(57)【要約】【課題】機体重量，抗力，及びヒンジモーメントの増加等を伴う機体ハードウェアの変更なしに、エレベータの最大舵角を大きく取ることができる舵面制御方法及びその実施に使用する装置、並びに当該装置を搭載した航空機を提供する。【解決手段】エレベータ８が所定の方向へ操舵された場合に、スタビライザ７でトリムを取って機体の姿勢を維持するように制御する舵面制御方法において、スタビライザ７を、トリムを取った方向へ、エレベータ８に対してなす角度が零度である角度位置を超えて動作させる一方、この角度位置を超えた角度分のトリムを取るように、エレベータ８の動作角度を前記所定の方向とは逆方向へ戻すように制御することにより、それ以後に必要となるエレベータ８の操舵方向へ対して片側動作角度範囲を実質的に大きく取ることができる。【選択図】　図１
2004123010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の３軸回り操縦で、その任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面を有し、高速作動舵面は機体運動の制御に、低速作動舵面はトリムを取るように利用する航空機において、
高速作動舵面を要求される飛行形態まで操舵し、低速作動舵面で自動的にトリムして高速作動舵面を戻しながら舵面ニュートラルになるようにする第１ステップと、
更に高速作動舵面を前記位置を越えて操舵する第２ステップと、
現状の機体姿勢を維持できるような空力平衡を取るため、高速作動の前記位置を越えた舵面位置に対応する位置まで低速作動舵面を操舵する第３ステップとを
有することを特徴とする舵面制御方法。
【請求項２】
前記第３ステップは、高速作動舵面の位置は操舵均等な位置では無い、その後の高速作動舵面の操舵する方向の操舵可能量が大きくなる状態に、低速作動舵面でトリムする
ことを特徴とする請求項１記載の舵面制御方法。
【請求項３】
機体の所定の状態に応じて、前記第１及び第２ステップを行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の舵面制御方法。
【請求項４】
前記機体の所定の状態は、フラップが着陸位置に動作される場合又は着陸装置が下げ位置に動作される場合であり、前記高速作動舵面は、エレベータであり、前記低速作動舵面は、スタビライザであることを特徴とする請求項３記載の舵面制御方法。
【請求項５】
航空機の３軸回り操縦で、その任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面を有し、高速作動舵面は機体運動の制御に、低速作動舵面はトリムを取るように利用する航空機において、
高速作動舵面を要求される飛行形態まで操舵し、低速作動舵面で自動的にトリムして高速作動舵面を戻しながら舵面ニュートラルになるようにする第１手段と、
更に高速作動舵面を前記位置を越えて操舵する第２手段と、
現状の機体姿勢を維持できるような空力平衡を取るため、高速作動の前記位置を越えた舵面位置に対応する位置まで低速作動舵面を操舵する第３手段とを
備えることを特徴とする舵面制御装置。
【請求項６】
前記第３手段は、高速作動舵面の位置は操舵均等な位置では無い、その後の高速作動舵面の操舵する方向の操舵可能量が大きくなる状態に、低速作動舵面でトリムする
ことを特徴とする請求項５記載の舵面制御装置。
【請求項７】
前記第１及び第２手段は、機体の所定の状態に応じて作動すべくなしてあることを特徴とする請求項５又は６記載の舵面制御装置。
【請求項８】
前記機体の所定の状態は、フラップが着陸位置に動作される場合又は着陸装置が下げ位置に動作される場合であり、前記高速作動舵面は、エレベータであり、前記低速作動舵面は、スタビライザであることを特徴とする請求項７記載の舵面制御装置。
【請求項９】
