专利名称：用于飞行器的噪声消减程序的方法
用于飞行器的噪声消减程序的方法
背景技术：
围绕机场的噪声水平对围绕机场的社区和航空公司操作员两者呈现出特有问题，尤其在飞行器最靠近地面时的起飞和着陆期间。这些社区愿意看见噪声水平的降低同时航空公司操作员希望更快地爬升以利用在更高海拔实现的更大效率。许多机场要求飞行器接受在周围区域中的噪声暴露限制。超过这些限制可以导致罚款或受限操作。
发明内容
在一个实施例中，操作飞行器的方法包括确定何时飞行器的飞行路径横贯噪声消减区域以及当该飞行器在该噪声消减区域内飞行时以具有对于该噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档(profile)操作该飞行器。该噪声消减区域包括海拔维度和地面路径维度两者。
在附图中
图1是根据在用于减少噪声的现有技术中已知的方法飞行的飞行路径的示意视图。图2是根据在用于减少噪声的现有技术中已知的备选方法飞行的飞行路径的示意视图。图3是说明性噪声消减区域和飞行器飞行路径的示意视图。图4是说明性噪声消减区域和产生于根据本发明的实施例的操作的多种飞行器飞行剖面图(profile)的示意视图。图5是根据本发明的第二实施例的用于当飞行器在噪声消减区域内飞行时以具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作飞行器的方法的流程图。图6是比较图1的已知飞行路径与产生于根据本发明的实施例的操作的图4的飞行剖面图的示意视图。
具体实施例图1图示在用于减少噪声的领域中已知的若干飞行剖面图。第一飞行剖面图2图示用于减少噪声的已知方法的结果，该方法采用基于海拔的方案，其中一旦飞行器爬升高于预定较低海拔8则推力从起飞推力4改变到减小的爬升设置6。一旦飞行器爬升高于第二较高预定海拔12，则节流阀然后返回到正常爬升推力设置10。图2图示是备选已知噪声减少方法的结果的第二飞行剖面图14，该方法使用位置作为用于减小推力的驱动因素并且一旦到达噪声消减区域则不管海拔使所有飞行器减小推力。如图示的，一旦飞行器到达开始噪声消减点20(其是从由英里“O”代表的机场的预定范围)则该第二飞行剖面图14从起飞推力16改变到减小的爬升设置18，并且仅一旦飞行器行驶至结束噪声消减点24的一定距离(其也是从机场的预定范围)则将节流阀返回到正常爬升推力22。这些已知方法两者都帮助减少噪声，但对于一定重量和爬升能力的飞行器是过度保守的。现在参照图3，根据本发明的一个实施例，操作能够以具有不同噪声水平的多个性能简档操作的飞行器30的方法包括使该飞行器30沿飞行路径32飞行，确定何时该飞行路径32横贯噪声消减区域34，以及当该飞行器30在该噪声消减区域34内飞行时以具有对于该噪声消减区域34的可接受的噪声水平的性能简档操作该飞行器30。该噪声消减区域34可与例如住宅区或商业社区等机场附近的噪声敏感区域35相关。这样的噪声敏感区域35的边界可由多种团体和/或官方机构设置并且可在社区的物理边界和给定跑道或从机场的出发路径之间的某处开始。设想噪声消减区域34可定义在包括地面路径维度36和海拔维度38两者的至少二维空间中(图4)。该地面路径维度36可包括开始点40和结束点42，并且这样的开始点和结束点40和42可与沿与飞行路径32相交的噪声敏感区域35相关的地面的点相关。从而，该开始点40可对应于飞行路径32进入噪声消减区域34的点，并且该结束点42可对应于飞行路径32离开噪声消减区域34的点。将理解噪声消减开始点和结束点40和42不需要在笔直的路径中并且噪声敏感区域35不需要在几何上定义或具有预定几何形状。噪声敏感区域35在图3中图示为椭圆，但可以具有任何封闭或非封闭形状。因为图3是俯视图，噪声消减区域34的海拔维度38可关于是该区域的侧视图的图4更清楚的图示。图4示意地图示噪声消减区域34为具有地面路径维度36和海拔维度38两者。海拔维度38可包括最大海拔46以及最小海拔48。设想最小海拔48可闻于在图示中用O在数字上代表的地平面。可设置这样的最小海拔48，以使得飞行器30的推力设置成减小、直到飞行器30已经达到一定海拔，例如800英尺。设想飞行路径32与噪声消减区域34的横贯可以经由飞行管理计算机(FMC)在飞行器30上计算或由电子飞行包(EFB)或基于地面的工具确定并且上行链路到飞行器30。飞行器30可下载噪声消减区域维度和对应的可接受噪声水平两者。飞行路径32与噪声消减区域34的横贯可在飞行器30进入噪声消减区域34之前识别。