KR20170106191A - 자동화된 비행스로틀 제어 - Google Patents

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Abstract

자동 스로틀 제어가 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에서 공개되는 하나의 예시적인 방법은, 프로세서를 이용해서 항공기의 비행 조건을 기초로 하여 추력 리졸버 각도를 계산하는 단계, 및 항공기를 선호 비행 모드로 유지하기 위하여 추력 리졸버 각도 또는 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 범위 중의 적어도 하나를 지나서 움직이지 않도록 스로틀을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

자동화된 비행스로틀 제어{AUTOMATED FLIGHT THROTTLE CONTROL}
본 발명은 일반적으로 항공기에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 자동화된 비행스로틀 제어에 관한 것이다.
몇몇 종래의 오토스로틀 시스템(autothrottle system)들은 기동(maneuver)들 및/또는 순항(cruise) 동안 항공기에 의해 제공되는 추력(thrust)의 양을 제어/유지하는 데에 이용된다. 전형적으로, 오토스로틀 시스템은 홀드 모드(hold mode)에 놓일 수 있고, 홀드 모드에서 오토스로틀은 항공기에 의해 제공되는 추력의 양을 더 이상 제어하고 있지 않는다. 종래의 오토스로틀 시스템들은 조종사에 의해 명령을 받지 않는 한, 오토스로틀 시스템이 홀드 모드에 놓인 후에 자동으로 다른 모드로 바뀌지 않는다.
예시적인 방법은, 프로세서(processor)를 이용해서, 항공기의 비행 상황(flight condition)을 기초로 하여 추력 리졸버 각도(thrust resolver angle)를 계산하는 단계, 및 상기 항공기를 선호 비행 모드(preferred flight mode)로 유지하기 위하여, 상기 추력 리졸버 각도 또는 상기 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 범위 중의 적어도 하나를 지나서 움직이지 않도록 스로틀을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 방법은, 프로세서를 이용해서, 수신된 비행 입력(flight input)이 항공기를 선호 비행 상태(preferred flight state)와는 다른 상태에 둘 것인지 여부를 판단하기 위하여 상기 비행 입력 및 적어도 하나의 비행 상황을 분석하는 단계를 포함한다. 본 예시적인 방법은 또한, 상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 선호 비행 상태와는 다른 상태에 두지 않을 것이라는 판단시에, 오토스로틀 컨트롤이 홀드 모드에 놓일 수 있게 하는 단계를 포함한다.
예시적인 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체에는, 실행시에 프로세서로 하여금, 항공기의 비행 입력이 상기 항공기를 비선호 비행 상황(non-preferred flight condition)에 있게 할 것인지를 판단하게 하고, 상기 판단을 기초로 해서, 상기 항공기를 선호 비행 상황(preferred flight condition)으로 유지하도록 상기 항공기의 오토스로틀 모드(autothrottle mode)를 변경하게 하는, 인스트럭션들이 저장되어 있다.
예시적인 장치(example apparatus)는, 항공기의 비행 상황을 판단하기 위한 상기 항공기의 센서, 상기 항공기를 선호 비행 상황으로 유지하기 위해서 스로틀 한도 또는 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위한 프로세서, 및 상기 항공기를 상기 선호 비행 상황으로 유지하기 위해서 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 벗어나게 움직이지 않도록 스로틀 레버를 제어하기 위한 전기기계적 메커니즘(electromechanical mechanism)을 포함한다.
본 발명은, 프로세서를 이용해서, 항공기의 비행 상황을 기초로 하여 추력 리졸버 각도를 계산하는 단계; 및 상기 항공기를 선호 비행 모드로 유지하기 위하여, 상기 추력 리졸버 각도 또는 상기 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 범위 중의 적어도 하나를 지나서 움직이지 않도록 스로틀을 제어하는 단계;를 포함할 수 있는 방법을 수반할 수 있다. 상기 추력 리졸버 각도를 계산하는 것은 상기 항공기의 선택된 자동 모드(selected automated mode)를 추가로(further) 기초로 할 수 있다. 이것은 작동(operation)을 향상시킬 것이다. 작동을 향상시키기 위하여, 상기 비행 상황은 상기 항공기의 속도(velocity), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll), 또는 고도(altitude) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 추력 리졸버 각도를 계산하는 것은 정확성(accuracy)을 향상시키기 위하여 속도 및 추력 범위들에 의해 정의되는 영역을 기초로 할 수 있다. 상기 스로틀을 제어하는 것은 본 발명의 능력을 향상시키기 위하여 스로틀 레버(throttle lever)의 움직임의 범위를 제한하는 것을 포함할 수 있다. 상기 스로틀을 제어하는 것은 상기 스로틀 레버의 전기기계적 제한(electromechanical restriction)을 포함할 수 있다. 상기 스로틀을 제어하는 것은 오토스로틀 시스템(autothrottle system)이 홀드 모드(hold mode)에 놓이는 것을 방지하는 것을 포함할 수 있다. 상기 선호 비행 모드는 상기 항공기의 스틱 쉐이커 속도(stick shaker velocity)를 초과하는 속력으로 상기 항공기를 유지하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은, 프로세서를 이용해서, 수신된 비행 입력이 항공기를 선호 비행 상태와는 다른 상태에 둘 것인지 여부를 판단하기 위하여 상기 비행 입력 및 적어도 하나의 비행 상황을 분석하는 단계; 및 상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 선호 비행 상태와는 다른 상태에 두지 않을 것이라고 판단하는 경우에, 상기 오토스로틀 컨트롤이 홀드 모드에 놓일 수 있게 하는 단계;를 포함할 수 있는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법을 수반할 수 있다. 본 방법은 또한 상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 선호 비행 상태와는 다른 상태에 둘 것이라는 판단 후에 상기 오토스로틀 컨트롤의 모드를 자동으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 본 발명의 작동을 향상시킬 것이다. 본 방법은 또한, 상기 항공기가 상기 선호 비행 상태로부터 멀어지고 있는 경향이 있는 때를 기초로 하여 상기 오토스로틀 모드를 상기 홀드 모드에서 다른 모드로 자동으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 또한, 스로틀 레벨(throttle level)을 추력 리졸버 각도보다 위에서 제어하는 것을 포함할 수 있고, 상기 추력 리졸버 각도는 속도 및 추력 범위들에 의해 정의되는 영역을 기초로 할 수 있다. 상기 선호 비행 상태는 상기 항공기의 스틱 쉐이커 속도보다 더 큰 속도를 포함할 수 있다.
본 발명은, 실행시에 프로세서로 하여금, 항공기의 비행 입력이 상기 항공기를 비선호 비행 상황에 있게 할 것인지를 판단하게 하고, 상기 판단을 기초로 해서, 상기 항공기를 선호 비행 상황으로 유지하도록 상기 항공기의 오토스로틀 모드를 변경하게 하는, 인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체를 수반할 수 있다. 상기 기계 판독가능 매체는, 실행시에 추가로(further) 프로세서로 하여금, 허용가능한(allowable) 스로틀 한도(throttle limit) 또는 스로틀 범위(throttle range) 중의 적어도 하나를 계산하게 할 수 있다. 인스트럭션들이 저장되어 있는 상기 기계 판독가능 매체는, 실행시에 추가로(further) 프로세서로 하여금, 상기 허용가능한 스로틀 한도 또는 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 벗어나는 스로틀 레버의 움직임을 억제하도록 전기기계적 시스템을 통제하게 할 수 있다. 상기 비행 입력은 자동 비행 프로그램(automated flight program)을 수행하기 위한 명령(command)을 포함할 수 있다. 상기 비행 입력은 그 능력을 향상시키기 위하여 수동 입력(manual input)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 항공기가 상기 선호 비행 상황으로부터 멀어지고 있는 경향이 있을 수 있는지를 판단할 수 있고, 상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 비선호 비행 상황에 있게 할 것인지를 판단할 수 있다.
본 발명은, 항공기의 비행 상황을 판단하기 위한 상기 항공기의 센서; 상기 항공기를 선호 비행 상황으로 유지하기 위해서 상기 비행 상황을 기초로 하여 스로틀 한도 또는 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위한 프로세서; 및 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 벗어나게 움직이지 않도록 스로틀 레버를 제어하기 위한 전기기계적 기계적 메커니즘;을 포함하는 예시적인 장치를 수반할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 항공기의 공기 속도를 속도 및 추력 범위들에 의해 정의된 영역과 비교함으로써 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위해 이용될 수 있다. 상기 프로세서는 비행 입력을 추가로(further) 기초로 하여 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위해 이용될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 비행 입력을 기초로 하여 상기 항공기의 자동 스로틀 제어 시스템(automated throttle control system)의 홀드 모드를 활성화(enable) 또는 비활성화(disable)하기 위해 이용될 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 공개된 예들이 구현될 수 있는 예시적인 항공기이다.
