JP3001819B2 - 飛行領域逸脱の警告方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、たとえばヘリコプ
タなどの航空機が、その飛行中に飛行領域から逸脱した
ことをパイロットに警告する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばヘリコプタなどの航空機には、
運用中の安全を確保するために、機種毎の飛行規程によ
って、たとえばエンジンのトルクの制限値など様々な運
用限界が定められている。表１は、運用限界の一例とし
て、双発ヘリコプタのエンジンのトルクの制限値の一例
を示す。なお、表１において、ＴＱｔｏ＞ＴＱｃ２であ
り、ＴＱ２．５＞ＴＱ３０＞ＴＱｃ１であり、ＴＱｃ１
＞ＴＱｃ２である。

【０００３】

【表１】

【０００４】２基のエンジンを備える双発ヘリコプタの
両方のエンジンが作動している場合において、連続的に
使用できる最大トルクは、トランスミッションの構造限
界などからエンジン１基あたりＴＱｃ２（２基のうち大
きい方）に定められており、通常の飛行時には、ＴＱｃ
２より充分小さいトルクを使用している。さらに離陸時
には、飛行速度が最良上昇速度を超えない場合に限り、
５分間の制限付きでＴＱｔｏ（２基のうち大きい方）ま
で使用することができる。また故障などで片方のエンジ
ンだけ作動している場合において、連続的に使用できる
最大トルクは、ＴＱｃ１に定められている。さらに緊急
時には、２．５分間の制限付きでＴＱ２．５まで、また
は３０分間の制限付きでＴＱ３０まで使用することがで
きる。

【０００５】このように定められるトルク制限値は、た
とえば着陸進入時に、エンジンが１基故障した場合に連
続的に変化する。このような着陸進入時にエンジンが１
基故障した場合に、パイロットは、エンジンの故障が着
陸決定点以前に発生した場合に限り、以下のような手順
で着陸復行するのが一般的である。エンジンが１基停止
すると直ちに機首を下げて安全な速度まで増速し、その
後安全が確保できる最低高度まで上昇する。この間のト
ルク制限値は、片発不作動時の２．５分定格出力であ
る。安全高度まで上昇した後は、最も効率のよい上昇速
度で上昇し、再度、着陸進入を試みる。この間のトルク
制限値は、片発不作動時の３０分定格出力である。

【０００６】このようにして着陸復行する場合など、特
に緊急時には制限値が時間とともに変化し、このような
場合には、パイロットは、これらの限界を超えないよう
に複数の飛行計器を確認したり、機外の状況を確認した
りするなど、煩雑なチェックをしながら飛ぶ必要があ
り、パイロットのワークロード（作業負担）増加の一因
となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、運用限界のチェックに要するワークロードを低減
して、運用限界付近での飛行安全を高めることができる
飛行領域逸脱の警告方法および装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、機体の運用限
界に基づいて、危険度が低い側の予備警告領域と、危険
度が高い側の超過警告領域とから成る２段階の警告領域
を設定し、機体の飛行状態が予備警告領域にあるときに
は、操縦入力手段の操縦フィール特性を、中立位置が操
縦入力手段の操作方向と反対方向に移動されるとともに
フィール傾斜が増加されるように変更して予備警告を発
し、機体の飛行状態が超過警告領域にあるときには、操
縦入力手段の操縦フィール特性を、前記予備警告におけ
る操縦フィール特性の変更に加えて、ブレークアウト力
を増加させて超過警告を発することを特徴とする飛行領
域逸脱の警告方法である。本発明に従えば、機体の飛行
状態が、機体の運用限界付近にあるときに、予備警告お
よび超過警告の２段階の警告を発してパイロットに知ら
せることができる。これによって、機体の飛行状態が危
険な領域に近付きまたは危険な領域内にあることを、パ
イロットに段階的に認識させ、危険回避のための判断を
する余裕を与えることができる。

【０００９】

【００１０】また機体の飛行状態が、機体の運用限界付
近にあることを、操縦入力手段の操縦フィールの変化に
よってパイロットに知らせることができる。これによっ
て、機体の飛行状態が危険な領域に近付きまたは危険な
領域内にあることを、パイロットに機体の操縦感覚によ
って認識させることができ、パイロットは複数の計器類
を見ることなく、飛行状態が危険な領域に接近または突
入したことを認識することができる。操作フィール特性
の変更は、予備警告を発する場合には、中立位置が操作
方向と反対方向にずれるように変更されるとともに、フ
ィール傾斜が増加するように変更され、超過警告を発す
る場合には、予備警告の変更に加えてさらにブレークア
ウト力が増加するように変更される。予備警告を発する
ときに、フィール傾斜だけを変化させた場合には、操縦
変位が中立位置付近にあるときに、操縦力の変化が小さ
く分かりにくい。また中立位置だけを変化させた場合に
は、所望の操縦力変化を得るための中立位置変化が非常
に大きくなってしまう。中立位置とフィール傾斜との両
方を変化させることによって、操縦変位がどこにあって
も一定の操縦力変化を得ることができるようにすること
ができ、かつ中立位置とフィール傾斜の変化量が適切な
範囲に収まる。また中立位置を変化させることによっ
て、パイロットが操縦力を緩めた場合に飛行状態の危険
度の低くなる安全な領域に向かうように移行するように
操縦入力が与えられ、飛行状態が充分安全な領域まで戻
すことができる。さらに超過警告時に、ブレークアウト
力を変化した場合には、操縦変位がどこにあっても一定
の操縦力Ｆ変化を得ることができるとともに、フィール
傾斜のさらなる増加によって、オーバーライドすること
ができなくなることを防止している。

