(57)【要約】  本発明は、第１方向舵偏向限界および第２方向舵偏向限界により形成される方向舵偏向範囲内で旋回できる操縦翼(２)と、航空機の飛行パラメータの現在の値に基づき第１方向舵偏向限界および第２方向舵偏向限界を非対称的に変化させる手段(12)とからなるシステム(１)に関する。【選択図】    図１
2009528202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の操縦制御面の電気制御システムであって、このシステム(１)は、
−  第１移動限界および第２移動限界により形成される移動範囲内でどの角偏向位置も採ることができるように軸(Ｚ−Ｚ)を中心に回転自在に取り付けられている上記の操縦制御面(２)と、
−  航空機に関連する飛行パラメータの現在の値をそれぞれを発生できる１組の情報源(11)と、
−  航空機のパイロットにより作動できる方向舵バー(５)であって、この方向舵バー(５)に対するパイロットの作動を示す操縦指令を伝達するトランスデューサ(６)と連携しているものと、
−  上記のパイロットの指令に基づき、上記の第１移動限界と第２移動限界とを考慮することにより偏向指令を決定する第１手段(７)であって、この偏向指令により上記の操縦制御面(２)を、上記の第１移動限界と第２移動限界との間にあり、上記の操縦指令に依存する位置に持っていくことができ、
−  上記の偏向指令を受け取り、受け取ったこの偏向指令を関数として上記の軸(Ｚ−Ｚ)を中心に上記の操縦制御面(２)を変位させる作動器(９)とからなり、
−  上記の第１移動限界と第２移動限界とを、航空機の実際の変位状態を表す上記の飛行パラメータの現在値を関数として、少なくとも部分的に非対称に変化させて航空機の上記の実際の変位状態に上記の操縦制御面(２)の移動範囲を適合させ、これら第１移動限界と第２移動限界とを上記の第１手段(７)に送信する第２手段(12)を更に備えることを特徴とする航空機の操縦制御面の電気制御システム。
【請求項２】
上記１組の情報源(11)が以下の手段、
−  航空機の変位段階を決定する手段(16A)と、
−  航空機の速度を決定する手段(16B)と、
−  航空機のマッハ数を決定する手段(16C)と、
−  航空機の高度を決定する手段(16D)と、
−  航空機の航空力学的形態を決定する手段(16E)と、
−  航空機の横すべりの角度を決定する手段(16F)と、
−  航空機のエンジンにより発生する推力を決定する手段(16G)と、
−  航空機の色々な制御面の偏位間の相互作用を決定する手段(16H)と、
−  航空機の偏ゆれ率を決定する手段(16I)と、
の少なくとも幾つかからなることを特徴とする請求項１に記載した航空機の操縦制御面の電気制御システム。
【請求項３】
上記の第２手段が、上記の飛行パラメータの値を関数として第１移動限界および第２移動限界の変化のカーブを含むデータベースからなることを特徴とする請求項１又は２に記載した航空機の操縦制御面の電気制御システム。
【請求項４】
第１手段および第２手段(７、12)が計算ユニット(15)の一部を形成することを特徴とする前記請求項１から３のいずれか１項に記載した航空機の操縦制御面の電気制御システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載した制御システム(１)を備えることを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、特に輸送機の操縦制御面の電気制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送される有料荷重を減少することなく、航空機の性能(燃料消費、騒音レベル等)を改良するため、製造者はできる限り航空機の質量、即ち、航空機の構造体、部材、装置等の質量を減少するのを常とするのはよく知られている。
【０００３】
従って、航空機の航路の安定を確実にする意図で、操縦制御面(即ち、フィンに取り付けられ、航空機の方向を修正するため操作できる可動フラップ)を保持するフィン(即ち、航空機の垂直尾翼部の固定面)のような安定化要素の質量を減少することは有益である。通常の方法では、操縦制御面は軸を中心に回転自在に取り付けられており、第１移動限界と第２移動限界(第１停止部および第２停止部)とにより形成される移動範囲内で角偏向位置を採ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
