本申请要求2015年1月15日提交的法国专利申请第15 00077的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。
本发明处于优化飞行器的性能、并且更确切地是旋翼飞行器在起飞时的性能的技术领域。
本发明涉及一种确定为优化飞行器的起飞重量需考虑的风速的方法并且还涉及一种用于执行该方法的装置。
背景技术：
优化飞行器的性能的能力对于任何飞行器的操作者而言是至关重要的因素。飞行器的性能在很大程度上受飞行器相对于周围空气的速度的影响。为了方便起见，术语“空气速度”在下文用于指代飞行器相对于空气的速度。该速度通常称为“实际”空气速度或者“TAS”。
确切地说，由飞行器并且具体地说由旋翼飞行器消耗的功率取决于该飞行器的空气速度，而与飞行器所执行的飞行阶段无关。借助示例，文献EP 1 078 308描述了飞行器的可容许空气速度的极限范围，该极限范围在考虑了速度和风向条件下转换成速度相对于地面的极限范围。
飞行器的最大重量尤其是该飞行器的起飞重量也是飞行器的空气速度的函数。此外，在飞行器、例如旋翼飞行器相对于地面以零速起飞的特定状况中，飞行器的空气速度对应于在飞行器处的风速。
因此，旋翼飞行器的最大起飞重量首先由飞行器的技术特征所限定，其次由风速、更确切的是飞行器经受的纵向风速所限定。术语“纵向风”用于指代风在飞行器的纵向方向上的投射。飞行器具有三个较佳方向：纵向方向、横向方向以及垂直方向，由此限定与飞行器相关的本地矩形参考坐标系。
例如，对于以高的空气速度、通常快于飞行器的最佳爬升速度VOM的速度飞行的旋翼飞行器而言，当飞行器所经受的逆风速升高时，飞行器为执行水平飞行所需的功率也增大。空气速度的上述升高具体导致飞行器所经受的空气动力学阻力增大，因此需要增大飞行器需要输送的功率。
相反，在低的空气速度、通常是在小于或等于飞行器的最佳爬升速度VOM的速度下，当飞行器所经受的逆风增大时，使得飞行器能执行水平飞行所需的功率减小。在该空气速度的范围内，空气速度的升高用于使得在主旋翼的升力上增大的程度高于在飞行器所经受的空气动力学阻力上的增大，并且因此有利于飞行飞行器。
对于具有输送给定功率的动力设备的飞行器而言，飞行器的最大起飞重量能基于飞行器在起飞期间经受的逆风速而改变。
飞行器通常设有空气数据计算机(ADC)，该空气数据计算机为飞行员提供飞行器空气速度的指示。当飞行器在地面上并且静止时，尤其时在等待起飞时，该空气速度与风速相等并且相反。该飞行器数据计算机通常利用至少一个皮托管来测量沿飞行器的纵向方向的总空气压力，并且利用测量入口来测量围绕飞行器的空气的静态压力。
在这种情形下并且借助示例，具有沿飞行器的纵向方向和横向方向定位的两个测量装置的空气数据计算机能为飞行器的飞行员提供关于飞行器的空气速度沿着纵向分量并且沿着横向分量的指示，且由此当飞行器在地面上静止时提供风级指示和风向的指示。
然而，由传统的空气数据计算机提供的空气速度并非总是准确和可靠的。
该类型的仪器无法在良好的稳定性和良好的准确性的情形下测量小于30海里(kt)的低风速。此外，该类型的仪器仅仅测量沿一个方向的空气速度，从而当飞行器在地面上静止时对于风级和风速的测量会是不准确的。
此外，旋翼飞行器具有至少一个主旋翼，该主旋翼绕基本上垂直的轴线被驱动转动并且用于为飞行器提供升力并且还可提供推进力。此外，该旋翼飞行器还可设有反扭矩装置，该反扭矩装置包括至少一个绕基本上水平的转动轴线驱动的辅助旋翼，例如尾翼。
因此，每个主旋翼和可能的尾翼由于它们自身的转动产生相应的冲击，这些冲击会干扰在飞行器的空气压力入口附近围绕该飞行器的气流。测量飞行器的空气速度会由于每个主旋翼和可能的尾翼的存在而受干扰，当飞行器在地面上静止时该影响会变得更大。
因此，当飞行器在地面上静止时，由装载在旋翼飞行器上的传统空气数据计算机提供的测量通常无法获得精确并且完整的风速测量。
此外，飞行器的最大规定起飞重量被认为是飞行器的安全特征，并且确定该最大规定起飞重量的方式通过由各种组织，例如在欧洲是由欧洲航空安全局(EASA)所限定的规则和要求来管理。
具体地说，在EASA要求中，当对飞行器所经受的逆风的测量无法以足够准确的方式获得并且并不具有足够的完整性，则安全边际应用于用于确定飞行器的最大规定起飞重量的逆风速。该安全边际大于或等于在飞行器附近测得的逆风速的50％。
具体地说，该安全边际通常等于在飞行器附近测得的逆风速的50％，用于确定飞行器的最大规定起飞重量的纵向风速则等于在飞行器附近观测到的逆风速除以二。所观测到的逆风速通常取自关于飞行器所要起飞的机场的天气观测报告，该报告在飞行器起飞之前建立并且以常规的方式由机场发出。
所观测的逆风速在飞行器所要起飞的跑道上或者在机场上测得，但并非必须在飞行器自身上测得。此外，所测得的逆风速并非在飞行器起飞时、而是预先并且通常以规则的间隔测得。借助示例，所观测的逆风速可在早于飞行器起飞之前30多分钟(min)测得。
最后，当从非准备区起飞时，可能发生的是，平均风信息无法用于该区域，而是可用于相距一定距离的区域。
此外，当无平均风测量可用时，局地风速被认为是零。
