(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のためのアビオニクスシステムであって、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールであって、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の垂直速度を計算するように構成された垂直速度モジュールと、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機のエネルギー状態を計算するように構成されたエネルギー状態モジュールと、
前記垂直速度と前記エネルギー状態とに基づいて、航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の対気速度を推定するように構成された対気速度予測モジュールと
を含む、前記軌道飛行条件モジュールと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、
差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールと
を含む、アビオニクスシステム。
【請求項２】
前記エネルギー状態モジュールは、フル出力での前記航空機の上昇率とアイドル出力での前記航空機の下降率とに基づいて前記エネルギー状態を計算するように更に構成される、請求項１に記載のアビオニクスシステム。
【請求項３】
前記エネルギー状態モジュールは、前記航空機の現在の出力設定、前記航空機の現在の出力能力、前記航空機上のスピードブレーキの位置、ランディングギアの設定、フラップの設定、及び前記航空機のエンジン寿命に基づいて前記エネルギー状態を計算するように更に構成される、請求項２に記載のアビオニクスシステム。
【請求項４】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての既定の乗客の快適性制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項１に記載のアビオニクスシステム。
【請求項５】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての能力制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項１に記載のアビオニクスシステム。
【請求項６】
航空機の前記潜在的経路が地形的衝突を指し示すか否かを判定するように構成された地形的衝突モジュールを更に含み、前記違反インジケータモジュールは、前記地形的衝突に基づいて、差し迫った違反の前記指標を生成するように更に構成される、請求項１に記載のアビオニクスシステム。
【請求項７】
航空機のためのアビオニクスシステムであって、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、
差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールと、
前記軌道選択モジュールが航空機の前記潜在的経路をその中から選択する複数の軌道を生成するように構成された潜在的経路生成モジュールと
を含み、
前記軌道選択モジュールは、先の潜在的経路の評価が完了すると、前記複数の軌道の内の連続的な次の軌道を航空機の前記潜在的経路として選択するように構成される、
アビオニクスシステム。
【請求項８】
前記潜在的経路生成モジュールは、潜在的避難回復のための少なくとも６つの異なる方向をカバーするために前記複数の軌道を生成するように更に構成される、請求項７に記載のアビオニクスシステム。
【請求項９】
前記潜在的経路生成モジュールは、潜在的着陸インジケータに応答して、前記複数の軌道の着陸経路を生成するように更に構成され、前記制限比較モジュールは、前記着陸経路に従うことによって、前記航空機の制限に前記航空機が違反するか否かを判定するように構成される、請求項７に記載のアビオニクスシステム。
【請求項１０】
違反の指標を欠くように、前記複数の軌道の内の最後の軌道である航空機の前記潜在的経路に応答して、航空機の前記潜在的経路に沿って前記航空機をガイドするように構成された回復オートパイロットを更に含む、請求項９に記載のアビオニクスシステム。
【請求項１１】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての既定の乗客の快適性制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項７に記載のアビオニクスシステム。
【請求項１２】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての能力制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項７に記載のアビオニクスシステム。
【請求項１３】
