用于飞行包线保护的飞行器显示管理系统的制作方法

本公开整体涉及飞行器控制系统，并且具体涉及使用显示模型的用于飞行包线保护的显示管理系统。

背景技术：

飞行器具有飞行包线，用于描述其相对于操作速度和各种飞行器取向角度的允许性能限度。在某些情况下，飞行包线被称为服务或性能包线，包括飞行器能力的物理限制。

例如，基于一个或多个飞行包线保护属性，诸如载荷系数、高度、俯仰角、倾斜角等，选择飞行包线来提供对飞行器能力的物理极限的允许范围。飞行器不能在飞行包线的允许范围之外操作。

飞行包线保护可以指与飞行器控制系统接口连接用于防止飞行器的飞行员执行超过飞行器的结构或空气动力学操作限制的控制命令。在紧急情况下，重要的是禁止飞行员执行危及飞行器保护的控制命令。

例如，当飞行员操纵侧杆来使得飞行器机头上仰时，创建飞行包线保护的控制系统将防止飞行员使得飞行器仰起超过飞行器的失速迎角。因此，飞行包线保护使控制系统限制或修改这样的俯仰指令。

通常，飞行器飞行信息被计算并显示在飞行员的主飞行显示器(pfd)系统上。此信息为操纵飞行员(pf)提供有关飞行控制模式的状态、相关联的飞行保护以及飞行包线界限的所需飞行信息。非操纵飞行员(pnf)执行其他各种航空任务，并监控pf的动作。

例如，当pnf观察pfd来验证pf的动作时，pfd经常提供过于详细的飞行信息，从而难以解译所有显示的飞行参数值的每个含义。而且，常规的pfd系统只注重显示飞行参数值，而不是从外部视角显示整个飞行器。

因此，对于开发一种易于飞行员及时理解和分析飞行信息以防止飞行器结构损坏或航空中断的改进的飞行器显示管理系统存在需求。

技术实现要素：

本发明的显示管理系统(或工具)通过使用图形显示模型自动地向飞行器的外部图像提供飞行包线信息来实现诸多优点。本发明的显示管理系统的一个重要方面是本发明的系统用于以飞行器的等高视图提供飞行包线信息。例如，飞行器的二维或三维表示被生成并显示在具有视场的驾驶舱显示器上。

如下面更详细描述的那样，在飞行操作期间飞行器的动态图形表示被提供给飞行员，并且该图形表示随着飞行控制规律状态而改变。例如，在当前飞行控制规律降级并因此导致一个或多个飞行保护属性的丢失时，本发明的显示管理系统选择性地显示丢失的保护属性。有利的是，基于当前的飞行控制规律显示相关联的飞行参数和保护属性。

本发明的显示管理系统的另一个优点是在本发明的系统中内置了一个自动警告系统，用于通知飞行员飞行参数或保护属性与飞行包线界限的偏差。例如，色调和色彩技术被用于在视觉上强调保护属性的颜色指示和其他信号。可以设想，本发明的显示管理系统为飞行员创建了交互式且可视的显示器。本发明的显示管理系统对重要的飞行参数和保护属性给予足够的重视，并且基于色调和色彩技术及时识别其含义。

在一个实施例中，提供显示管理系统，用于显示飞行器的飞行包线信息的图形表示。包括在显示管理系统中的是控制模块，该控制模块被耦接至显示管理系统，并且被编程为控制包括至少一个飞行包线保护属性的图形表示。信号检测模块接收来自飞行器的多个传感器的信号，并且所接收的信号包括用于至少一个飞行包线保护属性的相关联的参数值。保护选择模块基于所接收的信号和参数值选择至少一个飞行包线保护属性。显示模块基于所接收的信号和所接收的信号中包括的参数值，使用根据等高视图的飞行器显示模型，在显示屏上显示与存储在数据库中的飞行控制规律状态相关的至少一个飞行包线保护属性。

