(57)【要約】      （修正有）【課題】より少ない量の航空機パフォーマンスデータでからエンジン燃料流量や航空機上昇率のような、航空機作動パラメータに対して信頼できる値を導き出すことが可能な方法を提供する。【解決手段】飛行プランに沿うポイントで、そのポイントの他の航空機パラメータを用いて航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する。具体的には、垂直対気速度および燃料流量の推定が必要とされるとき、航空機の作動パラメータの実測値のセットを含むデータベースが使用して、他の航空機パラメータに最も一致する作動パラメータの実測値のセットを特定し、特定されたセットから得られる垂直対気速度値および燃料流量値をそれらの推定値として用いる。【選択図】図４
2013014325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法において、
前記航空機の操作中に生じると予想される複数の作動パラメータの予測値を決定する工程と、
前記予測値に応じて、１つの予測集合値を算出する工程と、
前記航空機の異なる作動状態から得られ、前記複数の作動パラメータ値、パフォーマンスパラメータ値、および、１つのデータセット集合値をそれぞれ有する複数のデータセットを含むデータベース、にアクセスする工程と、
前記データセット集合値と前記予測集合値との比較に基づいて、前記データベースのデータセットの１つを選択する工程と、
前記データベースから前記パフォーマンスパラメータ値を取得するために、前記データセットの１つを使用する工程と、
前記データベースから取得した前記パフォーマンスパラメータ値に応じて、前記パフォーマンスパラメータを推定する工程と、を有する
ことを特徴とする航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項２】
前記パフォーマンスパラメータが、垂直対気速度および燃料流量の少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項３】
前記複数の作動パラメータが、高度、真対気速度、長手方向慣性加速度、外気温度、および、航空機の重量、のうちの１つ以上を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項４】
前記データセットの１つを選択する工程は、前記予測集合値に数値的に最も近いデータセット集合値を有するデータベースのデータセットを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項５】
前記データセットの１つを使用する工程は、
前記データベース全体より小さく前記データセットの１つを有する前記データベースの特定のセクション内で、データセットを分析する工程と、
前記複数の作動パラメータの予測値に最も一致する特定のセクション内で、データセットを選択する工程と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項６】
前記複数の作動パラメータの予測値に最も一致する特定のセクション内でデータセットを決定するために、偏差の二乗の最小合計が用いられる
ことを特徴とする請求項５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項７】
前記パフォーマンスパラメータ（ＶＳ）値を推定するために、以下の式（１）が用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
VS  =  VSDB + VSRESIDUAL ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（VSDBは、前記データベースから取得された前記パフォーマンスパラメータ値であり、前記予測値と前記パフォーマンスパラメータ値を取得したデータセットとの差異によるVSDBの偏差に対する調整である。）
【請求項８】
航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法において、
前記航空機の飛行中に、複数の作動パラメータの実測値およびパフォーマンスパラメータの実測値を繰り返し測定して、実測値の複数のセットを生成する工程と、
前記各実測値のセットに対して１つのデータセット集合値を算出し、前記データセット集合値を前記実測値のセットに関連付ける工程と、
前記航空機の操作中の予定ポイントに対して、前記複数の作動パラメータの予測値を決定する工程と、
前記予測値に応じて、１つの予測集合値を算出する工程と、
前記予測集合値に応じて、実測値の複数のセットを選択する工程と、
前記予測値に最も一致する特定の実測値のセットを特定するために、前記実測値の複数のセットを分析する工程と、
前記特定の実測値のセットにおける前記パフォーマンスパラメータの実測値に応じて、前記パフォーマンスパラメータの推定を導き出す工程と、を有する
ことを特徴とする航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項９】
前記パフォーマンスパラメータが、垂直対気速度および燃料流量の少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項８に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１０】
