(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着陸時に機体後部の接触マージンおよび／または前脚の接触マージンを改善するために航空機のピッチ姿勢を修正するための方法であって、
予め定められた飛行状態パラメータの基準値を生成するステップと、
前記予め定められた飛行状態パラメータの最新値を発生するステップと、
前記基準値と前記最新値とを符号を逆にして組合せて、前記予め定められた飛行状態パラメータの差分値を生成するステップと、
前記差分値の関数として、揚力を発生することのできる少なくとも１つの可動式翼面の移動値を、機体後部の接触マージン要件に対応する最大ピッチ姿勢および前脚の接触マージン要件に対応する最小ピッチ姿勢の範囲内になるようにスケジュールして決定するステップと、
前記移動値に等しい量だけ前記少なくとも１つの可動式翼面の位置を調整するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの可動式翼面がフラッペロンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予め定められた飛行状態パラメータが進入対気速度であり、前記基準値が基準進入対気速度Ｖref であり、前記最新値が最新進入対気速度Ｖcur であり、前記差分値が対気速度差分ΔＶである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記移動値がフラッペロンドループ変化分ΔδFRであり、前記スケジュールステップが、
前記対気速度差分ΔＶが５より小さいときに前記フラッペロンドループ変化分ΔδFRに０の値をもたらすステップと、
下記の式に従って前記フラッペロンドループ変化分ΔδFRの値をもたらすステップとをさらに含み、
【数１】
0004080029.tif 000009
ただし前記対気速度差分ΔＶは５と２０との間であり、さらに前記スケジュールステップが、
前記対気速度差分ΔＶが２０より大きいときに前記フラッペロンドループ変化分ΔδFRに３１の値をもたらすステップをさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記基準値を発生するステップが、下記の式から前記基準進入対気速度Ｖref を決定するステップを含む、請求項３または４に記載の方法。
【数２】
0004080029.tif 000010
【請求項６】
前記基準値を発生するステップが、下記の式からＶref を決定するステップを含む、請求項３または４に記載の方法。
【数３】
0004080029.tif 000011
【請求項７】
前記基準値を発生するステップが、航空機の総重量およびフラップ止めまたは位置に依存する値のテーブルから前記基準進入対気速度Ｖref を決定するステップを含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項８】
前記予め定められた飛行状態パラメータが進入姿勢であり、前記基準値が基準進入姿勢θref であり、前記最新値が最新進入姿勢θcur であり、前記差分値が姿勢差分Δθである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
前記予め定められた飛行状態パラメータが進入迎え角であり、前記基準値が基準進入迎え角αref であり、前記最新値が最新の進入迎え角αcur であり、前記差分値が迎え角差分Δαである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの可動式翼面がフラッペロンである、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は航空機の制御システムに関し、特に、航空機の可動式航空翼面および／または高揚力翼面を制御するためのシステムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
航空機のピッチ姿勢は航空機の縦軸および水平線によって規定される角である。ピッチ姿勢は着陸進入およびタッチダウン時に考慮にいれなければならない航空機の重要なパラメータである。着陸時の航空機のピッチ姿勢は多くの要素によって異なるだろう。たとえば、突風などの大気の乱れがピッチ姿勢に影響を及ぼすことがあり、調整が必要である。大気の乱れに応じてピッチ姿勢を調整すると、着陸時に所望の飛行経路角が確実に維持されるであろう。
【０００３】
着陸時には、航空機のピッチ姿勢のエンベロープは航空機の形状によって部分的に制限を受ける。着陸フレアおよびタッチダウン時には、ピッチ姿勢を増加するよう航空機のノーズが上がると、航空機の後部は次第に地面に接近する。機体の後部と地面との間の間隔は機体後部の接触マージンとして知られている。後部が地面と接触する可能性を最小にするためには、ピッチ姿勢が、一般的に機体最後部の臨界飛行条件と呼ばれる最大値を超えないようにすることが望ましい。機体最後部の臨界飛行条件は着陸時に機体の後部と地面との間に必要な間隔を提供する予め定められた最大ピッチ姿勢を規定する。この必要な間隔は機体後部の接触マージン要件として知られている。この要件は角度で表わされ、滑走路と、航空機の主脚および航空機の後部の、最も低い領域間を結ぶ線との間の角によって規定される。図１を参照されたい。
【０００４】