機体の３軸回り操縦で、その任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面と、該２つの舵面を制御する上記請求項５乃至８記載の舵面制御装置とを備えることを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、例えば、離着陸時，空中投下時等の飛行フェーズにおいて、機体ハードウェアの変更なしに機首上げ操舵のためのエレベータ舵角を大きくすることができる舵面制御方法及びその実施に使用する装置、並びに当該装置を搭載した航空機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大型航空機には、主操縦装置として縦（上下、以下ピッチと称す）方向、横（機軸回りの回転で、以下、ロールと称す）方向、方位（左右で、以下、ヨーと称す）方向の３軸回りの機体コントロールのするための操縦装置が設けられている。この内、ピッチ方向操縦のための舵面として、昇降舵（以下、エレベータと称す）と可動式のスタビライザ（以下、スタビライザと称す）が装備されている。エレベータは、高応答性のある高速作動が可能な舵面（以下、高速作動舵面と称す）であり、スタビライザは低速作動の舵面（以下、低速作動舵面と称す）でトリム操舵に使用される。このため、通常、高速作動舵面であるエレベータは、油圧アクチュエータによる強力なエレベータアクチュエータにより高速な操舵を可能としてあり、一方、低速作動舵面であるスタビライザは、大きな力を要する反面、操舵速度が遅くてもよいため、油圧モータ駆動のスクリュウジャッキ等のアクチュエータ（スタビライザ駆動用ジャッキ）により操舵されるようになっている。
【０００３】
例えば、フライ・バイ・ワイヤ（ＦＢＷ：ｆｌｙ−ｂｙ−ｗｉｒｅ）方式におけるエレベータ及びスタビライザの制御系は、図７に示すようなものである。フライ・バイ・ワイヤ方式を採用した航空機は、温度，圧力，Ｇ（重力）等を検出する飛行状態センサ９１を備えると共に、この飛行状態センサ９１の検出データに基づいて速度，高度，姿勢等を演算するエアデータコンピュータ９２を備えており、操縦桿９５からの入力があると、この入力情報を、フライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）１０が飛行状態センサ９１及びエアデータコンピュータ９２からの情報を勘案して処理し、エレベータ８及びスタビライザ７を駆動する電気式又は油圧駆動式等の各アクチュエータを作動させるようになっている。
【０００４】
より詳しくは、フライバイワイヤ機では、通常自動トリム機能が働いておりＦＣＣ　１０は、飛行状態センサ９１及びエアデータコンピュータ９２からの入力と操縦桿９５からの入力とに基づいてエレベータコマンドを生成し（ステップＳ１０１）、該エレベータコマンドを、エレベータ８及びスタビライザ７の各アクチュエータに応じたエレベータ舵角コマンド及びスタビライザ舵角コマンドにそれぞれ変換する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）。ＦＣＣ　１０は、エレベータ舵角コマンドを、例えば、コントロールバルブに与え、該コントロールバルブに接続されたエレベータアクチュエータによりエレベータ８を操舵する。一方、ＦＣＣ　１０は、スタビライザ舵角コマンドを、例えば、ジャッキコントローラに与え、該ジャッキコントローラが駆動するスタビライザ駆動用ジャッキを作動させてスタビライザ７を操舵しトリムを取る。
【０００５】
ここで、エレベータ舵角コマンドは、通常は、操縦桿９５からの入力の大きさに応じた舵角信号であり、スタビライザ舵角コマンドは、出力するエレベータ舵角コマンドに応じて、一定の条件下で、スタビライザ７に対するエレベータ８の舵角が舵面ニュートラル位置となるようにスタビライザ７を操舵するための舵角信号となる。
【０００６】
なお、本明細書において、「舵面ニュートラル位置」とは、エレベータ８等の舵面がスタビライザ７等の舵面に対してなす角度が零度（０°）である角度位置で操縦桿は操舵原点（即ち、保舵力を必要としない位置）にある状態を示す。従って、上記舵面ニュートラル位置は、一般には、エレベータ８が上下均等な角度でその動作角度範囲を有している状態である。
【０００７】
一般に、離着陸時のノーズアップ（引き起こし）動作のような飛行フェーズの際に、エレベータは、最大の舵効きを要求され、この要求によって、エレベータだけでなく水平尾翼全体の大きさが設計上制約されることがある。