所观测的逆风的上述测量并不确切地对应于在飞行器起飞时由飞行器实际遇到的情况。然而，该50％安全边际表示可靠并且安全的方案，满足规则、尤其是针对旋翼飞行器的规则的要求。
然而，如今存在单向风速计和多向风速计，该双向风速计和多向风速计提供更可靠并且还可具有完整性的空气速度测量值。具体地说，该双向风速计可限定用于飞行器的空气速度的纵向速度和横向速度。多向风速计能够在与飞行器相关的本地参考坐标系中限定空气速度的幅度和空气速度的方向。此外，该双向风速计和多向风速计也能够测量低的空气速度，低至零或者负的数值。
例如，光学风速计是已知的，例如能用于通过以给定的脉冲速率按序地发射和接收激光束来测量飞行器的空气速度的光探测和测距(LIDAR)风速计。
因此，文献WO 2014/102175描述了一种用于通过使用激光风速计装置确定飞行器相对于空气的速度的方法和系统。
此外，文献US 2010/0128252描述了一种用于优化激光风速计的定向的方法和系统。
还存在超声风速计，例如在文献US 4 031 756中描述的风速计，该风速计使得飞行器的空气速度能通过发射和接收超声波测得。
此外，文献EP 2 799 890描述了一种用于尤其是基于位于飞行器附近的另一飞行器的位置来确定该飞行器相对于空气的速度的方法和系统。
最后，文献FR 2 988 851描述了一种用于确定关于来自飞行器的入射传感器的测量的可信性状态的方法和系统。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种可以克服上述限制的方法和装置，由此减小所使用的安全边际，该安全边际用于基于飞行器在起飞时经受的逆风速来确定飞行器的最大规定起飞重量。本发明试图以准确且完整方式确定该飞行器实际经受的逆风速，并且考虑该逆风速以优化飞行器的最大规定起飞重量，由此改善飞行器在起飞时的性能并且尤其是改善该飞行器的有效载荷，而不会降低飞行器在飞行中的安全性。
本发明的原理在于通过使用在飞行器上装载的一个或多个多向风速计提供飞行器所经受的风速的足够准确且足够完整的测量，然后将这些风测量值与天气预测和天气观测信息整合。
根据本发明，为了确定飞行器的最大规定起飞重量所需考虑的风速的确定方法被飞行器、且更确切地说被旋翼飞行器所使用。该飞行器包括至少多向风速计装置；天气观测和天气预测信息接收装置、用于整合各种测量值的整合装置以及显示装置。
本方法的特点在于，该方法包括以下步骤：
确定在地球参考坐标系中的航向值；
测量在飞行器处的局地风沿预定方向的至少一个当前速度值TASinst，该预定方向是对应于航向值的方向；
接收关于飞行器位于其中的区域或者关于附近区域的天气观测信息和天气预测信息；
由局地风的至少一个当前速度值TASinst计算局地风沿预定方向的测得速度TASmes；
由天气观测信息和航向值计算局地风沿预定方向的观测速度TASobs；
将局地风的测得速度TASmes和观测速度TASobs进行比较；
确定局地风的计算速度TASperfo，该计算速度用于当确定飞行器沿预定方向的规定最大起飞重量时进行考虑；以及
在显示装置上显示局地风的计算速度TASperfo。
该方法用于飞行器并且更确切地用于旋翼飞行器，该飞行器是静止的、例如在地面上静止或者在被视为静止的起飞平台上等待起飞。
该航向值表现为是在飞行器起飞的同时在地球参考坐标系中的预定方向的特点。
较佳地是，该航向值等于飞行器的瞬时航向。在这些情形下，该预定方向是飞行器纵向延伸的方向，该方向是飞行器的较佳方向。
飞行器具有三个较佳方向，飞行器的纵向延伸方向被识别为从飞行器的前部延伸至尾部的轴线X，飞行器的垂直延伸方向被识别为从飞行器的顶部延伸至底部的轴线Z，而横向延伸方向被识别为在飞行器的侧部之间延伸的轴线Y。因此，轴线X、Y和Z限定识别飞行器的行进方向的本地矩形参考坐标系(X、Y、Z)，该参考坐标系(X、Y、Z)与飞行器相关。
此外，纵向延伸方向通常对应于飞行器的翻滚轴线，横向延伸方向对应于该飞行器的俯仰轴线，而垂直延伸方向对应于该飞行器的偏航轴线。应记住的是，对于飞行器轴线延伸的典型方向而言，“水平地”、“垂直地”以及“横向地”概念是通常相对于当飞行器处于地面上时的位置考虑的相对概念。
因此，局地风沿预定方向的当前速度值TASinst实际上对应于局地风的纵向速度，即沿等待起飞的飞行器的纵向延伸方向的速度。类似地，测得速度TASmes、观测速度TASobs以及计算速度TASperfo也对应于局地风相对于等待起飞的飞行器的纵向速度。
航向值可通过飞行器上装载的仪器或者通过飞行员或实际上由飞行器的一些其他机组成员来确定。除了应急罗盘以外，飞行器可至少包括航向确定装置，例如姿态和航向参考系统(AHRS)装置。该装置具体用于确定飞行器的瞬时旋磁航向和姿态。该姿态表现为是飞行器绕其横摇轴线、俯仰轴线和偏航轴线的角向位置的特点。该航向值则至少由航向确定装置自动地确定并且等于飞行器的瞬时航向。
然而，该航向值可不同于飞行器的瞬时航向并且可对应于飞行器在起飞之后极其快速地采取的起飞航向，例如可以通过飞行器从中起飞的区域中的环境赋予该起飞航向。在这些情形下，航向值由飞行员或者由飞行器机组的一些其他成员手动地限定。