最大値に加えて着陸時には、ピッチ姿勢が最小値を越えないことがさらに望ましい。進入時には、航空機の主脚および前脚が下げられる。前脚は航空機のタッチダウンによる衝撃に耐えるようには設計されていないため、主脚が先に地面と接触するよう航空機を着陸させることが決定的に重要である。主脚が地面と接触するときの前脚と地面との間の間隔は前脚の接触マージンとして知られている。前脚が先に着陸するのを避けるために、一般的に最前脚臨界飛行条件と呼ばれる最小ピッチ姿勢が規定される。最前脚臨界飛行条件の最小値に等しいか、またはそれより大きなピッチ姿勢で着陸すると、予め定められた値だけ、主脚のタッチダウンが前脚のタッチダウンよりも確実に先に起こる。この予め定められた値は前脚の接触マージン要件として知られている。この要件もまた角度で表わされ、滑走路と、航空機の主脚および前脚間を結ぶ線との間の角によって規定される。図２を参照されたい。
【０００５】
先に述べたように、大気状態および他のパラメータによって、着陸時の航空機のピッチ姿勢は異なることとなる。時には、進入およびタッチダウン時にピッチ姿勢が大きな値に増加し、航空機の後部を危険なまでに地面に近づくように下げることがある。場合によっては、後部の接触マージン要件が損なわれ、機体の後部を地面に接触させ、その結果航空機を損傷するおそれがある。
【０００６】
着陸時に機体後部が接触することの影響またはその確率を低減するためにさまざまな提案がなされてきた。機体後部の接触の影響を減らすためのこのような提案の１つは、機体後部の尾そりを新たに設け、軽微な後部接触を吸収するようにして航空機の構造に結果として生じる損傷がほとんどないか、または全くなくなるようにするというものである。
【０００７】
機体後部の尾そりを設けることにはさまざまな欠点がある。第１に、航空機構造に機体後部の尾そりを加えることにより、機体後部の尾そりが航空機と地面との間の幾何学的な構造上のクリアランスを小さくしてしまう。第２に、機体後部の尾そりにより航空機構造の修正が必要になる。第３に、機体後部の尾そりにより重量が加わり、それにより航空機のペイロード容量が低下する。第４に、機体後部の尾そりによる接触があった場合には、機体自体に加えて機体後部の尾そりの完全性を検査する必要がある。このような検査は経済的な負担である。さらに、結果として構造上のクリアランスが減少することにより皮肉にも、航空機が地面と接触する確率が高まり、それにより上述の欠点がもたらされる。
【０００８】
進入および着陸時に機体後部が接触する恐れがあることにより、種々の飛行パラメータを再度調整して機体後部が接触するリスクを軽減することが必要となる。これらの調整は、着陸進入速度、着陸フラップ止めにおける後縁フラップ角および横方向の制御翼面の左右対称ドループの増加を含む。同じ問題を扱うためにうず発生片が航空機翼に加えられている。これらの解決策はすべて航空機の着陸ピッチ姿勢を低減することに成功し、その結果、より大きな機体後部の接触マージンが得られた。しかしながら、この一方で、この解決策は前脚の接触マージンを減少させる。したがって、機体後部が接触する確率は低減したが、これに付随して前脚が先に接触する確率は高まった。
【０００９】
機体後部が接触することと同じように、種々の飛行パラメータを調整することによって前脚が先に接触することを避けることができる。着陸進入速度、着陸フラップ止めにおける後縁フラップ角および横方向の制御翼面ドループの低減はすべて航空機の着陸ピッチ姿勢を増加する。この増加により、最前脚の接触マージンが改善する。これらのさまざまな試みの欠点は、ピッチ姿勢を増加すると、それに付随して機体後部の接触マージンが減少することである。機体後部の接触マージンが結果として減少することにより、機体後部が接触する確率が高まる。
【００１０】
上述の欠点を克服するために、ピッチ姿勢を制限する技術が提案されている。実際、ピッチ姿勢制限はピッチ姿勢を予め定められた範囲に自動的に制限する。なるほどピッチ姿勢制限は前脚が先に接触し、かつ機体後部が接触する確率を軽減する役割を果たし得るが、航空機のパイロットの制御を極度に制限する。航空機のパイロットの制御を制限することは望ましくない。パイロットは航空機を完全にコントロールできるべきであるという、いくつかの基本的な航空機の設計思想に反するためである。
【００１１】
他にも、機体後部が接触する確率を高めることなく、前脚が先に着陸する確率を低減する他の提案がなされている。そうした提案の１つは、一般的に、飛行経路制御のための直接揚力制御と呼ばれるが、飛行経路制御をピッチ姿勢制御から切り離す閉ループ制御法則を提供することである。姿勢制御から飛行経路制御を切り離すと、ピッチ姿勢をほとんど変化させないか、または全く変化させずに飛行経路角を変えることができる。飛行経路はピッチ姿勢を変えることによってではなく、主翼の制御翼面およびフラップを調整することによって制御される。
【００１２】
直接揚力制御の提案にはいくつかの利点があるものの、それにはかなりの欠点がある。実際上のすべての従来の事業用大型輸送機の飛行制御システムとは対照的に、直接揚力制御技術はピッチ姿勢制御から飛行経路制御を切り離すため、直接揚力制御は事業用パイロットにとって不慣れな、航空機の取扱い上の特性をもたらし得る。この提案は、直接揚力制御を組込む航空機のさまざまな取扱い上の特性を学ぶために事業用パイロットが付加的な訓練を受けることを必要とするであろう。従来にはなかった操縦特性の他に、直接揚力制御はさらに、実現を試みる上での現実的な困難をもたらす。直接揚力制御を実現しようとすれば、パイロットと飛行制御システムとの相互作用を許容できる程度のものとするために、複雑なシステム変更を必要とするであろう。さらに、直接揚力制御に用いられることの多いスポイラを使用すると、許容できない機体のバフェッティングが生じ得、これは極度に乗客の居心地の良さを損なう。
