(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自機の迎角を、回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルとして、該迎角シンボルを計測した迎角に基づいて上記回転軸の回りに回転して表示することを特徴とする航空機における迎角状態表示方法。
【請求項２】
上記迎角シンボルは、上記回転軸回りに回転する複数の面が各々異なる迎角状態に対応する異なる表示色を有することを特徴とする請求項１に記載の航空機における迎角状態表示方法。
【請求項３】
上記航空機は、高迎角運動可能な航空機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の航空機における迎角状態表示方法。
【請求項４】
上記迎角シンボルは、パイロットが正面を向いた状態で視認可能に、ヘッドアップディスプレイにより外界に重畳して投影表示されることを特徴とする請求項１〜３に記載の航空機における迎角状態表示方法。
【請求項５】
上記迎角シンボルは、パイロットが装着するヘルメットに搭載したヘルメットマウンテッドディスプレイにより外界に重畳して投影表示されることを特徴とする請求項１〜３に記載の航空機における迎角状態表示方法。
【請求項６】
自機の迎角を計測する自機迎角計測手段と、
回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルを表示するディスプレイと、
上記自機迎角計測手段で計測した迎角に基づいて、上記ディスプレイ座標系での上記迎角シンボルの回転角を演算する演算手段と、
該演算手段で演算した回転角で上記迎角シンボルを表示するように上記ディスプレイを制御する表示制御手段とを有することを特徴とする航空機における迎角状態表示装置。
【請求項７】
自機の迎角を計測する自機迎角計測手段と、
回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルを、上記複数の面が各々異なる迎角状態に対応する異なる表示色として表示するディスプレイと、
上記自機迎角計測手段で計測した迎角に基づいて、上記ディスプレイ座標系での上記迎角シンボルの回転角を演算する演算手段と、
該演算手段で演算した回転角で上記迎角シンボルを表示するように上記ディスプレイを制御する表示制御手段とを有することを特徴とする航空機における迎角状態表示装置。
【請求項８】
上記ディスプレイは、上記迎角シンボルをパイロットが正面を向いた状態で視認可能に外界に重畳して投影表示するヘッドアップディスプレイであることを特徴とする請求項７に記載の航空機における迎角状態表示装置。
【請求項９】
上記ディスプレイは、パイロットが装着するヘルメットに搭載され、上記迎角シンボルを外界に重畳して投影表示するヘルメットマウンテッドディスプレイであることを特徴とする請求項７に記載の航空機における迎角状態表示装置。
【請求項１０】
上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する立方体であり、上記回転軸と交差しない４つの面のうち連続する３つの面が異なる表示色を有することを特徴とする請求項１〜５に記載の迎角表示方法。
【請求項１１】
上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する三角柱であり、その側面が異なる表示色を有することを特徴とする請求項１〜５に記載の迎角表示方法。
【請求項１２】
上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する立方体であり、上記回転軸と交差しない４つの面のうち連続する３つの面が異なる表示色を有することを特徴とする請求項６〜９に記載の迎角表示装置。
【請求項１３】
上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する三角柱であり、その側面が異なる表示色を有することを特徴とする請求項６〜９に記載の迎角表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機のパイロットに自機の迎角状態を視認させるための航空機における迎角状態表示方法、及び該方法を実施する迎角状態表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機を失速状態に陥らせないためには、パイロットに自機の迎角状態を認識させることが必要である。そのため、従来は、航空機に自機迎角計測器を搭載して迎角を計測し、その計測迎角を通常計器パネルに配置した迎角計によって指示したり、計測迎角と予め設定した失速付近の設定迎角とを比較して、計測迎角が設定迎角に達したら警報音を鳴らしたり、警報ランプを点灯させて警報するようにして、パイロットに自機の迎角状態を知らせるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、迎角計を用いる方法にあっては、パイロットは迎角計が指示する目盛を読み取る必要があるため、迎角を迅速に認識することができず、特に高迎角飛行中においてはパイロットのワークロードを増やすことになって、操縦に多大な影響を及ぼすことになる。また、失速付近の設定迎角に達した時点で警報音を鳴らしたり、警報ランプを点灯させる方法にあっては、警報によって設定迎角に達したことは知ることはできても、設定迎角前後の迎角状態を認識できないため、自機をコントロールする上で十分とは言えない。
【０００４】
このような問題は、特にＰＳＭ（Post Stall Maneuver:高迎角運動）可能な航空機において重大となる。すなわち、ＰＳＭ可能な航空機は、迎角が通常の航空機よりも非常に大きくなっても、例えば速度ベクトル方向と機体軸方向との角度が９０°近くまでなっても飛行が可能で、この運動特性により他機に対して自機の機首をすばやく向ける（ポインティングする）ことができるが、他方では、航空機の運動に対して余裕を持ち得ることから、限界を超えると回復不可能な状態に陥る可能性も高くなっている。
