JP5023061B2 - 航空機の少なくとも１つのターボプロップエンジンのパワーパラメータを提供するよう設計された航空機操縦のためのインジケータ - Google Patents

Description

本発明は、航空機、特に輸送機の少なくとも１つのターボプロップに関連するパワーパラメータを提供することを目的とした、航空機用飛行制御インジケータに関する。

ターボプロップは、減速ギアボックスによって１つ以上のプロペラを駆動するガスタービンを備えるということは既知である。

本発明の目的は、前記ターボプロップを操作するために、適切なエンジン管理システムで通常の方法にも使用され得るターボプロップ用のエンジン制御パラメータを表示することである。

一般に、このような飛行制御インジケータは、
− データ・ソースと、
− 前記データ・ソースから受け取ったデータを処理するデータ処理手段と、
− 少なくとも１つの表示スクリーン上に、エンジン制御パラメータなどの、前記処理手段からのデータを表示することのできる表示手段とを備える。

そのようなエンジン制御パラメータを体系化する際に直面する問題の１つは、ターボプロップは、様々なプロペラ速度に及ぶ通常の使用範囲を有することである。このタイプのターボプロップで、通例これらの目的のために使用されるパラメータは、プロペラ・シャフト(軸)のトルクである。しかし、このようなパラメータは、一定の回転速度でのみのエンジン・パワーを示す。従って、前記ターボプロップの通常の使用範囲にわたって、どれくらいのパワーがあるかを表示することはできない。

本発明の目的は、これらの短所を克服することである。本発明は、特に判読可能で容易に理解できる飛行制御インジケータであって、航空機の少なくとも１つのターボプロップに関連しているパワーパラメータを提供することを意図し、ターボプロップの作動の範囲、つまり、逆推進モードでの、最大直接牽引から最大抗力までの範囲に亘ってパワーに関するフィードバックを首尾一貫して提供することを可能にする。

これらの目的のために、本発明によると、このタイプの飛行制御インジケータは、
− データ・ソースと、
− 前記データ・ソースから受け取ったデータを処理するデータ処理手段と、
− 少なくとも１つの表示スクリーン上に、前記処理手段からのデータを表示することのできる表示手段とからなり、
− 前記データ・ソースが、さらに、航空機に関するパラメータの値と共に、ターボプロップのプロペラとタービンに関するパラメータの値を決定し、
− 前記処理手段が、これらの値から、ターボプロップの現在パワーと、標準気圧の海面位でエア抜きなしで得られた最大パワーとの間の比率を考慮したパワーパラメータを計算し、
− 前記表示手段が、表示スクリーン上に、前記パワーパラメータを示す少なくとも１つの特徴的なサインを表示する、
ことを特徴とする。

好ましくは、前記処理手段は、前記パワーパラメータPITを、式：
ＰＩＴ＝１００・Ａ・(ＴＱc・ＮＰc−ＰＷＲr)/(ＰＷＲmax−ＰＷＲr)
を使って計算し、その式中では、
− Ａはβ−β0のサインに対応していて、βはターボプロップのプロペラの回転翼の現在の測定入射角を表し、β0は地上でアイドリング中の前記回転翼の入射角を表し、
− ＴＱcは、フリータービン・シャフトの現在のトルクを表し、
− ＮＰcは、ターボプロップのプロペラの現在の測定速度を表して、積ＴＱc・ＮＰcは前記現在パワーを形成し、
− ＰＷＲmaxは、前記最大パワーを表し、
− ＰＷＲrは、所定の基準パワーを表す。

このパワーパラメータＰＩＴは、特に、
− 低パワーの近辺でホッピングする表示を避けることを可能にする基準パワーＰＷＲrと、
− 操作を、エアブレーキと、逆推進モードで作動するターボプロップの特徴である回転モード（負牽引力）で表せるβ−β0のサインと、
− 下記に述べるように、最大パワーのパーセンテージとしての表示を得ることを可能にする値１００とを考慮する。

よって、本発明により、前記飛行制御インジケータは、操縦士に、
− 飛行中のいかなるときでも、ターボプロップによって発生したパワーを表示し、
− 最大パワーに対し得られるパワーの蓄えを表示し、
− 操縦士に、遷移段階でのこのパワーの作用について十分な情報を与え、
− 操縦士に単一の制限表示を提供することによって、最大回転速度又は最大エンジントルクの通常の限界を簡略化する、
機能を実施することのできるパワーパラメータＰＩＴを提供する。