前記複数の作動パラメータが、高度、真対気速度、長手方向慣性加速度、外気温度、および、航空機の重量、のうちの１つ以上を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１１】
前記実測値の複数のセットを分析する工程は、偏差の二乗の最小合計を使用して、前記予測値に最も近い特定の実測値のセットを特定する
ことを特徴とする請求項８に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１２】
前記実測値の複数のセットを選択する工程は、前記予測集合値に数値的に最も近い１つのデータセット集合値に関連する実測値のセットを選択する工程を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１３】
前記実測値の複数のセットを選択する工程は、さらに、前記選択された実測値のセットを含むデータベースのセクションを決定する工程を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１４】
前記パフォーマンスパラメータ（ＶＳ）値を推定するために、以下の式（２）が用いられる
ことを特徴とする請求項８に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
VS  =  VSDB + VSRESIDUAL・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
（VSDBは、前記実測値の特定のセットにおけるパフォーマンスパラメータの実測値であり、VSRESIDUALは、前記予測値と前記実測値の特定のセットとの差異によるVSDBの偏差に対する調整である。）
【請求項１５】
航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法において、
前記航空機の飛行中に、複数の作動パラメータの実測値およびパフォーマンスパラメータの実測値を測定して、実測値の複数のセットを生成する工程と、
前記各実測値のセットに対して、前記セットにおける前記複数の作動パラメータの実測値を使用して１つのデータセット集合値を算出する工程と、
前記実測値の各セットおよび前記算出されたデータセット集合値を、別々の項目としてデータベースに格納する工程と、
前記航空機の飛行プランに沿うポイントに対して、前記複数の作動パラメータに対する予測値を導き出す工程と、
前記導き出された予測値を用いて予測集合値を算出する工程と、
前記データベースにおいて、前記予測集合値に最も一致する１つのデータセット集合値を有する項目を選択する工程と、
前記選択されたデータベースの項目に応じて、前記データベースのセクションを選択する工程と、
前記予測値に最も一致する実測値の特定のセットを特定するために、前記データベースのセクション内で前記実測値のセットを分析する工程と、
前記実測値の特定のセットおける前記パフォーマンスパラメータの前記実測値に応じて、前記パフォーマンスパラメータの推定を導き出す工程と、を有する
ことを特徴とする航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１６】
前記パフォーマンスパラメータが、垂直対気速度および燃料流量の少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１７】
前記複数の作動パラメータが、高度、真対気速度、長手方向慣性加速度、外気温度、および、航空機の重量、のうちの１つ以上を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１８】
前記実測値のセットを分析する工程は、偏差の二乗の最小合計を使用して、前記予測値に最も近い特定の実測値のセットを特定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項１９】
前記パフォーマンスパラメータ（ＶＳ）値を推定するために、以下の式（３）が用いられる
ことを特徴とする請求項１５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
VS  =  VSDB + VSRESIDUAL ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
（VSDBは、前記選択されたデータベースの項目のパフォーマンスパラメータ値であり、VSRESIDUALは、前記予測値と前記実測値の特定のセットにおける前記複数の作動パラメータの実測値との間の差異によるVSDBの偏差に対する調整である。）
【請求項２０】
前記航空機が飛行の上昇フェーズである場合に測定される実測値のセットを格納する第１データベースを生成する工程と、
前記航空機が飛行の非上昇フェーズである場合に測定される実測値のセットを格納する第２データベースを生成する工程と、さらに有し、
前記データベースに格納する工程が、前記実測値に関連する飛行フェーズに応じて、前記第１データベースおよび前記第２データベースのうちの１つに、前記実測値の各セットと前記実測値から算出される前記データセット集合値とを格納する
ことを特徴とする請求項１５に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項２１】
前記航空機の飛行プランに沿うポイントが飛行の上昇フェーズ中または非上昇フェーズ中に生じるかどうかを指定する工程、をさらに有し、
