JPH07215298A - 航空機の残燃料マネジメントシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】残燃料量と帰投に要する燃料量との関係を多機
能表示装置（ＭＦＤ）の画面に表示し帰投不可能の場合
には、注意警報を発生させ限界時点では最終警告を発生
するようにする。 【構成】燃料制御装置６、航法装置７、エキスパート８
からのデータを情報処理機能を有するサブシステム２に
入力し、必要燃料計算機能を有するサブシステム４、及
び、帰投基地策定機能を有するサブシステム５を介し人
工知能を有する計算機により余裕燃料の状態、及び、限
界燃料量を多機能表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６に
表示すると共に音声警報にて警告を行い、又、帰投の基
地を所定数複数リストアップして多機能表示装置（ＭＦ
Ｄ）１４の画面１６に表示し、パイロットの次のアクシ
ョンプランニングの策定を支援するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、小型高速航空機の運
用で所定の行動を行った後、当該航空機の母基地等に帰
投するに際しての搭載燃料の残量をパイロットに代り、
常時監視して確実に帰投することが出来るように該パイ
ロットに表示し、且つ、残燃料が帰投に要する絶対量に
近づくようになる（なった）場合には、注意警報（ＣＡ
ＵＴＩＯＮ）と最終警告（ＷＡＲＮＩＮＧ）を発するよ
うにした監視システムの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、小型高速航空機にあって
は、その高速性や機敏性は優れているものの、小型航空
機なるが故に機体の構造上搭載する燃料の量に限度があ
るという潜在的な制約がある。

【０００３】而して、小型高速航空機の運用における急
速反転等の際には急加速や大動力を要し、極めて短時間
に多量の燃料を消費することが避けられない。

【０００４】しかしながら、単に小型高速航空機に限ら
ず、各種小型航空機にあっても所定の運用等の有目的の
飛翔には予めの行動プランニングがあるものであって、
行動効果，人命尊重，機体の保全等のさまざまな見地か
ら、当然のことながら、発進した当該小型航空機の母基
地への帰投が前提とされ、したがって、発進する当該小
型航空機が搭載する燃料は所謂満タン状態のみばかりで
なく、当該小型航空機の所属する体制的組織の点から帰
投基地は一般に発進時の母基地とされ、そのため、当該
母基地に帰投する小型航空機の搭載燃料は単なるゴーバ
ック的な必要搭載量ではなく、当該行動空中領域に於け
る行動中の急激な大量燃料消費を前提としつつも、当該
母基地へは天候、乃至、施設条件等の見地から帰投，着
陸等が不可能な場合には、当該母基地に最近接する代替
基地に着陸し得るだけの量の燃料が搭載されるようにさ
れてはいる。

【０００５】しかしながら、例えば、小型高速航空機等
にあっては運用中、急速反転や急加速等の高機動を実施
し高頻度の大量であって、急激な燃料消費がなされる場
合には、帰投に要する残燃料量の確認を所望に、或い
は、多頻度に監視する時間的余裕，精神的余裕がない場
合がほとんどであり、したがって、機動中、或いは、機
動後の残燃料について自機のパイロットに当該残燃料等
を知認させたり、極限量の場合は警報を発して帰投不可
能を回避するべく表示するシステムが開発され実用化も
されている。

【０００６】例えば、実開平４−３９９９９５号公報考
案等に示されている航空機の残燃料管理装置にあって
は、確かに飛行中の当該航空機の帰投基地の位置情報と
航法装置等による燃料残量のデータ処理が成され、帰投
に要する燃料量を算出し、当該帰投に要する燃料量と残
燃料量とを比較する演算装置が設けられているシステム
が開発されてはいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
残燃料管理システムにあっては、先述した如く、当該自
機の航空機の所定の行動空域からの母基地への帰投に要
する残燃料量の管理が単に行われるに過ぎず、実際の当
該航空機にとっては運用行動中の該航空機の遭遇してい
る環境が時々刻々急速に変化し、例えば、当該行動中の
燃料消費の状況では母基地に帰投する限りの量であるこ
とが分っても、運用上不可避的に所定時間の継続行動を
必要とする場合には、よしんば、母基地に帰投不能であ
っても他の予備的な代替基地、乃至、最近接基地への着
陸を望み、それが許容される状態であるならば運用行動
を持続し、自機の可及的な無事な状態での帰投を図るプ
ランニングがパイロットに行える可能性がある場合で
も、かかる在来技術によってはそれが行われず、止むを
得ず、運用行動を中止したり、最適行動プランニングが
出来なかったり、又、試行錯誤を繰り返している間に極
めて危険な状態に陥る場合もあるという欠点があった。

