JP2014034394A - 給油ブーム制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】入力制御が複雑でなく、異なる種類の空中給油機についての訓練及び練習を行うための時間を要しない航空機の給油ブーム制御システムを提供する。
【解決手段】給油コントローラ４２６は、所望の方向に空中給油機４０２の給油ブーム４１２を動かすための、任意の数のオペレータコマンド４２４を受け取るように構成される。任意の数のオペレータコマンドは、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する。給油コントローラは、さらに、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンド４５８を生成するように構成される。任意の数の中間コマンドは、給油ブームが所望の方向へ動くように、ロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、概して航空機に関し、具体的には航空機への給油に関する。さらに具体的には、本発明は、空中給油機用の給油ブームの動作を管理するための方法と装置に関するものである。

空中給油は、飛行機から別の飛行機へ飛行中に燃料を移送するプロセスである。燃料の移送元の航空機を空中給油機と呼ぶ。燃料の移送先の航空機を給油を受ける航空機と呼ぶ。この種の給油プロセスは、様々な種類の給油を受ける航空機、空中給油機、又は給油を受ける航空機と空中給油機の両方に適用される。様々な種類の航空機には、固定翼機、回転翼機、及び他の適切な種類の航空機が含まれる。

飛行中の航空機に給油するために一般的な一つの方式は、給油ブーム及び受け口システムの使用を伴う。給油ブームは、空中給油機に固定された管から構成されるか、又は空中給油機のテレスコープ型給油ブームとすることができる。給油ブームは、空中給油機の後部に取付けることができる。この給油ブームは、航空機に対して三つの軸に沿って運動することができる。場合によっては、給油ブームは柔軟でもよい。オペレータは、給油ブームを伸ばすことができ、また給油を受ける航空機の受け口に挿入するために給油ブームを再配置することができる。給油ブームの端部が給油を受ける航空機の受け口に挿入されたとき、給油ブームは給油を受ける航空機に接続されたと考えられる。接続が行われたら、給油ブームを介して空中給油機から燃料を受ける航空機に燃料が移送される。

オペレータは、航空機に接続させるために給油ブームを動かすとき、制御装置を使用してこの操作を実行する。このような制御装置は操縦桿の形態をとることができる。このような操縦桿はジョイスティックに類似していてよい。オペレータは、操縦桿を様々な方向に動かすことにより、給油ブームを様々な方向に動かす。

さらに、異なる空中給油機は、給油ブームを再配置するための異なる種類のシステムを有している。その結果、一種類の空中給油機における給油作業の訓練を受けた経験豊富なオペレータが、別の種類の空中給油機の給油ブームを同様に容易に制御できないことがありうる。燃料制御ブームを動かすために実行される様々な制御及び操作は、空中給油機の種類によって異なっている。

一例では、給油ブームは回転軸を中心に運動する。具体的には、給油ブームはピッチ軸及びロール軸を中心に運動する。オペレータは、給油ブームの所望のピッチ及びロールに対応する一方向に操縦桿を動かす。この種の入力制御は、必要以上に複雑であり、経験の少ないブームオペレータにとって直感的でない。

反対に、複数種の空中給油機で働くオペレータが、異なる種類の空中給油機について訓練を必要とすることがある。この結果、異なる種類の空中給油機の給油作業を実行するために、オペレータは、異なる種類の空中給油機について訓練及び練習を行うための時間を新たに費やすことになる。

給油作業を実行するための制御がこのように異なることで、必要以上の訓練及び費用が発生する。さらに、複数の異なるオペレータの中に、使用される様々な空中給油機すべてに慣れているオペレータがいない場合、特定の種類の航空機でミッションを実行する準備ができているオペレータが望みどおりに得られないことがありうる。したがって、少なくとも上述の問題点のいくつかと、起こりうる他の問題点を考慮する方法及び装置を有することが望ましい。

例示的な一実施形態では、装置は給油コントローラを備えている。給油コントローラは、所望の方向に空中給油機の給油ブームを動かすための、任意の数のオペレータコマンドを受け取るように構成される。任意の数のオペレータコマンドは、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する。給油コントローラは、さらに、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドを生成するように構成される。任意の数の中間コマンドは、給油ブームが所望の方向へ動くように、ロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する。

別の例示的実施形態では、空中給油機の給油ブームを動かす方法が提示される。空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドが受け取られる。任意の数のオペレータコマンドは、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する。任意の数のオペレータコマンドにより規定されるように給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数の中間コマンドが生成される。任意の数の中間コマンドは、給油ブームが所望の方向へ動くように、ロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する。

また別の例示的実施形態では、空中給油機の給油ブームを動かす方法が提示される。制御装置が生成したオペレータコマンドが受け取られる。オペレータコマンドは、給油ブームの第１の種類の運動を目的とするものである。第１の種類の運動を使用して給油ブームの運動を生じさせる第２の種類の運動を目的とする中間コマンドが生成される。

また別の例示的実施形態では、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを受け取り、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドであって、給油ブームが所望の方向へ動くようにロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンドを生成するように構成された給油コントローラを備える装置が開示される。

有利には、任意の数のオペレータコマンドは、給油ブームの方位運動に対応する第１の方向及び上下運動に対応する第２の方向へオペレータが制御装置を動かすことにより生成される。この制御装置は操縦桿であり；給油コントローラ内のコマンドトランスフォーマーは、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを受け取り、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドであって、給油ブームが所望の方向へ動くようにロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンドを生成するように構成される。

有利には、装置は、任意の数の制御則をさらに含む。任意の数の制御則は、任意の数の中間コマンドを処理することにより、方位運動及び上下運動の少なくとも一方を生じさせるロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を使用して給油ブームを動かし；任意の数の制御則は、運動コマンドを生成してこの運動コマンドを力発生システムに送るように構成され；給油コントローラは、任意の数のオペレータコマンドを任意の数の中間コマンドに変換するように構成され、この変換は線形変換及び非線形変換の少なくとも一方であり：変換は逆ヤコビ行列を用いて行われ；且つ、力発生システムは操縦翼面から構成される。

また別の例示的実施形態では、空中給油機の給油ブームを動かすための方法であって、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを受け取ることと；任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドであって、給油ブームが所望の方向へ動くようにロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンドを生成することとを含む方法が開示される。

有利には、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを受け取ることは、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する、制御装置の運動により生成された任意の数のオペレータコマンドを受け取ることを含み；空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを受け取ることは、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドであって、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する、操縦桿の運動により生成された任意の数のオペレータコマンドを受け取ることを含む。

有利には、方法は、一方向への制御装置の運動を特定することと、同方向への制御装置の運動に基づく任意の数のオペレータコマンドであって、給油ブームを所望の方向へ動かすための、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンドを生成することとをさらに含み；任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドであって、給油ブームが所望の方向へ動くようにロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンドを生成することは：制御装置の第１の方向への運動に応答して方位運動を生じさせる任意の数のオペレータコマンドを生成することと、制御装置の第２の方向への運動に応答して上下運動を生じさせる任意の数のオペレータコマンドを生成することとを含み、ここで任意の数のオペレータコマンドは、給油ブームを所望の方向へ動かすために、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定し；受け取るステップ及び生成するステップは、空中給油機の給油コントローラのコマンドトランスフォーマーにおいて実行される。