【０００５】
このため、特にＰＳＭ可能な航空機では、パイロットが自機の迎角状態、例えば「通常迎角状態（失速域まで達していない迎角領域）」、「ＰＳＭへの過渡状態（ＰＳＭに移ろうとしている迎角領域）」、「ＰＳＭ状態（失速後迎角領域）」を迅速に認識することが重要となる。
【０００６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、自機の迎角状態をパイロットのワークロードを増やすことなく、迅速に認識できる航空機における迎角状態表示方法を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の第２の目的は、上記の迎角状態表示方法を簡単かつ安価に実施できるよう適切に構成した迎角状態表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する請求項１に記載の航空機における迎角状態表示方法の発明は、自機の迎角を、回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルとして、該迎角シンボルを計測した迎角に基づいて上記回転軸の回りに回転して表示することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明によると、迎角が回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルとして表示され、しかも迎角シンボルは計測した自機の迎角に基づいて回転軸の回りに回転して表示されるので、迎角シンボルを視認するだけで、パイロットのワークロードを増やすことなく、自機の迎角状態を容易かつ迅速に認識することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１の航空機における迎角状態表示方法において、上記迎角シンボルは、上記回転軸回りに回転する複数の面が各々異なる迎角状態に対応する異なる表示色を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によると、異なる表示色の複数の面を有する迎角シンボルが回転するので、迎角シンボルの面の表示色によって、自機の迎角状態を直感的に把握することが可能になると共に、その複数の面の表示状態から異なる迎角状態へ遷移する過程をも容易かつ迅速に認識することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の航空機における迎角状態表示方法において、上記航空機は、高迎角運動可能な航空機であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によると、自機の迎角状態を容易かつ迅速に把握できるので、ＰＳＭ特性を有効に活用した迅速なポインティング動作を安定して行うことが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の航空機における迎角状態表示方法において、上記迎角シンボルは、パイロットが正面を向いた状態で視認可能に、ヘッドアップディスプレイにより外界に重畳して投影表示されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明によると、パイロットは通常計器パネルに視線を下ろすことなく、正面を向いた状態でヘッドアップディスプレイにより投影表示される迎角シンボルを視認することができるので、迎角シンボルを通常計器パネルのディスプレイに表示する場合に比較して、よりパイロットのワークロードを低減することが可能となる。しかも、ヘッドアップディスプレイにより表示される迎角シンボルは、外界に重畳して表示されるので、視野が妨げられることなく航空機を操縦することが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の航空機における迎角状態表示方法において、上記迎角シンボルは、パイロットが装着するヘルメットに搭載したヘルメットマウンテッドディスプレイにより外界に重畳して投影表示されることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によると、パイロットはあらゆる飛行状態でも、全く視線を変えることなく、また視野を妨げられることなく、常に迎角シンボルを視認することができるので、他機を直視しながらでも自機の迎角を認識することが可能となる。
【００１８】
さらに、上記第２の目的を達成する請求項６に記載の航空機における迎角状態表示装置の発明は、自機の迎角を計測する自機迎角計測手段と、回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルを表示するディスプレイと、上記自機迎角計測手段で計測した迎角に基づいて、上記ディスプレイ座標系での上記迎角シンボルの回転角を演算する演算手段と、該演算手段で演算した回転角で上記迎角シンボルを表示するように上記ディスプレイを制御する表示制御手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によると、自機迎角計測手段は、例えば航空機に通常搭載されている自機迎角計測器を用いることができ、演算手段についても航空機に通常搭載されているコンピュータを用いることができるので、簡単かつ安価に実施することが可能となる。
【００２０】
