JP4438225B2

JP4438225B2 - 航空機用結合予備計器

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Publication number: JP4438225B2
Application number: JP2000576238A
Authority: JP
Inventors: アンリルブロン; ジャン−ルネシュヴァリエ; エドワールエスコバール
Original assignee: トムソン−セーエスエフセクスタン
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: CA2346510A1; BR9914224A; FR2784457A1; DE69941723D1; CA2346510C; EP1121571A1; JP2002527730A; BR9914224B1; FR2784457B1; EP1121571B1; ES2335949T3; US6564628B1; WO2000022382A1

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも３つの重要項目の情報を、主計器の故障の場合に、航空機の操縦士に送達する予備計器に関し、これらの項目は、大気に相対的な航空機の速度、または動圧の測定から導出された通常速度、静圧の測定から導出された航空機の高度、および、慣性センサから生じる情報に基づいて得られた航空機の姿勢である。
【０００２】
通常速度は、揚力が依存する動圧のイメージである。詳細には、これにより、航空機の操縦士が離陸の瞬間を決定し、失速または突然の揚力喪失の危険に関して自分の安全限界を推定することができる。
【０００３】
高度は、飛行の段階に応じて異なるように使用される。巡航速度で飛行中であるとき、航空機はそれに割り振られた空中回廊に従わなければならず、そうするために、標準高度または気圧高度に関して定義された所与のフライト・レベルを維持しなければならない。標準高度または気圧高度は、静圧の測定から導出された理論高度であり、航空機が飛行中である大気の物理特性に関するいくつかの仮定を行った後に理論高度に変換されたものである。これは、地面または海水面に相対的な実際の高度とは大変異なる。この格差は数千フィートに達する可能性もあるが、１つの同じ場所について相対的な値に関して提供された指示が大変正確であり、空中回廊の大変安全な定義に通じる。これは、すべての航空機が、同じ大気のモデルを使用するからである。
【０００４】
航空交通管制官によって航空機に割り振られたフライト・レベルまたは回廊は、標準高度または気圧高度の測定の精度を考慮する高度を有する。たとえば、２９，０００フィートに相当するレベル２９０より上では、空中回廊が１０００フィートの高度を有するのに対して、標準高度または気圧高度の測定の精度は１００フィートよりもよい。したがって、衝突の危険はほぼゼロである。
【０００５】
不十分な視程の場合、操縦士には、航空機を完全に安全に飛行させ、航空機が機械の構造仕様によって禁止されている姿勢になることを回避するために、姿勢指示器によって与えられた垂直基準が供給されなければならない。
【０００６】
これらの３つの基本項目の情報は、安全の意味において重要であると見なされ、航空機の操縦士および副操縦士に重複した形式で提供され、情報の全体の喪失または誤りの確率がほぼゼロになるようにされる。乗客を輸送するために必要とされる航空機では、この基本情報を提供する機内計器が３重であることが規則である。機内にあるものには、ほぼ通常、３つの独立した計器のセットがあり、第１が操縦士用、第２が副操縦士用、第３が予備用である。操縦士および副操縦士には、それぞれ自分自身の計器のセットが、陰極線管または液晶に基づいたいわゆるメイン・ディスプレイと共に供給され、予備の計器のセットは、操縦士のシートを副操縦士のシートから分離する中央コンソール上に配置される。
【０００７】
予備計器は、操縦士向けおよび副操縦士向けの主計器とまったく同じほど正確である必要はない。これは、通常、予備計器が、主計器の適切な動作を検査するための参照としての機能を果たすのみであるからである。しかし、これらは、非常に高い操作信頼性を示さなければならない。
【０００８】