また別の例示的実施形態では、空中給油機の給油ブームを動かす方法が開示される。この方法は、制御装置が生成したオペレータコマンドであって、給油ブームの第１の種類の運動のためのオペレータコマンドを受け取ることと；第１の種類の運動を用いて給油ブームの運動を生じさせる第２の種類の運動のための中間コマンドを生成することとを含み、制御装置が生成したオペレータコマンドであって、給油ブームの第１の種類の運動のためのオペレータコマンドを受け取ることは：制御装置が生成したオペレータコマンドであって、方位運動及び上下運動である給油ブームの第１の種類の運動のためのオペレータコマンドを受け取ることを含み；第１の種類の運動を用いて給油ブームの動きを生じさせる第２の種類の運動のための中間コマンドを生成することは：方位運動及び上下運動である第１の種類の運動を用いて、給油ブームの動きを生じさせる、ロール運動及びピッチ運動である第２の種類の運動のための中間コマンドを生成することを含み；制御装置は操縦桿であり、さらに：方位運動のためのピッチコマンドを生成するために操縦桿を第１の方向に動かすことと；上下運動のためのロールコマンドを生成するために操縦桿を第２の方向に動かすこととを含み；受け取るステップ及び生成するステップは、空中給油機の給油コントローラのコマンドトランスフォーマーにおいて実行される。

上記のフィーチャ、及び機能は、本発明の様々な実施形態において独立に達成可能であるか、又は他の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態について、後述の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

新規のフィーチャと考えられる例示的実施形態の特徴は、特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的実施形態と、好ましい使用モード、さらなる目的、及びそのフィーチャは、添付図面を参照して本明細書の例示的一実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。

例示的一実施形態を実施可能な給油環境を示している。 例示的一実施形態による給油ブームの拡大図である。 例示的一実施形態による支持システムの拡大図である。 例示的一実施形態による給油環境のブロック図である。 例示的一実施形態による給油システムを示している。 例示的一実施形態による給油ブームエンベロープのグラフである。 例示的一実施形態による給油ブームエンベロープの別のグラフである。 例示的一実施形態による、操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す図である。 例示的一実施形態による、操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。 例示的一実施形態による、コマンドトランスフォーマーを用いる操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。 例示的一実施形態による、コマンドトランスフォーマーを用いる操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。 例示的一実施形態による空中給油機の給油ブームを動かすプロセスのフロー図である。 例示的一実施形態による空中給油機の給油ブームを動かすプロセスのフロー図である。 例示的一実施形態による、方位及び上下コマンドに基づいてロール及びピッチコマンドを生成する際に使用される逆ヤコビ行列を得るための方程式のフローを示している。 例示的一実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。 例示的一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。 例示的一実施形態を実施可能な航空機を示している。

種々の例示的実施形態は、一又は複数の検討事項を認識し、考慮している。例えば、例示的実施形態は、給油ブームを制御するために使用される制御方法の違いにより、様々な種類の空中給油機を用いた給油作業の実行が困難になることを認識し、考慮している。さらに、例示的実施形態は、様々な種類の空中給油機間で異なる一の制御が、操縦桿の動きに応じた給油ブームの動作方式であることを認識し、考慮している。

また、例示的実施形態は、オペレータが操縦桿を一方向に動かす場合、給油ブームが常に操縦桿の動きに対応する方向に動かなくてもよいことを認識し、考慮する。例えば、オペレータが操縦桿を左に動かすとする。オペレータは、給油ブームが給油ブームエンベロープ内で方位方向に動くことを期待している。しかしながら、この種の運動は、すべての種類の空中給油機に当てはまらない。空中給油機の種類によっては、給油ブームは、単に左に動くだけでなく、ロール運動及びピッチ運動を伴って左に動くことがある。

このようなロール運動及びピッチ運動は、給油ブームの運動学によるものである。換言すれば、給油ブームの運動方式は、方位方向及び／又は上下方向への操縦桿の動きと同様の運動というよりは、ピッチ運動及びロール運動である。

このように、オペレータは、給油ブームをピッチ及びロール軸に沿って動かすために、操縦桿にコマンドを入力する必要がある。この例では、給油環境において給油ブームを方位方向に動かすことには、オペレータによる操縦桿の入力の調整を伴う。結果として、オペレータは、所望の運動を生むように操縦桿を動かすことに適応する。

しかしながら、オペレータが操縦桿を動かすこのような調整は、操縦桿の前後左右への運動に対応して方位方向及び上下方向へ給油ブームが動くことに比較すると、同様に自然には感じられない。さらに、この種のロール運動及びピッチ運動には、操縦桿の前後左右への運動に対応して方位方向及び上下方向へ給油ブームが動くことに比較すると、さらなる訓練及び経験が必要となる。

したがって、例示的実施形態により、給油ブームの動きを管理するための方法及び装置が提供される。一又は複数の例示的実施形態は、操縦桿の同じ動きに対して、様々な種類の空中給油機の給油ブームを同じ方向へ動かすことを可能にする。

制御装置が生成したオペレータコマンドが受け取られる。オペレータコマンドは、給油ブームの第１の種類の運動を目的とするものである。第１の種類の運動を使用して給油ブームの運動を生じさせる第２の種類の運動を目的とする中間コマンドが生成される。

別の実施例では、給油コントローラは、空中給油機の給油ブームを所望の方向に動かすための任意の数のオペレータコマンドを受け取るように構成される。任意の数のオペレータコマンドは、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する。さらに、給油コントローラは、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドを生成することができる。任意の数の中間コマンドは、給油ブームが所望の方向へ動くように、ロール運動及びピッチ運動の少なくとも一方を規定する。

ここで図面、特に図１を参照すると、例示的実施形態による給油環境が図解されている。本実施例では、給油環境１００は、航空機１０４に燃料を移送する航空機１０２を含んでいる。航空機１０２は空中給油機１０６であり、航空機１０４は給油を受ける航空機１０８である。

このような実施例では、空中給油機１０６の給油ブーム１１０が給油を受ける航空機１０８に接続される。図示のように、燃料は空中給油機１０６から給油ブーム１１０を介して給油を受ける航空機１０８へと移送される。

給油ブーム１１０の動きを管理するための例示的一実施形態が、空中給油機１０６において実施される。具体的には、空中給油機１０６の給油ブーム１１０のオペレータにもっと直感的な方式で給油ブーム１１０の動きを管理するための一又は複数の例示的実施形態が、空中給油機１０６において実施される。囲み１１２内の給油ブーム１１０の拡大図を図２に示す。

図２は、例示的一実施形態による給油ブームの拡大図である。この実施例では、図１の囲み１１２内に示される給油ブーム１１０の拡大図が示される。

図示のように、給油ブーム１１０は、固定された管２００、テレスコープ式管２０２、ノズル２０４、及び操縦翼面２０５を含んでいる。固定の管２００は、矢印２１２が示すような上下方向に動くこともできる。上下方向へのこの種の運動を、給油ブーム１１０の上下運動と呼ぶ。矢印２１２は、ｚ軸に沿った運動を示すために使用されている。

テレスコープ式管２０２は、矢印２１４の方向に沿って伸長又は後退することができる。矢印２１４は、給油ブームの軸に沿った運動を示すために使用されている。

給油ブーム１１０は、矢印２１６が示す方位方向に動くこともできる。矢印２１６は、ｙ軸に沿った運動を示すために使用されている。この種の運動を、給油ブーム１１０の方位運動と呼ぶ。

矢印２１２によって示される上下方向への、及び矢印２１６によって示される方位方向に沿った給油ブーム１１０の運動は、操縦翼面２０５を用いて制御することができる。いくつかの実施例では、方向舵２０６、方向舵２０８、及び昇降舵２０９は、給油ブーム１１０の動きを制御する操縦翼面２０５である。操縦翼面２０５は給油ブーム１１０の力発生器２１０を形成する。他の実施例では、操縦翼面２０５に含まれる方向舵２０６、方向舵２０８、及び昇降舵２０９に加えて、又はこれらに代えて、給油ブーム１１０の動きを制御する他の操縦翼面が存在してもよい。

給油ブーム１１０の動きは、ロール運動及びピッチ運動を用いて実行されてもよい。例えば、給油ブーム１１０は、矢印２２０によって示されるロールを有しうる。加えて、給油ブーム１１０は、矢印２２２によって示されるピッチも有しうる。操縦翼面２０５を使用して、給油ブーム１１０のピッチ運動及びロール運動を制御することができる。