請求項７に記載の航空機における迎角状態表示装置の発明は、自機の迎角を計測する自機迎角計測手段と、回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルを、上記複数の面が各々異なる迎角状態に対応する異なる表示色として表示するディスプレイと、上記自機迎角計測手段で計測した迎角に基づいて、上記ディスプレイ座標系での上記迎角シンボルの回転角を演算する演算手段と、該演算手段で演算した回転角で上記迎角シンボルを表示するように上記ディスプレイを制御する表示制御手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によると、自機迎角計測手段は、例えば航空機に通常搭載されている自機迎角計測器を用いることができ、演算手段についても航空機に通常搭載されているコンピュータを用いることができるので、簡単かつ安価に実施することが可能となる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７の航空機における迎角状態表示装置において、上記ディスプレイは、上記迎角シンボルをパイロットが正面を向いた状態で視認可能に外界に重畳して投影表示するヘッドアップディスプレイであることを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明によると、ヘッドアップディスプレイは航空機に搭載されることが多いので、それを利用して迎角シンボルを投影表示することにより、より簡単かつ安価に実施することが可能となる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項７の航空機における迎角状態表示装置において、上記ディスプレイは、パイロットが装着するヘルメットに搭載され、上記迎角シンボルを外界に重畳して投影表示するヘルメットマウンテッドディスプレイであることを特徴とする。
請求項９の発明によると、迎角シンボルをヘルメットマウンテッドディスプレイに投影表示するので、コックピットに何ら変更を加えることなく、簡単かつ安価に実施することが可能となる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜５の迎角表示方法において、上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する立方体であり、上記回転軸と交差しない４つの面のうち連続する３つの面が異なる表示色を有することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜５の迎角表示方法において、上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する三角柱であり、その側面が異なる表示色を有することを特徴とする。
請求項１０及び１１は迎角シンボルの具体的例を示すもので、各々の面或いは側面が異なる表示色を有することによって、単色が表示されているときは、その表示色に対応する迎角状態にあることを意味し、二色が表示されるときにはそれぞれの表示色に対応する迎角状態の間であることが直感的に容易かつ迅速に認識することが可能になる。
請求項１２に記載の発明は、請求項６〜９の迎角表示装置において、上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する立方体であり、上記回転軸と交差しない４つの面のうち連続する３つの面が異なる表示色を有することを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項６〜９の迎角表示装置において、上記迎角シンボルは、上記迎角シンボルは、対向する２つの面の中心を通る回転軸を有する三角柱であり、その側面が異なる表示色を有することを特徴とする。
請求項１２及び１３は迎角シンボルの具体的例を示すもので、各々の面或いは側面が異なる表示色を有することによって、単色が表示されているときは、その表示色に対応する迎角状態にあることを意味し、二色が表示されるときにはそれぞれの表示色に対応する迎角状態の間であることが直感的に容易かつ迅速に認識することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による航空機における迎角状態表示方法及び装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１及び図２は、迎角状態表示装置の第１実施の形態を示すもので、図１はブロック図を、図２は迎角シンボルの拡大図である。この迎角状態表示装置は、ＰＳＭ可能な航空機に搭載したもので、自機迎角計測手段としての自機迎角計測器１と、演算手段としてのシンボル表示指令計算コンピュータ２と、パイロットが正面を向いた状態で視認可能に、コックピットの通常計器パネル３の上方に迎角シンボル４を外界に重畳して投影表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）５と、表示制御手段としてのＨＵＤ表示制御ユニット６とを有する。
【００２８】
迎角シンボル４は、図２に拡大図を示すように立方体モデルとし、その対向する二つの面の中心を通る軸ａ−ａを回転軸として回転可能に投影表示する。また、回転軸ａ−ａと交差しない四つの回転面のうち、第１回転面４ａは「通常迎角状態」を表す青色で表示し、第２回転面４ｂは「ＰＳＭ過渡状態」を表す黄色で表示し、第３回転面４ｃは「ＰＳＭ状態」を表す赤色で表示して、各々異なる３種の迎角状態を表すようにし、これら第１から第３回転面４ａ乃至４ｃのうちの一つの回転面のみ、すなわち単色が表示されているときは、当該表示色に対応する迎角状態にあることを意味し、二つの回転面すなわち二色が表示されているときは、各々の表示色に対応する迎角状態の間を遷移中であることを意味するものとする。
【００２９】
図１において、自機迎角計測器１では自機の迎角を計測し、該計測した迎角値をシンボル表示指令計算コンピュータ２に供給する。シンボル表示指令計算コンピュータ２では、自機迎角計測器１からの迎角値と上記３種の迎角状態とを比較して、ＨＵＤ５の座標系での迎角シンボル４の回転角を演算し、その演算結果に基づく回転角指令をＨＵＤ表示制御ユニット６に出力する。
【００３０】
ＨＵＤ表示制御ユニット６では、シンボル表示指令計算コンピュータ２からの回転角指令に基づいて迎角シンボル４の映像信号を生成し、その映像信号をＨＵＤ５に供給して、常に自機の迎角状態に合わせた表示状態で迎角シンボル４を所定の位置に投影表示する。