ごく最近まで、予備計器の信頼性は、機内電気供給網、または、機体の外側への圧力プローブ以外の測定プローブの取付けに頼る必要がなく、移動する部品がなく、空気ダクトによって接続された、純粋に機械的あるいは空気圧的実施に基づいていた。逆に、提供される指示の精度を向上させるために、主システムの計器の実施が、機内電子供給網の使用を含む電子機器の大変大きい部分、および、空気力学的入射プローブを含む様々な測定プローブを呼び出しており、これらが航空機の機体の外側に取り付けられ、電気ケーブル配線を必要とする電気機械センサを格納する。主計器システムの信頼性は、機内電気網、および、機体の外側で使用された非純粋静的測定プローブの信頼性によって影響を受ける。これは、計器を機体外側に配置されたある測定プローブに接続する電気ケーブル配線の存在による落雷など、航空機の環境の無線電気的混乱への感度の程度によっても、影響を受ける。
【０００９】
これらの考慮事項に鑑みて、操作の最大可能な安全性の探索が、今まで、空気圧高度計、機械的風速計または「対気速度指示器」、および姿勢指示器またはジャイロスコープの「人工水平儀」の予備計器としての使用に通じてきた。
【００１０】
現在の技術的進歩が、今は、航空機の電気供給網に関する安全性のレベルを達成して、直面された故障の状態にかかわらず、少なくとも計器および装置用に電力源が常に機内で使用可能になると仮定できるようにすることを可能としている。これは、予備計器への電子工学の導入が、それらの精度を向上させてそれらの保守コストを削減し、それによって操作の安全性に影響を与えることのないように、最近計画されてきた理由である。詳細には、純粋に機械的かつ空気圧的な従来の３つの予備計器を、完全に電子結合された計器で置き換えることが認識され、これらが液晶画面上で、飛行の実施に関する３つの重要項目の情報を提供する。すなわち、気圧高度、通常速度、および航空機の姿勢である。しかし、高レベルの安全性を保証するために、予備計器のシステムと、操縦士および副操縦士用の主計器のシステムの間で完全な独立性を維持すること、および、予備計器のシステムが、航空機の機体の外側に取り付けられた、純粋に静的でないかあるいは電気配線による接続を必要とする測定プローブに頼ることを回避することも、依然として必要である。これは、予備計器のシステムが、それ自体の測定部分およびその通例の測定プローブを保つことに通じる。したがって、予備計器のシステムが、なお、垂直線に相対的な航空機の姿勢を決定するためのそれ自体の慣性手段、および、通常速度および気圧高度を決定するための、空気圧測定プローブに連係された、それ自体の測定部分を持つようになる。
【００１１】
予備計器のシステムの慣性手段は、たとえば、垂直基準を０．２、３度内の正確さに維持する、エレクタ・デバイスによる見かけの垂直線に従属するジャイロスコープのトップからなり、このジャイロスコープのトップを、角速度の慣性センサ、および、加速度計または傾斜計によって合成することが可能である。
【００１２】
予備計器のシステムの通常速度測定部分が、標準の方法において、通常速度を、総圧と静圧の間の差である動圧から導出し、これは、ＳｔＶｅｎａｎｔの法則またはレイリーの超音速の方程式を実施することによる。
【００１３】
予備計器のシステムの気圧高度を測定するための部分が、標準の方法において、気圧高度を静圧から導出し、これは、標準の大気のためのラプラス方程式から発生するベンチマーク関係を適用することによる。
【００１４】
予備計器のシステムのために、総圧および静圧の測定が、操縦士および副操縦士用の計器の主システムとは独立して行われ、総圧は、航空機の機体上でその縦軸に平行して設置されたピトー管に連係された、特定の圧力センサを用いて測定されるのに対し、静圧は、航空機の空気力学的領域によって可能な限り少なく影響される特定の空気取り入れ口に連係された、別の特定の圧力センサを用いて測定される。
【００１５】
総圧は測定することが容易であり、これは総圧が、ピトー管が航空機の機体上の気流の方向にほぼ位置合わせされるとすぐに、ピトー管の底部で測定された気圧に非常に正確に対応するからである。精度は、亜音速飛行領域において１％よりよい。
【００１６】
航空機の周囲の静圧は、航空機自体の存在によって妨げられる。これは、航空機の空気力学的領域が、その機体の周囲の気圧を修正するからである。この修正は、局所流れの速度の二乗にほぼ比例する。静圧を測定するには、２タイプの空気取り入れ口が主として使用される。これらの一方のタイプは、航空機の機体のまさに表面において、通常は機体の前部に向けてあけられたオリフィスからなる。これらの他方のタイプは、特殊な風速計アンテナまたは静圧ピトー・プローブの一部を形成する。
【００１７】
真の静圧と、航空機上の静圧取り入れ口によって与えられた静圧の間の格差は、主として、航空機上の取り入れ口の位置、横すべり、マッハ数、および、航空機の空気力学的入射角によって決まる。この格差は、外形の周囲の気圧分散の調査のために使用された気圧係数と同じ特性の「静的係数」と呼ばれる係数によって、特徴付けられる。
