(57)【要約】  −大気圏から宇宙領域へと通過できる航空機及びその構成を自動的に適合させるための方法。−本発明は、前記航空機上に、有酸素推進が中断される飛行段階の間だけ起動され、且つ、有酸素推進手段１０と関連付けられたシステム２３の代わりに有人キャビン３の環境の制御システム２１に供給を行うことのできる、追加の呼吸可能ガス供給部２５を備えることに関する。
2016524568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの有人キャビン（３）を設けられたシングルデッキを備え、且つ、
・有酸素推進手段（１０）及び操縦可能な無酸素推進手段（１２）と、
・前記有酸素推進手段（１０）によって給電される、前記有人キャビンの環境を制御するためのシステム（２１）と、
・呼吸可能な生存用ガスの貯蔵部（１０Ａ）であって、前記キャビンの前記環境を制御するための前記システム（２１）が高高度で機能不良を起こしたときに、前記有人キャビン（３）に呼吸可能ガスを一時的に供給することのみが可能な、前記貯蔵部（１０Ａ）と、を備える、大気圏での航行から宇宙での航行に切り替え可能な航空機（１）であって、
前記航空機が、有酸素推進が中断される飛行のステージ中にのみ起動され且つ前記有酸素推進手段（１０）と置き換わることによって前記有人キャビンの前記環境を制御するための前記システム（２１）に供給を行うことが可能な、呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）を備えることを特徴とする、航空機（１）。
【請求項２】
前記呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）が、加圧ガスシリンダによって形成されることを特徴とする、
請求項１に記載の航空機。
【請求項３】
航空機（１）の構成を自動的に適合させる方法であって、前記航空機の飛行任務により前記航空機が大気圏での飛行から宇宙での飛行へと切り替えられ、前記航空機が、少なくとも１つの有人キャビン（３）を設けられたシングルデッキを備え、且つ、
・有酸素推進手段（１０）及び操縦可能な無酸素推進手段（１２）と、
・空気力学的操縦表面（５、７、９）と、
・前記有酸素推進手段（１０）によって供給を受ける、前記キャビンの環境を制御するためのシステム（２１）と、
・呼吸可能な生存用ガスの貯蔵部（１０Ａ）であって、前記キャビンの前記環境を制御するための前記システム（２１）が高高度で機能不良を起こしたときに、前記有人キャビン（３）に呼吸可能ガスを一時的に供給することのみが可能な、前記貯蔵部（１０Ａ）と、
・前記有酸素推進手段（１０）によって作動される電力供給システム（２９）と、
・電気エネルギー貯蔵手段（３１）と、
・操縦コマンドを生成するためのシステム（３２）と、を備え、
以下の動作、すなわち、
・前記有人キャビンの前記環境を制御するための前記システム（２１）に供給を行うことのできる、呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）を、前記航空機の機上に設置すること、
・前記飛行任務の前に、前記宇宙での飛行へと切り替えるために前記大気圏での飛行の終わりに必要とされる条件を決定すること、
・前記大気圏での飛行中に前記条件を検出すること、これらが達成されたときに、
・前記有酸素推進手段（１０）の代わりに前記呼吸可能ガスの追加の供給部（２５）によって、前記キャビンの前記環境を制御するための前記システム（２１）に供給を行うこと、
・呼吸可能ガスの前記追加の貯蔵部によって供給を受ける結果生じる前記キャビン（３）の環境が適正であることを確認すること、次いで、これが適正であれば、
・前記有酸素推進手段（１０）の代わりに前記電気エネルギー貯蔵手段（３１）を介して、前記電力供給システム（２９）に給電すること、
・前記電気エネルギー貯蔵手段により給電される前記電力供給システムによって生成される電力が適正であることを確認すること、次いで、これが適正であれば、
・操縦コマンドを生成するための前記システム（３２）によって生み出された操縦コマンドを、前記空気力学的操縦表面の代わりに、前記操縦可能な無酸素推進手段（１２）に伝送すること、を実行することにより特徴付けられる、方法。
【請求項４】
前記呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）によって前記環境を制御するための前記システムに供給を行うために、最初に前記貯蔵部が起動され、次いで前記環境を制御するための前記システムが前記有酸素推進手段から前記呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）へと切り替えられ、前記有酸素推進手段からの供給が停止されることを特徴とする、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記呼吸可能ガスの追加の貯蔵部（２５）によって供給を受ける結果生じる前記キャビンの前記環境が適正でない場合、少なくとも１回の警報が発せられることを特徴とする、