航空機の前記潜在的経路が地形的衝突を指し示すか否かを判定するように構成された地形的衝突モジュールを更に含み、前記違反インジケータモジュールは、前記地形的衝突に基づいて、差し迫った違反の前記指標を生成するように更に構成される、請求項７に記載のアビオニクスシステム。
【請求項１４】
航空機のためのアビオニクスシステムであって、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するための手段と、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するための手段であって、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の垂直速度を計算するための手段と、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機のエネルギー状態を計算するための手段と、
前記垂直速度と前記エネルギー状態とに基づいて、航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の対気速度を推定するための手段と
を含む、航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するための前記手段と、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するための手段と、
差し迫った違反の指標を生成するための手段と
を含む、アビオニクスシステム。
【請求項１５】
航空機のためのアビオニクスシステムであって、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するための手段と、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するための手段と、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するための手段と、
差し迫った違反の指標を生成するための手段と、
航空機の前記潜在的経路をその中から選択するために複数の軌道を生成するための手段と
を含み、
複数の軌道を生成するための前記手段は、先の潜在的経路の評価が完了すると、前記複数の軌道の内の連続的な次の軌道を航空機の前記潜在的経路として選択するように構成される、
アビオニクスシステム。
【請求項１６】
航空機の飛行条件データを提供するように構成されたセンサシステムと、
前記航空機の操縦翼面を操舵するように構成されたアクチュエータシステムと、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールであって、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の垂直速度を計算するように構成された垂直速度モジュールと、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機のエネルギー状態を計算するように構成されたエネルギー状態モジュールと、
前記垂直速度と前記エネルギー状態とに基づいて、航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の対気速度を推定するように構成された対気速度予測モジュールと
を含む前記軌道飛行条件モジュールと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、
差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールと
を含む制御システムと
を含む、航空機。
【請求項１７】
前記エネルギー状態モジュールは、フル出力での前記航空機の上昇率とアイドル出力での前記航空機の下降率とに基づいて前記エネルギー状態を計算するように更に構成される、請求項１６に記載の航空機。
【請求項１８】
前記エネルギー状態モジュールは、前記航空機の現在の出力設定、前記航空機の現在の出力能力、前記航空機上のスピードブレーキの位置、ランディングギアの設定、フラップの設定、及び前記航空機のエンジン寿命に基づいて前記エネルギー状態を計算するように更に構成される、請求項１７に記載の航空機。
【請求項１９】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての既定の乗客の快適性制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項１６に記載の航空機。
【請求項２０】
航空機の飛行条件データを提供するように構成されたセンサシステムと、
前記航空機の操縦翼面を操舵するように構成されたアクチュエータシステムと、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、
差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールと、