【００１８】
静的格差を減少させるため、現代の航空機は、空気取り入れ口にすぐ近接した機体の表面の特定のプロファイリングによる、静的誤差の空気力学的補正を有する機体静的取り入れ口か、または、プローブの管の特定のプロファイリングによって、かつ、側面の補助オリフィスによって空気力学的に補償された、静圧ピトー・プローブを装備する。
【００１９】
後者の場合、プローブが、局所的な空気力学的入射角における変量に対する感度の程度を示すような方法において定義され、この感度は、機体上あるいはある他の特定の点で採用された位置のプローブによって見られたような、局所的な空気力学的領域の変量を補償するような方法において計算される。
【００２０】
空気力学的に補償された静圧ピトー・プローブの形状を調整することは難しく、これは、空気力学的領域が飛行条件に依存し、より少ない程度で航空機の構成（着陸装置の制御面の位置など）に依存するからである。実際には、航空機上の静圧取り入れ口が常に依然として、本質において、動的飛行の段階の外側で、航空機の横すべりに、マッハ数に、航空機の空気力学的入射角によって決まる、系統測定誤差の傾向がある。
【００２１】
航空機の機体の両側、左右に配置された２つの静圧プローブから発生する気圧情報を混合することによって、横すべりの影響に対処することは、知られている実施である。
【００２２】
測定された静圧の値に、航空機の設計およびその初期の飛行試験中に定義された法則に従って、値がマッハ数および航空機の空気力学的入射角の関数として選択される補正係数を適用することによって、マッハ数および航空機の空気力学的入射角を考慮することも、知られている実施である。
【００２３】
今まで、静圧測定値をマッハ数および航空機の空気力学的入射角の関数として補正することは、純粋に機械的である予備計器のシステムにおいて行われていなかった。これは、操縦士および副操縦士の計器の主システムの計算機によってのみ行われており、これが、測定された総圧と測定された静圧の間の通常の比からマッハ数を導出し、空気力学的入射角の値を、航空機の側面上に配置された１つまたは複数の入射プローブまたはベーンから受信する。
【００２４】
航空機の制御のための、予備計器のシステムへの電子部分の導入によって、マッハ数および航空機の空気力学的入射角の関数として測定された静圧を、気圧高度のよりよい評価のために、補正することが可能となる。しかし、これは航空機の空気力学的入射角の知識を必要とし、これは、もはや、安全性の理由のため、航空機の側面に基づいた入射プローブから得ることはできず、このプローブは、場合によっては、アビオニクス的な故障の場合に使用されず、場合によっては、その電気的接続により落雷を伝播させることによって、予備計器のシステムに故障を引き起こすこともある。
【００２５】
本発明の目的は、この難点を解決することである。その目的は、より詳細には、航空機の予備計器の精度を向上させることであり、しかし、そのコストを増やすことなく、あるいはその動作の安全性を低下させることなく行うことである。
【００２６】
その主題は、通常速度、標準高度および航空機の姿勢に関する指示を送達する、航空機用結合予備計器であり、したがって、
気圧を測定するための２つの空気入口を含み、一方は総圧用であって、航空機上に取り付けられた総圧プローブに接続される空気入口であり、他方は静圧用であって、静圧プローブに接続される空気入口であり、さらに、
総圧専用の空気入口に接続された電子圧力センサを装備した、総圧を測定するための電子部分と、
静圧用の空気入口に接続された電子圧力センサを装備した、静圧を測定するための電子部分と、
ジャイロメータおよび加速度計または傾斜計の慣性センサを装備した、慣性測定のための電子部分と、
通常速度の指示を、総圧および静圧を測定するための電子部分によって提供された総圧および静圧情報から、標準高度の指示を、静圧を測定するための電子部分によって提供された静圧情報から、かつ、垂直基準方向に相対的な航空機の姿勢（ピッチ角θおよびロール角φ）に関する指示を、慣性測定のための電子部分によって提供された情報から、導出する電子計算機と、
電子計算機によって提供される、通常速度、標準高度、および姿勢の指示の表示の光電子工学的手段とを含み、
これらの結合予備計器は、電子計算機がさらに、
電子計算機によって送達される、ピッチ姿勢（航空機のピッチ角θ）の指示、通常速度の指示、および、標準高度の指示に基づいて演算する、航空機の空気力学的入射角αを計算するための電子的手段と、