前記インジケータは、ターボプロップがいかに航空機が作動中これに統合されるかを考慮する操作上のパワーパラメータを提供するので、実際には、単純なエンジン監視インジケータというよりはむしろ、飛行制御インジケータである。

好ましい実施例では、前記表示手段が、前記表示スクリーン上に、パーセンテージで目盛りがついていて、前記の特徴的なサインを表すポインタがついたダイアルを表示し、前記ダイアル上のそのサインの位置は前記処理手段によって計算された前記パワーパラメータを表している。

更に、前記ダイアルが、牽引モードで作動するターボプロップに関する第１の部分と、逆推進モードで作動する前記ターボプロップに関する第２の部分とからなることが望ましい。

従って、本発明による飛行制御インジケータは、簡単で、速く、容易に理解される方法で、前記パワーパラメータが読まれることを可能にする。

１つの特定の実施例では、前記飛行制御インジケータが更に、β−β0のサインを監視し、このサインが負になったときを検知するための監視手段を備え、前記表示手段は、前記監視手段が、前記サインが負になったことを検知したときのみ、表示スクリーン上に、上記ダイアルの第２の部分を表示するように形成されている。

添付図面の図によって、本発明が実施される方法が容易に理解できるだろう。これらの図面では、同一符号は同一要素を意味する。
本発明に従っていて、図１で図式的に描写された飛行制御インジケータ１は、航空機、特に輸送機に、図示されていない本航空機の、少なくとも１つのターボプロップに関するパワーパラメータを提供することを目的としている。このようなターボプロップは、通常の方法で、プロペラ・シャフトに連携している減速ギアボックスによって少なくとも１つのプロペラを駆動するガスタービンを備える。

これらの目的のために、機内に搭載されたインジケータである、前記飛行制御インジケータ１は、既知の方法で、
− 下記のデータを提供する、一組のデータ・ソース２と、
− 連結器４を介して前記一組のデータ・ソース２から受け取ったデータを処理するためのデータ処理手段３と、
− 連結器６によって前記手段３と連結していて、少なくとも１つの表示スクリーン７上に、前記処理手段３からの情報を表示することのできる表示手段５からなる。

本発明によると、
− 前記一組のデータ・ソース２は、
・ ターボプロップのプロペラに関する(下記の)パラメータの値を決定するための手段８と、
・ ターボプロップのタービンに関する(下記の)パラメータの値を決定するための手段９と、
・ 前記ターボプロップが搭載されている航空機に関する（下記の）パラメータの値を決定するための手段１０とを備え、
− 前記処理手段３は、前記一組のデータ・ソース２から受け取った値から、ターボプロップＰＷＲcの現在パワーと、ＴＯＧＡ(『Take-Off/Go-Around』の英語の頭文字語)条件のための標準気圧の海面位でエア抜きなしで得られた最大パワーＰＷＲmaxとの間の比率を考慮したターボプロップ・パワーパラメータＰＩＴを計算し、
− 前記表示手段５は、表示スクリーン７上に、下記に述べる前記パワーパラメータＰＩＴを示す少なくとも１つの特徴サイン１１を表示する。

好ましくは、前記処理手段３は、式：
ＰＩＴ＝１００・Ａ・(ＴＱc・ＮＰc−ＰＷＲr)／(ＰＷＲmax−ＰＷＲr)
を使って、前記パワーパラメータＰＩＴを計算し、その式中では、
− Ａは、β−β0のサインに対応していて、βはターボプロップのプロペラの回転翼の（手段８の一部である、適切な測定手段を使って測定された）現在の測定入射角を表し、β0は地上でアイドリング中の前記回転翼の入射角を表し、
− ＴＱcは、フリータービンのシャフトの現在のトルクを表し、
− ＮＰcは、ターボプロップのプロペラの(手段８の一部である、適切な測定手段を使って測定された)現在の測定速度を表して、積ＴＱc・ＮＰcは前記現在のパワーＰＷＲcを形成し、
− ＰＷＲmaxは、前記最大パワーを表し、
− ＰＷＲrは、所定の基準パワーを表す。