例示的実施形態により、矢印２１４、矢印２１６、及び矢印２１２に沿った、並びに他の方向への給油ブーム１１０の運動は、オペレータによってさらに直感的な方式で制御される。さらには、給油ブーム１１０の制御は、給油ブーム１１０を動かすために異なる種類のシステムが存在する場合も、オペレータが使用する制御装置により、異なる種類の空中給油機でも同じ方式で給油ブーム１１０が動くように行われる。

発生する運動の種類は、支持構造２３０に依存する。換言すれば、支持構造２３０によって、給油ブーム１１０は、空中給油機１０６の制御装置の動きに応じて、方位方向及び上下方向に、ローリング方向及びピッチング方向に、或いは他の何らかの方式で動く。

言うまでもなく、支持構造２３０がロール運動及びピッチ運動といった一種類の運動を発生させたとしても、制御装置のさらに複雑な運動ことにより、方位運動及び上下運動を行うように給油ブーム１１０を効率的に動かすことができる。換言すれば、制御装置を第１の方向に動かすことにより、典型的に、ロール運動が生じ、制御装置を第２の方向に動かすことによりピッチ運動が生じる。

方位運動を得るために、例示的実施形態では、オペレータが、運動の方向の組み合わせを制御装置に入力することが必要である。このようにして、給油ブーム１１０の所望の種類の動きが得られるが、制御装置の動きは複雑さを増し、自然な動きでなくなる。換言すれば、このような実施例では、制御装置を一方向又は別の方向へ動かすことによって方位運動又は上下運動が生じるわけでない。

このように、一又は複数の例示的実施形態は、制御装置によって生成された、方位運動及び上下運動を目的とするコマンドを、ロール運動及びピッチ運動を生じさせる一又は複数のコマンドにマッピングすることを含む。制御装置から給油ブーム制御システムへコマンドをマッピングすることにより、オペレータは、給油ブーム１１０の所望の種類の動きを得ることができる。囲み２３２内の支持構造２３０の拡大図を図３に示す。

このような実施例では、力発生器２１０の構成は、給油ブーム１１０の運動方式に影響する。換言すれば、力発生器２１０の構成により、給油ブーム１１０の異なる種類の動きが生じる。例えば、いくつかの事例では、力発生器２１０により方位運動及び上下運動が生じる。他の事例では、力発生器２１０によりロール運動及びピッチ運動が生じる。この実施例では、方向舵２０６、方向舵２０８、及び昇降舵２０９は、一方向への制御装置の運動により制御装置のロール運動が生じ、制御装置の別の方向への運動によりピッチ運動が生じるように構成されている。この種の運動は、制御装置の同種の運動に関する方位運動及び上下運動とは対照的である。

図３は、例示的一実施形態による支持システムの拡大図である。図３は図２の囲み２３２の拡大図である。

この実施例では、給油ブーム１１０を支持する支持システムは、ブーム支持結合金具３００、ジンバル３０２、連結具３０４、及び連結具３０６を含んでいる。連結具３０４及び連結具３０６は、ジンバル３０２の運動及び振動に対する、減衰、抵抗又はそれらの両方を行う。図示のように、ジンバル３０２はピッチングジンバル点３０９を有し、給油ブーム１１０はピッチングジンバル点３０７を有している。ピッチングジンバル点３０７及びピッチングジンバル点３０９は、ジンバル３０２及び給油ブーム１１０の動きの中心点である。

この実施例では、給油ブーム１１０はブーム軸３０８周りのローリングはしない。代わりに、給油ブーム１１０はジンバル軸３１０の周りでローリングする。ジンバル軸３１０は、この実施例ではジンバル３０２を通って延びている。ジンバル３０２は、軸３１２を中心として回転し、給油ブーム１１０は軸３１４の周りを運動する。給油ブーム１１０が軸３１４周りでピッチングするとき、ジンバル３０２は軸３１２を中心とした回転はしない。同様に、ジンバル３０２が軸３１２周りで回転するとき、給油ブーム１１０は軸３１４周りの運動はしない。このように、ジンバル３０２と給油ブーム１１０のいずれか一方を、他方を動かさずに動かすことができる「ダブルピッチング」システムが存在する。

図示のように、支持構造２３０のこのような構成により、制御装置が第１の方向に動くとロール運動が生じ、制御装置が第２の方向に動くとピッチ運動が生じる。第２の方向は第１の方向に概ね直交している。

図４は、例示的一実施形態による給油環境のブロック図を示している。図１及び図３の給油環境１００に含まれる様々なコンポーネントは、このブロック図に示される給油環境４００の物理的一実装態様の例である。

図示のように、航空機４０２は航空機４０６に燃料４０４を供給する。航空機４０２は空中給油機４０８であり、航空機４０６は給油を受ける航空機４１０である。この実施例では、燃料４０４は空中給油機４０８から給油ブーム４１２を使用して給油を受ける航空機４１０へと移送される。

オペレータ給油ステーション４１４は、オペレータ４１６が給油ブーム４１２を制御する場所となる。図示のように、オペレータ給油ステーション４１４は、ディスプレイ４１８及び制御装置４１９を含んでいる。この実施例では、制御装置４１９は、給油ブーム４１２の動きを制御するように構成されたハードウェアデバイスである。制御装置４１９は操縦桿４２０の形態をとる。他の種類の制御装置には、例えば、限定されないが、マウス、キーボード、ジョイスティック、タッチスクリーン、及び他の適切な種類の制御装置が含まれる。

ディスプレイ４１８は、給油ブーム４１２に関する情報と、給油を受ける航空機４１０に燃料４０４を移送するための給油作業に関する他の情報とを表示するように構成されている。ディスプレイ４１８は、オペレータ４１６に対し、給油を受ける航空機４１０における給油ブーム４１２のビデオ画像も表示することができる。

オペレータ４１６は、オペレータ入力４２２を生成するために操縦桿４２０を操作する。換言すれば、オペレータ４１６が操縦桿４２０を操作するとき、操縦桿４２０がオペレータ入力４２２を生成する。このような実施例では、オペレータ入力４２２はオペレータコマンド４２４の形態をとる。

図示のように、オペレータコマンド４２４は給油コントローラ４２６によって受け取られる。給油コントローラ４２６は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれら二つの組み合わせの形態をとることができる。ソフトウェアを使用する場合、給油コントローラ４２６によって実行される動作は、プロセッサユニット上で実行されるように構成されたプログラムコードにおいて実施することができる。ハードウェアを採用する場合、このハードウェアは、動作を実行するように動作する回路を給油コントローラ４２６に含めることができる。

このような実施例では、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は任意の数の作業を実施するように構成された他の何らかの適切な種類のハードウェアの形態をとることができる。ソフトウェアを使用するとき、プログラマブルロジックデバイスは任意の数の動作を実行するように構成される。このデバイスは、任意の数の動作を実行するように恒久的に構成することも、後で再構成することもできる。プログラマブルロジックデバイスの例として、例えば、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の適切なプログラマブルロジックデバイスが挙げられる。加えて、プロセスは、無機コンポーネントと一体化した有機コンポーネントに実装することができる、及び／又は人間を除く有機コンポーネントで全体を構成することができる。例えば、プロセスは有機半導体に回路として実装することができる。

図示のように、給油コントローラ４２６はコンピュータシステム４２８において実施される。コンピュータシステム４２８は一又は複数のコンピュータである。コンピュータシステム４２８内に複数のコンピュータが存在するとき、これらのコンピュータはネットワークなどの通信媒体を介して相互に通信することができる。

このような実施例では、給油コントローラ４２６は制御則４３２を含みうる。制御則４３２は、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれら二つの組み合わせとして実施されうる。図示のように、制御則４３２は給油ブーム４１２を制御するように構成される。制御則４３２による給油ブーム４１２の制御には、オペレータ給油ステーション４１４から受け取ったオペレータ入力４２２内のオペレータコマンド４２４を処理することが含まれる。

