JPWO2012046327A1 - Flying object design method, safety map generation device, and flying object control device - Google Patents
Flying object design method, safety map generation device, and flying object control deviceInfo
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Abstract
飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる飛行体設計方法およびこれに用いる安全マップ生成装置、さらには設計された飛行体を提供する。飛行性能と衝突安全性能を両立させる飛行体の設計を行うにあたり、まず、飛行体の飛行性能を設計する。次に、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界となる境界線BL飛行体の飛行性能に基づいて算出する。続いて、境界線BLより下方の領域における任意の点を始点とし、飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する。算出された地面衝突状態値に基づいて、飛行体の衝突安全性能を算出する。An aircraft design method and a safety map generator used for the aircraft design method capable of designing the aircraft based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the crew of the aircraft Provide a flying object. In designing an aircraft that achieves both flight performance and collision safety performance, the flight performance of the aircraft is first designed. Next, calculation is performed based on the flight performance of the boundary line BL flying body which is the lowest boundary that avoids a ground collision and can return to flight when the altitude of the flying body decreases. Subsequently, an arbitrary point in the area below the boundary line BL is used as a starting point, and ground collision state values when the flying object collides with the ground are calculated. Based on the calculated ground collision state value, the collision safety performance of the flying object is calculated.
Description
本発明は、航空機などの飛行体に用いる飛行体設計方法、安全マップ生成装置および飛行体制御装置に関する。 The present invention relates to an aircraft design method, a safety map generation device, and an aircraft control device used for an aircraft such as an aircraft.
航空機などの飛行体が空路を飛行する際、安全飛行を行う技術がある(たとえば特許文献1参照)。この技術は、天候等によって避けるべき領域(飛行に不適である領域)を判定し、不適と判定された領域をモデル化し、モデル化された領域を避けて飛行体の経路を設定するというものである。 There is a technique for performing a safe flight when a flying object such as an aircraft flies over an air route (see, for example, Patent Document 1). This technology is to determine areas that should be avoided due to the weather (areas that are inappropriate for flight), model areas that are determined to be inappropriate, and set the path of the flying object while avoiding the modeled areas. is there.
ところで、この種の飛行体においては、飛行体の設計を行うに当たり、上記特許文献1に開示された技術によって設定される経路の飛行を可能とするように飛行体の設計が行われる。その一方で、飛行体の設計の際には、飛行体が不時着陸した際などに、操縦者などの乗員に与える衝撃を小さくして乗員の保護を図ることが求められる。乗員の保護を図るためには、たとえば、機体に衝撃吸収材を配設したり、操縦席にエアバッグ装置を配置したりする手段がある。
By the way, in this type of flying object, when designing the flying object, the flying object is designed so as to be able to fly along a route set by the technique disclosed in
しかし、これらの手段を施す場合、飛行体の機体重量を増大させる要因となり、飛行性能の向上の観点からは設けないことが望まれる。この点、上記特許文献1に開示された技術では、飛行性能を満たすための飛行体の設計を行うこととなるが、乗員の保護を図るため観点からは飛行体の設計については考慮されていないという問題があった。
However, when these means are applied, it is a factor that increases the weight of the aircraft, and it is desirable not to provide it from the viewpoint of improving flight performance. In this regard, in the technique disclosed in
そこで、本発明の課題は、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる飛行体設計方法およびこれに用いる安全マップ生成装置、さらには設計された飛行体を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flying object design method capable of designing a flying object based on both the viewpoints of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object, and the safety map used for the flying object design method. The object is to provide a generator and also a designed flying object.
上記課題を解決した本発明に係る飛行体設計方法は、飛行体の飛行性能を設計する飛行性能設計ステップと、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出ステップと、最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出ステップと、算出された地面衝突状態値に基づいて、飛行体の衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出ステップと、を含む工程によって安全マップを生成し、安全マップに基づいて飛行体の設計を行うことを特徴とする。 The aircraft design method according to the present invention that has solved the above problems includes a flight performance design step for designing the flight performance of the aircraft, and a flight return design that avoids a ground collision when the altitude of the aircraft is reduced. The lower limit boundary calculation step for calculating the lower limit boundary based on the flight performance of the flying object, and the ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from an arbitrary point in the area below the lower limit boundary, respectively. A safety map is generated by a process including a ground collision state value calculation step to calculate, and a collision safety performance calculation step to calculate the collision safety performance of the flying object based on the calculated ground collision state value, The aircraft is designed based on this.
本発明に係る飛行体設計方法においては、飛行性能を満たすための飛行性能設計を行った後、設計された飛行性能を発揮した際に生じると考えられる地面との衝突に対する衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。 In the aircraft design method according to the present invention, after performing the flight performance design to satisfy the flight performance, the collision safety performance against the collision with the ground which is considered to occur when the designed flight performance is exhibited is ensured. We are designing collision safety performance for this purpose. For this reason, the flying object can be designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object.
また、本発明に係る飛行体設計方法は、飛行体の衝突安全性能を設計する衝突安全性能設計ステップと、衝突安全性能に基づいて衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出ステップと、最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出ステップと、を含む工程によって安全マップを生成し、安全マップに基づいて飛行体の設計を行うことを特徴とする。 In addition, the aircraft design method according to the present invention includes a collision safety performance design step for designing the collision safety performance of the aircraft, and an upper limit boundary calculation step for calculating the upper limit boundary satisfying the collision safety performance based on the collision safety performance. And a flight performance calculation step that calculates a flight performance starting from an arbitrary point in a region above the upper limit boundary, and capable of returning to the flight by avoiding a ground collision when the altitude of the flying object decreases. A safety map is generated by a process, and a flying object is designed based on the safety map.
本発明に係る飛行体設計方法においては、設計された飛行性能を発揮した際に生じると考えられる地面との衝突に対する衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行った後、飛行性能を満たすための飛行性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。 In the aircraft design method according to the present invention, after performing the collision safety performance design to ensure the collision safety performance against the collision with the ground, which is considered to occur when the designed flight performance is exhibited, the flight performance is We are designing flight performance to meet this requirement. For this reason, the flying object can be designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object.
ここで、飛行体が実用的に飛行する飛行実用範囲をあらかじめ設定し、任意の点は、飛行実用範囲内の領域に設定される態様とすることができる。 Here, the flight practical range in which the flying object practically flies can be set in advance, and any point can be set to an area within the flight practical range.
このように、任意の点が、飛行実用範囲内の領域に設定されていることにより、飛行体の設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。 As described above, since an arbitrary point is set in a region within the practical flight range, the design of the flying object can be simplified and can be easily performed.
さらに、飛行体の侵入が可能となる飛行性能運用範囲をあらかじめ設定し、任意の点は、飛行性能運用範囲内の領域に設定される態様とすることができる。 Furthermore, the flight performance operating range in which the flying object can enter can be set in advance, and any point can be set to an area within the flight performance operating range.
このように、任意の点が、飛行性能運用範囲内の領域に設定されていることにより、飛行体の設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。 As described above, since an arbitrary point is set in the region within the flight performance operating range, the design of the flying object can be simplified and can be easily performed.
また、本発明に係る飛行体設計方法は、飛行体が実用的に飛行する飛行実用範囲および飛行体の侵入が可能となる飛行性能運用範囲をあらかじめ設定し、飛行体の飛行性能を設計する飛行性能設計ステップと、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出ステップと、最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出ステップと、算出された地面衝突状態値に基づいて、飛行体に要求される衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出ステップと、を行い、または、飛行体の衝突安全性能を設計する衝突安全性能設計ステップと、衝突安全性能に基づいて衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出ステップと、最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出ステップと、を行う工程によって安全マップを生成し、安全マップに基づいて飛行体の設計を行うにあたり、任意の点は、飛行実用範囲内の領域および飛行性能運用範囲内の領域に設定されることを特徴とする。 Further, the aircraft design method according to the present invention sets the flight practical range in which the aircraft practically flies and the flight performance operation range in which the aircraft can enter, and designs the flight performance of the aircraft. From the performance design step, the lowest boundary calculation step that calculates the lowest boundary that can return to the flight by avoiding a ground collision when the altitude of the aircraft is lowered, and the lowest boundary Based on the ground collision state value calculation step for calculating the ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from an arbitrary point in the lower area, and based on the calculated ground collision state value, A collision safety performance calculation step for calculating a required collision safety performance, or a collision safety performance design step for designing a collision safety performance of an aircraft, and a collision safety based on the collision safety performance The upper limit boundary calculation step that calculates the upper limit boundary that satisfies the performance, and any point in the area above the upper limit boundary as the starting point, when the altitude of the flying object is reduced, it is possible to return to the flight by avoiding a ground collision In the flight performance calculation step for calculating the flight performance, a safety map is generated by the process of performing, and in designing the aircraft based on the safety map, any points are within the flight practical range and flight performance operation It is set to the area | region within the range, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係る飛行体設計方法においては、飛行性能設計および衝突安全性能設計の一方を行った後、飛行性能設計および衝突安全性能設計の一方を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。また、任意の点は、飛行実用範囲内の領域および飛行性能運用範囲内の領域に設定されている。このため、飛行体の設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。 In the aircraft design method according to the present invention, after performing one of the flight performance design and the collision safety performance design, one of the flight performance design and the collision safety performance design is performed. For this reason, the flying object can be designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object. Arbitrary points are set in an area within the practical flight range and an area within the flight performance operating range. For this reason, the design of the flying object can be simplified and can be easily performed.