在这些情形下，局地风沿预定方向的当前速度值TASinst并不对应于局地风相对于等待起飞的飞行器的纵向速度，并且这同样适用于测得速度TASmes、观测速度TASobs以及计算速度TASperfo。
在起飞之后且一旦飞行器采取具有该航向值的航向，局地风沿预定方向的该当前速度值TASinst就对应于局地风相对于飞行器的纵向速度。类似地，在起飞之后、一旦飞行器已采取对应于该航向值的航向，测得速度TASmes、观测速度TASobs以及计算速度TASperfo就对应于局地风相对于该飞行器的纵向速度。
该飞行器至少包括能够测量局地风的速度的多向风速计，在飞行器中考虑局地风，而不管其速度值、尤其是低风速下的速度值如何。该局地风的速度可分解成沿飞行器的纵向延伸方向的纵向分量和沿飞行器的横向延伸方向的横向分量。如上所述，风的纵向分量对于飞行器的性能尤其是对于飞行器的最大规定起飞重量具有影响。
风速计装置还可包括单向风速计，该单向风速计沿飞行器的纵向延伸的方向定位。因此，该单向风速计用于测量飞行器的仅仅沿其纵向方向的空气速度。因此，当飞行器静止时，该单向风速计用于仅仅测量局地风速的纵向分量。
则仅仅当航向值等于飞行器的瞬时航向时，仅仅在飞行器等待起飞时提供局地风的纵向速度的该单向风速计能被本发明的方法所使用。
较佳的是，该风速计装置包括双向的或者实际上多向的风速计，该风速计则能在不考虑该航向值的情形下使用。
装备于飞行器的双向风速计可测量沿两个方向的风速，这两个方向通常是飞行器的纵向延伸方向和横向延伸方向。因此，当飞行器在地面上静止时，该双向风速计测量局地风速的纵向分量和横向分量。
此外，在安装于飞行器上的双向风速计的两个实际测量方向以及飞行器的纵向延伸方向和横向延伸方向之间可能存在差异。该差异易于通过测试来量化。有利的是，沿两个实际测量方向测得的风速则能根据该差异进行校正，从而提供局地风沿飞行器的较佳方向的实际纵向速度和实际横向速度。
当飞行器静止时，多向风速计可在与该多向风速计相关的参考坐标系中既限定局地风速的量级又限定该局地风速的方向。此外，该多向风速计安装在飞行器上并且由此相对于该飞行器作参照。在与风速计相关的参考坐标系和飞行器的较佳方向之间存在关联关系。因此，安装在飞行器上的该多向风速计提供局地风速的沿着飞行器的较佳方向的纵向分量和横向分量。
于是，由双向或多向风速计测得的局地风速已知处于与飞行器相关联的平面中并且由飞行器的纵向和横向方向所限定。
如果航向值等于飞行器的瞬时航向，则局地风的当前速度值TASinst等于局地风速的测得纵向分量。
因此，如果航向值不等于飞行器的瞬时航向，则局地风的当前速度值TASinst等于所测得的局地风速在预定方向上的投射。
该预定方向则应相对于飞行器的纵向方向为特点以确定该当前速度值TASinst。该预定方向的特点是可在于相对的方位，即飞行器的预定方向和纵向方向之间的角度。
具体地，还应确定与飞行器的纵向方向相对应的飞行器瞬时航向，以计算该预定方向相对于飞行器的纵向延伸方向的方位。
如上文指定的那样，该飞行器的瞬时航向可由飞行员或者飞行器机组的一些其他成员例如使用罗盘来确定。飞行器的瞬时航向也可至少通过飞行器的航向确定装置自动地确定。
此外，在本发明方法的内容中，任何风速计装置也能测量低的、低至零或者负的数值的纵向风速，并且因此能在飞行器起飞的同时操作。
为了确保本发明方法的操作有足够的安全级别，预定故障率和预定误差边际与由任何给定风速计装置提供的局地风速的各个测量值相关联。
故障率是在一个小时的时间段内可能由任何给定风速计装置提供的未检出错误当前速度值TASinst的数量。当当前速度值TASinst与局地风的实际速度的差值大于预定误差边际时，该当前速度值TASinst被认为是错误的。因此，该故障率和预定误差边际表征当前速度值TASinst的准确度和完整性。该预定误差边际考虑所有的误差源，例如与风速计装置直接相关的精确度误差或者与在飞机上包含风速计装置相关的误差。
此外，预定故障率可能是风速计装置固有的，该风速计装置仅仅可能获得局地风速的准确的且完整的速度值TASinst。
使用多个风速计装置也可通过使用考虑局地风速的测量值的传统冗余方法和/或通过检测和/或通过测试一致性来整合这些测量值，由此改善测量值的完整性以实现预定的故障率。因此，各种风速计装置一起提供局地风速的准确且具完整性的当前速度值TASinst。
因此，根据在确定飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定方法，可以测量飞行器处局地风速的准确且具完整性的当前速度值TASinst。该当前速度值TASinst表征在飞行器处局地风的瞬时速度。
例如，对于局地风速的当前速度值TASinst而言，预定误差边际等于2海里(kt)。
满足关于故障率和预定误差边际的这些标准并且能够测量低风速的风速计装置例如包括光学风速计，例如使用激光束的LIDAR风速计。
该飞行器还具有接收装置，该接收装置用于接收关于飞行器的邻接区域的天气观测和天气预测信息。因此，该飞行器能接收与在之前一段时间内在发现飞行器的区域中或者在附近区域中进行天气观测相关的观测信息。类似地，该飞行器能接收与在将来一段时间内在发现飞行器的区域中或者在附近区域中进行天气预测相关的预测信息。
