JPS59216791A - 戦略機のための警報システム - 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】 発明の背景 発明の分野 この発明は一般に、地上接近警報システム、特に、航空
機がＭＤＡ−ｉたは電波高度”バグ（ｂｕｇ）”の設定
によって選択される最低所望高度を下回らないように、
復元をただちに開始しなければならない急降下のような
戦術演習のときに、航空機のパイロットに対して幇報を
発するシステムに関する。このシステムは、また、非戦
略、すなわち離陸、着陸、巡航のような飛行の共通航路
セグメント中の危険な飛行条件においても警報を発する
ものである〇 先行技術の説明 いろいろの危険な飛行プロフィールに対して警報を発す
る地上接近警報システムは公知である。しかしながら、
このようなシステムは一般に輸送機用に設計されており
、主として、地形についての不注意に管理された飛行を
しないように飛行の離陸および着陸フェーズにおいて管
理を発するようにされている。このようなシステムは、
航空機が故意に高速度で急な角度で地上に向けて飛行す
る急降下のような戦略演習中に警報を発するようには設
計されていないために、このような条件の下では不適当
な拌報又は間違った警報を発することとなる。

発明の概要 したがって、この発明の目的は先行技術のが報システム
における多くの欠点を解決した拷報システムを提供する
ことにある。

この発明の他の目的は戦略演習並びに離陸、着陸、巡航
のような共通航路セグメント中の危険飛行条件において
溶層を発するようにすることにある。

この発明の他の目的は、航空機が急降下をするさいに、
最低所望高度以下にならないように、復元をただちに開
始しなければならない、航空機のパイロットに警報を発
するようにすることにある。

戦略機は、危険な飛行条件を航空機のパイロットに警報
する地上接近警報システムの設計において、特別の問題
を提示する。このような１つの問題は、このような航空
機のデュアル・モード動作のために生じる。典型的には
、このような航空機は、戦略、すなわち急降下のような
演習およびいろいろ低空レベルの演苛を含む武器発射モ
ード並びに非戦略、すなわち、を所陸、着陸、巡航のよ
うな演習を含む共通航路セクメント動作モードを有する
。

航空機の戦略動作モードで当面する演習は、実質上、非
戦略モードで典凰的に当面する演習とは異なるため、非
戦略機、すなわち輸送機のために設計されたシステムは
いくつかの戦略演習中に適当な警報を出さず、一方、他
の戦略演習中には間違がった警報を出すことがある。同
様に、戦略演習中に警報を出すように特に設計されたシ
ステムは、よりきびしくない非戦略飛行演習中には適当
なη報を出さない。

したがって、この発明の好ましい実施例によると、戦略
飛行フェーズ並びに非戦略飛行フェーズにおいて危険な
飛行条件に対して警報を出すシステムが提供される。

この発明によるシステムは、戦略動作モードで航空機の
ピッチ角および気圧降下速度を監視し、航空機がＭＤＡ
又は電波高度”バグ（ｂｕｔ！、）″の設置によって選
択された最低所望高度以下にならないように、復元を開
始しなければならない高度を計算する。最低の復元高度
に達すると、警報システムは復元をただちに開始しなけ
ればならないことを指示するために例えば、”アポ−）
　（ＡＢＯＲＴ）″のような非戦略とｔ報とは異なった
特定な音声清報を出す。戦略介報は戦略飛行フェーズ中
にだけ動作可＾目であり、所定の非戦略１報は戦略フェ
ーズ中には動作可能にされない０ 第１図１こは参照番号ＩＯで示されている地上接近警報
システムの戦略警報部の実施例が示されている。この発
明によるシステム１０は一連のゲート群、比較器等のよ
うな論理ブロック形式で第７図に示されている。しかし
ながら、実際の論理的実施は第７図に示されている以外
にもいろいろなディジタル的な実施またはアナログ的な
実施をすることができる。前述のように、このシステム
によって使用される信号は、電波高度、気圧高度速度、
航空機の飛行速度およびピッチ角度並びに種々の有効信
号と共に、武器を装備しているかどうかを指示する信号
を含む。