【０００８】又、パイロットの適宜の行動により危険状
態が回避され、運用上の目的が達成されたとしても、そ
れ以後の行動プランニングはパイロットにとって極めて
苛酷なワークロードとなるタスクが強いられるという不
都合さがあった。

【０００９】

【発明の目的】この出願の発明の目的は小型高速航空機
の帰投基地への必要燃料の残燃料のマネジメントの問題
点を解決すべき技術的課題とし、緊急行動中に自機のパ
イロットが残燃料の監視を行う余裕がないことを前提と
しながらも、当該パイロットが自機のコックピットを所
望に応じ、一見するだけで自機の残燃料を帰投する母基
地への関係において認知することが出来るのみならず、
母基地以外の代替基地や直接的に帰投することが出来る
最近接基地等への帰投に要する残燃料を確実に知得する
ことが出来、しかも、該パイロットが知認し易い形で表
示が多機能表示装置（ＭＦＤ）に表示がなされ、したが
って、当該タイミングにおいて、パイロットが行動プラ
ンニングを立て易く、所望の行動が行え、可及的無事な
状態での所定の基地に帰投することが出来るようにして
航空機産業における燃料管理技術利用分野に益する優れ
た航空機の残燃料マネジメントシステムを提供せんとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、小型高速航空機が母基
地から発進し、所定の空域にて運用上のアクションを行
っている際に、不測にして、当該アクションに必要とす
る急激な大量の燃料消費の関係から予め計画されている
母基地への帰投に要する残燃料について当該自機のパイ
ロットがこれを知認し、又、これにかかわる行動プラン
ニングを立てるに、コックピット内にて多機能表示装置
（ＭＦＤ）等を視認する余裕が挙動のうえで、又、神経
的に、体力的にいとまがない場合に、当該自機の航空機
に搭載している燃料制御装置，航法装置，エンジンから
の動作データが情報処理システムに取り込まれ、又、燃
料監視機能を有するサブシステムにより人工知能を有す
る計算機の処理を介し必要燃料計算機能を有するサブシ
ステムと帰投基地策定機能を有するサブシステムとの情
報データの交換を介しコックピット内の多機能表示装置
（ＭＦＤ）の画面に残燃料と母基地への帰投に要する燃
料量と当該母基地から代替基地への帰投に要する燃料
量、更には当該自機にとっての最近接基地への着陸に要
する燃料量をアナログ・デジタル式に表示し、パイロッ
トは当該表示を所望に一見するに、当該運用行動を所望
に継続するか、帰投に移るか等の行動プランニングを容
易に行え、この間、警報装置は当該多機能表示装置（Ｍ
ＦＤ）に所望基地への帰投に要する残燃料の限界が近づ
いた場合に注意警報（ＣＡＵＴＩＯＮ）を発し、いずれ
の基地への帰投も不可能になる限界燃料量に近接した状
態では最終警告（ＷＡＲＮＩＮＧ）を発し、更にはこれ
に等価の音声警報を発し、パイロットに最終決断を与え
るようにし、当該小型航空機は所定の行動を可及的に完
成度を高く行い、無事に所望の基地に着陸することが出
来るようにし、その間、パイロットのワークロードは第
一義的な行動にのみ専念して集中出来るようにした技術
的手段を講じたものである。

【００１１】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図面を参照
しつつ説明すれば以下の通りである。

【００１２】図示実施例は小型航空機としての小型高速
航空機の所定空域に於ける運用行動を行って母基地への
帰投をする前提での残燃料に対するマネジメントシステ
ムの態様であり、技術的波及効果としては後述する如
く、ヘリコプター等の他の小型航空機に適用する弾力性
を有するものである。

【００１３】図１に示す態様に於て、１はこの出願の発
明の要旨を成す残燃料マネジメントシステムであり、そ
の中心を成す情報処理機能を有するサブシステム２には
残燃料監視機能を有するサブシステム３、及び、必要燃
料計算機能を有するサブシステム４、及び、該必要燃料
計算機能を有するサブシステム４に対し、情報データを
交換自在にして接続されている帰投基地策定機能を有す
るサブシステム５とが互いに情報データ交換処理自在に
接続されている。

【００１４】尚、かかる残燃料監視機能を有するサブシ
ステム３、及び、必要燃料計算機能を有するサブシステ
ム４、帰投基地策定機能を有するサブシステム５はこの
出願の発明の時点における航空電子技術により当業者に
とり容易に設計可能であり、細部は設計的に選択自在な
ものである。