【００１１】さらに本発明は、操縦入力部と操縦入力部
に与える操縦フィール特性を発生するフィール発生部と
を有する操縦入力手段と、機体の飛行状態を検出するセ
ンサと、機体の運用限界に基づいて、危険度が低い側の
予備警告領域と、危険度が高い側の超過警告領域とから
成る２段階の警告領域を設定し、センサから与えられる
機体の飛行状態が予備警告領域にあるときには予備警告
を指示し、センサから与えられる機体の飛行状態が超過
警告領域にあるときには超過警告を指示する警告指示手
段と、警告指示手段から予備警告が指示されたとき、操
縦入力手段の操縦フィール特性を決定するパラメータ
を、中立位置が操縦入力手段の操作方向と反対方向に移
動されるとともにフィール傾斜が増加されるように算出
して操縦入力手段に与え、警告指示手段から超過警告が
指示されたとき、操縦入力手段の操縦フィール特性を決
定するパラメータを、前記予備警告における操縦フィー
ル特性の変更に加えて、ブレークアウト力を増加させる
ように算出して操縦入力手段に与える警告発生手段とを
備え、操縦入力手段は、警告発生手段からのパラメータ
に対応して、フィール発生部が操縦フィール特性を変更
して、操縦入力部のフィールを変化してパイロットに警
告を与えることを特徴とする飛行領域逸脱の警告装置で
ある。本発明に従えば、センサによって検出される飛行
状態が、機体の運用限界に基づく予備警告領域および超
過警告領域の２段階の警告領域にそれぞれあるとき、各
警告領域に対応した警告が警告指示手段によって指示さ
れる。警告が指示されると、指示に対応して警告がパイ
ロットに与えられる。これによって、機体の飛行状態が
危険な領域に近付きまたは危険な領域内にあることを、
パイロットに段階的に認識させ、危険回避のための判断
をする余裕を与えることができる。

【００１２】

【００１３】警告が指示されると、指示に対応して警告
発生手段によって、操縦入力手段の操縦フィール特性を
決定するパラメータが算出され、操縦入力手段に与えら
れて、操縦入力手段の操縦入力部のフィールの変化によ
って、パイロットに警告が与えられる。これによって、
機体の飛行状態が危険な領域に近付きまたは危険な領域
内にあることを、パイロットに機体の操縦感覚によって
認識させることができ、パイロットは複数の計器類を見
ることなく、飛行状態が危険な領域に接近または突入し
たことを認識することができる。警告発生手段に、警告
指示手段から予備警告の指示が与えられた場合には、中
立位置が操作方向と反対方向にずれるように変更される
とともに、フィール傾斜が増加するようにパラメータが
算出されて操縦入力手段に与えられ、操縦フィール特性
が変更される。警告発生手段に、警告指示手段から超過
警告の指示が与えられた場合には、予備警告の操縦フィ
ール特性の変更に加えてさらにブレークアウト力が増加
するようにパラメータが算出されて操縦入力部に与えら
れ、操縦フィール特性が変更される。予備警告を発する
ときに、フィール傾斜だけを変化させた場合には、操縦
変位が中立位置付近にあるときに、操縦力の変化が小さ
く分かりにくい。また中立位置だけを変化させた場合に
は、所望の操縦力Ｆ変化を得るための中立位置変化が非
常に大きくなってしまう。中立位置とフィール傾斜との
両方を変化させることによって、操縦変位がどこにあっ
ても一定の操縦力変化を得ることができるようにするこ
とができ、かつ中立位置とフィール傾斜の変化量が適切
な範囲に収まる。また中立位置を変化させることによっ
て、パイロットが操縦力を緩めた場合に飛行状態の危険
度の低くなる安全な領域に向かうように移行するように
操縦入力が与えられ、飛行状態Ｘが充分安全な領域まで
戻すことができる。さらに超過警告時に、ブレークアウ
ト力を変化した場合には、操縦変位がどこにあっても一
定の操縦力変化を得ることができるとともに、フィール
傾斜のさらなる増加によって、オーバーライドすること
ができなくなることを防止している。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
飛行領域逸脱の警告装置１０の構成を示すブロック図で
ある。警告装置１０は、たとえばヘリコプタなどの航空
機が、飛行中に安全な飛行領域から危険な領域に近付き
つつあること、または安全な飛行領域から逸脱して危険
な領域にあることを、パイロットに警告するための装置
であって、基本的に、操縦入力手段１１と、検出センサ
１２と、警告指示手段１３と、警告発生手段１４とを備
える。

【００１５】操縦入力手段１１は、たとえばヘリコプタ
のロータブレードのピッチ角を操作するためのコレクテ
ィブピッチレバーであって、入力レバー１７と、フィー
ル発生部１８とを有する。操縦入力部である入力レバー
１７は、パイロットが角変位操作することによって、そ
の角変位量δに対応するロータブレードのピッチ角を指
示することができる。フィール発生部１８は、フィール
すなわち操縦感覚を入力レバー１７に与えるために、操
縦フィール特性を発生して入力レバー１７に与えてい
る。操縦フィール特性は、入力レバー１７に与える操作
力Ｆと、このときの入力レバー１７の角変位量δとの関
係であり、図２に示すように基本的に、フィール傾斜
ｇ、中立位置δ_NPおよびブレークアウト力Ｆ_B，−Ｆ_Bに
よって決定され、これらの各パラメータｇ，δ_NP，
Ｆ_B，−Ｆ_Bを変更することによって、たとえば機体の飛
行状態およびパイロットの好みなどに対応して、操縦フ
ィール特性を任意に変更することができる。たとえば図
２においては、ｇ＝ｇ０、δ_NP＝δ_NP０、Ｆ_B＝Ｆ_B０、
−Ｆ_B＝−Ｆ_B０である。