警報システムが設置されている航空機のタイプに依存し
て、第１図に示されている信号は、気圧高度計１２、気
圧高度速度回路／＋、′ｉ［波高変針１６、ピッチジャ
イロスコープ／ｇ、飛行データコンピュータ又は飛行速
度指示計のような飛行速度信号源、１．０のような個別
的な機器、および、武器が装備されているかどうかおよ
び車輪に重みがかかつているかどうかを指示する種々の
個別的な回路素子から得られる。これに代えて、これら
の信号は、ある種の新しい航空機のディジタルデータバ
スから得られる〇この発明によるシステムの戦略杵報部
は、急降下条件に当面する爆撃航程又は地上攻撃のよう
な戦略飛行フェーズ中にだけ作動するように設計されて
いる。したがって、このような動作フェーズを示す伯仲
が存在するときだけ、このシステムは動作可ｒｉ’Ｔ２
にされる。この実施レリにおいて、これらの条Ｆ＋は航
空機の徂みは車輪にかかつていないこと、飛行速度は所
定の飛行速度、例えば３θＯノツトより大きいこと、お
よび武器が装備されていることである。

動作可能な機能は、武器が装−１＋ｉｆｆされているこ
とおよび重みが車輪にかかつていないことを指示する信
号並びに飛行信号源−〇に結合されている比較器２グか
らの信号を受信するＡＮＤケート２２によって提供され
る。比較器２１は飛行信号源ｕ　Ｏからの信号と所定の
飛行速度、例えば、３００ノツトを表わす基準信号を比
較し、いつ航空機の飛行速度が所定の飛行速度、例えば
、３０θノツトを越えるかを指示する。さらに、ＡＮ’
Ｄゲートココは電波高度計が禁止されていないこと、故
障した機器の場合このシステムを禁止するために気圧高
度計は禁止されないこと、を指示する信号を受信する。

前記の条件のすべてが一致すると、Ａ　Ｎ　Ｄゲート２
２は、別異のＡＮＤゲート２乙を、ピッチジャイロスコ
ープｉｔからの航空機のピッチ角度を表わす信号、速度
回路／ｌからの航空機の気圧降下速度を表わす信号並び
にＭＤＡの設定によってセットされる最低降下高度を表
わす信号を受信する比較器２ｇの制御の下におき・この
ＡＮＤゲートコロを動作可能にする。これらの入力信号
に基づいて、比較器−２ｇ１；！１ｌｉＹ１．；空機が
最低降下高度以下にならないように復元を開始しなけれ
ばならない最低復元高度、すなわち警報高度ＨＷを決定
する。さらに、比較器、２ｇは電波高度計１６から航空
機の地上高度を表わす信号を受信し、電波高度計７６か
ら受信される信号が最低復元高度以下の高度を表わす場
合には、ＡＮＤゲートユ乙に信号を供給する。いったん
、このような信号が受信されると、ＡＮＤゲート２Ａは
４：！報：１色生器の動作、好ましくはディジタル音声
警報発生器の動作を開始する。それによって、阿報発生
器３０は音声警報を発生する。その音声皺報は、危険な
飛行集注を避けるためにとるべき動作を正確にパイロッ
トに指示するための例えは６アポー）　（ＡＢＯＲＴ）
”のような特定の貴報である。音声警報はパイロットと
通信されるように拡声器又はイヤホーンのようなトラン
スジューサ７．２に直接的にあるいは間接的に加えられ
る。

