JPS5910827A - 航空機の飛行中の重心を測定する装置 - 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】 この発明は飛行中の航空機の重心の場所を測定するため
の装置に関し、特に慣性成分を使用した装［４こ関する
ものである。

従来技従 安全性に対する考慮を含めて、航空機の正確な重心を見
つけることができることは望゛′ましいと考えられる多
くの理由がある。例えば重心を見つけることは航空機の
制御安定性に影響する。

加うるに航空機における重心の位置は、航空機の性能が
その姿勢およびトリムによって影響されるので燃料消費
に関係され得る。例えば固定翼航空機の場合には、しば
゛しば重心を後方に動かすことによって燃料を節約する
ことかり能であり、このことは負荷それ故抗力より下に
所望のスタビライザを減少する。

航空機の重心の正確な知識は、航空機の制御および安定
性マージンを乗員が正確ｌこ評価するのをｃｉＪ能とす
ることに加えて、乗員または自動装置が例えば燃料を一
方のタンクから他方のタンクヘボンビングすることによ
って重心の場所を適当に調節するのを可能とし、最通な
性能に対して航空機のトリミングを可能とする。

飛行中の重心を決定するための７つの方法は、地上にあ
る間の航空機の重心を、乗客の重量および場所、荷物、
および航空機に積まれた燃料を使用することによって重
心を計算するか、またはベートマンの米国特許第＆、Ｊ
　／　、２．０　’Ｉコ号に開示されたような自動重量
および平衡装置を使用するかのいずれかによ−って見つ
けることである。

燃焼された燃料の場所と量が、飛行中の重心の場所を更
新するために検査される。しかしながらこれらの型の装
置は、燃料の燃焼消費における不正確さおよび乗客と荷
物の場所の移動のために生ずる重大な誤差を受け、さら
に地上での最初の重心測定Ｏこおいて存在する誤差をも
受ける。

発明の要約 それ故この発明の目的は、航空機の重心を通る軸の回り
の航空機の回転を測定するための慣性機器を使用して、
航空機の重心を測定する飛行中装置を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、重心の前方および後方に置かれ
た２つの加速度計を使用して、航空機の重心を測定する
ための飛行中装置を提供することであり、それにおいて
加速度計の信号は結合され、重心の場所および重心の回
りの航空機の回転の双方を表わす成分を含んだ一方の信
号と、まさに加速度成分そのものを含んだもう一方の信
号とを生ずる。これら一つの信号は、実質的に回転成分
を除去して重心の場所を表わす信号を提供するような態
様で結合される。

この発明のさらにもう７つの目的は、一対の加速度計を
含んだ航空機の重心を測定するための飛行中装置を提供
することであり、前記一対の加速度計はその加速度計の
各々の感度軸が整列するようにしで、その一方は航空Ｆ
Ａ重心の前方に位置付けられ、他方は重心の後方に位置
付けられ、それ故、航空機の本心を通る軸、好ましくは
ヨー軸の回りの航空機の回転を表わす信号を生じる。両
側速度計からの信号は加算信号を生じるために加えられ
、そして一方の加速度計からの信号は他方から差し引か
れ、差信号を生じる。それにおいて加算信号は差信号に
よって掛算され第１の結合信号を得、そして差信号は二
乗され第２の結合信号を得る。航空機内での重心の場所
を表わす信号は第１の結合信号を第゛λの結合信号で割
ることによって得られる。

実施例 第１図に与えられた航空機／θの上面図に示されている
ように、飛行中の重心測定装置のための慣性センサは、
好ましくは航空機のできるだけ前方に取り付けられた第
１の加速度計７．２と、好ましくは航空機のできるだけ
後方に取り付けられた第２の加速度計ｌｌＩとを備えて
いる。

航空機の重心は第７図において円／６で示されており、
それを聞して線／ざで示されたロール軸と線λθで示さ
れた航空機のピッチ軸とが交差している。ロール軸／ｇ
およびピッチ軸２゜の双方に垂面であるヨー軸もまた重
心／４と交差している。

第１図および第一図に示されたこの発明の好ましい実施
例において、加速度計７２および／グの各々の感度軸は
平衡方向に整列されており、ピッチ軸２０およびロール
軸／Ｉｆによって決められた平面におけるヨー軸の回り
の航空機ｌθの回転動作を検出する。３−軸に垂直な平
面における加速度計７２および／ｑの感度軸の整列は、
加速度計の出力信号への重力の影響を最少にする傾向が
あるので好ましい配列であると考えられる。