前記項目を選択する工程、前記セクションを選択する工程、前記実測値のセットを分析する工程、および、前記パフォーマンスパラメータの推定を導き出す工程が、前記指定されたフェーズに応じて選択された前記第１データベースおよび前記第２データベースの１つを利用する
ことを特徴とする請求項２０に記載の、航空機のパフォーマンスパラメータの推定方法。
【請求項２２】
航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する方法において、
前記航空機の飛行中に、複数の作動パラメータの実測値、垂直対気速度の実測値、燃料流量の実測値、を繰り返し測定して、実測値の複数のセットを生成する工程と、
前記実測値の各セットに対して、１つのデータセット集合値を算出する工程と、
前記実測値の各セットおよび前記算出された１つのデータセット集合値を、個々の項目としてデータベースに格納する工程と、
前記航空機の飛行プランに沿うポイントに対して、前記複数の作動パラメータの予測値を導き出す工程と、
前記導き出された予測値を用いて、１つの予測集合値を算出する工程と、
前記データベースにおいて、前記予測集合値に最も一致する１つのデータセット集合値を有する項目を選択する工程と、
前記選択されたデータベースの項目に応じて、データベースのセクションを選択する工程と、
前記予測値に最も一致する実測値の特定のセットを特定するために、前記データベースのセクション内で前記実測値のセットを分析する工程と、
前記実測値の特定のセットおける前記垂直対気速度の実測値に応じて、前記垂直対気速度の推定を導き出す工程と、
前記実測値の特定のセットにおける前記燃料流量の実測値に応じて、前記燃料流量の推定を導き出す工程と、を有する
ことを特徴とする航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
【請求項２３】
前記複数の作動パラメータが、高度、真対気速度、長手方向慣性加速度、外気温度、および、航空機の重量、のうちの１つ以上を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
【請求項２４】
前記実測値のセットを分析する工程は、偏差の二乗の最小合計を使用して、前記予測値に最も近い特定の実測値のセットを特定する
ことを特徴とする請求項２２に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
【請求項２５】
パフォーマンスパラメータ（ＶＳ）値を推定するために、以下の式（４）が用いられる
ことを特徴とする請求項２２に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
VS  =  VSDB + VSRESIDUAL ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
（VSDBは、前記選択されたデータベースの項目から得られる垂直速度値であり、VSRESIDUALは、前記予測値と前記選択されたデータベースの項目における複数の作動パラメータの実測値との差異によるVSDBの偏差に対する調整である。）
【請求項２６】
前記燃料流量（FF）の値を推定するために、以下の式（５）が用いられる
ことを特徴とする請求項２２に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
FF  =  FFDB + FFRESIDUAL ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
（FFDBは、前記選択されたデータベースの項目から得られる垂直対気速度値であり、FFRESIDUALは、前記予測値と前記選択されたデータベースの項目における前記複数の作動パラメータの実測値との差異によるVSDBの偏差に対する調整である。）
【請求項２７】
前記データベースに格納する工程が、前記実測値に関連する飛行フェーズに応じて、前記第１データベースおよび前記第２データベースのうちの１つに、前記実測値の各セットと前記実測値から算出される前記データセット集合値とを格納する
ことを特徴とする請求項２２に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
【請求項２８】
前記航空機の飛行プランに沿うポイントが飛行の上昇フェーズ中または非上昇フェーズ中に生じるかどうかを指定する工程、をさらに有し、
前記項目を選択する工程、前記セクションを選択する工程、前記実測値のセットを分析する工程、および、前記垂直対気速度の推定を導き出す工程、および、前記燃料流量を導き出す工程が、前記指定されたフェーズに応じて選択された前記第１データベースおよび前記第２データベースの１つを利用する
ことを特徴とする請求項２７に記載の、航空機の垂直対気速度および燃料流量を推定する推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の飛行管理システム、特に、飛行管理システムで使用される飛行機のパフォーマンス特性を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行管理システム（ＦＭＳ）は、航空機における航空電子機器の基本的な構成要素である。飛行管理システムは、飛行中の多種多様なタスクを自動化する専用のコンピュータシステムであり、そのシステムにより航空機乗組員の作業負荷を減らすことができる。第１の機能は、航空機飛行プランにおける飛行中の管理である。
【０００３】