航空機の安定化要素がこの航空機の色々の飛行形態中受け易い最大負荷を考慮することによりその大きさが決められることはよく知られたことである。従って、そのような安定化要素の質量、よって、航空機の質量を制限するための１つの解決策はこの安定化要素が飛行中受け易い負荷を減少することである。
【０００５】
従って、出願人はフランス特許第２,８０９,３７３号で航空機の操縦制御面の電気制御システムを開示しており、これにより操縦中操縦制御面にかかる横方向の負荷を制限し、よってこの制御面の寸法と質量を、航空機の飛行の質あるいは飛行の安全を低減させることなく減少することができる。
【０００６】
このため、上記の制御システムは
−  パイロットにより作動される方向舵バーであって、この方向舵バーに対するパイロットの作動を表す電気操縦指令を伝達するトランスデューサ(変換器)と連携するものと、
−  上記の操縦指令から生じる制御指令を受け取り、上記の操縦制御面をその回転軸を中心に移動させる作動器と、
−  上記の方向舵バーと上記の作動器との間でのローパス・タイプのフィルター手段であって、上記のトランスデューサからの操縦指令を受け取り、上記の制御指令を上記の作動器に与え、上記のフィルター手段の時定数は、上記の操縦指令の振幅が、操縦制御面の最大移動値がより大きな小数点部に対応するにつれ、それだけより高くなる。
【０００７】
よって、この既知の制御システムは方向舵バーに対する操縦指令に、操縦制御面に利用できる移動に依存する非直線系フィルターを導入し、このフィルターは上記の操縦制御面が最大移動を制限する停止部に近づくにつれ、それだけより大きくなり、よって、制御面の寸法と質量とを減少できる。
【０００８】
然し、上記のフィルターの調節は航空機の全飛行領域に亘って同一であり、上記のフィルターは制御面の偏向指令に関連する状態に依存するが、航空機の飛行状態には依存しない。
【０００９】
他方、フランス特許第２,８４４,２５１号で出願人は制御面の電気制御システムを開示しており、このシステムは、航空機の飛行状態および飛行操縦がなんであれ、(フィンのような)安定化要素が受ける負荷を最大負荷に制限することができる。
【特許文献１】フランス特許第２,８０９,３７３号
【特許文献２】フランス特許第２,８４４,２５１号
【００１０】
然し、そのような通常の制御システムでは、特に強い横風によりかなりの横すべりを生じていて、地上でロール(横ゆれ)している際、航空機の全ての変位状態で、操縦制御面の最大性能を役立てることはできない。特に、そのような状況では、操縦制御面は方向舵バーを介してパイロットにより指令された制御指令により航空機を案内するだけでなく、この横風に対向しなければならない。よって、操縦制御面の(右および左)移動限界のため、そのような状況では、(航空機の方向制御に関する)その目的を完全に達成することができずにこれらの移動限界の１つに持っていかれることが起こり得る。移動範囲のうちこうして得られた移動限界は非常に低く、よってこの状況において航空機の方向の制御を制限する一方、他方の移動限界は決して得られない。
【００１１】
従って、上記のような通常の制御システムは全ての変位状態では、特に地上での強い横風により、常に完全に満足ゆく方法で航空機を案内できない。
【００１２】
本発明は航空機の操縦制御面の電気制御システムに関し、これにより上記の欠点を解消することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的のため、本発明によれば、上記のシステムは、
−  第１移動限界および第２移動限界により形成される移動範囲内でどの角偏向位置も採ることができるように軸を中心に回転自在に取り付けられている上記の操縦制御面と、
−  航空機のパイロットにより作動できる方向舵バーあって、この方向舵バーに対するパイロットの作動を示す操縦指令を伝達するトランスデューサと連携しているものと、
−  上記のパイロットの指令に基づき、上記の第１移動限界と第２移動限界とを考慮することにより偏向指令を決定する第１手段であって、この偏向指令により上記の操縦制御面を、上記の第１移動限界と第２移動限界との間にあり、上記の操縦指令に依存する位置に持っていくことができ、
−  上記の偏向指令を受け取り、受け取ったこの偏向指令を関数として上記の軸を中心に上記の操縦制御面を変位させる作動器とからなるタイプのもので、
−  航空機に関連する飛行パラメータの現在の値それぞれを発生できる１組の情報源と、
−  上記の第１移動限界と第２移動限界とを、これらを上記の第１手段に送信する前に、上記の飛行パラメータの現在値を関数として少なくとも部分的に非対称に変化させる第２手段とからなることを特徴とする。
【００１４】