设想最大海拔和最小海拔46和48以及开始位置和结束位置40和42可采用多种方式输入和/或计算。通过非限制性示例，开始位置和结束位置40和42可基于飞行员选择或包括在导航数据库内的预先定义的噪声消减出发程序或来自个体航途基准点指定。备选地，噪声消减区域可在新的噪声消减区域数据库(NAADB)中定义，其中开始位置和结束位置可基于飞行路径与基于选择的出发程序的噪声消减区域的横贯自动确定。飞行器30可能够以许多性能简档操作。例如，设想飞行器可能够以涉及起飞爬升的性能简档操作，该性能简档可具有对应的较大推力和最大爬升角。飞行器30还可能够以具有减小的推力的性能简档(具有对应减小的爬升角)操作，当飞行器在噪声消减区域34内时其产生较少噪声。飞行器30还可具有性能简档，其具有小于起飞推力但大于减小的推力的爬升推力。上文提到的性能简档仅通过非限制性示例，并且设想飞行器30可具有任何数目另外的或备选的性能简档。还设想性能简档可包括的推力设置可基于海拔调节，以使得当飞行器的海拔增加时推力可增加。本文描述的发明性方法的实施例将基于海拔和位置两者的考虑纳入整合方案，其中仅当基于水平方向和竖直方向上离噪声敏感区域的距离必要时调节飞行器30的性能简档。此外，在确定飞行器30的操作期间何时恢复推力中考虑多个因素。采用该方式，仅当必要时需要减小节流阀，并且飞行器30可更高效地操作同时仍然满足噪声暴露约束。若干飞行剖面图52、54和56已经关于噪声消减区域34图示并且是发明性方法的这样的实施例的结果。每个飞行剖面示一旦飞行器已经到达最小海拔48和开始位置40则推力从例如起飞推力的初始推力减小到具有减小的推力和对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档。维持这样的性能简档直到到达最大海拔46或结束位置42。使用最少的约束因素来产生灵活解决方案，其帮助减小噪声并且最大化爬升性能。例如，飞行剖面图52在到达一定海拔后不管距离分量具有恢复的性能简档，并且飞行剖面图54和56在到达结束位置后即使没有到达最大海拔具有恢复的性能简档。尽管没有图示，还设想本发明的实施例可设想三维噪声消减区域。这样的三维区域还可包括时间维度。还设想可识别噪声消减区域内允许的噪声预算并且当飞行器在噪声消减区域内飞行时可用于改变飞行器以其操作的性能简档。噪声预算可是代表在特定时段期间允许的噪声的总和的配额。这样的噪声预算可是航空公司操作员特定的。基于地面的工具可记录航空公司机群的总体噪声预算，并且飞行器30的性能简档可基于剩余的可用噪声预算和当前适用的噪声限制改变。这将允许航空公司最高效地操作，同时避免与超过噪声预算和限制关联的任何处罚。设想具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档可基于识别的噪声预算确定并且性能简档可包括调节飞行器在噪声消减区域内根据声音预算以其操作的推力。通过非限制性示例，推力设置可基于回转因素或基于海拔的噪声因素调节。从而，性能简档可包括当飞行器的海拔朝预定最大海拔增加时推力可增加。通过另外的非限制性示例，当飞行器在噪声消减区域内时推力设置可独立于噪声因素调节来缓慢恢复推力同时保持低于一定噪声水平。在图5中图示用于当飞行器在噪声消减区域内飞行时以具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作飞行器的本发明的方法的一个实施例。该说明性方法100(通过非限制性示例)关于例如在之前的图中示出的那个的二维噪声消减区域。该方法100假设飞行器沿飞行路径飞行并且二维噪声消减区域从最小海拔维度和最大海拔维度以及开始地面路径位置和离开地面路径位置方面限定。当飞行器开始沿它的飞行路径飞行时该方法100可自动发起，并且可由飞行器的控制器执行。描绘的序列仅是为了说明性目的并且不意味采用任何方式限制该方法100，因为理解该方法的部分可采用不同的逻辑顺序进行，可包括另外或插入的部分，或该方法的描述部分可分成多个部分，或者该方法的描述部分可省略而不有损描述的方法。方法100用一般指示为102的噪声消减出发程序开始。该噪声消减出发程序102在104开始，其中飞行器中的控制器可确定飞行器的高度是否小于预定最小海拔。这样的预定最小海拔可与预先定义的噪声消减区域的最小海拔维度相关。如果飞行器的当前海拔小于预定最小海拔，那么方法脱离噪声消减出发程序102并且在114转向(onto)非噪声消减推力设置(其将在下文描述)。如果飞行器的当前海拔大于最小海拔，那么方法在106继续它的噪声消减出发程序102。