航空機の速度およびピッチに加えて、急降下復元好報を
発生しなければならない高度を決定するための別異のフ
ァクタがある。これらのファクタは航空機の性能に関連
しており、航空機およびパイロットの反作用時間および
航空機がプルアップ中に維持することができるＧの数を
含む。標準的復元演習において、航空機の運動近似する
。その円の半径は航空機がプルアップ演習中に発生され
るＧの数に逆比例する円弧の曲率の半径と共ζこ発生す
ることができるＧの数によって決定される。

第２図について説明する。この第２図には、最低警報高
度１（ｗをＪＨ通過し、その復元を開始する航空機！ｒ
Ｏが示されている。ｒ１元は満足なものであると仮定す
ると、航′空渇は最低降下高度ＭＤＡで機体を水平にし
、点線によって示されるようにその上昇を始める。復元
路は第１近似の円にされ、その円の半径Ｒは１ｌｌＩ’
ｃ空機がその復元中に発生することができるＧの数によ
つ−〔決定される。

物体の円運動において、法線加速度、すなわち、半□径
方向の内部に向けられた加速度は物体の速度の二乗に正
比例し、物体が運動する円形路の半径に逆比例する。数
学的に記述すると、この関係は次のようになる。

（１）　　ａ、　＝二町 ただし、ａｎは回転運動中の物体に対する内側方向の法
線加速度、■は物体の速度、Ｒは物体の運動路の曲率半
径である〇 急降下角度によって表わされるように又はピッチ角度に
よって近似されるように、航空機ＳＯの降下角度がθに
等しいときには、航空機の降下速度は簡単な三角関数を
用いて航空機の速度に容易に関係づけられ、特に次式の
ようにされるＯ ただし、観は航空機の降下速度、特に、気圧降下速度で
ある。この発明−の実施例において、気圧降下速度は計
算のときに使用される。しかしながら、接近速度又は電
波高度速度は所定の実施例において使用することができ
る。

次に、もし航空機の急降下角度がθとするならば、幾何
学原理によって、航空機の運動路に垂直である半径と垂
直線間の角度もまたθである（第２図）。したがって、
円の中心Ｓ２と警ｃｏｓθ）に等しい。後者の関係式に
よって警報高度Ｈｗと最低降下高度ＭＤＡとの間の高度
損失△Ｈは、航空機の急降下角度および航空機が運動す
る円形路の半径の関数として計算される。

復元路の半径は航空機の速度とそれがプルアップ中に発
生することができるＧの数の関数であるので、警報高度
Ｈ，とＭＤＡ間との高度損失は航空機の速度とプルアッ
プ中に発生されるＧの数によって計算することができる
。さらに、航空機の降下速度は航空（幾の速度および急
降下角度の関数であるので、復元中の高度損失△Ｈは降
下速度とプルアップのさいに発生されるＧの数の関数と
して計算される。

これは次のようになされる。（２）式を二乗して適当な
三角法の代入をすることによって、次の式が得られる。

（１）式を整理して（３）式を代入すると、次式が得ら
れる。

（４）式に（ｉ−ｃｏｓθ）を乗算すると、プルアップ
中の高度損失△Ｈは次式のように得られる。

前述の式は急降下からの復元が開始される時間と航空機
が水平飛行に達する時間との間の航空機の高度損失を規
定するものである。しかしながら、それはパイロットと
航空機の反作用時間を考慮しているものではなく、また
、考慮される最低所望高度でもない。また、これらのフ
ァクタは、警報を十分迅速に与えることによってパイロ
ットが（航空機を）安全に復元させることができるよう
に拌報高度Ｈｗを定義する式に代入される。最低降下高
度は、容易に高度損失にＭＤＡの設定を加えることによ
って容易に考慮に入れられる。反作用時間は、パイロッ
トおよ度を乗算した項を式に加えることによって、考慮
に入れられる。したがって、警報高度Ｈｗは次の式によ
って与えられる。