さらに、飛行実用範囲内の領域と飛行性能運用範囲内の領域とが重なる領域内における任意の点について、飛行性能または衝突安全性能を算出する性能算出ステップと、算出された飛行性能または衝突安全性能をあらかじめ設定された基準値と比較する比較ステップと、比較ステップにおける比較結果に基づいて、追加安全デバイスが必要となる領域を特定する安全デバイス追加領域特定ステップと、をさらに含む工程によって安全マップを生成し、安全マップに基づいて飛行体の設計を行う態様とすることができる。 In addition, a performance calculation step for calculating flight performance or collision safety performance at any point in the region where the flight practical range and the flight performance operation range overlap, and the calculated flight performance or collision safety performance A safety map by a process further comprising: a comparison step for comparing the reference value with a preset reference value; and a safety device additional region specifying step for specifying a region where an additional safety device is required based on the comparison result in the comparison step. It can be set as the aspect which produces | generates and designs a flying body based on a safety map.
このように、追加安全デバイスが必要となる領域を特定することにより、衝突安全性能をたとえば機体の衝突安全構造のみに頼る必要がなくなるので、その分設計の自由度を高くすることができる。 In this way, by specifying the area where the additional safety device is required, it is not necessary to rely on the collision safety performance, for example, only for the collision safety structure of the aircraft, so that the degree of freedom in design can be increased accordingly.
また、本発明に係る安全マップ生成装置は、飛行体の飛行性能を設計する飛行性能設計手段と、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出手段と、最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出手段と、算出された地面衝突状態値に基づいて、飛行体の衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出手段と、によって安全マップを生成することを特徴とする。 Further, the safety map generation device according to the present invention includes a flight performance design means for designing the flight performance of the flying object, and a lower limit boundary that can return to the flight while avoiding a ground collision when the altitude of the flying object is lowered. The lowest boundary calculation means for calculating based on the flight performance of the flying object, and the ground for calculating the ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from any point in the area below the lower limit boundary. A safety map is generated by the collision state value calculating means and the collision safety performance calculating means for calculating the collision safety performance of the flying object based on the calculated ground collision state value.
本発明に係る安全マップ生成装置においては、飛行性能設計手段によって飛行性能設計を行った後、衝突安全性能設計手段によって衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。 In the safety map generation device according to the present invention, after performing the flight performance design by the flight performance design means, the collision safety performance design for ensuring the collision safety performance is performed by the collision safety performance design means. For this reason, the flying object can be designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object.
さらに、本発明に係る安全マップ生成装置は、飛行体の衝突安全性能を設計する衝突安全性能設計手段と、衝突安全性能に基づいて衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出手段と、最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出手段と、によって安全マップを生成することを特徴とする。 Further, the safety map generation device according to the present invention includes a collision safety performance design means for designing the collision safety performance of the flying object, and a maximum upper limit boundary calculation means for calculating a maximum upper limit boundary that satisfies the collision safety performance based on the collision safety performance. And a flight performance calculation means that calculates a flight performance starting from an arbitrary point in a region above the upper limit boundary and calculating a flight performance that can return to the flight by avoiding a ground collision when the altitude of the flying object is reduced. It is characterized by generating a map.
本発明に係る安全マップ生成装置においては、衝突安全性能設計手段によって衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行った後、飛行性能設計手段によって飛行性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。 In the safety map generation device according to the present invention, after performing the collision safety performance design for ensuring the collision safety performance by the collision safety performance design means, the flight performance design is performed by the flight performance design means. For this reason, the flying object can be designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object.
他方、本発明に係る飛行体は、安全マップ生成装置によって生成された安全マップを記憶する安全マップ記憶手段と、飛行体の飛行状態を検出する飛行状態検出手段と、安全マップ生成装置で生成された安全マップを表示するとともに、飛行状態検出手段で検出された現在の飛行体の飛行状態を安全マップ上に表示する表示手段と、備えることを特徴とする。 On the other hand, a flying object according to the present invention is generated by a safety map storage unit that stores a safety map generated by a safety map generation device, a flight state detection unit that detects a flight state of the flying object, and a safety map generation device. And a display means for displaying the current flight state of the flying object detected by the flight state detection means on the safety map.
本発明に係る飛行体は、飛行状態検出手段で検出された現在の飛行体の飛行状態を安全マップ上に表示する表示手段を備えている。このため、飛行体の操縦者は、現在の飛行状態を容易に確認することができるので、飛行状態に応じた飛行体の操縦を容易に行うことができる。 The aircraft according to the present invention includes display means for displaying the current flight state of the aircraft detected by the flight state detection means on a safety map. For this reason, since the operator of the flying object can easily confirm the current flight state, the flying object can be easily operated according to the flight state.
また、本発明に係る飛行体は、上記の安全マップ生成装置によって生成された安全マップを記憶する安全マップ記憶手段と、飛行体の飛行状態を検出する飛行状態検出手段と、飛行状態検出手段で検出された現在の飛行体の飛行状態を安全マップ記憶手段に記憶された安全マップに参照した結果に基づいて、飛行体の飛行支援を行う飛行支援装置と、を備えることを特徴とする。 A flying object according to the present invention includes a safety map storage unit that stores a safety map generated by the safety map generation device, a flight state detection unit that detects a flight state of the flying object, and a flight state detection unit. And a flight support device that performs flight support of the flying object based on a result of referring to the detected safety state of the current flying object in the safety map stored in the safety map storage unit.
本発明に係る飛行体は、飛行体の飛行状態を安全マップに参照した結果に基づいて、飛行体の飛行支援を行っている。このため安全マップを考慮した好適な飛行体の制御を行うことができる。なお、飛行体の飛行支援には、たとえば飛行体の操舵支援や経路設定などの態様がある。 The flying object according to the present invention provides flight support for the flying object based on the result of referring to the flight state of the flying object in the safety map. For this reason, it is possible to perform suitable control of the flying object in consideration of the safety map. Note that the flight support of the flying object includes, for example, modes of steering support and route setting of the flying object.
さらに、飛行体の飛行領域の各高度における所定風速を超える突風が発生する確率を算出する突風発生確率算出手段と、安全マップ記憶手段に記憶された安全マップの各点における所定風速を超える突風が発生したときの飛行体の飛行状態の変化量を算出する飛行状態変化算出手段と、飛行状態変化算出手段で算出された飛行状態の変化量に基づいて、安全マップにおける最下限境界または最上限境界の移動量である境界移動量を算出する境界移動量算出手段と、をさらに備え、飛行支援装置は、安全マップ記憶手段に記憶された安全マップにおける最下限境界または最上限境界を、境界移動量算出手段によって算出された境界移動量で移動させた境界移動安全マップに飛行状態検出手段で検出された現在の飛行体の飛行状態を参照した結果に基づいて、飛行体の飛行支援を行う態様とすることができる。 Further, there is a gust occurrence probability calculating means for calculating a probability of occurrence of a gust exceeding a predetermined wind speed at each altitude of the flying region of the flying object, and a gust exceeding a predetermined wind speed at each point of the safety map stored in the safety map storage means. Flight state change calculation means for calculating the amount of change in the flight state of the aircraft when it occurred, and the lowest or upper limit boundary in the safety map based on the change amount of the flight state calculated by the flight state change calculation means Boundary movement amount calculation means for calculating a boundary movement amount that is a movement amount of the vehicle, and the flight support device uses the boundary movement amount as the lower limit boundary or the upper limit boundary in the safety map stored in the safety map storage means. The result of referring to the current flight state of the flying object detected by the flight state detection means to the boundary movement safety map moved by the boundary movement amount calculated by the calculation means Based on, it can be a manner of performing flight support of aircraft.
このように、全マップ記憶手段に記憶された安全マップの各点における所定風速を超える突風が発生したときの飛行体の飛行状態の変化量を算出する飛行状態変化を算出することにより、突風確率を考慮した運用制御を行うことができる。 Thus, by calculating the flight state change for calculating the amount of change in the flight state of the flying object when a gust exceeding the predetermined wind speed occurs at each point of the safety map stored in all the map storage means, the gust probability It is possible to perform operation control in consideration of
また、飛行体の不時着陸時における着陸候補場所の情報を記憶する着陸候補場所記憶手段と、着陸候補場所における飛行体が不時着陸した際の飛行体の着陸状態が所定の着陸状態より高くなる状態で到達可能となる到達可能範囲を算出する到達可能範囲算出手段と、をさらに備え、飛行支援装置は、着陸候補場所記憶手段に記憶された着陸候補場所および到達可能範囲算出手段で算出された到達可能範囲に基づいて、飛行体の飛行支援を行う態様とすることができる。 Also, landing candidate location storage means for storing information on landing candidate locations at the time of emergency landing of the flying object, and the landing state of the flying object at the time of landing of the flying object at the landing candidate location is higher than a predetermined landing state And a reachable range calculating means for calculating a reachable range that is reachable in a state where the flight support device is calculated by the landing candidate location and reachable range calculating means stored in the landing candidate location storage means. Based on the reachable range, it is possible to provide a mode in which the flying support of the flying object is performed.