该天气观测和天气预测信息具体包括大气数据，例如风的速度和方向、大气压力和温度。该观测和预测信息在结构上可以是类似的并且可包括与过去观测的以及将来预测的大气数据等同的以及在格式上大体相同的大气数据。
连同发出数据/时间以及关于所观测的变化的可选附加特征和数据一起，该天气观测信息还包含观测的位置和时段，从而尤其是表明风在观测时段内呈现的速度和/或方向是稳定的还是不稳定的。
类似地，连同关于预期变化的可选附加特征和数据一起，该天气预测信息还包含位置、有效期以及发出数据/时间，从而尤其是表明在有效期内风的速度和/或方向预期是稳定的还是不稳定的。
在本发明的、在确定飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定方法中，可接收关于飞行器位于其中的区域或者关于附近区域的天气观测信息和天气预测信息。
用于接收天气观测和天气预测信息的接收装置可通常由飞行器的无线电构成，以使得飞行器的飞行员或者一些其他机组成员能听到提供天气观测和天气预测信息的天气公报。飞行员或者一些其他机组成员需要选择播报与飞行器的位置相对应的天气公报的无线电频率。由此构成关于飞行器的位置的信息的该无线电频率通常对应于飞行器所位于或者接近在飞行器所处位置的机场。飞行员或者一些其他机组成员还验证天气公报确实是当前的。术语“当前的”应理解成既包括数据又包括时间。
通常，大多数机场和航站均通过无线电来提供天气公报。
天气公报也可经由地对空数字数据传输装置来提供。
如今，大多数机场和航站提供呈数字数据形式的天气观测和天气预测报告，该数字数据关于其内容和内容格式方面符合国际代码。
通常在航空中使用的天气观测报告被称为气象机场报告(METAR)。该METAR报告使用国际代码定格式，该国际代码已由国际民航组织(ICAO)的成员开发并且被世界气象组织(WMO)批准。该METAR提供针对给定机场的天气观测报告。根据机场，METAR报告可每半个小时发出一次或者每小时发出一次。此外，尤其是在诸如风速和/或风向发生改变的具体观测情形中，可发出特殊报告。
类似地，存在称为终端机场预测(TAF)的天气预测报告。TAF报告使用类似于METAR报告格式的格式，并且对于给定的机场提供6小时(h)至30h内有效的天气预测。在缺少该TAF报告的情形中，且尤其是针对用于本地或者消遣用途的机场，能使用出于航空目的的区域预测来替代该TAF报告。TAF报告尤其是提供风预测，确切地说描述未来趋势。具体地说，风的预期变化、不管是在速度上还是在方向上均使用限定标记进行描述，例如“BECMG”用于“变成”、“TEMPO”用于“临时的”或者“VRB”用于“可变的”。
因此，TAF和METAR是类似的结构并且他们具体包括以下元素：
与TAF/METAR报告的名称相对应的代码；
与TAF/METAR报告相对应的机场用的ICAO代码；
如果是TAF报告，则是观测或者预测的数据/时间和有效期；
风向和风速；
水平能见度；
云量；
大气温度和结露点；
海面处的大气压力；以及
尤其是当预期发生变化时，可选地附加特征和数据。
用于接收天气观测和预测的接收装置较佳地包括数字数据接收器，该数字数据接收器能够接收最接近飞行器的METAR和TAF报告。
在本发明的方法中，观测信息来自METAR报告，而预测信息来自TAF报告。有利的是，观测信息和预测信息分别通过本发明的方法以自动的方式来自METAR报告和TAF报告，而无需由飞行器的飞行员或其他机组成员作出的干预。
此外，飞行器还可包括定位装置，例如全球导航卫星系统(GNSS)接收器。因此，定位装置用于接收在地球参考坐标系中定位飞行器的信息，以准确地确定飞行器的位置。此外，该定位装置还可接收时间信息，从而可准确地确定当前数据/时间。
通过使用该位置和时间信息，本发明的方法可基于信息源及其发出数据、尤其是当信息分别来自METAR报告和TAF报告时选择供使用的天气观测信息和天气预测信息。
本发明的方法还可验证天气观测和天气预测信息是否实际上与飞行器所位于的区域或者与附近区域相关，并且沿着可获得的信息是否相对于当前数据/时间是最新的。
该飞行器还具有整合装置，例如可能包括至少一个计算机和存储装置。
存储装置存储诸如天气观测信息和天气预测信息之类的信息以及诸如局地风速的当前速度值TASinst和每个航向值之类数据。该存储装置也可存储计算机在使用所存储的信息和数据的同时能执行的指令。
在起飞期间，重要的是或者实际上基本上出于安全的原因，使飞行员知道沿飞行器的纵向延伸方向的局地风速，具体的是知道飞行器所经受的逆风或实际上顺风的速度。由于航向值在地球参考坐标系中表征预定方向，因而局地风速沿预定方向的当前速度值TASinst是已知的。
因此，在为了确定飞行器的最大规定起飞重量所需考虑的风速的确定方法中，可由局地风速的单个当前速度值TASinst来计算局地风沿预定方向的测得速度TASmes。
局地风的该测得速度TASmes则等于当前速度值TASinst并且因此对应于局地风沿预定方向的测量瞬时速度。