飛行管理システムに格納されたナビゲーションデータベースは、飛行プランを構成するためのデータを有する。このデータは、航空路と航路の中間地点に関する情報、待機経路、空港、滑走路、および、標準計器出発経路、を含んでいる。また、そのデータには、距離測定装置、ＶＯＲシステム（超短波全方向式システム）、および、無指向性無線標識を備えた無線航行補助装置についての情報も含まれている。
【０００４】
飛行プランは、通常、小規模な航空機のパイロットまたは航空運行管理者により、出発前に地上で決定される。そして、その飛行プランは、操縦室のキーボードを通じて、一般的なルートが格納されたライブラリから選択されるか、または、航空運行センターにおけるデータリンクを通じて、飛行管理システムに入力される。飛行プランには、旅行の走行区間または旅行の一部に対するルート、高度、および、対気速度が、含まれている。また、飛行前の点検中には、飛行プランを管理するのに関連する他の情報、例えば、航空機の総重量や燃料重量が、飛行管理システムに入力される。
【０００５】
飛行中、飛行管理システムは、航空機の位置やパフォーマンスパラメータを決定するために、機内に搭載されたセンサを常に観察している。それらパラメータや格納されている飛行プランから、飛行管理システムは次の経路を算出する。パイロットは、手動または自動操縦でその経路を進むことが可能である。飛行管理システムの飛行プランは、飛行中、パイロットによってしばしば変更される。したがって、この場合、飛行管理システムは、飛行プラン情報を作り直さなければならない。
【０００６】
飛行管理システムの飛行管理処理の一部として、飛行の上昇フェーズ、巡航フェーズ、降下フェーズにおいて、対象物の対気速度、エンジン推力設定、速度と高度の制約、予測される風、および、他の操作パラメータのような１セットのプロファイルをもとに航空機の三次元軌道を算出することが望まれている。その算出のアルゴリズムは、一般的に、エンジン燃料流量および航空機の上昇性能の情報を必要とする。それらの情報は、特定の機体とエンジンとの組合せに特有の特徴を有する。しかしながら、特定の航空機における機体およびエンジンに必要とされる詳細な空力モデルは、非常に重要な独自の情報として考慮され、航空機製造会社からしか入手することはできない。したがって、必要な航空機パフォーマンスデータは、通常、航空電子機器を製造する他の会社からは入手することはできない。
【０００７】
航空電子機器製造会社が、特定のタイプの航空機の操作特徴を測定し、所望の燃料流量パラメータおよび上昇率パラメータを読み出して、その後、それらパラメータから多次元のデータベースを作るために、それらのデータを使用することは、理論的には可能である。それにもかかわらず、それらのデータデースが、飛行プランの処理中に航空機軌道の構築に実用的に適した広範囲、例えば、大量の経験によるデータを有するために、非常に長いフライト時間をこえて集めなければならなくなる。したがって、そのような方法は、あまり実用的ではない。また、その後、特定の操作条件のデータセットにもっとも最適なデータを見つけるために、そのような大きなデータベースを検索することは、非常に徹底した処理を必要とする。このため、そのようなデータベースの検索は、大きな障害をもたらすので、この方法を実行するのは望ましくない。
【０００８】
仮に上述の経験的方法が用いられたとしても、特定のデータベースが、１種類の航空機において効果的に用いられるだけである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、エンジン燃料流量や航空機上昇率のような、航空機作動パラメータに対して信頼できる値を導き出すことが可能であるより少ない量の航空機パフォーマンスデータで求められる他のアプローチを開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
航空機のパフォーマンスパラメータは、航空機の飛行中、パフォーマンスパラメータと複数の他の作動パラメータとを繰り返し検出することを含む方法によって推定される。それは、それら作動パラメータに対して関連がある実測値の１セットを生成する。１つのデータセット集合値は、関連がある作動パラメータ値の各セットから算出される。検出されるパフォーマンスパラメータ値の関連するグループ、関連がある作動パラメータ値、および、関連する１つのデータセット集合値は、それぞれ、その後使用するために、データベースの項目として格納される。データベースの項目は、データセット集合値によって分類することもできる。
【００１１】
また、データベースにおけるパラメータ値の最適を満たさなければならない制約を含む１つの予測集合値を使用することにより、航空機の操作中、飛行軌道を算出するために使用するパフォーマンスパラメータ値に対してデータベースを検索する複雑さを、減少させることができる。したがって、関心のある航空機の状態に関連する１つの予測集合値は、検索するデータベースのセクションを対象とするために、用いられる。詳細な検索は、そのデータベースのセクション内の最適なパラメータセットで行われる。関心のある航空機の最適な作動パラメータにもっとも一致するデータを有するデータベースのセクションにおける作動パラメータのセットは、飛行軌道を算出するために、選択される。
【００１２】
さらに具体的に述べると、航空機の操作中の予想ポイント、例えば、飛行プランに沿う位置に対して、複数の作動パラメータにおける予測集合値が決定される。予測作動パラメータ値の結果として生じるセットは、各データセット集合値を算出した方法と同じ方法で予測集合値を算出するために、用いられる。
