JPS58110398A - 航空機用の離陸重量計算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の離陸型Ｉを計算する装置に関するものである。

航空機の離陸重量は、航空機の上昇飛行、巡航、下降待
機、進入等の性能を判定する際に操縦者あるいは性能管
理装置１によって用いられる重要なパラメータとなって
いる。通常、航９機の重量というのは操業している会社
の行為によって決定される積載重量である。本発明は離
陸操作中でのエンジンであるとか、結果として生ずる加
速であるとか、着陸袋＠（脚部）の平均的な横揺れ摩擦
特性によって航空機に対（７て与えられるスラストを伴
なう計算による航空機の実際の離陸重量についてのより
正確な測定を操縦者に与える手段を提供するものである
。

また、平均横揺れ摩擦係数を計算することによって、操
縦者は、保守動作が要求されつる坑カブレーキ（ドラッ
グ・ブレーキ）等の異常な離陸状態に気付くことにもな
る。性能管理において、本発明によって計算される離陸
重量バラメータは、積載重量よりも正確なデータに基づ
いて上昇飛行、巡航、下降、および進入パラメータを自
動的に計算するのに用いることも可能である。

本発明は、本出願人に与えられた米国特許第４、１１０
，６０５号に開示されている離陸重量計算機に関する改
良された性能を与えるものである。

上記の特許においては、横揺れ摩擦係数は既知であると
考えられ、特定の航空機型式に対し７ては、一定な値と
見られる。実際上、この点は個々の航空機に対して当て
はまらず、本発明はこのことを考慮することによって、
航空機の離陸総重量のより正確な測定を与えるものであ
る。

本発明け、ニュートンの運動の第２法則に広く基づいて
エンジンによって航空機に与えられるスラストを測定し
、かつ滑走路に沿っての加速が最大である際に、離陸横
揺れ中に結果として生ずる航空機の加速を測定すること
によって航空機の離陸重量を計算する装置を提供するこ
とを目的としている。

空気力学的抗力があまり著しくない速度で最いる場合に
、滑走路の傾斜が自動的に計算される。したがって、唯
一の王たる可変の壺求プれる考慮すべき点は着陸装館の
横揺れである。本発明は、すべての妥当な先行値を最新
の値に加算し、かつ実際の離陸重量の計算のために重み
づけした平均値を用いて積載重量にもとついて各離陸で
横揺れ摩擦係数を計算する装置を提供するものである。

次に本発明の実施例について添付図面を参照して説明す
る。

第１図の離陸重量計算機を説明する前に、第２図を参照
してその数学的な基本事項を考えることが助けとなろう
。この数学的な解析も前記の米国特許第４，１１０．６
０５号に示きれているが、ここに便宜のために反復する
。

第２図は、ブレーキ解放直後、またけ繰縦者によって全
離陸力を加えた直後の航空機に作用する力と加速度を図
解したものである。これらの力と加速度の定義と解析か
ら、力と加速度の平衡について下記の関係式が導かれる
。

Ｗ・・ Ｔ　＝　Ｗｓｉｎ　ｒ−Ｄ＝　−Ｘ　　　　　　　−−
（１）Ｘ　＝　ａ　ｚ　−ｇ　３ｉｎγ　　　　　　　
　・・・・・・（２）Ｄ　＝　ＣＤ（Ｉｓ＋μＷ　　　
　　　　　・・・・・・（３）但し、Ｔ＝エンジンによ
る航空機のスラストロー空気力学的抵抗および横揺れ摩
擦 による航空機の抗力 Ｗ＝航空機の重量 Ｘ＝滑走路に沿っての航空機の真の加 速度 γ＝地球の水平線に対する滑走路の傾 斜角 ＣＤ　＝航空機の抗力係数 ｑ＝動圧＝　０．７　ＰｓＭ２ Ｄ、　　＝大気圧 Ｍ＝マツハ数 Ｓ−航空機の翼面積 μ＝横揺れ摩擦係数 式（１）、　（２）、　（３）を組合わせＷについて解
けば、Ｗについての計算は、加速度が最大のときに離陸
横揺れの開始でほぼ行なわれ、かつこの時Ｍは小さいの
で、式（４）の空気力学的抗力の項は重量測定の精度に
大きな影替を与えずに無視できる。したがって、 一十μ 注意戴きたいことは、真の加速度および滑走路の傾斜の
組合わせを反映する長手方向の加速度計を用いることに
よって、滑走路の傾斜と独立の関係式（５）が生ずる点
である、 第１図において、離陸重量計算機の良好な実施例を説明
する。その基本的な感知装置を必要とする計算に用いら
れる２つの一次項は、航空機の見かけの加速度とエンジ
ンによって航空機に与えられるスラストである。滑走路
に対する航空機の見かけの加速度に比例した信号は、航
空機の縦軸ｃ長手軸）に平行になっているその感知軸を
もつ機体上に取付けられた線形加速度計１０によって＄
９上に設けられている。このような加速度計は、例えば
米国特許第３，９９２，９５１に開示された如き従来の
型式のものであってよい。航空機のスラストに比例する
信号は、航空機の各エンジンと通常関連した従来のエン
ジン工率ｒＥＰＲ）感知装置を用いて究極的に発生され
る。

