後に停止すると予測される、前記離陸指標を越えた位置を図示する制動指標と、
    b)前記滑走路に沿った、以前の航空機の離陸についての前記位置を図示する離陸履歴指標と、
    c)前記滑走路描写に対する離陸軌道と、
    d)前記推力設定での離陸についての安全マージンを指示する安全指標と
    のうちの少なく1つを表示するステップをさらに含む、請求項17記載の方法。
  19. 各々が異なる推力設定を表す複数の離陸指標を表示するステップをさらに含む、請求項18記載の方法。
  20. 前記離陸指標の一つは最大推力設定を表す、請求項19記載の方法。
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