为了考虑局地风在预定持续期间的变化，还可使用在该预定持续期间内沿预定方向测得的当前速度值TASinst。为此，可计算局地风沿预定方向的平均测得速度TASmoy，该平均测得速度借助局地风速在该预定持续期间内的当前速度值TASinst构成。局地风的该测得速度TASmes则等于平均测得速度TASmoy，因此对应于风速在预定持续期间内沿预定方向的平均速度。
借助示例，预定持续期间可以等于2分钟。
局地风的该测得速度TASmes称为“经测得的”，因为该测得速度是基于飞行器处风速的测得数值的计算结果。
此外，如上所述，局地风速的当前速度值TASinst以预定的准确地或者误差边际测得。本发明方法的目的在于优化飞行器的最大规定起飞重量，并且如上所述，该重量由于在起飞期间逆风速的增大而增大。
因此，为了保持安全并且避免高估局地风速并且由此高估飞行器的最大规定起飞重量，则可利用该预定误差边际来矫正局地风速的各个当前速度值TASinst。需被考虑的当前速度值TASinst因此等于测得当前速度值TASinst减去预定误差边际。例如，如果预定误差边际等于2海里(kt)，则当前速度值TASinst等于测得当前速度TASinst减去2海里(kt)。
在当确定飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定程序期间，也可计算局地风的观测速度TASobs。天气观测信息包含在地球参考坐标系中、在飞行器附近的局地风的平均观测速度和局地风的平均观测方向因此，该天气观测信息可限定局地风在地球参考坐标系中的速度矢量。航向值表征在地球参考坐标系中的预定方向。通过将观测风的该速度矢量投射到预定方向上，则可计算局地风沿预定方向的观测速度TASobs。
局地风的该观测速度TASobs称为“经观测的”，因为该观测速度是基于包含在天气观测信息中的针对风的平均观测速度和平均观测方向的计算结果。
为了获得局地风的该平均观测速度和局地风的该平均观测方向并且假定接收器是数字数据接收器，可自动地解码由接收装置所接收的数字数据，该接收装置用于接收天气观测信息和天气预测信息。之后，仍是自动地并且无需由飞行器的飞行员或一些其他机组人员进行干预，可从天气观测信息中提取局地风的平均观测速度和局地风的平均观测方向。
相反，当天气观测和天气预测接收装置包括无线电时，飞行器机组的飞行员或者一些其他成员需要从天气观测信息中提取出局地风的平均观测速度和局地风的平均观测方向。
因此，在本发明的方法中，可将局地风的测得速度TASmes和观测速度TASobs进行比较，然后确定局地风的计算速度TASperfo，该计算速度当确定针对预定方向的最大规定起飞重量时需被考虑。比较标准是局地风的、从天气观测信息中计算出的观测速度TASobs和局地风的相同观测速度TASobs除以二，该标准目前是由规则所限定的标准，于是该标准是最广泛地用于计算最大规定起飞重量的标准。
然后，当测得速度TASmes和观测速度TASobs都是正的时，可以区分三种主要状况，即测得速度TASmes可能大于或等于观测速度TASobs，可能小于或等于观测速度除以二、即TASobs/2，或者严格地位于观测速度TASobs和同一观测速度除以二、即TASobs/2之间。这里假定当局地风相对于飞行器提供至少一个逆风时，沿预定方向的局地风是正的。相反，当局地风至少部分地构成相对于飞行器的顺风时，沿预定方向的局地风被认为是负的。
因此，当测得速度TASmes大于或等于观测速度TASobs时，计算速度TASperfo等于观测速度TASobs。飞行器处局地风的测得速度TASmes则大于所进行的观测并且因此比观测速度除以二TASobs/2(通常用于确定最大规定起飞重量)大得多。于是，当测得速度TASmes大于或者等于测得速度TASobs时，对于飞行器的性能而言使用观测速度除以二TASobs/2来确定飞行器的最大规定起飞重量会是不利的。
因此，则可以减小应用于局地风速的安全边际。有利的是，由于飞行器处局地风的测得速度TASmes大于观测速度TASobs，并且为了保持相对于测得速度的安全边际，可将该观测速度TASobs用于确定最大规定起飞重量。
相反，当测得速度TASmes严格地位于观测速度TASobs和同一观测速度除以二TASobs/2之间时，即当该测得速度小于观测速度TASobs并且大于观测速度除以二TASobs/2时，计算速度TASperfo等于测得速度TASmes。确切地说，局地风的测得速度TASmes小于观测速度TASobs，但大于观测速度除以二、TASobs/2。再一次，在测得速度TASmes大于观测速度除以二TASobs/2时，为了确定最大规定起飞重量而使用观测速度除以二TASobs/2会是不利的。
因此，可以再次减小应用于局地风速的安全边际。有利的是，由于局地风的测得速度TASmes大于观测速度除以二TASobs/2，而同时小于观测速度TASobs，因而测得速度TASmes能用于确定最大规定起飞重量的目的。
