(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の飛行ルート情報および自機の位置情報および姿勢情報に基づいて、自機を飛行ルートに誘導するための操縦コマンドを生成する飛行管理計算機を搭載した航空機のフライトディレクタ表示装置であって、
水平方向を基準として揺動する第１ラインＬＡおよび第１ラインＬＡの直交方向を基準として揺動する第２ラインＬＢを含むフライトディレクタＦＤを画面上に表示するための表示装置を備え、
ロール操縦コマンドＣａは、水平方向に対する第１ラインＬＡの傾斜角φで表示し、
ヨー操縦コマンドＣｂは、第１ライン直交方向に対する第２ラインＬＢの傾斜角ψで表示し、
ピッチ操縦コマンドＣｃは、画面上の基準マークＭＡから第１ラインＬＡまでの距離Ｄで表示することを特徴するフライトディレクタ表示装置。
【請求項２】
航空機はヘリコプタであって、ＣＰ（コレクティブピッチ）操縦コマンドＣｄは、第２ラインＬＢを第１ライン直交方向に投影した長さＨで表示することを特徴する請求項１記載のフライトディレクタ表示装置。
【請求項３】
航空機は固定翼機であって、エンジンパワー操縦コマンドＣｅは、第２ラインＬＢを第１ライン直交方向に投影した長さＨで表示することを特徴する請求項１記載のフライトディレクタ表示装置。
【請求項４】
フライトディレクタＦＤは、第２ラインＬＢの下端を通過する第１ラインＬＡと、第１ラインＬＡより短く、第２ラインＬＢの上端を第１ラインＬＡと平行に通過する第３ラインＬＣと、第１ラインＬＡの左端および第３ラインＬＣの左端を結ぶ第４ラインＬＤと、第１ラインＬＡの右および第３ラインＬＣの右端を結ぶ第５ラインＬＥとから成る台形状であることを特徴とする請求項１記載のフライトディレクタ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機を目標飛行ルートに沿って誘導するための操縦コマンドをパイロットに表示するフライトディレクタ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のフライトディレクタ表示装置の一例を示す説明図である。表示装置は、ＣＲＴや液晶パネル等から成るＭＦＤ（マルチファンクションディスプレイ）として構成され、画面上に種々の航空計器が表示可能であり、図６は画面表示の一部だけを示している。
【０００３】
フライトディレクタ１は、中央で屈曲した上側輪郭線と真直な下側輪郭線とから成る棒状に構成される。一方、横長の逆三角形状の基準マーク２は、ミニチュアエアプレーンと称され、画面上の表示位置が固定されており、パイロットの立場から見た自機の姿勢を表現している。
【０００４】
フライトディレクタ１は、基準マーク２に対して上下に移動したり傾斜することで航空計器として機能する。たとえば、基準マーク２に対するフライトディレクタ１の傾斜角はロール操縦コマンドに対応し、基準マーク２からフライトディレクタ１までの距離はピッチ操縦コマンドに対応する。
【０００５】
パイロットは自機を目標飛行ルートに乗せたい場合、フライトディレクタ１の傾斜角および距離が小さくなるように操縦する。フライトディレクタ１の上側輪郭線が基準マーク２の下側輪郭線と一致すると、現在の操縦コマンドをそのまま維持することで、自機が目標飛行ルートに乗ることが確実になる。
【０００６】
こうしたフライトディレクタ表示の下側には水平のバーグラフ３が配置され、左側には垂直のバーグラフ４が配置される。バーグラフ３では、カーソル３ａが左右に移動して、ヨー操縦コマンドを表示する。バーグラフ４では、カーソル４ａが上下に移動して、ＣＰ（コレクティブピッチ）操縦コマンドを表示する。カーソル３ａ，４ａが中央に位置すると、現在の操縦コマンドが適切であることを意味する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
パイロットは自機を目標飛行ルートに乗せる場合、４軸の操縦コマンドを常に監視する必要がある。しかし、上述のフライトディレクタ表示装置では、パイロットがロール操縦コマンドおよびピッチ操縦コマンドを監視したいときはフライトディレクタ１を見て、ヨー操縦コマンドを監視したいときは水平のバーグラフ３を見て、ＣＰ操縦コマンドを監視したいときは垂直のバーグラフ４を見る必要がある。そのため、パイロットの視点が３箇所に渡って分散することになり、ワークロードが増加し、疲労蓄積や注意力低下の要因となる。
【０００８】
本発明の目的は、複数の操縦コマンドを集中表示して、パイロットのワークロードを低減できるフライトディレクタ表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の飛行ルート情報および自機の位置情報および姿勢情報に基づいて、自機を飛行ルートに誘導するための操縦コマンドを生成する飛行管理計算機を搭載した航空機のフライトディレクタ表示装置であって、