このような実施例では、給油コントローラ４２６は、制御則４３２を使用してオペレータ入力４２２内のオペレータコマンド４２４を処理することによりコマンド４３４を生成することができる。具体的には、コマンド４３４は運動コマンド４３５の形態をとる。運動コマンド４３５は給油ブームユニット４３６に送られる。図示のように、オペレータ給油ステーション４１４、給油コントローラ４２６、及び給油ブームユニット４３６は給油システム４３７を形成する。

図示のように、給油ブームユニット４３６は、センサ４３８、運動システム４４０、及び給油ブーム４１２を含む。

このような実施例では、センサ４３８は、給油ブーム４１２に関するデータ４４２を生成するように構成される。データ４４２には、例えば、限定されないが、運動システム４４０の構成、給油ブーム４１２の位置、給油ブーム４１２の画像、及び他の適切な情報が含まれる。

このような実施例では、センサ４３８は、慣性測定ユニット、位置センサ、加速度計、荷重センサ、全地球測位システムデバイス、及び他の適切なデバイスを含むことができる。いくつかの実施例では、センサ４３８の一又は複数は、給油ブーム４１２に関連付けられている。

このような実施例では、運動システム４４０は、給油ブーム４１２の運動を制御するように構成される。図示のように、運動コマンド４３５は、給油ブーム４１２を動かすために運動システム４４０によって使用される。

この実施例では、運動システム４４０は、支持システム４４４と力発生システム４４６とを含んでいる。支持システム４４４は、給油ブーム４１２を支持するために使用される物理的構造を含む。支持システム４４４は、固定構造４４８と可動構造４５０とを含むことができる。これらの構造は給油ブーム４１２を支持して給油ブーム４１２の運動を可能にする。

給油ブーム４１２の運動は、力発生システム４４６によって引き起こされる。この実施例では、力発生システム４４６は、アクチュエータシステム４５２、操縦翼面４５４、及び他の適切なコンポーネントの少なくとも一つを含む。

アクチュエータシステム４５２は、給油ブーム４１２の運動を引き起こすように構成された一又は複数のアクチュエータである。このような運動は、直接的に又は間接的に引き起こされる。例えば、アクチュエータシステム４５２は、支持システム４４４の可動構造４５０の動きを引き起こすことにより、給油ブーム４１２の運動を間接的に引き起こすことができる。

操縦翼面４５４は、給油ブーム４１２に関連付けられる一又は複数の操縦翼面を含む。これらの操縦翼面の位置により、給油ブーム４１２の運動が引き起こされる。操縦翼面４５４には、例えば、フラップ、昇降舵、ラダーベーター、方向舵、及び他の種類の操縦翼面の少なくとも一つが含まれる。

運動システム４４０の設計に応じて、運動システム４４０によって行われる運動の種類は様々である。このような実施例では、運動システム４４０は任意の数の種類の運動４７０を行うことができる。例えば、運動システム４４０によって行われる任意の数の種類の運動４７０には、第１の種類の運動４７２及び第２の種類の運動４７４が含まれる。

第１の種類の運動４７２は方位運動４７６及び上下運動４７８を含む。第２の種類の運動４７４はローリング運動４８０及びピッチング運動４８２を含む。

このような実施例では、運動システム４４０によって生成される運動の種類は、運動システム４４０内の支持システム４４４及び力発生システム４４６の少なくとも一方の構成によって決まる。このような実施例では、行われる運動の種類は、制御装置４１９が一方向に動くときに生じる運動である。

例えば、運動システム４４０は、方位運動及び上下運動を伴う方向への運動を行うことができる。他の実施例では、運動システム４４０の他の構成は、ロール運動及びピッチ運動を伴う方向への運動を行うことができる。言うまでもなく、運動システム４４０の構成に応じて、他の種類の運動が提供されうる。

運動システム４４０が提供する運動の種類によっては、給油ブーム４１２の運動はオペレータ４１６が望むほど直感的なものではないこともある。例えば、オペレータ４１６は操縦桿４２０を、オペレータ４１６の視点から方位運動に対応する一方向に動かす。

しかしながら、オペレータコマンド４２４は、運動システム４４０においてロール運動を伴う方向への運動に帰着することがある。具体的には、給油ブーム４１２は、方位運動よりまずロール運動を有する。給油ブームのロール運動は、操縦桿４２０のホ言う各方向への運動には対応しない。

運動コマンド４３５は、制御装置４１９の動きと給油ブーム４１２の動きがオペレータ４１６にとってもっと直感的なもの、すなわち容易なものになるように生成される。このような実施例では、給油コントローラ４２６内にコマンドトランスフォーマー４５６が存在する。コマンドトランスフォーマー４５６は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら二つの組み合わせを使用して実施される。コマンドトランスフォーマー４５６は、操縦桿４２０によって生成されたオペレータコマンド４２４を中間コマンド４５８に変換するように構成される。

中間コマンド４５８は、給油ブーム４１２を、制御装置４１９の運動の方向に概ね対応する一方向へ動かすコマンド４３４となる。具体的には、このような実施例では、給油ブーム４１２は、オペレータ４１６が動かしたときの操縦桿４２０の運動に対応するように動く。

図４に示す給油環境４００と、給油環境４００内の様々なコンポーネントとは、例示的な一実施形態を実施可能な方式に対する物理的または技術的な限定を表すことを意図していない。図示したコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。いくつかのコンポーネントは不必要になることがある。また、ブロックは、いくつかの機能的なコンポーネントを示すために提示されている。例示的な実施形態において実施される場合、これらのブロックの一又は複数を、異なるブロックに統合、分割、或いは統合且つ分割することができる。

別の実施例では、操縦桿４２０は上下左右以外の他の方向に動かすことができる。換言すれば、操縦桿４２０は、第１の方向、及び第１の方向に実質的に直交する第２の方向以外の方向に動かすことができる。例えば、操縦桿４２０は、斜め方向に動かすこともできる。このような斜め方向は、第１の方向、第２の方向、又はその両方から４５度とすることができる。この種の運動により、方位及び上下コマンドの組合せが生成される。

また別の実施例では、給油システム４３７は、オペレータ給油ステーション４１４、給油コントローラ４２６、及び給油ブームユニット４３６に加えて追加のコンポーネントを含むことができる。いくつかの実施例では、給油ブーム４１２は、燃料４０４を格納する燃料タンクも含みうる。

次に図５を参照する。図５は、例示的な一実施形態による給油システムを示している。給油システム５００は、図４の給油システム４３７の一実装態様の一例である。

図示のように、給油システム５００は、操縦桿５０２、非線形コマンドトランスフォーマー５０４、ブーム制御側５０６、給油ブーム１１０、及び力発生システム５１０を含んでいる。操縦桿５０２は、図４のブロック図に示す操縦桿４２０の物理的実装態様の一例である。給油ブーム１１０及び力発生システム５１０は、図４のブロック図に示す給油ブーム４１２及び力発生システム４４６の物理的実装態様の例である。非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、図４のコマンドトランスフォーマー４５６の一例である。

この実施例では、操縦桿５０２の第１の方向５１２への運動は、操縦桿５０２の左右方向への運動の一例である。この種の運動により、オペレータ方位コマンド（Ψ）５１４が生成される。操縦桿５０２の第２の方向５１６への運動は、操縦桿５０２の前後方向への運動の一例である。この種の運動により、オペレータ上下コマンド（Θ）５１８が生成される。

第１の方向５１２及び第２の方向５１６への操縦桿５０２の運動は、比較的直感的に給油ブーム１１０の運動に対応する運動の例である。具体的には、このような運動は、給油ブーム１１０の方位運動及び上下運動である。

この実施例では、ブーム制御則５０６は、オペレータ上下コマンド（Θ）５１８及びオペレータ方位コマンド５１４（Ψ）を、代わりにピッチ運動及びロール運動を生じるピッチコマンド及びロールコマンドと解釈する。操縦桿５０２の運動に応答する給油ブーム１１０のこの種の運動は、望むほど直感的なものではない。