【００１３】
この発明は、先行する方法の前述および他の欠点のない、前脚の接触マージンおよび／または機体後部の接触マージンを改善するための方法を提供することに関する。
【００１４】
【発明の概要】
この発明に従って、着陸進入およびタッチダウン時に航空機の着陸姿勢を修正するための方法が開示される。予め定められた飛行状態パラメータの基準値が予め定められた飛行状態パラメータの最新値から減算され、その結果差分値が得られる。この差分値に基づいて、あるスケジュールが、揚力を発生することのできる可動式航空翼面の、対応する移動量を決定する。可動式航空翼面は移動量に等しくなるよう自動的に移動される。
【００１５】
この発明の他の局面に従って、可動式航空翼面はフラッペロンである。
この発明のさらなる局面に従って、予め定められた飛行状態パラメータは進入対気速度であり、基準値は基準進入対気速度Ｖref であり、最新値は最新進入対気速度Ｖcur である。基準進入対気速度Ｖref および最新進入対気速度Ｖcur の差は対気速度差分ΔＶである。
【００１６】
この発明のさらに他の局面に従って、フラッペロンは、フラッペロンドループ変化分ΔδFRに等しい量だけ左右対称に調整される。フラッペロンドループ変化分ΔδFRは、予め定められたスケジュール表に従って選択され、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは対気速度差分ΔＶの関数である。予め定められたスケジュールは下記の式に従ってフラッペロンドループ変化分ΔδFRの値を提供する。
【００１７】
【数４】
0004080029.tif 000002
【００１８】
ここで対気速度差分ΔＶは５と２０との間の値である。対気速度差分ΔＶが５より小さい場合、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは０の値を有する。対気速度差分ΔＶが２０より大きい場合、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは３１の値を有する。
【００１９】
この発明のさらなる局面に従って、基準進入対気速度Ｖref は下記の式から決定される。
【００２０】
【数５】
0004080029.tif 000003
【００２１】
この発明のさらなる局面に従って、重心における標準荷重ファクタｎＺCGは操縦補正を提供するため、その値が制限される。
【００２２】
この発明のさらなる局面に従って、フラッペロンドループ変化分ΔδFRを示す信号は高周波数の乱流を減衰するためにローパスフィルタ処理される。
【００２３】
この発明のさらなる局面に従って、フラッペロンドループ変化分は航空機が地上に接地するときには一定に保たれる。
【００２４】
この発明の別の局面に従って、予め定められた飛行状態パラメータは進入姿勢であり、基準値は基準進入姿勢θref であり、最新値は最新進入姿勢θcur であり、差分値は姿勢差分Δθである。
【００２５】
この発明のさらなる別の局面に従って、予め定められた飛行状態パラメータは進入迎え角であり、基準値は基準進入迎え角αref であり、最新値は最新進入迎え角αcur であり、差分値は迎え角差分Δαである。
【００２６】
前述の概要から容易に認められるように、この発明は、前脚の接触マージンおよび／または機体後部の接触マージンを改善する、航空機の着陸姿勢修正器（landing attitude modifier ：ＬＡＭ）を提供する。改善したマージンは、たとえばフラッペロンを含む、可動式航空翼面および／または高揚力翼面を、自動的に左右対称に変形すると得られる。ＬＡＭは機体後部の接触マージンを増大することができるため、機体後部の接触に対する保護のための機体後部の尾そりが必要でなくなる。このため、機体後部の尾そりに関連した付加的な重量、構造上のクリアランスにおける劣化および経済的な出費が避けられる。さらに、ＬＡＭが航空機の前脚の接触マージンおよび機体後部の接触マージンの両方を改善することができることにより、着陸進入速度、着陸フラップ止めにおける後縁フラップ角および横方向の制御翼面の左右対称ドループを単に調整する従来の技術に関連した限界が避けられる。航空機の着陸ピッチ姿勢エンベロープの両端における接触マージンを改善するようにすることにより、ＬＡＭは、単に前脚の接触マージンを犠牲にして機体後部の接触マージンを改善するか、または単に機体後部の接触マージンを犠牲にして前脚の接触マージンを改善するという、これらの調整の限界を克服する。ＬＡＭはいくつかの従来のピッチ制限方法とは対照的に、航空機が利用できるピッチ姿勢を人工的に制限しないため、パイロットは航空機を完全にコントロールできる。ＬＡＭは飛行経路制御とピッチ姿勢制御との間の結合を保つ開ループ制御法則を提供するため、閉ループ制御法則を採用する異常な操縦特性および直接揚力制御方法の複雑性が避けられる。
【００２７】
この発明の前述の局面およびそれに伴う利点の多くは、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を参照してより良く理解され、したがってより容易に認識できるだろう。
【００２８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
