用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法

用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法
【专利摘要】本发明的名称是用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法。用于计算相应于飞机(10)从初始轨道(其将通过速度和高度参数的航线的成本模型并入飞行计划内)变化至修正轨道的燃料消耗差异的方法(200)，方法(200)包括(1)计算与在执行时间开始的以初始轨道驾驶飞机(10)相关的第一总多余能量，该第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于初始轨道与飞机(10)的效率曲线偏离的多余能量；(2)计算与在执行时间开始的以修正轨道驾驶飞机(10)相关的第二总多余能量，该第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于修正轨道与效率曲线偏离的多余能量；(3)比较第一总多余能量与第二总多余能量以获得总多余能量差异；和(4)基于总多余能量差异计算燃料消耗差异。
【专利说明】
用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法
技术领域
[0001] 本申请设及空中飞行，W及更具体地，设及飞机燃料管理。
【背景技术】
[0002] 与运转通常的商业喷气式飞机相关的直接运转开支包括各种部分，诸如维护、所 有权、配给、运费（charge)、客运业务、运转和燃料。根据国际航空运输协会（IATA.org)，燃 料成本是商业喷气式飞机的直接运转开支的最大部分之一一一如果不是最大的部分的话。 实际上，取决于原油的波动价格，燃料成本可W占商业喷气式飞机的直接运转开支的30% 社。
[0003] 飞机飞行员W及他们的辅助的航空公司运营中屯、(AOC)常常寻求提高空中飞行的 经济性的方式，诸如通过降低飞机的燃料消耗。可W通过W更有效的轨道(速度和高度）驾 驶飞机降低燃料消耗。然而，飞机飞行员不能W任意期望的轨道自由飞行。相反，飞机飞行 员通常由空中交通控制(ATC)指示W沿具体的路径W某一轨道飞行，由此确保通过商业空 域的交通有序流动。航空公司期望的对轨道和路径的任何提议的修正必须与空中交通控制 协商。
[0004] 目前，没有实时确定由于飞机的轨道修正增益或损失的燃料效率的简单方式。目 前可用的流行选择是调用机载飞行管理计算机来执行修正的轨道，而不了解在目的地将剩 余的燃料的数量。该流行的选择不提供为更有效的飞行轨道与空中交通控制调解协商的一 定范围的协商可能性的经济交易。
[0005] 因此，本领域技术人员继续飞机燃料管理领域中的研究和开发努力。

【发明内容】

[0006] 公开的系统和方法提供在飞行中的辅助W与空中交通控制协商更有效的飞行轨 道，用于飞机轨道修正。
[0007] 在一个实施方式中，公开的用于计算相应于飞机从初始轨道(其将通过速度和高 度参数的航线的成本模型并入飞行计划内）变化至修正轨道的燃料消耗差异的方法，该变 化在执行时间发生，所述方法可W包括下述步骤：（1)计算与在执行时间开始的W初始轨道 驾驶飞机相关的第一总多余能量，该第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于初始 轨道与飞机的效率曲线偏离的多余能量；（2)计算与在执行时间开始的W修正轨道驾驶飞 机相关的第二总多余能量，该第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于修正轨道与 效率曲线偏离的多余能量；（3)比较第二总多余能量与第一总多余能量，W获得总多余能量 差异;和(4)基于总多余能量差异计算燃料消耗差异。
[0008] 在另一个实施方式中，公开的用于计算相应于飞机从初始速度和初始高度变化至 修正速度和修正高度的燃料消耗差异的方法可W包括下述步骤：（1)计算与在初始速度和 初始高度下驾驶飞机相关的第一总多余能量，该第一总多余能量包括由于初始高度和对于 初始速度的理想高度之间的差的多余能量；（2)计算与在修正速度和修正高度下驾驶飞机 相关的第二总多余能量，第二总多余能量包括如果修正高度大于初始高度，由于爬升的多 余能量，和由于修正高度和对于修正速度的理想高度之间的差的多余能量；（3)比较第二总 多余能量与第一总多余能量W获得总多余能量差异;和(4)基于总多余能量差异计算燃料 消耗差异。