在另一个实施例中，提供了一种显示管理方法，用于提供飞行器的飞行包线信息的图形表示，并且包括：基于存储在数据库中的飞行控制规律状态来控制包括至少一个飞行包线保护属性的图形表示；接收来自飞行器的多个传感器的信号，所接收的信号包括用于至少一个飞行包线保护属性的相关联的参数值；基于所接收的信号和参数值选择至少一个飞行包线保护属性。并且基于所接收的信号和所接收的信号中包括的参数值，使用根据等高视图的飞行器显示模型，在显示屏上显示与飞行控制规律状态相关的至少一个飞行包线保护属性。

在又一个实施例中，提供了一种飞行器，该飞行器具有显示管理系统，用于提供飞行器的飞行包线信息的图形表示。该显示管理系统包括指令，所述指令用于基于存储在数据库中的飞行控制规律状态来控制包括至少一个飞行包线保护属性的图形表示；接收来自飞行器的多个传感器的信号，所接收的信号包括用于至少一个飞行包线保护属性的相关联的参数值；基于所接收的信号和参数值选择至少一个飞行包线保护属性。并且基于所接收的信号和所接收的信号中包括的参数值，使用根据等高视图的飞行器显示模型，在显示屏上显示与飞行控制规律状态相关的至少一个飞行包线保护属性。

结合附图考虑以下详细描述，本公开的前述和其他方面和特征对于本领域的技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的本发明的显示管理系统的示例性环境；

图2是根据本公开的实施例的本发明的显示管理系统的功能框图；

图3示出了图1的本发明的显示管理系统的示例性显示屏，其以呈等高视图的飞行器显示模型为特征；

图4a至图4c示出了飞行器的纵向运动的示例性图形表示，其使用了呈等高视图的显示模型并且以各种俯仰姿态为特征；

图5示出了飞行器的俯仰保护属性的示例性图形表示，其使用了具有锥形区域的呈等高视图的显示模型；

图6a至图6c示出了飞行器的倾斜保护属性的示例性图形表示，其使用了呈等高视图的显示模型并且以各种倾斜角度为特征；

图7a至图7c示出了图6a至图6c中所示的飞行器的倾斜保护属性的示例性图形表示，其使用了色彩和色调技术；

图8示出了飞行器倾斜角度趋势的示例性图形表示，其使用了具有移动的人字形的呈等高视图的显示模型；

图9示出了飞行器的竖直平面中的速度矢量的示例性图形表示，其使用了呈等高视图的显示模型；

图10a至图10c和图11a至图11c示出了飞行器的速度保护属性的示例性图形表示，其使用了具有一组等级范围和速度矢量箭头的呈等高视图的显示模型；

图12使用移动的人字形示出了飞行器的速度趋势的示例性图形表示；

图13a至图13b示出了飞行器的迎角保护属性的示例性图形表示，使用了具有带有颜色标记的弧段的呈等高视图示出的显示模型；并且

图14示出了图3中所示的飞行保护属性标签和稳定性标签的放大图形表示。

具体实施方式

以下仅通过举例的方式参照附图来描述本公开的优选实施例。此外，下面的描述本质上仅仅是示例性的，决不意图限制本公开、本公开的应用或者用途。

如本文所用，术语“模块”或“单元”可以指代以下各项、为以下各项的一部分或者包括以下各项：执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)，组合逻辑电路，以及/或者提供所描述的功能的其他合适的部件。

尽管示出了驻留在各自的父模块中的子模块，但是本系统的广泛教导可以各种形式实施。因此，虽然本公开包括模块的特定示例和布置，但是本发明系统的范围不应该如此受限，因为其他修改对于本领域的技术人员将变得显而易见。

下面的示例性实施例主要涉及显示管理系统。然而，本发明的系统可以实施为用于其他类型的产品或服务。

现在参考图1，示意性地示出了用于提供飞行器的飞行包线信息的图形表示的示例性显示管理系统，并且大体上表示为10。本发明的显示管理系统10耦接至计算设备12，并被编程为执行任务以及经由网络14控制不同功能单元的相关飞行包线属性的图形说明。