従来のように、発明は特定の機能を行なうよう設計された離散的なブロックを含む制御法則の形で示されて説明される。しかし、発明は実際にはさまざまな方法で実現することができることを理解されたい。たとえば、示された制御法則のさまざまな機能は適切にプログラムされたコンピュータによって実現されてもよい。これに代えて機能はディジタル回路またはアナログ回路によって実現されてもよい。
【００２９】
図３は制御法則の形でこの発明に従って形成された着陸姿勢修正器（ＬＡＭ）１０の第１の実施例を示し、これはさまざまな機能を行なうよう設計された要素を含むいくつかのブロックを含む。ＬＡＭ１０は、航空機の着陸時に前脚の接触マージンおよび機体後部の接触マージンを改善するよう航空機のフラッペロンを位置づける。ＬＡＭ１０は航空機の最新の進入状態および基準の進入状態の違いに応答して、フラッペロンドループを名目上の位置から左右対称に調整する。この調整により航空機の着陸のためのピッチ姿勢の変化が少なくなる。好ましい実施例は航空機のフラッペロンを調整するが、ＬＡＭ１０は航空機の他の揚力発生可動式翼面または揚力発生可動式翼面の組合せを左右対称に調整するよう適用することもできることを理解されたい。
【００３０】
図３に示される発明の実施例は、基準進入速度Ｖref 判定ブロック１２と、和演算器１４と、フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック１６と、ゲインブロック１８と、ローパスフィルタ２０と、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４とを含む。基準進入速度Ｖref 判定ブロック１２の機能は好ましくは、図４に示される態様で行なわれる。本質的に、基準進入速度判定ブロック１２は下記の式を行なう。
【００３１】
【数６】
0004080029.tif 000004
【００３２】
図４は最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック２６と、基準揚力係数ＣＬref スケジュールブロック２８と、第１の除算器３０と、第１の平方根ブロック３２と、乗算器３４と、第２の除算器３６と、リミタ３８と、第２の平方根ブロック４０とを含む。最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック２６への入力は航空機の迎え角αおよびフラップ止めまたは角δF である。最新揚力係数ＣＬcur は、フラップ止めまたは角δF に対する迎え角αに基づく線形近似として、従来の態様で数学的に決定されてもよい。これに代えて、最新揚力係数ＣＬcur の値は、３次元テーブルに格納され実際の値を決定するために内挿法が用いられてもよい。
【００３３】
マッハ数Ｍおよびフラップ止めまたは角δF は基準揚力係数ＣＬref スケジュールブロック２８の入力である。マッハ数Ｍおよびフラップ止めまたは角δF に基づいて、基準揚力係数ＣＬref スケジュールブロック２８は基準揚力係数ＣＬref を決定する。基準揚力係数ＣＬref は好ましくは、ボーイング７７７に関する３０のフラップ止めに対しては１．５３であり、２５のフラップ止めに対しては１．３９である。最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック２６と同じように、これは数学的に行なわれるか、または３次元のルックアップテーブルを用いて行なうことができる。航空力学の当業者には周知であるように、基準揚力係数ＣＬref は、航空機の機体後部の接触マージン、前脚の接触マージンおよび着陸フィールド長さの要件に関する基準値である。
【００３４】
第１の除算器３０は最新揚力係数ＣＬcur を基準揚力係数ＣＬref で除算する。商の平方根を決定し（ブロック３２）、結果は乗算器３４において最新の進入対気速度Ｖcur で乗算される。
【００３５】
重心における標準荷重ファクタｎＺCGは、標準的な事業輸送の操縦範囲にわたって航空機の基線の安定性および操縦感度を保つことによって操縦補正を行なう。重心における標準荷重ファクタｎＺCGはリミタ３８に与えられ、それによって制限される。リミタ３８の最大値および最小値は、その範囲にわたって基線の安定性が保たれることとなる、標準荷重ファクタｎＺCGの範囲を規定し、かつ航空機の完全な操縦能力が確実に劣化しないよう選択される。好ましくは、重心における標準荷重ファクタｎＺCGは１．１５ｇの最大値および０．８５ｇの最小値に制限される。重心における標準荷重ファクタｎＺCGの極限値の平方根が、第２の平方根ブロック４０によって決定される。乗算器３４の出力は、第２の除算器３６において第２の平方根ブロック４０の出力によって除算される。第２の除算器の出力は基準進入対気速度Ｖref である。この技術分野および他の技術分野における当業者に認められるように、基準進入対気速度Ｖref は他の方法で決定されてもよい。たとえば基準進入対気速度Ｖref は、所与のフラップ位置における航空機の総重量に依存するスケジュールに基づいてもよい。
【００３６】
図３に戻って、基準進入対気速度Ｖref は和演算器１４において、最新の進入速度Ｖcur と、符号を逆にして合計される。対気速度差分ΔＶは、フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック１６に与えられる。発明の好ましい実施例において、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは対気速度差分ΔＶの関数である。対気速度差分ΔＶが５より小さければ、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは０の値を有する。対気速度差分ΔＶが５と２０との間であれば、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは下記の式に従って決定される。
