JPH0429598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は、航空機の対地接近警報方法の分野
に関わり、特に離陸後における、または進入復行
後の着陸復行中における過度の航空機降下率につ
いて警報を与える方法であつて、特に戦闘機また
は攻撃機のような高性能航空機に対して最適化さ
れている警報方法に関する。

従来技術の説明 離陸後に、または進入復行の着陸復行中の航空
機の降下について警報を与える対地接近警報装置
は既に知られている。このような装置もしくはシ
ステムの例は、本願と同一の出願人に譲渡されて
いる米国特許第3946358号、第3947808号、第
3947810号および第4319218号各明細書に開示され
ている。米国特許第3946358号および第3947808号
に開示されている装置は、航空機の降下率が所与
の高度以下で予め定められた変化率を越えた時に
警報を発生し、そして第3947810号および第
4319218号明細書に開示されている警報装置は、
予め定められた高度に達する前に高度の損失が予
め定められた値を越えた時に警報を発生する。

これら公知の装置は、離陸または進入復行中の
過度の高度損失または過度の降下率から生ずる航
空機の危険な状態に関しパイロツトに警報を与え
る手段を提供しているが、これら装置は輸送機で
使用すべく設計されており、飛行および操縦特性
が輸送機のものと全く異なる、戦闘機あるいは攻
撃機のような機動性が極めて高い高性能の航空機
での使用に企図されているものではない。したが
つて、輸送機用に設計されたこのような警報装置
を高性能航空機に用いた場合には、高性能航空機
の或る種の正常な操縦状態中に偽信号が発生され
る可能性があり、しかもまた他の飛行状態中に警
報が与えられなかつたり不適切な警報が与えられ
たりする可能性がある。

発明の梗概 したがつて、本発明の目的は、戦闘機あるいは
攻撃機のような機動性の高い高性能航空機での使
用に特に適しており離陸後のネガテイブ・クライ
ム（negative climb：機首を上げたまま下降す
ることを意味する。）に関し警報を発生する方法
を提供することにある。

本発明の他の目的は上記のような航空機の運行
および性能特性に適合するように調正された警報
エンベロープ（warning envelope）を有する高
性能航空機での使用に適した過度降下率警報方法
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、離陸および進入復
行中、高度、対気速度、エンジン出力および着陸
装置の位置の関数として警報機能を使用可能と
し、そして他の飛行相中は該警報機能を使用不能
として妨害警報発生を最小限度に抑圧する使用可
能および使用不能（許可および禁止）論理を有す
る戦闘機または攻撃機のための過度降下率警報発
生方法を提供することにある。

戦闘機または攻撃機のような高性能航空機の運
行および飛行特性は輸送機のものと相当に異なつ
ている。離陸時には、戦闘機または攻撃機は燃料
や兵器で重装備される。またこのような航空機の
空気力学的特性は高速度運行が可能なように設計
されているので、このような航空機の上昇率は初
期には低い。したがつて離陸時には、航空機は高
い上昇率を可能にするのに十分な速度に達するま
で、比較的に水平の飛行経路に維持される。この
離陸時の水平飛行部分は低高度であるために特に
危険な状態であり、パイロツトが注意を逸らされ
たりあるいは方向見当を失うと不本意にも航空機
を地面に向けて降下させてしまう場合があり得
る。このような方向感覚喪失は、特に海上で航空
母艦から夜間に離艦する際に起こる確率が高い。
このような情況下では、パイロツトは視覚基準を
失つて航空機を海中に突込ませてしまうことがあ
る。したがつて、パイロツトをして矯正動作をと
るのを可能にするのに充分な警報時間を以て切迫
している地面衝突の危険性をパイロツトに気付か
せるように「降下禁止もしくは降下するな」のよ
うな特殊な音声警報をパイロツトに与えることが
望ましい。しかしながら、このような警報は、実
際に地面衝突が切迫している時にのみ与えるべき
であつて、例えば着陸もしくは着艦相中や或る種
の戦術的機動中に故意に高い降下率が発生される
ような他の飛行相中には与えられるべきではな
い。