【０００８】
上記飛行フェーズにおけるエレベータ及びスタビライザの制御を、例えば、着陸時を想定して図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。
【０００９】
まず、図８（ａ）は、航空機が着陸アプローチを開始した時点でのエレベータ８及びスタビライザ７の状態を示している。次いで、図示しないフラップが着陸位置に動作されるのに応じて機首下げモーメントが発生した場合、この機首下げを抑えるために、図８（ｂ）に示す如く、例えば、パイロットがエレベータ８を上げる方向に操舵する。
【００１０】
ＦＣＣは、エレベータ８が操舵されると、図８（ｃ）に示す如く、エレベータ舵面ニュートラル位置になる方向にスタビライザ７を上げて自動的にトリムを取り、これに合わせてパイロットはエレベータ操舵を戻す方向に操縦桿を戻しパイロットによる保舵力を低減して行き、エレベータ７の舵角がスタビライザ７に対して０°（舵面ニュートラル位置）に戻るようにする。
【００１１】
着陸直前に、機体が地面に近づくと、水平尾翼が下向きに発生していた力が急激に減少するため、図８（ｄ）に示す如く、パイロットは、エレベータ８を上げてこれを補うが、この時点では、その舵面ニュートラル位置にあるエレベータ８をその片側動作角度範囲の全体が上げ操舵に使える上限である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、上述の如き状態の後で着陸復行をする場合には、より大きな舵効きを必要となるため、必要な舵効きが最大舵効き（上記の場合には「上げ方向の片側動作角度範囲」）を超える場合には、水平尾翼サイズ等をその設計から変更する必要がある。
【００１３】
具体的な設計変更としては、エレベータ舵面の拡大とこれに伴うエレベータ用のアクチュエータの大型化，舵面失速を起こし難い翼型の採用，ボルテックス・ジェネレータの如き空力デバイスの採用等が考えられるが、これらの設計変更は、機体重量，抗力，及びヒンジモーメントの増加等の不都合を伴うため、設計上の制約がある場合には実質的に困難である。
【００１４】
本願発明は、上記状況に鑑みて行なわれたものであり、例えば、スタビライザ及びエレベータ等の同一操縦軸（ここでは、ピッチ軸）にかかる２つの操縦舵面の一方（例えば、エレベータ）を、それ以後に必要となる操舵方向が判っている場合に、反対方向へ予め切った状態で機体の姿勢を維持できるようにスタビライザでトリムを取ることにより、機体重量，抗力，及びヒンジモーメントの増加等を伴う機体ハードウェアの設計変更なしに、エレベータの最大舵角を大きく取ることができる舵面制御方法及び装置、並びに当該装置を搭載した航空機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る舵面制御方法は、航空機の３軸回り操縦で、その任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面を有し、高速作動舵面は機体運動の制御に、低速作動舵面はトリムを取るように利用する航空機において、高速作動舵面を要求される飛行形態まで操舵し、低速作動舵面で自動的にトリムして高速作動舵面を戻しながら舵面ニュートラルになるようにする第１ステップと、更に高速作動舵面を前記位置を越えて操舵する第２ステップと、現状の機体姿勢を維持できるような空力平衡を取るため、高速作動の前記位置を越えた舵面位置に対応する位置まで低速作動舵面を操舵する第３ステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本願発明に係る舵面制御装置は、航空機の３軸回り操縦で、その任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面を有し、高速作動舵面は機体運動の制御に、低速作動舵面はトリムを取るように利用する航空機において、高速作動舵面を要求される飛行形態まで操舵し、低速作動舵面で自動的にトリムして高速作動舵面を戻しながら舵面ニュートラルになるようにする第