【００１３】
その後、処理は、実際の作動パラメータ値のセットをデータベースから選択する。その選択したセットは、予測集合値に最も近い１つのデータセット集合値を有する。例えば、その選択は、予測集合値に数値的に最も近いデータベースにおける実際の作動パラメータ値のセットに基づいて行われる。その選択は、選択されたデータセットの周りでデータベースのセクションを特定する。そして、航空機の飛行管理で用いるパフォーマンスパラメータを探すために、作動パラメータのより詳細な分析を実行する。そのセクションは、 データベース全体より小さく、例えば、最も近い集合値に適合する項目の周りのデータベースにおける所定の項目数から成る。
【００１４】
そのデータベースのセクションにおいて、作動パラメータ値のセットは、関心のある飛行プランポイントで複数の作動パラメータの予測値に最も一致するセットを見つけるため、分析される。本発明の推定方法の１つの実施形態では、最適なセットを見つけるため、偏差の二乗の最小合計(a least sum of the squares of the deviations）が用いられる。そして、パフォーマンスパラメータの推定は、データベースにおける航空機パラメータの最適なセットからそのパフォーマンスパラメータ値を用いて、得られる。
【００１５】
この方法は、機体や航空機エンジンの特定の空力モデルを使用することなく、予期された航空機操作ポイントでパフォーマンスパラメータの推定値を提供する。本発明の技術は、予期される航空機操作ポイントで予想されると同じような飛行条件下で航空機が経験するような、その値に基づいて、パフォーマンスパラメータの最もよい推定方法を発見した。
【００１６】
また、本発明の他の方法は、データベースのメンテナンスに関係する。これは、飛行中に検出される実際の航空機パフォーマンス特性と共にデータベースの連続的な補充を有する。新しく取得された航空機作動パラメータデータは、合理的に検査され、その後、近似の複製であると決定されたデータベースの既存の項目と置換する、または、新しいデータポイントとして加えられる。新しいデータセットと既存のデータセットとが、近似の複製として見なされるのに十分な類似であるかどうかを決定する判定基準は、セットの各パラメータに対する偏差閾値（deviation threshold）に基づいている。その閾値は、精度要件に対してデータベースの全体的なサイズとのバランスを取るために、慎重に選択される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】航空機の飛行管理システムのブロック図である。
【図２】特定の航空機パフォーマンス特性のデータベースを構築するための発見的プロセスのフローチャートである。
【図３】前記データベースにおけるパフォーマンス特性の１セットのデータ構造を示す図である。
【図４】前記データベースを使用する航空機の垂直速度（または上昇率）と燃料流量とを算出する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、航空機に搭載される航空電子機器１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ１０４）を備えた飛行管理システム（ＦＭＳ）１０２を有する。ＣＰＵ１０４は、飛行管理システムが用いられている航空機の飛行管理を行うソフトウェアを実行する。飛行管理システム１０２の操作、航空機の運用能力を規定するデータ、および、飛行管理システム１０２によって受信し生成される他の制御データ、を管理するソフトウェアの指示は、メモリ１０６に格納されている。メモリ１０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、従来で知られている他の種類の記憶装置、のうち１つ以上を有して構成されている。
【００１９】
入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路１０８は、ＣＰＵ１０４を航空機におけるセンサのいくつかのグループと接続させる。センサは、航空機の真対気速度および垂直対気速度の両方を測定する対気速度センサ１１０を含む。また、高度センサ１１２および加速度センサ１１４は、入力／出力回路１０８の入力に接続されている。エンジンセンサ１１６は、航空機エンジンの作動パラメータを検出するために、設けられている。他のセンサ１１７は、飛行管理システムと共に一般的に用いられているセンサであり、飛行管理システム１０２に接続されている。また、従来の航空機ナビゲーションシステム１１８は、ＣＰＵの入力／出力回路１０８にデータを提供する。
【００２０】
航空機乗組員は、表示装置１２０およびキーボード１２２を介して、飛行管理システム１０２とやり取りをする。キーボード１２２は、航空機飛行プランを飛行管理システム１０２に入力するために、使用することができる。また、表示装置１２０は、飛行中、飛行プランの視覚的な表示を提供する。また、航空機乗組員がデータを入力し、飛行管理システムから情報を受信することができるように、追加の入力／出力装置を設けることも可能である。
【００２１】
飛行管理システム１０３は、米国ユニバーサル・アビオニクス・システムズ社製から利用可能ないくつかのモデルの１つであってもよい。そのような従来の飛行管理システムは、以下に記載するような航空機パフォーマンス特性を算出する本発明の方法を実行するために、追加のソフトウェアで増強させることができる。
【００２２】