梗概すると、本発明を実施するための警報装置
は、約6mの高度かまたは実質的に航空機が離陸
していろいろな計器からの信号が有効となると直
ちに作動状態となつて、航空機が30mの対地高度
以下である限りにおいては動作状態に留する。本
発明を実施するための警報装置は比較的低い降下
率に応答し、降下率が6mの電波高度で7.62m／
分を越えると警報を発生し、そして爾後警報発生
に必要な降下率を徐々に増大し、最終的には高度
30mで警報を発生するのに必要とされる降下率は
38m／分となる。対地高度が30mよりも高い時に
は警報は発生されない。「降下禁止または降下す
るな」のような特定の音声警報は、航空機が過度
に迅速に降下しつつあることを一義的に指示する
ために発生される。

さらに、離陸または着陸復行以外の飛行相中に
偽警報が発生するのを防止するために、離陸およ
び着陸もしくは着艦復行相中のみ上記警報装置を
使用可能とするための論理回路が設けられる。こ
の論理回路は、航空機の対気速度、着陸装置の位
置ならびにエンジン出力を表わすエンジンの回転
数をモニタして、航空機が実際に離陸相または進
入復行／着陸（着艦）復行相に在るか否かを決定
する。航空機が実際に離陸または進入復行／着陸
復行相に在ることが一旦確定されると、上記警報
装置は気圧高度変化率および電波高度をモニタし
て危険な降下状態が存在する時には「降下する
な」のような音声警報を発生する。

本発明の上に述べた目的および他の目的ならび
に利点は、添付図面を参照しての以下の詳細な説
明を考察すれば容易に明らかとなろう。

好ましい実施例の詳細な説明 過度の偽警報を発生することなく上述の警報を
与えることができる本発明を実施するための警報
装置は、第１図に示されており、参照番号１０で
総括的に表わされている。即ち、警報装置１０
は、第１図に、説明の便宜上一連のゲート、比較
器、フリツプ・フロツプ等からなるものとして機
能もしくは論理ブロツクダイアグラム形態で示さ
れている。しかしながら、この論理の実際の現実
は第１図に示したものと異なつた仕方で行うこと
ができ、いろいろなデイジタルおよびアナログ技
術の実現が可能であることは理解すべきである。
ここで述べる警報装置で用いられる信号には、電
波高度、気圧高度、気圧高度変化率、対気速度、
エンジン回転数のようなエンジン出力を表わす信
号、航空機の着陸装置の位置を表わす信号および
その他ののいろいろな有効な信号が含まれる。警
報装置が設置される航空機の形式に依存して、第
１図に示されている信号は気圧高度計１２、気圧
高度変化率回路１４、電波高度計１６のようない
ろいろな個々の計器ならびに着陸装置の位置を示
す回路要素や最新の航空機で用いられているよう
なデイジタルデータ母線から得ることができる。

航空機が、例えば過度の変化率で高度を失いつ
つある過度の降下状態にあるか否かを決定するた
めに、気圧高度変化率信号が比較器１８に印加さ
れる。この気圧高度変化率信号は、気圧高度計１
２または他の適当な信号源からの信号を微分する
気圧変化率回路１４から得ることができる。気圧
変化率信号は、例えば、電波高度計１６から得ら
れる信号のような航空機の対地高度を示す信号と
比較される。なお本発明を説明するのにここで用
いられている術語「地もしくは地面」は、平坦な
乾燥した地面を表わすばかりではなく、水面、沼
沢地および凹凸のある地面のような地球の他の地
形学的部分をも包摂する意図で用いられているも
のである。また、過度の降下速度（変化率）が、
過度の降下状態を表わす例として述べてあるが、
本明細書で用いられる術語「過度の降下状態」と
は、過度の降下速度もしくは変化率に制限される
ものではなく、例えば、過度の高度損失および不
充分な高度利得を含め他の高度に関連する危険な
飛行状態をも包摂する意図で用いられているもの
である。

