JPH09504390A

JPH09504390A - Aircraft control

Info

Publication number: JPH09504390A
Application number: JP7505013A
Authority: JP
Inventors: ロイデゥロスジェンキンソン; ロバートエドワードケイヴス
Original assignee: ラフバロウユニヴァシティオブテクノロジー
Priority date: 1993-07-24
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1997-04-28
Also published as: GB9315389D0; WO1995003213A1; EP0710202A1; AU7193694A

Abstract

(57)【要約】ここには、二機の航空機（１１）を共通の制御装置（１２）で制御して共通のＡＴＣスロット内で平行なコースをたどって飛行するようにしたことを特徴とする航空機管制方法が開示してある。 (57) [Summary] This is characterized in that two aircrafts (11) are controlled by a common control unit (12) to fly along parallel courses in a common ATC slot. A method for controlling aircraft is disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】航空機管制本発明は航空機の管制に関する。航空機の旅客輸送の上昇率は毎年約５〜７％でほぼ一定しており、実際にここ１２年ぐらいで二倍になっている。任意１つの空港へおよびそこから運ぶ旅客の数は使用航空機の座席数およびフライト数に依存するのは明らかである。現在のところ、多くの場合、特に、主要な国際空港では、フライト数は航空交通管制（ＡＴＣ）オペレーションの能力限界あるいはその付近にあり、この需要を満たす唯一の手段としてより大型の航空機が設計されつつある。あいにく、より大型の航空機は種々の理由のために実行できない。そのうちの主たる理由は、航空機が９０秒以内に脱出可能でなければならないという要件である。現在好ましい大型航空機の設計（現在飛行している最大の旅客機、ボーイング７４７の二倍の収容能力）では、その全長にわたって上下の乗客デッキを持つ。現在の７４７では、上部デッキ構造が前方にあるだけである。適切な脱出要件では、全長にわたる上部デッキからの乗客がシュートを伝わって脱出できることであるが、接地速度が５０ｋｐｈとなり、これは許容できない。いずれにしても、このような二重デッキ設計では、空港ゲート構造を大幅に改造しなければならず、翼を地上作業のために折り畳まなければ、エプロンや誘導路も大幅に再設計する必要がある。折り畳み式の翼は最良のものでも機械的に複雑になる。これらおよび他の理由のために、現在飛行している航空機よりもかなり大きな航空機は現在の安全規定内で現存の設備から管理できる見込みはない。この問題の別の解決策は、空港を新設するか、現存の空港を拡張するかであるが、共に時間がかかるし、いずれにしても、適当な敷地やそれに伴う非常に大きなコストについての計画の同意を得ることの困難さを留意すると好ましい解決策ではない。本発明は、少なくとも主要な障害を回避すると共に比較的安いコストで運送量の増大についての問題を解決する別の策を提供する。本発明は、二機の航空機を共通の管制装置で制御して共通のＡＴＣスロット内の平行なコースを飛行させる航空機管理方法を包含する。航空機は平行な滑走路で離着陸することができ、かつ、同時に離着陸することができる。航空機は一緒に飛行して、平行な自動着陸システム誘導ビームをピックアップし、これらのビームを使用している独立した搭載制御器の制御の下に着陸することができる。一方の航空機が他方の航空機に従属した状態であってもよいし、この状態で、離陸、上昇、巡行、下降することができる。航空機が相対位置・誤差フィードバック離間装置を持っていてもよい。航空機が絶対位置制御システムを持っていてもよい。絶対位置は人工衛星参照や慣性誘導システム（たとえば、リング・レーザ・ジャイロスコープ・システム）によって決定することができる。航空機は平行な滑走路からおよび平行な滑走路に向かって一緒に同じコースを飛行することができ、離陸後着陸前に、滑走路の間隔よりも大きい間隔で飛行してもよいし、密集編隊で飛行して空気渦流の利点を利用してもよい。航空機は一緒に離陸してから別の目的地へ飛行してもよいし、異なった方向の空港から集まって一緒に着陸してもよい。着陸しようとしている航空機が着陸スタック状態で一緒に飛行してもよい。本発明は、また、共通のＡＴＣスロット内の平行なコースを飛行するように二機の航空機を制御するようになっている航空管制装置も包含する。この装置は、マスター航空機用の送信機手段とスレーブ航空機用受信機手段とを包含し、送信機手段は受信機手段の受信する制御信号を送信する。この送信機手段はショートレンジのものであってもよいし、（たとえば、独特の「ハンドシェイク」コードによって）前記スレーブ航空機（あるいは、三機以上の航空機がただ１つのスロット内を飛行している場合には前記スレーブ航空機と別のスレーブ航空機）の受信できる信号を送信し、付近の他の航空機では受信できないようになっていてもよい。本装置は各航空機のための送受信機またはトランスポンダを包含してもよい。このトランスポンダは、（ａ）航空機の相対位置を報告し、（ｂ）ステーション保持目的のために相対位置の調整を制御することができる。 TCAS（Bendix/King）のような衝突回避装置が作動している場合には、本装置は適当なインターフェイス装置を包含して衝突回避装置が他の航空機の存在を認識しても警告を発したり、それに関する回避行動を開始したりしないようにすることができる。本装置はこのような衝突回避装置に組み込むことができるようにしてもよい（あるいは、このような衝突回避装置を本装置に組み込んでもよい）。衝突回避装置は、いずれにしても、編隊を組んで飛行している二機（またはそれ以上）の航空機に基づいて衝突回避手順を演算し、編隊を組んで飛行している二機（またはそれ以上）の他の航空機との衝突を回避することが必要である。本発明による装置および方法の実施例を、以下、添付図面を参照しながら説明する。これら添付図面において：第１図は隣り合った平行な滑走路を離陸する二機の航空機の平面図である。第２図は二機の航空機のための航空路の概略図である。第３図は三機の航空機を含む航空路の概略図である。図面は航空機１１（第１図）を制御する方法を示しており、この方法では、二機の航空機１１は共通のＡＴＣスロット内の平行なコースを飛行するように共通の制御装置１２によって制御される。第１図は隣り合った滑走路１３から同時に離陸する二機の航空機１１を示している。理想的には、滑走路は約１５０メートル離れているとよいが、これがいつも可能であるとは限らない。代わりにただ一本の（おそらくは幅の広い）滑走路を作り、航空機が編隊で、たとえば、軍用航空機でしばしば行われているように梯形編隊で離陸するようにしなければならないかもしれない。航空機１１は一緒に飛行して、ＡＬＳ地上ステーション（第２、３図）からの平行な自動着陸システム誘導ビームをピックアップすることができる。このＡＬＳ地上ステーションは同時に接近してくる航空機を峻別できるような構造でなければならない。こうして、航空機はこのようなビームを使用する独立した搭載制御器の制御の下に着陸することができる。同時着陸はこのようにしておそらくは実行されるが、接近してくる一機の航空機にエラーが生じ、他の航空機を制御している航空機も加わり、制御されている航空機が許容誤差範囲外となったときには、全体的な制御を強化してこの状況をカバーしなければならない場合があるかもしれない。いずれにしても、離陸、巡行、下降の場合、一機あるいはそれ以上の航空機が他の任意の航空機のスレーブとなる。制御装置１２は、融通性を最大限にするために、マスター、スレーブの両モードで作動できる。このことは、航空機がいつまでもペア状態にある必要がなく、フライト中に一機の航空機から他の航空機へ制御をパスさせることができることを意味している。現在のところ、離陸は手動で行われているが、（適当な装備を備えた航空機の場合）上昇からタッチダウンまでのほとんど他のすべてのことが自動化し、パイロット訓練のためにときたま着陸を手動で行うことになる。長時間フライトの際に交代の乗務員を用意するということは、パイロットをキャプテン、ファーストオフィサとして休息時間を与えることができる巡行フライト時でさえ、必要なくなるかもしれない。制御装置１２は相対位置・誤差フィードバック離間装置を包含してもよい。