このパワーパラメータＰＩＴは、特に、
− 低パワーの近辺で(表示上)ホッピングする表示を避けることを可能にする基準パワーＰＷＲrと、
− 逆推進モードの作動の特徴であるエアブレーキとターボプロップの回転モード(負牽引力)で操作を表すことを可能にするβ−β0のサインと、
− 下記に述べるように、最大パワーのパーセンテージとしての表示を得ることを可能にする値１００とを考慮する。

よって、本発明により、前記飛行制御インジケータ１は、操縦士に、
− 飛行中のいかなるときでも、ターボプロップによって発生したパワーを表示し、
− 最大パワーＰＷＲmaxに対して得られるパワーの蓄えを表示し、
− 操縦士に、遷移段階でのこのパワーの作用について十分な情報を与え、
− 操縦士に単一の制限表示を提供することによって、最大回転速度又は最大エンジントルクの通常の限界を簡略化する、
機能を実施することのできるパワーパラメータＰＩＴを提供する。

本発明による前記インジケータ１は、ターボプロップが(特に、手段１０を利用して実施された測定のおかげで)いかに航空機にその作動中統合されるかを考慮する操作パワーパラメータＰＩＴを提供するので、(特に、手段８及び手段９を利用して実施された測定によって)実際には、単純なエンジン監視インジケータというよりはむしろ、飛行制御インジケータである。

１つの特定の実施例では、前記手段８、手段９及び手段１０が、少なくとも、
− 風力測定ユニットからのデータと、
− 自動スロットル(絞り弁)の状況と、
− エア抜きの状況と、
− エンジンの熱力学的周期状況のパラメータと、
− プロペラ速度
とのデータ項目を供給し、処理手段３でパワーパラメータＰＩＴを計算できるようにする。

前記処理手段３は、前記現在トルクTQcを通常の方法で決定する。

図面から理解されるように、前記表示手段５は、前記表示スクリーン７上に、(０％から１００％までの）パーセンテージで徐々に変化していて、最大(『１０』、すなわち１００％）で最大パワーＰＷＲmaxを表すダイアル１２を表示する。ダイアル１２は、例えば緑色のポインタ１１を有し、ダイアル１２上のそのポイントの位置で、前記処理手段３によって決定された、前記パワーパラメータＰＩＴの値を示す。

図１はまた、境界線１３Ａ及び境界線１３Ｂによって形成されていて、ターボプロップの作動の通常の範囲を表示する前記ダイアル１２の円扇形域１３を(グレーで)表す。この円扇形域１３を、ダイアル１２の背景と区別するために、前記円扇形域１３は、例えば、背景とは異なる色あるいは濃さをしている。

従って、本発明による飛行制御インジケータ１は、簡単で、速く、容易に理解される方法で、前記パワーパラメータＰＩＴが読まれることを可能にする。

更に、表示スクリーン５は、目盛り付きのダイアル１２に、
− ・プロペラの最小回転速度で、アイドリング飛行中でのＰＩＴの値と、
・ＰＩＴの最大値(飛行点で得られる最大パワー＝最大トルク×最大回転速度)と、
を示す境界線１４Ａ及び境界線１４Ｂと、
− 必要なパワー、すなわち、しばしば英語の略語『ＴＬＡ』で知られる推進レバー角を示す、例えば青い円である、マーク１５とを備える。

更に、ダイアル１２は、図２で表されるように、牽引モードで作動するターボプロップに関する、例えば図１で表される上方部１６と、逆推進モードで作動する前記ターボプロップに関する下方部１７からなる。

１つの特定の実施例では、前記飛行制御インジケータ１は、更に、例えば、処理手段３の中に組み込まれていて、β−β0のサインが負になったときに、警報信号を発するように、このサインを監視することを目的とした監視手段１８を備える。更に、前記監視手段１８が前記β−β0のサインが負になったことを検知したときは負の牽引を示すので、そのときのみ、前記表示手段５が、表示スクリーン７上にダイアル１２の前記下方部１７を表示するように形成されている。従って、これは例えば、逆牽引モードでの作動を示す図２の例の場合である。

ダイアル１２の部分１７はまた目盛りが付いており、牽引モードの作動に与えられた前記円扇形域１３と同様な、(境界線１９Ａ及び境界線１９Ｂによって形成された)逆推進モード作動用の円扇形域１９を有してもよい。しかし、上方部１７は常に、ターボプロップの作動のモードにかかわりなく表示される。