[0009] 在又另一个实施方式中，公开的用于显示相应于在执行时间飞机从初始轨道变化 至修正轨道的燃料消耗差异的系统可W包括显示装置和处理器，处理器配置为基于与在执 行时间开始的W初始轨道驾驶飞机相关的第一总多余能量和与在执行时间开始的W修正 轨道驾驶飞机相关的第二总多余能量的比较计算燃料消耗差异，第一总多余能量包括由于 爬升的多余能量和由于初始轨道与飞机的效率曲线偏离的多余能量，和第二总多余能量包 括由于爬升的多余能量和由于修正轨道与效率曲线偏离的多余能量，其中，计算的燃料消 耗差异显示在显示装置上。
[0010] 公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法的其它实施 方式包括对于特定日子的具体飞机W及对于该特定的飞行，将飞机的效率曲线、通过速度 和高度值得到的航线的成本模型并入初始飞行计划。由于下面的详细描述、附图和所附的 权利要求，运些将变得明显。
【附图说明】
[0011] 图1是根据本公开内容的实施方式沿路径行进的飞机的示意表示；
[0012 ]图2是图1的飞机的高度对时间的图形表示；
[0013] 图3是图1的飞机的速度对时间的图形表示；
[0014] 图4是描绘公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统的一个实 施方式的方框图；
[0015] 图5是描绘公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的方法的一个实 施方式的流程图；和
[0016] 图6是图1的飞机的效率曲线(高度对速度)的图形表示。
【具体实施方式】
[0017] 参考图1，飞机10可W沿路径12由A点行进至B点。A点可W相应于地面14上的感兴 趣的第一位置（如，机场），并且可具有已知的第一组坐标和可W在已知的第一海拔处。B点 可W相应于地面14上的感兴趣的第二位置（如，机场），并且可具有已知的第二组坐标和可 W在已知的第二海拔处。路径12的长度可W是已知的或可W基于A点和B点的已知的坐标计 算。
[0018] 现在参考图1-3,在从A点飞行至B点期间的任意具体时间，根据初始飞行计划，飞 机10可W具有具体轨道(如，高度和速度）。在图2中W虚线（"初始"）显示飞机的轨道的高度 分量(作为时间的函数）。在图3中W虚线（"初始"）显示飞机的轨道的速度分量(作为时间的 函数）。
[0019]在从A点飞行至B点期间，可W修正飞机10的轨道。作为一个实例，飞机10的高度可 W升高，伴随或不伴随相应的速度变化。作为另一个实例，飞机10的高度可W降低，伴随或 不伴随相应的速度变化。作为另一个实例，飞机10的速度可W增加，伴随或不伴随相应的高 度变化。作为另一个实例，飞机10的速度可W减小，伴随或不伴随相应的高度变化。作为又 另一个实例，可W同时地修正飞机10的高度和速度两者。
[0020] 出于各种原因，可W飞行中修正飞机10的轨道(如，高度和/或速度）。在一个考虑 的情况中，可W由空中交通控制发布飞行中轨道修正，诸如来避免端流和/或不利天气条 件。在另一个考虑的情况中，可W由飞机10的飞行员启动飞行中轨道修正，诸如通过与空中 交通控制协商并获得空中交通控制的同意。在又另一个考虑的情况中，可W由与飞机10相 关的航空公司运营中屯、(A0C)20启动飞行中轨道修正，诸如通过与空中交通控制协商并获 得空中交通控制的同意。由飞机10的飞行员和/或航空公司运营中屯、20启动的飞行中轨道 修正可W出于避免端流/天气的目的（飞行运转决定）和/或出于减少或增加飞机10的燃料 消耗的目的（商业决定，其通过飞机10的初始飞行计划内在地适应航空公司的商业模型。对 于航空公司，加速W满足关联(connection)可能比减速W节省燃料更重要或更成本有效）。
[0021] 还参考图1-3并具体参考图2和3,作为一个具体的、非限制性实例，飞机10可W在 开始飞行两小时内执行飞行中轨道修正，其中飞机10下降5,000英尺，同时保持相同的巡航 速度（如，435节）。在图2中W实线（"修正"）显示了飞行中轨道修正的高度分量。在图3中W 实线（"修正"）显示了飞行中轨道修正的速度分量。