도 2의 (A)는 도 1의 예시적인 조종석의 내부도이다.
도 2의 (B)는 도 1 및 도 2의 (A)의 예시적인 조종석의 예시적인 스로틀 컨트롤의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 교시(teaching)들에 따라 예시적인 스로틀 제어 플롯을 도시한다.
도 4는 본 명세서에서 공개된 예들을 구현하기 위한 예시적인 알고리즘의 개략도이다.
도 5는 본 명세서에서 공개된 예들을 구현하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 스로틀 제어 시스템이다.
도 6은 도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템을 구현하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템을 구현하기 위해 이용될 수 있는 다른 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템을 구현하기 위해 이용될 수 있는 다른 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 예시적인 방법들을 구현하기 위해 기계 판독가능 인스트럭션들을 실행할 수 있는 예시적인 프로세서 플랫폼의 블록도이다.
도면들이 비례에 맞는 것은 아니다. 대신, 복수의 층들 및 영역들을 명확히 하기 위해, 층들의 두께가 도면들에서 확대될 수 있다. 가능한 어느 곳에서든지, 동일 또는 유사한 부품들을 지칭하기 위하여 도면(들) 및 첨부된 서면 설명 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들이 이용될 것이다. 본 발명에서 사용될 때, 임의의 부분이 어떤 식으로든 다른 부분상에 배치된다(예컨대, ~에 배치된다(positioned on), ~에 위치해 있다(located on), ~에 놓인다(disposed on), 또는 ~에 형성된다(formed on) 등)는 서술은 언급된 부분이 다른 부분과 접촉해 있거나, 언급된 부분이 그 사이에 위치한 하나 이상의 중간 부분(intermediate part)(들)을 가진 다른 부분 위에 있다는 것을 의미한다. 임의의 부분이 다른 부분과 접촉해 있다는 서술은 두 부분들 사이에 아무런 중간 부분이 존재하지 않는다는 것을 의미한다.
자동화된 비행 스로틀 제어(automated flight throttle control)가 본 명세서에서 공개된다. 항공기의 몇몇 종래의 오토스로틀 시스템들은 예를 들어, 기동 및/또는 순항 동안 항공기에 의해 제공되는 추력의 양을 제어/유지하기 위해 이용된다. 이러한 종래의 오토스로틀 시스템들은 항공기가 홀드 모드에 놓이는 것을 가능하게 하고, 홀드 모드에서 오토스로틀 시스템은 조종사로부터의 비행 입력(flight input)을 기초로 하여 오버라이딩되거나(overridden) 및/또는 중단된다(suspended). 그 결과, 조종사는 항공기의 스로틀 세팅(throttle setting)을 비선호 상황(non-preferred condition)으로 두거나, 및/또는 항공기를 저성능 모드(lower performance mode)에 둘 수 있다. 종래의 전형적인 시스템들에 있어서, 일단 홀드 모드에 놓이면, 오토스로틀 시스템은 조종사에 의해 모드를 변경하도록 하는 명령(command)을 받지 않고서는 자동으로 모드를 변경하지 않는다.
본 명세서에서 공개된 예들은 오토스로틀 홀드 모드가 개시되었는지(initiated)/활성화되었는지(enabled) 여부에 상관없이 항공기가 비선호 비행 상황(non-preferred flight condition)으로 들어가는 것을 방지한다. 본 명세서에서 공개된 예들은 수신된 비행 입력(예컨대, 비행 입력 명령, 조종석 명령 등) 및/또는 항공기의 비행 상황(flight condition)들을 기초로 하여 항공기의 스로틀 범위(throttle range) 및/또는 스로틀 세팅(들)을 제어 및/또는 설정한다. 몇몇 예들에서, 비행 상황들은 스로틀(예컨대, 스로틀 컨트롤(throttle control))을 구속하거나(예컨대, 움직임을 억제함(inhibit)) 및/또는 제한하는 추력 리졸버 각도(thrust resolver angle)(예컨대, 추력 리졸버 한도(thrust resolver limit))를 계산하는 데에 이용된다. 예를 들어, 스로틀 컨트롤(예컨대, 자동 스로틀 컨트롤(automated throttle control))은 정의된 추력 리졸버 각도(thrust resolver angle: TRA) 및/또는 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 범위를 지나서 움직이지 않도록 제한될 수 있다. 몇몇 예들에서, 전기기계적 제어 시스템은 예컨대 계산된 추력 리졸버 각도를 벗어나는(beyond) 스로틀 및/또는 스로틀 레버(throttle lever)(예컨대, 스로틀 스틱(throttle stick))의 물리적 움직임을 방지할 수 있다. 예를 들어, 계산된 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 각도 및/또는 각도 범위를 벗어나게(beyond) 움직이지 않도록 스로틀 및/또는 스로틀 레버의 피봇(pivot)을 제어하기 위하여(예컨대, 지나서 움직이는 것을 방지하기 위하여) 액추에이터(actuator) 및/또는 솔레노이드(solenoid)가 이용될 수 있다.
다른 예들에서, 항공기를 위한 비행 입력은 비행 상황(들)을 기초로 하여 결정되는 계산된 추력 리졸버 각도에 대해 비교/분석되고, 비행 입력은 계산된 추력 리졸버 각도를 기초로 하여 개시되지 않을 수 있다. 특히, 비행 입력을 실행할지 여부 및/또는 스로틀 오버라이드/홀드 모드(throttle override/hold mode)를 활성화할지 여부를 판단하기 위해서, 비행 입력은 비행 상황(들)을 기초로 하여 계산되는 선호(preferred) 추력/속도 세팅과 비교될 수 있다.
다른 예들에서, 항공기의 비행 상황이 항공기의 비선호 비행 상황에 해당하는 경우에 항공기는 홀드 모드에서 다른 오토스로틀 모드(autothrottle mode)로 되돌아간다. 예를 들어, 정의된 범위 및/또는 추력 세팅 아래에서 움직이는 항공기의 속도(velocity)가 계산된 허용가능한 및/또는 선호되는 추력 리졸버 각도 아래로 설정되는 경우에 오토스로틀 모드는 자동으로 변경될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "비행 입력 명령(flight input command)" 또는 "비행 입력(flight input)"이라는 용어들은 자동 비행 모드(automated flight mode)(예컨대, 선택된 자동 모드(selected automated mode), 오토파일럿(autopilot), 비행고도 변경(flight level change)("FLCH") 명령, 이륙 및 착륙복행(take-off and go around)("TOGA") 명령, 수직항법(vertical navigation)("VNAV," "VNAV IDLE," "VNAV HOLD") 명령 등)에 들어가기 위한 명령 또는 조종석에서 내려진 수동 명령(manual command)을 지칭할 수 있다. 다시 말해, "비행 입력" 또는 "비행 입력 명령"이라는 용어들은 예컨대 자동 비행 모드의 개시(initiation) 또는 수동 제어(manual control)를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "비행 상황(flight condition)"이라는 용어는 공기 속도(air speed), 고도(altitude), 지형 지세(terrain topography), 풍속(wind speed), 공기 상황(air conditions)(예컨대, 난류(turbulence)), 자세(attitude), 요(yaw), 피치(pitch), 롤(roll) 및/또는 기상(weather) 등을 포함할 수 있되, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 명세서에서 공개된 예들이 구현될 수 있는 예시적인 항공기(100)를 도시한다. 도시된 예의 항공기(100)는 조종석(cockpit)(104)을 가진 동체(fuselage)(102), 엔진들(106)을 가진 날개(wing)들(105), 및 조종면(control surface)들(예컨대, 플랩(flap)들, 에일러론(aileron)들, 탭(tab)들 등)(108)을 포함하고, 조종면들은 날개들(105)의 뒷전(trailing edge)에 위치해 있고, 예를 들어 이륙하는 동안 양력(lift)을 제공하도록 변위되거나(displaced) 조정될(adjusted) (예컨대, 각도가 이루어질(angled) 등) 수 있다. 예시적인 항공기(100)는 또한 러더(rudder)들(114) 및 엘리베이터(elevator)들(116)을 가진 안정판(stabilizer)들(112)을 포함한다. 몇몇 예들에서, 각각의 엔진들(106)의 스로틀들은 항공기(100)의 속도를 변화시키거나 및/또는 통제하도록 제어된다. 이 예에서, 조종면들(108), 러더(114) 및/또는 엘리베이터들(116)의 움직임에 따른 엔진들(106)의 결과적 추력(resultant thrust)은 TOGA 프로그램 또는 VNAV 프로그램 등과 같은 자동 비행 프로그램(automated flight program)의 실행 및/또는 제어된 하강(controlled descent)(예컨대, 고도에 있어서의 제어된 및/또는 레이트 제어된(rate controlled) 증가/감소)과 같은 기동 동안 항공기(100)를 제어/통제하는 데에 이용된다.