このように、着陸候補場所記憶手段に記憶された着陸候補場所および到達可能範囲算出手段で算出された到達可能範囲に基づいて、飛行体の飛行支援を行うことにより、不時着陸が必要となるときに飛行体に与える衝撃が小さくなる着陸候補場所に到達させやすくすることができる。 As described above, the landing of the flying object is performed based on the landing candidate location stored in the landing candidate location storage unit and the reachable range calculated by the reachable range calculation unit, thereby requiring an emergency landing. It is possible to easily reach a landing candidate location where the impact on the flying object is sometimes reduced.
本発明に係る飛行体設計装置、安全マップ生成装置、および飛行体によれば、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる。 According to the flying object design device, the safety map generation device, and the flying object according to the present invention, the flying object is designed based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object. be able to.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. For the convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
図1は、本発明に係る航空機設計方法に用いられる安全マップを示す図である。図1に示す安全マップは、X軸(横軸)が航空機の速度、Y軸(縦軸)が航空機の高度、斜め軸(Z軸)が航空機の姿勢等のパラメータを表している。 FIG. 1 is a diagram showing a safety map used in an aircraft design method according to the present invention. In the safety map shown in FIG. 1, the X-axis (horizontal axis) represents aircraft speed, the Y-axis (vertical axis) represents aircraft altitude, and the oblique axis (Z-axis) represents parameters such as aircraft attitude.
図1に示す例では、本発明の飛行体である航空機の姿勢等について「0」とされており、航空機の速度−航空機の高度の関係で安全マップが生成されている。この安全マップを用いて、航空機の設計を行う。航空機の設計は、飛行性能設計および衝突安全性能設計の両面から行われる。ここで、一般に、飛行性能を高めると衝突安全性能が低下し、衝突安全性能を高めると飛行性能が低下する関係にある。 In the example shown in FIG. 1, the attitude or the like of the aircraft that is the flying object of the present invention is set to “0”, and the safety map is generated with the relationship between the aircraft speed and the aircraft altitude. The aircraft is designed using this safety map. Aircraft design is performed from both aspects of flight performance design and collision safety performance design. In general, when the flight performance is increased, the collision safety performance is lowered, and when the flight safety performance is increased, the flight performance is lowered.
安全マップには、境界線BLが設けられている。この境界線BLを境として、上側の領域は、所定の飛行性能を発揮する領域(以下「アクティブ領域」という)ASであり、アクティブ領域ASでは、航空機の飛行性能設計が行われる。また、境界線BLよりも下側の領域は、衝突安全性能を発揮する領域(以下「パッシブ領域」と定義する)PSであり、パッシブ領域PSでは、衝突安全性能設計が行われる。衝突安全性能設計は、航空機が落下して地面に衝突する際の乗員の保護を目的として行われる設計である。境界線BLの生成手順については、後に説明する。 The safety map is provided with a boundary line BL. The upper region with the boundary line BL as a boundary is a region (hereinafter referred to as “active region”) AS that exhibits predetermined flight performance, and flight performance design of an aircraft is performed in the active region AS. A region below the boundary line BL is a region PS that exhibits collision safety performance (hereinafter referred to as “passive region”) PS, and collision safety performance design is performed in the passive region PS. The collision safety performance design is designed for the purpose of protecting passengers when an aircraft falls and collides with the ground. The procedure for generating the boundary line BL will be described later.
図2は、飛行時の航空機の概要を示す斜視図である。図2に示すように、航空機1は、機体本体10を備えている。機体本体10の先端にエンジンが設けられており、エンジンにはプロペラ11が取り付けられている。また、機体本体10の側方には、主翼12が取り付けられ、主翼12には、エルロン13およびフラップ14が設けられている。
FIG. 2 is a perspective view showing an outline of the aircraft at the time of flight. As shown in FIG. 2, the
さらに、機体本体10の後端部側方には、水平尾翼15が取り付けられており、水平尾翼15の後部にはエレベータ16が設けられている。また、機体本体10の後端部上方には、垂直尾翼17が取り付けられており、垂直尾翼17の後部には、ラダー18が設けられている。
Further, a
また、図3は、不時着陸時の航空機の概要を示す側面図である。図3に示すように、機体本体10の前方下方位置は、機体衝撃エネルギー構造21によって構成されている。さらに、機体本体10の略中央部分における下方位置は、衝撃エネルギー吸収シート構造22によって構成されている。
FIG. 3 is a side view showing an outline of the aircraft during emergency landing. As shown in FIG. 3, the front lower position of the
他方、機体本体10には、キャビン23が設けられており、キャビン23の内部には、複数の座席24が配設されている。座席24に操縦者やその他の乗員がそれぞれ着席して航空機1に搭乗可能とされている。座席24には、それぞれシートベルト25が設けられているとともに、座席24の前方にはエアバッグ26が設けられている。
On the other hand, the
航空機1を設計するにあたり、飛行性能設計については主にエンジンの出力、主翼の諸元(面積、アスペスト比、翼形、対気流角度)、尾翼の諸元(面積、翼形、対気流角度)が対象となる。そのほか、エルロン13、エレベータ16、ラダー18の各モーメントやフラップによる失速防止機能などが対象となる。
In designing the
一方、衝突安全性能設計については、機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22によるエネルギー吸収力、シートベルト25およびエアバッグ26による乗員の拘束保護力などが対象となる。機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22によるエネルギー吸収量は、たとえば図4に示す数値となる。乗員にかけられる荷重上限は、図4に示す上限ラインUL上の数値となる。
On the other hand, the impact safety performance design is targeted for the energy absorption capability by the airframe
次に、本実施形態に係る安全マップの生成手順について説明する。図5は、安全マップを生成する第1手順を示すフローチャートである。第1手順で安全マップを生成する際には、図5に示すように、まず、所定の条件によって航空機1の飛行性能を設計する(S1)。ここでの航空機1の飛行性能を設計するための所定の条件は、衝突安全性能についての条件を含まず、たとえば航空機1の最高速度や省燃費を目的とした条件を定めて、この条件を満たすように飛行性能を設計する。
Next, a procedure for generating a safety map according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a first procedure for generating a safety map. When the safety map is generated in the first procedure, as shown in FIG. 5, first, the flight performance of the
次に、飛行性能に応じた航空機1の運動を算出する(S2)。ここで算出する航空機1の運動は、航空機1が飛行する際の高度、速度、姿勢などのあらゆるパラメータを初期として、その後の運動をあらゆる操舵条件の基に定め、運動方程式やそのモデルを用いて算出する。続いて、図1に示す境界線BLとなる最下限境界を算出する(S3)。最下限境界を算出するにあたっては、図6(a)に示すように、ステップS2で算出した操舵条件として、地上に落ちない操舵条件の初期値が1つでもある領域であるアクティブ領域ASを算出する。その他の初期値域は、地上に落ちない操舵条件がまったくない、言い換えれば、必ず地上に落ちる初期値域となる。そして、アクティブ域の下限として求められた最下限境界MLLを図1に示す境界線BLとする。こうして、安全マップを生成する。
Next, the motion of the
安全マップが生成されたら、図6(b)に示すように、最下限境界MLLよりも下方の領域であるアクティブ領域外領域OASにおいて、アクティブ領域外領域OASにおける航空機1の高度、速度、姿勢などのあらゆるパラメータを初期値として、アクティブ領域外領域OASにおける任意の点からその後のあらゆる操舵条件を基に、運動方程式やそのモデルを用いて、その後の航空機1のあらゆる運動を算出する(S4)。ここでは、航空機1はその後かならず地面に落ちることとなる。また、アクティブ領域外領域OASは、図1に示すパッシブ領域PSとなる。
When the safety map is generated, as shown in FIG. 6 (b), the altitude, speed, attitude, etc. of the
続いて、航空機1が行いうる運動のもと、航空機1が地面に落ちる際の速度および姿勢に関して、航空機1が取り得る速度および姿勢範囲を算出する(S5)。航空機1が地面に落ちる際の速度および姿勢に関して航空機1がとりうる範囲を算出したら、これらの範囲内の速度および姿勢で航空機1が落ちる際に、航空機1が地面に接触することによって航空機1が地面から受けるエネルギーを吸収する衝突安全性能設計を行う(S6)。
Subsequently, the speed and posture range that the
衝突安全性能設計を行う際には、航空機1が落ちる際の速度および姿勢の範囲に基づいて、地面から受けるエネルギーを乗員が生存できる程度以下のエネルギーまで低下させるための乗員保護構造を設計する。たとえば、機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22のエネルギー吸収特性や、レイアウト、サイズなどを決定する。
When designing the collision safety performance, an occupant protection structure is designed to reduce the energy received from the ground to an energy below the extent that the occupant can survive based on the speed and attitude range when the
こうして、衝突安全性能設計を行って、処理を終了する。このように、この手順による安全マップを生成した航空機の設計方法では、飛行性能を満たすための飛行性能設計を行った後、設計された飛行性能を発揮した際に生じると考えられる地面との衝突に対する衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、航空機1の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて航空機1の設計を行うことができる。
Thus, the collision safety performance design is performed and the process is terminated. Thus, in the aircraft design method that generated the safety map according to this procedure, after performing the flight performance design to satisfy the flight performance, the collision with the ground that is considered to occur when the designed flight performance is demonstrated. Has been designed to ensure the safety of crashes. For this reason, the
