JP2021012349A - 自律したジェット戦闘機への移行期にパイロットの安全を改良する自動脱出技術およびスカイダイビング訓練システム - Google Patents

Abstract

【課題】より高い戦闘能力を有する完全に自律したジェット戦闘機隊への移行期に、パイロットの安全を改良する。【解決手段】センサ、ハードウェアおよびソフトウェア技術を組み合わせて、パイロットの訓練および安全を改良するスカイダイビングの安全／訓練を組み込んだパイロット自律脱出システム。パイロットに、最新で費用効果の高い仮想スカイダイビングおよび飛行模擬訓練を提供して、パイロットが、脱出後のスカイダイビング、および、数秒で墜落しうる空間識失調およびＧ−ＬＯＣの危険に備えられるようにする。パイロットを常に監視するカメラによる情報を含む関連した飛行データを、任務報告／事故調査に用いて、数分で行いうる。【選択図】図４

Description

本発明は、航空機からの緊急脱出の際のパイロットの安全を改良する技術に関し、パイロットは脱出後にスカイダイビングしなくてはならないので、使用が簡単なスカイダイビングシミュレータにも関する。より高い戦闘能力を有する完全に自律したジェット戦闘機隊への移行期に、パイロットの安全を改良することを目的とする。

本発明である自動脱出安全技術（ＡＥＳＴ）は、関連した３Ｄ仮想現実（ＶＲ）スカイダイビングシミュレータを用い、任務報告および事故調査のために収集した３Ｄマッピング用ＧＰＳ追跡グデータを組み込んで、航空機からの緊急脱出に関してジェット戦闘機パイロットの安全を改良する。シミュレータは、更に、パイロットを訓練して、空間識失調および重力による意識喪失（Ｇ−ＬＯＣ）の危険も認識させる。関連した実際の飛行データは、シミュレータを改良し続ける。最終的には、ジェット戦闘機は完全に自律して、人間の能力の限界によって妨げられることなく、機動性および攻撃選択肢が改良される（図５）。カメラは、飛行中にパイロットを常に監視し、更に、時間があれば、飛行前の呼気分析器および他のデータがありうる。目標は、１億ドルもするジェット機を操縦するパイロットの状態を常に監視することである。このデータを、任務報告および／または事故調査に用いうる。

図１は、米国の主要戦闘機Ｆ−１５、Ｆ−１６、Ｆ／Ａ−１８Ｆ、および、Ｆ−３５の墜落原因を示している。２０１６年から２０１８年に、３２機のこれらのジェット機が墜落し、１８人のパイロット（３８人のパイロットの４７％）が死亡したが、そのうちの１５人は、本特許発明の安全システムを用いていれば救えたはずである。更に、関連した分析によると、毎年、これらのジェット機の５００機中１機もが墜落し、近年、Ｆ−３５は、毎年、略４００機中１機の割合で墜落したことが分かる。これらの統計は、本特許発明の安全技術の導入が切望される場合があることを示している。Ｆ−３５の最大顧客は米軍であり、２４００機を超えるＦ−３５を購入しうる。これらの統計に基づくと、これらの航空機を１０年間に納入した間に、米軍のＦ−３５の墜落が５４件あり、それに関係して２６人のパイロットが死亡したことになりうる。しかしながら、本特許発明の自動脱出システムを用いていれば、僅か４人の死亡とできたであろう。本システムは、パイロットの自殺さえ防ぐものである。

ＡＥＳＴが動作可能で、墜落が切迫していることを検知すると、（１）墜落を安全に阻止するのに十分な時間がない場合には、パイロットを自動的に脱出させるか、（２）可能な場合には、パイロットを脱出させる必要なく、飛行機を自律的に飛行させて基地に戻る。パイロットが脱出した場合には、次に、パイロットのパラシュートが開いて、パイロットは安全に着地する。既存のシステムは、自律的にパイロットを脱出させるものではない。２０１９年６月に、空間識失調および／またはＧ−ＬＯＣの４１歳の日本人パイロットが、Ｆ３５を墜落させ、彼自身が死亡し、更に、１億ドルのＦ３５を破壊した。理想的な解決策は、可能な場合には、自律した自動操縦部が制御を行うことと、不可能な場合には、ＡＥＳＴが自動的に脱出させることの両方である。