可理解在104的确定可容易被修改来包括飞行器的当前位置是否满足预定阈值并且不需要限制于大于确定。为了该描述的目的可理解，可容易选择或在数字上修改参考值，以使得可代替任何典型的比较(大于、小于、等于、不等于等等)。在106，可通过确定到预定噪声消减开始位置的距离是否大于零而确定飞行器是否到达噪声消减区域。这样的预定噪声消减开始位置可与飞行路径可进入预先定义的噪声消减区域的地面路径维度相关。如果确定到开始位置的距离大于零，那么方法脱离噪声消减出发程序102并且在114转向非噪声消减推力设置。如果确定到开始位置的距离小于零，那么方法继续到108。在106，设想飞行器是否到达噪声消减区域的确定可包括确定飞行器离起点或跑道的距离是否小于开始位置离起点的距离。可理解在106的确定可容易被修改并且不需要限制于图示和描述的确定。在108，可通过确定飞行器的高度是否大于预定最大海拔而确定飞行器是否已经上升高于预先定义的噪声消减区域。这样的预定最大海拔可与预先定义的噪声消减区域的最大海拔维度相关。如果飞行器的当前海拔大于最大海拔，那么方法脱离噪声消减出发程序102并且在114转向非噪声消减推力设置。如果飞行器的当前海拔不大于最大海拔，那么方法在110继续它的噪声消减出发程序102。在110，可通过确定到预定噪声消减结束位置的距离是否小于零而确定飞行器是否已经飞出噪声消减区域。这样的预定噪声消减结束位置可与飞行路径预期离开预先定义的噪声消减区域的地面路径维度相关。如果确定到结束位置的距离小于零，那么方法脱离噪声消减出发程序102并且在114转向非噪声消减推力设置。如果确定到开始位置的距离不小于零，那么方法继续到112。在110设想飞行器是否已经飞出噪声消减区域的确定可包括确定飞行器离起点或跑道的距离是否大于结束位置离起点的距离。可理解在110的确定可容易被修改并且不需要限制于图示和描述的确定。在112，飞行器的推力可设置到预定噪声消减推力。采用该方式，飞行器可以具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作。设想当飞行器在噪声消减区域内飞行时以具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作飞行器可包括在112以多个性能简档操作飞行器。设想在112设置推力后，方法100可返回到104来确定飞行器是否仍然在噪声消减区域内并且相应地操作飞行器。当确定飞行器不在噪声消减区域内时使用在114的非噪声消减推力设置。在114的非噪声消减推力设置中，推力可设置在对于噪声消减区域将是不恰当的例如起飞推力或爬升推力的较高推力。当飞行器在噪声消减区域内飞行时，以具有比当飞行器在噪声消减区域外飞行时的性能简档更低的推力的性能简档操作。在非噪声消减推力设置114期间，可确定飞行器应该以什么性能简档操作并且这样的性能简档可处于对于噪声消减区域将不是可接受的噪声水平。设想在114的非噪声消减推力设置期间设置推力后，方法100可用在104开始的噪声消减出发程序102重复。还设想当飞行器被操作时飞行路径可改变，并且这可导致预定噪声消减区域开始地面路径位置和结束地面路径位置中的变化。这可进而导致对方法100和在方法100中做出的确定的改变，因为飞行路径可在备选位置横贯噪声消减区域。还设想飞行路径可在飞行期间碰到多个噪声消减区域，和/或飞行路径可具有与单个噪声消减区域的多个横贯。在飞行器的单个飞行内可利用该方法多次来确保当飞行器在噪声消减区域内飞行时以具有对于噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作飞行器。备选地，本发明的实施例可包括多个噪声消减开始位置和结束位置以及多个最小噪声消减海拔和最大噪声消减海拔，以便更好地规定多种噪声限制区域。例如，可以使用多个开始位置和结束位置来利用两个噪声限制社区之间的无人居住区域，其导致更快的爬升同时满足总体噪声限制。另外，可以使用多个海拔带来限定要求的噪声消减的不同水平。图6图示来自图4的飞行剖面图52与来自图1的飞行剖面图2的比较。两个飞行剖面图的比较清楚地图示该方法超过现有技术的优势。尽管已知现有技术方法在确定何时飞行器可返回到正常爬升推力设置中仅利用单个因素，但是上文描述的实施例在整合方案中考虑多个因素，其中推力仅当基于水平方向和竖直方向上离噪声敏感区域的距离必要时减小。这允许更高效的航空公司操作同时仍然满足噪声暴露约束。较轻的飞行器不需要比必要的更早地减小推力，并且较重的飞行器不需要比必要的更长地使推力保持减小。允许飞行器从机场更快地爬升走，并且更快的爬升导致减少的燃料使用和更少噪声，因为飞行器可以利用在更高海拔飞行，其中更长时间段实现有更大的效率。设想的方法可在确定一组海拔或位置中使用灵活因素来使推力减小并且恢复点。上文描述的方法使用最少约束因素来产生灵活解决方案，其帮助减小噪声并且最大化爬升性能。这减少燃料使用，因为更快达到更高效的巡航海拔。本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。部件列表