従って、本発明による飛行制御インジケータ１は、その作動の範囲中、つまり、最大直接牽引から逆推進モードの最大牽引までで、ターボプロップのパワーについて首尾一貫したフィードバックを提供する。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、
− 牽引モードでの作動と、
− (牽引モードでの作動と、逆推進モードでの作動との間の)遷移段階と、
− 逆推進モードでの作動と
に各々対応する、連続する３つの状況を表す。

エンジン(トルク又はパワー)の限界の１つに対応するパワーパラメータＰＩＴの限界を示すことによって、エンジンの限界を表示するために、ダイアル１２の区域１６で、例えば赤いタブの(図示略の)特徴サインを提供することも可能である。

本発明に従う飛行制御インジケータのブロック図である。 逆推進モードで作動する時の、本発明に従う飛行制御インジケータの表示スクリーンを示す。 図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、３つの異なる、連続した状況、すなわち、各々、牽引モードで作動しているときと、移行段階中と、逆推進モードで作動しているときとの、本発明に従う飛行制御インジケータの同一の表示スクリーンを示す。

符号の説明

１…飛行制御インジケータ、２…データ・ソース、３…データ処理手段、５…表示手段、７…表示スクリーン、１１…特徴サイン(ポインタ)、１２…ダイアル、１６…ターボプロップの第１部分、１７…ターボプロップの第２部分、１８…監視手段。

Claims (5)

1. 航空機の少なくとも１つのターボプロップに関する、パワーパラメータを提供することを目的とした、航空機用の飛行制御インジケータであって、前記ターボプロップが、少なくとも１つのプロペラの回転を駆動するガスタービンを備え、前記飛行制御インジケータ(１)が、
   − 少なくとも、航空機に関するパラメータの値を決定するデータ・ソース(２)と、
   − 前記データ・ソース(２)から受け取ったデータを処理するためのデータ処理手段(３)と、
   − 少なくとも１つの表示スクリーン(７)上に、前記処理手段(３)からのデータと、前記パワーパラメータを示す少なくとも１つの特徴サイン(１１)とを表示することのできる表示手段(５)とからなり、
   − 前記データ・ソース(２)が、更に、ターボプロップのプロペラとタービンとに関するパラメータの値を決定し、
   − 前記処理手段(３)が、前記データ・ソース(２)によって決定された値から、ターボプロップの現在パワーと、標準気圧の海面位でエア抜きなしで得られた最大パワーとの間の比率を考慮したパワーパラメータを計算し、
   − 前記処理手段(３)が、前記パワーパラメータＰＩＴを、式：
   ＰＩＴ＝１００・Ａ・(ＴＱc・ＮＰc−ＰＷＲr)／(ＰＷＲmax−ＰＷＲr)
   を使って計算し、その式中では、
   ・ Ａは、β−β0のサインに対応していて、βはターボプロップのプロペラの回転翼の現在の測定入射角を表し、β0は地上でアイドリング中の前記回転翼の入射角を表し、
   ・ ＴＱcは、フリータービンのシャフトの現在のトルクを表し、
   ・ ＮＰcは、ターボプロップのプロペラの現在の測定速度を表して、積ＴＱc・ＮＰcは前記現在パワーをなし、
   ・ ＰＷＲmaxは、前記最大パワーを形成し、
   ・ ＰＷＲrは、所定の基準パワーを表すことを特徴とするインジケータ。
2. 前記表示手段(５)が、前記表示スクリーン(７)上に、パーセンテージで目盛りが付いていて、前記特徴サインを表すポインタ(１１)が付いている、前記ダイアル(１２)上でのサインの位置が、前記処理手段(３)によって計算された前記パワーパラメータを示すことを特徴とする、請求項１に記載の飛行制御インジケータ。
3. 前記ダイアル(１２)が、牽引モードで作動するターボプロップに関する第１の部分(１６)と、逆推進モードで作動するターボプロップに関する第２の部分(１７)とからなることを特徴とする、請求項２に記載の飛行制御インジケータ。
4. 更に、β−β0のサインを監視し、このサインが負になったときを検知するための監視手段(１８)を備え、前記監視手段(１８)が、前記サインが負になったときを検知したときのみ、前記表示手段(５)が、前記表示スクリーン(７)上にダイアル(１２)の前記第２の部分(１７)を表示するように形成されていることを特徴とする、請求項２及び請求項３のいずれかに記載の飛行制御インジケータ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の飛行制御インジケータ(１)を備えることを特徴とする、航空機。

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