ただし、Ｈｌ）項に乗じられているファクタはパイロッ
トと航空機の二秒の反作用時間を表わす。

前記の式は種々の性能特性を有する様々なタイプの航空
機に対する訃報高度Ｈ・ηを規定するために使用される
。

しかしながら、ＺＧプルアップは戦略演習中に典型的に
使用されるものである。その理由は、それによってパイ
ロットは過大なストレスにさらされることがないからで
ある。したがって、法線加速度ａｎとして４４Ｇを使用
し、敷値技法を用いて４ｔＧ復元および２秒の反作用時
間に対して前記の式を解くと、次の結果が得らｈる。

Ｈｗ　＝　（Ｈｂ）２＊　（ｏ、ｏｏｓｉｑａ　＋ｏ、
ｏｏθθ＋２ＪＡ＊（θｐ−ｏ）＊　　　　　０ ＋ｏ、ｏｏθθ３２１（θｐ−４０）　＋　２Ｈｂ　十
ＭＤＡただし、■（ｗ＝電波高度片報高度（フィート）
Ｈｂ−気圧高度速度（フィート７秒） θｐ＝ピッチ角度（度） ＭＤＡ、＝最低所望高度（フィート）。

前記の式で、（θｐ−１１）および（θＩ）−４０）の
項は負になることを許容されない。したがって、もしピ
ッチ角度が７１度より小さいか又はｌＩｏ　２より小さ
いならば、それぞれ（θｐ−１ｓ）および（θｐ−４゜
）の項はθにセットされる。さらに、ピッチ角度は容易
にジャイロスコープ等から得られ、急降下角度はそうで
はないことから、航空機のピッチ角度は降下角度を表わ
すために急降下角度に代えて使用される。しかしながら
、実際の急降下角度は計算において使用される。急降下
角度は典型的にはλ、３度だけである興の攻撃角だけピ
ッチ角とは異なっている。したがって、計算において急
降下角層に代えてピッチ角度を使用することにより、ｊ
’ｉ”＋艮高度についての満足のいく近似が？得られる
。さらに、警報高度を規定する三角方程式の数字値的な
近似が使用されるが、これを使用することで、この発明
の警報システムは、もつと複雑な三角法計算よりもむし
ろ簡単な乗算をすることができるからである。

それによって、より高速な応答時間が得られる。

第３図には、４Ｇ復元に対するこの発明による警報シス
テムの急降下復元モードの復元包絡線が示されている。

この第３図には、イ１々のピッチ角度に対する降下速度
の関数としての高度損失ΔＨが示されている。この第３
図から認められるように、高度損失ムＨ１そして、結果
的には警報高度Ｈｗは、接近速度が増加し、ピッチ角度
が増加するにしたがって増加する。しかしながら、余弦
関数は小さい角度に対してゆっくり変化するので、第３
図の曲線は、より低いピッチ角度、すなわちダＯ度以下
の急降下角度では、ピッチ角度に対する依存の度合が少
ないものである。したがって、約９θ度およびそれ以下
のピッチ角度に対して、情報境界を規定するために、同
じ曲線が使用される。

さらに、前述のように、降下速度および飛行速度は、急
降下角度に対して正弦的な関連性がある０したがって、
警報包絡線は、また、飛行速度およびピッチ角度の関数
として高度損失」を示す凍り図に例示されているように
、降下速度よりむしろ飛行速度によって規定される０か
くして、この発明の別異の実施例においては、降下速度
よりむしろ飛行速度を表わす信号が比較器−５に加えら
れ、第３図の曲線よりむしろ第グ図の曲線が、高度損失
および警報高度を規定するために使用される０ 第Ｓ図を参照すると、これには、種々の非戦略飛行条件
の下で危険な飛行条件についての警報を発するシステム
に関連して使用される急降下復元昨報システムの一部が
示されている０第Ｓ図のブロック線図において、対応の
番号は、第７図に例示された同様な構成要素を指示する
ために使用される。プライム符号（１）は、プライムが
付けられていない対応の番号によって指示されるシステ
ムの戦略部分の構成要素と類似な警報システムについて
の、非戦略部分の構成つて、訃報システム／θ１の非戦
略部分は特報システムｌθの戦略部分に類似しており、
非戦略警報発生器３０１は戦略特報発生器Ｊθに類似し
ている。