水平方向を基準として揺動する第１ラインＬＡおよび第１ラインＬＡの直交方向を基準として揺動する第２ラインＬＢを含むフライトディレクタＦＤを画面上に表示するための表示装置を備え、
ロール操縦コマンドＣａは、水平方向に対する第１ラインＬＡの傾斜角φで表示し、
ヨー操縦コマンドＣｂは、第１ライン直交方向に対する第２ラインＬＢの傾斜角ψで表示し、
ピッチ操縦コマンドＣｃは、画面上の基準マークＭＡから第１ラインＬＡまでの距離Ｄで表示することを特徴するフライトディレクタ表示装置である。
【００１０】
本発明に従えば、横長の第１ラインＬＡおよびこれに交差する第２ラインＬＢを含むフライトディレクタＦＤを画面上に表示し、第１ラインＬＡの傾斜角φ、第２ラインＬＢの傾斜角ψおよび画面上の基準マークＭＡから第１ラインＬＡまでの距離Ｄを変化させてロール操縦コマンドＣａ、ヨー操縦コマンドＣｂおよびピッチ操縦コマンドＣｃを計器表示することによって、３種類の操縦コマンドを集中的に表示できるため、パイロットの視点分散を防止でき、ワークロードを低減できる。
【００１１】
また本発明は、航空機はヘリコプタであって、ＣＰ（コレクティブピッチ）操縦コマンドＣｄは、第２ラインＬＢを第１ライン直交方向に投影した長さＨで表示することを特徴する。
【００１２】
本発明に従えば、航空機がヘリコプタである場合、第２ラインＬＢの投影長さＨを変化させてＣＰ操縦コマンドＣｄを計器表示することによって、第４の操縦コマンドも併せて集中的に表示できるため、パイロットの視点分散を防止でき、ワークロードを低減できる。
【００１３】
また本発明は、航空機は固定翼機であって、エンジンパワー操縦コマンドＣｅは、第２ラインＬＢを第１ライン直交方向に投影した長さＨで表示することを特徴する。
【００１４】
本発明に従えば、航空機が固定翼機である場合、第２ラインＬＢの投影長さＨを変化させてエンジンパワー操縦コマンドＣｅを計器表示することによって、第４の操縦コマンドも併せて集中的に表示できるため、パイロットの視点分散を防止でき、ワークロードを低減できる。
【００１５】
また本発明は、フライトディレクタＦＤは、第２ラインＬＢの下端を通過する第１ラインＬＡと、第１ラインＬＡより短く、第２ラインＬＢの上端を第１ラインＬＡと平行に通過する第３ラインＬＣと、第１ラインＬＡの左端および第３ラインＬＣの左端を結ぶ第４ラインＬＤと、第１ラインＬＡの右および第３ラインＬＣの右端を結ぶ第５ラインＬＥとから成る台形状であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、第１ラインＬＡおよび第２ラインＬＢに第３ラインＬＣ〜第５ラインＬＥを追加して、フライトディレクタＦＤを台形状とすることによって、航空機が着陸態勢に入ったときにパイロットが滑走路を斜め前方から眺めた形状に見える。そのため、着陸以外の定常飛行時においてもパイロットは滑走路へ着陸する感覚で操縦することが可能になり、飛行ルートへの誘導操縦が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示す説明図である。表示装置は、ＣＲＴや液晶パネル等から成るＭＦＤ（マルチファンクションディスプレイ）として構成され、画面上に種々の航空計器が表示可能である。
【００１８】
フライトディレクタＦＤは、水平方向を基準として揺動するラインＬＡと、ラインＬＡの直交方向を基準として揺動するラインＬＢと、ラインＬＡより短く、ラインＬＢの上端をラインＬＡと平行に通過するラインＬＣと、ラインＬＡの左端およびラインＬＣの左端を結ぶラインＬＤと、ラインＬＡの右およびラインＬＣの右端を結ぶラインＬＥとで構成される。ラインＬＢは、ラインＬＡの中点とラインＬＣの中点とを結ぶ破線で表示し、滑走路のセンターラインを模擬している。ラインＬＤおよびラインＬＥは幅広の太い実線で表示し、滑走路のサイドラインを模擬している。ラインＬＡおよびラインＬＣは実線で表示し、滑走路のフロントラインおよびエンドラインを模擬している。
【００１９】
フライトディレクタＦＤは全体として台形状を成し、航空機が着陸態勢に入ったときにパイロットが滑走路を斜め前方から眺めた形状に見える。
【００２０】
基準マークＭＡは、ミニチュアエアプレーンと称され、横長の逆三角形状を成す。基準マークＭＡは、スクリーン板に印刷されていたり、画面上の表示位置が固定されており、パイロットの立場から見た自機の姿勢を表現している。
【００２１】