【００１５】そして、必要燃料計算機能を有するサブシ
ステム４には性能データ９が予め入力されており、又、
帰投基地策定機能を有するサブシステム５には各種の基
地データ１０が作戦プログラムに従って入力されてい
る。

【００１６】而して、残燃料監視機能を有するサブシス
テム３には自機の小型高速航空機に（在来態様同様に）
燃料制御装置６が接続されて飛行中の使用燃料に対する
残燃料の情報データを入力することが出来るようにされ
ている。

【００１７】又、上記情報処理機能を有するサブシステ
ム２には、該燃料制御装置６からの使用燃料データ、及
び、自機に装備している航法装置７からの該自機の位置
情報データが入力されるようにされ、又、エンジン８は
飛行中の燃料消費量等のデータが入力されるようにされ
ている。

【００１８】そして、情報処理機能を有するサブシステ
ム２にあってはこの出願の発明の時点における周公知の
人工知能を有する計算機が装備されて所定の計算、及
び、比較演算策定等を行うようにされて後述する残燃料
量によって母基地への帰投に必要な燃料の量と残燃料量
の差、即ち、余裕燃料量をパイロット１５に後述する如
く効果的に表示するようにされ、残燃料が減少して母基
地の帰投可能性に問題が生じた時には、注意警報（ＣＡ
ＵＴＩＯＮ）の警告を発生し、音声警報装置１１を介し
スピーカ、或いは、ヘッドホーン，イヤホーン１２によ
り警報音声を発し、又、適宜の表示発生装置１３を介し
多機能表示装置（ＭＦＤ）１４にアナログ・デジタル表
示を行ってパイロット１５に取り入れ易い形で警告処理
を行い、帰投基地策定機能を有するサブシステム５を介
し最少の燃料で帰投可能な基地を策定し、上述同様に警
告処理等を行い、いずれの基地へも帰投不可能な極限状
態に至る場合には最終警告（ＷＡＲＮＩＮＧ）を発生す
るようにされている。

【００１９】勿論、上述音声警報装置１１や表示生成装
置１３等は上述同様に、この出願の発明の時点における
航空電子技術により当業者が容易に設計して現出するこ
とが出来るものであり、多機能表示装置（ＭＦＤ）１４
はまた、これまでの航空機に搭載して採用されているレ
ベルのものでも充分である。

【００２０】上述残燃料マネジメントシステム１におけ
る残燃料にかかわる警告機能の他にこの出願の発明にお
いては、帰投基地策定機能が発揮されるものであり、機
体性能データ９、及び、各基地からの基地データ１０に
基づいて自機の位置，残燃料量、各基地の天候，離着の
可否，所属施設，民間空港であるか否か等の情報により
帰投基地（母基地），代替基地を含めてデータ処理を行
い、上述する如く、自機がこれらの基地のいずれかへ帰
投可能であるための情報、即ち、基地への天候，方位，
距離，最適巡航速度，高度等をパイロットに多機能表示
装置（ＭＦＤ）１４を介し表示提供する。

【００２１】而して、上述警告機能、及び、帰投基地策
定機能については図２，図３に示す通りであり、まず、
両者の多機能表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６に対す
る表示は適宜に設計的にスイッチ操作、又は、音声信号
による切り換え可能な表示であり、勿論、音声警報は別
回路によって形成されるものである。

【００２２】而して、両機能にかかわる飛行中、或い
は、運用行動中の自機の残燃料の監視については図２に
示す様に、多機能表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６の
右側には燃料表示欄１７が縦置き式に表示され、現在の
残燃料量で２５００ lb（ポンド）が示され、当該残燃
料は当該図２に示す様に、アナログ表示され、又、画面
の左側には母基地表示欄１９が当該表示態様ではＧＩＦ
Ｕ（岐阜）基地が示され、そこまでに帰投する燃料量を
除いた使用可能燃料８５０ lb（ポンド）が矢印指示２
０により燃料欄１７の残燃料表示１８に対し矢示されて
おり、当該母基地に帰投する場合には１５分の高機動実
施が可能であり、３０分の巡回（パトロール等）が可能
であることがデジタル式に表示されるようにされ、又、
当該母基地欄１９の下側には最近接基地記載欄２２が設
けられ、当該記載欄２２には表示態様としてＨＹＡＫＵ
ＲＩ（百里）基地が示されており、上記母基地の態様同
様に使用可能燃料が１８２３ lb（ポンド）矢印２３に
示す様に、燃料表示欄１７の残燃料１８に対して矢示で
表示され、当該最近接基地（百里）基地に帰投する場合
には３６分の高機動実施が可能であり、７１分の上空待
機（パトロール）が可能であることをアナログ・デジタ
ル式に表示している。