도 2의 (A)는 도 1의 예시적인 조종석(104)의 내부도이다. 도 2의 (A)의 도시된 예에서 알 수 있는 바와 같이, 조종석(104)은 비행 스틱(flight stick)(202), 계기판(instrumentation panel)(204), 및 스로틀 컨트롤(206)을 포함하고, 스로틀 컨트롤(206)은 스로틀 레버(예컨대, 스로틀 스틱)(208)를 포함한다. 작동시, 조종석(104)에 있는 조종사는 계기판(204)으로부터 항공기(100)의 비행 데이터 및/또는 비행 상황 데이터를 판독 및/또는 획득할 수 있다. 이 데이터를 기초로 하여, 항공기(100)의 하나 이상의 컨트롤(control)들은 비행 동안 항공기(100)에 지시하기 위하여 조종사에 의해 이용될 수 있다. 이 예에서, 항공기(100)의 추력은 일반적으로 스로틀 레버(208), 스로틀 컨트롤(206), 및/또는 오토스로틀 세팅들과 관련된 조종석(104) 내의 컨트롤들(예컨대, 계기판(204) 등에서의 컨트롤들)에 의해 제어된다.
도 2의 (B)는 도 1 및 도 2의 (A)의 예시적인 조종석(104)의 예시적인 스로틀 컨트롤(206)의 상세도이다. 도 2의 (B)의 도시된 예에서, 스로틀 레버(208)는 엔진들(106)로부터 출력되는 추력의 양을 변화시키기 위하여 항공기(100)의 앞쪽을 향해 또는 항공기(100)의 앞쪽으로부터 멀어지게 밀리거나(pushed) 및/또는 돌려질(pivoted) 수 있다. 예를 들어, 조종사는 엔진들(106)의 추력을 증가시키기 위하여 항공기(100)의 앞쪽(front)/전방(fore)을 향해 스로틀 레버(208)를 앞으로 밀 수 있다. 유사하게, 조종사는 엔진들(106)의 스로틀 및/또는 추력 출력(thrust output)을 감소시키기 위하여 항공기(100)의 뒤쪽(rear)/후방(aft)을 향해 스로틀 레버(208)를 뒤로 끌어당기거나(pullback) 및/또는 돌릴(pivot) 수 있다.
엔진들(106)의 추력 출력을 변화시키기 위하여 스로틀 레버(208)를 앞으로 및 뒤로 움직일 수 있는 결과로서, 도시된 예의 스로틀 레버(208)는 후방 한도(aft limit)(예컨대, 하한 스로틀 세팅(lower limit throttle setting))(212) 및 전방 한도(fore limit)(예컨대, 상한 스로틀 세팅(upper limit throttle setting))(214)을 가진다. 이 예에서, 후방 한도(212) 및 전방 한도(214)는 스로틀 레버(208)의 움직임의 극단의 범위(extreme range)들을 정의하고, 이러한 극단의 범위들은 이 예에서 비행 동안 변화되거나 및/또는 재정의되지 않는다. 하지만, 몇몇 예들에서, 스로틀 레버(208)의 움직임의 범위를 제한하기 위하여 물리적 및/또는 전자기적 장치가 이용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스로틀 레버(208)의 범위들이 (예컨대, 플라이-바이-와이어(fly-by-wire) 제어 시스템에서) 스로틀 레버(208)의 움직임 범위를 물리적으로 제한하는 대신에 변경될 수 있다(예컨대, 전방 및 후방 한도들의 값들은 허용가능한 범위(allowable range)에서의 변화들을 수용하도록 재정의되거나 및/또는 변경됨).
몇몇 예들에서, 그리고 도 3과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 후방 한도(212) 및/또는 전방 한도(214)는 각도(218)의 허용 범위(permitted range)를 변화시키기 위하여 (예컨대, 비행 동안 및/또는 상이한 비행 상황들에 걸쳐서) 변경되거나 및/또는 재정의될 수 있고, 각도(218)는 기호 θ에 의해 표시되고, 스로틀 레버(208)는 엔진들(106)에 의해 제공되는 추력의 양을 정의하기 위해 이 각도(218)로 배치된다. 본 명세서에서 제시된 예들에서, 현재의(예컨대, 순간적인(instantaneous)) 및/또는 제어된(controlled) 스로틀 각도들 및/또는 세팅점값(set point value)들은 각도(218)를 지칭한다. 특히, 도시된 예의 후방 한도(212)는 수평에 대해 약 31도의 값에 상응하고, 전방 한도(214)는 수평에 대해 약 70도의 값에 상응하며, 이로써 스로틀 레버(208)에 대해 근사적으로 39도의 최대 각도 범위(예컨대, 각도 변위 범위)를 정의한다. 하지만, 임의의 적절한 각도 한도들 및/또는 범위(들)가 대신 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 교시들에 따라 예시적인 스로틀 제어 플롯(throttle control plot)(300)을 도시한다. 예시적인 스로틀 제어 플롯(300)은 속도/속력 및 추력 범위들과 관련이 있고, 수평축(302)을 포함하며, 수평축(302)은 항공기(100)의 교정된 공기 속도(calibrated air speed)("CAS") 및/또는 속도를 나타낸다. 예시적인 제어 플롯(300)은 또한 수직축(304)을 포함하며, 수직축(304)은 항공기(100)의 스로틀 각도(예컨대, 추력 리졸버 각도, 각도(218))를 나타낸다. 이 예에서, 스로틀 각도는 도(degree)로 표현된다. 특히, 이 예에서, 스로틀 각도는 근사적으로 30도이다(예컨대, 후방 한도(212)는 약 31도에 있음). 도 3의 도시된 예에서 알 수 있는 바와 같이, 수평축(302)은 스틱 쉐이커 속도(stick shaker velocity)(306)를 포함하고, 스틱 쉐이커 속도(306)는 Vss로 표시되고, 비행 스틱(202)과 같은 요크 스틱(yoke stick)이 조종사에게 경고하기 위해 흔들리거나(shaken) 진동될(vibrated) 수 있는 속도 한도(velocity limit)를 나타낸다. 특히, 요크 스틱과 통신가능하게 연결된(communicatively coupled) 진동 장치는 속력이 임계값(threshold) 아래에 있는 경우에 진동할 수 있고, 이 임계값은 예컨대 스틱 쉐이크 속도(306)와 등가이다. 이 예에서, 전이 속도(transition velocity)(308)는 쉐이크 속력 속도(306) Vss와 증분(increment)의, Vss +10으로 표시되는, 증분합(incremental sum) 또는 VcMin으로 표시되는 최소 속력(예컨대, 자동 비행 제어 시스템에 의해 허용되는 최소 속력) 중의 최대값을 취함으로써 정해지며, 이 예에서 증분(increment)은 10 노트(knot)이다. 하지만, 항공기 설계, 공기 상황, 항공기 기동성(aircraft maneuverability) 등을 기초로 하여 임의의 적절한 증분값(incremental value)이 이용될 수 있다. 이 예에서, 항공기(100)의 최대 속도(310)는 VcMax로 표시된다.
이 예에서, 경계(boundary)(예컨대, 포락선(envelope), 다각형 영역(polygonal area) 등)는 제어 플롯(300)의 영역(312)을 정의하고, 이 영역(312) 내에서 오토스로틀 시스템의 수동 오버라이드(manual override)들(예컨대, 홀드 명령(hold command)의 개시)이 활성화된다. 다시 말해, 도시된 예에서, 조종사는 오토스로틀 시스템을 오버라이드할 수 있고, 오토스로틀 시스템을 영역(312) 내에서 홀드 모드에 놓을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 영역(312)은 허용가능한(allowable)/활성화된(enabled) 스로틀 범위를 정의할 수 있다(예컨대, 비행 상황 및/또는 업데이트된 비행 상황을 기초로 하여 후방 한도(212) 및/또는 전방 한도(214)를 지속적으로 재정의함). 다시 말해, 영역(312)은 또한, 항공기(100)의 속도를 기초로 하여, 허락된 스로틀 범위(예컨대, 허용된(allowed)/허락된(permitted) 스로틀 범위)를 제한하는 데에 이용될 수 있다.