本発明の実施例において、３工ンジン航空機の場合が考
えられており、したがって３つのＥＰＲ感知装置１１，
１２．１３が設けられている。航空機の全スラストは、
各エンジンによって与えられるスラストの和であるので
、スラスト計算ｍ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが各エンジン
のスラストヲそれぞれ判定したあとで、これらの別々の
信号が加算装置１４のようなものによって加算される。

航空機に作用する正規化されたスラストは、スラストオ
ーバーδ（但し、δは存在し、ている大気状態と靜圧比
である）と称する。この頂は前記米国特許Ｓ、９９２，
９５１の第６図に示された特定のエンジンに対するＥＰ
Ｒとマツノ・の予め定められた関数である。良好な実施
例においては、スラスト値（Ｔ／δ）対ＥＰＲおよびマ
ツノ・の表が記憶装置に記憶されているが、このような
記憶装置は静スラスト計算機１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ内
の通常の記憶装置であり、航空機に作用する現存の正規
化スラス）　Ｔ、＃に比例する信号を線１７上に与える
ために、対気データ計算機１９からのマツハ数信号によ
っておよび線４８，４９．５０　　上の現存のエンジン
ＥＰＲ信号によって、アドレスされるようになっている
。大気圧項δと独立の実際のスラストＴを測定すること
が必要であるので、線１８上のδに比例する信号が通常
の対気データ計算機１９から発生され、δ項を排除する
ためのＴ／ａ信号にも応答する乗算器２０へ与えられる
。したがって、線２１上で乗算器２０の出力信号は、航
空機に作用するスラスト加速度項ａｚＫは、２５で車力
定数の逆数（１７ｇ）が従来のように乗算され、式（５
）で要求されるａ、／ｇ項を線２６に方えている。また
、本発明によれば、着陸装置の横揺れ摩擦の平均値μＡ
Ｖは、該横揺れ摩擦の先行する値の関数として重みづけ
された通常の横揺ね摩擦フィルタ２８から線２７上に方
えられるがこのことについては更に下記に説明する。−
に記信号は加算器２９で加速度項と加算され、式（５）
の分母に比例する信号を線５０に発生する。線３１上の
最終信号は実際の離陸重量に比例している、その理由は
線２１のスラスト出力が通常の除算器３２を介し子処理
され、その被除数は線２１のスラスト信号Ｔであり、そ
の除数は線３０の加速度プラス横揺れ摩擦信号と々って
いる。線３１の実際の重量信号は、性能管理装置などの
ような航空機離陸重量の測定を必要としている利用装置
に印加することができる。寸だ、実際の重量信号は説明
しようとする積載重量・信号と共に適当な表示装置３５
へ与えることができ、それらの間の差を操縦者に表示す
る。

上記のように、本発明によれば、線２７上の横揺れ摩擦
μＡＶの平均値に比例する信号が横揺ね摩擦の過去の値
の履歴にしたがって重みづけされたフィルタ２８から発
生される。現在の離陸に先立って存在するフィルタ２８
の内容は値μＡＶであるが、該値はμの古い値の方に太
きく重みづけされ、その最も新しい値の方に僅か重みづ
けされている。このようなフィルタは当該技術において
周知でアゆ、利得係数を重みづけすることによってこの
動作を達成している。この横揺れ摩擦項を計算する装置
を次に説明する。

式（５）は、航空機の重量を決定するための重力的々項
、スラスト、加速および横揺れとの間の関係を表わ１７
ている。スラストおよび加速度の項が良好な精度で物理
的に測定されるが、横揺れ摩擦項は、それに寄与する変
数のためにう渣い具合には物理的に測定できない。例え
ば、その値は着陸装置車輪軸受け、タイヤ圧、ブレーキ
、航空機のｌ′量、横風、および水留り、雪、ぬかるみ
等の如き月１在の滑走路の表面状態と共に変化する。し
かし、横揺れ摩擦の値が航空機の毎離陸中に測定できる
場合には、横揺ね摩擦の非常に正確な測定が、多数の離
陸についてその重みづけされた平均値をとることによっ
て行ないうる。このようなイ均イ１自を五えるのに適す
る横揺れ摩擦の計算された測定値が得られる。