既存の技術を用いた場合、パイロットは、手動で脱出を開始する。（手動または自動の）脱出後に、操縦席は航空機の上に押し出されて、数秒以内にパラシュートが開く。次に、パイロット（この時には、スカイダイバー）は、パラシュートを操って安全に着地するようにするが、この間に、ジェット機の墜落で、潜在的に地上の人間を死亡させうる。従来の脱出シートの特許は、９３の空軍から７４０２人のパイロットを救ったと主張するＭａｒｔｉｎ−Ｂａｋｅｒの製品などのように手動動作に焦点を当てたものである。飛行不能になった航空機の自律的着陸に関する特許はない。例えば、Ｍａｒｔｉｎ−Ｂａｋｅｒは、２０１６年１月２６日の特許文献１、２００３年７月１５日の特許文献２、および、航空機の自律的飛行を行わない手動脱出シートに焦点を当てた多数の他の文献に関わっている。本特許発明は、改良した自律的シート脱出を提案するものであるが、システムが効果的に設計および／または試験されないと、手動システムより危険となりうるので、任意の不十分に設計および／または試験された自動脱出システムの使用に対する免責事項があり、本特許出願人および／または会社は、本技術の使用について責任を負わない。例えば、パイロットが意識不明になり、自動的に脱出する場合には、パイロットの頭部、腕部などを保護して、脱出中の負傷を防がなくてはならない。

更に、既存のパイロット用スカイダイビング訓練技術は、扱いにくい上に、一人１００，０００ドルより高く、訓練生がハーネスに入ることを要する（６／２０１６ＧＳＡ価格表）。本発明の軽量スカイダイビングシステムは、数分で設置でき、ハードウェアのコストは、このハーネスを用いたシステムの１／２０である５０００ドル未満であり、更に、パイロットが空間識失調および／またはＧ−ＬＯＣの危険に備えられるように模擬訓練も提供する（図３）。

専門家によれば、実際のスカイダイビングが最も優れた訓練であり、初心者は、訓練を、インストラクタと共に行うタンデムジャンプで始め、資格のあるスカイダイバーに進歩する。更に、既存の訓練システムは、６０ｒｐｍの回転などの故障について、十分に訓練を行わず、Ｍａｒｋ Ｕｒｂａｎの悲劇的死亡事故などでは、「ＢＬＭ Ｆｉｎａｌ Ａｃｃｉｄｅｎｔ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ」で、Ｇ−ＬＯＣを死亡の潜在的原因として挙げている。Ｕｒｂａｎは、４５ｒｐｍの実際の飛行データに基づく当社の８／２０１７動画などのような模擬故障訓練を全く行っていなかったということがありうる。危険なスピン（着席して鑑賞すること）‐ｈｔｔｐ：／／ｙｏｕｔｕ．ｂｅ／Ｕ＿Ｑ８２ｃｖｚＱＨＡ。

米国特許第９，２４１，５４５号明細書 米国特許第６，５９１，６０２号明細書

主な米国製の非戦闘ジェット機の墜落事故（２０１６年〜２０１８年） 請求した発明のフローチャートロジックの概略を示している。 本発明のスカイダイビング技術を用いた訓練を示している。 システムがパイロットを自動的に脱出させる方法を示している。 小数のパイロットで主に無人機の将来のジェット戦闘機隊を示している。

本発明は、センサ、ハードウェア、および、ソフトウェア技術を驚くべき組合せで組み込んで、パイロットの安全を改良する最新のパイロット安全システムを提供する。図２は、システムがいかに（１）飛行データが、墜落が切迫していることを示すと、自動的に脱出を開始させ、更に、（２）飛行前に、本発明技術は、実際の飛行データを用いて驚くべき模擬訓練を提供し、パイロットに、数秒以内に死に至る空間識失調およびＧ−ＬＯＣの危険があることを警告し、更に、パイロットが、脱出後に、いかに安全にパラシュートを操って安全に着地するかの訓練を行うのを助けるスカイダイビング追跡装置、つまり、スカイダイビングシミュレータを提供するかを示している。