前記軌道選択モジュールが航空機の前記潜在的経路をその中から選択する複数の軌道を生成するように構成された潜在的経路生成モジュールと
を含む制御システムと
を含み、
前記軌道選択モジュールは、先の潜在的経路の評価が完了すると、前記複数の軌道の内の連続的な次の軌道を航空機の前記潜在的経路として選択するように構成される、
航空機。
【請求項２１】
前記潜在的経路生成モジュールは、潜在的避難回復のための少なくとも６つの異なる方向をカバーするために前記複数の軌道を生成するように更に構成される、請求項２０に記載の航空機。
【請求項２２】
前記潜在的経路生成モジュールは、潜在的着陸インジケータに応答して、前記複数の軌道の着陸経路を生成するように更に構成され、前記制限比較モジュールは、前記着陸経路に従うことによって、前記航空機の制限に前記航空機が違反するか否かを判定するように構成される、請求項２０に記載の航空機。
【請求項２３】
前記制御システムは、違反の指標を欠くように、前記複数の軌道の内の最後の軌道である航空機の前記潜在的経路に応答して、航空機の前記潜在的経路に沿って前記航空機をガイドするように構成された回復オートパイロットを更に含む、請求項２２に記載の航空機。
【請求項２４】
前記制限比較モジュールは、前記航空機の制限としての既定の乗客の快適性制限に、モデル化された前記飛行条件が違反するか否かを判定するように構成される、請求項２０に記載の航空機。
【請求項２５】
航空機の飛行条件データを提供するための手段と、
前記航空機の操縦翼面を操舵するための手段と、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択することと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定することであって、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の垂直速度を計算することと、
航空機の前記潜在的経路上の前記航空機のエネルギー状態を計算することと、
前記垂直速度と前記エネルギー状態とに基づいて、航空機の前記潜在的経路上の前記航空機の対気速度を推定することと
を含む、航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定することと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定することと、
差し迫った違反の指標を生成することと
をするための手段と
を含む、航空機。
【請求項２６】
航空機の飛行条件データを提供するための手段と、
前記航空機の操縦翼面を操舵するための手段と、
航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択することと、
航空機の前記潜在的経路に沿って、前記航空機のモデル化された飛行条件を推定することと、
モデル化された前記飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定することと、
差し迫った違反の指標を生成することと、
航空機の前記潜在的経路をその中から選択するために複数の軌道を生成することと
をするための手段と
を含み、
複数の軌道を生成することは、先の潜在的経路の評価が完了すると、前記複数の軌道の内の連続的な次の軌道を航空機の前記潜在的経路として選択することを含む、
航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願へのクロスリファレンス］
この出願は、２０１７年３月２７日に出願の米国特許出願番号１５／４７０，７７６の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般的に、航空機フライトエンベロープ保護システムに関し、より具体的には、航空機の潜在的な軌道をモデル化し、航空機の制限違反に対して該軌道をテストする航空機フライトエンベロープ保護システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機は、ある一定の運航速度内で、且つ航空機の操縦翼面上の荷重内で運航するように設計されている。これらの運航制限は、フライトエンベロープとして知られており、フライトエンベロープの外側では、航空機の制御の損傷又は喪失があり得る。フライトエンベロープの外側での運航を保護するために、従来の航空機は、航空機がフライトエンベロープの外側で運航しているか、それとも現在の飛行経路上では地上と衝突しそうであるかを判定するために、航空機の個別の局面を評価する多くの異なるシステムを利用する。これらの従来のシステムは、しかしながら、完全なエンベロープの保護を阻む制限を有する。
【０００４】
更に、これらの従来のシステムは、ランディングギアが下がっているか否かに基づいて、又は操縦士の指令によって着陸無効にしばしばされる。システムを着陸無効にすることは、しかしながら、着陸中、航空機にフライトエンベロープの保護を喪失させる。
【０００５】