また、この第1手順を変形した他の手順によって航空機1の設計を行うこともできる。図7は、安全マップを生成する第1手順の他の例を示すフローチャートである。図7に示すように、安全マップを生成するここでの手順では、上記の第1手順と同様、まず、所定の条件によって航空機1の飛行性能を設計し(S11)、次に、飛行性能に応じた航空機1の運動を算出する(S12)。続いて、最下限境界MLLを算出し(S13)、安全マップを生成する。その後、アクティブ領域外領域OASにおけるその後の航空機1のあらゆる運動を算出する(S14)。ここまでは、上記の手順と同様である。
In addition, the
それから、アクティブ領域外領域OASにおける航空機1の高度、速度、姿勢などのあらゆるパラメータを初期値として、あらゆる操舵条件で計算した結果から、地面衝突時における最も速度が低くかつ姿勢が基本姿勢に最も近くなる運動を算出する(S15)。ここでの基本姿勢とは、たとえば地面に対してピッチ・ロール・ヨー方向にゼロとなる姿勢である。
Then, based on the results of calculation under all steering conditions using all parameters such as altitude, speed, and attitude of the
それから、地面衝突時における最も速度が低くかつ姿勢が基本姿勢に最も近くなる運動のもと、航空機1が地面に落ちる際の速度および姿勢に関して、航空機1が取り得る速度および姿勢範囲を算出する(S16)。ここでの算出は、図5に示すフローチャートのステップS5と同様にして行われる。それから、これらの範囲内の速度および姿勢で航空機1が落ちる際に、航空機1が地面に接触することによって航空機1が地面から受けるエネルギーを吸収する衝突安全性能設計を行い(S17)、処理を終了する。
Then, the speed and attitude range that the
この手順では、上記の手順と同様、飛行性能を満たすための飛行性能設計を行った後、設計された飛行性能を発揮した際に生じると考えられる地面との衝突に対する衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行っている。このため、飛行性能を満たす観点と、航空機1の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて航空機1の設計を行うことができる。衝突安全性能設計を行う際に、地面衝突時における最も速度が低くかつ姿勢が基本姿勢に最も近くなる運動の算出結果を用いている。このため、衝突エネルギーをより好適に吸収する衝突安全性能設計を行うことができる。
In this procedure, in the same way as the above procedure, after performing flight performance design to satisfy flight performance, to ensure collision safety performance against collision with the ground that is considered to occur when the designed flight performance is demonstrated. Has been designed for collision safety performance. For this reason, the
次に、安全マップを生成する第2手順について説明する。図8は、安全マップを生成する第2手順を示すフローチャートである。第1手順で安全マップを生成する際には、図8に示すように、まず、所定の条件によって航空機1の衝突安全性能設計を行う(S21)。ここでの衝突安全性能を設計するための所定の条件は、飛行性能についての条件を含まず、たとえば航空機1の総重量やコスト、商品性や材料入手の容易性などの条件を定めて、この条件を満たすように衝突性能を設計する。衝突安全性能設計では、たとえば、機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22のエネルギー吸収特性や、レイアウト、サイズなどを決定する。
Next, a second procedure for generating a safety map will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a second procedure for generating a safety map. When the safety map is generated in the first procedure, as shown in FIG. 8, first, the collision safety performance design of the
次に、衝突安全性能設計の結果に基づいて、最上限境界MULを算出する(S22)。最上限境界MULを算出するにあたっては、図9(a)に示すように、衝突安全性能を発揮するパッシブ領域PSを設定する。パッシブ領域PSは、航空機1が落ちた際に航空機1が地面から受けるエネルギーを、乗員に乗員が生存できる程度以下のエネルギーまで低下させることができる領域に設定する。そして、算出した最上限境界MULを図1に示す境界線BLとする。こうして安全マップを生成する。
Next, the maximum upper limit boundary MUL is calculated based on the result of the collision safety performance design (S22). In calculating the upper limit boundary MUL, as shown in FIG. 9A, a passive region PS that exhibits collision safety performance is set. The passive region PS is set to a region in which the energy received by the
最上限境界MULを算出し、安全マップを生成したら、図9(b)に示すように、最上限境界MULよりも上方の領域であるパッシブ領域外領域OPSにおいて、パッシブ領域外領域OPSにおける航空機1の高度、速度、姿勢などのあらゆるパラメータを初期値として、その後のあらゆる操舵条件を基に、運動方程式やそのモデルを用いて、その後の航空機1のあらゆる運動を算出する(S23)。パッシブ領域外領域OPSは、図1に示すアクティブ領域となる。
When the maximum upper limit boundary MUL is calculated and the safety map is generated, as shown in FIG. 9B, in the passive outer region OPS that is the region above the upper limit boundary MUL, the
その後、航空機1の飛行性能を設定する(S24)ここでは、パッシブ領域外領域OPSにおける航空機1の運動を行うことができるように航空機1の飛行性能を設計する。航空機1の飛行性能は、エンジンの出力や主翼、尾翼の諸元によって設計される。こうして、航空機1の飛行性能を設定した後、処理を終了する。
Thereafter, the flight performance of the
このように、この手順による安全マップを生成した航空機1の設計方法では、衝突安全性能を確保するための衝突安全性能設計を行った後、衝突安全性能を満たしながら、航空機1が飛行するにあたって求められる飛行性能を発揮しうる飛行性能設計を行う。このため、飛行性能を満たす観点と、航空機1の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて航空機1の設計を行うことができる。
Thus, in the design method of the
続いて、安全マップの第2の態様について説明する。図10は、第2の安全マップを示す図である。図10に示すように、第2の安全マップには、アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSのほかに、実用範囲制限領域USが設定されている。実用範囲制限領域USは、飛行運用マニュアル、運動方程式やそのモデルを用いて導出し、初期状態値としてありえる範囲を絞り込んで生成する。また、実用範囲制限領域US以外の領域が本発明の飛行実用範囲となる。 Next, the second aspect of the safety map will be described. FIG. 10 is a diagram showing a second safety map. As shown in FIG. 10, in the second safety map, in addition to the active area AS and the passive area PS, a practical range limited area US is set. The practical range limited region US is derived by using a flight operation manual, an equation of motion, or a model thereof, and is generated by narrowing a range that can be an initial state value. Further, a region other than the practical range restriction region US is the practical flight range of the present invention.
航空機1は、通常飛行を行う前後に離着陸を行う。このため、図11に示すように、離陸時および着陸時に低高度の領域を高速度で飛行する。実用範囲制限領域USが設定されている低高度かつ高速度の領域は、航空機1が離着陸する際に生じる領域である。このため、実運用上、通常飛行中の航空機1がこの領域を飛行することはないことになる。
The
したがって、実運用を考慮し、飛行実用制限範囲制限を導出し、初期状態値とはなりえない領域として、実用範囲制限領域USを設定している。実用範囲制限領域USを設定することにより、飛行性能設計および衝突安全性能設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSの設定については、第1の安全マップを生成する手順と同様の手順によることができる。 Therefore, in consideration of actual operation, the practical flight limit range limit is derived, and the practical range limit area US is set as an area that cannot be the initial state value. By setting the practical range restriction region US, the flight performance design and the collision safety performance design can be simplified and can be easily performed. About the setting of active area | region AS and passive area | region PS, it can be based on the procedure similar to the procedure which produces | generates a 1st safety map.
さらに、安全マップの第3の態様について説明する。図12は、第3の安全マップを示す図である。図12に示すように、第3の安全マップは、アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSのほかに、運用制限領域MSが設定されている。運用制限領域MSが設定されている境界線BLよりも下方であり、低高度かつ高速度の領域は、通常飛行では運用されない、たとえばアクロバット飛行などを行う場合にしかない領域である。このため、飛行性能設計の際には考慮されない領域であり、通常飛行を行う航空機1がこの領域を飛行することはないことになる。また、運用制限領域MS以外の領域が本発明の飛行性能運用範囲となる。
Furthermore, the 3rd aspect of a safety map is demonstrated. FIG. 12 is a diagram showing a third safety map. As shown in FIG. 12, in the third safety map, an operation restriction area MS is set in addition to the active area AS and the passive area PS. The low altitude and high speed area below the boundary line BL where the operation restriction area MS is set is an area that is not operated in normal flight, for example, only when performing acrobatics. For this reason, it is a region that is not taken into consideration when designing the flight performance, and the
したがって、飛行運用範囲制限を導出し、初期状態値とはなりえない領域として、運用制限領域MSを設定している。運用制限領域MSを設定することにより、飛行性能設計および衝突安全性能設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSの設定については、第1の安全マップを生成する手順と同様の手順によることができる。 Accordingly, the flight operation range restriction is derived, and the operation restriction area MS is set as an area that cannot be the initial state value. By setting the operation restriction area MS, the flight performance design and the collision safety performance design can be simplified and can be easily performed. About the setting of active area | region AS and passive area | region PS, it can be based on the procedure similar to the procedure which produces | generates a 1st safety map.
続いて、安全マップの第4の態様について説明する。図13は、第4の安全マップを示す図である。図13に示すように、第4の安全マップには、アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSのほかに、第2の安全マップにおける実用範囲制限領域USおよび第3の安全マップにおける運用制限領域MSが設定されている。 Subsequently, a fourth aspect of the safety map will be described. FIG. 13 is a diagram showing a fourth safety map. As shown in FIG. 13, in addition to the active area AS and the passive area PS, the practical area restriction area US in the second safety map and the operation restriction area MS in the third safety map are set in the fourth safety map. Has been.
