自动地保护飞行器以防与地面碰撞的风险的方法和设备的制造方法_3

文档序号:9646244阅读:来源:国知局
[0127] D1 = (kl. Z0-k2). k3
[0128] 其中:
[0129] _kl是大于1的预定的系数,用于提供关于失效距离的裕量。
[0130] _k2和k3是预定的参数;以及
[0131] -Z0是触发由保护功能执行的保护的高度,Z0由图4的水平跑道19示出,低于Z0 时保护功能阻止飞行器AC飞行。
[0132] 因此,当飞行器沿着常规的着陆路线20从高度Z0飞过着陆跑道10入口S0时,距 离D1与由飞行器AC沿纵向方向S0X行进的纵向距离对应。
[0133] 优选地:
[0134] -k2=50;以及
[0135] -k3 = 0· 3048/tg3 = 5. 81。
[0136] 在特定的实施例中,将裕量kl设置为50% (针对理论高度/距离转换成"滑翔" 型路线20),即kl= 0. 5。然后,用Z0 = 200英尺得到D1 = 1452米。
[0137] 此外,如果飞行器相对于着陆跑道10没有对准,则在断开保护之前需要等待飞行 器与着陆跑道10对准。
[0138] 因此,在通常情况下,为了试图重新获得朝向着陆跑道10的安全的飞行路线,飞 行员必须像如图5中呈现的那样控制(或驾驶)飞行器AC,以:
[0139] 1/在目标点XI的方向上对准飞行器AC。为了在当前位置PC与对准位置P1之间 实现该机动飞行,飞行器AC沿纵轴L移动距离D2;以及
[0140] 2/执行横向运动以在着陆跑道10的轴L上对准飞行器AC的飞行路线(在最大飞 行方向偏差为Ax〇的情况下,仍视为使得能够进行安全的紧急着陆)。为了在位置P2与 对准位置P3之间实现该机动飞行,飞行器AC沿纵轴L移动距离D3。
[0141] 计算元件16使用下面的表达式计算距离D2 :
[0142]
[0143] 其中,除了上述参数之外:
[0144] _g是重力加速度;
[0145] _tg是正切并且sin是正弦;以及
[0146] -ΔX1是着陆跑道与通过飞行器AC的当前位置和目标位置的直线之间的飞行方 向偏差。
[0147]此外:
[0148] - _因此是飞行器AC的最大倾斜角;以及
[0149] -ΔX因此是飞行器AC相对于着陆跑道10的当前飞行方向偏差(图2)。
[0150] 此外,计算元件17使用下面的表达式计算距离D3 :
[0151]
[0152] 其中,ΔX〇是能够进行安全着陆的相对于着陆跑道10的最大飞行方向偏差。
[0153] 实际上,如在图6中所示,适用下面的关系式:
[0154] D3 =L3.cos((|ΔX11-ΔX〇) /2)
[0155] L3 = 2.R.sin((| Δχ?| +Δχ0)/2)
[0156]
[0157] 通过在D3中整合L3的表达式与R的表达式,得到下面的表达式:
[0158]
[0159] 当然,如果已经对准了飞行器,即如果|Δχ1|〈Δx〇,则将距离D3视为零。因此, 用上述的表达式结束。
[0160] 因此,计算单元7使用下面的参数用于所执行的计算:
[0161] -目标点的初始值:Χ1;
[0162] -目标点的最大值:Χ2;
[0163] -目标点与飞行器AC之间的预定最小纵向距离:Xmin;
[0164]-针对在紧急情况下安全着陆的最大飞行方向偏差:△X0;
[0165] -最大倾斜角:。该值是任意的。其表示飞行员将最大限度地控
[0166] 制的最大倾斜角。该值可以用经验来确定;
[0167] -保护功能介入的高度:Z0 ;以及
[0168] -用于将理论高度/距离转换成"滑翔"型着陆路线20的裕量:kl。
[0169] 要注意的是,对保护功能失效逻辑具有重要影响的主要参数中的两个参数是参数 识〇和Xmin。供〇可以解释为对航线偏差的增益(#〇越小,在距离计算中的航线偏差的权重 越大)。如果小,则仅针对小的航线偏差执行失效。Xmin可以解释为对靠近跑道的横向 偏差的增益(Xmin越小,在距离计算中的横向偏差的权重越大)。如果Xmin小,则仅针对小 的横向偏差执行失效。
[0170] 在特定的实施例中,所使用的各种预定参数在如图1所示的例如集成至计算单元 7的存储器22中记录。