したがって、飛行中又は着陸段階中に、より大きなフライトエンベロープの保護を提供するシステム及び航空機を提供することが望ましい。更に、本発明のその他の所望の機構及び特徴は、付随の図面並びに前述の技術分野及び背景技術と併せて、後続の詳細な説明及び添付の請求項から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【０００６】
フライトエンベロープの保護のためのシステム及び航空機が提供される。第１の非限定的な実施形態では、アビオニクスシステムは、航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、航空機の潜在的経路に沿って、航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールと、モデル化された飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールとを含むが、それらに限定されない。
【０００７】
第２の非限定的な実施形態では、航空機は、航空機の飛行条件データを提供するように構成されたセンサシステムと、航空機の操縦翼面を操舵するように構成されたアクチュエータシステムと、制御システムとを含むが、それらに限定されない。制御システムは、航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を選択するように構成された軌道選択モジュールと、航空機の潜在的経路に沿って、航空機のモデル化された飛行条件を推定するように構成された軌道飛行条件モジュールと、モデル化された飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成された制限比較モジュールと、差し迫った違反の指標を生成するように構成された違反インジケータモジュールとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の利点は、付随の図面に関連して考察する場合に、以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されると共に、より容易に分かるであろう。
【０００９】
【図１】様々な実施形態に従った制御システムを有する航空機を説明する概略図である。
【図２】様々な実施形態に従った図１の航空機の制御システムを説明するデータフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、本質的に例示にすぎず、利用及び使用を限定することを意図しない。更に、先行する技術分野、背景技術、発明の概要、又は以下の詳細な説明で提示した、表現又は暗示された何れかの理論に縛られる意図は何らない。本明細書で使用されるとき、用語、モジュールは、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、電子制御コンポーネント、処理ロジック、及び／若しくはプロセッサデバイスを個別に又は任意に組み合わせて指し、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１つ以上のソフトウェア若しくはファームウェアプログラムを実行する（共有された、分離された、若しくはグループの）プロセッサ及びメモリ、並びに／又は説明する機能を提供するその他の適切なコンポーネントを非制限的に含む。
【００１１】
本開示の実施形態は、機能的及び／又は論理的ブロックコンポーネントと様々な処理ステップとの観点で本明細書では説明され得る。こうしたブロックコンポーネントは、指定した機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアコンポーネントによって実現され得ると分かるべきである。例えば、本開示の実施形態は、１つ以上のマイクロプロセッサ又はその他の制御デバイスの制御の下で様々な機能を実行し得る様々な集積回路コンポーネント、例えば、メモリ素子、デジタル信号処理素子、論理素子、又はルックアップテーブル等を用い得る。また、本開示の実施形態は、任意の数のシステムと併せて実践され得ること、並びに、本明細書で説明されるシステムは本開示の例示的な実施形態にすぎないことは当業者であれば分かるであろう。
【００１２】
簡単にするために、システム（及びシステムの個別の運航コンポーネント）の信号処理、データ送信、シグナリング、制御、及びその他の機能的局面に関連する従来技術は本明細書には詳細には説明されないことがある。更に、本明細書に含まれる様々な図に示された接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係及び／又は物理的結合を表すことを意図する。本開示の実施形態には多くの代替的な又は付加的な機能的関係又は物理的接続が存在し得ることに留意すべきである。
【００１３】
