在来自旋涡尾流的湍流情况下用于确保纵向最小间隔距离的方法和机载系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机运转的安全系统，更具体地涉及用于确保飞行员观察到飞机之间的最小距离的方法，所述方法根据在起飞和着陆过程中，在靠近机场终端移动的飞机的旋涡尾流的预测湍流的区域中的安全间隔情况进行设置。
【背景技术】
[0002]随着交通流动速度的持续增加，与在飞机后出现旋涡尾流有关的飞行安全问题在世界范围内正变得日益重要，特别是对于在起飞和着陆的过程中，接近于机场终端的飞机的飞行情况。
[0003]由于飞机与旋涡尾流的接触可能导致例如以下现象的事实:振颤(飞机结构元件的频率共振激发)，在损失飞行高度(达到150-200m)下围绕轧辊轴线的旋转角速度(达到200度/秒)的不可控制，以及飞机敏感度的损失，因此，为了提高飞行安全，考虑到第一飞机和第二飞机的设计特征，以及在飞行区域内的大气情况，ICAO国际组织提出并引进了用于限定第一飞机与第二飞机之间的最小距离的规定，所述最小距离确保了进入到由第一飞机产生的旋涡尾流中的第二飞机的安全。同时，针对纵向间隔引进了这些最小距离。随后，这些规定进行了反复的校正，以延长最小距离。这导致了当前的主要国际机场的运转受到它们的处理能力限制的事实。然而，关于飞机旋涡尾流安全性的间隔标准在在一个跑道上或在两个相互靠近的平行跑道上起飞或着陆的过程中，或者在接近高度水平处的前后飞行过程中，在前后飞行操作中绑定。
[0004]提出缩小飞机之间的距离从而提高机场处理能力和飞机间隔密度而不降低飞行安全水平的方法和系统是非常重要的任务。
[0005]然而，通过降低飞机之间间隔的标准来提高处理能力，即提高飞行频数，将导致在起飞和着陆操作中旋涡尾流安全性的降低。
[0006]众所周知的是，在旋涡报警系统(US，4137764，BI)中，接近于跑道的飞机之间的间隔距离通过识别在预选择路径点处的现有风情况的危险程度，以及通过预测湍流尾流运动，特别是通过预测远离在所测量天气情况下的飞行路径的旋涡来降低至最小值。然而，此系统的使用意味着可能在各真实情况下，根据实际天气情况来缩小飞机之间的最小距离，这在强制遵守已建立的间隔标准方面，对于飞行规划和交通管制来说是不可接受的。
[0007]已知的是，为了避免进入旋涡尾流的危险区或湍流的危险区域，可以通过改变飞机当前速度的值，例如，通过弓I擎的推力或功率的经约定的所计算的改变，来使操纵一致。
[0008]例如，已知的是，通过评估所检测的湍流、飞行航线的生成以及为了退出湍流区域而发生的飞机原定航线的快速变更，而使客机导航装置逃脱湍流区域(JP, 2000062698, Al)。而且，当由飞行管理系统检测和分析湍流区时，驾驶舱接收报警信号，同时打开用于自动调节引擎动力的装置。自动操纵控制装置持续地运转，以通过启动用于飞行路线的所需要的最小改变的飞行管理系统来避免飞机进入到这种空域中。
[0009]用于监视在间隔过程中飞机的旋涡尾流安全性的方法(US，2008030375，Al)是已知的，其中基于与领先飞机和跟随飞机有关的信息以及天气数据，生成领先飞机的旋涡尾流的未来位置的预报以及跟随飞机的未来位置的预报；工程师确定跟随飞机的未来位置是否跨过在交叉点处的领先飞机所生成的旋涡尾流的未来预测位置，以及将报警信号传送到与指定交叉点有关的空中交通管制；确定与跟随飞机的行程校正，与交通兼容，以回避具有旋涡尾流的交叉点，以及将行程校正传送给交通管制。此时，决策系统并没有快速地运转；改变行程的决定由飞机调度员做出，该飞机调度员向跟随飞机的飞行员传达他的随后飞行参数的校正数据。
[0010]然而，上述导航装置(JP，2000062698，Al)和用于监视在间隔过程中的飞机的旋涡尾流安全性的方法(US，2008030375，Al)不可以用于旋涡危险符合于所指定的最小间隔距离方面的尾流对尾流的飞行，因为临时改变行程和随后返回到原来预定行程的操作要求大量的空域、时间和燃料，并可能导致飞机之间的距离不期望的极大的增加，以及导致机场处理能力的降低。
[0011]另外，作者注意到，以上方法向飞行员提供了不真实但可预见的情况的可视化，所述情况要求飞行员的合理报告，以通过使飞行性能发生改变，通过在与飞机调度员限制协调下执行躲避操作以改变空域中的飞机的行程和/或位置，来排除进入到预计危险的区域中，所述进入导致了由飞行员和飞机调度员的经验和他们做出快速决策的能力所造成的“人为因素”对飞行操作的过程造成巨大影响的危险，而在解除实时真实情况下的冲突情况时，没有确保与间隔要求一致，以及确保所需要的安全水平。