この装置の性能は決定され、維持されるべき間隔に依存する。この間隔は曇りの状態でも光学系が有効である程度に小さくすることができる。レーダおよび衝突回避方位・距離維持装置を使用することができるが、ほどよい間隔を得るためには、人工衛星あるいは慣性装置（たとえば、リング・レーザ・ジャイロスコープ）を用いて両航空機の絶対位置を測定し、この絶対位置から相対位置を導き出してもよい。航空機は、第２図に示すように、空港Ｉの平行な滑走路１１Ｒ、Ｌおよび空港ＩＩの平行な滑走路１１″Ｒ、Ｌの間で一緒に同じコースを飛行することができる。もちろん、すべての目的地の空港が同じである場合には単一の滑走路を順次に離陸することもできる。これはヒースローのような混雑した空港からより混雑度の少ない空港へのフライトの場合に実行可能である。しかしながら、第３図に示すように、二機の航空機は、空港Ｉの平行な滑走路１１Ｒ、Ｌから一緒に離陸し、一緒に巡行高度ＣＨまで上昇し、別々のコースＣ１を異なった空港ＩＩ、ＩＩＩまで飛行することができる。コースＣ上の航空機は、図示しない他の空港からコースＣ″を飛行してきた第３の航空機と下降、着陸時に一緒になることがある。こうして、二機の類似した航空機を電子的に接続してサイズ、収容能力の二倍の一機の航空機と同等にするというアイデアにより、より広い範囲の用途を持ち、一般的には、ＡＴＣスロットをより有効に使用して空港が地上取り扱い設備の大きな変更なしにより大きな交通量を取り扱うことが可能となる。１つの空港敷地で余分ではあるが密接した状態の滑走路を作り、地上設備を拡張する方が、もはや対処できなくなった交通量を取り扱う全くの新しい空港を作るよりも通常は好ましい。もちろん、収容能力がさらに増大すれば、三機あるいは四機の航空機を電子的に接続して飛行させることによってこれに対処できる。滑走路が平行である必要はないが、前後編隊よりも密接編隊飛行では平行である方がおそらくはよいであろう。梯形編隊飛行あるいはＶ字型編隊は空気渦流の利点を利用することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION aircraft control The present invention relates to control of the aircraft. The rate of increase in passenger transport by air is about 5 to 7% every year, which is almost constant, and has actually doubled in the last 12 years. Obviously, the number of passengers to and from any one airport depends on the number of seats and flights on the aircraft used. At present, in many cases, especially at major international airports, the number of flights is at or near the capacity limit of Air Traffic Control (ATC) operations, and larger aircraft are designed as the only means to meet this demand. It's starting Unfortunately, larger aircraft are not viable for a variety of reasons. The main reason for this is the requirement that the aircraft must be able to escape within 90 seconds. The presently preferred large aircraft design (double the capacity of the largest airliner currently flying, the Boeing 747) has upper and lower passenger decks along its entire length. With the current 747, the upper deck structure is only forward. Proper escape requirements allow passengers from the upper deck over the entire length to escape through the chute, but with a ground speed of 50 kph, which is unacceptable. In any case, such a double-deck design would require major modifications to the airport gate structure and would require a major redesign of the apron and taxiways if the wings were not folded for ground work. is there. Folding wings, even the best, are mechanically complex. For these and other reasons, aircraft significantly larger than the aircraft currently flying are unlikely to be manageable from existing equipment within current safety regulations. Another solution to this problem is to build new airports or expand existing ones, but they are both time-consuming and either way, planning for a suitable site and the enormous costs involved. Considering the difficulty of obtaining the consent of the above, it is not a preferable solution. The present invention provides another solution that avoids at least major obstacles and solves the problem of increased haulage at a relatively low cost. The present invention includes an aircraft management method for controlling two aircraft with a common control device to fly parallel courses in a common ATC slot. Aircraft can take off and land on parallel runways and can take off and land at the same time. The aircraft can fly together, pick up parallel automatic landing system guidance beams, and land under the control of independent onboard controllers using these beams. One aircraft may be subordinate to the other aircraft and can take off, climb, cruise, and descend in this state. The aircraft may have a relative position and error feedback spacing device. The aircraft may have an absolute position control system. Absolute position can be determined by satellite reference or inertial guidance systems (eg, ring laser gyroscope system). The aircraft may fly