【００２３】したがって、パイロットは当該多機能表示
装置（ＭＦＤ）１４の画面１６に於ける残燃料、表示さ
れている母基地、最近接基地への必要燃料量、及び、高
機動可能時間、並びに、巡回時間等を一瞬にして一瞥状
態で視認し、作戦行動のアクションプランニングを行
い、運用行動継続か帰投準備に移るかの策定を容易に行
うことが出来る。

【００２４】上述残燃料の監視は前述した図１の残燃料
マネジメントシステム１によりパイロットの挙動とは関
係なく独立して行われ、表示生成装置１３を介し多機能
表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６に表示される。

【００２５】そして、当該表示に基づいてパイロットが
所定の行動、即ち、運用行動継続，帰投移行準備の策定
等においても、当然のことながら、燃料は消費されるた
めに当該多機能表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６に於
ける表示とは別に音声警報機能が働いて自機の現在位置
から母基地に帰投するために、必要な燃料が残燃料を下
まわった場合には注意警報（ＣＡＵＴＩＯＮ）として音
声警報が発生され、更に最近接基地への必要燃料量も残
燃料を下まわる場合には最終警告（ＷＡＲＮＩＮＧ）が
発される。

【００２６】当該パイロットは音声警報の発生までは多
機能表示装置（ＭＦＤ）１４の画面１６を必要に応じて
瞥見状態で視認し、注意警報（ＣＡＵＴＩＯＮ）、或い
は、帰投（着陸）までにどれだけの残燃料の余裕がある
かを行動プランニングの策定に供する。

【００２７】而して、母基地表示欄１９、及び、最近接
基地表示欄２２に於ける表示には図１に示す性能データ
９、及び、基地データ１０等を予め入力しておき、情報
処理機能を有するサブシステム２により次の選定基準条
件により所定の基地を、例えば、５基地程度選定しライ
ンアップして策定する。

【００２８】即ち、 天候が良い基地を最優先（悪天候の場合は着陸不能） 滑走路が長い基地を優先（着陸での安全性） 施設が良好な基地を優先（自機の機種において燃料供
給が可能であるか否かその他の装備の補充が可能である
か否か、施設の修復期間中であるか否か） 軍用機基地を民間基地より優先（運用行動の柔軟性の
ため） 現在位置により近い基地を優先（支援等の関係から） 代替基地が多く、その施設設備内容が良好な基地を優
先（母基地と代替基地との距離、及び、消費燃料の関係
から） 等の選定条件を予め入力されている基地データ１０、及
び、エキスパートより得た知識に基づいて人工知能を有
する計算機が情報機能を有するサブシステム２において
検討して図３に示す様に、多機能表示装置（ＭＦＤ）１
４の画面１６にアナログ・デジタル式に表示する。

【００２９】而して、当該図３に示す態様において、縦
列に上述選定基準に従う帰投基地の優先順位列のライン
アップが示されてあり、右行には基地名，現在地からの
該基地までの距離 nautical mile（海里），代替基地
名，該代替基地を含めての代替基地数，余裕燃料量 lb
（ポンド）が主として前述した如く表示され、パイロッ
トは図２に示す消費燃料と残燃料との関係、及び、図３
に示す帰投データとを適宜に切り換え表示する制御が出
来、又、電気的に自動的，半自動的に表示切り換えを行
うことが出来るものである。

【００３０】そして、勿論、図２，図３の表示切り換え
中においても前述音声警報発生は独立して行うことが出
来るものである。

【００３１】このようにして、パイロットは当該空域に
於ける運用行動中、或いは、巡回や上空待機（パトロー
ル）中において、当該運用行動のアクションの継続、或
いは、帰投への移行のアクションプランニングを行わず
に運用行動に専念的にエネルギーを集中することが出
来、所定のタイミングで多機能表示装置（ＭＦＤ）１４
の画面１６を瞥見すること等により該多機能表示装置
（ＭＦＤ）１４の画面１６のデータを視認し、表示され
ている燃料データ、或いは、帰投の基地データを視認し
て所定に行動継続，変更のプランニング策定を行うこと
が出来、特に、運用行動中の急速に時々刻々変化する状
況下でのミッションプランニングを支援することが出来
る。

【００３２】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、多機能
表示装置（ＭＦＤ）の画面にも音声警報に代えるパター
ン表示を行う等種々の態様が採用可能である。