静圧を測定するための電子部分によって提供された静圧情報を、空気力学的入射角を計算するための電子的手段によって送達されたような、航空機の空気力学的入射角αの指示に応じて、補正係数を考慮して補正する電子的手段とを含むことを特徴とする。
【００２７】
結合予備計器の計算機はさらに、総圧を測定するための電子部分によって提供された総圧情報から導出された総圧と、静圧を測定するための電子部分によって提供された静圧情報から導出された静圧の比に基づいて演算する、マッハ数を計算するための電子的手段を含み、静圧のための電子部分によって提供された静圧情報を補正する電子的手段は、空気力学的入射角αを計算するための電子的手段によって送達されたような、航空機の空気力学的入射角の指示、および、マッハ数を計算する電子的手段によって送達されたマッハ数指示に応じて、補正係数を考慮するので有利である。
【００２８】
本発明の他の特徴および利点は、例として与えられた一実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。この説明は、図面と共に与えられる。
【００２９】
以前に見られたように、航空機の機内で受け入れ可能な安全レベルであるために、機内の計器が操縦士に、いかなる瞬間も、環境にかかわらず、少なくとも航空機の標準の姿勢、その通常速度、および垂直基準軸に関するその姿勢についての指示を提供できることが必要である。この結果を達成するため、乗客を輸送する航空機の機内で、使用が重複して行われる。これは、航空機に３つの独立した計器のシステムを装備することによって行われる。すなわち、操縦士向けである第１の計器の主システム、副操縦士向けである第２の計器の主システム、および、それぞれが他に無関係にこれらの量を提供する第３の予備計器のシステムである。２つの計器の主システムは、慣例上、操縦士および副操縦士によって使用されるように予定され、したがって、可能な限り完全かつ正確でなければならない。次いで、これらが、高い精度により、３つの前述の項目の情報を、他の多数の中から表示する。予備計器のシステムは、通常時には、計器の主システムの適切な動作の制御のための参照としてのみ機能するように、かつ、計器の主システムの一方または両方に故障がある場合には、例外的な方法で、予備として使用されるように予定される。このことについては、これが完全である必要はなく、計器の主システムと同じ精度を有する必要もない。これが、３つの必須項目の情報、すなわち、気圧高度、通常速度および姿勢を、平均的な精度で表示することで十分であるが、その参照機能および予備機能のために、動作の非常に高い安全性を有しなければならない。
【００３０】
気圧高度、通常速度、および航空機の姿勢の決定のために、予備計器のシステムは、いかなる機内の計器のシステムとも同じく、航空学の分野で知られている伝統的な方法を使用する。
【００３１】
気圧高度の値を得るには、これが標準の大気のためのラプラス方程式から発生するベンチマーク関係を適用する、静圧の測定値を引き受ける。
【００３２】
通常速度の値を得るには、これが総圧および静圧の測定値を引き受け、ＳｔＶｅｎａｎｔの方程式またはレイリーの超音速の方程式を、得られた総圧と得られた静圧の間の差に適用する。
【００３３】
航空機の気圧高度および通常速度を決定するこれらの方法のさらなる詳細については、以下の著述を参照することができる。
［１］ＪｅａｎＩＤＲＡＣ著「Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｄｅｂｏｒｄ」［Ｏｎ−ｂｏａｒｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ］１９５４年、Ｅｃｏｌｅｓｕｐｅｒｉｅｕｒｅｄｅｌ’Ａｅｒｏｎａｕｔｉｑｕｅ、
［２］ＰｉｅｒｒｅＲＥＢＵＦＦＥＴ著「Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｑｕｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅ」［Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ］１９５０年、Ｅｃｏｌｅｓｕｐｅｒｉｅｕｒｅｄｅｌ’Ａｅｒｏｎａｕｔｉｑｕｅ、
［３］Ｍ．ＫＡＰＴＯＮおよびＷ．Ｒ．ＦＲＩＥＤ著「ＡｖｉｏｎｉｃｓＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ」１９９７年、ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆ＳｏｎｓＩｎｃ．
【００３４】
姿勢を評価するには、予備計器のシステムが、しばしばそうであるように、慣性センサを呼び出し、これらは、３つの軸に沿った角速度の３つのジャイロメータまたはセンサ、および、３つのジャイロメータに関連付けられた加速度計または傾斜計である。ジャイロメータによって送達された角速度の積分が、一般に四元数を呼び出す伝統的な方法により、航空機のロール角φおよびピッチ角θの値を与え、ジャイロメータの欠陥による偏流は、加速度計または傾斜計によって与えられた情報に基づいて見かけの垂直線を推定することによって、補償される。
【００３５】
航空機の姿勢を、慣性センサから発生する情報から評価する方法のさらなる詳細については、ＳＦＥＮＡ出願の「Ｃｅｎｔｒａｌｅｄ’ａｔｔｉｔｕｄｅｉｎｔｅｇｒｅｅｐｏｕｒａｅｒｏｄｙｎｅ」［Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔｆｏｒａｅｒｏｄｙｎｅ］という名称のフランス特許公開第２６１４６９４号を参照することができる。
【００３６】
図１は、概略図において、もっとも現今の機内計器システムによって使用される、気圧高度、通常速度、および航空機の姿勢を決定するための、これらの様々な伝統的な方法を要約する。
【００３７】
動作の非常に高い安全性のための要件が、人を、予備計器のシステムについて、航空機の装置の他の項目に関する完全な独立性を求めることに駆り立て、それにより、これがそれ自体の総圧取り入れ口および静圧取り入れ口、およびそれ自体の慣性センサを装備することに通じる。
【００３８】
以前に見られたように、総圧取り入れ口は、いかなる問題も提起しない。これは、総圧が、大変よい精度で、ピトー管の底部で測定された気圧に対応するからである。同じことが、静圧取り入れ口については真でない。これは、航空機の周囲で測定された静圧が航空機の存在によって妨げられるという事実を受ける。
【００３９】
静圧プローブの設計、および航空機の機体上のその配置において取られた予防措置にもかかわらず、なお、静圧測定において系統誤差があり、結果として得られる気圧高度指示の精度を損なう。この系統誤差は、航空機の空気力学的領域の影響によるものであり、主として、航空機の横すべり、マッハ数、および航空機の空気力学的入射角によって決まる。
【００４０】
横すべりの影響には、航空機の機体の両側、左右に配置された２つの静圧プローブから発生する気圧情報を混合することによって、対処される。
【００４１】
航空機の工学設計およびその飛行試験中に決定された法則に従って、値がマッハ数および空気力学的入射角の関数として変わる補正係数によってのみ、マッハ数および航空機の空気力学的入射角の影響を考慮することができる。
【００４２】
第１の近似値は、マッハ数の影響のみを考慮することにある。これは、測定された静圧Ｐ_Ｓと実際の静圧Ｐ_Ｓ∞の間の差δ_ＰＳと書くことになる。
δ_ＰＳ＝Ｐ_Ｓ−Ｐ_Ｓ∞
これは、総圧Ｐ_Ｔと測定された静圧Ｐ_Ｓの比、および、動圧Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ｓの関数である。
δ_ＰＳ＝ｆ_１（Ｐ_Ｔ／Ｐ_Ｓ，Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ｓ）
この関数は、その静圧取り入れ口（複数可）を装備した航空機の空気力学的調査、および飛行試験に基づいて確立された値のテーブルによって定義される。これは、静圧測定値の補正という結果になり、これは図２の概略図に従った計算によって実行することができる。この補正は、予備計器のシステムにおいて、それが、ある程度の計算力を持つことができる電子部分を含む限り、実施することが容易である。特に、これは、それが自由に使える総圧Ｐ_Ｔおよび静圧Ｐ_Ｓの測定値をすでに有しており、それがそれ自体の圧力プローブによって提供されるので、その動作の安全性に影響を与えない。
【００４３】
第２の近似値は、第１のものより粗くなく、マッハ数の影響のみでなく、航空機の空気力学的入射角の影響をも考慮することにある。これは、測定された静圧Ｐ_Ｓと実際の静圧Ｐ_Ｓ∞の間の差δ_ＰＳが、総圧Ｐ_Ｔと測定された静圧Ｐ_Ｓの比、動圧Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ｓ、および航空機の空気力学的入射角αの関数であると書くことになる。
δ_ＰＳ＝ｆ_２（Ｐ_Ｔ／Ｐ_Ｓ，Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ｓ，α）