請求項３又は請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記電気エネルギー貯蔵手段（３１）によって前記電力供給システムに給電するために、最初に前記手段が起動され、次いで前記電力供給システムが前記有酸素推進手段から前記電気エネルギー貯蔵手段へと切り替えられ、前記有酸素推進手段からの電力が停止されることを特徴とする、
請求項３から５までのいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵手段により給電される前記電力供給システムによって生成される前記電力が適正でない場合、少なくとも１回の警報が発せられることを特徴とする、
請求項３から６までのいずれかに記載の方法。
【請求項８】
操縦コマンドを生成するための前記システム（３２）によって生み出される操縦コマンドを前記操縦可能な無酸素推進手段（１２）に伝送するために、最初に前記無酸素推進手段を操縦する過程がチェックされ、次いで前記操縦コマンドの前記伝送が前記手段へと切り替えられ、前記空気力学的表面による操縦制御が停止されることを特徴とする、
請求項３から６までのいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圏での航行から宇宙での航行に切り替え可能な航空機、及び前記航空機の構成を自動的に適合させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排他的にではないが、本発明は、スペース・プレーン、すなわち、ターボシャフト・エンジンなどの有酸素推進手段、及びロケット・エンジンなどの無酸素推進手段の両方を備え、且つ、飛行機の通常の様式で地面から離陸すること、高高度を遷音速で又はさらに超音速で飛行すること、及びその後同じく飛行機の通常の様式で着陸できる飛行機において使用されるのに、特に好適である。
【０００３】
少なくとも１つの有人キャビンが設けられ、且つ以下を備える航空機が、既に知られている。
・  大気圏での飛行中の推進のための、ターボシャフト・エンジンなどの固定有酸素推進手段、及び、宇宙での飛行中の推進のための、ロケット・エンジンなどを有し、無酸素推進手段は宇宙での飛行中に航空機を舵取りするよう操縦可能であり、
・  大気圏での飛行中に航空機を舵取りするための、空気力学的表面（フラップ、制御表面、等）と、
・  有酸素推進手段によって供給を受ける、有人キャビンの環境（与圧状態、温度、等）を制御するためのシステムと、
・  たとえば酸素シリンダから成る、呼吸可能な生存用ガスの貯蔵部であって、環境を制御するためのシステムが高高度で機能不良を起こしたときに、有人キャビンを与圧する必要のないより低い高度に航空機が戻ることを可能にするため、キャビンに与圧することなくキャビンに呼吸可能ガスを一時的に供給することのみが可能な、貯蔵部と、
・  前記有酸素推進手段によって作動される電力供給システムと、
・  バッテリなどの電気エネルギー貯蔵手段と、
・  操縦コマンドを生成するためのシステム。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種類の航空機の場合、計画通りの種類の飛行運用には、その飛行任務のかなりの期間、有酸素推進手段を停止することが含まれる可能性がある。当然ながら、有酸素推進手段が動作中であろうとなかろうと、キャビン内の乗客の快適さ及び状態は、変わらないままでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のため、本発明によれば、上記の種類の航空機は、高耐圧強度型の呼吸可能ガスの追加の貯蔵部を備え、この貯蔵部は、有酸素推進が中断される飛行のステージ中にのみ起動され、且つ、有酸素推進手段と置き換わることによって前記有人キャビンの環境を制御するためのシステムに供給を行うことが可能である。
【０００６】
有利には、呼吸可能ガスの前記追加の貯蔵部は、加圧ガスシリンダ型である。
【０００７】
好ましくは、そのような環境生成の切り替えは、航空機が大気圏での飛行から宇宙での飛行へと切り替わるときに、前記航空機の構成を自動的に適合させる過程で行われる。
【０００８】
本発明によれば、任務により大気圏での飛行から宇宙での飛行へと切り替わり、航空機の構成を、自動的に適合させるための方法は、以下の動作を実行することで特徴付けられる。
−前記有人キャビンの環境を制御するための前記システムに供給を行うことのできる、呼吸可能ガスの追加の貯蔵部を、前記航空機の機上に設置すること、
−前記任務の前に、宇宙での飛行へと切り替えるために大気圏飛行の終わりに必要とされる条件を決定すること、