[0022] 图2和图3中所示的点可W基于初始轨道（按照初始飞行计划）和飞行中轨道修正 由公开的系统1〇〇(图4)生成。额外地，关于初始飞行计划，可W已知下面的信息，并因此其 可被用于生成初始和修正轨道图，其中初始飞行计划说明具体飞机1〇(图1)的性能特性，并 包括图6的飞机的效率曲线：（1)起始(A点)和结束(B点）高度；（2)起始(A点）和结束(B点)速 度(如，起飞和着陆速度）；（3)起始(A点）和结束(B点）时间（如，出发和到达时间）；（4)爬升 结束时间和下降开始时间；和(5)爬升和/或下降速率因子。
[0023] 当执行飞行中轨道修正时，偏离初始飞行计划中设定的初始轨道将导致飞行的燃 料消耗的相应变化(燃料消耗差异）。燃料消耗可W增加或减少，运取决于飞行中轨道修正 的类型和程度。例如，图2和图3中所示的执行飞行中轨道修正的具体飞机10(图1)可W相对 于初始飞行计划经历大约1，270加仑的燃料节约。换句话说，如果飞机10在两小时之后不下 降5,000英尺，而是保持初始轨道，则飞机10在到达B点之前将消耗额外的1，270加仑的燃 料。可选地和假设速度不变化，如果飞行中轨道修正需要5,000英尺的爬升（而不是下降）， 由于飞行中轨道修正，相关的燃料消耗将增加，而不是减少。
[0024] 虽然本公开内容聚焦在飞机10的轨道的速度和高度分量，但由初始路径12的横向 偏离是另一个考虑的飞行中轨道修正。运样的横向偏离可相应于路径12的有效长度的变化 (如，缩短或延长路径12)，并因此可导致相应的燃料消耗差异。
[0025] 公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统和方法可实时提供 飞行中轨道修正将如何影响飞机10的燃料消耗的指示(如，可视化指示）。因此，在执行飞行 中轨道修正之前，飞机10的飞行员和/或航空公司运营中屯、20可W使用本公开的系统/方法 来评估规定的飞行中轨道修正和/或来评估和提议飞行中轨道修正(如，假定的修正轨道）。 例如，在空中交通控制规定飞行中轨道修正的情况下，该公开的系统/方法可被用于评估该 规定的飞行中轨道修正，和如果需要或期望，W提议对规定的飞行中轨道修正的替代方案。
[0026] 参考图4,公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的系统一一一般 指定100-一的一个实施方式可W包括处理器102、显示装置104、输入装置106和存储装置 108。任选地，系统100可进一步包括外壳110,并且处理器102、显示装置104、输入装置106和 存储装置108可至少部分地支撑在外壳110之内。系统100可W包括额外的部件(如，输出装 置，诸如扬声器），而不背离本公开内容的范围。
[0027] 简单地参考图1，系统100可位于飞机10上，诸如在飞机10的飞行甲板上。因此，系 统100可W容易地由飞机10的飞行员（或多个飞行员）访问。可选地，或额外地，系统100可位 于与飞机10相关的航空公司运营中屯、20内。因此，系统100可由航空公司运营中屯、20处的职 员无论独立地或联合飞机10的飞行员使用。
[0028] 返回参考图4,系统100的处理器102可W与显示装置104、输入装置106和存储器 108通信。根据计算机可读代码，处理器102可起作用来处理从输入装置106和/或存储装置 108接收的输入数据，和经由显示装置104输出信息。
[0029] 计算机可读代码可经由存储装置108被提供至系统100的处理器102。本领域技术 人员将理解存储装置108可W是(或可W包括)任何适合的计算机可读储存介质。适合用作 (或用于)存储装置108的计算机可读储存介质的实例包括但不限于固态存储器、光学储存 介质和磁储存介质。
[0030] 数据可经由输入装置106被输入至系统100的处理器102。作为一个实例，输入装置 106可W是用户接口输入装置，诸如键盘、鼠标、控制杆、麦克风、触摸屏、开关等等。作为另 一个实例，输入装置106可W是数据端口，诸如USB端口或数据链路，诸如具有一个或多个传 感器(如，速度传感器和/或测高仪）的数据链路，通过其数据可被输入并传输至处理器102 和/或本地储存在存储装置108中。