例えば、操縦桿５０２を方位方向に動かすとき、オペレータは、給油ブーム１１０が、操縦桿５０２の運動に直接対応する方位方向に動くことを期待する。換言すれば、オペレータは、操縦桿を直接右へ動かす場合、給油ブーム１１０がその位置へと動くことを期待する。しかしながら、給油ブーム１１０の運動学により、ピッチコマンド及びロールコマンドが考慮される。その結果、現在利用可能なシステムを用いた給油ブーム１１０の運動は必要以上に複雑である。

一実施例として、オペレータは、ブームのピッチ及びロール運動学を考慮しながら、給油ブーム１１０を所望の位置へと動かすために操縦桿を複数の方向に動かす必要がある。したがって、例示的実施形態を用いて、給油ブーム１１０の運動学を説明するように操縦桿コマンドが自動的に変換される。換言すれば、操縦桿５０２の運動は、ブーム制御側５０６を使用することでもっと直感的なものになる。

図示のように、ブーム制御則５０６は、このようなコマンドを解釈し、支持構造の運動学を説明するようにこれらのコマンドを変換する。換言すれば、給油ブームの運動方式は、方位方向及び／又は上下方向への操縦桿の動きに類似の運動というよりは、ピッチ運動及びロール運動である。

このような実施例では、給油ブーム１１０の所望の運動は、操縦桿５０２が第１の方向５１２に動くことに応じた方位運動、及び操縦桿５０２が第２の方向５１６に動くことに応じた上下運動である。操縦桿５０２の運動に応答する給油ブーム１１０のこの種の運動は、直感的で、所望の種類の運動である。

非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、図４のコマンドトランスフォーマー４５６の一実装態様の一例である。非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、上下及び方位コマンドをピッチ及びロールコマンドに非線形変換する。このようにして、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、支持システム４４４の運動学を考慮する。

このような実施例では、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、所望の方位運動及び上下運動を生じさせるために、ピッチコマンド及びロールコマンドを生成するように構成されている。換言すれば、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、上下コマンド及び方位コマンドをピッチコマンド及びロールコマンドにマッピングするように構成されている。

例えば、オペレータ方位コマンド（Ψ）５１４が非線形コマンドトランスフォーマー５０４によって受け取られるとき、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、上下運動を生じさせずに方位運動を生じさせるようにロールコマンド（ψ）５２０及びピッチコマンド（θ）５２２を生成するように構成されている。オペレータ上下コマンド（Θ）５１８が非線形コマンドトランスフォーマー５０４によって受け取られるとき、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、オペレータ上下コマンド（Θ）５１８に規定された方位運動なしの上下運動を生じさせるように、ロールコマンド（ψ）５２０及びピッチコマンド（θ）５２２を生成するように構成されている。

ブーム制御則５０６は、図４の制御則４３２の制御則の一例である。ブーム制御則５０６は、ピッチコマンド（θ）５２２及びロールコマンド（ψ）５２０のようなピッチコマンド及びロールコマンドを受け取るように構成されている。この実施例では、ブーム制御則５０６は、おも舵コマンド５２４、取舵コマンド５２６、及び昇降舵コマンド５２４の一又は複数の組み合わせを生成する。このようなコマンドは、力発生システム５１０の構成を変更するために使用される。具体的には、コマンドは、方向舵２０６、方向舵２０８、及び昇降舵２０９を含む力発生システム５１０の操縦翼面２０５の構成を変化させる。

力発生システム５１０の操縦翼面２０５の構成の変化により、給油ブーム１１０は、操縦桿５０２の第１の方向５１２への動きによって生成されるオペレータ方位コマンド５１４（Ψ）に応じて、ロール運動を行うのではなく、方位方向へ動く。加えて、力発生システム５１０の操縦翼面２０５の構成の変化により、給油ブーム１１０は、操縦桿５０２の第２の方向５１６への動きによって生成されるオペレータ上下コマンド（Θ）５１８に応じて、ピッチ運動を行うのではなく、上下運動を行う。

このように、非線形コマンドトランスフォーマー５０４は、給油ブーム１１０を上下方向又は方位方向に動かすピッチコマンド及びロールコマンドを生成するように、オペレータ上下コマンド及びオペレータ方位コマンドのマッピングを行う。操縦桿５０２について記載した運動に応じた給油ブーム１１０のこの種の運動は、対応する運動と考えられる。換言すれば、操縦桿５０２の第１の方向５１２への動きにより、操縦桿５２０の運動に対応する給油ブーム１１０の運動が生じる。給油ブーム１１０の運動は方位運動である。このように、操縦桿５０２の運動に応答する給油ブーム１１０の運動は直感的なものとなっている。

さらに、操縦桿５０２の第２の方向５１６への同様の運動により、給油ブーム１１０の対応する運動が生じる。換言すれば、操縦桿５０２の第１の方向５１２及び第２の方向５１６への運動は線形運動である。給油ブーム１１０の運動は、このような実施例ではやはり線形運動である対応する運動である。

図６は、例示的な一実施形態による給油ブームエンベロープのグラフである。この実施例では、グラフ６００はブームエンベロープ６０２のグラフである。Ｘ軸６０４は方位を、Ｙ軸６０６は上下を表している。線６０８は、ブームエンベロープ６０２の機械的限界を表している。線６１０は、制御則に基づく限界を表している。

この実施例では、図５のオペレータ方位コマンド（Ψ）５１４により、線６１２によって示されるロール運動が生じている。図５のオペレータ上下コマンド（Θ）５１８により、線６１４によって示されるピッチング運動が生じている。図示のように、ロール運動に対応する線６１２は、方位方向及び上下方向への運動を示す。このような運動は、図５の非線形コマンドトランスフォーマー５０４が使用されないときにオペレータ方位コマンド（Ψ）５１４に応答して生じる。

換言すれば、図５のブーム制御則５０６は、図５の第１の方向５１２への運動により生成されるオペレータ方位コマンド（Ψ）５１４を、方位コマンドではなくロールコマンドとして解釈する。図５において、第２の方向５１６への動きはオペレータ上下コマンド（Θ）５１８を生成し、このオペレータコマンド５１８は上下コマンドではなくピッチコマンドとして解釈される。

具体的には、線６１２が示すように、図５における操縦桿５０２の第１の方向５１２への線形の動きは給油ブーム１１０の同種の動きを生じない。このように、図５の非線形コマンドトランスフォーマー５０４が用いられずにコマンドがブーム制御則５０６によって直接解釈されるとき、操縦桿５０２の動きは給油ブーム１１０の対応する動きを生じない。

非線形コマンドトランスフォーマー５０４無しでブーム制御則５０６を用いるこの種のコマンドシステムは、給油ブーム１１０の運動が図５の操縦桿５０２の動きに実質的に対応しないため、直感的でない。結果として、給油ブームを所望の位置へ動かすために操縦桿５０２を動かすように、オペレータ４１６はより大きな調整を行わねばならない。

図７は、例示的な一実施形態による給油ブームエンベロープのグラフである。この実施例では、グラフ７００はブームエンベロープ７０２のグラフである。Ｘ軸７０４は方位を、Ｙ軸７０６は上下を表している。線７０８は、ブームエンベロープ７０２の機械的限界を表している。線７１０は、制御則に基づく限界を表している。

この実施例では、図５のオペレータ方位コマンド（Ψ）５１４により、線７１２によって示される運動が生じている。図示のように、この運動は、図６の線６１２によって示される運動と比較すると、方位方向の運動のみを含み、上下方向の運動を含まない。この運動は、図５の操縦桿５０２の運動に実質的に対応する。換言すれば、第１の方向５１２への操縦桿５０２の動きにより、図５の給油ブームは、図６の線６１２ではなく、線７１２によって示される運動を行う。