航空機／θにおける重心１６の位置の計算に　　　・お
いて、第１図に点線２２で示される任意のデータが基準
として使用され、その基準から重心までの距離ｄが測定
される。第１図にはまた航空機１０のロール軸すなわち
縦軸／Ｅｌこ沿った第７の加速度計７２のデータ２２ま
での距離が１１で示されており、そしてデータ２．２ま
での第　□スの加速度計／Ｑの距離が１．によって示さ
れている。

４２図においては、第１の加速度計／コの出力信号ａ、
および第２の加速度計７４（の出力信号ａ２から、重心
／６の位置を見つけるよう働くｄを表わす信号を計算す
るための装置がブロック回路図で示されている。加速度
信号ａ！およびａ。

は線ユｑおよび、２６を渡ってまず第１の加算回路、２
ｇに与えられ、ａ３０上にａ、十ａ、に等しい加算信号
を生ずる。これら信号はまた線２ｑおよび２６を渡って
減算回路３２に与えられ、線３ダ上にａ、−ａｔに等し
い差を信号を生ずる。一対の帯域フィルタ３６および３
ｇが＃３θおよび３ダを渡る信号をそれぞれ受ける。帯
域フィルタ３６および３ｇの双方は、航空機がヨー軸お
よびロール軸の回りに回転する傾向ｌこある固有周波数
である航空機のダッチロール周波数に調整される。

それぞれ線ｉｉｏおよびｑユ上の帯域フィルタ３６およ
び３ｇの双方の出力は乗算回路１１４１４こ与えられ、
略々（ａ＋±ａ２）　（ａ、−ｆｉ２）　ｉｃ　−ｓ　
シイＨ４７６上の出力を生ずる。それと同時ｌこ帯域フ
ィルタ３ｇの出力は線クスによって二乗回路ダざに与え
られ、童（ａ＋　　ａｚ）の二乗を表わす線ＳＯ上の出
力を生ずる。

線’ｉ（４およびＳＯには一対の低域フィルタｊ２およ
びｓｑがそれぞれ接続されており、これら低域フィルタ
は実質的ζこ位相検出器として作用しかつ代表的な航空
機の応用ｌこおいては００ｇ減衰要素を有する１秒につ
き／ラディアン程度の低域周波数を有している。線５６
上の低域フィルタ５２の出力はａ１＋ａ、、およびａ、
−ａ２の間の相対的位相角を表わし、それ故ｄを表わす
成分とヨー軸の回りの航空機の回転から生じるａ、およ
びａ２信号の振幅に依存した成分とを含んでいる。

他方線５ｇ上の低域フィルタｓＩＩの出力は実質的憂こ
ｄとは無関係であるがａｌおよびａ２信号の振幅には依
存する。

ｄを表わす信号を得るために、線Ｓ６およびｓｇ上の信
号は割算回路６０に入力され、そこで線Ｓ６上の信号を
線ｓｇ上の信号で割ることによってａ、およびａ、の振
幅の影響を実質的に取り除く。線６．２上の結果の出力
は変化率制限回路Ａ４１および実質的に低域フィルタ６
６に与えられる。ＩＩおよび１．の値が等しくない場合
においては加算回路７θによってバイアス信号に１を線
６ｇ上の信号に入力することによって線６ｇ上の低域フ
ィルタ乙６の出力を構成し、そして増幅器回路？＆で線
７．２上の出力をに２の利得成分で乗することが望まし
い。線７６上の出力は次にｄの正確な測定値を提供する
のであろうＯＫｌおよびＫｔの適当な値は以下の関係式
によって与えられる；