第2の安全マップおよび第3の安全マップを生成する際に説明したように、航空機1が飛行する際には、航空機1の飛行がない実用範囲制限領域USおよび運用制限領域MSが生じる。したがって、実運用を考慮し、飛行実用制限範囲制限および飛行運用範囲制限を導出し、初期状態値とはなりえない領域として、実用範囲制限領域USおよび運用制限領域MSを設定している。実用範囲制限領域USを設定することにより、飛行性能設計および衝突安全性能設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSの設定については、第1の安全マップを生成する手順と同様の手順によることができる。
As described when generating the second safety map and the third safety map, when the
さらに、安全マップの第5の態様について説明する。図14は、第5の安全マップを示す図である。図14に示すように、第5の安全マップには、図13に示す第4の安全マップと同様、アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSのほかに、第2の安全マップにおける実用範囲制限領域USおよび第3の安全マップにおける運用制限領域MSが設定されている。さらに、第5の安全マップには、プリクラッシュ領域CSが設定されている。 Furthermore, the 5th aspect of a safety map is demonstrated. FIG. 14 is a diagram showing a fifth safety map. As shown in FIG. 14, in the fifth safety map, in the same way as the fourth safety map shown in FIG. 13, in addition to the active area AS and the passive area PS, the practical range limited area US and the second safety map An operation restriction area MS in the third safety map is set. Further, a pre-crash region CS is set in the fifth safety map.
航空機1では、境界線BLの下側であっても、機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22によって衝突安全性能を確保しようとすると、構造の複雑化や高コスト化が大きくなり、実現性が低くなることがある。特に、低速度かつ境界線BLよりも下側のうちの高度が高い領域でその傾向が顕著となる。
In the
この点を加味して、低速度かつ境界線BLよりも下側のうちの高度が高い領域にプリクラッシュ領域CSを設定し、衝突安全性能を確保する。プリクラッシュ領域CSにおける衝突安全性能の設計には、追加デバイスを用いる。ここで用いられる追加デバイスとしては、図15(a)に示す瞬間ヨーモーメント発生装置となる瞬間追加翼構造30や図15(b)に示す機体用大型機体エアバッグ31などを用いることができる。このうち、瞬間追加翼構造30は、火薬や圧縮気体などで運動量を発生させるものである。
In consideration of this point, the pre-crash region CS is set in a region where the altitude is lower than the boundary line BL at a low speed, and the collision safety performance is ensured. An additional device is used to design the collision safety performance in the pre-crash region CS. As the additional device used here, an instantaneous
このように、プリクラッシュ領域CSを設定することにより、飛行性能設計および衝突安全性能設計を簡略化することができ、容易に行うようにすることができる。アクティブ領域ASおよびパッシブ領域PSの設定については、第1の安全マップを生成する手順と同様の手順によることができる。このように、追加デバイスを用いることにより、機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22のみで衝突安全性能を確保する必要がなくなる。したがって、その分衝突安全性能設計の自由度を高くすることができる。
In this way, by setting the pre-crash region CS, the flight performance design and the collision safety performance design can be simplified and can be easily performed. About the setting of active area | region AS and passive area | region PS, it can be based on the procedure similar to the procedure which produces | generates a 1st safety map. As described above, by using the additional device, it is not necessary to ensure the collision safety performance only by the airframe
次に、本発明に係る安全マップの作成装置について説明する。図16(a)、(b)は、本発明に係る安全マップの生成装置のブロック構成図である。図16(a)に示す安全マップ生成装置4は、上記第1手順で安全マップを生成するものであり、図16(b)に示す安全マップ生成装置5は、上記第2手順で安全マップを生成するものである。
Next, a safety map creation device according to the present invention will be described. FIGS. 16A and 16B are block configuration diagrams of the safety map generation device according to the present invention. A safety map generation device 4 shown in FIG. 16A generates a safety map in the first procedure, and a safety
図16(a)に示すように、安全マップ生成装置4には、要求飛行性能入力手段41が接続されている。要求飛行性能入力手段41は、オペレータ等の安全マップの生成を行う者等が航空機1に要求される飛行性能を入力することができる装置である。また、安全マップ生成装置4は、飛行性能設計部42、境界線算出部43、および要求衝突安全性能算出部44を備えている。
As shown in FIG. 16 (a), required safety performance input means 41 is connected to the safety map generation device 4. The required flight performance input means 41 is a device that allows a person who generates a safety map such as an operator or the like to input the flight performance required for the
飛行性能設計部42は、要求飛行性能入力手段41から入力された要求飛行性能に基づいて、航空機1の飛行性能を設計している。また、境界線算出部43は、飛行性能設計部42で算出された飛行性能に基づいて、図1に示す境界線BLとなる最下限境界MLLを算出する。要求衝突安全性能算出部44は、最下限境界MLLより下方の位置から航空機1が落ちた際の衝突安全を確保する衝突安全性能を算出する。この安全マップ生成装置4によって、図1に示す安全マップが算出される。
The flight
また、図16(b)に示すように、安全マップ生成装置5には、要求衝突安全性能入力手段51が接続されている。要求衝突安全性能入力手段51は、オペレータ等の安全マップの生成を行う者等が航空機1に要求される飛行性能を入力することができる装置である。また、安全マップ生成装置5は、衝突安全性能設計部52、境界線算出部53、および要求飛行性能算出部55を備えている。
Further, as shown in FIG. 16 (b), a required collision safety performance input means 51 is connected to the safety
衝突安全性能設計部52は、要求衝突安全性能入力手段51から入力された要求衝突安全性能に基づいて、航空機1の衝突安全性能を設計している。また、境界線算出部53は、衝突安全性能設計部52で算出された衝突安全性能に基づいて、図1に示す境界線BLとなる最上限境界MULを算出する。要求飛行性能算出部55は、最上限境界MULより上方の位置において、航空機1が運動を行うことができるように航空機1の飛行性能を算出する。この安全マップ生成装置5によって、図1に示す安全マップが算出される。
The collision safety
また、安全マップ生成装置としては、このようなオペレータの入力によることなく、航空機の実飛行に伴って安全マップを生成する装置とすることもできる。以下、その例について説明する。また、この安全マップ生成装置を搭載する航空機の例について合わせて説明する。図17は、他の例の安全マップ生成装置を搭載する航空機のブロック構成図である。本実施形態に係る安全マップ生成装置6は、航空機1に搭載されている。
In addition, the safety map generation device may be a device that generates a safety map in accordance with actual flight of an aircraft without using such an operator input. Examples thereof will be described below. An example of an aircraft equipped with this safety map generation device will also be described. FIG. 17 is a block diagram of an aircraft equipped with another example of the safety map generation device. The safety
図17に示すように、本実施形態に係る安全マップ生成装置6には、高度センサ61、速度センサ62、機体姿勢センサ63、および外乱取得手段64が接続されている。また、安全マップ生成装置6には、生成した安全マップを表示する表示手段65が接続されている。安全マップ生成装置6は、上記図16(a)に示す安全マップ生成装置4と同様の要求飛行性能算出部および境界線算出部を備えている。
As shown in FIG. 17, an
高度センサ61は、航空機1の機体に取り付けられている。高度センサ61は、航空機の高度である機体高度を検出し、検出した機体高度を安全マップ生成装置6に送信している。速度センサ62は、航空機1の機体に取り付けられている。速度センサ62は、航空機の速度である機体速度を検出し、検出した機体速度を安全マップ生成装置6に送信している。機体姿勢センサ63は、航空機1の機体に取り付けられたジャイロセンサなどを備えている。機体姿勢センサ63は、航空機1の姿勢である機体姿勢を検出し、検出した機体姿勢を安全マップ生成装置6に送信している。
The
外乱取得手段64は、ATIS(Automatic Terminal Information Service)受信器などからなり、空港における管制塔からの対空送信等によって、風向き、風速、天候状態、雲の種類、その他の外乱情報を取得する。外乱取得手段64は、取得した外乱情報を安全マップ生成装置6に送信している。
The disturbance acquisition means 64 includes an ATIS (Automatic Terminal Information Service) receiver and acquires wind direction, wind speed, weather condition, cloud type, and other disturbance information by air-air transmission from a control tower at an airport. The
