(57)【要約】【課題】コストを増加させることなく、精度よく失速を検知することのできる失速検知装置を提供する。【解決手段】機体の応力を取得する応力センサ３と、機体の加速度を取得する慣性装置４と、加速度に基づいて必要揚力を取得する必要揚力成分取得部１３と、応力センサ３で取得された応力、及び慣性装置４で取得された加速度から実際の揚力を取得する揚力成分計算部１４と、必要揚力成分取得部１３で取得された必要揚力と揚力成分計算部１４で取得された実揚力とを比較することによって、機体の失速を検知する比較部１５と、を備える。応力センサ３は、歪ゲージなどのように機体外部に露出させなくとも応力を取得することができるため、異物のつまりや異物との衝突を防止するための防止手段を設けることなく、適切な応力を取得することを可能とし、これによって、失速の検出精度を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の応力を取得する応力取得手段と、
前記機体の加速度を取得する加速度取得手段と、
前記加速度に基づいて必要揚力を取得する必要揚力取得手段と、
前記応力取得手段で取得された前記応力、及び前記加速度取得手段で取得された前記加速度から実際の揚力を取得する実揚力取得手段と、
前記必要揚力取得手段で取得された前記必要揚力と前記実揚力手段で取得された実揚力とを比較することによって、前記機体の失速を検知する失速検知手段と、を備えることを特徴とする失速検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の失速を検知する失速検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機の失速を検知する失速検知装置として、流体の流れの状態を検知するセンサを翼の外部に露出させて、当該センサの検知結果に基づいてボルテックスジェネレータの先端を移動させることによって、航空機の失速の発生を防止することのできるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１６８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の失速検知装置にあっては、気体外部に流体の流れ状態を検知するセンサが露出しているため、センサに気流中のゴミ、砂、着氷などの異物がつまってしまい、検出精度が低下してしまう場合があった。また、つまり対策を行った場合は、コストが増加してしまうという問題があった。更に、つまりが生じないタイプのセンサであったとしても、異物との衝突による破損を防止する必要があり、コストが増加してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、コストを増加させることなく、精度よく失速を検知することのできる失速検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る失速検知装置は、機体の応力を取得する応力取得手段と、機体の加速度を取得する加速度取得手段と、加速度に基づいて必要揚力を取得する必要揚力取得手段と、応力取得手段で取得された応力、及び加速度取得手段で取得された加速度から実際の揚力を取得する実揚力取得手段と、必要揚力取得手段で取得された必要揚力と実揚力手段で取得された実揚力とを比較することによって、機体の失速を検知する失速検知手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る失速検知装置によれば、機体の応力を取得する応力取得手段を備え、その応力取得手段で取得した応力に基づいて取得した実揚力を、加速度に基づいて取得した必要揚力と比較することによって、失速を検知することができる。応力取得手段は、例えば、歪ゲージなどのように機体外部に露出させなくとも応力を取得することができるため、異物のつまりや異物との衝突を防止するための防止手段を設けることなく、適切な応力を取得することが可能となり、これによって、失速の検出精度を向上させることができる。以上によって、コストを増加させることなく、精度よく失速を検知することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コストを増加させることなく、精度よく失速を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る失速検知装置の構成を示す図である。
【図２】図1に示す失速検知装置を備える航空機の正面図である。