영역(312)을 정의하기 위하여, 영역(312)은 속도(예컨대, VcMax)(310)에 의해 정의되는 제1 경계 또는 엣지(edge)(314) 및 스로틀 전방 한도(214)에 의해 정의되는 제2 경계 또는 엣지(316)를 포함한다. 스틱 쉐이커 속력 속도(306)에 근접한 교정된 공기 속도들 근처의 스로틀 변화(throttle variation)의 함수를 정의하기 위하여, 경사선(sloping line)(318)은 오토스로틀의 수동 오버라이드가 활성화될 수 없는 영역(312)의 일부분을 나타내는 제3 경계 또는 엣지를 정의한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 경사선(318)은, 스로틀이 비행 입력 명령(예컨대, 수동 명령 또는 TOGA와 같은 자동 프로그램을 개시하는 명령)에서 수신된 바와 같이 움직이지 않도록 제어되거나 및/또는 방지될 수 있는 스로틀 한도(throttle limit)들을 정의한다. 선(318)의 기울기의 결정은 도 4와 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 논의된다.
대안적으로, 몇몇 예들에서, 영역(312)의 부분 및/또는 외부 한도가 제4 경계 또는 엣지(320)에 의해 정의된다. 이러한 예들에서, 일단 교정된 공기 속도가 전이점(transition point)(322) 아래의 값에 도달했다면, 자동화된(automated)/제어된(controlled) 추력 한도가 전방 한도(예컨대, 전방 한도(214)) 아래로 움직이지 않도록 방지되고, 및/또는, 몇몇 예들에서, 조종사가 추력 세팅을 전방 한도 아래로 놓는 홀드 모드에 들어가지 않도록 방지된다. 다시 말해, 이 예들에서, 일단 항공기(100)의 속력이 전이점(322)에 상응하는 임계값 아래에 있으면, 추력 리졸버 각도는 제어되는 모드(controlled mode)에서 또는, 대안적으로, 수동 모드(manual mode)에서 추력 전방 한도 아래에 있도록 활성화되지(enabled)/허락되지(permitted) 않는다.
몇몇 예들에서, 영역(312)은 변하는 비행 상황(들)을 기초로 하여 지속적으로 정의된다/업데이트된다. 영역(312)은 도 3에 도시된 예시적인 형상을 가지지만, 임의의 적절한 형상이 이용될 수 있다.
도 4는 본 명세서에서 공개된 예들을 구현하기 위한 예시적인 알고리즘(algorithm)(400)의 개략도이다. 도 4의 도시된 예에서, CAS로 표시되는 교정된 공기 속도(calibrated air speed)(402) 및 Vss로 표시되는 스틱 쉐이커 속도(stick shaker velocity)(306)가 함수(408)에 대한 입력으로서 제공된다. 몇몇 예들에서, 함수(408)에 또한 제공되는 로우 엔드 속력값(low end speed value)(406)은 (VcMin, Vss+10)의 최대값으로서 계산되고, 여기서 VcMin는 항공기의 최소 제어 속력이고, Vss는 상술한 스틱 쉐이커 속도(306)이고, Vss + 10는 속도(306) 더하기 추가된 공칭 속력(added nominal speed)과 등가인 증분(incremental) 스틱 쉐이커 속력이며, 추가된 공칭 속력은 이 예에서 10 노트(knot)이다. 하지만, 항공기 설계, 비행 상황들, 비행 모드 등을 기초로 하여 임의의 다른 적절한 추가 공칭 속력이 이용될 수 있다. 이 예에서, 함수(408)는 기울기(slope)를 계산하기 위해 및/또는 경사선(318)을 정의하기 위해(예컨대, 경사선(318)의 선형 함수(linear function)를 정의함) 이용된다. 함수(408)의 계산은 이하의 수학식 1에서와 같이 표현된다:
Figure pat00001
이 예에서, 스틱 쉐이커 속도(306)(Vss)는 항공기의 하나 이상의 센서에 의해 측정된 항공기 비행 상황들의 함수이다. 특히, 스틱 쉐이커 속도(306)는 항공기의 고도 및/또는 자세를 기초로 하여 계산될 수 있다. 몇몇 예들에서, Vss는 최소 제어 속력과 같은 속력 하한(lower speed limit)의 함수일 수 있다(예컨대, 최소 제어 속력의 1.3배).
이 예에서, 일단 함수(408)의 기울기가 계산되면, 함수(408)의 출력의 노이즈를 평탄화하거나(smooth) 및/또는 감소시키기 위하여 래그 필터(lag filter)(409)가 이용된다. 몇몇 예들에서, 스로틀 각도들의 변화의 레이트(rate)들을 제한하기 위하여 레이트 리미터(rate limiter)(410)가 이용된다. 이후, 범위 한도(range limit)(412)는 계산(408)으로부터 계산된 기울기를, 이 예에서 0도에서부터 39도까지인 스로틀의 각도 범위로 귀착시켜서, 각도 하한(lower angular limit)을 정의한다. 특히, 후방 스톱(aft stop)은 33도이고, 상승추력점(climb thrust point)은 68도이지만, 이 예에서의 0도에서부터 39도까지의 각도 범위는 31도의 오토스로틀 후방 한도에 의해 정의된다. 이 예에서, 오토스로틀 최고점(highest autothrottle point)은 70도이고, 상응하는 물리적 스톱(physical stop)은 80도에 존재한다. 그 결과, 70도로 존재하는 스로틀 최고점 빼기 31도의 오토스로틀 후방 한도는 39도 범위를 낳는다.
그 다음에, 항공기의 성능 향상을 위해 계산된/수정된 후방 한도(예컨대, 후방 한도(212)의 한도)(418)를 결정하기 위하여 및/또는 선호 비행 상황(preferred flight condition)으로 항공기를 유지하기(예컨대, 스틱 쉐이커 속도 Vss 위의 속도 또는 복수의 스틱 쉐이커 속도를 유지하기) 위하여, 범위 한도(412)로부터의 각도 하한과 함께 최대 스로틀 각도 한도(예컨대, 최대 후방 한도값)(414)가 수학적 연산(예컨대, 덧셈 또는 뺄셈 연산 등)(416)에 제공된다. 수학적 연산(416)은 예컨대 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다:
Figure pat00002
예시적인 계산들 및/또는 신호 필터링(signal filtering)이 도 4와 관련하여 설명된 예들에서 앞서 보였지만, 임의의 적절한 수학식들, 값들, 연산들 및/또는 필터링이 이용될 수 있다.
도 5는 본 명세서에서 공개된 예들을 구현하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 스로틀 제어 시스템(예컨대, 자동 스로틀 제어 시스템(automated throttle control system))(500)이다. 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)은 비행 스로틀 계산기(flight throttle calculator)(504), 비행 센서 인터페이스(flight sensor interface)(506), 및 비행 입력 인터페이스(flight input interface)(508)를 포함하는 비행 스로틀 계산 시스템(flight throttle computation system)(502)을 포함한다. 도시된 예의 제어 시스템(500)은 또한 항공기 스로틀 시스템(510)을 포함하고, 항공기 스로틀 시스템(510)은 통신선(512)을 통해서 비행 입력 인터페이스(508)에 통신가능하게 연결되고, 통신선(514)을 통해서 비행 스로틀 계산기(504)에 통신가능하게 연결된다.
작동시, 예시적인 비행 센서 인터페이스(506)는 항공기(100)와 같은 항공기의 비행 상황들을 판단한다. 특히, 비행 센서 인터페이스(506)는 센서 데이터 및/또는 센서 데이터의 분석을 기초로 하여 교정된 공기 속도, 고도, 풍속, 자세, 지형 지세, 기상 조건(weather condition), 공기 온도 및/또는 비행 지향(예컨대, 요, 피치, 롤 등) 등과 같은 비행 상황들을 판단할 수 있다. 이 예에서, 비행 입력 인터페이스(508)는 비행 입력들을 수신하고, 비행 입력들은 수동 제어(manual control)들(예컨대, 비행 스로틀의 수동 제어) 및/또는 비행 모드 명령들(예컨대, 항공기를 FLCH 및/또는 VNAV 자동 모드로 변경함)일 수 있다.