同様に、図５のオペレータ上下コマンド（Θ）５１８により、線７１４によって示される給油ブーム１１０の運動が生じている。線７１４の運動は、上下方向の運動のみを含み、方位方向の運動を含まない。このような運動は、非線形コマンドトランスフォーマー５０４が使用されないときの図６の線６１４によって示される運動の代わりに生じる。

このように、操縦桿５０２の線形の運動により、給油ブーム１１０が類似の運動を行う。操縦桿５０２が第１の方向５１２に動くとき、給油ブーム１１０は方位方向にのみ動き、上下方向には動かない。

図５に示す給油システム５００と、給油システム５００に関する図６及び７の給油ブームエンベロープのグラフは、図４の給油システム４３７の一実装態様のいくつかの例にすぎない。このような図及びグラフは、図４の給油システム４３７の他の実装態様を制限するものではない。例えば、図５において給油システム５００は非線形コマンドトランスフォーマー５０４を採用しているが、他の実装態様では線形コマンドトランスフォーマーを使用することができる。このように、異なる給油システムの異なるコマンドトランスフォーマーで行われる変換は、線形変換及び非線形変換の少なくとも一つとすることができる。

次に図８を参照する。図８は、例示的一実施形態による、操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示している。図１の給油ブーム１１０の動きは、コマンドトランスフォーマーを使用した場合のものである。

図示のように、操縦桿５０２が矢印８００の方向に動く。矢印８００は第１の方向５１２である。具体的に、矢印８００は、オペレータ８０２から見て左側への動きを表す。このような実施例では、給油ブーム１１０を操作するとき、オペレータ８０２は航空機の後ろ側に向いている。したがって、オペレータ８０２から見て左側への動きは、給油ブーム１１０を空中給油機（例えば、図１の空中給油機１０６）の右翼の方向へ動かすことになる。

図示のように、操縦桿５０２の矢印８００の方向へのこのような動きは、線８０４によって示されるように給油ブーム１１０を動かす。図示のように、線８０４は給油ブーム１１０のロール運動を示す。

このような動きは、オペレータ８０２が操縦桿５０２を矢印８００の方向に動かすときの給油ブーム１１０の所望の動きではない。線８０４は上下及び方位両方向への動きを示し、これは操縦桿５０２の矢印８００の方向への動きに基づくと望ましくない。

次に図９を参照する。図９は、例示的一実施形態による、操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。給油ブーム１１０の動きは、コマンドトランスフォーマーを使用した場合のものである。

図８の矢印８００の方向へ動いた後、操縦桿５０２を今度は矢印９００の方向へ動かす。矢印９００は、第１の方向５１２に概ね直交する第２の方向５１６である。この実施例では、矢印９００は、オペレータ８０２から見て後方への動きである。オペレータ８０２は給油ブーム１１０を操作するとき航空機の後ろ側に向いているので、矢印９００の方向への操縦桿５０２の動きは、給油ブーム１１０を空中給油機の胴体に向かって動かすことになる。

しかしながら、操縦桿５０２のこのような動きは、線９０２によって示されるような給油ブーム１１０の動きを生じさせる。この動きはピッチ運動であり、方位方向及び上下方向の両方への運動を含む。この特定の実施例において、矢印９００の方向への操縦桿５０２の動きに関し、この種の動きは望ましくない。

次に図１０を参照する。図１０は、例示的一実施形態による、コマンドトランスフォーマーを用いた場合の操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。この実施例では、やはり操縦桿５０２が矢印８００の方向に動かされる。

しかしながら、給油コントローラにコマンドトランスフォーマーが使用されると、給油ブームは線１０００によって示される方向に動く。線１０００は、給油ブームが実質的に方位方向に動き、上下方向には動かないことを示している。この種の動きは、操縦桿５０２の矢印８００の方向への動きに対応している。

次に図１１を参照する。図１１は、例示的一実施形態による、コマンドトランスフォーマーを用いた場合の操縦桿の動きに応じた給油ブームの動きを示す別の図である。この実施例では、操縦桿５０２が矢印９００の方向に動かされる。このように操縦桿５０２を矢印９００の方向へと後方に動かすことにより、給油ブーム１１０は線１１００に沿って動く。

この実施例では、線１１００は、実質的に上下方向であり方位方向は含まない。この動きは、操縦桿５０２の矢印９００の方向への動きに対応している。

図８〜１１に示す給油ブーム１１０の動きは、生じうるいくつかの種類の運動の例にすぎない。例えば、操縦桿５０２を第１の方向５１２及び第２の方向５１６へと対角線方向に動かすと、それに対応して給油ブーム１１０が同じように上下及びピッチ運動を行う。コマンドトランスフォーマーを使用しないと、操縦桿５０２を左又は後方へ動かすような他の動きにより、ローリング及びピッチングを含みうる運動ではなく、所望の方位運動又は上下運動が生じる。

図１〜３、５、及び８〜１１に示される種々のコンポーネントを、図２及び４のコンポーネントと組み合わせることができるか、図２及び４のコンポーネントと共に使用することができるか、又はそれら２つの場合を組み合わせることができる。加えて、図１及び２のコンポーネントの一部は、図２及び４のブロック図に示されたコンポーネントをどのようにして物理的構造として実装できるかの実施例である。

ここで図１２を参照する。図１２は、例示的な一実施形態による空中給油機の給油ブームを動かすプロセスのフロー図である。図１２に示されたプロセスは、図４の空中給油機４０８に実装可能である。具体的には、このプロセスは、図４の給油システム４３７を用いて実施される。

プロセスは、制御装置が生成した第１の種類の運動のためのオペレレータコマンドを受け取ることにより開始される（工程１２００）。オペレータコマンドは、給油ブームの第１の種類の運動を目的とするものである。この第１の種類の運動は、例えば、方位方向及び上下方向への運動である。

プロセスは、第１の種類の運動を用いて給油ブームの運動を生じさせる第２の種類の運動のための中間コマンドを生成し（工程１２０２）、その後終了する。この第２の種類の運動は、例えば、ロール方向及びピッチ方向への運動である。このような中間コマンドは、方位コマンド及び上下コマンドの形態のオペレータコマンドにより示される所望の方位及び上下運動を生じさせる、ロール及びピッチコマンドのようなコマンドである。

ここで図１３を参照する。図１３は、例示的な一実施形態による空中給油機の給油ブームを動かすプロセスのフロー図である。図１３に示されたプロセスは、図４の給油システム４３７に実装可能である。

プロセスは、空中給油機の給油ブームを所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンドを受け取ることにより開始される（工程１３００）。これらのオペレータコマンドは、空中給油機の飛行中に給油ブームの方位運動及び上下運動の少なくとも一方を規定する。

プロセスは、任意の数のオペレータコマンドによって規定される所望の方向へ給油ブームを動かすための任意の数の中間コマンドを生成する（工程１３０２）。このプロセスは、次いで、任意の数の中間コマンドを制御則に送る（工程１３０４）。これに応じて、給油ブームを動かすための運動コマンドが運動システムに送られ（工程１３０６）、その後プロセスは終了する。

図示された様々な実施形態のフロー図及びブロック図は、例示的な一実施形態における装置及び方法のいくつかの実施可能なアーキテクチャ、機能性、及び工程を説明するものである。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、工程又はステップの１つのモジュール、セグメント、機能及び／又は部分を表わすことができる。例えば、ブロックの一又は複数は、ハードウェア内のプログラムコードとして、又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実施可能である。ハードウェアにおいて実施されるとき、ハードウェアは、例えば、フロー図又はブロック図の一又は複数の工程を実施するように製造又は構成された集積回路の形態をとることができる。

例示的な一実施形態のいくつかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された１つ又は複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。たとえば、含まれる機能性により、連続して示される二つのブロックは実質的に同時に実行される場合があり、またはブロックは時に逆の順序で実行されうる。また、フロー図又はブロック図に示されるブロックに他のブロックが追加されてもよい。