[0031] 各种数据可经由系统100的输入装置106输入。在一个表达中，飞机10(图1)的初始 飞行计划一一包括初始轨道一一可W经由输入装置106输入。例如，在飞机10由A点（图1)起 飞之前，初始飞行计划可W经由输入装置106输入至系统100。在另一个表达中，修正轨道可 W经由输入装置106输入。例如，飞机10的飞行员可W使用输入装置106将修正速度和/或修 正高度输入系统100。
[0032] 系统100的显示装置104可W提供用于显示对飞机10(图1)的飞行员和/或航空公 司运营中屯、20(图1)处的职员可有用的信息的机构。显示装置104可W是(或可W包括)计算 机屏幕、平板电脑、触摸屏装置、电子(如数字的)仪器显示器、模拟刻度盘、仪表或任意其它 适合类型的显示装置。
[0033] 系统100的显示装置104可W将各种输入数据和/或处理器生成的数据显示为信息 项目120、122、124、126。信息项目120可W指示修正速度(如，快48节），其可W被输入系统 1〇〇(如，由飞行员），或由处理器102计算。信息项目122可指示修正高度(如，低5,000英尺）， 其可W被输入系统1〇〇(如，由飞行员），或由处理器102计算。信息项目124可W指示与执行 修正轨道而非初始轨道相关的燃料消耗差异（如，-1270加仑的燃料），其可W由处理器102 计算。
[0034] 例如，系统100的用户（如，飞机10的飞行员或航空公司运营中屯、20处的职员）可W 键入(如，经由输入装置106)飞行中轨道修正(如，-5,000英尺的修正高度变化）。处理器102 可W接收飞行中轨道修正并可W在显示装置104上显示输入数据（如，显示为信息项目 122)。额外地，处理器102可W计算与执行飞行中轨道修正相关的燃料消耗差异(如，-1,270 加仑），并可W在显示装置104上显示处理器生成的数据(如，显示为信息项目124)。
[0035] 在系统100的显示装置104上的任选信息项目126可W指示计算的燃料消耗差异 (信息项目124)是基于修正速度（信息项目120)或修正高度（信息项目122)，但不是两者 (如，"或"），还是基于修正速度(信息项目120)和修正高度(信息项目122)(如，"和"）两者。 当信息项目126正指示"和"选项已经被选择，那么信息项目120、122可W基于输入至系统 1〇〇(如，由飞行员使用输入装置106)的数据。当信息项目126正指示"或"选项已经被选择， 如图4中所示，那么信息项目120和122中的一个可W基于输入至系统100(如，由飞行员使用 输入装置106)的数据，而另外一个基于由处理器102计算的数据作为可选的轨道修正选项。
[0036] 例如，当在系统100的显示装置104上的信息项目126正指示"或"选项已经被选择 时，用户（如，飞机10的飞行员）可W键入(如，经由输入装置106修正高度(如，-5,000英尺）， 其将被作为信息项目122显示在显示装置104。然后，处理器102可W计算相应的燃料消耗差 异并作为信息项目124在显示装置104上显示该值。额外地，处理器102可W计算将与输入修 正高度对燃料消耗具有同样影响的修正速度，并将在显示装置104上作为信息项目120显示 计算的修正速度。因此，使用图4中所示的实例，当飞行员选择"或"选项慘见信息项目126) 并输入-5,000英尺的修正高度（参见信息项目122)时，处理器102指示（1)飞行中轨道（高 度)修正将导致1，270加仑的燃料节约（参见信息项目124)和(2)+48节的修正速度(参见信 息项目120)将导致与-5,000英尺的修正高度一样的燃料节约（1，270加仑）（参见信息项目 122)。
[0037] 系统100的处理器102可W采用公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗 差异的方法来在显示装置104上填入燃料消耗差异字段(field)(信息项目124)。具体而言， 处理器102可W基于初始和修正轨道的多余能量计算来计算与飞行中轨道修正相关的燃料 消耗差异。明显地，与初始和修正轨道二者相关的总燃料燃烧不需要(且通常不)计算。
[0038] 因此，还公开的是用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的方法。公开的 用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的方法的一个实施方式在图5中示出，并且 一般指定200。方法200可W W方框202和204开始，然而不必须同时地开始(如，方框202可W 在方框204之前执行）。