この関数は、それ自体の静圧取り入れ口（複数可）を装備した航空機の空気力学的調査、および飛行試験に基づいて確立された、２つの取り入れ口による値のテーブルによって定義される。これは、静圧測定値の補正という結果になり、気圧高度指示の精度を著しく向上させる。
【００４４】
このような補正は、操縦士および副操縦士の主計器のシステムの計算機によって行われ、これがマッハ数を、各システムに特有の圧力プローブから生じる総圧および静圧の測定値から導出し、空気力学的入射角の値を、航空機の側面上に配置された入射プローブまたはベーンから受信する。
【００４５】
これは今まで、予備計器のシステムにおいて、このシステムが純粋に機械的かつ空気圧的設計であったときに行われなかった。これは、予備計器システムへの電子部分の導入によって認識可能となるが、空気力学的入射角を知る必要性が問題を提起する。これは、動作の安全性の理由のため、入射プローブの指示を使用することが不可能だからである。特に、予備計器のシステムの動作の安全性の要件が、航空機の外側に配置され、移動する部品を組み込むかあるいは電気的連係を必要とするセンサの使用を妨げ、これは、これらのセンサがアビオニクス的な故障の場合に使用されない可能性があり、落雷の伝播によって予備計器のシステムに故障を引き起こす可能性もあるからである。
【００４６】
予備計器のシステムにおいて、空気力学的入射角に応じて静圧の測定値における誤差の補償を、それによってこのようなシステムの動作の安全性を減ずることなく可能にするために、空気力学的入射角の値が、すでに予備計器のシステムが自由に使える情報から得られ、したがって航空機の機体の外側に取り付けられた入射プローブに頼ることを回避することが提案される。
【００４７】
これを行うため、予備計器のシステムに、空気力学的入射角を決定するために必要とされるすべての情報が、すでに供給されていることに留意されたい。特に、安定した飛行においては、空気力学的入射角αが、航空機のピッチ角θとその経路の傾斜角の間の差に等しく、その両方を、予備計器のシステムがすでに所有している情報から導出することができる。
【００４８】
ピッチ角θは、予備計器のシステムによって送達された姿勢情報の一部を形成する。
【００４９】
経路の傾斜角は、航空機の垂直速度Ｖ_Ｚとその経路上のその速度Ｖ_ｔの比の逆正弦に等しい。このとき、航空機の垂直速度Ｖ_Ｚは、予備計器のシステムによって送達された気圧高度情報の時間に関して導関数を取ることによって得ることができ、航空機のその経路上の速度Ｖ_ｔは、よく知られているＳｔＶｅｎａｎｔの法則を適用することによって、同じく予備計器のシステムによって提供された通常速度および気圧高度に関する情報から得ることができる。
【００５０】
図３は、概略図において、それに計算能力を提供する、ある電子部分を持つ安全計器のシステムにおいて、マッハ数および空気力学的入射角によって決まる静圧測定値における誤差を補償し、それによって動作の安全性を減ずることなく、気圧高度指示の精度を向上させるために、到達された処理方法を要約する。
【００５１】
図４は、マッハ数および空気力学的入射角の関数としての、静圧測定値における誤差の補償を有する、航空機用結合予備計器のシステムのアーキテクチャを、概略的に例示する。
【００５２】
この結合予備計器のシステムは、かなり細長いモノブロックのシャーシ１の形状を取り、その正面の大部分を占有する液晶ディスプレイ２、その背面上に、航空機の外側でため込まれた総圧および静圧を測定するためのプローブに、電気絶縁ダクトによって接続されるように意図される、２つの空気取り入れ口３、４、ならびに、電力供給および補助制御機能のためのいくつかの接点を有する電気ソケット（図示せず）が共にある。シャーシ１の内部が、３つの主な区画に細分される。すなわち、
角速度、加速度または傾斜を感知するために、３つの軸に関連付けられた、慣性センサの組立体が装備される、慣性量を測定するための電子部分５、総圧を測定するためのプローブに接続されるように意図された空気取り入れ口上に取り付けられた、電子圧力センサが装備された、総圧を測定するための電子部分６、および、静圧を測定するためのプローブに接続されるように意図された空気取り入れ口上に取り付けられた、電子圧力センサが装備された、静圧を測定するための電子部分７を格納する、後部区画。
情報を様々な測定部分５、６、７から受信し、それらをデジタル化し、そこから気圧高度、通常速度、および姿勢の指示を導出するようにそれらを処理する、マイクロプロセッサを有する電子的組立体８によって占有された中央区画。
中央区画のマイクロプロセッサを有する電子的組立体８によって提供された様々な指示の表示上の提示を保証する、液晶ディスプレイを管理するための電子的組立体９によって占有された前部区画。