図２において、ブロック１で、飛行前に、シミュレータは、パイロットに空間識失調および／またはＧ−ＬＯＣの危険を警告し、更に、スカイダイビング訓練も提供する。ブロック２で、航空機の速度が安全な脱出を超えた速度／高度、つまり、８０ｍｐｈ（約１２９ｋｍ／時）、３００ｆｔ（約９２．４４ｍ）になると、ＡＥＳＴが自動的に動作可能になる。ブロック３において、人工知能（ＡＩ）がパイロットの動作を常に検討して、墜落が予想されて、阻止する時間がない場合には、パイロットに、「脱出、脱出」と伝えて、パイロットに心の準備をさせて、次に、パイロットを自動的に脱出させる。ブロック４およびブロック５において、パイロットが自動的に脱出すると、パイロットのパラシュートが自動的に開いて、訓練されたパイロット（ここでは、スカイダイバー）は、うまくいけば、安全に着地する。ブロック６において、ネットワークと接続されるか、ブラックボックスのパイロットのリアルタイム動画を含む飛行データは、パイロットの遂行能力、自動脱出の必要性、および、主な事故／任務報告情報を追跡するデータベースに提供される。パイロットが１億ドルのジェット機を操縦している時に健康状態を損なうと、そのことを、直ちに示す。

以下のユーチューブ動画は、飛び降りる前の低速での航空機の飛行経路を示し、通常のスカイダイビングまたは脱出後のスカイダイビングで安全に着地するためのスカイダイビングの訓練を、いかに助けるかを示している。

Ｓｔｕｎｎｉｎｇ ＹｏｕＴｕｂｅ（登録商標） Ｓｋｙｄｉｖｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｇｒａｎｄ Ｃａｎｙｏｎ‐ｈｔｔｐ：／／ｙｏｕｔｕ．ｂｅ／ｎ２ｓｒｘＸＪ１Ｑｓ８
図３は、本発明の非仮想現実版での訓練３０１を示しているが、より強力なオプションとして、表示部３０２を必要としないＶＲヘッドセット３０４を示している。センサ３０３は、実際のスカイダイビングのようなユーザの腕部動作を追跡する。ジャンパーは、パラシュートを制御する仮想（または、実際の）トグルを引っ張る。腕部を真っすぐ上にすると、最高速度で真っすぐに前進して飛行するが、片方の腕部、つまり、左腕を下げると左に回転する。この技術は、ラム型のパラシュートと丸型のパラシュートのジャンパーの両者を訓練するものである。米国の林野部の「Ｕ．Ｓ．Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒａｍ−Ａｉｒ Ｐａｒａｃｈｕｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ」（６／２０１５）は、最終的には、「四角い」ラム型エアパラシュートシステムが、現在使用されている「丸型の」ＦＳ−１４パラシュートシステムに代わるものとなると決定している。ほとんどのジャンパーは、ラムエア型の方が、活動を辞めなくてはならないような負傷につながると考えてきたが、職場または家庭で使用できるこのシミュレータは、そのような心配を軽減しうる。数回のジャンプだけからのデータを用いて、追跡装置の飛行データは、使用される様々な種類のパラシュートおよびペイロードをシミュレーションしうる。実際の飛行データ性能に基づいてカスタマイズできないシミュレータは、ゲームにすぎない。

図４は、飛行前に、パイロット４０１が、（１）空間識失調／Ｇ−ＬＯＣ飛行、および、（２）丸型とラム型の両方のパラシュートについてのスカイダイビング訓練（ほとんどの脱出システムは、丸型パラシュートを用いる）を含む仮想現実（ＶＲ）ヘッドセットを用いて訓練するのを示している。航空機に搭載されたコンピュータ４０２が、墜落が切迫していることを感知すると、次に、自動脱出システムが作動する。しかしながら、自動操縦を利用できる場合には、脱出を行わずに、ジェット機は自律的に飛行して基地に戻る。

重要スカイダイビングデータベースは、４００を超えるスカイダイビングを、スカイダイビング追跡装置を用いて追跡したものであり、拡大し続けるジャンプ履歴の一部である。３回のクリックだけで、航空機／ジャンパーについての全飛行データが、任務報告／事故調査用の対話型３Ｄマップ／動画と共に入手でき、それは、即座に入手できるものである。Ｍａｒｋ ＵｒｂａｎのＢＬＭ事故報告書は、彼の死亡事故の８か月後に発行された。更に、（何千ドルも支払った）誤ったデータ計測器を用いたもので、それは、「データを無用にはしなかったが、各データ点に関連する不確実性を「高めた」。更に、航空機の飛行速度「について」の情報は提供されなかった」。