第３図に例示されている捷報システム７θ１は、また、
飛行速度、両波高度、気圧高度速度、電波高度速度、最
低降下高度、ＭＤＡを表わす１言号、武器の装備を表わ
す信号、着陸装置の位置を表わす信号を含む航空機の種
々な飛行パラメータを表わす種々の信号を、種々の有効
信号（図示されていない）と共に使用する。システムｉ
。

の場合のように、システムｉｏ’は個別的な滴器具およ
び個別的回路素子あるいはディジタルデータバスのどち
らかから信号を受信する。システムｉｏ＋は受信された
信号を解析して、危険な飛行条件が存在する場合には、
警報機能を果す　　□ようにされる。システムｌθ１に
よって実行される典型的な機能には、この出願の発明の
発明者と同じ発明者によって発明され、この出願と同一
出願人によって出ｈ１Ｈされている次のいくつかの発明
に開示されている機能が含まれている。

”陸離後の負上昇警報システム゛°、６低空作戦中にパ
イロットに対して危険な飛行プロフィールの１損をする
ためのシステム”、１対地異常接近警報システム”、”
戦略機のための異常降下速度瞠報システム”、および、
１着陸装置を゛高速ギアにしている航空機に対する警報
システム”０ システム１０’は前記の出願に開示された警報機能の１
つあるいはそれ以上又は他のむ報機能を含み、航空機の
非戦略動作フェーズ中に作動する。システム１０’は非
戦略警報発生器３０’の動作を制御する。システムｉｏ
’によって、発生器３θ１は、非戦略飛行動作フェーズ
中に危険な飛行条件をパイロットに知らせるために、ト
ランスジューサ３コ又は他の適当なトランスジューサに
加えられる種々の音声警報を発生するようにされる。こ
のような１１％の典型的なものとしては、下記のような
ものがある。すなわち、離陸後に下降しているパイロッ
トへの指示である”　ＤＯＮ’Ｔ　８ＩＮＫ”、最低降
下高度以下を飛行していることのパイロットへの指示で
あるＴＯＯＬＯＷ”、低高度飛行中に異常な対地接近を
パイロットに警報する“ＴＥＲＲＡＩＮ″、着陸へのア
プローチのさいに、下降が急速すぎることのパイロット
への指示である”　５ＩＮＫ　ＲＡＴＢ″、および着陸
装置をアップにして着陸しようとするときの、パイロッ
トへの警報である”　Ｔｏｏ　ＬＯＷ　ＧＥＡＲ”。

これらの警報のすべては非戦略飛行フェーズ中は有用な
ものであるが、これらの特報の多くは戦略飛行中には間
違って作動され、それによって有害な警報を出すことと
なる。特に、ｍ波高変速度および気圧高度速度の両方と
も戦略演習中には高いものであることから、”ＴＦ’１
ＲＲＡ工Ｎ″警報および５ＩＮＫ　ＲＡＴＥ″警報は戦
略演習中に発生され易くなる。したがって、誤まって作
動され易い、それらの非戦略的モードは、戦略演習中に
は、禁止されるべきものである。

したがって、システムｌθ１には、いくつかの警報、例
えば、”ＴＢＲＲＡ工Ｎ　”および’　ＤＯＮ’ＴＳＩ
ＮＫ″接報および戦略演習中に有害な警報を発生させる
ような別異の警報を禁止するための、武器非装備入力が
備えられている。好都合なことに、このような信号は航
孕ＩＡ％の武器を装備するために使用される武器装備ス
イッチグθから得られる。