【００５３】
マイクロプロセッサを有する電子的組立体８は、様々な測定部分５、６、７から発生する情報上で、２種類の動作を実行するようにプログラムされる。すなわち、
一方では、通例の処理および計算動作であり、総圧および静圧の測定値から、ならびに慣性測定値から、標準高度指示または気圧高度、通常速度指示、および、定期的に再更新される姿勢指示（ピッチ角およびロール角）を導出することを可能とするもの。
他方では、得られた最新の気圧高度、通常速度およびロール姿勢指示から、空気力学的入射角の指示を導出することを可能にする計算動作、入手可能な最新の総圧および静圧情報から、マッハ数指示を導出することを可能にする計算動作、および、空気力学的入射角およびマッハ数に関して得られた指示を考慮する、来るべき静圧測定値における誤差補正動作。
【００５４】
航空機の空気力学的入射角の関数としての総圧測定値に関して行われた補正によって、予備計器によって大きさの順序で与えられた気圧高度指示の精度を、そのコストを増加させることなく、あるいは、その動作の安全性を減ずることなく、向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】概略図の形式で、総圧および静圧の測定値、および、ジャイロメータおよび加速度計または傾斜計の測定値に基づいて、制御情報、すなわち、気圧高度、通常速度、および、ピッチおよびロール角を得るように実行される、計算の一般原理を例示する図である。
【図２】概略図の形式で、誤差が速度のみに関係するとみなされたときの、静圧の測定値の第１の可能な補正を例示する図である。
【図３】概略図の形式で、速度による誤差のみでなく、空気力学的入射角による誤差も考慮する、静圧測定値の第２の可能な補正を例示する図である。
【図４】本発明による航空機用結合予備計器のシステムのアーキテクチャを、概略的に表す図である。

Claims

通常速度、標準高度および航空機の姿勢に関する指示を送達する、航空機用結合予備計器であり、したがって、
気圧を測定するための２つの空気入口（３、４）を含み、一方（３）は総圧用であって、前記航空機上に取り付けられた総圧プローブに接続される空気入口であり、他方（４）は静圧用であって、静圧プローブに接続される空気入口であり、さらに、
前記総圧専用の前記空気入口（３）に接続された電子圧力センサを装備した、総圧を測定するための電子部分（６）と、
静圧用の前記空気入口（４）に接続された電子圧力センサを装備した、静圧を測定するための電子部分（７）と、
ジャイロメータおよび加速度計または傾斜計の慣性センサを装備した、慣性測定のための電子部分（５）と、
通常速度の指示を、総圧および静圧を測定するための前記電子部分（６、７）によって提供された総圧および静圧情報から、標準高度の指示を、静圧を測定するための前記電子部分（７）によって提供された静圧情報から、かつ、垂直基準方向に相対的な前記航空機の前記姿勢（ピッチ角θおよびロール角φ）に関する指示を、慣性測定のための前記電子部分（５）によって提供された情報から、導出する電子計算機（８）と、
前記電子計算機（８）によって提供される、通常速度、標準高度、および姿勢の前記指示の表示の光電子工学的手段（２）とを含み、
前記電子計算機（８）がさらに、
前記電子計算機（８）自体によって送達される、ピッチ姿勢（前記航空機のピッチ角θ）の前記指示、通常速度の前記指示、および、標準高度の前記指示に基づいて演算する、前記航空機の空気力学的入射角αを計算するための電子的手段と、
静圧を測定するための前記電子部分（７）によって提供された前記静圧情報を、前記空気力学的入射角を計算するための前記電子的手段によって送達されたような、前記航空機の空気力学的入射角αの前記指示に応じて、補正係数を考慮して補正する電子的手段とを含むことを特徴とする、航空機用結合予備計器。
前記電子計算機（８）がさらに、総圧を測定するための前記電子部分（６）によって提供された前記総圧情報から導出された前記総圧と、静圧を測定するための前記電子部分（７）によって提供された前記静圧情報から導出された前記静圧の比に基づいて演算する、マッハ数を計算するための電子的手段を含み、静圧のための前記電子部分によって提供された前記静圧情報を補正する前記電子的手段は、前記空気力学的入射角を計算する前記電子的手段によって送達されたような、前記航空機の空気力学的入射角αの前記指示、および、前記マッハ数を計算する前記電子的手段によって送達された前記マッハ数指示に応じて、補正係数を考慮することを特徴とする、請求項１に記載の航空機用結合予備計器。