気圧高度変化率信号は、比較器１８により電波
高度計１６からの信号と比較され、そして気圧高
度変化率信号の値が所与の電波高度信号の値に対
して過度の降下速度もしくは変化率を表わすと、
比較器１８は警報起動信号を発生する。比較器１
８からの警報起動信号は、アンドゲート２０の入
力の１つに印加され、該アンドゲート２０は、上
記の警報起動信号ならびに他の使用可能信号が印
加されると警報を発生せしめる。ここで他の信号
とは、航空機の飛行形態に関連するものであつ
て、航空機が離陸または着陸復行相にある時にの
み警報の発生を可能にする信号である。

アンドゲート２０に印加される他の入力信号の
中には、装置もしくはシステムに対して航空機が
地上に存在しないことを指示するために着陸装置
に設けられている要素から得ることができる車輪
無荷重（WEIGHT OFF WHEELS）信号があ
る。航空機が地上に在る時にはこの信号も警報装
置を禁止する。アンドゲート２０に印加されると
別の信号として、6mオーバ信号があり、この信
号は、航空機が電波高度の6m以下の位置にあつ
て正確な気圧高度変化信号を得ることができない
時に装置を禁止もしくは使用不能とする。

アンドゲート２０に印加される別の信号は、
30mアンダ信号であり、この信号は、航空機が
30mの電波高度またはそれ以下の高度で飛行して
いる時にのみ装置を使用可能とする。この信号の
目的は、典型的な戦闘機または攻撃機の操縦にお
いては、このような航空機が30mの電波高度を一
旦越えた場合には、警報は不必要となり、したが
つて、30mを越える高度で装置を動作状態に維持
すると他の飛行相で偽警報が発生し得ると言う理
由から、30mを越える高度では装置を使用不能も
しくは禁止することにある。30mアンダ信号なら
びに6mオーバ信号は、例えば、電波高度計１６
からの高度信号を受けていろいろな所定の電波高
度まで離散的な出力信号を発生する１つまたは複
数の比較器（図示せず）から容易に得ることがで
きる。

前に述べたように、飛行の離陸および進入復
行／着陸復行中のみ警報装置を使用可能とするよ
うにするのが望ましい。したがつて、このような
飛行状態が実際に存在することを決定するための
論理を設けなければならない。図示の実施例にお
いては、離陸または進入復行／着陸復行状態が存
在するか否かを決定するための論理は、論理回路
２２によつて実現される。この論理回路２２は、
オアゲート２４、アンドゲート２６、オアゲート
２８、アンドゲート３０、セツト／リセツトフリ
ツプフロツプ３２、遷移検出器３４およびセツ
ト／リセツトフリツプフロツプ３６から構成され
ている。

基本的には上述の論理回路２２の機能は飛行の
離陸相および着陸進入相を識別することにある。
離陸相を定義するのに要求される基準は、航空機
の着陸装置が引上げられているかまたは航空機が
6m以下の電波高度にあつてエンジン（単数また
は複数）が離陸出力を発生していることである。
このような基準は、エンジンが離陸出力を発生し
ていることを示す信号を受けるアンドゲート３０
によつて判定される。このような信号は、例えば
回転数発生器（回転速度計）３１からエンジンの
回転数を表わす信号を受けて、エンジン速度が離
陸に必要な所定の回転数を越えた時、例えば、ジ
エツトエンジンの一次側コンプレツサの回転数
（RPM）が最大RPMの90％を越えた時にアンド
ゲート３０に離陸出力信号を供給する離陸出力比
較器２９から得ることができる。別法として、離
陸出力を表わす信号は、例えばスロツトル位置検
出器のような他の信号源から得ることもできる。
アンドゲート３０はまた、オアゲート２８から別
の信号を受ける。言い換えるならば、該オアゲー
ト２８はアンドゲート３０に対して、着陸装置が
引込められているかまたは航空機の高度が6mよ
りも小さい場合に使用可能信号を供給する。ゲー
ト２８に供給される着陸装置が引込められている
ことを表わす信号、即ちギヤアツプ（GEAR
UP）信号は、着陸装置または着陸装置制御ハン
ドルに設けられている要素から得ることができ、
そして6mアンダ信号は電波高度計信号を監視し
ている比較器から得ることができる。6mアンダ
判定基準は、航空機が離陸した直後でしかもパイ
ロツトが着陸装置を格納する前の離陸状態を検出
するのに特に有用である。アンドゲート３０の上
記の２つの入力が使用可能とされると、セツト／
リセツトフリツプフロツプ３２はリセツト状態に
切換される。フリツプフロツプ３２のこの状態も
離陸状態を表わす。