【００１６】検出センサ１２は、たとえばエンジン出力
トルクセンサ、対気速度センサなどであって、飛行中
に、エンジンの出力トルク、対気速度などの機体の飛行
状態Ｘをリアルタイムで検出し、警告指示手段１３に与
える。警告指示手段１３は、検出センサ１２から与えら
れる飛行状態Ｘなどに基づいて、運用限界Ｘｌｉｍ、た
とえばエンジンの出力トルクの制限値、対気速度の制限
値などを随時算出し、さらにこの運用限界Ｘｌｉｍと現
在の飛行状態Ｘとを比較して制限値までの余裕を計算
し、どのような警告を与えるかを、警告発生手段１４に
指示する。すなわち、算出された運用限界Ｘｌｉｍに基
づいて、図３を参照して後述する警告領域Ｓｐ１，Ｓｅ
１，Ｓｐ２，Ｓｅ２を設定し、飛行状態Ｘが警告領域Ｓ
ｐ１，Ｓｅ１，Ｓｐ２，Ｓｅ２にあるときに、その警告
領域Ｓｐ１，Ｓｅ１，Ｓｐ２，Ｓｅ２に対応した警告を
指示する。

【００１７】警告発生手段１４は、警告指示手段１３か
ら与えられる指示に基づいて、パイロットに与える警告
情報、すなわち本形態において操縦フィール特性を決定
する各パラメータｇ，δ_NP，Ｆ_B，−Ｆ_Bを発生し、操縦
入力装置１１のフィール発生部１８に与える。これによ
って、フィール発生部１８で発生される操縦フィール特
性が変更されて、入力レバー１７のフィールを変化して
パイロットに警告を発する。したがって、パイロットは
入力レバー１７のフィールの変化から、機体の飛行状態
が安全な飛行領域から運用限界に近付き、または運用限
界以上の危険な領域にあることを、認識することができ
る。このように、本形態では操縦入力手段１１が、パイ
ロットに警告を与える警告伝達手段として機能してい
る。

【００１８】さらにパイロットに、機体の飛行状態が危
険な領域に近付きまたは危険な領域内にあることを、機
体の操縦感覚によって認識させることができ、パイロッ
トは複数の計器類を見ることなく、飛行状態の運用限界
への接近を認識することができる。このようにパイロッ
トが容易に飛行状態を認識できる。

【００１９】図３は警告フラグＦの一例を示す図であ
り、図３（１）は飛行状態Ｘの危険度が高くなる方向に
移行する場合の警告フラグＦを示し、図３（２）は飛行
状態Ｘの危険度が低くなる方向に移行する場合の警告フ
ラグＦを示す。警告指示手段１３では、前述のようにま
ず、検出センサ１２からの飛行状態など、現在の状況に
基づいた運用限界Ｘｌｉｍが算出される。次にこの運用
限界Ｘｌｉｍに基づいて、警告領域Ｓｐ１，Ｓｅ１，Ｓ
ｐ２，Ｓｅ２が設定される。警告領域Ｓｐ１は、予備警
告領域であり、運用限界Ｘｌｉｍよりも第１マージンＭ
１だけ危険度が低い状態Ｘｂから運用限界Ｘｌｉｍに達
する前までの領域であって、 Ｘｂ ≦ Ｘ＜Ｘｌｉｍ …（１） を満たす飛行状態Ｘは、警告領域Ｓｐ１にあると判断さ
れる。警告領域Ｓｅ１は、超過警告領域であり、運用限
界Ｘｌｉｍに達した危険な領域であって、 Ｘｌｉｍ ≦ Ｘ …（２） を満たす飛行状態Ｘは、警告領域Ｓｅ１にあると判断さ
れる。

【００２０】警告領域Ｓｐ２は、予備警告領域であり、
運用限界Ｘｌｉｍよりも第１マージンＭ１および第２マ
ージンＭ２だけ危険度が低い状態Ｘｆ１から運用限界Ｘ
ｌｉｍよりも第２マージンＭ２だけ危険度が低い状態Ｘ
ｆ２に達する前までの領域であって、 Ｘｆ１ ≦ Ｘ＜Ｘｆ２ …（３） を満たす飛行状態Ｘは、警告領域Ｓｐ２にあると判断さ
れる。警告領域Ｓｅ２は、超過警告領域であり、運用限
界Ｘｌｉｍよりも第２マージンＭ２だけ危険度が低い状
態Ｘｆ２に達した危険な領域またはその危険な領域に極
めて接近した領域であって、 Ｘｆ２ ≦ Ｘ …（４） を満たす飛行状態Ｘは、警告領域Ｓｅ２にあると判断さ
れる。ここで第１および第２マージンＭ１，Ｍ２は、機
種やパイロットの好みなどによって予め設定される値で
あり、Ｍ１＞Ｍ２を満たしている。

【００２１】警告指示手段１３では、このような各警告
領域Ｓｐ１，Ｓｅ１，Ｓｐ２，Ｓｅ２を設定して、飛行
状態Ｘが各警告領域Ｓｐ１，Ｓｐ２よりも充分に安全な
領域Ｓｓ１，Ｓｓ２をも含んで３つの領域に分け、各領
域に対応して次のような警告を指示する。充分に安全な
領域Ｓｓ１，Ｓｓ２にあるときには、警告フラグＦ＝０
とし、飛行状態Ｘが充分に安全な領域にあることを示
し、警告を指示しない。飛行状態Ｘが各警告領域Ｓｐ
１，Ｓｐ２にあるときには、警告フラグＦ＝１とし、飛
行状態Ｘが危険な領域に近づいていることを示し、第１
段階の警告、すなわち予備警告を指示する。飛行状態Ｘ
が各警告領域Ｓｅ１，Ｓｅ１にあるときには、警告フラ
グＦ＝２とし、飛行状態Ｘが危険な領域に突入し、ある
いは極めて近づいていることを示し、第２段階の警告、
すなわち超過警告を指示する。

【００２２】このように警告領域を２段階に設定するこ
とによって、パイロットは、機体の危険な状態を段階的
に認識して、正確な状況把握をすることができる。また
運用限界よりも危険度が低い安全な領域に予備警告領域
を設定することによって、運用限界に達する前にパイロ
ットが運用限界以上の危険な領域に突入することを回避
するか、または敢行するかを判断する余地を与えること
ができる。さらに、飛行状態Ｘの危険度が高くなりつつ
ある場合に各警告領域に入る飛行状態の設定値、すなわ
ち予備警告および超過警告の開始設定値Ｘｂ，Ｘｌｉｍ
よりも、飛行状態Ｘの危険度が低くなる場合に各警告領
域から出る飛行状態の設定値、すなわち予備警告および
超過警告の終了設定値Ｘｆ１，Ｘｆ２を、第２マージン
Ｍ２だけ危険度が低い側にずらすことによって、いわゆ
るヒステリシス的な特性を持たせ、警告の煩雑な変化、
本形態においては操縦フィール特性の煩雑な変化を防止
することができる。