このようなスイッチは、戦略飛行中には有害ないくつか
の、イ報を禁止し、戦略飛行フェーズ中には戦略警報シ
ステム１０を動作ａ１能にするように、システム１　ｏ
　＋に対してＷＦｆＡＰＯＮＳ　ＮＯＴＡＲＭＥＤ　”
　１８号を供給するために１吏用される。

明らかに、この発明の多くの修正および変更は前記の教
示に照らして可能なものである。したがって、この発明
はその特許請求の範囲内で特記されたこと以外でも実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による峰報システムの論理機能ブロッ
ク線図、である。第２図は急降下中の航空機および急降
下表元の力学的な例示図、第３図は降下速度およびピッ
チ角度の関数としての急降下からのｌＩＧ復元中におけ
る航空機の高度損失を示すグラフ図、第７図は飛行速度
およびピッチ角度の関数としての急降下からのグＧ復元
中における航空機の高度損失を示すグラフ図、第５図は
戦略演習および非戦略演習の両方に有用な、この発明に
よる地上接近警報システムのブロック線図である。 ７０・・（戦略）警報システム、１０’・・非戦略警報
システム、ＪＯ・・（戦略）警報発生器、ＪＯ’・・非
戦略警報発生器、＜１０・・武器装備スイッチ、ｌコ・
・気圧高度計、ｌり・・速度回路、／４・・電波高度計
、ｉｇ・・ピッチジャイロスコープ、コＯ・・飛行速度
信号源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　所定の高度以下での降下を避けるために復元を開始
   しなけれはならない高度を急降下している航空機のパイ
   ロットに指示するためのシステムにおいて、 所定の高度以下での降下を避けるために復元を開始しな
   ければならない最低の高度を決定するための、航空１機
   の降下速度および降下角度に応答する手段と、 復元を開始しなければならないとき、パイロットにｄ報
   を発するために、航空機の高度および前記決定手段に応
   答する手段と、から描成されることを特徴とするシステ
   ム。 ２　前記降下速度および降下角度応答手段は航空１幾の
   気圧降下速度に応答する手段を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第／項記載のシステム。 ３　前記降下速度および降下角度応答手段は航空機のピ
   ッチ角度に応答する手段を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のシステム。 久　航空機の高度に応答する前記手段は航空機の地上高
   度に応答する手段を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のシステム。 よ　航空機の戦略および非戦略フェーズ動作における航
   空機の危険な飛行条件を指示する警報を発生するために
   有用な地上接近善報システムにおいて、 危険な飛行条件を指示する警報を発生するために、非戦
   略飛行フェーズ中に航空機の飛行条件に応答する第１の
   手段と、 危険な飛行条件を指示するけ￥μを発生するために、戦
   略飛行フェーズ中に航空機の飛行条件に応答する第コの
   手段と、 航空機が戦略飛行フェーズ中にあるとき、非戦略飛行フ
   ェーズ応答十段によって警報の発生を禁止するための手
   段と、 から構成されることを％徴とする地上接近警報システム
   。 乙、　前記不可能化手段は、武器装！信号に応答する手
   段をきむことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   地上接近費報システム。 Ｚ　　Ｆｉｌ記第１０）ｌｉ報発生手段は、地上高度が
   異常な速度で減少するときには、警報を発生するために
   航空機の地上高度に応答することを特徴とする特許請求
   の範囲第Ｓ項記載の地上接近、イ報システム。 ｌ　＠記禁止手段は、地上高度が急激に減少しているこ
   との針線の発生を防止するための手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載の地上接近警報システ
   ム。 ２　前記第１の警報発生手段は、航空機が異常な速度で
   降下しているときには、警報を発生するために航空機の
   降下速度に応答することを特徴とする特許請求の範囲第
   Ｓ項記載の地上接近警報システム。 １０　　前記禁止手段は、武器が装備されているとこと
   の警報の発生を防止するための手段を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第を項記載の地上接近警報システム
   。