ここで図１４を参照する。図１４は、例示的一実施形態による、方位及び上下コマンドに基づいてロール及びピッチコマンドを生成する際に使用される逆ヤコビ行列を得るための方程式のフローを示している。方程式のフロー１４００は、図４のコマンドトランスフォーマー４５６に使用する逆ヤコビ行列を得るために使用される方程式の線図である。

例えば、コマンドトランスフォーマー４５６は、給油ブーム／航空機の変換を行う。換言すれば、コマンドトランスフォーマー４５６は、航空機の回転系の運動を、ブームの座標を使用して提供されるもっと線形の運動にマッピングすることができる。例えば、ロール運動及びピッチ運動は、方位運動及び上下運動にマッピングされる。

一実施例では、このような変換は、変換方程式１４０２を使用して行われる。変換方程式１４０２において、Ｃｂａは、ブームの座標に変換された航空機からの回転であり、θｂは給油ブームのピッチ角であり、ψ及びθｉは、はそれぞれローリングジンバル点のロール軸及びピッチ角である。このような実施例では、ローリングジンバル点は、ジンバルが提供する運動の中心点である。図３のピッチングジンバル点３０７及びピッチングジンバル点３０９は、ピッチングジンバル点の例である。

ブーム先端の位置は、方程式１４０４及び方程式１４０６を用いて特定される。これら二つの方程式により、ブームの座標系が特定される。これら二つの方程式では、Ｘｂ、Ｙｂ、及びＺｂは、給油ブームの先端の座標である。Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔは、方程式１４０６に示される転置関数を用いて転置された座標である。

方程式１４０４及び方程式１４０６は、原点がブームの旋回軸（例えば、図３のローリングジンバル点３０７）にあるとみなす。このような実施例では、Ｘの正の値は、ローリングジンバル点から空中給油機の前部に向かう方向である。Ｘの負の値は、ローリングジンバル点からブームの先端に向かう方向である。

Ｙの正の値は、ローリングジンバル点から航空機の右翼方向外側に向かう方向である。Ｙの負の値は、ローリングジンバル点から航空機の左翼方向外側に向かう方向である。Ｚの正の値は、ローリングジンバル点から航空機の下側に向かう方向であり、Ｚの負の値は、ローリングジンバル点から航空機の上側に向かう方向である。

給油ブームの方位角は、方程式１４０８を用いて規定される。したがって、方位角は方程式１４１０で表される。

上下角は、方程式１４１２を用いて規定される。本実施例では、また、仰角は方程式１４１４を用いて表される。方程式１４１０及び方程式１４１４は、方程式１４２０に使用される。方程式１４２０は、このような実施例ではヤコビ行列である。

ヤコビ行列は方程式１４２０に示される。方位及び上下が拡張して、方程式１４１０の方位角及び方程式１４１４の上下角の偏導関数を必要とするとき、ヤコビ行列１４２２に帰着する。ヤコビ行列１４２２の逆数は逆ヤコビ行列１４２４となる。逆ヤコビ行列１４２４は、方位運動及び上下運動のためのコマンドを、所望の方位運動及び上下運動を生じさせるロール運動及びピッチ運動のためのコマンドにマッピングするためにコマンドトランスフォーマー４５６で使用される方程式の一実施例である。

図１５は、例示的な一実施形態によるデータ処理システムのブロック図を示している。データ処理システム１５００を使用して、図４の空中給油機４０８のコンピュータシステム４２８に含まれる一又は複数のコンピュータを実施することができる。

この実施例では、データ処理システム１５００は通信フレームワーク１５０２を含み、これによりプロセッサユニット１５０４、メモリ１５０６、固定記憶域１５０８、通信ユニット１５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２、及びディスプレイ１５１４の間の通信が行われる。この実施例では、通信フレームワークはバスシステムの形態をとることができる。

プロセッサユニット１５０４は、メモリ１５０６にローディングされるソフトウェアに対する命令を実行するように働く。プロセッサユニット１５０４は、特定の実装態様に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の何らかの種類のプロセッサであってもよい。

メモリ１５０６及び固定記憶域１５０８は、記憶装置１５１６の例である。記憶装置は、情報を一時的に及び／又は恒久的に格納できる何らかのハードウェア部分であり、この情報には、例えば、限定されないが、データ、機能的形態のプログラムコード、及び／又はその他の適切な情報が含まれる。記憶装置１５１６は、このような実施例では、コンピュータで読込可能な記憶装置とも呼ばれる。このような実施例では、メモリ１５０６は、例えば、ランダムアクセスメモリか、或いは他のいずれかの適切な揮発性又は非揮発性の記憶装置とすることができる。固定記憶域１５０８は、特定の実装態様に応じて様々な形態をとることができる。

例えば、固定記憶域１５０８は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含みうる。例えば、固定記憶域１５０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え形光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせである。固定記憶域１５０８によって使用される媒体は、取り外し可能なものでもよい。例えば、取り外し可能なハードドライブを固定記憶域１５０８に使用することができる。

このような実施例では、通信ユニット１５１０は、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を行う。このような実施例では、通信ユニット１５１０はネットワークインターフェースカードである。

入出力ユニット１５１２により、データ処理システム１５００に接続可能な他のデバイスによるデータの入力及び出力が可能になる。例えば、入出力ユニット１５１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの適切な入力装置を介してユーザ入力のための接続を提供することができる。さらに、入出力ユニット１５１２は、プリンタに出力を送ることができる。ディスプレイ１５１４は、ユーザに対して情報を表示する機構を提供する。

オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は、通信フレームワーク１５０２を介してプロセッサユニット１５０４と通信する記憶装置１５１６内に配置されうる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ（例えば、メモリ１５０６）に配置される、コンピュータで実施される命令を使用して、プロセッサユニット１５０４によって実行されうる。

これらの命令は、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータで読込可能なプログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１５０４内の一つのプロセッサによって読込まれて実行されうる。種々の実施形態のプログラムコードは、様々な物理的記憶媒体又はコンピュータで読込可能な記憶媒体（例えば、メモリ１５０６又は固定記憶域１５０８）上に具現化されうる。

プログラムコード１５１８は、選択的に取り外し可能なコンピュータで読込可能な媒体１５２０上に機能的な形態で位置し、データ処理システム１５００にローディング又は転送されて、プロセッサユニット１５０４によって実行される。プログラムコード１５１８及びコンピュータで読込可能な媒体１５２０は、このような実施例ではコンピュータプログラム製品１５２２を形成する。一実施例では、コンピュータで読込可能な媒体１５２０は、コンピュータで読込可能な記憶媒体１５２４又はコンピュータで読込可能な信号媒体１５２６とすることができる。

このような実施例では、コンピュータで読込可能な記憶媒体１５２４は、プログラムコード１５１８を伝搬または伝送する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１５１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶装置である。

代替的に、プログラムコード１５１８は、コンピュータで読込可能な信号媒体１５２６を用いてデータ処理シスム１５００に転送可能である。コンピュータで読込可能な信号媒体１５２６は、例えば、プログラムコード１５１８を含む伝播データ信号である。例えば、コンピュータで読込可能な信号媒体１５２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他のいずれかの適切な種類の信号であってよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び／又は他のいずれかの適切な種類の通信リンクといった通信リンクによって転送される。

データ処理システム１５００について説明した種々のコンポーネントは、種々の実施形態が実施される方法をアーキテクチャ的に限定するものではない。異なる例示的実施形態が、データ処理システム１５００について示されているコンポーネントに追加的及び／又は代替的なコンポーネントを含むデータ処理システムにおいて実施されうる。図１５に示す他のコンポーネントは、図示の実施例から変更することができる。種々の実施形態は、プログラムコード１５１８を実行できる任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実施することができる。