安全マップ生成装置6においては、高度センサ61から送信される機体高度、速度センサ62から送信される機体速度、さらには機体姿勢センサ63から送信される機体姿勢に基づいて、安全マップを生成する。安全マップの生成手順は、図6に示すフローチャートの手順と同様にして行われる。また、安全マップ生成装置6では、複数の機体姿勢における安全マップを生成している。安全マップ生成装置6は、生成した安全マップを表示手段65に送信している。
In the safety
表示手段65は、安全マップ生成装置6で生成された安全マップを表示可能なモニタを備えている。表示手段65には、安全マップ生成装置6から送信された安全マップが表示される。ここで、安全マップ生成装置6は、図18に示すように、表示手段65に対して、機体姿勢センサ63から送信される機体姿勢に応じた速度−高度の2次元の安全マップを送信する。
The display means 65 includes a monitor capable of displaying the safety map generated by the safety
さらに、安全マップ生成装置6は、安全マップのほか、高度センサ61から送信された機体高度および速度センサ62から送信された機体速度を表示手段65に送信している。表示手段65には、安全マップ上に、現在の高度および速度の位置を示す高度−位置ポイントPが表示される。
In addition to the safety map, the safety
このように、本例に係る安全マップ生成装置6では、航空機1が飛行している間に、機体高度、機体速度、機体姿勢などの情報を取得してこれらの情報を用いて安全マップを生成している。このため、オペレータ等が入力を行うことなく安全マップを生成できるので、安全マップを容易に生成することができる。
As described above, in the safety
さらに、本例に係る航空機1では、安全マップを生成するとともに、生成した安全マップに基づく飛行制御を行うことができる。以下、その例について説明する。図19は、本実施形態に係る飛行体のブロック構成図である。図19に示すように、本実施形態に飛行体は、航空機制御装置7を備えている。航空機制御装置7には、図17に示す安全マップ生成装置5と同様に、高度センサ61、速度センサ62、機体姿勢センサ63、および外乱取得手段64が接続されている。また、航空機制御装置7には、表示手段65が接続されている。
Furthermore, in the
さらに、航空機制御装置7は、飛行状態取得部71、安全マップ記憶部72、飛行制御量算出部73、および表示制御部74を備えている。飛行状態取得部71は、高度センサ61、速度センサ62、機体姿勢センサ63、および外乱取得手段64から送信される各情報に基づいて航空機1の飛行状態を算出して取得する。飛行状態取得部71は、取得した飛行状態を飛行制御量算出部73に出力する。
The
安全マップ記憶部72は、上記のいずれかの安全マップ生成装置で生成された安全マップを記憶している。安全マップ記憶部72は、飛行制御量算出部73からの読み出しに応じて、記憶している安全マップを飛行制御量算出部73に出力する。
The safety
飛行制御量算出部73は、飛行状態取得部71から出力された飛行状態および安全マップ記憶部72から読み出した安全マップに基づいて、航空機1の飛行制御の際の飛行制御量を算出する。飛行制御量算出部73は、算出した飛行制御量に基づいて、図2、図3、および図15に示す機体の各装置の制御を行う。さらに、飛行制御量算出部73は、算出した飛行量を飛行状態および安全マップとともに表示制御部74に出力する。
The flight control
表示制御部74は、飛行制御量算出部73から出力される飛行制御量、飛行状態、および安全マップに基づいて、表示手段65の表示内容を決定する。ここでは、表示内容としては、安全マップや機体の状態、さらには、飛行制御が行われる旨の報知や警告等が決定される。表示制御部74は、決定した表示内容に基づいて表示手段65に対して表示信号を送信し、表示手段65の表示制御を行う。
The
本実施形態に係る航空機制御装置7においては、高度センサ61、速度センサ62、および機体姿勢センサ63から送信される各情報に基づいて、航空機1の現在の現在位置や飛行状態を取得して安全マップに参照し、安全マップ上における航空機1の位置を把握している。ここで、飛行制御量算出部73では、安全マップ上で航空機1の位置がアクティブ領域ASにある場合には、安全飛行状態を確保するアクティブ運用となる制御を行う。また、表示制御部74は、その旨を表示手段65に表示させる。
In the
一方、航空機の位置が境界線BLより下方にある場合、飛行制御量算出部73は、安全マップ上における航空機1の位置がプリクラッシュ領域CSにある場合には、プリクラッシュ対応と判断し、衝撃の小さい地面衝突状態に航空機1を導くようにプリクラッシュ運用となる制御を行う。また、追加デバイスを必要とする際には、追加デバイスの準備を行うなどのプリクラッシュ運用となる制御を行う。さらに、表示制御部74は、これらを行う旨を表示手段65に表示させる。こうして、航空機の運用制御を行うこともできる。
On the other hand, when the position of the aircraft is below the boundary line BL, the flight control
さらに、安全マップ記憶部72に代えて、図16、図17に示す安全マップ生成装置を搭載する態様とすることができる。この場合には、安全マップ生成装置で生成された安全マップに基づく制御が行われる。また、飛行制御量算出部73は、図2、図3、および図15に示す機体の各装置の制御を行う代わりに、またはこれと並行して、航空機1の通る経路を設定し、設定した経路を表示制御部74に出力する態様とすることもできる。この場合、表示制御部74は、出力された経路を表示手段65に表示させる制御を行う。
Furthermore, it can be set as the aspect which replaces with the safety map memory |
このように、本実施形態に係る航空機1においては、航空機制御装置7が飛行状態を取得し、取得した飛行状態を安全マップに参照して航空機1の制御を行っている。このため、安全マップの種類に応じて航空機1を制御することができるので、航空機1を好適に制御することができる。
As described above, in the
他方、実際に航空機1が飛行状態にある場合には、突風などの外乱がある場合には、飛行性能も変化することとなり、安全マップを修正することが求められる。このような突風を考慮して安全マップを修正することもできる。突風を考慮する際には、たとえば、図20に示す突風モデルを用いて、各高度における突風速度と確率を把握することもできる。かかる例では、上記の安全マップにおいて、突風を受けた時に前後の状態値変化を運動方程式やモデルを用いて算出する。図21に示す安全マップMは、機体姿勢ごとに生成された速度−高度の2次元安全マップM1〜M5を備えている。2次元マップは1枚でもよし、2枚以上の複数枚でもよい。
On the other hand, when the
そして、図21に示すように、突風後の状態値をベースとなる安全マップとし、安全マップ上で突風前状態値を包絡する。この状態値は、確率論でまとめることができる。そして、突風後の境界線BL、アクティブ領域AS、パッシブ領域PS、さらにはプリクラッシュ領域CSを表現する。図21に示す例では、σ=3の場合の例を突風後の状態を破線によって示している。突風が生じる可能性が高い場合には、境界線BLを上方に移動させ、パッシブ領域PSが広くなり、アクティブ領域ASが狭くなるようにする。それから、航空機1が飛行状態にある場合に、このような突風を考慮した安全マップを生成することにより、突風確率を考慮した運用制御を行うことができる。
Then, as shown in FIG. 21, the state value after the gust is used as a base safety map, and the state value before the gust is enveloped on the safety map. This state value can be summarized by probability theory. The boundary line BL, the active area AS, the passive area PS, and the pre-crash area CS after the gust are expressed. In the example shown in FIG. 21, the state after gust is shown by a broken line in the case of σ = 3. When there is a high possibility of a gust of wind, the boundary line BL is moved upward so that the passive area PS becomes wider and the active area AS becomes narrower. Then, when the
さらに、航空機1の飛行場所よっては、飛行特性の変化は小さいものの、不時着陸した際に航空機1に与える衝撃の大きさが異なることとなる。たとえば、図22に示すように、航空機1の不時着陸候補として、岩場G、森W、住宅地J、平地Hがあるとする。この場合、不時着陸時における航空機1に対する衝撃は、平地Hが最も小さく、岩場Gは大きくなることとなる。また、住宅地Jには、不時着陸を避ける必要がある。
Further, although the change in flight characteristics is small depending on the flight location of the
航空機1では、外乱取得手段54によって航空機1の位置を把握するとともに、飛行中の地形情報を監視している。そして、安全マップの各点において、航空機1が不時着陸したときに機体衝撃エネルギー構造21や衝撃エネルギー吸収シート構造22によって衝撃吸収できる範囲内の状態にあり、到達可能な範囲を運動方程式やモデル等を用いて算出し、到達可能範情報を記憶しておく。その一方で、航空機1は、図23に示すように、航空機1が不時着陸を行うことができる場所の候補としての地面不時着陸場所の候補である地面不時着陸候補を複数地面不時着陸候補データベースに記憶しておく。
In the
そして、飛行運用時にリアルタイムで個々の飛行地点において、地面衝突場所候補データベースに基づいて、安全マップ上の到達可能範囲から地面不時着陸候補に到達できる初期状態値を逆算し、その結果分だけアクティブ領域やプリクラッシュ領域にマージンを持たせた安全マップ生成することができる。さらには、この安全マップを用いることにより、不時着陸が必要となるとき航空機に与える衝撃が小さくなる着陸候補場所に到達させやすくすることができる。 Based on the ground collision location candidate database, the initial state value that can reach the ground emergency landing candidate from the reachable range on the safety map is calculated backward in real time at the time of flight operation, and only the result is active. It is possible to generate a safety map in which margins are given to areas and pre-crash areas. Furthermore, by using this safety map, it is possible to easily reach the landing candidate location where the impact on the aircraft is reduced when the emergency landing is necessary.
さらに、上記の安全マップ生成装置によって生成した安全マップを用いて航空機を設計する手順について説明する。図24は、航空機の設計方法の概要を示す説明図である。図24に示すように、航空機の設計工程としては、安全保障確保工程、安全達成手段決定工程、飛行諸元設計工程、および衝突安全性能設計工程がある。 Furthermore, a procedure for designing an aircraft using the safety map generated by the safety map generation device will be described. FIG. 24 is an explanatory diagram showing an outline of an aircraft design method. As shown in FIG. 24, the aircraft design process includes a security ensuring process, a safety achievement means determining process, a flight specification design process, and a collision safety performance design process.