本发明的系统10使飞行员或其他用户能够使用具有图像表示能力的显示设备16来查看飞行器的飞行包线信息。可以设想，计算设备12经由网络14从多个传感器18a至18n接收信号，以提供飞行包线信息的图形表示。示例性传感器18a至18n包括但不限于速度传感器、角度传感器、加速度计、缝翼/襟翼位置传感器等等。其他类型的飞行参数也可以通过收集飞行员例如对飞行器配置的命令来访问。还可以设想，参数可以由飞行器计算机系统来计算。可以基于从传感器18a至18n接收到的实际飞行器信号来计算或确定飞行参数。其他合适的传感器和参数也被考虑为适合不同的应用。

在这种配置中，如下面更详细描述的，飞行员或其他用户可以容易地确认与存储在数据库22(图2)中的飞行控制规律状态有关的飞行包线信息的变化，并且迅速响应与更改相关的任何警告或警报。仅作为示例，如果飞行控制规律状态降级并因此导致一个或多个飞行包线保护属性的丢失，则显示设备16利用警告消息或指示符显示特定的丢失保护属性。可以设想，本发明的系统10将来自传感器18a至18n的一个或多个感测信号与存储在数据库22中的飞行控制规律状态进行比较，以确定是否应该在飞行员或其他用户的显示设备16上显示与相应的飞行包线保护属性相关联的警告消息或指示符。

现在参考图1和图2，优选的是，计算设备12具有控制模块(cm)20，其调节和控制本发明的系统10的操作。通常，cm20允许飞行员访问和查看飞行包线信息的表示。可以设想，cm20电连接到网络14以与多个传感器18a至18n通信。

可以设想，cm20被安装在计算设备12中、显示设备16中、或者被安装在飞行器中的单独的计算环境中。在一个优选实施例中，所有相关信息都被存储在数据库22中，例如作为数据存储设备和/或携带计算机程序的机器可读数据存储介质，以供cm20及其子模块根据需要进行检索。

此外，cm20包括用于提供cm20、数据库22和网络14之间的接口的接口模块24。接口模块24控制例如计算设备12、显示设备16、网络14以及其他相关系统设备、服务和应用之间的接口操作。其他设备、服务和应用可包括但不限于一个或多个软件或硬件部件等。接口模块24还接收来自传感器18a至18n的信号，例如所感测的俯仰和倾斜角度信号，所感测的俯仰和倾斜角度信号被传送到相应的模块，诸如cm20及其子模块。

作为子模块中的一者，cm20优选地包括信号检测模块26，该信号检测模块接收来自飞行器的多个传感器18a至18n的信号。例如，信号检测模块26基于所接收的信号来确定飞行器的精确感测的俯仰或倾斜角度。可以设想所接收的信号包括用于飞行包线保护属性的相关参数值。如下所述，优选的是使用一个或多个图形指示符(诸如矢量箭头和动画人字形)来表示飞行包线保护属性。

在cm20中还包括保护选择模块28，该保护选择模块基于所接收的信号和参数值来选择至少一个飞行包线保护属性。可以设想，飞行包线保护属性可以包括但不限于：俯仰保护属性、倾斜保护属性、空速保护属性、加速度可视化属性、迎角α保护属性等等。其他合适的飞行包线保护属性也被设想以适应不同的应用。

cm20的图形生成模块30基于飞行器的所接收信号和参数值检索并生成显示至少一个飞行包线保护属性的飞行器的显示模型36。如上所述，在常规系统中，由于显示元素和文本的复杂和过度拥挤，查看与飞行器相关的飞行包线保护属性是很困难的。然而，在本发明的系统10中，由于更简单和更引人注目的图形指示符，飞行包线保护属性容易辨别。通过展示飞行器的显示模型36，可以容易且迅速地识别飞行包线保护属性。

cm20的显示模块32控制根据等高视图的飞行器显示模型36的图形表示，以及飞行包线保护属性的图形指示符。在本发明的显示管理系统10中，由于显示模块32生成显示模型36，用于示出飞行器的飞行包线保护属性以及相关联的图形指示符，因此识别与飞行器有关的飞行包线保护属性对于飞行员来说更快且更容易。下面提供了图形指示符的详细描述。