−大気圏での飛行中に前記条件を検出すること、これらが達成されたときに、
−有酸素推進手段の代わりに呼吸可能ガスの追加の供給部によって、キャビンの環境を制御するためのシステムに供給を行うこと、
−呼吸可能ガスの貯蔵部によって供給を受ける結果生じるキャビンの環境が適正であることを確認すること、次いで、これが適正であれば、
−有酸素推進手段の代わりに電気エネルギー貯蔵手段を介して、航空機の電力供給システムに給電すること、
−前記電気エネルギー貯蔵手段により給電される前記電力供給システムによって生成される電力が適正であることを確認すること、次いで、これが適正であれば、
−操縦コマンドを生成するためのシステムによって生み出された操縦コマンドを、航空機の空気力学的操縦表面の代わりに、操縦可能な無酸素推進手段に伝送すること。
【０００９】
好ましくは、呼吸可能ガスの追加の貯蔵部によって、環境を制御するためのシステムに供給を行うために、最初に前記貯蔵部が起動され、次いで環境を制御するための前記システムが、有酸素推進手段から呼吸可能ガスの前記追加の貯蔵部へと切り替えられ、有酸素推進手段からの供給が停止される。
【００１０】
呼吸可能ガスの追加の貯蔵部によって供給を受ける結果生じる有人キャビンの環境が適正でない場合、警報が発せられる。
【００１１】
同様に、電気エネルギー貯蔵手段を介して電力供給システムに給電するために、最初に前記手段が起動され、次いで前記電力供給システムが、有酸素推進手段から前記電気エネルギー貯蔵手段へと切り替えられ、有酸素推進手段からの電力が停止され、前記エネルギー貯蔵手段により給電される前記電力供給システムによって生成される電力が適正でない場合、警報が発せられる。
【００１２】
操縦コマンドを生成するための前記システムによって生み出される操縦コマンドが、操縦可能な無酸素推進手段に伝送されるとき、最初に無酸素推進手段を操縦する過程がチェックされ、次いで操縦コマンドの伝送が前記手段へと切り替えられ、前記空気力学的表面による操縦制御が停止される。次いで、操縦可能な無酸素推進手段による操縦が適正かどうかに関してチェックが行われ、適正でない場合、警報が発せられる。
【００１３】
添付の図面の各図により、どのようにして本発明が実行され得るかがより良く理解されるであろう。
【００１４】
これらの図では、同一の参照符号は同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用され得るスペース・プレーンの斜視図である。
【図２】本発明を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
このブロック図では、切り替えは、理解の目的上、個別の切り替えスイッチによって表されているが、実際には前記切り替えスイッチが電子的なもの又はコンピュータ化されたものであることは、言うまでもない。
【００１７】
図１に示されるシングルデッキ型スペース・プレーン１は、少なくとも１つの有人キャビン３を画定する胴体２と、空気力学的フラップ５を有する羽根４と、空気力学的フラップ７を有する水平尾翼６と、方向舵９を有する垂直尾翼８と、を備える。
【００１８】
前記スペース・プレーン１は、たとえば水平なターボシャフト・エンジンによって形成される有酸素推進手段１０と、たとえば胴体２の後方に配置されたロケット・エンジン１２によって形成される無酸素推進手段１１と、を備える。
【００１９】
図２において矢印１４によって示されるように、ロケット・エンジン１２は、その軸ｘ−ｘを中心に操縦可能となるように、１５のところで関節式に接続される。
【００２０】
スペース・プレーン１は、加えて、以下を備える。
−その運航情報、たとえば高度、速度、外圧等の運動学的条件を使用して規定される、前記スペース・プレーン１の大気圏での飛行段階から宇宙での飛行段階への切り替え点を検出可能な、検出器２０、
−切り替え手段２２によって、又は有酸素推進手段１０上の抽気デバイス（ａｉｒ  ｂｌｅｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）２３によって、又はたとえば圧縮空気シリンダにより形成される追加の空気の貯蔵部２５により供給を受ける空気分配デバイス２４によって、空気の供給を受けることが可能な、スペース・プレーン１のキャビン３の内側の環境を制御するためのシステム２１、
−前記環境を制御するためのシステム２１が高高度で機能不良を起こしたときに、航空機１が前記キャビンの与圧及び暖房がもはや必要ない十分に低い高度に戻るために要する時間の間、前記有人キャビン３に呼吸可能ガスを供給することのみが可能であり、制御装置１０Ｂによって作動される、呼吸可能な生存用ガスの貯蔵部１０Ａと、