１手段と、更に高速作動舵面を前記位置を越えて操舵する第２手段と、現状の機体姿勢を維持できるような空力平衡を取るため、高速作動の前記位置を越えた舵面位置に対応する位置まで低速作動舵面を操舵する第３手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本願発明に係る舵面制御方法及び装置を搭載した、同一操縦軸に作用する２つの舵面、例えば、スタビライザおよびエレベータを有する航空機では、それ以後に必要となるエレベータ操舵方向が定まっている場合、その反対方向にエレベータ舵角を取った状態で空力ニュートラルとなるようにスタビライザでトリムを取ることにより、機体重量、抗力およびヒンジモーメントの増加等を伴う機体ハードウェアの設計変更なしに、操舵すべき方向のエレベータ操舵量を大きく確保することができる。
【００１８】
このような制御は、現存する航空機が元々備えているＦＣＣの制御プログラムを書き換えるだけで対応することができ、機体重量，抗力，及びヒンジモーメントの増加等を伴う機体ハードウェアの設計変更なしに、最大舵角を大きく取ることができる。
【００１９】
上記の如き制御は、操縦にかかる舵面の角度位置を「舵面ニュートラル位置」から「空力的ニュートラル位置」へシフトさせることになるため、後で詳述するように、着陸（着陸復行等を含む）時，空中投下時等のように操縦にかかる舵面の主となる操舵方向が決まっているような条件において利用することが望ましい。従って、本願発明に係る制御は、機体が着陸時，空中投下時等の如き所定の状態とされたときにのみ行なうように構成することが可能である。
【００２０】
例えば、航空機が着陸態勢に入り、降下を開始した時点においては、図１（ａ）に示すように、スタビライザ７が上げられ、機体は機首を上げた姿勢を維持するようになっており、図示しないフラップの展開及び／又は着陸装置（ランディングギヤ）の下げにより、機首下げモーメントが発生するのに応じて、パイロットは、図１（ｂ）に示すように、エレベータ８を上げて機体の姿勢を維持するように操舵する。その後、図示しないＦＣＣは、図１（ｃ）に示すように、パイロットによるエレベータ８の保舵力を軽減する方向にスタビライザ７を更に上げて、エレベータ８の舵角がスタビライザ７に対して舵面ニュートラル位置となるようにトリムを取る。ここまでは、前述した従来のＦＣＣによる制御と同様である。
【００２１】
続いて、本願発明では、図１（ｄ）に示すように、エレベータ８を逆方向に操舵する。スタビライザ７は、同じ機体姿勢が維持するため、これに伴う空力モーメント変化を打ち消す方向に更に操舵される。制御しこの状態を保つ。この状態は、スタビライザとエレベータが一直線上になる舵面ニュートラル位置ではなく、「へ」の字の状態である。
【００２２】
これによって、パイロットは、図１（ｅ）に示すように、その後の着陸までに必要となるエレベータ８を上げ操舵する場合に、エレベータ８の上げ方向の片側動作角度範囲を大きく取ることができるようになる。
【００２３】
但し、本願発明においては、図１（ｃ）に示したような状態を中間状態として保持する必要はなく、図１（ｂ）の状態から図１（ｄ）の状態へ連続的に移行するように制御してもよい。
【００２４】
このような本願発明に係る制御は、上記したような着陸時だけでなく、図２（ａ）に示す如く、更なる機首上げ操舵が要求される着陸復行時にも適しており、また、図２（ｂ）に示す如き空中投下時にも適している。
【００２５】
ここで、空中投下時とは、図２（ｂ）に示すようなものであり、機体後方から排出される貨物等の投下物が機体後方へ移動されるのに伴って、機体重心が後方へ移動し、機首上げモーメントが発生する。そこで、パイロットは、この機首上げモーメントを打ち消すべくエレベータを下げて機体の水平を保つが、上記貨物が機体から離脱するのに伴って、機体重心が急激に前方へ移動する。そこで、この際に発生する機首下げモーメントを打ち消すべくエレベータを上げる。このような貨物の離脱時の機首下げモーメントは、急激に発生し、しかも比較的大きな機首上げ操舵を必要とすることから、予め機首上げ方向のエレベータ操舵角度を大きく取る本願発明の適用は有効である。