【发明内容】
[0012]因此本发明的目的在于提供一种用于飞机前后飞行的过程中监测和校正间隔距离的方法，提供了机场处理能力的提高而不降低符合于已建立的标准化的纵向间隔距离的旋涡尾流安全性。
[0013]当创造本发明时，作者的任务在于提出一种方法和一种机载系统，所述方法和所述机载系统在所述飞机起飞或降落在一个跑道或两个相近的平行报道上时的在第一飞机后的第二飞机的飞行的过程中、或者在接近高度水平处的前后飞行过程中，确保标准化的最小纵向间隔距离，其中，通过在旋涡尾流安全性的水平降低至确保飞机之间的距离的情况下，连续监测第二飞机的旋涡尾流飞行安全度以及第二飞机的速度控制，存在可能出现沿着第二飞机移动方向的来自第一飞机的旋涡尾流的湍流的风险，所述飞机间的距离使标准化的最小纵向间隔距离超过考虑第二飞机在制动或加速命令下改变其速度的能力所限定的允许的超过的值。
[0014]该任务通过提出一种方法来解决，所述方法用于在来自旋涡尾流的湍流的情况下确保最小纵向间隔距离，其中在起飞或降落在一条跑道或相互接近的两条平行跑道上的过程中，或在接近的高度处的前后飞行过程中，至少一第一飞机产生旋涡尾流，一第二飞机跟随该第一飞机，其中存在可能出现沿着第二飞机移动方向的来自第一飞机的旋涡尾流的湍流的风险，其中:
[0015]-选择缓冲区的值，所述缓冲区使第二飞机的飞行员和第二系统响应于改变其飞行速度的命令:
[0016]-确定在第一飞机与第二飞机之间所推荐的最大距离的值，所述值为在来自旋涡尾流的湍流的情况下，用于第一飞机和第二飞机的相互作用的标准化的最小间隔距离的值与缓冲区的值的和，同时，所推荐的最大距离被限定为沿着将第一飞机和第二飞机的重心连接起来的视线方向的距离；
[0017]-确定基准距离的值，所述值作为所指定的标准化的最小间隔距离的值与所推荐的最大距离的值之间的算术平均数，用于此监测当前实际距离与所推荐的最大距离的偏差;
[0018]-连续确定第一飞机与第二飞机之间的当前实际距离的值，执行其与所推荐的最大距离的值、基准距离的值和最小间隔距离的值的比较，用于检测实际距离值相比较于所指定的值的超过、等于或少于的事件；
[0019]-在具有标准化的最小间隔距离的缓冲区的边缘处的经模拟的基准平面中，沿着第二飞机的移动方向执行空域的连续监测，编制关于在指定基准平面中来自旋涡尾流的湍流存在与否的以及其对第二飞机的危险度的报告；
[0020]-当在基准平面中检测到对第二飞机造成威胁的来自旋涡尾流的湍流时，评估第二飞机与所指定的湍流的相互作用的风险，在所获得的风险评估值超过可接受的风险阈值的情况下，所指定的湍流位置的区域被限定为第二飞机进入的不允许区域；
[0021]-在缓冲区的边缘上检测到不允许区域的情况下以及如果实际距离小于基准距离的值，则产生一制动命令；
[0022]-如果在缓冲区的边缘上无不允许区域以及如果实际距离小于基准距离的值，则产生一制动命令；
[0023]-如果在缓冲区的边缘上无不允许区域以及如果实际距离等于标准化的最小间隔距离，则形成一制动命令；
[0024]-如果在缓冲区的边缘上无不允许区域以及如果实际距离大于最大基准距离，则产生一加速命令；
[0025]-如果在缓冲区的边缘上无不允许区域以及如果实际距离大于所推荐的最大距离，则产生一加速命令；
[0026]-将以下信息以动态模式存储并传送到交通控制单元:
[0027]-关于第二飞机和沿着第二飞机的移动方向的第一飞机的相互位置有关的信息；
[0028]-关于所选择的缓冲区的值的信息；
[0029]-关于所计算的所推荐的最大距离的值的信息；
[0030]-关于所计算的基准距离的值的信息；
[0031]-关于在第一飞机与第二飞机之间的实际距离的值的信息；
[0032]-关于切换到制动模式的必要性，关于通过第二飞机的控制系统接收制动命令、与在制动模式下的所述第二飞机的移动，以及与制动模式的终止的信息；
[0033]-关于切换到加速模式的必要性，关于由第二飞机的控制系统对加速命令的接收，关于在加速模式下的第二飞机的移动，以及关于加速模式的终止的信息；
[0034]-在所述第二飞机的显示屏上以动态模式显示至少关于第一飞机与第二飞机之间的实际距离的值的信息，至少在光指示的帮助下，关于切换到制动模式的必要性的信息，关于制动命令的接收的事件的信息，关于制动模式的执行的信息，关于制动模式的终止的信息；关于切换到加速模式的必要性的信息，关于由第二飞机的控制系统接收加速命令的事件的信息，关于加速模式的执行的信