よって、本発明によれば、上記の第１移動限界と第２移動限界とは、(以下に記載の)航空機の変位状態を示す飛行パラメータの現在値を関数として、少なくとも非対称に変化せられる。従って、操縦制御面の移動範囲(よって制御面の有効性)を上記の変位状態に適合させることができる。
【００１５】
これに限るものではないが、本発明による制御システムは特に、航空機が地上で横揺れしたり、強い横風を受ける際により望ましい。この場合、上記の制御システムは、移動限界の１つ(即ち、操縦制御面を上記の横風に対向させる得る側のもの)をこの移動限界側の操縦制御面の移動範囲をその他の側のものより多く増加させるために、より多く変位させるように形成されており、よって、この状況における航空機の方向制御の有効性を増加させ、他の側の負荷を制限できる。
【００１６】
特定の実施例では、上記の１組の情報源は以下の手段、
−  航空機の変位段階を決定する手段と、
−  航空機の速度を決定する手段と、
−  航空機のマッハ数を決定する手段と、
−  航空機の高度を決定する手段と、
−  航空機の航空力学的形態を決定する手段と、
−  航空機の横すべりの角度を決定する手段と、
−  航空機のエンジンにより発生する推力を決定する手段と、
−  航空機の色々な制御面の偏位間の相互作用を決定する手段と、
−  航空機の偏揺れ率を決定する手段と、
の少なくとも幾つかからなる。
【００１７】
その上、
−  上記の第２手段は、上記の飛行パラメータ値を関数とする第１移動限界と第２移動限界の変化のカーブを含むデータベースからなり、および／または
−  上記の第１および第２手段は計算ユニットの１部を形成する、
と好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面の図により本発明が達成される方法が明確になる。これらの図中、同一の符号は同一の要素を示す。
【００１９】
図１に略示されている、本発明による電気制御システム１は、航空機の操縦制御面２の作動を意図したもので、双方向矢印３により示されている方法で垂直軸Ｚ−Ｚを中心として２方向に回転自在に取り付けられている。上記の操縦制御面２は移動範囲内で上記の軸Ｚ−Ｚを中心にどの角度位置も採れ、この移動範囲は上記の操縦制御面２の航空力学的中立位置の両側に延び、第１移動限界Ｌ１および第２移動限界Ｌ２により形成される。
【００２０】
上記の航空機、例えば、輸送機の電気制御システム１は
−  航空機のパイロットにより作動できる方向舵バー５であって、この方向舵バー５に対する作動を示す(操縦制御面２の偏向に関連する)電気制御指令を伝達するトランスデューサ６と連携しているものと、
−  電気リンク８により上記のトランスデューサ６に連結され、受け取った上記のパイロットの指令に基づき、上記の第１移動限界Ｌ１と第２移動限界Ｌ２とを考慮することにより偏向指令を決定する計算手段７であって、この偏向指令により上記の操縦制御面２を、上記の第１移動限界Ｌ１と第２移動限界Ｌ２との間にあり、上記の操縦指令に依存する位置に持っていくことができ、
−  電気リンク10により上記の偏向指令を受け取り、受け取ったこの偏向指令を関数として上記の軸Ｚ−Ｚを中心に上記の操縦制御面２を変位させる通常の作動器９とからなる既知のタイプのものである。
【００２１】
本発明によれば、上記のシステム１は、
−  航空機に関連し、航空機の実際の変位状態をあらわす飛行パラメータの現在の値をそれぞれ発生できる以下に記載の１組の情報源11と、
−  リンク13により上記の組11に連結され、
−前記の第１移動限界Ｌ１と第２移動限界Ｌ２とを、上記の情報源の組11から受け取った上記の飛行パラメータの現在値を関数として少なくとも部分的に非対称に変化させ、
−新たな移動限界値Ｌ１と移動限界値Ｌ２とをリンク14を介して上記の手段７に送信し、この手段７が作動器９用の偏向指令を決定するのにこれらの値を用いるように形成されている手段12とを更に備える。
【００２２】
よって、本発明によるシステム１は、上記の第１移動限界Ｌ１と第２移動限界Ｌ２とは、航空機の変位状態を表す飛行パラメータの現在値を関数として、少なくとも部分的に非対称に変化させられる。従って、操縦制御面２の移動範囲(よって制御面の有効性)を上記の変位状態に適合させることができる。
【００２３】
これに限りものではないが、本発明による制御システム１は、特に、航空機が地上で横揺れしていて、強い横風を受ける際望ましい。この場合、上記の制御システム１は、移動限界の１つ(即ち、操縦制御面２を上記の横風に対向させる得る側にあるもの)をこの移動限界側の操縦制御面の移動範囲をその他の側のものより多く増加させるために、より多く変位させ、よって、この状況における航空機の方向制御の有効性を増加させ、他の側の負荷を制限できる。