선호(preferred) 및/또는 허용가능한 스로틀 설정점(set point)들 및/또는 범위들을 결정하기/계산하기 위하여, 도시된 예의 비행 스로틀 계산기(504)는 상술한 비행 상황들 및/또는 스틱 쉐이커 속력(Vss)과 함께 교정된(calibrated) 공기속도를 이용해서, 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(예컨대, 조정된(adjusted) 후방 한도(212))를 결정한다/계산한다. 예를 들어, 비행 스로틀 계산기(504)는 도 3의 영역(312)과 같은 정의된 영역을 이용할 수 있다. 일단 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(들)이 결정되었다면, 도시된 예의 비행 스로틀 계산기(504)는 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(들) 내에서 스로틀을 유지하도록 항공기 스로틀 시스템(510)을 통제한다(direct). 예를 들어, 항공기 스로틀 계산기(504)는 수신된 비행 입력을 기초로 하여 스로틀이 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(들) 밖으로 이동하면 홀드 모드의 개시를 활성화하지 않도록 스로틀 시스템(510)을 통제할 수 있다. 특히, 비행 스로틀 제어 시스템(502) 및/또는 비행 스로틀 계산기(504)는 예컨대 계산된 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(들)를 기초로 하여 항공기 스로틀 시스템(510)이 항공기를 오토스로틀 모드로부터 홀드(hold)/수동(manual) 제어 모드로 두기 위한 입력 명령을 실행하는 것을 방지한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비행 스로틀 계산기(504) 및/또는 비행 입력 인터페이스(508)는 예컨대 스로틀의 후방 한도를 변경함으로써 스로틀을 선호 및/또는 허용가능한 스로틀 범위(들) 내에 유지하도록 항공기 스로틀 시스템(510)을 통제할 수 있다.
도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)을 구현하는 예시적인 방식이 도 5에서 도시되었지만, 도 5에서 도시된 엘리먼트들, 프로세스들, 및/또는 장치들 중의 하나 이상은 임의의 다른 방식으로 결합, 분할, 재배열, 생략, 제거, 및/또는 구현될 수 있다. 게다가, 도 5의 예시적인 비행 스로틀 계산 시스템(502), 예시적인 비행 스로틀 계산기(504), 예시적인 비행 센서 인터페이스(506), 예시적인 비행 입력 인터페이스(508) 및/또는, 더욱 일반적으로, 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 예시적인 비행 스로틀 계산 시스템(502), 예시적인 비행 스로틀 계산기(504), 예시적인 비행 센서 인터페이스(506), 예시적인 비행 입력 인터페이스(508) 및/또는, 더욱 일반적으로, 예시적인 스로틀 제어 시스템(500) 중의 임의의 것은 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 회로(들), 논리 회로(logic circuit)들, 프로그래머블 프로세서(programmable processor)(들), ASIC(들)(application specific integrated circuit(s)), PLD(들)(programmable logic device(s)) 및/또는 FPLD(들)(field programmable logic device(s))에 의해 구현될 수 있을 것이다. 순전히 소프트웨어 및/또는 펌웨어 구현을 다루기 위하여 본 발명의 장치 또는 시스템 청구항 중의 임의의 것을 읽을 때, 예시적인 비행 스로틀 계산 시스템(502), 예시적인 비행 스로틀 계산기(504), 예시적인 비행 센서 인터페이스(506), 및/또는 예시적인 비행 입력 인터페이스(508) 중의 적어도 하나는 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 저장하는 메모리, DVD(digital versatile disk), CD(compact disk), 블루레이 디스크(Blu-ray disk) 등과 같은 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 장치 또는 저장 디스크를 포함하는 것으로 본 명세서의 이 부분에서 명시적으로 정의된다. 더욱 나아가, 도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)은 도 5에서 도시된 것들에 부가하여 또는 대신하여 하나 이상의 엘리먼트(element)들, 프로세스(process)들 및/또는 디바이스(device)들을 포함할 수 있고, 및/또는 도시된 엘리먼트, 프로세스, 및 디바이스들 중의 임의의 것 중의 하나 이상 또는 모두를 포함할 수 있다.
도 5의 스로틀 제어 시스템(500)을 구현하기 위한 예시적인 방법들을 나타내는 흐름도들이 도 6 내지 도 8에서 도시된다. 이 예들에서, 본 방법은 도 9와 관련하여 후술하는 예시적인 프로세서 플랫폼(processor platform)(900)에서 도시된 프로세서(processor)(912)와 같은 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그램을 포함하는 기계 판독가능 인스트럭션들(instructions)에 의해 구현될 수 있다. 프로그램은 CD-ROM, 플로피 디스크, 하드 드라이브(hard drive), DVD(digital versatile disk), 블루레이 디스크(Blu-ray disk), 또는 프로세서(912)와 연관된 메모리와 같은 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체(tangible computer readable storage medium)에 저장된 소프트웨어로 구체화될 수 있지만, 이와 달리 전체 프로그램 및/또는 그 일부들은 프로세서(912)가 아닌 다른 장치에 의해 실행되거나 및/또는 펌웨어 또는 전용 하드웨어로 구체화될 수 있을 것이다. 게다가, 예시적인 프로그램은 6 내지 도 8에 도시된 흐름도들을 참조하여 설명되었지만, 이와 달리 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)을 구현하는 많은 다른 방법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 블록들의 실행의 순서는 변경될 수 있고, 및/또는 설명된 블록들 중의 몇몇은 변경되거나, 제거되거나, 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 6 내지 도 8의 예시적인 방법들은 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, ROM(read-only memory), CD(compact disk), DVD(digital versatile disk), 캐시(cache), RAM(random-access memory) 및/또는 임의의 다른 저장 장치 또는 저장 디스크와 같은 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 코딩된 인스트럭션들(예컨대, 컴퓨터 및/또는 기계 판독가능 인스트럭션들)을 이용해서 구현될 수 있고, 정보는 임의의 기간 동안(예컨대, 연장된 시간 기간 동안, 영구적으로, 짧은 순간 동안, 일시적으로 버퍼링하는 동안, 및/또는 정보를 캐싱(caching)하는 동안) 저장된다. 본 명세서에서 사용될 때, 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체라는 용어는 임의의 타입의 컴퓨터 판독가능 저장 장치 및/또는 저장 디스크를 포함하고, 전파 신호(propagating signal)들을 제외하고, 전송 매체(transmission media)를 제외하는 것으로 명시적으로 정의된다. 본 명세서에서 사용될 때, "유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체(tangible computer readable storage medium)"와 "유형의 기계 판독가능 저장 매체(tangible machine readable storage medium)"는 상호교환가능하게(interchangeably) 이용된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도 6 내지 도 8의 예시적인 방법들은 하드 디스크 드라이브(hard disk drive), 플래시 메모리, ROM(read-only memory), CD(compact disk), DVD(digital versatile disk), 캐시, RAM(random-access memory) 및/또는 임의의 다른 저장 장치 또는 저장 디스크와 같은 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 및/또는 기계 판독가능 매체(machine readable medium)에 저장되는 코딩된 인스트럭션들(예컨대, 컴퓨터 및/또는 기계 판독가능 인스트럭션들)을 이용해서 구현될 수 있고, 정보는 임의의 기간 동안(예컨대, 연장된 시간 기간 동안, 영구적으로, 짧은 순간 동안, 일시적으로 버퍼링하는 동안, 및/또는 정보를 캐싱(caching)하는 동안) 저장된다. 본 명세서에서 사용될 때, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(non-transitory computer readable medium)라는 용어는 임의의 타입의 컴퓨터 판독가능 저장 장치 및/또는 저장 디스크를 포함하고, 전파 신호들을 제외하고, 전송 매체를 제외하는 것으로 명시적으로 정의된다. 본 명세서에서 사용될 때, "적어도(at least)"라는 문구가 청구항의 서문(preamble)에서 전이 문구(transition term)로서 사용되는 경우에, 이것은 "포함하는(comprising)"이라는 용어가 오픈 엔드(open ended)인 것과 동일한 방식으로 오픈-엔드(open-ended)이다.
도 6의 예시적인 방법은 항공기(100)와 같은 항공기가 자동 비행고도 변경 모드(FLCH)에 있는 블록 600에서 시작하며, 자동 비행고도 변경 모드(FLCH)에서 항공기는 고도를 변경하고 있는 중이다(예컨대, 자동 하강(automated descent))(블록 600). 이 예에서, 오토파일럿은 맞물림이 해제되지만(disengaged), 비행 지시기(flight director)가 켜져 있고, 항공기의 조종사에게 유도 명령(guidance command)들을 제공한다. 하지만, 도 6의 예시적인 방법과 관련하여, 도시된 예의 항공기는 자동 비행 모드에 있을 수도 있고, 있지 않을 수도 있다.