上式（５）はμについて解かれ、次のようになる。

したがって、Ｔおよびａｚ／ｇの測定値がすでに得られ
ていれば、μの値はＮ′Ｍ′の物理的測定値が得られる
場合には計算−（゛きる。航空機の重量は重要な離陸パ
ラメータであるので、その予測値（推定値）はいずれも
の離陸前に常に得られるが、これを積載油量と称する。

つまり、予測航空機重量１−Ｉ゛航窒機の壁の重さ、燃
料の月、乗客の数、荷物、フライト等にもとづく。この
槓載亜セに予測値はあるフライトでは高く、他のフライ
トでは低いというように実際の１址とは異なる。式（６
）にもとづくμの口」其の価は、［７たがって、高くな
るか低くなるかであり、その平均値は横揺れ摩擦の実際
の係数をカッ（−することになる。

第１図に戻って、本発明の装置は、積載重量大カバネル
すなわちキーボード３５を備えているが、それは可視的
読出し装置を有するアルファニュメリツク（文字数字）
押ボタンノくネルのような多数のデータ入力装置の周知
の型式であってもよく、それによって操縦者は航空機の
１址を入力することになる。このデータは積載重月、入
力装置３６内に入れられ、そこでそれに比例する電気信
号に適宜変換され、その信号ＷＭが線６７に現われる。

式（６）によれは、この信号は分割器の除数として与え
られ、その破除数は線２１上のスラスト信号となってい
る。したがって、線３９上の商出力信月は式（６）の第
１項を表わす。第２項はａ、／ｇに比例する線２６上の
信号によって表わされるがａ　ｘ　／ｇは装置４０を組
合わせることによって線３９上の信号から減算され、線
４１上で結果とｊ−で生ずる差信号は、式（６）にした
がって現離陸のだめの横揺れ摩擦μＣの計算値に比例す
る。この現信号μＣがフィルタ２８に印加され、そこで
上述したように、μＣのすべての先行する値の重みづけ
された平均値と通常的に組合わされる。したがって、フ
ィルタ２８はμＣのすべての先行する値の重みづけされ
た和を実効的に含んでおり、よって、航空機の横揺れ摩
擦特性の履歴を表わしている。

計算された横揺れ摩擦項の値を評価することは望捷しい
ことであり、それが果して全体的に異常であるか否かを
判定する。この項が異常に高くさせている条件があるか
も知れないし、かつ、重量の計算に用いられている横揺
れ摩擦の値は平均値であるので、このような異常な値は
、その平均値および結果としての計算された離陸重量に
不当に影響を与えつる。例えば、ぬかるみの滑走路から
の離陸の場合には、坑力における結果的な増大によって
異常に高いμＣを生ずることかも知れない。寸だ、坑カ
ブレーキを生じさせる誤動作あるいはタイヤの１つ以上
があオりにソフトしすぎたりした場合には、μＣ値は異
常に高くなる。したがって、現離陸のだめの線４１上の
横揺れ摩擦の計算された値は、比較器４２によって線２
７上の平均値と比較される。新しい値が所定の偏差限度
内にある場合には、満足するものであると見彦され、か
つ受理回路４３により更に処理され、線４４を介してフ
ィルタ２８に通される。しかしながら、μＣ信号がその
限度内にない場合には、満足なものとは見なされずリジ
ェクトされる。リジェクト回路４５は、不満足信号μＣ
を処理して適当な記録装置４７へ線４６を介して通され
るフラグ信号を形成するが、前記記録装置４７は着陸装
置保守表示装置をセットするのに究極的に通常用いられ
、訂正を必要とする着陸装置の異常があることを表示す
る。

当秦者にはお判りのことであろうが、本発明は従来のア
ナログ計算装置捷たはディジタル泪算装置のいずれかを
利用し７て実現されつる。前者の場合には、種々の機能
ブロックが演算増幅器などの、数学的加算、乗算、除算
、および論理動作を行なうアナログ回路で実現できる。

同様に、これらの同じ数学的および論理的機能は、従来
の周知のＡ／Ｄ変換器、マイクロプロセツサ、　Ａ／Ｄ
変換器とプログラム技術を用いてディジタル計算機で実
現できる。ディジタル装置は、加速度が最大である点に
おいて計算が行なえる点で利点がある。高速度ディジタ
ルｄ１゛算機を用いて、重量計算が１秒で何回か、例え
ば、０２５秒間隔で何回か行ないうるが、その場合にサ
ンプルされた加速度およびスラスト測定値、および最終
値として最高の加速度および対応するスラストサンプル
の平均値を用いて計算を行なう。