航空機の設計にあたっては、まず、安全保障確保工程において、上記の安全マップ生成装置を用いて安全マップを生成する。安全マップを生成したら、飛行性能と機体衝突安全性能との設計を行うが、ここでは、飛行性能と衝突安全性能との解は無数にある。安全達成手段決定工程では、飛行性能と衝突安全性能との組み合わせについて、評価関数を用いて安全達成手段を備える航空機を設計する。ここでの評価関数としては、機体の重量、製造コスト、その他の商品性を例示することができる。 In designing an aircraft, first, in the security ensuring process, a safety map is generated using the safety map generation device. Once the safety map is generated, the flight performance and the aircraft collision safety performance are designed. Here, there are innumerable solutions between the flight performance and the collision safety performance. In the safety achievement means determination step, an aircraft including the safety achievement means is designed using an evaluation function for a combination of the flight performance and the collision safety performance. As an evaluation function here, the weight of a fuselage, a manufacturing cost, and other merchantability can be illustrated.
そして、評価関数を用いた評価結果が最も高い、あるいは評価結果が高い方のうちのいずれかの飛行性能と衝突安全性能との組み合わせ等として、飛行性能と衝突安全性能とを決定する。こうして決定した飛行性能に基づいて、飛行性能設計工程において、飛行性能諸元を決定し、衝突安全性能設計工程において、機体の安全性能を決定する。飛行性能諸元としては、エンジン出力や主翼、尾翼の大きさなどがあり、衝突安全性能構造としては、機体衝撃エネルギー構造や衝撃エネルギー吸収シート構造の性状などがある。 Then, the flight performance and the collision safety performance are determined as a combination of the flight performance and the collision safety performance whichever has the highest evaluation result using the evaluation function or the higher evaluation result. Based on the flight performance thus determined, flight performance specifications are determined in the flight performance design process, and the safety performance of the aircraft is determined in the collision safety performance design process. Flight performance specifications include engine output, main wing and tail wing sizes, and collision safety performance structures include airframe impact energy structure and impact energy absorbing sheet structure.
このように、安全マップを用いて飛行性能諸元や衝突安全性能構造を設計することにより、相反する関係にある飛行性能諸元や衝突安全性能構造を容易に両立させるようにして航空機を設計することができる。 In this way, by designing the flight performance specifications and collision safety performance structure using the safety map, the aircraft can be designed so that the flight performance specifications and the collision safety performance structure that have conflicting relations can be easily compatible. be able to.
また、飛行体として、ホバークラフト等の走行性能を有する航空機(以下、「走行可能航空機」という)の設計を行うこともできる。図25は、走行可能航空機の設計方法の概要を示す説明図である。図25に示すように、走行可能航空機の設計工程としては、安全保障確保工程、安全達成手段決定工程、飛行諸元設計工程、および衝突安全性能設計工程のほか、自動車法規確保行程がある。 In addition, an aircraft having a traveling performance such as hovercraft (hereinafter referred to as “runnable aircraft”) can be designed as a flying object. FIG. 25 is an explanatory diagram showing an outline of a design method for a travelable aircraft. As shown in FIG. 25, the design process of a travelable aircraft includes a safety ensuring process, a safety achievement means determination process, a flight specification design process, and a collision safety performance design process, as well as an automobile regulation ensuring process.
走行可能航空機の設計にあたっては、まず、安全保障確保工程において、上記の安全マップ生成装置を用いて安全マップを生成する。ただし、安全マップとしては、走行可能航空機では、地上を走行することが考えられるので、図26に示すように、安全マップとして、車両走行用プリクラッシュ領域XSを設定する。この車両走行用プリクラッシュ領域XSについては、操縦席におけるエアバッグ等によって衝突安全性能を確保する。 In designing a travelable aircraft, first, in the security ensuring process, a safety map is generated using the safety map generation device. However, as a safety map, it is conceivable that a travelable aircraft travels on the ground. Therefore, as shown in FIG. 26, a vehicle traveling pre-crash region XS is set as the safety map. For the vehicle traveling pre-crash region XS, collision safety performance is ensured by an airbag or the like in the cockpit.
さらに、自動車法規確保工程において、自動車法規を確保する条件を設定する。安全マップを生成し、自動車法規を確保する条件を設定したら、飛行性能と機体衝突安全性能との設計を行う。このとき、安全マップから、自動車法規を確保する条件を外れる領域を除外する。また、航空機の設計の場合と同様、飛行性能と衝突安全性能との解は無数にある。安全達成手段決定工程では、飛行性能と衝突安全性能との組み合わせについて、評価関数を用いて安全達成手段を備える航空機を設計する。ここでの評価関数としては、機体の重量、製造コスト、その他の商品性を例示することができる。ただし、走行可能航空機独自の評価関数の解が存在する。たとえば、地面衝突時に正突する姿勢となる解である。 Furthermore, conditions for securing automobile regulations are set in the automobile regulations securing process. Once the safety map is generated and the conditions for securing the automobile regulations are set, the flight performance and the aircraft crash safety performance are designed. At this time, an area that does not satisfy the conditions for securing automobile regulations is excluded from the safety map. As with aircraft design, there are countless solutions for flight performance and collision safety performance. In the safety achievement means determination step, an aircraft including the safety achievement means is designed using an evaluation function for a combination of the flight performance and the collision safety performance. As an evaluation function here, the weight of a fuselage, a manufacturing cost, and other merchantability can be illustrated. However, there is a solution for an evaluation function unique to a travelable aircraft. For example, it is a solution that assumes a posture that makes a forward collision at the time of a ground collision.
そして、評価関数を用いた評価結果が最も高い、あるいは評価結果が高い方のうちのいずれかの飛行性能と衝突安全性能との組み合わせ等として、飛行性能と衝突安全性能とを決定する。こうして決定した飛行性能に基づいて、飛行性能設計工程において、飛行性能諸元を決定し、衝突安全性能設計工程において、機体の安全性能を決定する。飛行性能諸元としては、エンジン出力や主翼、尾翼の大きさなどがあり、衝突安全性能構造としては、機体衝撃エネルギー構造や衝撃エネルギー吸収シート構造の性状などがある。 Then, the flight performance and the collision safety performance are determined as a combination of the flight performance and the collision safety performance whichever has the highest evaluation result using the evaluation function or the higher evaluation result. Based on the flight performance thus determined, flight performance specifications are determined in the flight performance design process, and the safety performance of the aircraft is determined in the collision safety performance design process. Flight performance specifications include engine output, main wing and tail wing sizes, and collision safety performance structures include airframe impact energy structure and impact energy absorbing sheet structure.
このように、安全マップを用いて飛行性能諸元や衝突安全性能構造を設計することにより、相反する関係にある飛行性能諸元や衝突安全性能構造を容易に両立させるようにして航空機を設計することができる。 In this way, by designing the flight performance specifications and collision safety performance structure using the safety map, the aircraft can be designed so that the flight performance specifications and the collision safety performance structure that have conflicting relations can be easily compatible. be able to.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、姿勢等を「0」とした安全マップを生成している例があるが、それらの例に対しても、姿勢等を複数設定した安全マップを設定する態様とすることもできる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, there is an example in which a safety map with the posture or the like set to “0” is generated. However, for these examples, a safety map in which a plurality of postures or the like are set is set. You can also.
本発明は、飛行性能を満たす観点と、飛行体の乗員の保護を図る観点の両方の観点に基づいて飛行体の設計を行うことができる飛行体設計方法およびこれに用いる安全マップ生成装置、さらには設計された飛行体に利用することができる。 The present invention relates to a flying object design method capable of designing a flying object based on both the viewpoint of satisfying the flight performance and the viewpoint of protecting the occupant of the flying object, and a safety map generation device used therefor, Can be used for engineered aircraft.
1…航空機、4〜6…安全マップ生成装置、7…航空機制御装置、10…機体本体、11…プロペラ、12…主翼、13…エルロン、14…フラップ、15…水平尾翼、16…エレベータ、17…垂直尾翼、18…ラダー、21…機体衝撃エネルギー構造、22…衝撃エネルギー吸収シート構造、30…瞬間追加翼構造、31…機体用大型機体エアバッグ、AS…アクティブ領域、BL…境界線、CS…プリクラッシュ領域、M…安全マップ、MS…運用制限領域、PS…パッシブ領域、US…実用範囲制限領域、XS…車両走行用プリクラッシュ領域。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を前記飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出ステップと、
前記最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出ステップと、
算出された地面衝突状態値に基づいて、前記飛行体の衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出ステップと、
を含む工程によって安全マップを生成し、
前記安全マップに基づいて前記飛行体の設計を行うことを特徴とする飛行体設計方法。A flight performance design step to design the flight performance of the aircraft;
A lower limit boundary calculating step for calculating a lower limit boundary based on the flight performance of the flying object that avoids a ground collision when the altitude of the flying object is reduced and can return to flight;
A ground collision state value calculating step for calculating a ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from an arbitrary point in a region below the lowest boundary;
A collision safety performance calculating step for calculating a collision safety performance of the flying object based on the calculated ground collision state value;
A safety map is generated by a process including
A flying object design method, wherein the flying object is designed based on the safety map.