図２に示すように、本発明の航空機パフォーマンス判断方法（performance assessment method）は、実際の飛行中に集められた位置データと航空機のパフォーマンス特性とを有する作動パラメータのデータベースを利用する。飛行前に、パイロットは、飛行プランデータと共に、飛行機の総重量および機内に搭載された燃料を、飛行管理システム１０２に入力する。航空機が飛行中のときには、飛行管理システム１０２は、データ収集ルーチン２００を定期的に実行する。データ収集ルーチン２００は、特定の航空機の操作パラメータおよび位置パラメータの値を得るために、センサ１１０〜１１６を読み込むことによって、ステップ２０２を開始する。それらセンサのデータから、飛行管理システムのＣＰＵ１０４は、他のパラメータを算出する。例えば、高度、真対気速度、長手慣性加速度（longitudinal inertial acceleration）、外気温度、航空機の現在の総重量のような航空機作動パラメータの１セットを提供する。なお、上述したような航空機作動パラメータには限定されない。飛行管理システム１０２から得られる垂直対気速度は、「上昇率」として見なされ、全エンジンに対する総燃料流量は、「燃料燃焼率」として見なされる。また、それら二つの要因は、本明細書では、パフォーマンスパラメータとして見みなす。航空機の現在の総重量は、離陸前の最初の総重量から、飛行中に消費された燃料の重量を引いた重量である。
【００２３】
航空機のパラメータに対して取得された新しい値は、一時的な状況による異常ではないことを確認し、そして、同じパラメータのいくつか前もって取得した値から外れないようにするために、検査される。そのような異常のパラメータ値が発見された場合には、飛行中のその地点に対する全データセットは破棄され、プロセスは、作動パラメータの他のセットを取得する前に、しばらくの間ステップ２０２で待機する。
【００２４】
その後、ステップ２０４に進み、いくつかの新しい値が、航空機パラメータ値の最新の取得したセットで１つのデータセット集合値を算出するために用いられる。例えば、１つのデータセット集合値（ＡＶ）を算出するために、以下の式が用いられる。
【００２５】
【数１】
2013014325.tif 000003
【００２６】
下付き文字のｉは、検出された作動パラメータ値の特定のセットを示す数値である。また、Ａ、Ｂ、および、Ｃは、特定の機体に対してカスタマイズされる定数である。また、ｗは、現在の総重量であり、Ｌは、エンジン推力減率（engine thrust lapse rate）である。
【００２７】
エンジン出力が必要とされた推力（例えば、飛行中や飛行降下フェーズ中）に従って設定される飛行体制に対して、Ｌは設定される。エンジン出力を設定することにより管理される飛行体制、例えば、降下中では、Ｌは、エンジン推力の既知のわずかな減率特性（lapse characteristics）を反映するために、選択される。したがって、Ｌは、高度および真対気速度の関数である。可変のｑは、圧縮率に対して縮小された動圧であり、この場合、以下の式で求められる。
【００２８】
【数２】
2013014325.tif 000004
【００２９】
δは、標準大気圧比（atmospheric pressure ratio）であり、高度の関数である。また、Ｍは、真対気速度のマッハ数である。
【００３０】
作動パラメータおよびパフォーマンスパラメータの実測値は、飛行管理システム１０２のメモリ１０６内の２つのデータベースに格納される。第１データベースは、飛行上昇フェーズ中に検出されて取得される作動パラメータを有する。また、第２データベースは、飛行の別のフェーズで取得される実際の作動パラメータを有する。このため、ステップ２０６では、航空機が上昇フェーズであるかどうかを判断する。例えば、垂直対気速度が、与えられた閾値よりも大きい場合、または、航空機高度が、予め定められた閾値比（predefined threshold rate）よりも早く増加している場合などで判断する。ステップ２０６の判断に基づいて、データ収集ルーチンは、ステップ２０８またはステップ２１０に分岐する。ステップ２０８では、上昇フェーズに対して、作動パラメータの実測値のセットをメモリ１０６の第１データベースに格納する。ステップ２１０では、飛行の非上昇フェーズに対して、実測値のセットを第２のデータベースに格納する。すなわち、ステップ２０８およびステップ２１０の両方で、航空機の作動パラメータ実測値のセットが、図３に示すように項目２２０として格納される。また、当然のことながら、他の航空機作動パラメータ値も、このデータベースの項目に格納することができる。
【００３１】
各データベース内の項目２２０は、データセット集合値によって分類される。当業者においては、取得したパフォーマンスデータのセット毎に単に格納することは、非常に大きなデータベースとなり、効率的に使用するには無理があるだろうと認識するだろう。また、個々の作動パラメータに対してよく似た値と一緒に複数の項目を有することは、データベースの有効性を増加させることはできない。さらに、そのような類似の項目のいずれかを使用することは、有意な実用的な違いを生まない。したがって、格納するステップ２０８および２１０では、航空機作動パラメータのセットが、データベースにおける既存の作動パラメータのセットとかなり異なる場合に、データベースに新しい項目を格納するだけにする。一方、非常に類似している場合には、新しいパラメータは、厳密に一致する既存のデータセットと置き換える。