本発明の例示的な実施形態は、図１６に示す航空機の製造及び保守方法１６００、及び図１７に示す航空機１７００の観点から説明することができる。まず図１６に注目すると、例示的一実施形態による航空機の製造及び保守の方法が示されている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１６００は、図１７の航空機１７００の仕様及び設計１６０２、並びに材料調達１６０４を含みうる。

製造段階では、図１７の航空機１７００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１６０６と、システムインテグレーション１６０８とが行われる。その後、図１７の航空機１７００は認可及び納品１６１０を経て運航１６１２に供される。顧客により運航１６１２される間に、図１７の航空機１７００は、定期的な整備及び保守１６１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守を含みうる）を受ける。

航空機の製造及び保守方法１６００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されうる。これらの実施例では、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図１７は、例示的な一実施形態を実装しうる航空機を示している。航空機１７００は、図１に示す航空機１０２及び航空機１０４の一例である。

この実施例では、航空機１７００は、図１６の航空機の製造及び保守方法１６００によって製造されたものであり、複数のシステム１７０４及び内装１７０６を有する機体１７０２を含みうる。システム１７０４の例は、推進システム１７０８、電気システム１７１０、油圧システム１７１２、及び環境システム１７１４のうちの一又は複数を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。

本明細書で具現化した装置及び方法は、図１６の航空機の製造及び保守方法１６００の段階の少なくとも一つで使用可能である。例えば、航空機１７００を開発するために、仕様及び設計１６０２の間に一又は複数の例示的実施例を実施することができる。別の例示的実施例では、図４のコマンドトランスフォーマー４５６を、システムインテグレーション１６０８の間に航空機１７００に含める。例えば、コマンドトランスフォーマー４５６用のハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの両方を、システムインテグレーション１６０８の段階の航空機１７００の組立ての間に航空機１７００に実装することができる。さらに、航空機１７００の改修、アップグレード、又は改装として、図４のコマンドトランスフォーマー４５６を、整備及び保守１６１４の間に航空機１７００に含めてもよい。

したがって、種々の例示的実施形態により、給油ブームを動かすための方法及び装置が提供される。具体的には、一又は複数の例示的実施形態により、操縦桿の動きの方向に対応する方向に給油ブームを動かすためのコマンドを生成することが可能になる。例えば、操縦桿を方位方向に対応する第１の方向に動かす場合、給油コントローラの制御則が給油ブームユニットに対し、給油ブームを他の何らかの種類の動きではなく方位方向に動かすコマンドを生成するように、コマンドトランスフォーマーが適切なコマンドを生成する。

上述した種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なるフィーチャを提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。

１００ 給油環境
１０２、１０４ 航空機
１０６ 空中給油機
１０８ 給油を受ける航空機
１１０ 給油ブーム
２００ 固定の管
２０２ テレスコープ式の管
２０４ ノズル
２０５ 操縦翼面
２０６、２０８ 方向舵
２０９ 昇降舵
２１０ 力発生器
２１２ ｚ軸に沿った運動
２１４ 給油ブームの軸に沿った運動
２１６ 方位方向
２２０ ロール
２２２ ピッチ
２３０ 支持構造
３００ ブーム支持結合金具
３０２ ジンバル
３０４、３０６ 連結具
３０７、３０９ ピッチングジンバル点
３０８ ブーム軸
３１０ ジンバル軸
３１２、３１４ 軸
５００ 給油システム
５０２ 操縦桿
５１０ 力発生システム
５１２ 第１の方向
５１６ 第２の方向
６０２、７０２ ブームエンベロープ
６０８、７０８ 機械的限界
６１０、７１０ 制御則に基づく限界
６１２ ロール運動

Claims (15)

1. 空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取り、
   任意の数のオペレータコマンド（４２４）によって規定される前記所望の方向へ給油ブーム（４１２）を動かすための任意の数の中間コマンド（４５８）であって、給油ブーム（４１２）が前記所望の方向へ動くようにロール運動（４８０）及びピッチ運動（４８２）の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンド（４５８）を生成する
   ように構成された給油コントローラ（４２６）を備える装置。
2. 任意の数のオペレータコマンド（４２４）は、オペレータ（４１６）が制御装置（４１９）を、給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）に対応する第１の方向（５１２）と、給油ブーム（４１２）の上下運動（４７８）に対応する第２の方向（５１６）とへ動かすことにより生成される、請求項１に記載の装置。
3. 制御装置（４１９）が操縦桿（４２０）である、請求項２に記載の装置。
4. 給油コントローラ（４２６）に設けられたコマンドトランスフォーマー（４５６）が、空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取り、任意の数のオペレータコマンド（４２４）によって規定される前記所望の方向へ給油ブーム（４１２）を動かすための任意の数の中間コマンド（４５８）であって、給油ブーム（４１２）が前記所望の方向へ動くようにロール運動（４８０）及びピッチ運動（４８２）の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンド（４５８）を生成するように構成されている、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
5. 任意の数の中間コマンド（４５８）を処理することにより、方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を生じさせるロール運動（４８０）及びピッチ運動（４８２）の少なくとも一方を用いて給油ブーム（４１２）を動かすように構成された任意の数の制御則（４３２）をさらに備える、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
6. 任意の数の制御則（４３２）は、運動コマンド（４３５）を生成して力発生システム（４４６）に運動コマンド（４３５）を送るように構成されている、請求項５に記載の装置。
7. 給油コントローラ（４２６）は、任意の数のオペレータコマンド（４２４）の任意の数の中間コマンド（４５８）への変換を実行するように構成されており、前記変換は線形変換及び非線形変換の少なくとも一方である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記変換は逆ヤコビ行列（１４２４）を用いて実行される、請求項７に記載の装置。
9. 力発生システム（４４６）が操縦翼面（２０５）である、請求項６に記載の装置。
10. 空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を動かす方法であって、
    空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取ることと、
    任意の数のオペレータコマンド（４２４）によって規定される前記所望の方向へ給油ブーム（４１２）を動かすための任意の数の中間コマンド（４５８）であって、給油ブーム（４１２）が前記所望の方向へ動くようにロール運動（４８０）及びピッチ運動（４８２）の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンド（４５８）を生成することと
    を含む方法。
11. 空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を前記所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取ることが、
    空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を前記所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する、制御装置（４１９）の動きによって生成される任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取ること
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取ることが、
    空中給油機（４０８）の給油ブーム（４１２）を所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する、操縦桿（４２０）の動きによって生成される任意の数のオペレータコマンド（４２４）を受け取ること
    を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 制御装置（４１９）の一方向への動きを特定することと、
    制御装置（４１９）の前記一方向への動きに基づく任意の数のオペレータコマンド（４２４）であって、空中給油機（４０８）の飛行中に給油ブーム（４１２）の方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する、給油ブーム（４１２）を前記所望の方向へ動かすための任意の数のオペレータコマンド（４２４）を生成することと
    をさらに含む、請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 任意の数のオペレータコマンド（４２４）によって規定される前記所望の方向へ給油ブーム（４１２）を動かすための任意の数の中間コマンド（４５８）であって、給油ブーム（４１２）が前記所望の方向へ動くようにロール運動（４８０）及びピッチ運動（４８２）の少なくとも一方を規定する任意の数の中間コマンド（４５８）を生成することが、
    制御装置（４１９）の第１の方向（５１２）への動きに応じて方位運動（４７６）に対する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を生成することと、
    制御装置（４１９）の第２の方向（５１６）への動きに応じて上下運動（４７８）に対する任意の数のオペレータコマンド（４２４）を生成することと
    を含み、任意の数のオペレータコマンド（４２４）が、給油ブーム（４１２）を前記所望の方向へ動かすために、空中給油機（４０８）の飛行中に方位運動（４７６）及び上下運動（４７８）の少なくとも一方を規定する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記受け取るステップ及び前記生成するステップを、空中給油機（４０８）の給油コントローラ（４２６）に設けたコマンドトランスフォーマー（４５６）により実行する、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の方法。

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