【００２６】
本発明の作動を要求するトリガーとして、着陸の際のフラップ着陸装置あるいは降着装置の脚下げ位置への操作やその他の機体情報を検知して利用しても良く、また、空中投下等ではそのミッションに入るモードを選定したことを検知して利用しても良い。
【００２７】
以上のように、本願発明に係る舵面制御装置は、前述したように、既存のＦＣＣに機能を追加することによって容易に実現することが可能であるが、勿論、ＦＣＣとは別の制御装置を採用することも可能である。但し、本願発明は、所謂「フライ・バイ・ワイヤ方式」を採用した電気式の制御系に限定するものではなく、機械式の制御系に対しても適用可能である。
【００２８】
また、本願発明に係る舵面制御装置は、従来技術で例示したような大型機に限らず、各種サイズの航空機に対して適用可能であることは言うまでもない。
【００２９】
但し、本願発明は、航空機の３軸回りの操縦でその任意の１軸回りの操縦用に高速作動および低速作動する２つの舵面を装備した航空機に適用可能であり、これらの２つの舵面の組み合わせの例としては、
（１）全浮動式（オールフライング式）垂直尾翼とラダーとの組み合わせ、
（２）直接揚力制御（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｌｉｆｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）における主翼迎え角とフラッペロンとの組み合わせ（例えば、主翼取り付け角とフラッペロンとの組み合わせ、前縁スラットとフラッペロンとの組み合わせ、スタビレータと水平カナードとの組み合わせ等）、
（３）直接横力制御（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｉｄｅ−ｆｏｒｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）における横滑り角に作用する舵面と横力舵面との組み合わせ（例えば、ラダーと垂直カナードとの組み合わせ）
のようなものがある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係る舵面制御方法を実施するための装置について、当該装置を搭載した航空機を例として添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３１】
図３は、本願発明に係る舵面制御方法を実施するための装置を搭載した航空機の一例を示す一部透過斜視図であり、操縦系統のうちピッチ軸方向の操舵装置のみを示してある。図３において、１は一般的な大型の旅客機の如き航空機であり、該航空機１は、胴体２の前後方向の中央に低翼型の主翼３を左右に備えている。各主翼３の中間部には、吊り下げ式の推進エンジン４をそれぞれ備えている。また、各主翼３の後縁には、フラップ５がそれぞれ設けられている。
【００３２】
胴体２の後端部には、垂直尾翼６と左右一対の水平尾翼とが設けられている。各水平尾翼は、スタビライザ７とエレベータ８とからなり、これらは、それぞれスタビライザ駆動用ジャッキ７１及びエレベータ駆動用油圧アクチュエータ（エレベータアクチュエータ）８１により操舵されるようになっている。
【００３３】
胴体２の前端部には、操縦室９が設けられており、該操縦室９の後方には、機体の各部を制御するフライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）１０が設けられている。
【００３４】
図４は、図３と同様に、ピッチ軸方向の操縦系統のみを示してあり、本実施の形態に係る航空機１は、フライ・バイ・ワイヤ方式の操縦系統を備え、そのＦＣＣ　１０には、飛行状態センサ９１，エアデータコンピュータ９２，コクピット表示装置／操作パネル／警報システム９３，パイロット操作モジュール９４，コントロールバルブ８０，ジャッキコントローラ７０，及びフラップ操作バルブ５０等が接続されている。
【００３５】