フライトディレクタＦＤは、基準マークＭＡに対して相対移動したり、姿勢を変化することによって、ロール操縦コマンドＣａ、ヨー操縦コマンドＣｂ、ピッチ操縦コマンドＣｃという３つの操縦コマンドを計器表示できる。また、第４の操縦コマンドも併せて計器表示でき、たとえば航空機がヘリコプタである場合、ＣＰ（コレクティブピッチ）操縦コマンドＣｄを第４の操縦コマンドに割り当てることができる。また、航空機が固定翼機である場合、エンジンパワー操縦コマンドＣｅを第４の操縦コマンドに割り当てることができる。
【００２２】
フライトディレクタＦＤおよび基準マークＭＡの周囲には、各種航空計器が表示される。たとえば、計器Ｑ１は航空機の機首方位を表示し、計器Ｑ２は対地速度、計器Ｑ３は対気速度、計器Ｑ４は気圧高度、計器Ｑ５は対地高度、計器Ｑ６は離陸時の決心高度（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｈｅｉｇｈｔ）、計器Ｑ７は昇降速度、計器Ｑ８は航空機のロール角、計器Ｑ９は第１エンジンおよび第２エンジンのトルク、をそれぞれ表示する。
【００２３】
図２は、フライトディレクタＦＤの機能を示す説明図である。ラインＬＡの傾斜角φは、基準マークＭＡの上側輪郭線と平行な水平方向を基準として時計周りの角度で定義され、ここではロール操縦コマンドＣａに割り当てている。
【００２４】
ラインＬＢの傾斜角ψは、ラインＬＡの中点を通ってラインＬＡに直交する方向を基準として時計周りの角度で定義され、ここではヨー操縦コマンドＣｂに割り当てている。
【００２５】
距離Ｄは、基準マークＭＡの上側輪郭線からラインＬＡの中点までの距離で定義され、ここではピッチ操縦コマンドＣｃに割り当てている。
【００２６】
ラインＬＢの投影長さＨは、ラインＬＢをラインＬＡの直交方向に投影したときの長さで定義され、これはラインＬＡとラインＬＣとの距離に相当し、ここではＣＰ操縦コマンドＣｄに割り当てている。なお、固定翼機である場合はエンジンパワー操縦コマンドＣｅに置換できる。
【００２７】
パイロットは自機を目標飛行ルートに乗せたい場合、フライトディレクタＦＤの傾斜角φ，ψ、距離Ｄおよび長さＨが小さくなるように操縦する。フライトディレクタＦＤのラインＬＡが基準マークＭＡの上側輪郭線と一致すると、現在の操縦コマンドをそのまま維持することで、自機が目標飛行ルートに乗ることが確実になる。
【００２８】
こうしたフライトディレクタＦＤを表示することによって、複数の操縦コマンドを集中的に表示できるため、パイロットの視点分散を防止でき、ワークロードを低減できる。
【００２９】
図３（ａ）（ｂ）はフライトディレクタＦＤの変化状態を示す説明図である。まず図３（ａ）は、図２と同様であり、ラインＬＡは水平方向に対して時計周りに傾斜しており、ラインＬＢはラインＬＡの直交方向に対して時計周りに傾斜している。図３（ｂ）では、ラインＬＡは水平方向に対して反時計周りに傾斜しており、ラインＬＢはラインＬＡの直交方向に対して反時計周りに傾斜している。
【００３０】
パイロットは傾斜角φに相当するロール操縦コマンドＣａ、傾斜角ψに相当するヨー操縦コマンドＣｂ、距離Ｄに相当するピッチ操縦コマンドＣｃ、および長さＨに相当するＣＰ操縦コマンドＣｄで操縦すると、自機が飛行コースに接近するにつれて、傾斜角φ，ψ、距離Ｄおよび長さＨがゼロに近付く。最終的に自機が飛行ルートに乗ると、ラインＬＢが見えなくなり、水平なラインＬＡだけになる。
【００３１】
図４（ａ）は本発明に係る飛行誘導制御装置を示す全体ブロック図であり、図４（ｂ）はヨー操縦コマンドＣｂを発生する機能ブロック図、図４（ｃ）はＣＰ操縦コマンドＣｄを発生する機能ブロック図である。図５（ａ）はピッチ操縦コマンドＣｃを発生する機能ブロック図、図５（ｂ）はロール操縦コマンドＣａを発生する機能ブロック図である。
【００３２】
飛行誘導制御装置は、航空機に搭載された各種センサが測定したデータを処理する測定データ処理部１０と、所定の飛行ルート情報および自機の位置情報および姿勢情報に基づいて自機を飛行ルートに誘導するための操縦コマンドを生成するＦＭＣ（飛行管理計算機：Flight Management Computer）１１と、フライトディレクタＦＤを含む各種航空計器を表示する表示部１３などで構成される。
【００３３】
ＦＭＣ１１は、飛行ルートデータベース１２を備え、その中から所望の飛行ルートがパイロットによって飛行開始前あるいは飛行中に選択される。
【００３４】
まず図４（ｂ）を参照して、ＦＭＣ１１は、測定データ処理部１０から供給される現在の機首方位および飛行ルートデータベース１２から供給されるコース方位に基づいて、方位角エラーを算出し、さらに所定の変換係数を乗ずる増幅器や各種リミッタを経由してヨー操縦コマンドＣｂを発生し、表示部１３に出力する。表示部１３は、入力されたヨー操縦コマンドＣｂに応じて、フライトディレクタＦＤの傾斜角ψを変化させる。