【００２４】
特定の実施例では、上記の手段７と12とは計算ユニット15の一部を形成する。
【００２５】
更にまた、上記の手段12は、複数の飛行パラメータの現在値を関数としての上記の移動限界Ｌ１と移動限界Ｌ２との変化Ｃ１とＣ２とのカーブを含む(図示されていない)データベースからなる。
【００２６】
第１変形例では、上記の変化カーブは実験で決定され、第２変形例では、上記の変化カーブは、飛行パラメータの現在値が統合されている数式により決定される。
【００２７】
図示により、図２に示されているのは、航空機の速度Ｖ(ノットで表され、1ノットは約０.５ ｍ/ｓに等しい)とその横滑りβの角度を関数として移動限界Ｌ１と移動限界Ｌ２を表す、中立位置(ニュ−トラル)に対する最大移動ＡＤＭの角度(例えば、度であらわされる)である。即ち、
−  横滑りβの無視できる角度に対する速度Vを関数とする移動限界Ｌ１とＬ２それぞれの変化を表すカーブＣ１ＡとＣ２Ａであって、これらのカーブＣ１ＡとＣ２Ａとは実線で示されており、これらの値の幾つかは四角形で強調されており、
−  カーブＣ１ＢとＣ２Ｂとは、横滑りβのはっきりと正である角度に対する速度Ｖを関数とする移動限界Ｌ１とＬ２それぞれの変化を示し、これらのカーブＣ１ＢとＣ２Ｂは破線で示されており、その値の幾つかは菱形で強調されている。
【００２８】
この図２は、飛行パラメータの現在の値を関数とする移動限界Ｌ１とＬ２の非対称変化の(少なくとも部分的)可能性を明確に強調し、この場合、速度はＶで、横滑り角度はβである。よって、変化のカーブＣ１ＢとＣ２Ｂは非対称であり、他方変化のカーブＣ１ＡとＣ２Ａとはそれら自体対称のままである。
【００２９】
加えて、特定の実施例では、上記の1組の情報源11は以下の通常の手段、
−  航空機の変位段階、この段階は飛行段階(上昇段階、巡航飛行段階等)あるいは地上での、例えば、離陸を目的するあるいは着陸に続く地上での横揺れ段階を決定する手段16Aと、
−  航空機の速度を決定する手段16Bと、
−  航空機のマッハ数を決定する手段16Cと、
−  航空機の高度を決定する手段16Dと、
−  航空機の航空力学的形態を決定する手段16Eと、
−  航空機の横すべりβの角度を決定する手段16Fであって、この横滑りβの角度は、例えば、航空機の重心のレベル、フィンのレベル、あるいは航空機の機首のレベルで測定でき、
−  航空機のエンジンにより発生する推力を決定する手段16Gと、
−  航空機の色々な制御面(尾翼の水平部、昇降舵、スポイラ)の偏位間の相互作用を決定する手段16Hと、
−  航空機の偏揺れ率を決定する手段16Iとの少なくとも幾つかからなる。
【００３０】
第１変形例では、上記の手段12は、上記の飛行パラメータ(変位段階、速度、マッハ数、高度、空力学的形態、横滑りの角度、スラスト、色々の制御面の偏位間での相互作用、偏揺れ率)の幾つかの現在の値を用い、第２変形例では、上記の手段12はこれら飛行パラメータ全ての現在の値を同時に用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による制御システムの略図である。
【図２】航空機の特定の変位状態での操縦制御面の移動範囲の移動限界の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１…制御システム、２…操縦制御面  ５…方向舵バー、６…トランスデューサ、７…偏向指令を決定する第１手段、９…作動器、11…情報源、12…第２手段、15…計算ユニット、16A…航空機の変位段階を決定する手段、16B…航空機の速度を決定する手段、16C…航空機のマッハ数を決定する手段、16D…航空機の高度を決定する手段、16E…航空機の航空力学的形態を決定する手段、16F…航空機の横すべりの角度を決定する手段、16G…航空機のエンジンにより発生する推力を決定する手段、16H…航空機の色々な制御面の偏位間の相互作用を決定する手段、16I…航空機の偏ゆれ率を決定する手段。
【図１】
2009528202.tif 000003
【図２】
2009528202.tif 000004
【国際調査報告】
2009528202.tif 000005
2009528202.tif 000006
2009528202.tif 000007
2009528202.tif 000008
2009528202.tif 000009
2009528202.tif 000010