上記飛行状態センサ９１は、エアデータコンピュータ９２を介してＦＣＣ　１０に接続されており、温度，圧力，重力（Ｇ）等を検出し、検出結果をエアデータコンピュータ９２に与える。エアデータコンピュータ９２は、飛行状態センサ９１から与えられる情報をＦＣＣ　１０に与える一方、飛行状態センサ９１から与えられる情報に基づいて、速度，高度，姿勢等を演算し、演算結果をＦＣＣ　１０に与える。
【００３６】
コクピット表示装置／操作パネル／警報システム９３は、操縦室９に設置された各種の表示・操作装置であり、パイロットによる操作入力をＦＣＣ　１０に与える一方、ＦＣＣ　１０からの情報を表示するようになっている。
【００３７】
パイロット操作モジュール９４は、パイロットによる操縦操作のためのモジュール化された操縦装置であり、操縦桿９５等を備えている。パイロット操作モジュール９４は、パイロットによる例えば操縦桿９５からの操作入力をＦＣＣ　１０に与える。
【００３８】
コントロールバルブ８０は、航空機１の油圧系統に接続されており、ＦＣＣ　１０から与えられるエレベータ舵角コマンドに応じて開閉し、これによって流量制御されるエレベータアクチュエータ８１を作動させることによって、該エレベータアクチュエータ８１に連結されたエレベータ８を操舵する。操舵されたエレベータ８の舵角量（エレベータ舵角量）は、エレベータアクチュエータ８１からＦＣＣ　１０にフィードバックされる。
【００３９】
ジャッキコントローラ７０は、例えば電動アクチュエータを備え、ＦＣＣ　１０から与えられるスタビライザ舵角コマンドに応じて、それが備えるスタビライザ駆動用ジャッキ７１を作動し、該スタビライザ駆動用ジャッキ７１に連結されたスタビライザ７を操舵する。操舵されたスタビライザ７の舵角量（スタビライザ舵角量）は、スタビライザ７の舵角量を検出するスタビライザ舵角センサ７２からＦＣＣ　１０にフィードバックされる。
【００４０】
フラップ操作バルブ５０は、航空機１の油圧系統に接続されており、操縦室９内に配置されたフラップ操作モジュール９６がパイロットによって操作されるのに応じて該フラップ操作モジュール９６から与えられるフラップ舵角コマンドに応じて開閉し、これによって流量制御されるフラップアクチュエータ５１を作動させることによって、該フラップアクチュエータ５１に連結されたフラップ５を操舵する。操舵されたフラップ５の舵角量（フラップ舵角量）は、フラップアクチュエータ５１からＦＣＣ　１０にフィードバックされる。
【００４１】
本実施の形態に係る航空機１の操縦系統は以上の如きハードウェア構成を備えており、一般的なフライ・バイ・ワイヤ方式の操縦系統の如く、エアデータコンピュータ９２からのコマンド及びパイロット操作モジュール９４の操作に応じて、ＦＣＣ　１０が、エレベータ８及びスタビライザ７を操舵する。フラップ５は、パイロットによるフラップ操作モジュール９６の操作に応じて、フラップ操作バルブ５０によりＦＣＣ　１０を介さずに操舵される。一方、ＦＣＣ　１０は、各舵面の操舵により変化する機体の状態を、飛行状態センサ９１及びエアデータコンピュータ９２から与えられる各情報、並びにエレベータアクチュエータ８１、スタビライザ舵角センサ７２、及びフラップアクチュエータ５１から与えられる各舵角量に応じた表示を、コクピット表示装置／操作パネル／警報システム９３に表示させるようになっている。
【００４２】
一般にフライバイワイヤ機の通常飛行では自動トリム機能が有効となっており、エレベータ８およびスタビライザ７の操舵のより詳しくは、所要の飛行形態に合わすためパイロットによるエレベータ８の操舵が同一方向へ所定の時間継続保持された場合に、同じ空力モーメントを維持できる状態を保ちつつ、エレベータ８のスタビライザ７に対する舵面ニュートラル位置に戻し、操縦桿９５が操縦原点に戻るパイロットによる保舵力を軽減する方向に、スタビライザ７を同一方向へ操舵されるように制御される。このスタビライザ７の操舵による機体姿勢変化を打ち消すため、パイロットは操縦桿を操作しエレベータ８を元の方向に戻す操舵を行う。これにより、エレベータ８は舵面ニュートラルに戻り操縦桿も操縦原点に戻り、操縦桿の保持力は解消されることになる。
【００４３】