现在参考图1和图3，示出了本发明的显示管理系统10的示例性显示屏34。在该示例中，在显示设备16的显示屏34上示出各种图形指示符和消息。每个图形指示符和消息与当前飞行器或航天器的相应的飞行包线保护属性和飞行控制规律有关。尽管当前飞行器的显示模型36被示出为朝向显示屏34的右侧，但是也可以设想其他合适的取向，例如朝向屏幕的左侧。如下面进一步讨论的，还可以设想其他合适的计算机动画技术，诸如矢量图形和全动态视频，用于表示计算机图形。

现在参考图3、图4a至图4c和图5，描述了对应的飞行包线保护属性中的一者，即俯仰保护属性。在优选实施例中，具有锥形或三角形区域38的俯仰保护属性被显示在显示屏34上。具体而言，锥形区域38包括由下俯仰角度极限minθ和上俯仰角度极限maxθ限定的容许俯仰角度范围，其中，θ表示当前飞行器的俯仰角度。

优选的是，使用飞行器的显示模型36在飞行器的行进方向上示出当前飞行器的纵向运动。例如，在图4a中，显示模型36被示出为相对于飞行器的航行方向轴线n以零度或直线度俯仰角θ行进。在图4b中，显示模型36被示出为相对于飞行器的航行方向轴线n以正锐俯仰角度(例如0°<θ<90°)行进。类似地，在图4c中，显示模型36被示出为以负锐角俯仰角度(例如，-90°<θ<0°)行进。

仅作为示例，可以使用显示模型36直接转录俯仰保护姿态，如表达式(1)所提供：

θ模型＝θ飞行器(1)

其中θ模型是显示模型36的俯仰角度，并且θ飞行器是当前飞行器的所感测的俯仰角度。

如图3和图5所示，优选的是，锥形区域38的前边缘40布置在当前飞行器的显示模型36的机头42的前方或附近。在操作中，飞行员确保飞行器在下俯仰角度极限minθ和上俯仰角度极限maxθ之间的允许俯仰角度范围内行进。

示例性的允许俯仰角度范围在相对于飞行器航行方向轴线n的-15°的下俯仰角度极限minθ和+30°的上俯仰角度极限maxθ之间。优选的是，在允许的俯仰角度范围内的锥形区域38以灰色或与其他背景色不同的任何其他所需颜色加阴影来识别安全的导航区域。

现在参考图6a至图6c，描述了另一个对应的飞行包线保护属性，即倾斜保护属性。可以设想，使用显示模型36和色调与色彩技术在显示屏34上显示倾斜保护属性。

更具体地讲，优选的是，通过基于飞行器的倾斜角度φ来改变飞行器的显示模型36的机翼的颜色来示出当前飞行器的倾斜运动。例如，在图6a中，显示模型36被示出为相对于飞行器的航行方向轴线n以零度倾斜角度φ行进。在图6b中，显示模型36被示出为当舱门机翼升高时相对于飞行器的航行方向轴线n以正锐倾斜角度φ行进(例如，0°<φ<90°)。在图6c中，显示模型36被示出为在右舷翼升高时以负锐倾斜角度φ(例如，-90°<φ<0°)行进。

仅作为示例，可以使用显示模型36直接转录倾斜保护属性，如表达式(2)所提供：

φ模型＝φ飞行器(2)

其中φ模型是显示模型36的倾斜角度，并且φ飞行器是当前飞行器的所感测的倾斜角度。

现在参考图7a至图7c，示出了用于倾斜保护属性的示例性色调和色彩技术。在该配置中，使用不同颜色(例如绿色、橙色和红色)显示倾斜保护属性。与允许的俯仰角度范围的情况一样，允许的倾斜角度范围由下倾斜角度极限minφ和上倾斜角度极限maxφ限定，其中φ表示当前飞行器的所感测的倾斜角度。

例如，如图7a所示，当倾斜角度φ在相对于航行方向轴线n的-33°和+33°(例如，-33°<φ<+33°)的第一范围内时，在机翼上没有指示颜色或绿色，表示飞行器的允许的或安全的倾斜角度。仅作为示例，第一范围φ1可以由表达式(3)定义：

φ1∈[-33°；+33°](3)