항공기의 비행 상황이 판단된다(블록 602). 특히, 비행 센서 인터페이스(506)와 같은 센서 인터페이스에 통신가능하게 연결된 센서들은 항공기 속력(예컨대, 교정된 항공기 속력), 자세, 고도, 지향(orientation), 및/또는 공기 상황을 포함하는 항공기와 관련된 정보를 제공한다. 몇몇 예들에서, 선호 및/또는 허용된 스로틀 한도들과 관련된 계산들에서 이용될 수 있는, 스틱 쉐이커 속력(Vss) 및/또는 최소 속력들(VcMin)과 같은 변수들이 이러한 정보를 기초로 하여 결정된다.
그 다음에, 허용가능한 스로틀 한도(예컨대, 후방 한도(212)) 및/또는 스로틀 범위가 비행 상황을 기초로 하여 계산된다(블록 604). 예를 들어, 스로틀 한도 및/또는 허용가능한 스로틀 범위를 계산하기 위하여 도 4의 알고리즘(400)과 같은 알고리즘이 이용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도 3의 영역(312)과 같은 경계(boundary)가 이 계산에서 이용될 수 있다.
이 예에서, 스로틀 컨트롤(예컨대, 자동 스로틀 컨트롤)은 계산된 스로틀 한도 및/또는 범위를 기초로 하여 제한된다(블록 606). 몇몇 예들에서, 스로틀 컨트롤(예컨대, 스로틀 레버(208))은 계산된 스로틀 한도 및/또는 스로틀 범위를 기초로 하여 전기기계적 시스템(예컨대, 전기기계적 제한 시스템(electromechanical restriction system))을 통하여 물리적으로 제한되거나 및/또는 변화된다. 몇몇 예들에서, 스로틀 컨트롤의 물리적 범위는 변화되지 않지만, 후방 한도(예컨대, 후방 한도(212)) 및/또는 전방 한도(예컨대, 전방 한도(214))에 있어서의 스로틀 한도들은 계산된 허용가능한 스로틀 한도 및/또는 범위를 기초로 하여 변화된다. 그래서, 결과적으로, 스로틀은 스로틀의 물리적 포지션(physical position)과 상관없이 항공기를 비선호 상태(non-preferred state) 및/또는 저성능 상황(low performance condition)으로 두는 것으로부터 방지된다.
이 예에서, 본 프로세스는 스로틀 컨트롤이 제한된 후에 종료된다(블록 608). 하지만, 몇몇 예들에서, 본 프로세스는 비행 동안 지속적으로 반복된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 본 프로세스는 항공기가 정의된 모드(예컨대, 오토스로틀 활성화 모드(autothrottle enable mode))에 있는 것을 기초로 하여 개시되거나 지속된다.
도 7을 참조하면, 도 7의 예시적인 방법은 도 1의 항공기(100)와 같은 항공기가 순항 동안 오토파일럿 모드에 있는 블록 700에서 시작한다(블록 700). 이 예에서, 항공기의 오토스로틀 시스템이 맞물려 있다(engaged). 도 6의 예와 대조적으로, 비행 상황들 및/또는 센서 데이터를 기초로 하여 스로틀 한도 및/또는 스로틀 범위를 제한하는 대신에, 비행 입력이 오토스로틀 시스템을 오버라이드하는 것 및/또는 오토스로틀 컨트롤을 홀드 모드에 놓는 것이 허용되는지(permissible) 여부를 판단하기 위하여 비행 입력이 비교 및/또는 분석된다.
이 예에서, 항공기의 비행 상황이 판단된다(블록 702). 특히, 비행 센서 인터페이스(506)와 같은 비행 센서 인터페이스에 통신가능하게 연결된 센서들로부터의 센서 데이터가 비행 상황을 판단하는 데에 이용된다.
그 다음에, 비행 입력이 수신된다(블록 704). 특히, 항공기의 조종석 컨트롤(cockpit control)들로부터의 입력 명령이 비행 인터페이스(508)와 같은 비행 인터페이스에 의해 수신된다. 예를 들어, 입력은 정의된 고도까지의 비행고도 변경(FLCH)(예컨대, 제어된 하강(controlled descent))일 수 있다. 몇몇 예들에서, 비행 입력은 수동 스로틀 변경(예컨대, 스로틀 감소 등)과 같은 수동 입력일 수 있다.
몇몇 예들에서, 항공기의 오토스로틀 컨트롤의 상태가 판단된다(블록 706). 이러한 예들에서, 비행 입력 인터페이스(508)와 같은 비행 입력 인터페이스는 오토스로틀 컨트롤이 맞물려 있는지 여부를 판단하기 위해 질의될 수 있다(queried). 하지만, 이 예에서, 항공기의 오토스로틀 컨트롤이 맞물려 있고, 그래서 오토스로틀 컨트롤의 상태가 알려져 있다.
스로틀 한도(예컨대, 후방 추력 한도(212)) 및/또는 스로틀 범위(예컨대, 허용가능한 스로틀 한도 및/또는 범위, 추력 리졸버 각도 등)이 비행 상황을 기초로 하여 계산된다(블록 708). 이 예에서, 비행 스로틀 계산기(504)와 같은 비행 스로틀 계산기는 비행 상황들(예컨대, 교정된 공기 속도, 고도, 비행 모드, 공기 상황, 바람 상황(wind conditions) 등)을 기초로 하여 스로틀 한도 및/또는 스로틀 범위를 결정하는 데에 이용된다. 항공기를 선호 비행 상황(예컨대, 선호 비행 상태(preferred flight state), 선호 비행 모드(preferred flight mode) 등)으로 유지할 허용가능한 스로틀 각도 및/또는 스로틀 범위를 계산하기 위하여, 도시된 예의 비행 스로틀 계산기는 도 4의 알고리즘(400)과 같은 알고리즘을 이용한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비행 입력이 또한 이 계산에서 이용될 수 있다.
그 다음에, 오토스로틀을 홀드 모드에 놓을지 여부가 결정된다(블록 710). 이 예에서, 비행 입력은 계산된 허용가능한 스로틀 한도 및/또는 스로틀 범위와 비교된다. 특히, 만일 비행 입력(예컨대, 수동 스로틀 변경, 자동 오토파일럿 모드 및/또는 프로그램의 개시 등)이 항공기를 선호 모드의 밖에(예컨대, Vss 속력(306)과 같은 Vss 속력 아래에) 놓을 것이라면, 오토스로틀은 홀드 모드에 놓이는 것이 허용되지 않을 것이다. 예를 들어, 도 3의 스로틀 제어 플롯(300)에 의해 도시된 비교 및/또는 분석은 오토스로틀 상태의 변화를 허용할지(예컨대, 오토스로틀을 분리할지(disconnect), 오토스로틀의 맞물림을 해제할지(disengage), 오토스로틀을 홀드시킬지(hold), 오토스로틀을 활성화할지(activate), 또는 오토스로틀의 모드를 변경할지(change)) 여부를 결정하는 데에 이용될 수 있다.
만일 오토스로틀이 홀드 모드에 놓이지 않는다면(블록 710), 본 프로세스의 제어는 블록 702로 돌아간다. 하지만, 오토스로틀이 홀드 모드에 놓인다면(블록 710), 본 프로세스는 오토스로틀이 홀드 모드에 놓이는 블록 712로 진행하고(블록 712), 본 프로세스는 종료한다(블록 714).
도 8을 참조하면, 도 8의 예시적인 방법은 비행 중인 항공기가 (예컨대, 보간(interpolation)을 통해서) 비선호(non-preferred) 및/또는 저성능 비행 상황(예컨대, 기동 및/또는 고도 변경)을 향해 진행하고 있는(proceeding)/가고 있는 경향이 있는(trending) 블록 800에서 시작한다(블록 800). 이 예에서, 오토스로틀 모드는 항공기가 비선호 및/또는 저성능 체제(regime)로 진행하거나 진행했음에 따라 자동으로 변경되는 것이다.
몇몇 예들에서, 항공기의 오토스로틀 시스템의 상태가 검출된다(블록 802). 예를 들어, 비행 입력 인터페이스(508)와 같은 비행 입력 인터페이스는 예컨대 오토스로틀 시스템이 맞물려 있는지 여부를 판단하기 위하여 항공기의 조종석 컨트롤과 통신하는 데에 이용될 수 있다.