パイロットの安全を改良するスカイダイビングシミュレータを用いた自動脱出安全技術（ＡＥＳＴ）は、（１）飛行前に世界中の任意の実際の場所での訓練を可能にし、更に、パイロットに空間識失調およびＧ−ＬＯＣの危険を認識させる模擬訓練を提供する仮想現実スカイダイビングシミュレータ、並びに、（２）他の選択肢がない場合に自動でパイロット脱出を開始すること、または、飛行機を自律的に飛行させて基地に戻ることによって、任意の数秒以内の墜落に備える自動システムを用いて、パイロットの訓練および安全を大きく改革する。パイロットを監視するカメラによる飛行データは、飛び降りた後の任務報告／事故調査に、既存のものの能力を大きく超えた優れた３Ｄ対話型マップを提供する。スカイダイビング追跡装置、および、空間識失調およびＧ−ＬＯＣ飛行訓練は、脱出シートを使用する全てのパイロットにとって、安全および訓練ツールとなるはずである。

３０２ 表示部
３０３ センサ
３０４ ＶＲヘッドセット
４０２ コンピュータ

Claims (8)

1. ジェット戦闘機の緊急事態でのパイロットの安全改良システムにおいて、
   パイロットは脱出してスカイダイビングしなければならないことがありうるので、飛行前の前記パイロットのスカイダイビング訓練、および、航空機から緊急脱出した後の任務報告を含み、
   前記システムは、
   コンピュータを用いた飛行前のスカイダイビングシミュレータであって、基本的オプションであるキーボードだけの制御部、または、実際のスカイダイバーと同様の腕部動作を追跡するセンサを有しユーザの腕部の上下動作がパラシュートの回転および速度を制御する最新の仮想現実ヘッドセットを有するスカイダイビングシミュレータと、
   ジャンプからのＧＰＳおよび他のデータが自動的にエラー修正される追跡装置であって、修正された前記データがスカイダイビングデータベースを向上させて、前記シミュレータを改良し続け、更に、任務報告用の対話型３Ｄマップも生成する追跡装置と
   を含むシステム。
2. 前記データは、追跡装置データベースおよび専門スカイダイバーからのフィードバックで改良され続ける仮想スカイダイビングシミュレータを生成するものである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記データは、対話型マップまたは動画に変換されて、事故調査のために脱出後の任務報告に用いうるものである、請求項１に記載のシステム。
4. ３Ｄ世界に没頭するための仮想現実ヘッドセットであって、ＰＣおよび（ジャンパーが回転および速度を制御する方法である）腕部動作の追跡センサだけを用いて移動自在で、前記ユーザは単に自分の頭部を回転させることで、世界中の任意の場所での丸型およびラム型パラシュートの模擬訓練を安価で行うユニークな訓練システムを体験するヘッドセットを、
   更に含む、請求項１に記載のシステム。
5. 潜在的墜落の瞬時監視システムにおいて、
   自律した自動操縦部が、可能な場合には、制御を行い、不可能な場合には、自動脱出安全技術（ＡＥＳＴ）が、自動的にパイロットの脱出を開始させるシステム。
6. ネットワークと接続した飛行ＧＰＳデータであって、自律的に飛行する航空機または墜落した航空機と、前記脱出したパイロットとの両方を追跡する飛行ＧＰＳデータを
   更に含む、請求項５に記載のシステム。
7. 飛行中のパイロットを常に監視するカメラを含み、パイロットの遂行能力を常に分析する自動脱出データのデータベースの収集を、
   更に含み、
   前記パイロットは、自動脱出事件の調査まで任務から解かれ、
   各自動脱出事件は、前記ＡＥＳＴの性能を改良し続け、更に、模擬および実際の飛行の両方で究極の有人または無人ジェット機を設計するというチャレンジングなゴールを掲げた有人および無人航空機の両方の設計および性能を改良するのにも用いうるものである請求項５に記載のシステム。
8. 完全に自律したジェット戦闘機隊への移行システムにおいて、
   少数の現実のパイロットが隊に組み込まれて、無人機がウイルスに感染するか、衛星ネットワークへの宇宙での攻撃で通信および／またはＧＰＳネットワークが無効になっても、任務を確実に成功させ、
   敵の無人機および／またはパイロットが、ジェット戦闘無人機隊の前記少数の現実のパイロットを狙うのを防ぐロボットのダミーパイロットも存在するシステム。

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