[0039] 在方框202,初始轨道可W被输入至系统100中（图4)，诸如经由输入装置106(图 4)。例如，在飞行开始之前，初始飞行计划可W被输入至系统100。使用初始轨道(和其它已 知数据)可W生成初始高度和速度对时间曲线图，如图2和图3中W虚线（"初始"）所示。
[0040] 在方框204,修正轨道可W被输入至系统100(图4)，诸如经由输入装置106(图4)。 例如，空中交通控制可W联系飞机1〇(图1)的飞行员并可W指示飞行员来采取修正轨道 (如，下降5,000英尺）。然后，飞机10的飞行员可W将修正轨道键入系统100,诸如通过更新 显示装置1〇4(图4)上的高度字段的变化（图4中的信息项目122)。使用修正轨道(和其它已 知数据），可W生成修正高度和速度对时间曲线图，如图巧日图3中W实线（"修正"）所示。
[0041] 在方框206,可W计算与初始轨道相关的总多余能量(第一总多余能量)一一由期 望的修正轨道执行时间通过余下的飞行。与初始轨道相关的总多余能量可W是由于爬升的 多余能量和由于对于给定的速度在非理想高度下飞行(初始轨道与飞机效率曲线的偏离） 的多余能量之和。
[0042] 与初始轨道相关的由于爬升的多余能量Eei可W如下计算：
[00 创
(Eq.l)
[0044] 其中to是修正轨道执行时间，tend是飞行结束时间，Fex是由于爬升的过量推力，和 ds是增量位移。过量推力Fex可W是推力减去阻力。因此，运动一一垂直(方程2)和水平(方程 3)二者--的关联方程可W如下：
[0045] Fexsin(；c)+Lcos(；c)-W=mav 化 q.2)
[0046] FexCos(^C)-Lsink) =mah 化 q.3)
[0047] 其中C是爬升角度，L是升力，W是重力，m是飞机的质量，和a是加速度，其包括垂直 分量av和水平分量ah。
[004引将预先限定飞行轨迹，使得爬升角度C，位移ds，和加速度向量av、ah是已知的。在起 飞处，飞机10的质量m也是已知的，并且随着飞行中燃料的消耗，飞机10的质量m将根据已知 趋势减少。因此，可W使用方程1-3计算与初始轨道相关的由于爬升的多余能量Eci。
[0049] 在巡航速度下，过量推力Fex将是零，因此由于爬升的多余能量Eci也将是零。然而， 假设当下降时飞机10将滑行，可W假设与下降相关的多余能量Eci为零，运假设速度接近图6 中高度对速度曲线的轮廓(contour)。如此，由于爬升的多余能量Eci将仅仅是在爬升期间总 多余能量中的因子。
[0050] 与初始轨道相关的由于对给定速度在非理想高度下飞行的多余能量Eei可W如下 计算：
[0051 ] 巧 q.4)
[0052] 其中P是功率和化是增量时间。
[0053] 对于任意给定的飞机，高度和飞行条件，存在最有效的、理论上理想的速度，在该 速度下需要最小量的功率。在一定范围的高度内标示运些理想速度得到飞机效率曲线。多 余能量Eei是由于飞机不在效率曲线(如，在理想的高度和速度组合下）下飞行飞机消耗的额 外能量的量。
[0054] 在图6中示出飞机10(图1)的实例效率曲线。使用图2和图3中所示的轨道数据，按 照初始轨道，飞机10在435节和30，000英尺下飞行，如图6中由点0所示。然而，在435节下的 理想高度是大约23,000英尺。因此，在相关速度(435节）下，初始轨道使飞机10比理想高度 高大约7,000英尺。如此，飞机10的功率需求相应地更高。
[0055] 因此，与初始轨道相关的总多余能量Eti可W基于由于爬升的多余能量Eci和由于 对于给定速度在非理想高度下飞行的多余能量Eei如下计算：
[0化6] Eti = Eci 巧 Ei 化 q.5)
[0057] 在方框208,可W计算与修正轨道相关的总多余能量(第二总多余能量)一一由期 望的修正轨道执行时间通过余下的飞行。与修正轨道相关的总多余能量可W是由于爬升的 多余能量和由于对于给定的速度在非理想高度下飞行(修正轨道与飞机效率曲线的偏离） 的多余能量之和。
[0058] 与修正轨道相关的由于爬升的多余能量Ec2可W如下计算：
[画]
(Eq. 6)