【図３】飛行中の翼に作用する曲げモーメントを示す線図である。
【図４】Ｍｉｎｓｔ−ＭＢ−ＭＤの値とＭＡの値との関係を示す線図である。
【図５】変形例に係る失速検知装置の構成を示す図である。
【図６】正常飛行時における曲げモーメントと部分失速時における曲げモーメントの差を翼のスパン方向にプロットした線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る失速検知装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る失速検知装置１の構成を示す図である。図２は、図1に示す失速検知装置１を備える航空機Ｆの正面図である。図１に示すように、失速検知装置１は、航空機Ｆに設けられており、当該航空機Ｆの失速を検知する機能を有している。失速検知装置１は、演算器２と、応力センサ（応力取得手段）３と、慣性装置（加速度取得手段）４とを備えて構成されている。
【００１２】
応力センサ３は、歪ゲージなどの実応力を検知することのできるセンサから構成されている。この応力センサ３は、航空機Ｆの翼２０の内部構造部における、胴体３０との結合部付近に設けられている。応力センサ３は、このように翼２０の内部構造における胴体３０との結合部付近に設けられることによって、スパン方向成分の応力を計測することができる。応力センサ３は、計測した実応力を演算器２へ出力する機能を有している。
【００１３】
慣性装置４は、航空機Ｆ内部に取り付けられており、航空機Ｆの運動に伴い作用する各加速度成分を検知する機能を有している。具体的には、図２に示すように、機体ロール方向の角加速度成分Ｒｘを検知すると共に、機体鉛直方向の加速度成分Ｇｚを検知する機能を有している。慣性装置４は、検知した角加速度成分Ｒｘ及び加速度成分Ｇｚを演算器２へ出力する機能を有している。
【００１４】
演算器２は、各種演算を行う機能を有しており、具体的には、慣性力回転成分取得部１１、慣性力垂直成分取得部１２、必要揚力成分取得部（必要揚力取得手段）１３、揚力成分計算部（実揚力取得手段）１４、比較部（失速検知手段）１５を備えて構成されている。
【００１５】
慣性力回転成分取得部１１は、回転角加速度による慣性力を取得する機能を有している。慣性力回転成分取得部１１は、慣性装置４で検出した角加速度成分Ｒｘに基づいて慣性力を算出することができる。慣性力垂直成分取得部１２は、垂直加速度による慣性力を取得する機能を有している。慣性力垂直成分取得部１２は、慣性装置４で検出した加速度成分Ｇｚに基づいて慣性力を算出することができる。また、必要揚力成分取得部１３は、航空機Ｆが飛行状態を維持するのに必要な揚力成分を取得する機能を有している。
【００１６】
揚力成分計算部１４は、実際の揚力成分を計算する機能を有している。揚力成分計算部１４は、応力センサ３で検出された実応力、慣性力回転成分取得部１１で取得された慣性力、及び慣性力垂直成分取得部１２で取得された慣性力に基づいて計算される。
【００１７】
比較部１５は、実際の揚力成分と必要揚力成分とを比較することによって、航空機Ｆが失速したことを検出する機能を有している。具体的には、比較部１５は、揚力成分計算部１４で計算した実際の揚力成分と必要揚力成分取得部１３で取得した必要揚力とを比較し、実際の揚力成分が必要揚力成分を下回った場合に失速したと判断する機能を有している。
【００１８】
次に、本実施形態に係る作用について説明する。まず、飛行中の翼２０に作用する曲げモーメントは、図３に示すように、揚力によって発生する慣性力、垂直加速度によって発生する慣性力、回転角加速度によって発生する慣性力があり、曲げモーメントＭとスパン方向の応力（σ）との間には、式（１）に示す関係が成り立ち、構造部材の形状が決まることによってお互いの値に換算可能である。すなわち、スパン方向の曲げモーメントは、構造物下面ではスパン方向の引張り応力、上面では圧縮応力となる。
【００１９】
σ＝Ｍ／Ｉ・ｚ・・・（１）
（Ｉ：構造物の断面二次モーメント、ｚ：中立軸から計測点までの距離）
【００２０】