航空機が進入相にある時には、警報装置は使用
不能とすべきである。この使用不能機能は、オア
ゲート２４およびアンドゲート２６によつて実現
される。これらゲート２４および２６は協働して
進入飛行相中セツト／リセツトフリツプフロツプ
３２をセツトする。この進入相は着陸装置が降ろ
されているかまたは航空機の電波高度計が30m以
下を指しており航空機の速度が370Km／ｈ以下で
しかもエンジンが離陸出力を発生していないこと
により表示される。これらの状態を表わす信号が
アンドゲート２６に印加される。さらに、電波高
度計および気圧高度計は禁止されていてはならな
い。その理由は、もし禁止されているとすると装
置によつて発生される警報が有害もしくは妨害と
なるからである。

航空機が離陸相または進入相のいずれにあるか
を識別することができるのに加えて、航空機が離
陸または進入相以外の飛行相にあるか否かを決定
することも必要である。この決定もしくは判定は
アンドゲート３８およびオアゲート４０によつて
行われる。これらゲート３８および４０は、航空
機が離陸または進入相以外の飛行相で航行してい
て時にフリツプフロツプ３６をリセツトする働き
をなす。このことは、航空機の対気速度および対
地高度を監視して航空機の速度が370Km／ｈ以上
であつて高度が30m以下でない場合または高度が
閉パターンもしくは循環パターンで生ずるように
300mを越えた場合に離陸または進入相以外の飛
行相を指示することにより達成される。このよう
な条件下では、アンドゲート３８はオアゲート４
０に対して、該オアゲート４０の出力によりセツ
ト／リセツトフリツプフロツプ３６をリセツト
し、それにより警報装置を使用不能にする信号を
与える。警報装置を使用不能にする他の入力はま
たゲート４０にも印加される。これら入力信号
は、気圧高度計または電波高度計が禁止された時
に無効変化率信号を表わす過度の変化率信号が存
在する時に装置を使用不能もしくは禁止する。

動作において航空機が離陸中であつて離陸出力
が存在する時には、航空機が地面を離れた時また
はその着陸装置を持ち上げた時に、ゲート３０が
フリツプフロツプ３２をリセツトする。その結
果、フリツプフロツプ３２のＱ出力は高レベル状
態から低レベル状態に切換される。この遷移は遷
移検出器３４によつて検出される。該検出器３４
は、その入力に高レベルから低レベルへの遷移が
生じた時に出力パルスを発生する。遷移検出器３
４からの出力パルスはセツト／リセツトフリツプ
フロツプ３６をセツトし、それにより該フリツプ
フロツプ３６のＱ出力を高レベル状態にしてアン
ドゲート２０を使用可能とする。その結果とし
て、装置は離陸モードに設定され、アンドゲート
２０は比較器１８からの過度降下速度信号に応答
することができる。アンドゲート２０はこの過度
降下速度信号に応答して警報発生器４２に信号を
発生し、該警報発生器４２をして直接または間接
的に音声信号を拡声器４４その他の変換器に印加
せしめる。発生器４２は、パイロツトに対して特
定の危険を報知してパイロツトが直ちに補正もし
くは矯正動作を行うことができるようにするため
に、「降下禁止（DON'T SINK」のような合成
メツセージを発生することができるデイジタル音
声合成回路を有するのが好ましい。このようなデ
イジタル警報発生器の例ならびにこれらデイジタ
ル警報発生器が航空機警報装置でどのようにして
用いられているかは、米国特許第3925751号、第
4030065号および第4060793号明細書に開示されて
いる。