本発明についてその良好な実施例で説明し７てきたが、
用いた用語は説明のためのものであって限定的でなく、
本発明の精神および真の技術範囲から逸脱せずに特許請
求の範囲内で種々の変更が行ないうろことが理解されよ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による航空機の離陸Ｍ量を計算するだめ
の装置の実施例であり、第２図は本発明のよく理解する
のに有用な離陸パワー付与後の航空機に作用する力と加
速度を示す図である。 〔図中）１０は加速度計、１１〜１３けエンジン工率感
知装置、１４は加算器、１６Ａ〜１６Ｃはスラスト比較
器、１９は対気データＷＦ算機、２０はマルチ、２８は
重みづけフィルタ、３３け差表示装置、３５はキーボー
ド、５６は積載型ｔフィルタ、５２．５８は除算器、４
２は比較器、４５はリジェクト回路、４７は保守記録装
置、を示す。 特許出願人代理人　飯　１）伸　行・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）航空機の実際の離陸重量の測定を行なう装置であっ
   て、 （イ）航空機エンジンの動作特性を測定しそのスラスト
   の測定値を発生する手段と、 （ロ）　航空機の長手方向加速度の測定値を発生する手
   段と、 （ハ）航空機の横揺れ摩擦の測定値を発生する手段であ
   って、前記測定値は複数の事前の航空機離陸で得られた
   独数の横揺れ摩擦側’ｄ　ｆｉＭの平均値となっている
   手段と、 に）　前記測定値に応答して信号の所定の関数として前
   記航空機の離陸爪鰯の出力測定値を発生する手段、 とを備えたことを特徴とする航空機用の離陸重量計算装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項にｇピ載の製画゛において、
   前記所定の関数は、 但し、Ｗ＝実際の航空機離陸重量 Ｔ＝エンジンによって航空機に与えら れるスラスト ａｘ＝航空機の長手方向加速度 ｇ−重力の加速度 μＡＶ”航空機の横揺れ摩擦の平均値 であることを特徴とする航空機用の離陸重量計Ａ、装置
   。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の装置ｒ（おいて、前
   記横揺れ摩擦測定値を発生する手段は、（イ）現離陸の
   ための航空機の予測離陸１甘の測定値を発生する手段、
   および （ロ）　前記予測航空機重量測定イＩＫに応答し、前記
   スラスト、加速度、および予測１ｆｆｉ　ｆ１４１＋１
   定値の関数として現横揺れ摩擦の測定値を発生する手段
   、 とを備えたことを特徴とする航空機用の離陸重量計算装
   置。 ４）％許請求の範囲第３項記載の装置において、前記所
   定の関数は 但し、μ＝特定の離陸での航空機の横揺れ摩擦値の測定
   値 ＷＭ−特定の離陸での航空様の予測重 量 Ｔ−エンジンによって航空機にムえら れるスラスト ａｘ＝航空機の長手方向加速度 ｇ−重力の加速度 となっていることを特徴とする航空機用の離陸重量計算
   装置。 ５）特許請求の範囲第３項Ｗ１″載の装ｆｂ′において
   、前記予測航空機離陸型′ｆｆｌ′は積載重量°である
   ことを特徴とする航空機用の＾１＃陸１「ｉｉ１割ｍ装
   置。 ６）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記横
   揺れ摩擦測定値発生装置は、更に、前記現在および複数
   の過去の横揺れ摩擦測定値に応答１．て前記横揺れ摩擦
   測定値の重みづけされた平均値を発生する重みづけフィ
   ルタ手段を備え、前記複数の過去の測定値は前記現在測
   定値よりも大なる重みづけがされていることを特徴とす
   る航空機用の離陸重量計算装置。 ７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記横
   揺れ摩擦測定値発生手段は、更に、前記現在の横揺れ摩
   擦測定値および前記重みづけフィルタからの測定値に応
   答【２て前記重みづけフィルタ手段からの前記現在測定
   値の過度な値をリジェクトする比較手段を備えているこ
   とを特徴とする航空機用の離陸重量計Ｊｒ装置。 ８）特許請求の範囲第７項Ｈｉシ載の装を片において、
   前記横揺れ摩擦測定値発生手段は、更に、前記リジェク
   トされた横揺れ摩擦測定値に応答する保守記録手段を備
   えていることを％徴とする航空機用の離陸重量計算装置
   。