ここで、必要揚力成分ＭＡと、垂直加速度による慣性力ＭＢと、回転角加速度による慣性力ＭＣとの間（あるいは、各々に対応する応力値σＡ、σＢ、σＣ）には以下のような特徴がある。すなわち、必要揚力成分ＭＡは、操縦者が維持しようとする飛行時の荷重倍数（ｎ＝Ｇｚ／ｇ：ｇは重力加速度）に比例する。例えば、バンク角６０°の定常旋回の荷重倍数は２であり、水平定常直線飛行（荷重倍数１）時の２倍の揚力が必要となり、必要揚力成分ＭＡも倍となる。また、垂直加速度による慣性力ＭＢは荷重倍数に比例し、回転角加速度による慣性力ＭＣは機体ロール方向の角加速度成分Ｒｘに比例する。これらの３つの値の比例成分は、構造物の材質、形状で決まる値であるため、飛行前の事前構造解析、あるいはキャリブレーション（例えば、翼２０の主要部に荷重を負荷して応力計測を実施するなど）によって把握することができる。従って、翼２０の胴体３０に対する付根部の曲げモーメント値をＭｉｎｓｔとすると、所定の飛行状態を維持しているときの各値の間には式（２）の関係が成り立つ。従って、右辺の値（実際の揚力成分）が必要揚力成分ＭＡよりも小さくなった場合に失速と判断できる。
【００２１】
ＭＡ＝Ｍｉｎｓｔ−ＭＢ−ＭＤ…（２）
【００２２】
本実施形態に係る失速検知装置１では、慣性力回転成分取得部１１が回転角加速度による慣性力ＭＣを取得し、慣性力垂直成分取得部１２が垂直加速度による慣性力ＭＢを取得し、揚力成分計算部１４がＭｉｎｓｔを計算すると共に式（２）の右辺の値を計算する。一方、必要揚力成分取得部１３は、必要揚力成分ＭＡを取得する。そして、比較部１５で式２の右辺の値と左辺の値とを比較することによって、失速を検出する。具体的には、図４に示すように、Ｍｉｎｓｔ−ＭＢ−ＭＤがＭＡと一致している時は通常飛行がなされていると判断され、Ｍｉｎｓｔ−ＭＢ−ＭＤがＭＡを下回った時は失速していると判断される。
【００２３】
以上によって、本実施形態に係る失速検知装置１によれば、機体の応力を取得する応力センサ３を備え、その応力センサ３で取得した応力に基づいて取得した実揚力を、加速度に基づいて取得した必要揚力と比較することによって、失速を検知することができる。応力センサ３は、例えば、歪ゲージなどのように機体外部に露出させなくとも応力を取得することができるため、異物のつまりや異物との衝突を防止するための防止手段を設けることなく、適切な応力を取得することが可能となり、これによって、失速の検出精度を向上させることができる。以上によって、コストを増加させることなく、精度よく失速を検知することができる。
【００２４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
例えば、上述の実施形態に加えて、航空機Ｆの翼２０のスパン方向に複数の応力センサ３を配置することによって、翼２０における失速範囲を特定することができる。
【００２６】
具体的には、図５に示すように、航空機Ｆの翼２０のスパン方向に応力センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを複数配置し、翼２０のそれぞれの位置における実応力を測定する。図５には、応力センサ３Ａ〜３Ｄで取得した値に基づいて、スパン方向における翼２０における曲げモーメント値との関係が線図としてしめされている。実線で示された線図Ｌ１は、航空機Ｆの失速時に実測した値を示す線図であり、ＰＡは応力センサ３Ａによる値、ＰＢは応力センサ３Ｂによる値、ＰＣは応力センサ３Ｃによる値、ＰＤは応力センサ３Ｄによる値が示されている。一方、点線で示された線図Ｌ２は、正常な飛行時における曲げモーメントの分布を示す線図である。図５の線図Ｌ１，Ｌ２に示されるように、翼２０における部分失速範囲ＤＦにおいては、曲げモーメントが正常な飛行時における値と異なった値として検出される。
【００２７】
更に、正常飛行時における曲げモーメントと部分失速時における曲げモーメントの差を翼２０のスパン方向にプロットした線図を図６に示す。図６に示されるように、部分失速範囲ＤＦ以外の領域では、曲げモーメントの差とスパン方向位置との間には直線の関係が成り立つが、部分失速範囲ＤＦの領域では、曲げモーメントの差とスパン方向位置との間には非直線の関係が成り立つ。以上によって、隣接する応力センサから得られる曲げモーメント値を比較し、非直線の関係になっている範囲で失速が起きていると判断することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…失速検知装置、３…応力センサ（応力取得手段）、４…慣性装置（加速度取得手段）、１３…必要揚力成分取得部（必要揚力取得手段）、１４…揚力成分計算部（実揚力取得手段）、１５…比較部（失速検知手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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