航空機が上昇し続けて高度が30mを越え且つ対
気速度が370Km／ｈを越えるかまたは閉パターン
において生ずる様に高度が300mを越えると、セ
ツト／リセツトフリツプフロツプ３６はゲート３
８および４０によつてリセツトされてゲート２０
を禁止する。ゲート２０は他の飛行相中禁止され
た係合に留まる。しかしながら航空機が着陸進入
に際して降下する時には、フリツプフロツプ３２
は、着陸装置が降ろされた時あるいは航空機が
30m以下の高度に達して対気速度が370Km／ｈ以
下で離陸出力が存在しない時にセツトされる。即
ちフリツプフロツプ３２は、着陸装置が持ち上げ
られているかまたは航空機が6m以下に降下した
時に進入復行が生じ且つ離陸出力が要求されたな
らば、該セツト／リセツトフリツプフロツプ３２
を再びリセツトしてセツト−リセツト遷移を発生
するようにセツトされるのである。このセツト−
リセツト遷移で遷移検出器３４は再びセツト／リ
セツトフリツプフロツプ３６をセツトしてゲート
２０を使用可能とし、それにより進入復行のため
の着陸復行相中警報装置を再び使用可能とする。

警報を発生するために必要な降下率対電波高度
判定基準は第２図のグラフに図解されている。第
２図のグラフの斜線を引いた領域で示してあるよ
うに、装置は、航空機の電波高度が6mと30mと
の間に在る時にのみ使用可能とされる。この範囲
の高度において使用可能とすることはいろいろな
仕方で達成することができるが、第１図に示した
実施例においては、アンドゲート２０に入力され
る30mアンダ信号および6mオーバ信号により達
成される。6mと30mの高度間の対角線は、フエ
アーチヤイルドA10（Fairchild A10）航空機のよ
うな典型的な高性能戦闘／攻撃機の運動特性に適
するように選択されている。この対角線の勾配お
よび端点は、アナログ的にもデイジタル的にもい
ろいろな仕方で実現することができるが、第１図
に示した実施例においては、変化率回路１４およ
び電波高度計１６からの適当に較正された信号を
受ける比較器１８によつて発生される。第２図の
対角線の勾配は、警報エンベロープが交差する対
角線上の点に関係なくパイロツトに対して定常警
報時間を与えるように選択されている。図示の実
施例においては、装置は、衝突前0.8分（48秒）
に、定常警報時間を与える「降下禁止」音声警報
は、変化率回路１４からの負の変化率信号が電波
高度計１６からの信号を越えた時に発生される。

例えば、パイロツトが30mの高度で飛行してお
り、機の降下率が38m／分を越える時に、音響警
報が発生され、パイロツトは姿勢を回復するのに
0.8分、即ち30m÷38m／分＝0.8分を有する。同
様にして航空機が地上6mで飛行している時には
降下率が7.62m／分を越える時に警報が発生さ
れ、パイロツトには回復するのに0.8分の余裕が
与えられる。このようにして、パイロツトは、
「降下禁止」警報が発生される時点と、降下率が
第２図の警報エンベロープの対角線によつて定義
される降下率を越えた場合に地上6mと30mとの
間の高度で予測される対地衝突との間に0.8分の
警報時間を有することになる。第２図に示してあ
るグラフにおいては、「降下禁止」信号は負の気
圧計上昇率の場合にのみ、言い換えるならば降下
率もしくは速度の場合にのみ発生される。と言う
のは、重装備された高性能航空機の典型的な操縦
もしくは機動においては、初期飛行相中に上昇飛
行が行われるのは殆ど無いからである。しかしな
がら、第２図に示した曲線は、初期飛行相中或る
程度の上昇を通常行う航空機に使用する場合に
は、正の気圧高度変化率をも含めるように修正し
得ることは理解すべきである。したがつて、本明
細書で用いている術語「過度の降下率もしくは降
下速度」は、通常離陸後直ちに上昇する航空機で
用いられる装置における不充分な上昇率をも包摂
するものと理解されたい。