【００２３】図４は、警告指示手段１３における警告フ
ラグＦの判定のフローチャートである。警告指示手段１
３では、まずステップａ１で、制限値、すなわち運用限
界Ｘｌｉｍが検出センサ１２によって検出される飛行状
態などから算出される。次にステップａ２で、飛行状態
Ｘが予備警告終了設定値Ｘｆ１よりも危険度が低い安全
領域側にあるか判断され、安全領域側にあると判断され
ると、ステップａ３に移行し、飛行状態Ｘが、危険度が
高くなる方向に移行する場合および危険度が低くなる方
向に移行する場合の両方の場合において充分安全な領域
Ｓｓ１，Ｓｓ２のいずれかにあるので、警告フラグＦ＝
０とする。

【００２４】ステップａ２で、飛行状態Ｘが予備警告終
了設定値Ｘｆ１に達して危険度が高い領域にあると判断
されると、ステップａ４で、飛行状態Ｘが予備警告開始
設定値Ｘｂよりも安全領域側にあるか判断され、安全領
域側にあると判断されると、ステップａ５に移行する。
ステップａ５では、現在の警告フラグＦが１であるか判
断され、現在の警告フラグＦが１でない場合には、ステ
ップａ６で飛行状態Ｘの危険度が高くなる方向に移行し
つつある状態にあり、飛行状態Ｘが領域Ｓｓ１にあるの
で、警告フラグＦ＝０とし、現在の警告フラグＦが１で
ある場合には、ステップａ７で飛行状態Ｘの危険度が低
くなる状態にあり、飛行状態Ｘが予備警告領域Ｓｐ２に
あるので、警告フラグＦ＝１とする。

【００２５】ステップａ４で、飛行状態Ｘが予備警告開
始設定値Ｘｂに達して危険度が高い領域側にあると判断
されると、ステップａ８で、飛行状態Ｘが超過警告終了
設定値Ｘｆ２よりも安全領域側にあるか判断され、安全
領域側にあると判断されると、ステップａ９に移行し、
飛行状態Ｘの危険度が高くなる方向に移行する場合およ
び危険度が低くなる方向に移行する場合の両方の場合に
おいて予備警告領域、すなわち飛行状態Ｘが各領域Ｓｐ
１，Ｓｐ２のいずれかにあるので、警告フラグＦ＝１と
する。

【００２６】ステップａ８で、飛行状態Ｘが超過警告終
了設定値Ｘｆ２に達して危険度の高い領域側にあると判
断されると、ステップａ１０で、飛行状態Ｘが超過警告
開始設定値、すなわち運用限界Ｘｌｉｍよりも安全領域
側にあるか判断され、安全領域側にあると判断される
と、ステップａ１１に移行する。ステップａ１１では、
現在の警告フラグＦが２であるか判断され、現在の警告
フラグＦが２でない場合には、ステップａ１２で飛行状
態Ｘの危険度が高くなる方向に移行しつつある状態にあ
り、飛行状態Ｘが領域Ｓｐ１にあるので、警告フラグＦ
＝１とし、現在の警告フラグＦが２である場合には、ス
テップａ１３で飛行状態Ｘの危険度が低くなる方向に移
行する状態にあり、飛行状態Ｘが超過警告領域Ｓｅ２に
あるので、警告フラグＦ＝２とする。

【００２７】ステップａ１０で、飛行状態Ｘが運用限界
Ｘｌｉｍに達して危険度の高い領域側にあると判断され
ると、飛行状態Ｘの危険度が高くなる方向に移行する場
合および危険度が低くなる方向に移行する場合の両方の
場合において超過警告領域Ｓｅ１，Ｓｅ２のいずれかに
あるので、警告フラグＦ＝２とする。このようにして判
定される警告フラグＦが、警告指示手段１３から指示内
容として、警告発生手段１４に与えられる。

【００２８】図５は、警告発生手段１４で発生される各
パラメータｇ，δ_NP，Ｆ_B，−Ｆ_Bによって変更される操
縦フィール特性を示す図であり、図５（１）は、警告フ
ラグＦ＝０のときの操縦フィール特性を示し、図５
（２）は、警告フラグＦ＝１のときの操縦フィール特性
を示し、図５（３）は、警告フラグＦ＝２のときの操縦
フィール特性を示す。警告発生手段１４は、前述のよう
に、警告指示手段１３から与えられる指示に基づいて、
操縦フィール特性を決定する各パラメータｇ，δ_NP，Ｆ
_B，−Ｆ_Bを発生し、これによって操縦フィール特性を変
更する。すなわち、警告発生手段１４には、警告指示手
段１３から警告フラグＦがどのような警告を与えるかの
指示として与えられ、これに対応して、操縦フィール特
性が変更される。

【００２９】警告発生手段１４に、警告指示手段１３か
ら警告フラグＦ＝０が与えられると、すなわち警告なし
の指示が与えられた場合には、図２に示す操縦フィール
特性と同様の各パラメータｇ＝ｇ０，δ_NP＝δ_NP０，Ｆ
_B＝Ｆ_B０，−Ｆ_B＝−Ｆ_B０を発生し、すなわち通常時の
操縦フィール特性から変更されない。警告発生手段１４
に、警告指示手段１３から警告フラグＦ＝１が与えられ
ると、すなわち予備警告の指示が与えられた場合には、
後述するように、中立位置δ_NP＝δｎｐｗとされて現在
の操作方向と反対方向にずれるように変更されるととも
に、フィール傾斜ｇ＝ｇｐｗとされて増加するように変
更され、図５（２）に示される操縦フィール特性に変更
される。警告発生手段１４に、警告指示手段１３から警
告フラグＦ＝２が与えられると、すなわち超過警告の指
示が与えられた場合には、ブレークアウト力Ｆ_B ＝Ｆｐ
ｗ，−Ｆ_B ＝Ｆｐｗとされて増加するように変更され、
図５（３）に示される操縦フィール特性に変更される。