−切り替え手段２８によって、有酸素推進手段１０により駆動される発電機２９によって、又はバッテリ３１により給電される電力生成デバイス３０によって、電力を供給される、スペース・プレーン１の様々な装置２７のための電力供給システム２６と、
−操縦者が操縦桿及び踏み棒を操作することにより創出されシステム３２の入力３２Ａに向けられる命令から、スペース・プレーン１のための操縦コマンドを生成するためのシステム３２であって、システム３２の操縦コマンドが、切り替え手段３３によって、空気力学的フラップ及び制御表面５、７、９によりスペース・プレーン１の飛行を制御する、大気圏での飛行の制御システム３４に、又はロケット・エンジン１２を操縦することによる宇宙での飛行の制御システム３５のいずれかに伝送される、システム３２。
【００２１】
さらに、スペース・プレーン１は、以下を備える。
−切り替え手段３７によって切り替え手段２８に接続される、空気の貯蔵部２５によって供給を受ける空気分配デバイス２４の動作を確認するための、切り替え手段２２と切り替え手段２８との間にある確認デバイス３６と、
−切り替え手段３９によって切り替え手段３３に接続される、バッテリ３１によって給電される電力生成デバイス３０の動作を確認するための、切り替え手段２８と切り替え手段３３との間にある確認デバイス３８と、
−一方の端部にある検出器２０と、他方の端部にある空気分配デバイス２４の確認デバイス３６及び電力生成デバイス３０の確認デバイス３８との間にある、制御線４０。
【００２２】
図２のシステムは、本発明によれば、以下の様式で動作する。
Ａ．スペース・プレーン１が、検出器２０によって検出可能な飛行の地点より下方で大気圏での飛行をしている限りは、空気分配デバイス２４の確認デバイス３６及び電力生成デバイス３０の確認デバイス３８は非稼働状態であり、また切り替え手段２２、２８及び３３は、図２において実線によって表される位置ａにあり、この結果、
・有人キャビン３の内側の環境を制御するためのシステム２１は、有酸素推進手段１０上の抽気デバイス２３によって供給を受け、
・電力供給システム２６は、有酸素推進手段１０により駆動される電力生成システム２９によって給電され、
・操縦コマンドを生成するためのシステム３２は、空気力学的フラップ及び制御表面５、７、９を作動することのできる飛行制御システム３４に、前記コマンドを伝送する。
【００２３】
Ｂ．スペース・プレーン１が、検出器２０が感知する飛行の地点に達するとき、前記検出器は、切り替え手段２２を、位置ａ（実線）から位置ｂ（点線）へと切り替える命令を生み出し、この結果、今度は、追加の供給源２５が起動され、有人キャビン３の内側の環境を制御するためのシステム２１は、追加の空気の貯蔵部２５により供給を受ける空気分配デバイス２４によって制御され、また、有酸素推進手段１０からの空気供給は停止される。
【００２４】
さらに、検出器２０によって生み出される前記コマンドは、線４０を介して確認デバイス３６及び３８を起動する。
【００２５】
まず最初に、確認デバイス３６は、リンク４１を介して、空気分配デバイス２４及び追加の空気の貯蔵部２５の全体の動作が適正であることを確認する。これが適正でない場合は、前記確認デバイスは、切り替え手段３７に位置ｂ（点線）をとらせ、線４２上で警告信号を生み出し、且つ／又は安全保護処置を命令する。
【００２６】
他方で、空気分配デバイス２４と空気の貯蔵部２５の動作が適正である場合、確認デバイス３６は、切り替え手段３７に位置ａ（実線）をとらせ、これにより、バッテリ３１の起動の後で且つ発電機２９の停止の前に、切り替え手段２８の位置ａ（実線）から位置ｂ（点線）への切り替えを制御する。スペース・プレーン１の様々な装置の電力供給システム２６はしたがって、電力生成デバイス３０及びバッテリ３１によって、給電される。
【００２７】
確認デバイス３８は、リンク４３を介して、電力生成デバイス３０及びバッテリ３１の全体の動作が適正であることを確認する。これが適正でない場合は、前記確認デバイスは、切り替え手段３９に位置ｂ（点線）をとらせ、線４４上で警告信号を生み出し、且つ／又は安全保護処置を命令する。
【００２８】
他方で、電力生成デバイス３０及びバッテリ３１の動作が適正である場合、確認デバイス３８は、切り替え手段３９に位置ａ（実線）をとらせ、これにより、切り替え手段３３の位置ａ（実線）から位置ｂ（点線）への切り替えを制御する。操縦コマンド１を生成するためのシステム３２はしたがって、今度は前記コマンドを、ロケット・エンジン１２を操縦することにより飛行制御システム３５に伝送する。確認デバイス４５は、ロケット・エンジン１２によるスペース・プレーン１の操縦が適正であることを確認し、これが適正でない場合は、警報を発し、且つ／又は安全保護処置を命令する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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