其中下倾斜角度极限为-33°，上倾斜角度极限为+33°。

然而，如图7b所示，当所感测的倾斜角度φ在第二范围内(例如，-67°<φ<＝-33°；或+33°<＝φ<+67°)时，机翼的颜色变为橙色，以便可视地警告飞行员。仅作为示例，第二范围φ2可以由表达式(4)定义：

φ2∈[-67°；-33°]∪[+33°；+67°](4)

其中下倾斜角度极限为-67°，上倾斜角度极限为-33°；或者下倾斜角度极限为+33°，上倾斜角度极限为+67°。

类似地，如图7c所示，当倾斜角度φ相对于航行方向轴线n在第一范围和第二范围之外的第三范围内(例如，-293°<φ<＝-67°；或者+67°<＝φ<+293°)时，机翼的颜色变为红色，以便可视地警告飞行员。

仅作为示例，第三范围φ3可以由表达式(5)定义：

φ3∈[-180°；-67°]∪[+67°；+180°](5)

其中下倾斜角度极限为180，上倾斜角度极限为-67°；或者下倾斜角度极限为+67°，上倾斜角度极限为+180。大于180°的角度从另一个方向转换为角度。其他合适的色调和色彩技术也被考虑并适用于不同的飞行包线属性。

现在参考图3和图8，可以设想，通过使用在虚拟圆形路径46上相对于飞行器的航行方向轴线n动画化的至少一个方向图标44(诸如人字形、箭头等)，以图形方式表示倾斜角度φ的倾斜角度趋势。倾斜角度趋势是指飞行器的感测倾斜角度φ的定向移动倾向。优选地，虚拟圆形路径46布置在当前飞行器的显示模型36的尾部48处或其附近，并且方向图标相对于航行方向轴线n沿虚拟路径46顺时针或逆时针循环移动。因此，方向图标44的行进方向立即指示飞行器是在向左还是向右滚转。

更具体地讲，与倾斜角度φ的情况一样，可以通过基于飞行器的滚转率p使方向图标44以不同的颜色(诸如橙色和红色)呈现来展示倾斜角度趋势。滚转率p在相对于飞行器的航行方向轴线n向右滚转或顺时针滚转时为正数，在向左滚转或逆时针滚转时为负数。

仅作为示例，可以定义虚拟路径46上的方向图标44的移动速度或滚转速度v人字形滚转，如表达式(6)所提供：

v人字形滚转＝k″·p(6)

其中k”是预定的比例系数，p是飞行器的滚转率。如果满足|p|≤5°/秒的条件，则优选的是方向图标44不与显示模型36一起显示。例如，将方向图标44与滚转率p的预定阈值进行比较，并且仅在滚转率p足够大而能够通过控制模块20通知飞行员时显示。可以设想，还将其他飞行参数值与对应的预定阈值进行比较，以确定图形指示符或消息(诸如图标44)的可视性。

现在参考图3和图9，可以设想，空速保护属性通过使用从显示模型36的中心或其附近相对于飞行器的航行方向轴线n延伸的矢量箭头50来以图形方式表示。优选的是，矢量箭头50布置在显示模型36的竖直平面上，并且基于飞行器的实际感测的空速可变地调整矢量箭头的长度。

仅作为示例，可以定义矢量箭头50的长度l，如表达式(7)所提供：

l＝k·v(7)

其中k是预定的比例系数，v是飞行器的实际感测的空速。可以设想，矢量箭头50在显示模型36的竖直平面中动画或移动，以示出飞行器的速度方向。

仅作为示例，可以定义矢量箭头50的长度，如表达式(8)和(9)所提供：

vx＝k·v·cos(γ)(8)

vy＝k·v·sin(γ)(9)

其中vx表示矢量箭头50的水平分量，并且vy表示矢量箭头50的竖直分量。此外，k是预定的比例系数，v是飞行器的所感测的实际空速，并且γ表示飞行器的航行方向轴线n与飞行器的速度方向之间的速度斜率或角度。