本実施の形態の舵面制御装置としてのＦＣＣ　１０は、上述の制御に加えて、例えば、フラップ５が着陸位置に選定された場合に、上述の舵面ニュートラル位置から更にエレベータ８を戻す方向に操舵し保持することにより、自動的にエレベータ８が操舵された位置で空力的ニュートラルを確保できるようにスタビライザ７がＦＣＣ１０のコマンドにより操舵され制御される。操縦桿は操縦原点では無い操舵された位置に保持され、その後必要とされるエレベータ８の操舵方向の操舵範囲を実質的に拡大できるようになる。
【００４４】
次に、このようなＦＣＣ　１０の制御について図５のフローチャートを参照しながら詳述する。図５において、ＦＣＣ　１０は、飛行状態センサ９１，エアデータコンピュータ９２，及び操縦桿９５から与えられる情報に基づいてエレベータコマンドを生成し（ステップＳ１０１）、生成したエレベータコマンドを、コントロールバルブ８０に応じたエレベータ舵角コマンドに変換し（ステップＳ１０２）、変換したエレベータ舵角コマンドをコントロールバルブ８０に与えてエレベータ８の操舵を行う。
【００４５】
一方、ＦＣＣ　１０は、エレベータコマンドの生成に応じて、フラップアクチュエータ５１から与えられるフラップ舵角量に基づいてフラップ５が着陸位置とされているか否か、あるいはフラップ操作モジュール７０によりフラップ５が着陸位置に選定されているか否かを判断することによって、本願発明に係る制御を適用すべき条件であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。フラップ５あるいはフラップ操作モジュール９６がフラップ着陸位置とされていない場合（ステップＳ１０５で“ＮＯ”）には通常の自動トリム機能が働き、操縦桿操作によりエレベータ８が操舵されてその位置で保持されると、ＦＣＣ　１０により自動的にエレベータ８を舵面ニュートラル位置に戻すためにスタビライザ７の操舵させるコマンドを出力（ステップＳ１０７）し、スタビライザ操舵用ジャッキコントローラに指令を与えてスタビライザ７の操舵を行う。これに伴い、機体姿勢が変化し始めるので、この変化を抑えるため操縦桿９５を元の位置にパイロットが戻して行き、エレベータ８は舵面ニュートラル位置に戻る。この舵面ニュートラル位置では操縦桿も操縦原点に戻り、エレベータ８は両方向の操縦範囲が均等な状態に戻る。
【００４６】
フラップ５あるいはフラップ操作モジュール９６がフラップ着陸位置に選定されている場合（ステップＳ１０５で“ＹＥＳ”）には、通常の自動トリムは解除され別途設定されたトリム機能が働き、操縦桿操作によりエレベータ８を所要量操舵してその位置で保持されると、ＦＣＣ　１０により自動的に、上述のスタビライザ７によるトリム操舵が働き舵面ニュートラル位置への操舵がされエレベータ８は戻す方向に操舵されると共に、その後のエレベータ８の逆方向の操舵量を大きく拡大するためエレベータ８が更に戻す方向に操舵され、その状態で空力ニュートラル位置になるようにスタビライザ７を操舵するコマンドを出力（ステップＳ１０６）し、スタビライザ操舵用ジャッキコントローラに指令を与えてスタビライザ７が操舵され、この状態で保持される。この状態ではスタビライザ７とエレベータ８は「へ」の字状態で空力的には平衡し機体姿勢は保持される。この状態では、操縦桿は操縦原点ではなくエレベータ操舵された状態に対応する位置となり、その後のエレベータ操舵する方向の操舵可能量は拡大した状態に維持される。
【００４７】
尚、上述の空力ニュートラル位置によるエレベータ８の一方向の操舵可能量拡大の手順への判断のトリガーは、上述のフラップ位置検知に限らず、降着装置の脚下げ位置選定、あるいは、その他の機体情報を使用しても良い。
【００４８】
図６は、従来の舵面制御方法を採用した航空機の機首上げ能力と、本願発明に係る舵面制御方法を採用した航空機の機首上げ能力との比較を示すグラフであり、縦軸には、機体の重心回りの縦揺れモーメントを主翼の面積と平均空力翼弦長及び一様流動圧とで除した縦揺れモーメント係数Ｃｍを示し、横軸には、エレベータの舵角を示してある。ここで、縦揺れモーメント係数ＣｍがＣｍ＝０のときにピッチトリムが取られている状態であることを示している。
【００４９】