몇몇 예들에서, 오토스로틀은 비행 입력(예컨대, 수동 제어, 자동 비행 프로그램의 개시 등)을 수신한 것을 기초로 하여 홀드 모드에 놓이거나 및/또는 맞물림이 해제된다(블록 804).
이 예에서, 비행 입력은 비행 상황들을 기초로 하여 분석된다(블록 806). 예를 들어, 비행 입력은 도 4의 예시적인 알고리즘(400)을 이용해서, 계산된 비행 스로틀 한도와 비교된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비행 입력은 정의된 선호 비행 상황과 관련이 있는 정의된 속도/추력 경계(예컨대, 영역(312))와 비교된다. 이 비교는 비행 입력이 항공기 스로틀을 정의된 추력/속도 경계들 또는 영역(들) 밖으로 놓는지 여부를 판단하기 위해 이용될 수 있다.
그 다음에, 오토스로틀의 모드를 변경할지 여부가 결정된다(블록 808). 이 예에서, 오토스로틀 모드는 수신된 비행 입력이 항공기 스로틀을 계산된 스로틀 한도 아래에 놓는지 여부를 기초로 하여 자동으로 변경된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 오토스로틀 모드는 항공기가 아직 비선호 상황에 있지 않더라도 항공기가 비선호 상황을 향해 가는 경향이 있다(trend)는 판단(예컨대, 급격한 상승 및/또는 속력 감소, 선호 비행 상태로부터 멀어지고 있는 경향들)을 기초로 하여 자동으로 변경될 수 있다. 만일 오토스로틀 모드가 변경되지 않는 경우이면(블록 808), 프로세스의 제어는 블록 802로 돌아간다.
하지만, 만일 오토스로틀 모드가 변경되는 경우이면(블록 808), 본 프로세스의 제어는 오토스로틀 모드가 변경되는 블록 810으로 진행한다(블록 810). 몇몇 예들에서, 오토스로틀 모드는 오토스로틀 시스템의 홀드 모드를 오버라이드함으로써 변경된다(예컨대, 자동으로 변경된다).
오토스로틀 모드가 변경된(블록 810) 후에, 항공기가 선호 비행 상황에 있는지 여부가 판단된다(블록 812). 예를 들어, 항공기가 선호 비행 상황에 있는지(예컨대, 비행 제어 플롯(300)의 경계들 내에 있음, 및/또는 알고리즘(400)의 이용은 항공기가 계산된 허용가능한 스로틀 한도/추력 리졸버 각도 위에서 스로틀 레벨(throttle level)을 이용하고 있다는 것을 나타냄) 여부를 판단하기 위하여, 비행 센서 인터페이스(506)와 같은 센서 인터페이스가 이용된다. 대안적으로, 몇몇 예들에서, 항공기의 속도가 스틱 쉐이커 속도 Vss를 초과한다면(예컨대, 스틱 쉐이커 속도보다 1.1-1.5배보다 몇 배 더 초과한다면), 항공기는 선호 비행 상황에 있는 것으로 판단된다.
만일 항공기가 선호 비행 상황에 있지 않다면(블록 812), 본 프로세스의 제어는 항공기가 선호 비행 상황에 놓일 때까지 오토스로틀 모드가 유지되는 블록 814로 진행한다(블록 814). 몇몇 예들에서, 오토스로틀은 항공기가 선호 비행 상황(예컨대, 항공기의 고도 및/또는 지향을 고려한 항공기의 선호 속도)에 도달할 때까지 홀드 모드에 들어가는 것이 방지된다. 항공기가 선호 비행 상황에 들어간 후에, 본 프로세스의 제어는 블록 802로 돌아간다.
몇몇 예들에서, 만일 항공기가 선호 비행 상황에 있다면(블록 812), 본 프로세스의 제어는 오토스로틀 시스템의 수동 오버라이드를 활성화할지 여부가 결정되는 블록 816으로 진행한다(블록 816). 특히, 도시된 예의 오토스로틀 시스템은 항공기가 선호 비행 상황으로부터 멀어지고 있는 경향이 없는 한 오토스로틀 시스템의 수동 오버라이드가 활성화되는 모드에 놓인다. 다시 말해, 오토스로틀 시스템의 홀드 모드는 항공기가 선호 비행 상황으로부터 멀어지고 있는 경향이 없다는 것을 기초로 하여 활성화된다. 이 예에서, 수동 오버라이드가 활성화되는 경우이면, 수동 오버라이드가 활성화되고(블록 817), 본 프로세스의 제어는 블록 802으로 진행한다.
대안적으로, 만일 항공기가 선호 비행 상황 내에 여전히 있으면서 선호 비행 상황으로부터 멀어지고 있는 경향이 있다면, 오토스로틀 시스템의 수동 오버라이드가 활성화되지 않고(블록 816), 본 프로세스의 제어는 블록 814로 진행한다.
도 9는 도 5의 예시적인 스로틀 제어 시스템(500)을 구현하기 위하여 도 6 내지 도 8의 예시적인 방법들을 실행할 수 있는 예시적인 프로세서 플랫폼(900)의 블록도이다. 프로세서 플랫폼(900)은, 예를 들어, 서버, 퍼스널 컴퓨터, 모바일 장치(예컨대, 셀 폰(cell phone), 스마트 폰(smart phone), iPadTM와 같은 타블렛(tablet)), PDA(personal digital assistant), 인터넷 어플라이언스(Internet appliance), 디지털 비디오 레코더(digital video recorder), 셋톱박스(set top box), 또는 임의의 다른 타입의 컴퓨팅 장치이다.
도시된 예의 프로세서 플랫폼(900)은 프로세서(912)를 포함한다. 도시된 예의 프로세서(912)는 하드웨어이다. 예를 들어, 프로세서(912)는 임의의 원하는 패밀리(family) 또는 제조사로부터의 하나 이상의 집적 회로(integrated circuit)들, 로직 회로(logic circuit)들, 마이크로프로세서들, 또는 컨트롤러(controller)들에 의해 구현될 수 있다.
도시된 예의 프로세서(912)는 로컬 메모리(local memory)(913)(예컨대, 캐시(cache))를 포함한다. 이 예에서, 프로세서(912)는 또한 비행 스로틀 계산기(504), 비행 센서 인터페이스(506), 비행 입력 인터페이스(508), 및 항공기 스로틀 시스템(510)을 포함한다. 도시된 예의 프로세서(912)는 버스(bus)(918)를 통하여 휘발성 메모리(volatile memory)(914) 및 비휘발성 메모리(non-volatile memory)(916)를 포함하는 메인 메모리(main memory)와 통신한다. 휘발성 메모리(914)는 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory), RDRAM(RAMBUS Dynamic Random Access Memory) 및/또는 임의의 다른 타입의 RAM(random access memory) 디바이스에 의해 구현될 수 있다. 비휘발성 메모리(non-volatile memory)(916)는 플래시 메모리(flash memory) 및/또는 임의의 다른 원하는 타입의 메모리 디바이스에 의해 구현될 수 있다. 메인 메모리(914, 916)에 대한 액세스(access)는 메모리 제어기(memory controller)에 의해 제어될 수 있다.
도시된 예의 프로세서 플랫폼(900)은 인터페이스 회로(920)를 포함한다. 인터페이스 회로(920)는 이더넷(Ethernet) 인터페이스, USB(universal serial bus), 및/또는 PCI 익스프레스(express) 인터페이스와 같은 임의의 타입의 인터페이스 표준에 의해 구현될 수 있다.
도시된 예에서, 하나 이상의 입력장치들(922)은 인터페이스 회로(920)에 연결된다. 입력장치(들)(922)는 사용자가 프로세서(912)에 데이터 및 명령을 입력하는 것을 가능하게 한다. 입력장치(들)는 예를 들어, 오디오 센서, 마이크로폰, 카메라(스틸(still) 또는 비디오), 키보드, 버튼, 마우스, 터치스크린, 트랙-패드(track-pad), 트랙볼(trackball), 이소포인트(isopoint) 및/또는 음성 인식 시스템에 의해 구현될 수 있다.
하나 이상의 출력장치들(924) 또한 도시된 예의 인터페이스 회로(920)에 연결된다. 출력장치들(924)은 예를 들어, 디스플레이 장치들(예컨대, LED(light emitting diode), OLED(organic light emitting diode), LCD(liquid crystal display), CRT(cathode ray tube display), 터치스크린, 촉각 출력 장치(tactile output device), 프린터 및/또는 스피커)에 의해 구현될 수 있다. 그래서, 도시된 예의 인터페이스 회로(920)는 전형적으로 그래픽 드라이버 카드(graphics driver card), 그래픽 드라이버 칩(graphics driver chip), 또는 그래픽 드라이버 프로세서(graphics driver processor)를 포함한다.