【００３７】
【数７】
0004080029.tif 000005
【００３８】
対気速度差分ΔＶが２０よりも大きければ、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは３１の値を有する。フラッペロンドループ変化分スケジュールブロックは航空機によって異なり得る。フラッペロンドループ変化分ΔδFRはゲインブロック１８に与えられる。以下により詳細に説明されるように、ゲインブロック１８は、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４に応じて、ΔδFRに０または１のいずれかのゲインを与える。このように、ゲインブロックは本質的にはオン／オフスイッチである。ゲインブロック１８の出力はローパスフィルタ２２に与えられる。ローパスフィルタ２２でのラプラス変換は下記のものである。
【００３９】
【数８】
0004080029.tif 000006
【００４０】
ただしτは航空機によって異なり得る。好ましくは、ボーイング７７７に関してはτ＝２秒である。ローパスフィルタ２０は乱流による高周波数の信号内容を減衰し、ウィンドシアに対する適度な応答性を維持しながら航空機の短期の動的応答を保つ。ローパスフィルタ２０の帯域幅はまた、失速警告に先立ってフラッペロンがそれらの名目上の位置に再度位置づけられるようにする。ローパスフィルタ２０の出力である、フラッペロンドループ変化分ΔδFRコマンドがさらなる和演算器２２に与えられる。標準フラッペロンドループ信号が和演算器２２にさらに与えられる。和演算器は名目上のフラップドループ信号からフラッペロンドループ変化分ΔδFRコマンドを引く。和演算器２２の出力はフラッペロン位置づけコマンドである。
【００４１】
ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４はフラップ止めまたは角δF 入力と、復号信号有効性入力と、空気／地面入力部品とを受取る。フラップ止めまたは角δF 入力と、信号有効性入力および空気／地面入力部品の状態とに基づいて、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４はＬＡＭ１０をオンおよびオフにする。標準的なシステム動作については、フラップ止めまたは角δF 入力が、航空機のフラップが着陸フラップ止め位置にあることを示すときには、信号有効性入力の状態は、以下に説明される状態が十分であり、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４がオン出力を発生することを示す。好ましくは、ボーイング７７７に関しては、これには２５°または３０°の着陸フラップ止めが必要である。
【００４２】
フラップ止めまたは角δF 入力および信号有効性入力および空気／地面入力部品がすべて好ましければ、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４はゲインブロック１８が１の値を有するようにするオン信号をゲインブロック１８に出力する。ゲインブロック１８が１の値を有するときには、ＬＡＭ１０は動作的である。フラップ止めまたは角δF 、信号有効性入力または空気／地面入力信号のいずれかが好ましくなければ、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４は、ゲインブロック１８が０の値を有するようにするオフ信号を出力する。０のゲイン値はＬＡＭ１０を不活性にし、かつそれらの名目上のドループ位置にフラッペロンを再度ストアする。
【００４３】
信号の有効性の状態は、さまざまな状態をチェックすることによって決定される。このチェックには、フラッペロン動作チェックと、ＬＡＭ補正スピードテープディスプレイチェックと、対気速度チェックと、迎え角αチェックと、マッハ数Ｍチェックとが含まれる。フラッペロン動作チェックは、左右のフラッペロンが正確に動作しているかどうかを判断する。ＬＡＭ補正スピードテープディスプレイチェックは、航空機の警告電子システムがそのスピードテープディスプレイおよび機能においてＬＡＭ１０を補正しているかどうかを判断する。対気速度チェック、迎え角αチェックおよびマッハ数Ｍチェックは、冗長性管理アルゴリズムを用いて信号の有効性を確保するよう多数の信号源をチェックし、さらに、各パラメータが所望の範囲の値内にあるかどうかを判断することに関わる。すべてのチェックが十分であれば、信号の有効性の状態は有効である。もしいずれかのチェックが失敗すれば、信号の有効性の状態は無効であり、これはゲインブロック１８が０の値を有するようにする。
【００４４】
ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４への空気／地面部品入力の状態は、航空機の主脚トラックの位置をチェックして航空機が地上にあるか、または飛行状態にあるかどうかを判定することに基づく。トラックの位置がタッチダウンを示すと直ちにＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック２４はローパスフィルタ５０に航空機地上コマンドフリーズを出力する。航空機地上コマンドフリーズはローパスフィルタ２０の出力をタッチダウン時に一定に保ち、これにより、タッチダウン位置におけるフラッペロンドループを有効に固定する。航空機地上コマンドフリーズが受取られるまで、ＬＡＭ１０は、最新進入対気速度Ｖcur に応答してフラッペロンドループが調整されようにする。