前記衝突安全性能に基づいて前記衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出ステップと、
前記最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出ステップと、
を含む工程によって安全マップを生成し、
前記安全マップに基づいて前記飛行体の設計を行うことを特徴とする飛行体設計方法。A collision safety performance design step for designing the crash safety performance of the aircraft;
A maximum boundary calculation step for calculating a maximum boundary that satisfies the collision safety performance based on the collision safety performance; and
A flight performance calculation step for calculating a flight performance starting from an arbitrary point in a region above the upper limit boundary, and capable of returning to the flight while avoiding a ground collision when the altitude of the flying object is reduced,
A safety map is generated by a process including
A flying object design method, wherein the flying object is designed based on the safety map.
前記任意の点は、前記飛行実用範囲内の領域に設定される請求項1または請求項2に記載の飛行体設計方法。Preliminarily set a flight practical range where the flying object practically flies,
The aircraft design method according to claim 1, wherein the arbitrary point is set in an area within the practical flight range.
前記任意の点は、前記飛行性能運用範囲内の領域に設定される請求項1または請求項2に記載の飛行体設計方法。Preliminarily set the flight performance operating range where the flying object can enter,
The aircraft design method according to claim 1, wherein the arbitrary point is set in a region within the flight performance operating range.
飛行体の飛行性能を設計する飛行性能設計ステップと、
前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を前記飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出ステップと、
前記最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出ステップと、
算出された地面衝突状態値に基づいて、前記飛行体に要求される衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出ステップと、を行い、
または、
飛行体の衝突安全性能を設計する衝突安全性能設計ステップと、
前記衝突安全性能に基づいて前記衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出ステップと、
前記最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出ステップと、を行う工程によって安全マップを生成し、
前記安全マップに基づいて前記飛行体の設計を行うにあたり、
前記任意の点は、前記飛行実用範囲内の領域および前記飛行性能運用範囲内の領域に設定されることを特徴とする飛行体設計方法。Preliminarily set a flight practical range where the flying object practically flies and a flight performance operation range where the flying object can enter,
A flight performance design step to design the flight performance of the aircraft;
A lower limit boundary calculating step for calculating a lower limit boundary based on the flight performance of the flying object that avoids a ground collision when the altitude of the flying object is reduced and can return to flight;
A ground collision state value calculating step for calculating a ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from an arbitrary point in a region below the lowest boundary;
Performing a collision safety performance calculation step for calculating a collision safety performance required for the flying object based on the calculated ground collision state value;
Or
A collision safety performance design step for designing the crash safety performance of the aircraft;
A maximum boundary calculation step for calculating a maximum boundary that satisfies the collision safety performance based on the collision safety performance; and
A flight performance calculation step of calculating a flight performance starting from an arbitrary point in a region above the upper limit boundary and calculating a flight performance that can return to the flight by avoiding a ground collision when the altitude of the flying object is reduced. A safety map is generated according to the process,
In designing the aircraft based on the safety map,
The said arbitrary point is set to the area | region within the said flight practical use range, and the area | region within the said flight performance operation range, The aircraft design method characterized by the above-mentioned.
算出された飛行性能または衝突安全性能をあらかじめ設定された基準値と比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、追加安全デバイスが必要となる領域を特定する安全デバイス追加領域特定ステップと、
をさらに含む工程によって安全マップを生成し、
前記安全マップに基づいて前記飛行体の設計を行う請求項5に記載の飛行体設計方法。A performance calculation step for calculating flight performance or collision safety performance for any point in a region where the region within the flight practical range and the region within the flight performance operation range overlap;
A comparison step for comparing the calculated flight performance or collision safety performance with a preset reference value;
Based on the comparison result in the comparison step, a safety device additional region specifying step for specifying a region where an additional safety device is required;
A safety map is generated by a process further including
The aircraft design method according to claim 5, wherein the aircraft is designed based on the safety map.
前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる最下限境界を前記飛行体の飛行性能に基づいて算出する最下限境界算出手段と、
前記最下限境界より下方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体が地面に衝突する際の地面衝突状態値を各々算出する地面衝突状態値算出手段と、
算出された地面衝突状態値に基づいて、前記飛行体の衝突安全性能を算出する衝突安全性能算出手段と、
によって安全マップを生成することを特徴とする安全マップ生成装置。Flight performance design means for designing the flight performance of the aircraft;
A lower-limit boundary calculation means for calculating a lower-limit boundary that avoids a ground collision when the altitude of the flying object is reduced and can return to flight based on the flight performance of the flying object;
A ground collision state value calculation means for calculating a ground collision state value when the flying object collides with the ground, starting from an arbitrary point in a region below the lower limit boundary;
A collision safety performance calculating means for calculating a collision safety performance of the flying object based on the calculated ground collision state value;
A safety map generating device, characterized by generating a safety map.
前記衝突安全性能に基づいて前記衝突安全性能を満たす最上限境界を算出する最上限境界算出手段と、
前記最上限境界より上方の領域における任意の点を始点とし、前記飛行体の高度が低下した際に地面衝突を回避して飛行復帰可能となる飛行性能を算出する飛行性能算出手段と、
によって安全マップを生成することを特徴とする安全マップ生成装置。Collision safety performance design means for designing the crash safety performance of the aircraft,
Upper limit boundary calculating means for calculating the upper limit boundary satisfying the collision safety performance based on the collision safety performance;
Flight performance calculation means for calculating a flight performance starting from an arbitrary point in the region above the upper limit boundary, and capable of returning to the flight while avoiding a ground collision when the altitude of the flying object is reduced,
A safety map generating device, characterized by generating a safety map.
飛行体の飛行状態を検出する飛行状態検出手段と、
前記安全マップ生成装置で生成された安全マップを表示するとともに、飛行状態検出手段で検出された現在の前記飛行体の飛行状態を前記安全マップ上に表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする飛行体。Safety map storage means for storing a safety map generated by the safety map generation device according to claim 7 or 8,
Flight state detection means for detecting the flight state of the aircraft,
Display means for displaying a safety map generated by the safety map generation device and displaying a current flight state of the flying object detected by a flight state detection means on the safety map;
A vehicle characterized by comprising:
飛行体の飛行状態を検出する飛行状態検出手段と、
前記飛行状態検出手段で検出された現在の前記飛行体の飛行状態を前記安全マップ記憶手段に記憶された安全マップに参照した結果に基づいて、前記飛行体の飛行支援を行う飛行支援装置と、
を備えることを特徴とする飛行体。Safety map storage means for storing a safety map generated by the safety map generation device according to claim 7 or 8,
Flight state detection means for detecting the flight state of the aircraft,
A flight support device for supporting the flight of the flying object based on a result of referring to a safety map stored in the safety map storage unit for a current flight state of the flying object detected by the flight state detecting unit;
A vehicle characterized by comprising:
前記安全マップ記憶手段に記憶された安全マップの各点における前記所定風速を超える突風が発生したときの前記飛行体の飛行状態の変化量を算出する飛行状態変化算出手段と、
前記飛行状態変化算出手段で算出された飛行状態の変化量に基づいて、前記安全マップにおける最下限境界または最上限境界の移動量である境界移動量を算出する境界移動量算出手段と、をさらに備え、
前記飛行支援装置は、前記安全マップ記憶手段に記憶された安全マップにおける最下限境界または最上限境界を、前記境界移動量算出手段によって算出された境界移動量で移動させた境界移動安全マップに前記飛行状態検出手段で検出された現在の前記飛行体の飛行状態を参照した結果に基づいて、前記飛行体の飛行支援を行う請求項10に記載の飛行体。A gust occurrence probability calculating means for calculating a probability of occurrence of a gust exceeding a predetermined wind speed at each altitude of the flying region of the flying object;
Flight state change calculating means for calculating a change amount of the flight state of the flying object when a gust exceeding the predetermined wind speed occurs at each point of the safety map stored in the safety map storage means;
Boundary movement amount calculation means for calculating a boundary movement amount that is a movement amount of the lowest boundary or the highest boundary in the safety map based on the variation amount of the flight state calculated by the flight state change calculation means; Prepared,
The flight support apparatus includes the boundary movement safety map in which the lower limit boundary or the upper limit boundary in the safety map stored in the safety map storage unit is moved by the boundary movement amount calculated by the boundary movement amount calculation unit. The flying object according to claim 10, wherein the flying object is supported by a flight based on a result of referring to a current flight state of the flying object detected by a flight state detecting unit.
前記着陸候補場所における前記飛行体が不時着陸した際の前記飛行体の着陸状態が所定の着陸状態より高くなる状態で到達可能となる到達可能範囲を算出する到達可能範囲算出手段と、をさらに備え、
前記飛行支援装置は、前記着陸候補場所記憶手段に記憶された着陸候補場所および前記到達可能範囲算出手段で算出された到達可能範囲に基づいて、前記飛行体の飛行支援を行う請求項10または請求項11に記載の飛行体。Landing candidate location storage means for storing information on landing candidate locations at the time of emergency landing of the flying object;
Reachable range calculating means for calculating a reachable range that can be reached in a state where the landing state of the flying object at the landing candidate location is landing higher than a predetermined landing state when the flying object has landed unexpectedly; Prepared,
11. The flight support apparatus according to claim 10, wherein the flight support device performs flight support of the flying object based on the landing candidate location stored in the landing candidate location storage means and the reachable range calculated by the reachable range calculation means. Item 12. The flying object according to Item 11.
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