上に述べた教示に照らし、本発明の数多の変更
および変形が可能であることは自明である。した
がつて、本発明の範囲内で、上に特定的に記述し
た仕方以外の仕方で本発明を実施し得るものと理
解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための警報装置を
示す機能ブロツクダイアグラム、そして第２図
は、警報を発生するのに航空機が達しなければな
らない電波高度および気圧高度変化率間の関係を
図解するグラフである。 １０……警報装置、１２……気圧高度計、１４
……気圧高度変化率回路、１６……電波高度計、
１８……比較器、２０，２６，３０，３８……ア
ンドゲート、２２……論理回路、２４，２８，４
０……オアゲート、２９……離陸出力比較器、３
１……回転数発生器（回転速度計）、３２，３６
……セツト／リセツトフリツプフロツプ、３４…
…遷移検出器、４２……音声警報発生器、４４…
…拡声器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 飛行の進入復行相後の着陸復行または離陸中
   に航空機の危険な飛行状態の警報を発生するため
   の警報方法において、 前記航空機の対地高度、エンジンンの出力およ
   び着陸装置の位置を表わす信号に応答して離陸相
   かまたは着陸復行相かを検出し、前記着陸装置が
   上がつているかまたは航空機が予め定められた高
   度よりも上方にあり且つエンジンが離陸出力で動
   作している時に離陸または着陸復行状態を表わす
   信号を発生するためのステツプと、 航空機の高度および航空機の高度変化率を表わ
   す信号に応答して、過度の降下率を検出しかつ航
   空機が飛行している高度に対する過度の降下率を
   表わす信号を発生するためのステツプと、 前記検出された離陸または着陸復行相および前
   記過度降下率に応答して、離陸または着陸復行相
   中に過度の降下率が検出された時に警報を与える
   ためのステツプと、 航空機が第２の予め定められた高度よりも上方
   にある時に警報を禁止するためのステツプと、 航空機の速度が予め定められた速度よりも高い
   場合に警報を禁止するためのステツプと、 を含む航空機の危険な飛行状態の警報を発生する
   ための警報方法。 ２ 予め定められた高度が約6mである特許請求
   の範囲第１項記載の警報方法。 ３ 第２の予め定められた高度が約30mである特
   許請求の範囲第１項記載の警報方法。 ４ 飛行の進入復行相後の着陸復行または離陸中
   に航空機の危険な飛行状態の警報を発生するため
   の警報方法において、 航空機の対地高度および航空機の降下率を表わ
   す信号を発生するためのステツプと、 前記発生された高度信号および前記降下率信号
   に応答して過度の降下率を検出し、前記航空機が
   地上約6mと30mとの間で飛行している時に、飛
   行経路がそのまま続けられたとした場合約0.8分
   内に地面と衝突する結果になるような経路である
   場合に、過度の降下率を指示する警報を発生する
   ステツプと、 対気速度が予め定められた値を越えた時に警報
   を禁止するためのステツプと、 対地高度が約6mよりも大きい場合またはエン
   ジンの出力が離陸出力を表わす予め定められた値
   より小さい場合、着離装置が上げられていない時
   に前記警報を禁止するためのステツプと を含む航空機の危険な飛行状態の警報を発生する
   ための警報方法。 ５ 対気速度の予め定められた値が約370Km／ｈ
   である特許請求の範囲第４項記載の警報方法。