如图3、图10a至图10c和图11a至图11c所示，还可以设想，空速保护属性通过使用一组第一等级范围和第二等级范围52a和52b以图形方式表示，其中第一等级范围52a布置在矢量箭头50的原点或起点处或附近，并且第二等级范围52b布置在矢量箭头的相反点或终点的前方或附近。如下面更详细讨论的，每个支架52a、52b具有“c”形或“u”形，用于限定具有最小值和最大值的对应速度区。

如以上类似地讨论的那样，矢量箭头50以及该组第一等级范围和第二等级范围52a、52b可以使用色调和色彩技术与显示模型36一起显示。具体而言，如图10a和图11a所示，当飞行器在允许的空速极限内以正常或可接受的状态操作时，向量箭头50以及该组第一等级范围和第二等级范围52a、52b以绿色显示。

然而，当飞行器的实际感测到的空速达到过高的速度时，矢量箭头50和第二支架52b以橙色显示(图10b)，以警告飞行员。由第二支架52b限定的危险区域可以用灰色加阴影，以示出过高速区域54。当飞行器的实际感测到的空速增加，并且因此矢量箭头50的终点到达高速区54时，矢量箭头和第二支架52b的颜色变为橙色(图10b)，以警告飞行员。然而，当矢量箭头50在过高速区域54内前进了预定量，指示飞行器的空速正在增加时，矢量箭头和第二等级范围52b的颜色变为红色(图10c)。

类似地，当飞行器的实际感测到的空速达到过低的速度时，矢量箭头50和第一支架52a以橙色显示(图11b)，以警告飞行员。由第一支架52a限定的危险区域可以用灰色加阴影，以示出过低速区域56。当飞行器的实际感测到的空速降低，并且因此矢量箭头50的终点到达低速区56时，矢量箭头和第一支架52a的颜色变为橙色(图11b)，以警告飞行员。然而，当矢量箭头50在低速区域56内前进了预定量，指示飞行器的空速正在降低时，矢量箭头和第一等级范围52a的颜色变为红色(图11c)。

仅作为示例，可以定义指定为50的矢量箭头vlr，如表达式(10)所提供：

其中vlr表示驻留在低速区56中的矢量箭头50，其具有最小速度为零节而最大速度为的空速范围，其中k为1.19，n为飞行器的载荷系数，并且vs1g表示飞行器在1重力下的预定失速速度。在该空速范围内，矢量箭头50和第一等级范围52a以红色显示(图11c)。

更具体地讲，k是在飞行器的飞行控制系统中使用的阈值，以在达到飞行器的失速速度之前提供余量或安全系数。例如，如果在时出现失速，则可以通过提供由k定义的用于执行纠正措施的时间来在失速之前警告飞行员。设想其他合适的k值以适应不同的应用。而且，载荷系数n可以是指飞行器的升力与其重量的比率，以表示飞行器的结构受到的应力的总体测量。例如，载荷系数由飞行器的加速度计感测。当n＝1时，飞行器的结构不受应力。

仅作为示例，可以定义指定为50的矢量箭头vlo，如表达式(11)所提供：

其中vlo表示驻留在低速区56中的矢量箭头50，其具有最小速度为而最大速度为的空速范围，其中k为1.19，n为载荷系数，表示预定失速速度，并且vls表示飞行器的最低可选空速。在该空速范围内，矢量箭头50和第一等级范围52a以橙色显示(图11b)。

仅作为示例，可以定义指定为50的矢量箭头vng，如表达式(12)所提供：

其中vng表示矢量箭头50，指示具有最小速度为而最大速度为vmaxoper的空速范围的正常或可接受的空速，其中n为载荷系数，vls表示飞行器的最低可选空速，并且vmaxoper表示基于飞行器配置在操作期间允许的最大速度。在该空速范围内，矢量箭头50以及第一等级范围和第二等级范围52a、52b以绿色显示(图10a和图11a)。

示例性vmaxoper包括但不限于：起落架放下状态的最大速度(vle)，缝翼和襟翼展开状态的最大速度(vfe)，取决于具体的飞行器配置，最大操作速度(vmo)，或者最大操作马赫数(mmo)。设想了其他合适的速度以适应应用。所设想的是vmaxoper取决于飞行器配置而具有不同的值。飞行器配置由飞行器配置的一个或多个传感器18a至18n(例如，缝翼/襟翼传感器)或由飞行员对飞行器配置的数据输入获得。例如，当飞行器处于低阻配置(例如，缝翼、襟翼或起落架收起)时，vmaxoper＝vmo。当缝翼或襟翼展开时，vmaxoper＝vfe。当起落架放下时，vmaxoper＝vle。