最后，当测得速度TASmes小于或者等于观测速度除以二TASobs/2时，计算速度TASperfo等于观测速度除以二TASobs/2。在这些情形下，当确定飞行器的最大规定起飞重量时，对于飞行器的性能而言使用该测得速度TASmes会是不利的，因为该测得速度小于或者等于观测速度除以二TASobs/2。因此并且遵照规则，观测速度除以二，TASobs/2能用于确定最大规定起飞重量。
此外，当并不提供测得速度TASmes时，第四状况会是可能的。计算速度TASperfo则等于观测速度除以二，TASobs/2。这可以用于如下情形：由于风速计装置的故障而不提供测得速度TASmes。
然而，仅仅如果观测局地风并不存在任何不稳定性并且假定预测并未预计任何这样的不不稳定性，这些情况才是可用的。有利的是，可从天气观测信息提取局地风的第一不稳定性标准，并且可从天气预测信息提取局地风的第二不稳定性标准。
因此，当局地风的第一不稳定标准和/或第二不稳定标准指示所观测的局地风中存在不稳定性或者在预测的局地风中存在不稳定的风险时，局地风的计算速度TASperfo等于观测速度除以二TASobs/2。因此，遵照规则使用50％的安全边际。
相反，当局地风的第一不稳定标准和第二不稳定标准并不指示任何不稳定性或者在局地风中存在任何不稳定性的风险时，上述情况可适用。
相反，当无法获得观测速度TASobs时，计算速度TASperfo等于测得速度TASmes除以二。例如由于通过用于接收天气观测和天气预测信息的装置未接收到天气观测报告，会发生无法获得观测速度TASobs的情形。
此外，如果无法获得测得速度TASmes和观测速度TASobs，则计算速度TASperfo是零。
此外，当测得速度TASmes和/或观测速度TASobs是负的时，计算速度TASperfo则等于测得速度TASmes和观测速度TASobs中的最小数值。飞行器经受顺风通常对于飞行器的性能、尤其是在起飞期间不利。因此，当测得速度TASmes和观测速度TASobs中的至少一个是负的时，为了确保该情况是安全的，即为了考虑飞行器所经受顺风的最大绝对值，计算速度TASperfo等于测得速度TASmes和观测速度TASobs中的代数最小值。
第一不稳定标准总体特点在于所考虑的机场经由相关联的无线电频率发出特殊公报或者例如在METAR报告的内容内的特殊报告。
为了获得局地风的第一不稳定标准，在本发明的方法中可从由用于接收天气观测和天气预测信息的装置所接收的数字数据并且尤其是从天气观测信息中自动地提取。局地风的该第一不稳定标准可例如对应于所发出的特殊报告。
相反，当用于接收天气观测和天气预测信息的装置是无线电时，飞行器机组的飞行员或者一些其他成员需要考虑局地风的第一不稳定标准与所发出的特殊公报相对应。
为了获得局地风的第二不稳定标准，在本发明的方法中可从由用于接收天气观测和天气预测信息的装置所接收的数字数据并且尤其是在事先自动地解码天气预测信息之后从该天气观测信息中自动地提取。在TAF报告的内容中，该第二不稳定标准是至少一个指示，例如“BECMG”、“TEMPO”或者“VRB”存在于预测信息中，以确定局地风中的预测不稳定性。
相反，当用于接收天气观测和天气预测信息的装置是无线电时，飞行器机组的飞行员或一些其他成员需要考虑局地风的该第二不稳定标准的特征是这些指示中的一个存在于天气预测信息中。
例如，该飞行器还具有显示装置，例如显示屏。在本发明的在确定飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定方法中，由此可将局地风的用于确定飞行器的最大规定起飞重量的计算速度TASperfo显示在显示装置上。
此外，在本发明的方法中，还可以传统的方式来根据局地风的计算速度TASperfo计算飞行器的该最大规定起飞重量，然后将其显示在显示装置上。具体地说，飞行器的该最大规定起飞重量使用由飞行器的制造商提供的图表来限定。
于是，本发明的方法可首先确定在计算飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速(该风速根据天气条件尽可能大)，而不会降低安全要求，其次确定该最大规定起飞重量。
有利的是，该方法使得来自机载风速计装置的局地风速的测量能与天气观测和预测整合，藉此如果天气条件是稳定并且有利的话，可增大飞行器的起飞容量。
此外，本发明的方法较佳地由旋翼飞行器所使用。旋翼飞行器具有至少一个主旋翼并且可能还具有尾翼。
每个风速计装置均可定位在飞行器上，从而在不受主旋翼或尾翼干扰的第一区域中测量局地风速的每个当前速度值TASinst。然而，该第一区域定位成使得每个当前速度值TASinst代表围绕飞行器的空气流。
任何风速计装置还可在飞行器上定位在受主旋翼或者尾翼干扰的第二区域中。然后，对每个当前速度值TASinst进行校正，以考虑由主旋翼和/或尾翼产生的干扰，并且由此代表真正存在于飞行器周围的空气流。
风速计装置可例如定位在飞行器的直接环境中，即飞行器的尾翅的顶部处或者实际上在飞行器主旋翼的主轴的顶部上。
此外，为了使得飞行器的飞行员能对状况具有全面了解，本发明的方法也可将由本发明计算出的中间数据显示在显示装置上，该数据可例如包括：
局地风的平均测得速度TASmoy；
局地风的平均方向；
局地风的平均观测速度；
局地风的平均观测方向；以及
风的平均观测速度和平均观测方向中的变化。