【００４５】
図５は、この発明に従って形成されたＬＡＭ４１の別の実施例を示す。図５に示されるＬＡＭ４１は、基準進入姿勢θref スケジュールブロック４２と、和演算器４４と、フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック４６と、ゲインブロック４８と、ローパスフィルタ５０と、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック５４とを含む。基準進入姿勢θref スケジュールブロック４２はフラップ止めまたは角δF 入力を受取る。フラップ止めまたは角δF 入力に基づいて、基準進入姿勢θref スケジュールブロック４２は基準進入姿勢θref を決定する。基準進入姿勢θref は、基準進入対気速度Ｖref の所望の着陸飛行経路角上を飛行しているときには航空機のピッチ姿勢および所与のフラップ止めまたは角δF を表わす。好ましくは、基準進入姿勢θref は２５のフラップ止めに対しては３．０°の値を有し、３０のフラップ止めに対しては２．８°の値を有する。２５および３０のフラップ止めはボーイング７７７に関しては標準的な着陸時フラップ止め位置である。
【００４６】
基準進入姿勢θref のスケジュールブロック４２の出力は和演算器４４に与えられる。航空機の最新進入姿勢θcur は和演算器４４にさらに与えられる。和演算器４４は最新進入姿勢θcur から基準進入姿勢θref を引く。和演算器４４の出力は姿勢差分Δθである。
【００４７】
姿勢差分Δθはフラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック４６に与えられる。フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック４６は姿勢差分Δθの関数としてフラッペロンドループ変化分ΔδFRを発生する。より特定的には、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは、姿勢差分Δθが−３°以下の値を有するときには３１°の値を有する。フラッペロンドループ変化分ΔδFRは、姿勢差分Δθが−１°以上の値を有するときには０°の値を有し、姿勢差分Δθが−３°と−１°との間の値を有するときにはフラッペロンドループ変化分ΔδFRの値は下記の式に従って決定する。
【００４８】
【数９】
0004080029.tif 000007
【００４９】
これらのフラッペロンドループ変化分ΔδFRの値はボーイング７７７に関しては好ましい値であるが、他の航空機に関しては異なった値でもよい。
【００５０】
フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック４６の出力はゲインブロック４８に与えられる。ゲインブロック４８の動作、ローパスフィルタ５０およびＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック５４は、図３に示し、かつ先に述べた発明の実施例における要素の機能と同じ方法で機能する。このためこれらのブロックについてはさらに議論しない。図５に示されるＬＡＭ４１の出力はフラッペロンドループ変化分ΔδFRコマンドであり、これは図３に示した発明の実施例と同じように、和演算器５２において名目上のフラッペロンドループと、符号を逆にして合計されてフラッペロン位置付けコマンドを発生する。
【００５１】
図６は、この発明に従って形成されたＬＡＭ８１の別の実施例を示す。図６に示されるＬＡＭ８１は、基準進入迎え角αref 判定ブロック８０と、和演算器８２と、フラッペロンドループ変化分（ΔδFR）スケジュールブロック８４と、ゲインブロック８６と、ローパスフィルタ８８と、ＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック９２とを含む。図７は、基準進入迎え角αref がいかにして基準進入迎え角αref 判定ブロック８０によって決定されるかを機能的に示す。基準進入迎え角αref 判定ブロック８０は基準揚力係数ＣＬref スケジュールブロック９４と最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック９６とを含む。
【００５２】
基準揚力係数ＣＬref スケジュールブロック９４はマッハ数Ｍ入力と、フラップ止めまたは角δF とを受取る。これらの入力に基づいて、基準揚力係数ＣＬref が決定する。好ましくは、基準揚力係数ＣＬref はボーイング７７７に関しては、３０のフラップ止めに対しては１．５３の値を有し、２５のフラップ止めに対しては１．３９の値を有する。先に注目したように、２５のフラップ止めおよび３０のフラップ止めはボーイング７７７に関しては標準的なフラップ止めの着陸時設定である。基準揚力係数ＣＬref は最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック９６に与えられる。最新揚力係数ＣＬcur スケジュールブロック９６は、ＣＬref およびフラップ止めまたは角δF 入力に基づいて基準進入迎え角αref を決定する。
【００５３】