本明細書で開示される様々な実施形態は、軌道予測アルゴリズム（ＴＰＡ）及び回復オートパイロットを実装するシステムを説明する。ＴＰＡは、様々な可能な回復軌道をモデル化し、航空機の制限及び地形的クリアランスに対してそれらの軌道をテストする。回復軌道は、航空機の差し迫った制限違反又は地形的衝突から離して航空機を潜在的にガイドするであろう飛行経路を表す。軌道が制限に違反する場合、該軌道は、除外され、使用されないであろう。唯一の可能的回復が利用可能であり、該回復が制限に接近している場合、ＴＰＡは、該回復を開始し、それによって、差し迫ったエンベロープの超過又は地形的衝突を回避するために、回復オートパイロットを誘発するであろう。誤った警告を回避するために多数の軌道が利用される。例えば、地形を回避するために右折が使用可能であるが、システムが右折をモデル化しない場合、システムは、直進軌道が地形と交差する場合に回復を誘発するであろう。乗員が右折を安全に計画していた場合、安全なルートが存在する場合にシステムが不必要に作動することは不快であろう。ＴＰＡは、航空機の現在の性能能力を使用して、航空機の現在の状態から開始する回復をモデル化する。例えば、Ｔ
ＰＡは、周囲温度とエンジンの不良状況とに基づくエネルギーのモデル化を使用する。回復オートパイロットは、一旦誘発されると、航空機の制御を取り、指示された回復を実行する。
【００１４】
図１をここで参照すると、幾つかの実施形態に従って航空機１００の一例が説明される。航空機１００は、とりわけ、制御システム１１０、センサシステム１１２、及びアクチュエータシステム１１４を含む。航空機１００は飛行機としてこの説明では説明されているが、制御システム１１０は、本開示の範囲から逸脱することなく、その他の航空機、陸上車両、船舶、宇宙船、又はその他の機械に利用され得る。例えば、制御システム１１０は、潜水艦、ヘリコプター、飛行船、スペースクラフト、又は自動車に利用され得る。
【００１５】
制御システム１１０は、以下で更に詳細に説明されるように、航空機１００を運航するように、及び様々な軌道１２０ａ〜ｆを評価するように構成されたアビオニクスシステムである。センサシステム１１２は、航空機１００の外部環境、内部環境の観測可能な条件、又は航空機１００の運航条件及び状況を検知する１つ以上のセンシングデバイスを含む。例えば、センサシステム１１２は、加速度計、ジャイロスコープ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、グローバルポジショニングシステム、光学カメラ、サーマルカメラ、超音波センサ、及び／又はその他のセンサを含み得る。
【００１６】
アクチュエータシステム１１４は、１つ以上の車両機構を制御する１つ以上のアクチュエータデバイスを含む。例えば、アクチュエータシステム１１４は、航空機１００上の操縦翼面を操舵し、航空機１００のランディングギアを伸長若しくは格納し、及び／又は航空機１００のその他のコンポーネントを移動させるアクチュエータを含み得る。
【００１７】
図２をここで参照し、図１を引き続き参照すると、幾つかの実施形態に従って制御システム１１０が説明されている。制御システム１１０は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ可読ストレージデバイス又は媒体とを含む。プロセッサは、任意の特注の若しくは市販のプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、画像処理装置（ＧＰＵ）、制御システム１１０と関連付けられた幾つかのプロセッサの内の補助プロセッサ、（マイクロチップ若しくはチップセットの形式の）半導体ベースのマイクロプロセッサ、マクロプロセッサ、それらの任意の組み合わせ、又は命令を実行するための一般的な任意のデバイスであり得る。コンピュータ可読ストレージデバイス又は媒体は、例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及びキープアライブメモリ（ＫＡＭ）内の揮発性及び不揮発性のストレージを含み得る。コンピュータ可読ストレージデバイス又は媒体は、ＰＲＯＭ（プログラム可能リードオンリーメモリ）、ＥＰＲＯＭ（電気的ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又はデータを格納可能な任意のその他の電気的、磁気的、光学的、若しくは組み合わせのメモリデバイス等の複数の周知のメモリデバイスの内の幾つかを使用して実装され得、該データの内の幾つかは、航空機１００の制御中に制御システム１１０により使用される実行可能命令を表す。
【００１８】
命令は、１つ以上の別個のプログラムを含み得、それらの各々は、論理的機能を実装するための実行可能命令の順序付きリストを含む。命令は、プロセッサにより実行される場合、センサシステムから信号を受信及び処理し、航空機１００のコンポーネントを自動的に制御するために論理、計算、方法及び／又はアルゴリズムを実施し、該論理、計算、方法、及び／又はアルゴリズムに基づいて航空機１００のコンポーネントを自動的に制御するための、アクチュエータシステム１１４に対する制御信号を生成する。図１〜図２には唯一の制御システム１１０が示されているが、航空機１００の実施形態は、任意の適切な通信媒体又は通信媒体の組み合わせを越えて通信し、並びに、センサ信号を処理し、論理、計算、方法、及び／又はアルゴリズムを実施し、航空機１００の機構を自動的に制御す