仅作为示例，可以定义指定为50的矢量箭头vho，如表达式(13)所提供：

vho∈[vmaxoper；voverspeed](13)

其中vho表示驻留在高速区54中的矢量箭头50，其具有最小速度为vmaxoper而最大速度为voverspeed的空速范围，其中vmaxoper表示基于飞行器配置在操作期间允许的最大速度，并且voverspeed表示发生飞行器的超速或高速警告的警告速度。在该空速范围内，矢量箭头50和第二等级范围52b以橙色显示(图10b)。

示例性voverspeed包括但不限于：vmo+6节、mmo+0.006、vle+4节或vfe+4节。设想其他合适的速度以适应该应用。如上所述，可以设想，voverspeed取决于飞行器配置而具有不同的值。例如，当飞行器处于低阻配置(例如，缝翼、襟翼或起落架收起)时，voverspeed＝vmo+6节。当缝翼或襟翼展开时，voverspeed＝vfe+4节。当起落架放下时，voverspeed＝vle+4节。

仅作为示例，可以定义指定为50的矢量箭头vhr，如表达式(14)所提供：

vhr∈[voverspeed；vmaxreach](14)

其中vhr表示驻留在高速区54中的矢量箭头50，其具有最小速度为voverspeed而最大速度为vmaxreach的空速范围，其中voverspeed表示发生飞行器的超速或高速警告的警告速度，并且vmaxreach表示在损坏飞行器之前可达到的最大速度，取决于飞行器配置。在该空速范围内，矢量箭头50和第二等级范围52b以红色显示(图10c)。

示例性vmaxreach包括但不限于飞行器的一个或多个预定的大小设定速度(vd、vf和vl)(例如365节或420英里/小时)。超过大小设定速度时，飞行器结构会发生损坏。设想其他合适的速度以适应该应用。更具体地讲，大小设定速度(vd、vf和vl)与vfe和vle不同，并且基于飞行器配置来确定。每一大小设定速度(vd、vf和vl)表示基于对应的飞行器配置的单独的预定速度。例如，当飞行器处于低阻配置时，vmaxreach＝vd。当缝翼或襟翼展开时，vmaxreach＝vf。当起落架放下时，vmaxreach＝vl。

现在参考图3和图12，可以设想，通过使用沿显示模型36的矢量箭头50动画化的至少一个方向图标44(诸如人字形、箭头等)，以图形方式表示加速度可视化属性。在显示屏34上表示加速度可视化属性，以通知飞行员飞行器的加速或减速。例如，当方向图标44沿矢量箭头50(图12)朝显示模型36的机头42向前移动时，飞行器正在加速。相反，当方向图标44沿矢量箭头50(图13)朝显示模型36的尾部48向后移动时，飞行器正在减速。

仅作为示例，可以定义方向图标44沿矢量箭头50的移动速度v人字形，如表达式(15)所提供：

v人字形＝k′·a(15)

其中，k'是预定比例系数，并且a表示飞行器的加速度值，加速度值a在加速度的情况下为正数，在减速的情况下为负数。因此，方向图标44的速度v人字形与加速度值a相当或成比例。

如方向图标44在虚拟路径46(图8)上的移动速度或滚转速度v人字形滚转的情况一样，优选的是当|a|≤0.1029英里/秒²时，向量箭头50上的方向图标44不与显示模型36一起显示。例如，由控制模块20将方向图标44与加速度值a的预定阈值进行比较，并且仅在加速度值a足够大而能够通知飞行员时显示。

现在参考图3和图13a至图13c，可以设想，通过使用向量箭头50和沿矢量箭头动画化的方向图标44以图形方式表示迎角α保护属性。如图3和图8至图12所示，相似的显示技术适用于矢量箭头50和方向图标44。此外，上面所讨论的类似的色调和色彩技术适用于迎角α保护属性。