【図面の簡単な説明】

第１図は航空機のピッチ、ロールおよびヨー軸に対する
重心の場所を示す航空機の上面図、第２図は航空機の重
心の場所を表わす信号を発生するための回路を示すブロ
ック回路図である。 図において、１０は航空機、１２および／グはそれぞれ
第１および第ユの加速度計、／６は重心、７ｇはロール
軸、−〇はピッチ軸１．２ｇは第１の加算回路、３２は
減算回路、３ｔおよび３ｇは帯域フィルタ、ｐ＜ｚは乗
算回路、ダｇは二乗回路、Ｓ−およびｓｑは低域フィル
タ、４０は割算回路、６ダは変化率制御回路、６６は低
域フィルタ、７０は加算回路、７４Ｉは増幅器回路であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン　　航空機に取り付けられた複数個の慣性センサ
   と、前記慣性センサに動作的に接続され航空機の重心の
   場所を表わす信号を発生する信号処理手段とを備えた航
   空機の飛行中の重心を測定する装置。 （２）前記慣性センサは、航空機の重心を通る所定の軸
   の回りの航空機の回転を表わす信号を発生する特許請求
   の範囲第１項記載の航空機の飛行中の原石を測定する装
   置。 （３）　　前記慣性センサは前記所定軸の回りの航空機
   の回転を表わす信号を発生する少くともλつの加速度計
   を含んでいる特許請求の範囲第コ項記載の航空機の飛行
   中の重心を測定する装置ｉｉ。 （４）前記信号処理手段は、重心の場所を表わす成分お
   よび前記所定軸の回りの航空機の回転を表わす成分を含
   んだ第７の信号を発生する手段と、航空機の前記回転を
   表わす成分が実質的に無い第２の信号を発生する手段と
   、前記第１および第一の信号を結合して航空機の重心の
   場所を表わす前記信号を発生する手段とを含んだ特許請
   求の範囲第３項記載の航空機の飛行中の重心を測定する
   装置。 （５）前記所定軸は航空機のヨー軸である特許請求の範
   囲第１項ないし第弘項いずれかに記載の航空機の飛行中
   の重心を測定する装置。 （６）航空機の重心の前方で前記航空機に取り付けられ
   、航空機の重心を通る所定軸の回りの航空機の回転を表
   わす第１の加速度信号を発生する第１の加速度測定手段
   と、 航空機の重心の後方で前記航空機に取り付けられ前記所
   定軸の回りの航空機の回転を表わす第一の加速度信号を
   発生する第一加速度測定手段と、 前記第７および第一加速度測定手段に動作的に接続され
   、航空機の重心の場所を表わす成分および航空機の回転
   を表わす成分を有する第１の結合信号を発生するように
   前記第７の加速度信号を前記第２の加速度信号に結合す
   る第１の結合手段と、 前記第７および第一加速度手段に動作的に接続され、航
   空機の回転を表わす成分を有するが航空機の重心の場所
   を表わす成分は実質的にもたない第一の結合信号を発生
   するように前記第１の加速度信号を前記第一の加速度信
   号に結合する第一の結合手段と、 前記第１および第一の結合手段ｌこ動作的に結合され、
   重心の場所を表わす成分は有するが航空機の回転を表わ
   す成分は実質的に有さない第３の結合信号を発生するよ
   うに前記第１および第一の結合信号を結合する第３の結
   合手段と、 前記第３の結合手段に動作的に接続され、前記第３の結
   合信号から航空機の重心の場所を表わす重心信号を発生
   する重心信号手段と、を備えた航空機の飛行中の重心を
   測定する装置。 （７）航空機の重心の前方で航空機に取り付けられた第
   １の加速度計であって、この第１の加速度計の感度軸は
   、この纂／の加速度計が航空機の所定軸の回りの航空機
   の回転を表わす第１の加速度信号を発生するように整列
   されたものと、 航空機の重心の後方で航空機ｌこ取り付けられたｍｘの
   加速度計であって、この第一の加速度計の感度軸は、こ
   の第２の加速度計が航空機の前記所定軸の回りの航空機
   の回転を表わす第一の加速度信号を発生するように整列
   されたものと、 前記第１および第２の加速度計番こ動作的に接続され、
   加算信号を生ずるように前記第１の加速度計信号を前記
   第一の加速度信号に加賀−する加算手段と、 前記第１および第一の加速度計に動作的に接続され、前
   記加速度計信号の一方を他方から差し引いて差信号を発
   生する減算手段と、前記加算手段および前記減算手段に
   動作的に接続され、前記加算信号を前記差信号番こ乗算
   して第１の結合信号を発生する乗算手段と、前記減算手
   段に動作的に接続され、前記差（８号を二乗して第一の
   結合信号を発生する二乗手段と、 前記乗算手段および前記二乗手段に動作的に接続され、
   Ａｉｌ記第１の結合信号を前記第２の結合信号で割算し
   て第３の結合信号を発生する割算手段と、 前記割算手段に動作的に接続され、前記第３の結合信号
   から航空機の重心の場所を表わす重心信号を発生する重
   心信号手段と、を備えた航空機の飛行中の重心を測定す
   る装置。