【００３０】予備警告を発するときに、フィール傾斜α
₁ だけを変化させた場合には、操縦変位δが中立位置δ
_NP０付近にあるときに、操縦力の変化が小さく分かりに
くい。また中立位置δ_NPだけを変化させた場合には、所
望の操縦力Ｆ変化を得るための中立位置変化が非常に大
きくなってしまう。中立位置δ_NPとフィール傾斜ｇとの
両方を変化させることによって、操縦変位がどこにあっ
ても一定の操縦力Ｆ変化を得ることができ、かつ中立位
置δ_NPとフィール傾斜ｇの変化量が適切な範囲に収ま
る。また中立位置δ_NPを変化させることによって、パイ
ロットが操縦力Ｆを緩めた場合に飛行状態の危険度の低
くなる方向に移行するように操縦入力が与えられ、飛行
状態Ｘが充分安全な領域まで戻すことができる。さらに
超過警告時に、ブレークアウト力Ｆ_B，−Ｆ_Bを変化した
場合には、操縦変位がどこにあっても一定の操縦力Ｆ変
化を得ることができるとともに、フィール傾斜ｇのさら
なる増加によって、オーバーライドすることができなく
なることを防止している。

【００３１】図６は予備警告時のフィール傾斜ｇおよび
中立位置δ_NPの変化量の算出手順を示すフローチャート
であり、図７は図６に示すフローチャートによるフィー
ル傾斜ｇおよび中立位置δ_NPの変化量の算出手順を説明
するための図である。前述のように入力レバー１７がど
のように変位されていても、一定の操縦力変化を得るた
めに、操縦力変化量Ｆｐｗは、予め決定されている。

【００３２】通常時の中立位置δ_NP０からの操作量δｓ
が予め定める一定量δｐｗ以下の場合、すなわち中立位
置からの変位量が小さい場合には、前述のようにフィー
ル傾斜ｇの増加だけでは、前記一定の操縦力変化を得る
ことが困難であるため、中立位置を変化させる必要があ
る。このような場合には、中立位置δ_NPを、δ_NP０から
δｐｗ−δｓだけパイロットの操作方向と逆に移動させ
て、中立位置とパイロットの操作位置との間にフィール
傾斜の変化による操縦力変化が充分感じられるだけの感
覚、すなわち中立位置変化量δｐｗを確保する。また通
常時の中立位置δ_NP０からの操作量δｓが予め定める一
定量δｐｗより大きい場合、すなわち中立位置からの変
位量が大きい場合には、中立位置の変更はしない。この
場合に、中立位置の変化による操縦力増加Ｆｎは、 Ｆｎ ＝ ｍａｘ（０，ｇ０（δｐｗ−δｓ）） …（５） で与えられる。ここで、ｇ０は通常時のフィール傾斜で
ある。フィール傾斜の増加による操縦力変化はＦｐｗ−
Ｆｎで与えられ、中立位置とパイロットの操作位置との
間隔は、 δｓ＋ｍａｘ（０，δｐｗ−δｓ） …（６） で与えられるので、予備警告のフィール傾斜ｇｐｗは、 ｇｐｗ＝ｇ０＋（Ｆｐｗ−Ｆｎ）／（δｓ＋ｍａｘ(０，δｐｗ−δｓ)） …（７） で与えられる。さらに超過警告時には、Ｆ_B ＝Ｆｐｗと
して、ブレークアウト力Ｆ_Bが増加される。

【００３３】このような操縦フィール特性の変化によっ
て、パイロットに警告を与える方法は、操縦フィール特
性のフィール傾斜ｇ、中立位置δ_NP、およびブレークア
ウト力Ｆ_B，−Ｆ_Bを任意に変更できる機能を有する操縦
入力装置であれば適用することができる。また操縦フィ
ール特性の変更は、上述のような変更に限られることは
なく、たとえば入力レバー１７の現在の変位位置からフ
ィール傾斜が増加するように、フィール傾斜を２段階に
する、または、入力レバー１７の現在の変位位置におい
て、操縦力が急激に変化するように、段差を形成するな
ど、他の特徴の操縦フィール特性に変更するようにして
もよい。

【００３４】図８は、警告装置１０を双発ヘリコプタの
メインロータのトルクの制限に対する警告装置として適
用した場合の構成を示すブロック図である。検出センサ
１２は、各エンジンの出力軸のトルクを検出する第１ト
ルクセンサ３０および第２トルクセンサ３１と、機体の
対気速度を検出する対気速度センサ３２とから構成され
る。各センサ３０〜３２によって検出された出力トルク
および対気速度は、警告指示手段１３に与えられる。

【００３５】警告指示手段１３では、まず図９および図
１０に示すフローチャートに従って、制限値演算回路３
５において、各センサ３０〜３２からの出力トルクおよ
び対気速度に基づいて、運用限界であるトルクの制限値
Ｘｌｉｍが算出、すなわち表１に示す制限値が選ばれ
る。図９を参照して、まずステップｃ１で、２基のエン
ジンが両方とも正常であるか判断され、２基のエンジン
が両方とも正常である場合を除いて以降の処理へ以降
する。