[0060] 其中to是修正轨道执行时间，tend是飞行结束时间，Fex是由于爬升的过量推力（参 见上面的方程2和方程3)，和ds是增量位移。
[0061] 与修正轨道相关的由于对给定速度在非理想高度下飞行的多余能量Ee2可W如下 计算：
[006^ 7)
[0063] 其中P是功率和化增量时间。
[0064] 再一次参考图6,按照修正轨道，飞机10在435节和25,000英尺下飞行，如图6中由 点R所示。由于在435节下理想高度为大约23,000英尺，修正轨道使飞机10更加靠近其效率 曲线。具体而言，W修正轨道，飞机10比理想高度（在435节的相关速度下）高大约2，000英 尺，而初始轨道使飞机10比理想高度高大约7,000英尺。因此，虽然飞机10飞行修正轨道的 功率需求将比如果飞机10在理想高度下的功率需求高，但是功率需求将没有如果飞机飞行 初始轨道的功率需求那么高。
[0065] 因此，与修正轨道相关的总多余能量Et2可W基于由于爬升的多余能量Ec2和由于 对于给定速度在非理想高度下飞行的多余能量Ee2如下计算：
[0066] Et2 = Ec2 巧 E2 化 q.8)
[0067] 在方框210,可W比较与修正轨道相关的总多余能量Et2和与初始轨道相关的总多 余能量Eti。例如，总多余能量差异AEe巧W基于与修正轨道相关的总多余能量Et2和与初始 轨道相关的总多余能量Eti如下计算：
[006引 AEex = ET2-En 化 q.9)
[0069] 总多余能量差异A Eex可W提供修正轨道是否提供燃料效率增益或燃料效率损失 的指示。具体而言，当总多余能量差异AEex是负数时，修正轨道提供燃料效率增益，而当总 多余能量差异A Eex是正数时，发生燃料效率损失。
[0070] 在方框212,总多余能量差异AEex可W转化为燃料消耗差异。取决于飞机10正使用 的燃料，给定体积的燃料可W相应于一定数量的能量。总多余能量差异A Eex可W除W燃料 的能量密度，由此得到燃料消耗差异。
[0071] 如上所讨论，使用公开的方法200计算的燃料消耗差异值可W用于填入公开的系 统100的显示装置104上的燃料消耗差异字段(信息项目124)。可选地(或额外地），总多余能 量差异A Eex可W呈现在公开的系统100的显示装置104上。
[0072] 因此，公开的系统100和方法200可W使飞行员和飞机操纵者快速地评估飞行中轨 道修正(或多个飞行中轨道修正）W确定运样的修正对飞机燃料经济性的影响。因此，公开 的系统100和方法200可W促进在飞行中飞行员（和/或相关的航空公司运营中屯、）和空中交 通控制之间的W选择将产生更好燃料效率的修正轨道为目的的协商。
[0073] 进一步地，本公开内容包括根据下面条款的实施方式：
[0074] 条款1.用于计算相应于飞机（10)从初始轨道变化至修正轨道的燃料消耗差异的 方法(200)，所述变化发生在执行时间，所述方法(200)包括：
[0075] 计算与在所述执行时间开始的W所述初始轨道驾驶所述飞机（10)相关的第一总 多余能量，所述第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述初始轨道与所述飞机 的效率曲线偏离的多余能量；
[0076] 计算与在所述执行时间开始的W所述修正轨道驾驶所述飞机（10)相关的第二总 多余能量，所述第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述修正轨道与所述效率 曲线偏离的多余能量；
[0077] 比较所述第二总多余能量与所述第一总多余能量W获得总多余能量差异;和
[0078] 基于所述总多余能量差异计算所述燃料消耗差异。
[0079] 条款2.条款1的方法，其中所述修正轨道包括高度变化。
[0080] 条款3.条款2的方法，其中所述修正轨道进一步包括速度变化。
[0081] 条款4.条款2的方法，其中所述高度变化发生而没有相应的速度变化。
[0082] 条款5.条款1的方法，其中所述修正轨道包括速度变化。
[0083] 条款6.条款5的方法，其中所述速度变化发生而没有相应的高度变化。
[0084] 条款7.条款1、2、3、4、5或6的方法，其中所述第一总多余能量由由于在所述初始轨 道的爬升的所述多余能量和由于所述初始轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量构成。