この置換では、データベースが航空機の最新のパフォーマンス特性を示すようにすることが望ましい。その最新のパフォーマンス特性は、航空機の寿命期間中ずっと変更することができる。ゆえに、ステップ２０８またはステップ２１０では、既存のデータベース項目に対して検索が行われる。既存のデータベース項目は、作動パラメータの実測値の新しいセットに対して、１つのデータセット集合値の両側に値の範囲内であるデータセット集合値を有する。そのような検索は、既存の集合値に近い値を見つけた場合、新しい個々のパラメータと既存のデータセットは、それらが実質的に同一であるかどうかを決めるために、分析される。２つのデータセットが、実質的に同一であるかどうかは、偏差閾値によって定義されているように、比較的近い個々の作動パラメータの値に基づいている。２つのデータセットが、それにより実質的に同一であると考えられるならば、作動パラメータの実測値の新しいデータセットは、ステップ２０８またはステップ２１０のどちらかで、既存のデータセットと置換される。あるいは、作動パラメータの実測値の新しいデータセットは、新しいデータベース項目として格納される。
【００３２】
作動パラメータの実測値の新しいセットが、適切なデータベースに格納された後、ステップ２１２において、航空機がまだ飛行中であるかどうかを判断する。飛行中の場合には、データ収集ルーチン２００が、検出される作動パラメータ値の他のセットを取得して処理するために、ステップ２０２に戻る。飛行が終了した場合には、データ収集ルーチン２００が、他の飛行が行われるまで、終了する。
【００３３】
このように、データベースは、操作可能な飛行中に検出される実際のパフォーマンスパラメータで連続的に補充される。新しく取得したデータポイントは、合理的に検査され、その後、同一であると決定されたデータベースの既存のデータポイントと置換されるか、あるいは、そのデータベースに加えられる。データポイントが同一であると見なされるのに十分な類似であるかどうかを決定する判定基準は、各入力パラメータに対して、偏差閾値に基づいている。その閾値は、精度要件に対してデータベースの全サイズとのバランスをとるために、慎重に選択される。
【００３４】
データベースは、異なるセグメントおよび提案された飛行プランのフェーズに対して、航空機の三次元軌道を算出するために、飛行管理システム１０２により飛行前に使用される。上述したように、従来では、広範囲の飛行プランに対してそれらの算出を行うために、機体および特定の航空機に対するエンジンの詳細な空力モデルが、予め必要とされていた。しかしながら、それらのモデルは、航空機メーカーによる独自のものであると考えられており、通常、航空機器を製造する他の会社では使用することはできなかった。結果として、本発明の技術は、機体および航空機のエンジンの特定の空力モデルを使用することなく、飛行プランにおける所望のポイントで燃料流量および垂直対気速度を推定するために開発された。本発明の技術は、試行錯誤して、燃料流量（燃料燃焼率）および垂直対気速度（上昇率）の最良推定値を、飛行プランにおける関心ポイントで予想されるような同じような飛行状況のもとに航空機が経験するそれら２つのパラメータ値に基づいて、見つけ出すことができた。
【００３５】
飛行管理システム１０２で飛行プランの作成中に、その標準プロセスが、計画された飛行において、燃料流量と関心のある特定のポイントに対する垂直速度とのいずれか、または、両方を必要とするとき、飛行管理システム１０２は、航空機の作動パラメータを導き出すために、図４に示されているパラメータ導出ルーチン３００を実行する。航空機乗組員が、予め定められた飛行プランに変更を入力する場合、パラメータ導出ルーチン３００は、飛行前の段階、または、飛行中に実行することができる。パラメータ導出ルーチン３００は、ステップ３０２を開始する。ステップ３０２において、飛行管理システム１０２は、飛行プランに沿って、関心のポイントで航空機作動パラメータの予測値を決定する。それら作動パラメータは、高度、真対気速度、長手方向慣性加速度（longitudinal inertial acceleration）、および、飛行プランから測定される値、を含むことができる。また、例えば、高度および気象データから導き出される予想外気温度や、航空機の現在の総重量などが、その作動パラメータに含まれていてもよい。その後、ステップ３０４において、１つの予測集合値は、飛行管理システムのデータベースにおける各データ項目に対して１つのデータセット集合値を算出するために用いられた式と同じ式、または、同じプロセスを使用して、それら予想される作動パラメータ値に対して算出される。
【００３６】
ステップ３０５では、関心の飛行ポイントが、飛行の上昇フェーズ中に生じるかどうかを決定する。すなわち、その時点の状況で、飛行管理システムの２つのデータベース（上昇データベースまたは非上昇データベース）のどちらであるかを決定することである。該当するデータベースは、その後、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、飛行プランの関心ポイントに対して、予測集合値にもっとも近い１つのデータセット集合値を有する項目を探す。理想的な一致は、それらの集合値が同一のときであるが、最も近い一致は、１つの予測集合値に関して最小の差異を有する１つのデータセット集合値である。最も近い一致した集合値を有する項目の位置は、飛行プランの関心ポイントで、航空機の作動パラメータにもっとも一致する作動パラメータ値のセットを探すために選択されたデータベースのセクションを決定する。この集合値の使用は、検索の範囲を狭くする。つまり、分析しなければならないデータベースの項目の数を減らすことができる。この検索セクションは、最良の集合値の一致と共に、その周りのデータベースの項目の所定の数から成る。その数は、精度要件に対して処理時間のバランスを取るために、慎重に決定される。選択されたデータベースは、データセット集合値で分類されるので、データベースセクションは、数値的に近いデータセット集合値を有する項目を含む。つまり、作動パラメータおよびパフォーマンスパラメータに対する実測値の類似したセットを有する項目が、データベースセクションに含まれる。