【００３６】ステップｃ１で、２基のエンジンが共に正
常であると判断された場合には、ステップｃ２へ移行
し、対気速度Ｖが最良上昇速度を超えているか判断され
る。対気速度Ｖが最良上昇速度を超えていない場合に
は、ステップＣ３へ移行し、現在の出力トルクが通常飛
行時に使用可能な両エンジン正常時の連続最大値を超え
ているか判断される。この連続最大値を超えていないと
判断されると、ステップｃ４へ移行し、離陸出力を使用
したかどうか判断される。すなわち離陸時には安全に離
陸するために大きな出力を必要とするので、制限値が緩
められており、この状態で出力を得たどうか判断され
る。離陸出力を使用していない場合には、ステップｃ５
で制限値を離陸最大として制限値を緩めて処理を終了
し、離陸出力を使用した後は、ステップｃ６で制限値を
連続最大、つまり通常状態の連続てきに用いる場合の最
大値として処理を終了する。

【００３７】ステップｃ２で、対気速度Ｖが最良上昇速
度を超えている場合には、ステップＣ７へ移行し、制限
値を連続最大、つまり通常状態の連続的に用いる場合の
最大値として処理を終了する。またステップＣ３で現在
の出力トルクが連続最大値を超えている場合には、ステ
ップｃ８へ移行し、離陸のために出力トルクの制限値を
たとえば５分間の時間制限付きで緩めるために、離陸出
力計時カウンタを更新して、ステップｃ９へ移行し、制
限時間に到達したか判断され、制限時間に達していない
場合には、ステップｃ４以降の処理へ移行し、制限時間
に到達している場合には、ステップｃ１０で離陸出力を
使用したとしてフラグを１とした後にステップｃ４以降
の処理へ移行する。

【００３８】図１０を参照して、２基のエンジンが両方
とも正常であると判断されず、以降に移行した場合に
は、ステップｃ１１で、２基のエンジンのうちいずれか
片方のエンジンだけが故障しているか判断され、片方の
エンジンだけが故障しているのではない場合には、ステ
ップｃ１２へ移行し、２基のエンジンがともに故障して
いる状態にあるので、トルクの制限なしとして、処理を
終了する。

【００３９】ステップｃ１１でいずれか片方のエンジン
だけが故障している場合には、ステップｃ１３へ移行
し、現在の出力トルクが３０分間定格出力トルクを超え
ているか判断され、３０分定格出力トルクを超えていな
い場合には、ステップｃ１４へ移行し、現在の出力トル
クが片発不作動時の連続最大出力トルクを超えているか
判断される。この連続最大出力トルクの超えていない場
合には、ステップｃ１５へ移行し、３０分間定格出力ト
ルクを使用したかどうか判断される。すなわちエンジン
が１基不作動の状態では、緊急時の危険回避のためなど
に、大きな出力を必要とするので、制限値が緩められて
おり、この状態での出力を得たどうか判断される。３０
分間定格出力トルクを使用していない場合には、ステッ
プｃ１６へ移行し、２．５分間定格出力トルクを使用し
たかどうか判断される。すなわちエンジンが１基不作動
の状態では、緊急時の危険回避のためなどに、大きな出
力を必要とするので、３０分間定格出力を使用していな
いときにさらに制限値が緩められており、この状態での
出力を得たどうか判断される。２．５分間定格出力を使
用していない場合には、ステップｃ１７で制限値を２．
５分間定格出力として処理を終了し、２．５分間定格出
力を使用している場合には、ステップｃ１８で制限値を
３０分間定格出力として処理を終了する。

【００４０】ステップｃ１３で現在の出力トルクが３０
分間定格出力を超えている場合には、ステップｃ１９へ
移行し、出力トルクの制限値を時間制限付きで緩めるた
めに、２．５分間定格出力計時カウンタを更新して、ス
テップｃ２０へ移行し、制限時間に到達したか判断され
る。制限時間に達していない場合には、ステップｃ１５
以降の処理へ移行し、制限時間に到達している場合に
は、ステップｃ２１で２．５分間定格出力を使用したと
してフラグを１とした後にステップｃ１５以降の処理へ
移行する。またステップｃ１４で現在の出力トルクが３
０分間定格出力を超えている場合には、ステップｃ２２
へ移行し、出力トルクの制限値を時間制限付きで緩める
ために、３０分間定格出力計時カウンタを更新して、ス
テップｃ２３へ移行し、制限時間に到達したか判断され
る。制限時間に達していない場合には、ステップｃ１５
以降の処理へ移行し、制限時間に到達している場合に
は、ステップｃ２４で３０分間定格出力を使用したとし
てフラグを１とした後にステップｃ１５以降の処理へ移
行する。ステップｃ１５で３０分間定格出力を使用して
いる場合には、ステップｃ２５で制限値をエンジンが１
基不作動時の連続最大値として、処理を終了する。

【００４１】このようなフローチャートに従って、制限
値演算回路３５で、制限値が演算される。つまり、制限
値として、両エンジン正常時の離陸最大および連続最
大、ならびに片エンジン不作動時の２．５分間定格、３
０分間定格および連続最大が、たとえば前述の表１に示
すように選ばれる。

【００４２】再び図８を参照して、警告指示手段１３で
は、さらに、警告フラグ演算回路３６に、制限値演算回
路３５からトルクの制限値が与えられるとともに、各ト
ルクセンサ３０，３１から検出トルクが与えられ、警告
フラグ演算回路３６において、図４に示すフローチャー
トに従って警告フラグＦが演算される。演算された警告
フラグ３６が警告発生手段１４に与えられ、前述のよう
に操縦フィール特性を変更してパイロットに警告が与え
れる。

【００４３】図１１は、双発ヘリコプタが滑走路４０に
向けて進入降下中に、降下決定点以前にエンジン１基が
故障した場合に着陸復行するときの高度の推移を示す図
である。また図１２（１）はトルク制限値および実際の
出力トルクの時歴を示し、図１２（２）は警告フラグＦ
の時歴を示し、図１２（３）は中立位置δ_NPの時歴を示
し、図１２（４）はフィール傾斜ｇの時歴を示し、図１
２（５）はブレークアウト力Ｆ_B の時歴を示す。図１１
および図１２を参照して、警告装置１０の動作を、着陸
復行を例にとって説明する。