るための制御信号を生成するように協働する任意の数の制御システム１１０を含み得る。様々な実施形態では、制御システムの１つ以上の命令は、プロセッサにより実行される場合に、航空機の可能的な回復をモデル化し、マッハ制限、較正済み対気速度制限、迎角制限、及び地形的衝突に対してそれらの回復をテストする。
【００１９】
提供される例では、制御システム１１０は、飛行管理システム２０５、潜在的経路生成モジュール２１０、軌道選択モジュール２１５、軌道飛行条件モジュール２２０、地形データベース２２１、上昇能力データベース２２３、航空機制限データベース２２４、制限比較モジュール２２５、違反インジケータモジュール２３０、及び回復オートパイロットモジュール２３５を含む。
【００２０】
飛行管理システム２０５（ＦＭＳ２０５）は、当業者であれば分かるように、飛行計画を管理する。提供される例示では、ＦＭＳ２０５は、航空機１００に対する飛行計画／クリアランスが潜在的な着陸を指し示す場合に、潜在的着陸インジケータ３０５を生成する。例えば、ＦＭＳ２０５内のウェイポイントとして空港が入力された場合、ＦＭＳ２０５は、航空機１００が空港のウェイポイントに接近した場合に潜在的着陸インジケータ３０５を生成し得る。潜在的着陸インジケータ３０５を生成するために、その他の基準及びモジュールを利用し得ると分かるべきである。例えば、ランディングギアが伸長した場合、滑走路が航空機１００から閾値距離内にある場合、又は飛行乗員が航空機１００の着陸を試み得ることを示唆するその他の条件に合致する場合に、その他のモジュールは潜在的着陸インジケータ３０５を生成する。
【００２１】
潜在的経路生成モジュール２１０は、航空機の現在の飛行条件に関する航空機の潜在的経路を軌道選択モジュール２１５がその中から選択する複数の軌道３１０を生成するように構成される。航空機の潜在的経路の各々は、他の潜在的経路が望ましくなくなった場合に航空機が飛行し得る潜在的回復軌道に対応する。
【００２２】
提供される例では、潜在的経路生成モジュール２１０は、潜在的避難回復のための少なくとも６つの異なる方向をカバーするために軌道１２０ａ〜ｆ等の複数の軌道を生成するように構成される。例えば、軌道３１０は、直進経路、直線上昇経路、左上昇経路、右上昇経路、左下降経路、及び右下降経路を含み得る。当業者であれば分かるように、ノーズハイの条件においては危険な低速ハザードが最も重要であり、ノーズローの条件においては過速度ハザードが最も重要であり、そのため、完全なエンベロープの保護を提供するために、ノーズハイの回復とノーズローの回復とがモデル化される。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な又は代替的な経路が利用され得ると分かるべきである。
【００２３】
提供される例では、潜在的経路生成モジュール２１０は、当業者であれば分かるように、バンク角とノーズハイの姿勢の程度（severity）との間の均衡を使用して、左バンク軌道と右バンク軌道との両方を生成する。ノーズローのシチュエーションでは、航空機のバンクの排除が回復を助力し、更にノーズハイのシチュエーションでは、バンクの付加が回復を助力する。この均衡は、操縦士が何を行おうとするかに基づく。例えば、航空機が単に僅かにノーズハイであった場合には、バンクは最も適切な回復では何らない。多くの操縦士は、回復の終結が円滑であるように、使用されるバンクの量をノーズハイの回復の程度と均衡させるであろう。潜在的経路生成モジュール２１０は、ノーズローのケースとノーズハイのケースとの間の衝突なく、最も円滑な可能的回復を創出することに基づいてバンク角を均衡させる。
【００２４】
潜在的経路生成モジュール２１０は、潜在的着陸インジケータに応答して、複数の軌道の着陸経路を生成するように更に構成される。着陸経路を含むことによって、制御システム１１０は、軌道の評価を無効にすることなく、着陸中であっても、以下で説明するよう
に運航を継続し得る。制御システム１１０は、“安全着陸抑制”を使用することによって滑走路までずっと作動し続ける。航空機が滑走路のアプローチ端に近づくと、システムは、安全着陸が指し示される場合には、地上衝突の脅威のための回復を指令することが抑制される。言い換えれば、着陸経路が制限に違反しない間、着陸経路は、操縦士にとって飛行に利用可能である。この抑制は、滑走路への安全な接近を識別するための従来の滑走路オーバーラン防止システムの能力を活用する。非安全な接近は抑制されず、完全な保護が保持される。
【００２５】