[0171] 仅在飞行器的纵坐标XAC显著地低于XI(目标点)的情况下,基于距离使保护功 能失效是有效的。在这种情况下,假定飞行员将在着陆跑道10之前的恒定的点XI作为目 标,作为用于连续地将飞行器AC与着陆跑道10的纵(或中心)轴L对准的最后点。如果 情况紧急使飞行员不能够实现该对准并且使飞行员执行靠近该点XI(或甚至在该点XI之 后)的最后的横向对准,则基于距离使保护功能失效不再有效。飞行员不能将飞行器朝向 可能在其之后的点飞行。因此,目标位置XTGT被引入作为用于提供另外的裕量的参考点。
[0172] 设备1计算并且使用该目标位置XTGT。
[0173] 如下地计算该目标位置:首先,XTGT等于给定的目标点XI的值,然后,实时地校正 XTGT使得XTGT既不小于XAC+Xmin也不大于X2。
[0174] 为此,计算单元7包括计算元件24,计算元件24用于如下地计算目标位置的纵坐 标XTGT:
[0175] -只要目标点的纵坐标XI保持大于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与预定最 小距离Xmin的总和,则目标位置的该纵坐标XTGT初始等于目标点的纵坐标XI。如在图7 中所示,这是针对飞行器AC的第一位置P4的纵坐标XACA的情况。然后,XTGT等于XI(在 图7的X1A处所示);
[0176] -然后,目标位置的纵坐标XTGT等于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与最小距 离Xmin的总和。这是在图7中的针对飞行器AC的第二位置P5的纵坐标XACB的情况。然 后,XTGT等于X1B;
[0177] -只要目标位置的纵坐标XTGT保持小于预定最大纵坐标X2,则该纵坐标XTGT等 于飞行器AC的当前位置的纵坐标XAC与最小距离Xmin的总和。对于飞行器AC的第三位 置P6的纵坐标XACC(在图7中),然后获得的坐标X1C(X1C=XACC+Xmin)大于X2使得该 坐标X1C不能用于XTGT并且不能再计算纵坐标XTGT(以及因此不能使保护功能失效)。
[0178] 此外,计算单元7还包括计算元件25,计算元件25使用下面的表达式计算着陆跑 道10 (QFU)与通过飞行器AC的当前位置PC和目标位置的直线之间的飞行方向偏差ΔX1 :
[0179] 如果(XTGT-XAC) > 0,则ΔX1 =arctg(YA(V(XTGT-XAC));
[0180] 如果(XTGT-XAC) < 0 且YAC> 0,则ΔX1 = 180+arctg(YA(V(XTGT-XAC));
[0181] 如果(XTGT-XAC) < 0 且YAC< 0,则ΔX1 = -180+arctg(YA(V(XTGT-XAC)),
[0182] 其中:
[0183] -arctg是反正切;以及
[0184] -YAC表示沿图2中的轴S0Y的飞行器AC的当前位置在水平面内的横坐标。
[0185] 此外,在优选的实施例中,检查单元9还检查是否满足下面的第二失效条件:
[0186] XAC<X2
[0187] 其中,X2表示目标点的最大值。
[0188] 此外,激活元件5被配置成用于:一旦检查单元9判定所述第一上述失效条件与所 述第二上述失效条件同时满足,就使保护功能失效。
[0189] 在该优选实施例中,如果XAC+D4.sign(cos(ΔX)) >XTGT并且如果XAC<X2,则 因此元件5使能够由主单元2执行的保护功能(例如GCoP型)失效。
[0190] 更一般地,因此设备1设置为:
[0191] -获取飞行器AC的当前位置PC和当前飞行方向偏差ΔX;
[0192] -计算目标点的位置;
[0193] -计算着陆跑道10(QFU)与通过飞行器AC的当前位置PC和目标位置的直线之间 的飞行方向偏差ΔX1 ;
[0194] -计算距离D1、D2及D3,然后计算距离D4 ;以及
[0195] -检查是否满足一个或更多个失效条件。
[0196] 如上所述的设备1的操作如下。
[0197] 对飞行器AC激活保护功能。因此,一旦满足介入的条件,就由设备1的主单元2 用常规的方式使用并且执行保护功能。
[0198] 此外,飞行器AC被视为为了着陆在机场的着陆跑道10 (图2)上在降落飞行中。
[0199] 在该降落期间,单元6、单元7和单元9实时地执行上述操作并且检查是否满足用 于使保护功能失效的条件。
[0200] 一旦满足这些失效条件,就由元件5使保护功能失效使得如果之后满足介入的条 件(特别是如果飞行器AC
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