together on the same course from and towards the parallel runways, may fly more than the runway spacing after takeoff, and before landing, or may be a dense formation. You may fly in and take advantage of the air vortex. The aircraft may take off together and then fly to another destination, or they may come together from airports in different directions and land together. The aircraft about to land may fly together in a landing stack. The present invention also includes an air traffic control system adapted to control two aircraft to fly in parallel courses within a common ATC slot. The apparatus includes transmitter means for the master aircraft and receiver means for the slave aircraft, the transmitter means transmitting the control signal received by the receiver means. The transmitter means may be of short range, or the slave aircraft (or more than two aircraft may be flying in a single slot, eg, by a unique "handshake" code). In this case, a signal that can be received by the slave aircraft other than the slave aircraft may be transmitted, and the other aircraft nearby may not be able to receive the signal. The device may include a transceiver or transponder for each aircraft. The transponder can (a) report the relative position of the aircraft and (b) control the adjustment of the relative position for station holding purposes. When a collision avoidance device such as TCAS (Bendix / King) is activated, this device includes an appropriate interface device to issue a warning even if the collision avoidance device recognizes the presence of another aircraft. , You can choose not to start evasive action about it. The device may be capable of being incorporated into such a collision avoidance device (or such a collision avoidance device may be incorporated into the device). In any case, the collision avoidance device calculates a collision avoidance procedure based on two (or more) aircraft flying in a formation, and two aircraft flying in a formation (or it). It is necessary to avoid collisions with other aircraft (above). Embodiments of the apparatus and method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In these accompanying drawings: FIG. 1 is a plan view of two aircraft taking off on adjacent parallel runways. FIG. 2 is a schematic diagram of the airways for two aircraft. FIG. 3 is a schematic diagram of an airway including three aircraft. The drawing shows a method of controlling an aircraft 11 (FIG. 1), in which two aircraft 11 are controlled by a common controller 12 to fly parallel courses in a common ATC slot. It FIG. 1 shows two aircraft 11 simultaneously taking off from adjacent runways 13. Ideally, the runways should be about 150 meters apart, but this is not always possible. Instead, you might have to create just one (probably wide) runway and let the aircraft take off in formation, for example, a trapezoid formation, as is often the case with military aircraft. Aircraft 11 can fly together to pick up parallel automatic landing system guidance beams from the ALS ground station (FIGS. 2, 3). This ALS ground station must have a structure that can distinguish aircraft approaching at the same time. Thus, the aircraft can land under the control of an independent onboard controller using such a beam. Simultaneous landing is probably performed in this way, but one approaching aircraft has an error, the aircraft controlling the other aircraft has joined, and the controlled aircraft is out of tolerance. In some cases, it may be necessary to increase overall control to cover this situation. In any case, for takeoff, cruise, or descent, one or more aircraft may be slaves to any other aircraft. Controller 12 can operate in both master and slave modes for maximum flexibility. This means that the aircraft does not have to be in pair forever and control can be passed from one aircraft