【００４４】時刻Ｔ０から、２基のエンジンが両方とも
正常な状態で滑走路４０に向けて進入降下中に、時刻Ａ
において片方のエンジンが故障して停止した場合、その
エンジン停止が着陸決定点（ＬＤＰ：１２０ｆｔ）以前
に発生している場合には、パイロットは、入力レバー１
７を引き上げるように操作して、機体の大きな浮力を得
るように操作する。このとき警告指示手段１３は、各ト
ルクセンサ３０からの信号の変化によって、片方のエン
ジンが停止したことを検知し、トルク制限値Ｘｌｉｍを
片発不作動時の２．５分間定格出力に設定する。

【００４５】パイロットの入力レバー１７の操作に追従
してトルクＸが上昇し、時刻Ａ１で片発不作動時の連続
最大以上となり、この時点で３０分計測タイマが計時を
開始し、時刻Ｂで片発不作動時の３０分間定格出力を超
え、この時点から２．５分計測用タイマが計時を開始す
る。さらにトルクＸが上昇し、時刻ＣでトルクがＸ＝Ｘ
ｌｉｍ−Ｍ１となり、予備警告領域に突入すると、警告
指示装置１３が警告フラグＦ＝１として予備警告を警告
発生手段１４に指示する。これに応答して警告発生手段
１４が中立位置δ_NPを操作変位方向と逆方向に変位する
とともにフィール傾斜ｇを増加して、警告を発する。こ
れによって、パイロットは、操縦力の変化からトルクＸ
が制限値Ｘｌｉｍに近付いたことを認識する。

【００４６】パイロットがさらにトルクが必要であると
判断して入力レバー１７を引き上げ続けると、やがて時
刻ＤでトルクＸが制限値Ｘｌｉｍを超える。このとき、
警告指示手段１３は、警告フラグＦ＝２として超過警告
を指示する。これに応答して警告発生手段１４がブレー
クアウト力Ｆ_B を増加して警告を発する。これによっ
て、パイロットは、操縦力の変化からトルクＸが制限値
Ｘｌｉｍ以上になったことを認識し、操縦力を緩めてト
ルクＸが制限値Ｘｌｉｍよりも小さい領域に収まるよう
に操縦する。時刻ＥでトルクがＸ＝Ｘｌｉｍ−Ｍ２より
も低くなったときに警告フラグＦ＝１となり、ブレーク
アウト力Ｆ_B が通常時の値に戻る。このときトルクＸは
制限値Ｘｌｉｍに対してＭ２の余裕を有しており、ブレ
ークアウト力Ｆ_B の低下で入力レバー１８が過渡的に引
き上げられても直ちに超過警告に入ることがない。これ
によって、パイロットは、制限値に充分近いトルクを持
続させて操縦することができる。

【００４７】やがて２．５分計測用タイマが２．５分を
計時した時点、すなわち時刻Ｆでトルク制限値Ｘｌｉｍ
は３０分定格出力に減少する。この２．５分定格出力が
使用できる間に、パイロットは、たとえば対気速度Ｖ＝
５０ｋｔまで増速して、２００ｆｔまで上昇し、すなわ
ち第１工程４２を行い、たとえば対気速度Ｖ＝６５ｋｔ
まで増速する。すなわち第２工程４３を行う。時刻Ｆで
２．５分定格出力ぎりぎりのトルクＸを使用していた場
合には、制限値超過となり、警告指示手段１３は警告フ
ラグＦ＝２として再び超過警告を指示する。これによっ
て、再びパイロットはブレークアウト力Ｆ_B の増加か
ら、超過警告を認識して、入力レバー１７をトルクＸが
制限値Ｘｌｉｍより小さい領域に収まるように操縦す
る。時刻ＧでトルクがＸ＝Ｘｌｉｍ−Ｍ２よりも低くな
ったときに警告フラグＦ＝１となり、ブレークアウト力
Ｆ_B が通常時の値に戻る。このときトルクＸは制限値Ｘ
ｌｉｍに対してＭ２の余裕を有しており、ブレークアウ
ト力Ｆ_B の低下で入力レバー１８が過渡的に引き上げら
れても直ちに超過警告に入ることがない。これによっ
て、パイロットは、制限値Ｘｌｉｍに充分近いトルクを
持続させて操縦することができる。

【００４８】さらに連続最大を超えた時刻Ａ１から３０
分計測タイマがカウントを開始しており、このタイマが
３０分を計時するまでに安全な状態まで復帰、たとえば
対気速度Ｖ＝６５ｋｔで１０００ｆｔまで上昇し、すな
わち第３工程４４を行い、再び着陸態勢に入った場合、
トルクＸが徐々に低下して、時刻ＨでＸ＝Ｘｌｉｍ−
（Ｍ１＋Ｍ２）となり、警告指示手段は、警告フラグＦ
＝０となって警告を指示しなくなり、警告発生手段１４
は、フィール傾斜ｇを元に戻す。ただし、中立位置δ_NP
は元に戻さず、変位したままにしておき、トルクＸが制
限値Ｘｌｉｍに近づくように大きくなりにくくすること
ができる。

【００４９】上述した動作は、本発明の警告装置１０の
動作の一例に過ぎず、たとえば、３０分計測タイマが計
時を開始してから３０分たった後に、トルクＸが３０分
定格ぎりぎりであった場合には、その時点で連続最大の
制限値Ｘｌｉｍを超えていることになり、再び超過警告
が発せられ、上述と同様にパイロットが制限値Ｘｌｉｍ
よりも小さい領域に収まるように操縦する場合もある。
また、パイロットは、超過警告を受けた状態でも危険回
避のためにやむおえずオーバーライドすることが可能で
あることは言うまでもない。

【００５０】上述した形態は、本発明の実施の形態の一
例に過ぎず、他の形態であってもよく、たとえば、警告
領域を運用限界を超えた領域だけの一段階にして、警告
を少なくしてパイロットの操縦の自由性を尊重するよう
にしてもよく、または警告領域を、運用限界を超えた領
域と運用限界を超えるまえに２段階の計３段階の警告領
域を設定するなど３段階以上の警告領域を設定するよう
にして、機体の現在の飛行状態の把握を容易にしてもよ
く、またこれらの警告領域をパイロットが選択的に設定
できるようにして、パイロットの熟練度および好みに対
応できるようにしてもよい。