도시된 예의 인터페이스 회로(920)는 또한 네트워크(926)(예컨대, 이더넷 연결(Ethernet connection), DSL(digital subscriber line), 전화선, 동축 케이블, 셀룰러 전화 시스템 등)를 통하여 외부 기계들(예컨대, 임의의 종류의 컴퓨팅 장치들)과 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 송신기, 수신기, 트랜시버(transceiver), 모뎀 및/또는 네트워크 인터페이스 카드와 같은 통신 장치를 포함한다.
도시된 예의 프로세서 플랫폼(900)은 또한 소프트웨어 및/또는 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장소 디바이스(mass storage device)들(928)을 포함한다. 이러한 대용량 저장소 디바이스들(928)의 예들은 플로피 디스크 드라이브들, 하드 디스크 드라이브들, 콤팩트 디스크 드라이브들, 블루레이 디스크(Blu-ray disk) 드라이브들, RAID 시스템들, 및 DVD(digital versatile disk) 드라이브들을 포함한다.
도 6 내지 도 8의 코딩된 인스트럭션들(coded instructions)(932)은 대용량 저장소 디바이스(928)에, 휘발성 메모리(914)에, 비휘발성 메모리(916)에, 및/또는 CD 또는 DVD와 같은 착탈가능한(removable) 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다.
상술한 내용으로부터, 상술한 본 명세서에서 공개된 방법들, 예시적인 장치, 및 제조 물품들은 자동으로 항공기를 선호 상태(preferred state)에 유지하고 및/또는 항공기의 성능을 향상시키기 위하여 스로틀 시스템의 자동 제어(automated control)를 가능하게 한다는 점이 이해될 것이다. 본 명세서에서 공개된 예들은 자동 스로틀 범위 컨트롤(automated throttle range control) 및/또는 시스템들로 하여금 스로틀이 계산된 선호 스로틀 범위를 지나서 움직이는 것을 방지할 수 있게 한다. 본 명세서에서 공개된 예들은 또한 시스템으로 하여금 비행 상황들 및/또는 비행 입력을 기초로 하여 오토스로틀 시스템이 홀드(hold)/오버라이드(override) 모드에 들어가는 것을 방지할 수 있게 한다. 본 명세서에서 공개된 예들은 자동 스로틀 시스템들로 하여금 항공기가 비선호 상태(non-preferred state)로 옮겨 가는 것을 방지하기 위하여 자동으로 변경 모드(change mode)들에 있을 수 있게 한다.
소정의 예시적인 방법들, 예시적인 장치, 및 제조 물품들이 본 명세서에서 공개되었지만, 본 발명의 커버 범위(scope of coverage)는 이에 한정되지 않는다. 그와는 반대로, 본 발명의 특허는 본 발명의 청구항들의 범위 내에 타당하게 들어가는 모든 방법들, 예시적인 장치, 및 제조 물품들을 커버(cover)한다. 본 명세서에서 공개된 예들은 항공기와 관련이 있지만, 논의된 예들은 임의의 비히클(vehicle)들, 우주선(space craft), 잠수정(submersible)들 등에 적용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 프로세서(processor)를 이용해서, 항공기의 비행 상황(flight condition)을 기초로 하여 추력 리졸버 각도(thrust resolver angle)를 계산하는 단계; 및
    상기 항공기를 선호 비행 모드(preferred flight mode)로 유지하기 위하여, 상기 추력 리졸버 각도 또는 상기 추력 리졸버 각도에 의해 정의되는 범위 중의 적어도 하나를 지나서 움직이지 않도록 스로틀을 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추력 리졸버 각도를 계산하는 것은 상기 항공기의 선택된 자동 모드(selected automated mode)를 추가로(further) 기초로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 비행 상황은 상기 항공기의 속도(velocity), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll), 또는 고도(altitude) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 추력 리졸버 각도를 계산하는 것은 속도 및 추력 범위들에 의해 정의된 영역을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 스로틀을 제어하는 것은 스로틀 레버(throttle lever)의 움직임의 범위를 제한하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스로틀을 제어하는 것은 상기 스로틀 레버의 전기기계적 제한(electromechanical restriction)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 스로틀을 제어하는 것은 오토스로틀 시스템(autothrottle system)이 홀드 모드(hold mode)에 놓이는 것을 방지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 3 또는 청구항 4 또는 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 선호 비행 모드는 상기 항공기의 스틱 쉐이커 속도(stick shaker velocity)를 초과하는 속력으로 상기 항공기를 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 프로세서를 이용해서, 수신된 비행 입력(flight input)이 항공기를 선호 비행 상태(preferred flight state)와는 다른 상태에 둘 것인지 여부를 판단하기 위하여 상기 비행 입력 및 적어도 하나의 비행 상황을 분석하는 단계; 및
    상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 선호 비행 상태와는 다른 상태에 두지 않을 것이라는 판단시에, 상기 오토스로틀 컨트롤이 홀드 모드에 놓일 수 있게 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 선호 비행 상태와는 다른 상태에 둘 것이라는 판단시에, 상기 오토스로틀 컨트롤의 모드를 자동으로 변경하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 항공기가 상기 선호 비행 상태로부터 멀어지고 있는 경향이 있는 때를 기초로 하여 상기 오토스로틀 모드를 상기 홀드 모드에서 다른 모드로 자동으로 변경하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법.
  12. 청구항 9 또는 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    스로틀 레벨(throttle level)을 추력 리졸버 각도보다 위에서 제어하는 것을 더 포함하고, 상기 추력 리졸버 각도는 속도 및 추력 범위들에 의해 정의되는 영역을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법.
  13. 청구항 9 또는 청구항 10 또는 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 선호 비행 상태는 상기 항공기의 스틱 쉐이커 속도보다 더 큰 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 오토스로틀 컨트롤을 제어하기 위한 방법.
  14. 인스트럭션들(instructions)이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체(machine readable medium)로서,
    실행시에 프로세서로 하여금:
    항공기의 비행 입력이 상기 항공기를 비선호 비행 상황(non-preferred flight condition)에 있게 할 것인지를 판단하게 하고;
    상기 판단을 기초로 해서, 상기 항공기를 선호 비행 상황(preferred flight condition)으로 유지하도록 상기 항공기의 오토스로틀 모드(autothrottle mode)를 변경하게 하는;
    인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체.
  15. 청구항 14에 있어서,
    실행시에 추가로(further) 프로세서로 하여금,
    허용가능한(allowable) 스로틀 한도(throttle limit) 또는 스로틀 범위(throttle range) 중의 적어도 하나를 계산하게 하는
    인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    실행시에 추가로(further) 프로세서로 하여금,
    상기 허용가능한 스로틀 한도 또는 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 벗어나는 스로틀 레버의 움직임을 억제하도록 전기기계적 시스템을 통제하게 하는
    인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체.
  17. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 비행 입력은 자동 비행 프로그램(automated flight program)을 수행하기 위한 명령(command)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체.
  18. 청구항 14 또는 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 항공기가 상기 선호 비행 상황으로부터 멀어지고 있는 경향이 있는지를 판단해서, 상기 비행 입력이 상기 항공기를 상기 비선호 비행 상황에 있게 할 것인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 인스트럭션들이 저장되어 있는 유형의(tangible) 기계 판독가능 매체.
  19. 항공기의 비행 상황을 판단하기 위한 상기 항공기의 센서;
    상기 항공기를 선호 비행 상황으로 유지하기 위해서 상기 비행 상황을 기초로 하여 스로틀 한도 또는 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위한 프로세서; 및
    상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 벗어나게 움직이지 않도록 스로틀 레버를 제어하기 위한 전기기계적 메커니즘(electromechanical mechanism);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 예시적인 장치(example apparatus).
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 항공기의 공기 속도를 속도 및 추력 범위들에 의해 정의된 영역과 비교함으로써 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위한 것임을 특징으로 하는 예시적인 장치.
  21. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
    상기 프로세서는 비행 입력을 추가로(further) 기초로 하여 상기 스로틀 한도 또는 상기 스로틀 범위 중의 적어도 하나를 계산하기 위한 것임을 특징으로 하는 예시적인 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 비행 입력을 기초로 하여 상기 항공기의 자동 스로틀 제어 시스템(automated throttle control system)의 홀드 모드를 활성화 또는 비활성화하기 위한 것임을 특징으로 하는 예시적인 장치.
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