to another during the flight. At present, takeoffs are done manually, but almost everything else (from an appropriately equipped aircraft) from climb to touchdown is automated, and occasionally occasional landings for pilot training. Will be done in. Having alternate crew members on long flights may not be necessary even on cruise flights where the pilot can be captain and first officer to give him rest. The controller 12 may include a relative position and error feedback spacing device. The performance of this device is determined and depends on the distance to be maintained. This interval can be made small to some extent because the optical system is effective even in a cloudy state. Radars and collision avoidance azimuth / distance-maintaining devices can be used, but satellites or inertial devices (eg ring laser gyroscopes) can be used to determine the absolute position of both aircraft in order to achieve reasonable spacing. The relative position may be derived from the measured absolute position. The aircraft can fly together on the same course between parallel runways 11R, L at airport I and parallel runways 11 ″ R, L at airport II, as shown in FIG. You can also take off sequentially on a single runway if all destination airports are the same, this is done for flights from congested airports such as Heathrow to less crowded airports. However, as shown in Fig. 3, the two aircraft take off together from the parallel runways 11R, L of the airport I, rise together to the cruising altitude CH, and separate courses C 1 Can be flown to different airports II and III. The aircraft on course C may come together with a third aircraft flying on course C ″ from another airport (not shown) when descending or landing. Thus, with the idea of electronically connecting two similar aircraft to one aircraft of twice the size and capacity, it has a wider range of applications, typically ATC slots. Can be used more effectively to enable airports to handle larger traffic volumes without major changes in ground handling equipment. Building extra but close runways on one airport site and expanding ground facilities is usually preferable to creating a brand new airport to handle traffic that can no longer be addressed. Of course, as capacity increases further, this can be addressed by electronically connecting and flying three or four aircraft. The runways do not have to be parallel, but it is probably better for close formation flights to be parallel rather than fore and aft formations. Trapezoid flights or V-shaped formations can take advantage of air vortices.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ケイヴスロバートエドワードイギリス国レイセスターシェアーエルイー12 ５エイチビーラフバロウノーマントンオンソアメインストリート 75────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG , CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CZ, DE, DK, ES, FI, GB, H U, JP, KP, KR, KZ, LK, LU, MG, MN , MW, NL, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SK, UA, US, UZ, VN (72) Inventor Caves Robert Edward UK Racer Sheer L E 12 5 HB Rough Burrow No Menton on Soar Main Story To 75

Claims

[Claims] 1. Control the two aircraft with a common control unit and An aircraft control method characterized in that the user follows a course that he or she flies. 2. The method of claim 1, wherein the aircraft is parallel to a runway. A method characterized by taking off and landing. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the aircraft are simultaneously A method characterized by taking off and landing. 4. Method according to any one of claims 1 to 3 At the same time, the aircraft fly together and pick the parallel automatic landing system guidance beams. Up and land under the control of an independent onboard controller that uses these beams A method comprising: 5. Method according to any one of claims 1 to 4 In which one aircraft is a slave of the other aircraft . 