【００３３】そして、適用対象は小型高速航空機に限ら
ず、大型航空機，ヘリコプターや捜索小型航空機，地図
作成航空機等にも適用可能であり、応用技術としては船
舶、或いは、自動車等への転用も可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に小型高速航空機に於て該航空機に搭載する燃料量に限
度があり、しかも、高機動実施等短時間で大量の燃料を
急激に消費するような行動にあって所定の行動後に母基
地等に帰投するに際し、当該激変行動のために帰投に要
する燃料と当該タイミングでの残燃料との比較対比を行
って行動プランニングを余裕をもって策定することが出
来ない状態においても、パイロットのアクションとは別
にこれに独立に該タイミングでの残燃料と帰投に要する
燃料との対比データを正確、且つ、速かに自動的に多機
能表示装置（ＭＦＤ）の画面に表示することが出来、し
かも、予めの注意警報（ＣＡＵＴＩＯＮ）と限界残燃料
での最終警告（ＷＡＲＮＩＮＧ）を発生させることによ
り、パイロットは当該運用行動に専念してエネルギーを
集中することが出来、しかも、音声警報によって所定の
画面を視認することにより残燃料と帰投に要する燃料と
の対比、及び、帰投可能基地の策定を知覚して次のアク
ションプランニングを確実、且つ、速かに行うことが出
来るという優れた効果が奏される。

【００３５】したがって、小型高速航空機における当該
所定空域での燃料切れによる帰投不可能等の事故を未然
に確実に防ぐことが出来るという優れた効果が奏され
る。

【００３６】而して、この出願の発明のシステムによれ
ば、単に飛行中の航空機の残燃料の表示のみならず、帰
投に際しての母基地や代替基地，最近接基地のラインア
ップ的表示、及び、それに要する燃料等の関連的な表
示，高機動実施や巡回等の行動継続時間等も併せて表示
されるために、当該行動中の自機の行動許容の是非、及
び、範囲も比較され、継続飛行のアクションプランニン
グが出来るという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の実施例の全体概略ブロック図
である。

【図２】同、多機能表示装置（ＭＦＤ）の画面に表示さ
れる残燃料と帰投に要する燃料量，行動継続時間の相関
のアナログ・デジタル表示模式正面図である。

【図３】同、エキスパートシステムによる帰投基地、及
び、所用燃料量のリストアップ表示態様模式正面図であ
る。

【符号の説明】

６ 燃料制御装置 ７ 航法装置 ８ エンジン ２ 情報処理機能を有するサブシステム ３ 残燃料監視機能を有するサブシステム ４ 必要燃料計算機能を有するサブシステム ５ 帰投基地策定機能を有するサブシステム １１ 音声警報装置 １４ 多機能表示装置（ＭＦＤ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 義孝 東京都杉並区西荻北４−７−10 メイプル ハウス203 (72)発明者 國頭 聖 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 三谷 洋一 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自機に搭載している自動燃料制御装置に対
   して設けられ燃料データ取り入れ自在な燃料監視機能を
   有するサブシステムが情報処理システムを介してパイロ
   ットに対する多機能表示装置（ＭＦＤ）に残燃料データ
   を表示するようにされている航空機の残燃料マネジメン
   トシステムにおいて、上記情報処理システムが上記自機
   に搭載されている燃料制御装置と航法装置とエンジンと
   に各動作データ取り入れ自在に接続されると共に上記燃
   料監視機能を有するサブシステムと必要燃料計算機能を
   有するサブシステムと帰投基地策定機能を有するサブシ
   ステムとの間に相互にデータ交換自在に接続され、更に
   音声警報装置と多機能表示装置（ＭＦＤ）に接続されて
   いることを特徴とする航空機の残燃料マネジメントシス
   テム。
2. 【請求項２】上記多機能表示装置（ＭＦＤ）には残燃料
   量と基地までの使用燃料量がアナログ・デジタル式に表
   示自在にされていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の航空機の残燃料マネジメントシステム。
3. 【請求項３】母基地に対する最近接基地までの使用燃料
   量がアナログ・デジタル式に表示自在にされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の航空機の残燃
   料マネジメントシステム。
4. 【請求項４】母基地に対する最近接基地に所定数複数の
   帰投基地が優先順位に従って表示されるようにされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の航空機
   の残燃料マネジメントシステム。
5. 【請求項５】上記帰投基地に代替基地が少くとも１つ併
   示されるようにされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の航空機の残燃料マネジメントシステ
   ム。