図６を参照して、基準進入迎え角αref は和演算器８２に与えられる。航空機の最新の進入迎え角αcur が和演算器８２にさらに与えられる。和演算器は最新の進入迎え角αcur から、基準進入迎え角αref を引く。和演算器８２の出力は迎え角差分Δαである。迎え角差分Δαはフラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック８４に与えられる。フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック８４は迎え角差分Δαの関数としてフラッペロンドループ変化分ΔδFRを発生する。
【００５４】
より特定的には、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは、迎え角差分Δδが−３°以下の値を有するときには３１°の値を有する。フラッペロンドループ変化分ΔδFRは、迎え角差分Δδが−１°以上の値を有するときには０°の値を有する。迎え角差分Δδが−３°と−１°との間の値を有するときは、フラッペロンドループ変化分ΔδFRの値は下記の式に従って決定される。
【００５５】
【数１０】
0004080029.tif 000008
【００５６】
これらのフラッペロンドループ変化分ΔδFRの値はボーイング７７７に関しては好ましい値である。これらは他の型の航空機については異なった値であるだろう。フラッペロンドループ変化分ΔδFRはゲインブロック８６に与えられる。ゲインブロック８６、ローパスフィルタ８８およびＬＡＭオン／オフおよびコマンドフリーズ判定ブロック９２は、図３に示し、かつ先に述べた発明の実施例における要素の機能に対応する、同じ方法で機能する。したがって、ここではそれらの動作について議論しない。図６に示されるＬＡＭ８１の出力はフラッペロンドループ変化分ΔδFRコマンドであり、これは図３に示した発明の実施例と同じように、和演算器９０において名目上のフラッペロンドループと、符号を逆にして合計されてフラッペロン位置付けコマンドを発生する。
【００５７】
先に述べたように、ＬＡＭは前脚の接触マージンおよび／または機体後部の接触マージンの両方を増加することができる。図８から図１０は、図３に示した型のＬＡＭ１０が、このようなＬＡＭを有さない航空機と比較していかに前脚の接触マージンおよび機体後部の接触マージンを改善することができるかということを示す。図８は、進入飛行経路角一定時の、ＬＡＭを有さない航空機の進入ピッチ姿勢（θ）に対する揚力係数ＣＬの変化（線６０）を示すグラフ図である。横軸は角度で表わした進入ピッチ姿勢（θ）の変化であり、縦軸は、揚力係数ＣＬの変化を示す。線６０は一定の正の傾きを有する。間隔のあけられた２つの縦線は、前脚が先の接触および機体後部の接触を表わす。この技術分野および他の技術分野における当業者には認められるように、突風による影響を補正するためには、着陸進入およびタッチダウン時の航空機の速度は普通はＶref とＶref+20との間であろう。線６０上の点Ａは、航空機がＶref で飛行しているときに対応する。線６０上の点Ｂは航空機がＶref+20で飛行しているときに対応する。点Ａと、機体後部の接触を示す線との間の水平方向の距離は、Ｖref で飛行しているときの機体後部の接触マージンを規定する。同様に、点Ｂと、前脚が先の接触を示す線との間の水平方向の距離は、Ｖref+20で飛行しているときの前脚の接触マージンを規定する。線６０上の点Ａと点Ｂとの間の水平方向の距離はピッチ姿勢変化Δθ1 を規定する。ピッチ姿勢変化Δθ1 は、１つの重心においてＬＡＭを有さない航空機に関する、進入ピッチ姿勢変化の合計を表わす。
【００５８】
図９は、図８に表わされた航空機にＬＡＭを加えることによっていかに前脚の接触マージンが改善するかを示す。図８の線６０を、参照目的で破線で示す。線６２はＬＡＭを加えることによってもたらされる新しい性能を示す。線６２上の点Ｃは航空機がＶref+20で飛行しているときの状態を示す。線６０上の点Ｂと線６２上の点Ｃとを隔てる水平方向の距離は前脚の接触マージン改善分θimp,n を規定する。線６２上の点ＤおよびＥは、図３に示されたフラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック１６によって作成された最大値および最小値に対応する。線６２の終端線分６４および６６は、フラッペロンドループ変化分ΔδFRの一定の最大および最小値に対応するＬＡＭの動作領域を表わし、ここでフラッペロンは固定された移動端部に保持される。点Ｄと点Ｅとの間の線６２上の領域は、組込まれたＬＡＭによってもたらされた、航空機の形態の変化を表わす。Ｖref およびＶref+20に対応する、線６２上の点の間にある水平方向の距離はピッチ姿勢変化Δθ2 を規定する。図８のΔθ1 と図９のΔθ2 とを比較すると、Δθ2 はΔθ1 よりも小さいことがわかる。比較的小さなΔθ2 の値はピッチ姿勢変化および特に前脚の接触マージンにおける改善を示す。
【００５９】
図１０は、基準進入速度Ｖref において、図３に示された型のＬＡＭ１０を組込むことによってもたらされた後部機体の接触マージンの改善を示す。（部分的に破線である）線７０は、ＬＡＮを有さない、進入ピッチ姿勢θによる揚力係数の変化を示す。線７０上の点Ｆと、後部機体の接触を表わす線との間の水平方向の距離は、ＬＡＭを有さない航空機の後部機体の接触マージンを規定する。線７０上の点Ｇと、前脚が先の接触を示す線との間の水平方向の距離は、ＬＡＭを有さない航空機の前脚の接触マージンを表わす。（部分的に破線である）線７２は、着陸進入速度が増加した、進入ピッチ姿勢θによる揚力係数ＣＬの変化を示す。基準進入速度、すなわちＶref において、機体後部の接触マージンが改善する。線７２上の点Ｈと、機体後部の接触を示す線との間の水平方向の距離は、点Ｆと機体後部の接触を示す線との間の距離よりも大きい。機体後部の接触マージンの改善は、θimp,a で示される。