【００５１】また警告は、赤色ランプを点灯するなどし
てパイロットの視覚に訴えるようにしてもよく、警告音
を発して聴覚に訴えるようにしてもよい。このように視
覚および聴覚に訴えることによって、入力レバー１７の
操作性を維持した状態で、複数の計器類から読み取るな
どの複雑な作業を必要とすることなく、パイロットが警
告を受け取ることができる。

【００５２】また上述の形態は、双発ヘリコプタのエン
ジンの出力トルクの制限に対する警告装置１０として説
明したけれども、その他のたとえば対気速度の制限に対
する警告装置としても、好適に実施することができる。
また単発ヘリコプタまたはヘリコプタ以外の航空機に
も、好適に実施することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、機体の飛
行状態が危険な領域に近付きまたは危険な領域内にある
ことを、パイロットに段階的に認識させ、危険回避のた
めの判断をする余裕を与えることができる。さらにパイ
ロットに、機体の飛行状態が危険な領域に近付きまたは
危険な領域内にあることを、機体の操縦感覚によって認
識させると同時に安全な飛行領域へ移行するように回復
操作を促すことができ、パイロットは複数の計器類を見
ることなく、飛行状態が危険な領域に接近または突入し
たことを認識することができ、かつ安全な飛行領域に向
かう回復操作が行える。このときパイロットに与える操
縦感覚の変化はパイロットがどのような操縦をしていて
も一定にすることが可能であり、パイロットは確実に警
告を認識することができる。なおかつこの発明によるフ
ィール特性の変更はフィール傾斜が過大になることを防
ぐことができ、したがってパイロットの積極的な操縦、
すなわちオーバーライドを妨げることができない。この
ようにパイロットのワークロードを低減することが可能
となる。したがってパイロットは航空機の操縦に専念す
ることができ、運用限界付近での飛行安全を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の飛行領域逸脱の警告装
置１０の構成を示すブロック図である。

【図２】操縦フィール特性の一例を示す図である

【図３】警告フラグＦの一例を示す図である。

【図４】警告フラグＦの判定のフローチャートである。

【図５】操縦フィール特性の変更の一例を示す図であ
る。

【図６】予備警告時のフィール傾斜の計算のフローチャ
ートである。

【図７】予備警告時のフィール傾斜の計算の説明のため
の図である。

【図８】警告装置１０を、双発ヘリコプタのエンジンの
出力トルクの制限の警告装置に適応した場合の構成を示
す図である。

【図９】トルクの制限値を決定するためのフローチャー
トである。

【図１０】トルクの制限値を決定するためのフローチャ
ートである。

【図１１】双発ヘリコプタの進入降下時にエンジンが１
基停止した場合の着陸復行の機体の高度の推移を示す図
である。

【図１２】図１１に示す着陸復行時のトルク制限値およ
び出力トルク、警告フラグ、中立位置、フィール傾斜な
らびにブレークアウト力の時歴を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 警告装置 １１ 操縦入力手段 １２，３０〜３２ センサ １３ 警告指示手段 １４ 警告発生手段 １７ 入力レバー １８ フィール発生部 ３５ 制限値演算回路 ３６ 警告フラグ演算回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−91159（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−2434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−33048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−167845（ＪＰ，Ａ) 米国特許5025378（ＵＳ，Ａ) 米国特許4908617（ＵＳ，Ａ) 「航空電子装置［改訂版］」（日刊工 業新聞社 昭和53年１月30日改訂版発行 ｐ．298−306) 「航空機器システム」（産業図書株式 会社 昭和58年３月25日発行 ｐ．218 −222 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B64D 45/00 B64C 13/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体の運用限界に基づいて、危険度が低
   い側の予備警告領域と、危険度が高い側の超過警告領域
   とから成る２段階の警告領域を設定し、 機体の飛行状態が予備警告領域にあるときには、操縦入
   力手段の操縦フィール特性を、中立位置が操縦入力手段
   の操作方向と反対方向に移動されるとともにフィール傾
   斜が増加されるように変更して予備警告を発し、 機体の飛行状態が超過警告領域にあるときには、操縦入
   力手段の操縦フィール特性を、前記予備警告における操
   縦フィール特性の変更に加えて、ブレークアウト力を増
   加させて超過警告を発することを特徴とする飛行領域逸
   脱の警告方法。
2. 【請求項２】 操縦入力部と操縦入力部に与える操縦フ
   ィール特性を発生するフィール発生部とを有する操縦入
   力手段と、 機体の飛行状態を検出するセンサと、 機体の運用限界に基づいて、危険度が低い側の予備警告
   領域と、危険度が高い側の超過警告領域とから成る２段
   階の警告領域を設定し、センサから与えられる機体の飛
   行状態が予備警告領域にあるときには予備警告を指示
   し、センサから与えられる機体の飛行状態が超過警告領
   域にあるときには超過警告を指示する警告指示手段と、 警告指示手段から予備警告が指示されたとき、操縦入力
   手段の操縦フィール特性を決定するパラメータを、中立
   位置が操縦入力手段の操作方向と反対方向に移動される
   とともにフィール傾斜が増加されるように算出して操縦
   入力手段に与え、警告指示手段から超過警告が指示され
   たとき、操縦入力手段の操縦フィール特性を決定するパ
   ラメータを、前記予備警告における操縦フィール特性の
   変更に加えて、ブレークアウト力を増加させるように算
   出して操縦入力手段に与える警告発生手段とを備え、 操縦入力手段は、警告発生手段からのパラメータに対応
   して、フィール発生部が操縦フィール特性を変更して、
   操縦入力部のフィールを変化してパイロットに警告を与
   えることを特徴とする飛行領域逸脱の警告装置。