例えば、従来の航空機が図６の実線で示すエレベータ舵効き特性を有し、迎角αがα＝８°での着陸引き起こし能力を評定としてその水平尾翼のサイズが定められているものとする。このとき、スタビライザのトリム舵角δＨは、δＨ＝−５°（エレベータ舵角δｅ＝０°）であり、エレベータは、δｅ＝±２０°の間で効くことから、この航空機の機首上げ能力は、エレベータ舵角δｅで０°から−２０°までの差のΔＣｍ＝０．６３となる。また、舵効きが線形とみなせる操縦特性が良好な範囲はδｅ＝±１２°程度である。
【００５０】
このようなエレベータ舵効き特性を有する航空機に対し、本願発明に係る舵面制御方法を適用した場合を想定する。このとき、操縦桿が操舵原点にあるときのエレベータの角度位置をシフトさせる側への舵効きのために線形な範囲を半分残すとして、エレベータ舵効き特性は破線で示すものとなり操縦桿が操舵原点にあるときのエレベータの角度位置をδｅ＝＋６°とすると、トリム時のスタビライザ舵角δＨは、δＨ＝−１０°となるが、機首上げ能力は、エレベータ舵角δｅで＋６°から−２０°までの２６°分のΔＣｍ＝０．８９となり、従来方法よりも約４０％増加させることができる。
【００５１】
次に、この効果を前提として水平尾翼のサイズを再設計することを考える。舵面の面積と舵効きとの積が等しければ、同じ舵効き特性が得られるので、本願方法を採用すれば、舵面の面積は、元の約７０％の大きさで済むことになる。重量及びヒンジモーメントは、舵面の面積のおよそ３／２乗に比例するので、約６０％まで低減される。
【００５２】
【発明の効果】
本願発明に係る舵面制御方法及び装置を搭載した、同一操縦軸に作用する２つの舵面、例えば、スタビライザおよびエレベータを有する航空機では、それ以後に必要となるエレベータ操舵方向が定まっている場合、その反対方向にエレベータ舵角を取った状態で空力ニュートラルとなるようにスタビライザでトリムを取ることにより、機体重量、抗力およびヒンジモーメントの増加等を伴う機体ハードウェアの設計変更なしに、操舵すべき方向のエレベータ操舵量を大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本願発明に係る舵面制御方法の原理を説明するためのスタビライザ及びエレベータの作動図である。
【図２】本願発明に適した飛行フェーズの例を示す図である。
【図３】本願発明に係る舵面制御方法の実施に使用する装置としてのフライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）を搭載した航空機の例を示す斜視図であり、操縦系統のうちピッチ軸方向の操舵装置のみを示してある。
【図４】図３に示した航空機の舵面制御系の構成を示すブロック図であり、ピッチ軸方向の操縦系統のみを示してある。
【図５】図４に示したフライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）の舵面制御手順を示すフローチャートである。
【図６】本願発明の舵効き特性及び機首上げ能力を従来のものと比較して示すグラフである。
【図７】従来のフライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）の舵面制御手順を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は従来の舵面制御方法の原理を説明するためのスタビライザ及びエレベータの作動図である。
【符号の説明】
１　　航空機
５　　フラップ
７　　スタビライザ
８　　エレベータ
１０　フライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ）
【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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【図７】
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【図８】
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