权利要求
1.一种能够以具有不同噪声水平的多个性能简档操作的、操作飞行器的方法，所述方法包括 使所述飞行器沿飞行路径飞行； 确定何时所述飞行路径横贯是具有海拔维度和地面路径维度两者的二维的噪声消减区域；以及 当所述飞行器在所述噪声消减区域内飞行时以具有对于所述噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作所述飞行器。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述地面路径维度包括沿所述地面的开始点和结束点。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述开始点对应于其中所述飞行路径进入所述噪声消减区域的点，并且所述结束点对应于其中所述飞行路径离开所述噪声消减区域的点。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述海拔维度包括最大海拔。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述海拔维度包括最小海拔。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述最小海拔高于地平面。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述噪声消减区域是三维的。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括当所述飞行器在所述噪声消减区域外飞行时以具有的噪声水平超过所述可接受噪声水平的性能简档操作所述飞行器。
9.如权利要求8所述的方法，其中当所述飞行器在所述噪声消减区域内飞行时的所述性能简档所处的推力比当飞行器在所述噪声消减区域外飞行时的所述性能简档低。
10.如权利要求9所述的方法，其中当所述飞行器在所述噪声消减区域内飞行时以具有对于所述噪声消减区域的可接受的噪声水平的性能简档操作所述飞行器包括以多个性能简档操作所述飞行器。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述飞行器进入噪声消减区域之前识别横贯所述飞行路径的所述噪声消减区域。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括下载所述噪声消减区域维度和对应的可接受噪声水平到所述飞行器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述下载所述噪声消减区域维度包括下载其中所述飞行路径进入所述噪声消减区域的开始点以及其中所述飞行路径离开所述噪声消减区域的结束点。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述开始点和结束点每个包括海拔维度和地面路径维度中的至少一个。
15.如权利要求1所述的方法，进一步包括识别在所述噪声消减区域内允许的噪声预
16.如权利要求15所述的方法，其中具有对于所述噪声消减区域的可接受的所述噪声水平的所述性能简档基于所识别的噪声预算确定。
全文摘要
本发明名称为“用于飞行器的噪声消减程序的方法”。一种在飞行器(30)的飞行期间减小来自噪声消减区域(34)中的飞行器(30)的噪声的方法，包括确定该飞行器(30)的飞行路径(32)将在哪里横贯该噪声消减区域(34)，然后当该飞行器(30)在该噪声消减区域(34)内时采用更安静的方式操作该飞行器(30)。
文档编号G05D1/00GK103057710SQ20121039398
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月17日 优先权日2011年10月18日
发明者M.J.贝克, J.K.U.霍赫瓦特, S.E.弗拉纳里 申请人:通用电气公司