6. The method of claim 5, wherein one aircraft is A method of becoming a slave of an aircraft of. 7. The method according to claim 5 or 6, wherein ascending, cruising, and descending A method, wherein one aircraft becomes a slave of the other aircraft when descending. 8. Method according to any one of claims 1 to 7 In, the aircraft has a relative position and error feedback spacing device. And how. 9. Method according to any one of claims 1 to 8 The method of claim 1, wherein the aircraft has an absolute position control spacing device. 10. 10. The method according to claim 9, wherein the absolute position is based on a satellite reference. The method is characterized by being determined. 11. The method according to claim 9, wherein the absolute position is determined by the inertial guidance device. The method is characterized by being determined. 12. The method of claim 11 wherein the inertial guidance device is a ring reed. A gyroscope device. 13. The method according to any one of claims 1 to 12. In law, aircraft must be in the same code from and to parallel runways. A method characterized by flying a space. 14． The method according to claim 13, wherein the aircraft is used after takeoff and before landing. The method is characterized by flying at a wider interval than the runway. 15. The method according to any one of claims 1 to 12. The law states that aircraft take off together and then fly to different destinations. And how. 16. The method according to any one of claims 1 to 12. Under the law, aircraft will land together from different directions, concentrated in one location. A method characterized by the following. 17． Method according to any one of claims 13, 14 and 16. In, the method wherein the aircraft fly together in a landing stack. 18. Two aircraft to fly parallel courses in a common ATC slot Aircraft control equipment adapted to control. 19. 19. The device according to claim 18, wherein the transmitter is for a master aircraft. And a receiver means for the slave aircraft, the transmitter means including the receiver means. An apparatus for transmitting a control signal adapted to be received by a machine means. 20. 20. Apparatus as claimed in claim 19 wherein said transmitter means is shorted. Range type, or can only be received by the slave aircraft, That it is designed to transmit signals not received by any other aircraft Characterized device. 21. The device according to claim 19 or 20, wherein each aircraft is A device comprising a transceiver or a transponder. 22. 22. The device according to claim 21, wherein a transmitter / receiver with the rear of the aircraft or Is the transponder a) Report the relative position of the aircraft, b) Control relative position adjustments for station holding purposes A device characterized by being able to. 23. The scope of any one of claims 18 to 22 Appropriate to warn the device of an impending collision and avoid it Built into a collision avoidance device designed to perform various calculations, or A device incorporating such a collision avoidance device. 24. A compound runway structure, two aircraft, and claims 18 to 23. In combination with the device according to any one of the items. 25. Adjacent parallel runways or single landings for double landing Any one of claims 1 to 17 at an airport equipped with one runway Claims 18 to 23 for carrying out the method according to claim In the device according to any one of the items, two aircraft approaching at the same time are A device including an automatic landing system guidance beam device capable of distinguishing. 26. 26. Aircraft approaching separately according to claim 25 A device characterized by operating at different frequencies for. 27. The apparatus according to claim 25 or 26, wherein Device operating using an electronic handshake device for separating .