【００３５】
次に図４（ｃ）を参照して、ＦＭＣ１１は、測定データ処理部１０から供給される現在の高度エラーおよびコース昇降率ならびに飛行ルートデータベース１２から供給される垂直速度に基づいて、垂直速度エラーを算出し、さらに所定の変換係数を乗ずる増幅器や各種リミッタを経由してＣＰ操縦コマンドＣｄを発生し、表示部１３に出力する。表示部１３は、入力されたＣＰ操縦コマンドＣｄに応じて、フライトディレクタＦＤの長さＨを変化させる。
【００３６】
次に図５（ａ）を参照して、ＦＭＣ１１は、測定データ処理部１０から供給される現在の大気速度およびＧＰＳ速度ならびに飛行ルートデータベース１２から供給される参照速度に基づいて速度エラーを算出し、さらに測定データ処理部１０から供給される現在のＧＰＳ高度および飛行ルートデータベース１２から供給される参照高度に基づいて高度エラーを算出し、さらに測定データ処理部１０から供給される定常ピッチ姿勢角を考慮し、所定の変換係数を乗ずる増幅器や各種リミッタを経由してピッチ操縦コマンドＣｃを発生し、表示部１３に出力する。表示部１３は、入力されたピッチ操縦コマンドＣｃに応じて、フライトディレクタＦＤの距離Ｄを変化させる。
【００３７】
次に図５（ｂ）を参照して、ＦＭＣ１１は、測定データ処理部１０から供給される現在の機体位置データおよび飛行ルートデータベース１２から供給されるコース座標データに基づいて、水平方向誤差を算出し、さらに測定データ処理部１０から供給される定常ピッチ姿勢角を考慮し、所定の変換係数を乗ずる増幅器や各種リミッタを経由してロール操縦コマンドＣａを発生し、表示部１３に出力する。表示部１３は、入力されたロール操縦コマンドＣａに応じて、フライトディレクタＦＤの傾斜角φを変化させる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、横長の第１ラインＬＡおよびこれに交差する第２ラインＬＢを含むフライトディレクタＦＤを画面上に表示し、第１ラインＬＡの傾斜角φ、第２ラインＬＢの傾斜角ψおよび画面上の基準マークＭＡから第１ラインＬＡまでの距離Ｄを変化させてロール操縦コマンドＣａ、ヨー操縦コマンドＣｂおよびピッチ操縦コマンドＣｃをそれぞれ計器表示することによって、３種類の操縦コマンドを集中的に表示できるため、パイロットの視点分散を防止でき、ワークロードを低減できる。
【００３９】
また、第２ラインＬＢを第１ライン直交方向に投影した長さＨを変化させることで、ＣＰ操縦コマンドＣｄまたはエンジンパワー操縦コマンドＣｅも併せて集中的に表示できる。
【００４０】
また、第１ラインＬＡおよび第２ラインＬＢに第３ラインＬＣ〜第５ラインＬＥを追加して、フライトディレクタＦＤを台形状とすることによって、航空機が着陸態勢に入ったときにパイロットが滑走路を斜め前方から眺めた形状に見える。そのため、着陸以外の定常飛行時においてもパイロットは滑走路へ着陸する感覚で操縦することが可能になり、飛行ルートへの誘導操縦が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】フライトディレクタＦＤの機能を示す説明図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）はフライトディレクタＦＤの変化状態を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は本発明に係る飛行誘導制御装置を示す全体ブロック図であり、図４（ｂ）はヨー操縦コマンドＣｂを発生する機能ブロック図、図４（ｃ）はＣＰ操縦コマンドＣｄを発生する機能ブロック図である。
【図５】図５（ａ）はピッチ操縦コマンドＣｃを発生する機能ブロック図、図５（ｂ）はロール操縦コマンドＣａを発生する機能ブロック図である。
【図６】従来のフライトディレクタ表示装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  測定データ処理部
１１  ＦＭＣ（飛行管理計算機）
１２  飛行ルートデータベース
１３  表示部
ＦＤ  フライトディレクタ
ＬＡ〜ＬＥ  ライン
ＭＡ  基準マーク
【図１】
0003558278.tif 000002
【図２】
0003558278.tif 000003
【図３】
0003558278.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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