本发明还提供一种在确定飞行器的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定装置，该装置能够执行上述方法。该装置至少包括：
风速计装置，该风速计装置用于测量在飞行器处的局地风速；
接收装置，该接收装置用于接收飞行器附近的天气观测-预测信息；
整合装置，该整合装置至少包括计算机和存储装置；以及
显示装置。
该装置还可包括用于确定飞行器航向的航向确定装置和/或定位装置。
该装置更确切地意图装备在旋翼飞行器上，该旋翼飞行器具有至少一个主旋翼和可能的尾翼。
附图说明
在对借助说明并且参照附图所给出的对实施形式的以下描述中，将更详细地示出本发明及其优点，在附图中：
图1示出装备有本发明装置的飞行器；以及
图2和3是示出本发明方法的两个实施形式的两个框图。
在一幅以上附图中存在的部件在每一幅图中采用相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中，可以示出飞行器10，该飞行器具有位于机身上方的主旋翼11和位于尾桁的后端处的反扭矩尾翼12。
本地参考坐标系(X、Y、Z)与飞行器10并且更确切地与该飞行器的重心相关联。飞行器10的纵向延伸方向与轴线X相对应，并且从飞行器10的前方朝向飞行器10的后方延伸。飞行器10的垂直延伸方向与轴线Z相对应并且垂直于纵向方向X向上延伸。最后，飞行器10的横向延伸方向与轴线Y相对应并且垂直于纵向方向X和竖直方向Z从左向右延伸。
该纵向轴线X是飞行器10的翻滚轴线，横向方向Y是该飞行器的俯仰轴线，而竖直方向X是其偏航轴线。
飞行器10还具有用于确定飞行器10的最大规定起飞重量需考虑的风速的确定装置1。
该装置1包括风速计装置21，该风速计装置位于主旋翼11的主轴13之上。风速计装置21可例如是光学风速计，例如使用激光束的LIDAR风速计。该风速计用于在本地参考坐标系，例如参考坐标系(X、Y、Z)中测量飞行器10的空气速度的大小和方向，并且以准确且具有完整性的方式进行上述操作。风速计装置21具体用于在飞行器10静止的同时确定飞行器10处局地风的纵向速度和横向速度。
该装置1还设有用于接收天气观测信息的第一接收装置22和用于接收天气预测信息的第二接收装置23。每个接收装置22、23均能以数字的形式接收例如来自飞行器10在等待起飞时所处机场的天气观测或天气预测信息。观测信息可例如从METAR报告中获取，而预测信息可从TAF报告中获取。
该装置1还具有诸如AHRS装置之类的航向确定装置13和诸如GNSS接收器之类的定位装置14，该航向确定装置用于确定飞行器10的航向，而定位装置用于确定飞行器10在地球参考坐标系(Xt、Yt、Zt)中的瞬时位置、姿态以及航向并且还确定当前时间。
该装置1还具有整合装置30，该整合装置包括计算机31和存储装置32。
存储装置32能存储由接收装置22、23和定位装置14接收的信息，以及存储由飞行器10的风速计装置21和航向确定装置13获取的测量信息。存储装置32还可存储指令，这些指令由计算机31，尤其是利用所存储的信息和测量信息来执行。
最后，该装置1包括诸如显示屏之类的显示装置25，用于为飞行器10的飞行员和/或一些其他机组成员显示信息。
图2和3示出在确定飞行器10的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定方法的两个实施形式。该方法可根据实际天气条件确定在确定最大规定起飞重量时需考虑的最大可能风速，而不会降低安全要求，并且还可确定对应的最大规定起飞重量。
该装置1能执行在确定飞行器10的最大规定起飞重量时需考虑的风速的确定方法的两个实施形式。
因此，在第一步骤110中，在地球参考坐标系(Xt、Yt、Zt)中确定至少一个航向值。
该航向值可通过航向确定装置13获得并且再对应于飞行器10的瞬时航向。
该航向值也可由飞行器的飞行员或者实际上一些其他机组成员手动地限定。该航向值则可等于飞行器10的瞬时航向，或者可与该瞬时航向不同，例如对应于飞行器10在起飞之后将极快速地采取的起飞航向。
该航向值可限定在地球参考坐标系(Xt、Yt、Zt)中表征的预定方向。
当航向值等于飞行器10的瞬时航向时，该预定方向与飞行器10的纵向延伸方向重合。
相反，当航向值不同于飞行器10的瞬时航向时，该预定方向相对于飞行器10的纵向延伸方向成角度，该角度对应于预定方向的相对方位。飞行器的瞬时航向则也应是已知的，从而能够计算预定方向相对于飞行器的纵向延伸方向的方位。
在第二步骤120中，借助风速计装置21测得局地风速的至少一个当前速度值TASinst，该局地风的特征是纵向分量和横向分量。
在第三步骤130中，针对飞行器10所处区域或者附近区域的天气观测信息和天气预测信息由接收装置22、23所接收。
之后，在第四步骤140中，对天气观测信息进行解码，从而提取局地风的平均观测速度和局地风的平均观测方向以及用于局地观测风的第一不稳定标准。在该第四步骤140中，还对天气预测信息进行解码，以提取用于预测局地风的第二不稳定标准。