軌道選択モジュール２１５は、評価するために、軌道飛行条件モジュールに対する軌道３１０の、航空機の潜在的経路３１５を選択するように構成される。提供される例では、軌道選択モジュール２１５は、軌道３１０の、航空機の各潜在的経路を順番に評価し、先の潜在的経路の評価が完了すると、複数の軌道の内の連続的な次の軌道を航空機の潜在的経路として選択するように構成される。軌道選択モジュール２１５は、航空機１００が取り得る各潜在的経路を完全に評価するために、軌道３１０の各潜在的経路を選択する。
【００２６】
軌道飛行条件モジュール２２０は、航空機の潜在的経路に沿って、航空機のモデル化された飛行条件３１７を推定するように構成される。モデル化された飛行条件は、対気速度、ピッチ、ロール、ヨー、及び航空機の制限を航空機１００が違反するか否かを判定するために使用され得るその他の条件を指し示し得る。提供される例では、軌道飛行条件モジュール２２０は、垂直速度モジュール２４０、エネルギー状態モジュール２４５、対気速度予測モジュール２５０、及び地形的衝突モジュール２５５を含む。軌道飛行条件モジュール２２０は、センサシステム１１２からセンサデータ３１６を受信する。
【００２７】
垂直速度モジュール２４０は、航空機の潜在的経路上の航空機の垂直速度を計算するように構成される。例えば、垂直速度モジュール２４０は、センサシステム１１２により提供されたベクトル速度及び降下角に基づいて垂直速度を計算し得る。
【００２８】
エネルギー状態モジュール２４５は、航空機の潜在的経路上の航空機のエネルギー状態を計算するように構成される。エネルギーのモデル化は、航空機の潜在的経路に沿ったマッハ、対気速度、及び迎角の正確な予測を可能にする。リアルタイムよりも高速（faster
than real time）で実行する多数の軌道がプロセッサに課され得、そのため、エネルギ
ーのモデル化は、簡素で、正確で、高速なアルゴリズムを使用して実施される。
【００２９】
エネルギー状態モジュール２４５は、フル出力での航空機の上昇率と、アイドル出力での航空機の下降率とに基づいてエネルギー状態を計算するように更に構成される。具体的には、エネルギー状態モジュール２４５は、２つのパラメータ間の補間を利用する。第１のパラメータはフル出力での上昇率であり、第２はアイドル出力での下降率である。これらの２つのパラメータは、航空機のエネルギー利得／損失の全スパンを画定する。該パラメータは、現在の設定及び飛行条件に基づくテーブルのルックアップ又は簡素化したモデル化を使用して算出される。
【００３０】
エネルギー状態モジュール２４５は、航空機の現在の出力設定、航空機の現在の出力能力、航空機上のスピードブレーキの位置、航空機のランディングギア及びフラップの設定、並びに航空機のエンジン寿命に基づいてエネルギー状態を計算するように更に構成される。例えば、エネルギー状態モジュール２４５は、特定の温度又はその他の条件における最大上昇率とアイドル出力下降率との間を補間し、航空機の設定を考慮することによって、航空機１００の将来のエネルギー状態を予測し得る。エネルギー状態を予測するためのこの能力は、ノーズハイの回復又はノーズローの回復と、安定した上昇のファイナルセグメントとの間の正確な遷移を可能にする。エンジンの不良状況に少なくとも部分的に基づく最大上昇率とアイドル下降率とを利用することによって、制御システム１１０は、全て
のエンジンが動作しているか否か、又はエンジンの不良が発生するか否かの正確な予測を提供する。ノーズハイの回復又はノーズローの回復とファイナルセグメントの上昇との間の遷移は、エネルギー状態によって判定されるので、制御システム１１０は、ノーズロー中であってもノーズハイの回復を正確にモデル化し得る。例えば、単一エンジンの実用上昇限度よりも上で水平飛行中であり、航空機の制限近くの間にエンジンが故障した場合、制御システム１１０は、ノーズが水平又はノーズローであっても、ノーズハイの回復を予測及び実行するであろう。これは、単一エンジンの実用上昇限度よりも上での水平飛行では、航空機はエネルギー不足であり、地形を回避するためであっても下降すべきであることに原因がある。幾つかの実施形態では、システムは、ノーズハイの異常姿勢とノーズローの異常姿勢との間を区別するために、一定のエネルギー水準と一定の高度とを使用する。したがって、当業者であれば分かるように、航空機が単一エンジンの下落マニュエーバを行う間に、制御システム１１０は、航空機の単一エンジンの実用上昇限度よりも上にある地形を正確に回避し得る。
【００３１】
対気速度予測モジュール２５０は、垂直速度とエネルギー状態とに基づいて、航空機の潜在的経路上の航空機の対気速度を推定するように構成される。例えば、対気速度予測モジュール２５０は、上昇能力と垂直速度との差を発見し得、対気速度の変化を計算するためにスロットルの位置をその後使用し得る。
【００３２】
幾つかの実施形態では、各軌道は、以下のアルゴリズムをループ化することによって評価される。
【表１】
0006844916.tif 000002
【００３３】
地形データベース２２１は、地形的衝突モジュール２５５による使用のための地形データ３２０を格納する。例えば、地形データベース２２１は、地形の高さ及び位置を指し示す従来の市販の地形データを利用し得る。地形的衝突モジュール２５５は、航空機の潜在的経路が地形的衝突を指し示すか否かを判定するように構成される。