[0085] 条款8.条款7的方法，其中所述第二总多余能量由由于在所述修正轨道的爬升的 所述多余能量和由于所述修正轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量构成。
[0086] 条款9.条款1、2、3、4、5、6、7或8的方法，其中所述初始轨道包括初始高度和初始速 度，和其中由于所述初始轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量基于所述初始高度和在 所述初始速度下的理想高度之间的差。
[0087] 条款10 .条款1、2、3、4、5、6、7、8或9的方法，其中所述修正轨道包括修正高度和修 正速度，和其中由于所述修正轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量基于所述修正高度 和在所述修正速度下的理想高度之间的差。
[0088] 条款11.条款1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的方法，其中所述飞机（10)消耗燃料，所述 燃料具有能量密度，和其中基于所述总多余能量差异和所述能量密度计算所述燃料消耗差 异。
[0089] 条款12.条款1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11的方法，进一步包括在显示装置（104)上 显示所述燃料消耗差异的步骤。
[0090] 条款13.条款12的方法，其中所述显示装置(104)位于所述飞机(10)上。
[0091] 条款14.条款12或13的方法，其中所述显示装置(104)位于与所述飞机（10)相关的 航空公司运营中屯、(20)。
[0092] 条款15.条款1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14的方法，其中所述修正轨道由 空中交通控制规定。
[0093] 条款16.条款1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14的方法，其中所述修正轨道是 假定的修正轨道。
[0094] 条款17.用于计算相应于飞机（10)从初始速度和初始高度变化至修正速度和修正 高度的燃料消耗差异的方法(200)，所述方法(200)包括：
[0095] 计算与在所述初始速度和所述初始高度下驾驶所述飞机（10)相关的第一总多余 能量，所述第一总多余能量包括由于所述初始高度和对于所述初始速度的理想高度之间的 差的多余能量；
[0096] 计算与在所述修正速度和所述修正高度下驾驶所述飞机（10)相关的第二总多余 能量，所述第二总多余能量包括如果所述修正高度大于所述初始高度，由于爬升的多余能 量，和由于所述修正高度和对于所述修正速度的理想高度之间的差的多余能量；
[0097] 比较所述第二总多余能量与所述第一总多余能量W获得总多余能量差异;和
[0098] 基于所述总多余能量差异计算所述燃料消耗差异。
[0099] 条款18.用于显示相应于飞机（10)在执行时间从初始轨道变化至修正轨道的燃料 消耗差异的系统（100)，所述系统（100)包括：
[0100] 显示装置(104);和
[0101] 处理器（102)，其配置为基于第一总多余能量和第二总多余能量的比较计算所述 燃料消耗差异：
[0102] 所述第一总多余能量与在所述执行时间开始的W所述初始轨道驾驶所述飞机 (10)相关，所述第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述初始轨道与所述飞机 的效率曲线偏离的多余能量;和
[0103] 所述第二总多余能量与在所述执行时间开始的W所述修正轨道驾驶所述飞机 (10)相关，所述第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述修正轨道与所述效率 曲线偏离的多余能量，
[0104] 其中所述计算的燃料消耗差异显示在所述显示装置(104)上。
[0105] 条款19.包括条款18的所述系统（100)的飞机(10)。
[0106] 条款20.包括条款18的所述系统（100)的航空公司运营中屯、(20)。