之后，在第五步骤210中，通过使用整合装置30从局地风的至少一个当前速度值TASinst计算局地风沿预定方向的测得速度TASmes。
在第六步骤220中，通过整合装置30从天气观测信息和航向值计算局地风沿预定方向的观测速度TASobs。为此，从局地风的平均观测速度和平均观测方向并且还从航向值计算局地风沿预定方向的观测速度TASobs。
在第七步骤310中，通过整合装置30将测得速度TASmes与局地风的观测速度TASobs进行比较。
在第八步骤320中，通过整合装置30确定局地风沿预定方向的计算速度TASperfo，用以在确定飞行器10的最大规定起飞重量时进行考虑。
最后，在第九步骤330中，局地风的计算速度TASperfo显示在显示装置25上。
图2中示出的方法的第一实施形式由按序链接的这些步骤构成。
然而，也可同时地执行其中一些步骤。例如，在图3中示出的方法的第二实施形式中，能同时地执行第一、第二以及第三步骤110、120和130。类似地，能同时地执行第四和第五步骤210和220。
此外，该方法的第二实施形式还包括中间步骤。
因此，在第二步骤120之后，第一中间步骤121和第二中间步骤122发生。在第一中间步骤121中，通过从中减去确定的误差边际来校正在第二步骤120中测得的每个当前速度值TASinst。在第二中间步骤122中，将局地风沿预定方向的平均测得速度TASmoy计算成在第二步骤120中在预定持续期间内测得的当前速度值TASinst的平均值。
之后，在该方法的第二实施形式的第五步骤210中，将局地风的测得速度TASmes计算成等于局地风在预定持续期间内的平均测得速度TASmoy。
相反，在该方法的第一实施形式的第五步骤210中，将局地风的测得速度TASmes计算成等于当前速度值TASinst。局地风的该测得速度TASmes则对应于局地风的瞬时测得速度。
在第七步骤310中，将测得速度TASmes与局地风的观测速度TASobs进行比较，同时区分三个主要情形，其中，测得速度TASmes和观测速度TASobs是正的，将测得速度TASmes与观测速度TASobs和观测速度除以二TASobs/2进行比较。
然而，这三个情形仅仅在观测局地风是稳定的并且预测局地风也是稳定时可适用，即假定第一和第二不稳定标准指示在观测局地风中不存在不稳定性并且在预测局地风中不存在不稳定性的风险。
于是，在第八步骤320中，使用与这三个情形的每个相关的以下条件来计算局地风的计算速度TASperfo。
首先，如果第一不稳定标准和/或第二不稳定标准指示在观测局地风中存在不稳定性或者在预测局地风中存在不稳定性的风险，则局地风的计算速度TASperfo等于观测速度除以二，即TASobs/2。
之后，如果测得速度TASmes大于或等于观测速度TASobs，计算速度TASperfo等于观测速度TASobs。
此外，如果测得速度TASmes严格地位于观测速度TASobs和观测速度除以二，TASobs/2之间，则计算速度TASperfo等于测得速度TASmes。
最后，如果测得速度TASmes小于或者等于观测速度除以二，TASobs/2，则计算速度TASperfo等于观测速度除以二，TASobs/2。
此外，如果未提供测得速度TASmes，则计算速度TASperfo等于观测速度TASmes除以二，TASobs/2。
相反，当无法获得观测速度TASobs时，计算速度TASperfo等于测得速度TASmes除以二。
最后，如果没有获得测得速度TASmes并且没有获得观测速度TASobs，则计算速度TASperfo等于0海里(kt)。
此外，当测得速度TASmes和/或观测速度TASobs是负的时，计算速度TASperfo等于测得速度TASmes和观测速度TASobs中的最小数值。
此外，该方法的该第二实施形式包括在第八步骤320之后发生的第三中间步骤325。在该第三中间步骤325中，根据局地风的计算速度TASperfo，例如使用由飞行器10的制造商提供的图标来计算飞行器10的最大规定起飞重量。
最后，在第九步骤330中，局地风的计算速度TASperfo并且还可能有飞行器10的最大规定起飞重量显示在显示装置25上。还可显示飞行员可能感兴趣的其它信息，例如局地风的平均测得速度和平均方向，以及观测局地风的平均速度和平均方向和其中的任何变化。
因此，在确定飞行器10的最大规定起飞重量时需考虑的纵向风速的确定方法的这两个实施形式可将来自机载风速计的准确且具有完整性的局地风测量与天气观测和预测进行整合，从而如果天气条件是稳定的并且有利的，就可优化飞行器的起飞能力。
此外，当航向值不同于飞行器10在起飞之前的瞬时航向并且限定起飞航向值时，有利的是当使用该起飞航向值时利用飞行器所经受的风速计算飞行器10的最大规定起飞重量。然后，本发明方法应通过将与飞行器10在起飞同时所快速地采取的航向相对应的起飞航向值用作该航向值来应用。该起飞航向值需要由飞行员手动地限定。
当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管描述了若干实施方式，但是容易理解，不可能穷举地给出所有可能实施方式。当然可设想用等同装置来替换所述装置中的任一个而仍落于本发明的范围内。