【００６０】
ＬＡＭが含まれていないならば、（部分的に破線の部分である）線７２は、前脚が先に接触することを示す線とＶref+20において交差することとなる。この結果、前脚の接触マージンはないであろう。これは起こり得ない。線７４は、ＬＡＭがいかにしてこの状況を変えるかを示す。ＬＡＭは基準速度が変化すると（線７４の）傾きを変える。線７４は前脚の接触マージンに到達する前に線７０と交差する。この結果、ＬＡＭのない前脚の接触マージンが保持される。
【００６１】
前述の議論を理解することによって容易に認められるであろうが、ＬＡＭは機体後部の接触マージンおよび前脚の接触マージンの両方を改善するために用いられてもよい。前脚の接触マージンおよび機体後部の接触マージンをいずれも改善することは、図９および図１０に示した特徴を組合せるＬＡＭを提供すると達成することができる。
図１１は、図３に示した型のＬＡＭ１０を修正して、機体後部の接触マージンを改善するための代替的な方法を示す。図１１に示したＬＡＭ１０は図３に示したＬＡＭ１０と同じであるが、図３のフラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック１６および和演算器２２をそれぞれ置換える、フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック１０２および和演算器１００を用いる点で異なる。図１１に示したように、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは対気速度差分ΔＶが、予め定められた低い値よりも小さいときには最大値を有する。対気速度差分ΔＶが、予め定められた低い値と予め定められた高い値との間の値を有するときには、フラッペロンドループ変化分ΔδFRの値は、最大値から最小値まで連続的に低減する値を有する。対気速度差分が、予め定められた高い値よりも大きいときには、フラッペロンドループ変化分ΔδFRは最小値を有する。
【００６２】
フラッペロンドループ変化分ΔδFRコマンドは名目上のフラップドループ信号とともに和演算器１００に与えられる。フラッペロンドループ変化分ΔδFR信号は名目上のフラッペロンドループ信号に加えられる。和演算器１００の出力はフラッペロン位置付けコマンドである。図１１に示されたＬＡＭの機能は他の点では、図３に示したＬＡＭの機能と同じであるため、ここではさらに説明をしない。
【００６３】
図１２は、図１１に示したＬＡＭを加えることによっていかにして機体後部の接触マージンが改善するかを示す。図１２に示されるように、線８０は航空機が、ある名目上のドループ位置で飛行しているときに対応する。この技術分野および他の技術分野における当業者に認められるように、名目上のドループ位置は異なった航空機に対しては異なった値を有し得る。点Ｒと、機体後部の接触を示す線との間の距離は、Ｖref で飛行する航空機の機体後部の接触マージンである。
【００６４】
線８２は、航空機が、最大の揚力をもたらす角にフラッペロンドループ位置を変えるときに対応する。もちろん、揚力の最大移動値は航空機によって異なるであろう。点Ｐと点Ｑとの間の、線８４上の領域はフラッペロンドループ変化分ΔδFRの一定の最大値および最小値に対応するＬＡＭの動作領域を表わし、ここでフラッペロンは固定された移動端部に保持される。線８２上の点Ｓと線８０上の点Ｒとの間の水平方向の距離は、θimp,a で示されるようにＬＡＭを加えることによってもたらされる機体後部の接触マージンにおける改善を表わす。
【００６５】
発明の好ましい実施例が示され説明されたが、前掲の特許請求の範囲に規定される発明の精神および範囲から離れることなくさまざまな変更がなされ得ることが認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】航空機の機体後部の接触マージン要件を示す図である。
【図２】航空機の前脚の接触マージン要件を示す図である。
【図３】この発明に従って形成された航空機の、着陸姿勢修正器の制御法則図である。
【図４】図３に示した発明の実施例に用いるのに適したＶref 決定の機能図である。
【図５】この発明の代替的な実施例の制御法則図である。
【図６】この発明の別の代替的な実施例の機能図である。
【図７】図６に示した発明の実施例に用いるのに適したαref 決定の機能図である。
【図８】図３から図７に示した発明の性能を示す図である。
【図９】図３から図７に示した発明の性能を示す図である。
【図１０】図３から図７に示した発明の性能を示す図である。
【図１１】発明の別の代替的な実施例の制御法則図である。
【図１２】図１１に示した発明の性能を示す図である。
【符号の簡単な説明】
１２  基準進入速度Ｖref 判定ブロック
１４  和演算器
１６  フラッペロンドループ変化分ΔδFRスケジュールブロック
１８  ゲインブロック
２０  ローパスフィルタ
２４  ＬＡＭオン／オフおよびコマンドブリーズ判定ブロック
【図１】
0004080029.tif 000012
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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