【００３１】
このように構成された迎角状態表示装置によると、自機の迎角状態を表す迎角シンボル４が、ＨＵＤ５によりパイロットが正面を向いた状態で視認可能に、所定の位置に外界に重畳して投影表示されるので、パイロットは迎角状態を確実に把握することができる。
【００３２】
また、パイロットは、ＨＵＤ５によって投影表示される迎角シンボル４の表示色によって、自機の迎角状態を感覚的に迅速に認識することができるので、自機がＰＳＭ状態に入ろうとしているのか、ＰＳＭ状態に入っているのかを判断し易くなり、ＰＳＭ飛行状態で自機をコントロールする上で非常に有効になる。
【００３３】
さらに、ＨＵＤ５により迎角シンボル４を外界に重畳して投影表示することにより、パイロットは通常計器パネル３まで視線を落とすことなく、迎角状態を把握できるので、パイロットのワークロードを増やすことなく、航空機を操縦することができる。従って、通常飛行状態から高迎角飛行状態への移行、及び高迎角飛行状態からポインティング動作への移行を迅速に行うことでき、その性能を十分発揮することができる。
【００３４】
さらに、自機迎角計測器１は航空機に通常搭載されているものが利用でき、シンボル表示指令計算コンピュータ２も航空機に通常搭載されているコンピュータを利用でき、さらに、飛行高度や速度表示用としてＨＵＤが既に設けられている場合には、これを利用することができるので、簡単かつ安価に構成することができる。
【００３５】
図３は、迎角状態表示装置の第２実施の形態を示すものである。この迎角状態表示装置では、パイロットが装着するヘルメット１１にヘルメットマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ）１２を搭載し、このＨＭＤ１２に第１実施の形態と同様の迎角シンボル１３を外界に重畳して投影表示するようにしたものである。
【００３６】
このため、本実施の形態では、航空機（自機）に自機迎角計測器１４を搭載して自機の迎角を計測し、その計測した迎角をシンボル表示指令計算コンピュータ１５に供給してＨＭＤ１２の座標系での迎角シンボル１３の回転角を演算し、その演算結果に基づく回転角指令をシンボル表示制御ユニット１６に出力する。
【００３７】
シンボル表示制御ユニット１６では、シンボル表示指令計算コンピュータ１５からの回転角指令に基づいて迎角シンボル１３の映像信号を生成し、その映像信号を映像信号入出力部１７を経てＨＭＤ１２に供給して、常に自機の迎角状態に合わせた表示状態で迎角シンボル１３を外界に重畳して投影表示する。
【００３８】
このように構成された迎角状態表示装置によると、自機の迎角状態を表す迎角シンボル１３が外界に重畳してＨＭＤ１２により投影表示されるので、パイロットは全く視線を変えることなく、他機を直視しながらでも自機の迎角状態を常に把握することができる。従って、パイロットのワークロードを全く増やすことなく、迎角シンボル１３を目視しながら航空機を操縦して、機首方向を他機に向けるポインティング動作を行うことができる。
【００３９】
また、自機迎角計測器１１は航空機に通常搭載されているものを利用でき、シンボル表示指令計算コンピュータ１５も航空機に通常搭載されているコンピュータを利用できるので、簡単かつ安価に構成することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記第１実施の形態では、自機の迎角状態を表す迎角シンボル４をＨＵＤ５により表示するようにしたが、ＨＵＤ５に代えて通常計器パネル３の平面ディスプレイに同様に表示することもできる。この場合でも、迎角シンボル４を視認することで、迎角状態を直観的に把握することができるので、ポインティング動作等をスムーズに行うことができる。
【００４１】
また、迎角シンボルは、立方体モデルに限らず、例えば三角柱モデルとし、その三つの側面を異なる迎角状態に対応させて表示色を異ならせて、計測した迎角に基づいて同様に回転表示することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した本発明の航空機による迎角状態表示方法によれば、回転軸回りに回転する複数の面を有する迎角シンボルを用いて迎角を表示するようにしたので、自機の迎角状態をパイロットのワークロードを増やすことなく、直観的に迅速に認識できる。従って、特にＰＳＭ可能な航空機においては、回復不可能な状態に陥るのを有効に防止でき、その性能を十分発揮することができる。
【００４３】
また、本発明の航空機による迎角状態表示装置によれば、航空機に通常搭載される機器を利用することができるので、簡単かつ安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の航空機における迎角状態表示装置の第１実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す迎角シンボルの拡大図である。
【図３】本発明の航空機における迎角状態表示装置の第２実施の形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    自機迎角計測器
２    シンボル表示指令計算コンピュータ
３    通常計器パネル
４    迎角シンボル
５    ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
６    ＨＵＤ表示制御ユニット
１１    ヘルメット
１２    ヘルメットマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ）
１３    迎角シンボル
１４    自機迎角計測器
１５    シンボル表示指令計算コンピュータ
１６    シンボル表示制御ユニット
１７    映像信号入出力部
【図１】
0003644496.tif 000002
【図２】
0003644496.tif 000003
【図３】
0003644496.tif 000004