具体地讲，具有指示标记60的标尺58相对于飞行器的纵向轴线l设置在显示模型36的机头42的前方或附近，以示出飞行器的迎角α。例如，标尺58是弧段，并且指示标记60是嵌入弧段标尺中的矩形条。

在该配置中，随着机翼相对于气流改变机翼对应的迎角α，指示标记60的位置基于机翼入射角的变化在标尺58上作出相应调整。更具体地讲，迎角α是指机翼翼弦(即，固定在飞行器上的机翼的方向)与飞行器的空速方向之间的角度。如图3所示，通过使用在标尺58上相对于飞行器的纵向轴线l动画化的方向图标44，以图形方式表示迎角α的迎角α趋势。

如上所述，可以设想，指示标记60的颜色基于迎角α的值在绿色、橙色和红色之间转换。仅作为示例，可以定义可接受的或正常的迎角αg，如表达式(16)所提供：

αg∈[k；αhazard](16)

其中k为迎角α的最小常数值(例如-5)，并且αhazard表示飞行器的预定危险迎角α。更具体地讲，最小常数值-5可以对应于飞行模拟器中的最小可检测角度。也可以设想其他合适的最小常数值来适应该应用。在该迎角范围内，指示标记60以绿色显示(图13a)。

仅作为示例，可以定义警告或高迎角αo，如表达式(17)所提供：

αo∈[αhazard；αsw](17)

其中αhazard表示飞行器的预定危险迎角α，并且αsw表示飞行器的失速警告迎角α。在该迎角范围内，指示标记60以橙色显示(图13b)，用于警告飞行员。

示例性危险迎角αhazard包括但不限于用于没有或具有最小阻力的飞行器的低阻配置的αsw-0.5，或者是用于飞行器的其他缝翼/襟翼配置的αsw-1。仅作为示例，可以定义危险迎角αr，如表达式(18)所提供：

αr∈[αsw；+90°](18)

其中αsw表示飞行器的失速警告迎角α。在该迎角范围内，指示标记60以红色显示(图13c)，用于警告飞行员。

现在参考图3和图14，优选的是在显示屏34的上部显示当前飞行控制规律的状态标题61。飞行控制规律的示例性状态标题61包括但不限于：用于全自动飞行操作配置的normal，用于在检测到冗余飞行器系统故障时用于备用飞行操作配置的altn1和altn2，或用于飞行器的手动飞行控制模式的direct。

在优选实施例中，根据需要在显示屏34上显示与当前飞行控制规则相关联的保护标签62。例如，当飞行包线保护被使用时，在显示模型36上方显示一个或多个相关的保护标签62。示例性保护标签62包括但不限于：用于载荷系数的loadfactor，用于俯仰保护属性的pitchatt，用于高迎角α的highaoa，用于高空速的highspd，用于倾斜角度的bankangle，或用于飞行器的侧滑角度的sideslipangle。

类似地，优选的是，根据需要在显示屏34上显示与当前飞行控制规则相关联的稳定性标签64。示例性稳定性标签64包括但不限于：用于低速稳定性的lowspdstability，或用于高速稳定性的highspdstability。

可以设想，可使用上面所讨论的色调和色彩技术或其他合适的识别方法来显示每个保护或稳定性标签。例如，当飞行包线保护被使用时，每个保护标签62以粗体显示，并且被包围在以实线为边界的框66内。

然而，当不使用飞行包线保护但提供飞行器的稳定性时，每个稳定性标签64用灰色写成并被包围在以虚线为边界的框66内。另外，当飞行包线保护和稳定性两者不被使用时，保护标签62以灰色写成，没有框66。设想其他合适的布置以适应不同的应用。

尽管已经示出和描述了本发明的至少一个示例性实施例，但是应当理解，对于本领域的普通技术人员而言，修改、替换和替代可能是显而易见的，并且可以在不脱离本文所描述的本发明范围的情况下进行。本申请旨在覆盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变化。此外，在本申请中，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，并且术语“一”或“一个”不排除复数。此外，参照上述示例性实施例中的一者描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。