【００３４】
上昇能力データベース２２３は、上昇能力データ３２５を格納する。提供される例では、上昇能力データ３２５は、特定の温度及び高度等、特定条件における航空機１００のフル出力での上昇率とアイドル出力での下降率である。
【００３５】
航空機制限データベース２２４は、航空機の制限データ３３０を格納する。本明細書で使用されるとき、用語“航空機の制限”は、マッハ制限、最大対気速度制限、最小対気速度制限、迎角制限、及び航空機の性能のその他の同様の制限等の飛行条件の制限を意味する。本明細書で使用されるとき、用語“航空機の制限”は、地形的衝突を特に除外する。
【００３６】
提供される例では、既定の乗客の快適性制限が航空機の制限である。例えば、不快にならないように十分に積極的である該制限は、安全ではない乗客に、危害を防止しつつ保護を依然として提供する。回復は、キャビン内の水平及び垂直の大きな加速度を防止するようにｇ荷重が拘束及び制限されたロール発現率を有するオートパイロット類似のマニュエーバに依存する。回復中のバンクの使用は、付加的な加速度を乗客に負わせることなく、不快を最小限にするのを助力する。
【００３７】
幾つかの実施形態では、航空機の能力的制限が航空機の制限である。例えば、航空機の能力的制限は、乗客の快適性制限によって可能にされるよりも、より大きな加速度と荷重とを可能にする。
【００３８】
制限比較モジュール２２５は、モデル化された飛行条件が航空機の制限に違反するか否かを判定するように構成される。例えば、潜在的経路に沿った航空機１００の対気速度が航空機の制限の最大対気速度を超えていると指し示される場合、制限比較モジュール２２５は、モデル化された飛行条件が航空機の制限に違反すると判定するであろう。
【００３９】
違反インジケータモジュール２３０は、制限の比較に基づいて、差し迫った違反３３５の指標を生成するように構成される。提供される例では、違反インジケータモジュール２３０は、地形的衝突に基づいて、差し迫った違反の指標を生成するように更に構成される。幾つかの実施形態では、差し迫った違反３３５の指標は、航空機１００のフライトデッキ内のディスプレイ上の視覚的表現によって飛行乗員に伝達され得る。
【００４０】
回復オートパイロットモジュール２３５は、違反の指標を欠くように、複数の軌道の内の最後の軌道である選択された軌道に応答して、選択された軌道に沿って航空機をガイドするように構成される。例えば、６つのモデル化された軌道の内の５つが違反の指標を有する場合、回復オートパイロットモジュール２３５は、残りのモデル化された軌道が差し迫った違反の指標を有する場合に該軌道に沿って飛行するように航空機１００に指令するであろう。飛行を指令するために、回復オートパイロットモジュール２３５は、航空機１００の操縦翼面を操舵するための制御指令３４０をアクチュエータシステム１１４へ送信し得る。
【００４１】
当業者であれば分かるように、極度のバンク角にある間に航空機が転覆近くにあるケースに置かれるウィンドシア又はその他の要因から重大なアップセットを航空機が経験する場合、制御システム１１０は、方向毎の潜在的経路を生成することによって、回復のために如何なる方面へロールアウトするかを判定するように構成される。例えば、転覆近くであるが未だ右へロールしている右バンクにある場合、制御システム１１０は、転覆姿勢を通じてウィングレベルまでロールする潜在的経路を評価するであろう。制御システム１１０は、ノーズローの回復をその後開始し、ロールを阻み、回復を開始するために短方向へロールを開始する。選択された軌道を指令することによって、制御システム１１０は、評価された軌道が航空機１００が飛行する回復であることを確保する。例えば、回復軌道がロールを通じた回復を予測する場合、回復オートパイロットは、ロールを通じない回復ではなくロールを通じた回復を実行する。
【００４２】
提供される例では、回復オートパイロットモジュール２３５は、アルゴリズムを使用し
て航空機をガイドするように構成される。
【表２】
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【００４３】
前述の詳細な説明では少なくとも１つの例示的実施形態が提示されているが、膨大な数の変形が存在すると分かるべきである。１つ以上の例示的実施形態は単なる例示であり、開示の範囲、利用可能性、又は構成を限定すること何ら意図しないことも分かるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、１つ以上の例示的実施形態を実装するための好都合なロードマップを当業者に提供するであろう。添付の請求項及びその法的均等物に規定されるように、開示の範囲から逸脱することなく、要素の機能及び配置に様々な変更がなされ得ることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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