【００３７】
本発明の選択方法は、飛行プランの関心ポイントで、航空機作動パラメータに最も一致しているデータベースで作動パラメータのセットを探すために、予測される作動パラメータのセットとデータベースのセットとの間で偏差の二乗の最小合計（the least sum of the squares of the deviations）を使用している。分析がタイミングよく行われるように、二乗プロセスの最小合計で用いられる勾配式（gradient equations）の数が選択される。
【００３８】
飛行プランの関心ポイントで、作動パラメータ値に最も一致するデータベースの項目を探し出した後、その項目における垂直速度の値は、ステップ３０８で取得される。そして、その取得した垂直速度の値は、ステップ３１０で垂直速度(ＶＳｘ)を算出するために、用いられる。その算出は、以下の式を使用する。
【００３９】
【数３】
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【００４０】
VSDBは、最適な集合値の一致を有するデータベースの項目から得られた垂直対気速度である。VSRESIDUALは、飛行プランの関心ポイントで予想される作動パラメータ値と選択された実際の作動パラメータ値のセットとの間の差異によるデータベースの垂直対気速度の偏差（deviation）に対する調整である。VSRESIDUALは、以下の式で得られる。
【００４１】
【数４】
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【００４２】
ｈは高度であり、ｗは総重量であり、νは真対気速度であり、ｔは外気温度であり、νドット（νの上にドットを付したもの）は長手方向慣性加速度である。変数と下付き文字ｄｂ付きの作動パラメータ値は、選択されたデータベースの項目から取得される。下付き文字のｘは、飛行プランに沿う特定の関心ポイントにおける変数および作動パラメータ値を示す。
【００４３】
次に、ステップ３１２において、ＣＰＵ１０４が、選択されたデータベースの項目から燃料流量の実測値を得る。この値は、その後、飛行プランの関心ポイントで燃料流量（ＦＦ）を算出するために、ステップ３１６で使用される。この算出は、以下の式を用いる。
【００４４】
【数５】
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【００４５】
FFDBは、最良の集合値の一致を有するデータベースの項目の航空機燃料流量である。FFRESIDUALは、データベースの航空機燃料流量の偏差に対する調整である。上昇フェーズ（ＣＬＢ）または非上昇フェーズ（ＣＲＺ）に対するFFRESIDUALの値は、以下の式から得られる。
【００４６】
【数６】
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【００４７】
ＶＳは垂直速度であり、ｇは重力定数である。Ｉは、燃料燃焼減率（fuel burn lapse rate）であり、エンジン燃料燃焼の公知のわずかな減率特性(lapse characteristics)を反映するために選択される。この明細書においては、燃料燃焼減率(fule burn lapse rate)は高度の関数である。
【００４８】
燃料流量および垂直対気速度の値は、ステップ３１０およびステップ３１４でそれぞれ算出され、その後、指定された関心ポイントで航空機の軌道を作成するために、従来の方法で飛行管理システム１０２に使用される。
【００４９】
本発明の燃料流量および垂直対気速度を決定する発見的方法は、燃料流量および垂直対気速度の別々の二次元のデータベースを単に生成するプロセスと比較して、経験的な航空機パフォーマンスデータの比較的少ない量で十分な精度を飛行プランに提供することができる。
【００５０】
上述の記載は、本発明の好ましい実施形態を対象としている。したがって、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００  航空電子機器
１０２  飛行管理システム
１０４  ＣＰＵ
１０６  メモリ
１０８  入力／出力回路
１１０  対気速度センサ
１１２  高度センサ
１１４  加速度センサ
１１６  エンジンセンサ
１１７  他のセンサ
１１８  ナビゲーションシステム
２００  データ収集ルーチン
３００  パラメータ導出ルーチン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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【選択図】  図２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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