[0107] 虽然已经显示和描述了公开的用于计算相应于飞机轨道修正的燃料消耗差异的 系统和方法的各种实施方式，但是在阅读说明书之后本领域技术人员可W想到改进。本申 请包括运样的改进并且本申请仅由权利要求的范围限制。
【主权项】
1. 一种用于计算相应于飞机（10)从初始轨道变化至修正轨道的燃料消耗差异的方法 (200 )，所述变化发生在执行时间，所述方法(200)包括： 计算与在所述执行时间开始的以所述初始轨道驾驶所述飞机（10)相关的第一总多余 能量，所述第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述初始轨道与所述飞机的效 率曲线偏离的多余能量； 计算与在所述执行时间开始的以所述修正轨道驾驶所述飞机（10)相关的第二总多余 能量，所述第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述修正轨道与所述效率曲线 偏离的多余能量； 比较所述第二总多余能量与所述第一总多余能量以获得总多余能量差异;和 基于所述总多余能量差异计算所述燃料消耗差异。2. 权利要求1所述的方法，其中所述修正轨道包括高度变化。3. 权利要求2所述的方法，其中所述修正轨道进一步包括速度变化。4. 权利要求2所述的方法，其中所述高度变化发生而没有相应的速度变化。5. 权利要求1所述的方法，其中所述修正轨道包括速度变化。6. 权利要求5所述的方法，其中所述速度变化发生而没有相应的高度变化。7. 权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述第一总多余能量由由于在所述初始轨 道的爬升的所述多余能量和由于所述初始轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量构成。8. 权利要求7所述的方法，其中所述第二总多余能量由由于在所述修正轨道的爬升的 所述多余能量和由于所述修正轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量构成。9. 权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述初始轨道包括初始高度和初始速度， 和其中由于所述初始轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量基于所述初始高度和在所 述初始速度下的理想高度之间的差。10. 权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述修正轨道包括修正高度和修正速度， 和其中由于所述修正轨道与所述效率曲线偏离的所述多余能量基于所述修正高度和在所 述修正速度下的理想高度之间的差。11. 权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述飞机（10)消耗燃料，所述燃料具有能 量密度，和其中基于所述总多余能量差异和所述能量密度计算所述燃料消耗差异。12. 权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，进一步包括在显示装置（104)上显示所述燃料 消耗差异的步骤。13. -种用于显示相应于飞机（10)在执行时间从初始轨道变化至修正轨道的燃料消耗 差异的系统（1 〇〇 )，所述系统（1 〇〇)包括： 显示装置（104);和 处理器（102)，其配置为基于第一总多余能量和第二总多余能量的比较计算所述燃料 消耗差异： 所述第一总多余能量与在所述执行时间开始的以所述初始轨道驾驶所述飞机（10)相 关，所述第一总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述初始轨道与所述飞机的效率 曲线偏离的多余能量;和 所述第二总多余能量与在所述执行时间开始的以所述修正轨道驾驶所述飞机（10)相 关，所述第二总多余能量包括由于爬升的多余能量和由于所述修正轨道与所述效率曲线偏 离的多余能量， 其中所述计算的燃料消耗差异显示在所述显示装置（104)上。
【文档编号】G05D1/10GK106020228SQ201610205797
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】K·J·赖因韦斯顿, C·A·波斯
【申请人】波音公司