專利名稱：飛行器在大坡度跑道上的自動(dòng)著陸方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器、尤其是運(yùn)輸飛機(jī)在著陸跑道上的自動(dòng)著陸方法和設(shè)備，其中所述著陸跑道具有大于預(yù)先確定值的大坡度。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語(yǔ)“(著陸跑道的)大坡度”指的是(絕對(duì)值)大于優(yōu)選地為O. 8%的預(yù)先確定值、并且更準(zhǔn)確地大于當(dāng)前自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的常見(jiàn)認(rèn)證值的坡度。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的飛機(jī)上可以開(kāi)發(fā)機(jī)載自動(dòng)著陸系統(tǒng)以允許在不良可見(jiàn)度條件下著陸。為了在沒(méi)有可見(jiàn)度(或可見(jiàn)度非常低)時(shí)進(jìn)行這樣的著陸，必須具有(常見(jiàn)的“ILS CAT II”或“ILS CAT III”類型的)可用的地面設(shè)施，這些地面設(shè)置非常昂貴。此外，GPS類型的、帶有區(qū)域增強(qiáng)(例如北美的WAAS類型或歐洲的AGNOS類型)的新引導(dǎo)裝置正在擴(kuò)展。這種不需要在每個(gè)機(jī)場(chǎng)有任何地面設(shè)施的裝置具有的精度水平使得可以考慮將此類裝置用于實(shí)施自動(dòng)著陸。即使此類裝置不允許降低最小可見(jiàn)度，在外部條件變得不利(例如側(cè)風(fēng)、紊流、順風(fēng)、前方陽(yáng)光、夜間條件)的時(shí)候自動(dòng)著陸還是比手動(dòng)著陸優(yōu)選。在設(shè)有常見(jiàn)自動(dòng)著陸功能的飛機(jī)上，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)具有拉平(flare-out)控制規(guī)貝U，該拉平控制規(guī)則允許降低飛機(jī)的豎直速度以獲得
低的沖擊豎直速度(通常-2英尺/秒)；以及 接近理論接觸點(diǎn)的沖擊點(diǎn)(通常跑道入口下游400米)。實(shí)際上,高的沖擊豎直速度(impact vertical speed)會(huì)導(dǎo)致乘客不適,并且如果該速度超過(guò)極端值，會(huì)導(dǎo)致超過(guò)飛機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)限制值。此外，如果實(shí)際沖擊點(diǎn)(impact point)離理論沖擊點(diǎn)太遠(yuǎn),那么用于飛機(jī)制動(dòng)的剩余跑道距離縮短，并且在極端情況下會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)離開(kāi)著陸滑行道。因此，必須控制這兩個(gè)主要參數(shù)(沖擊豎直速度和沖擊點(diǎn))，而航空法規(guī)要求設(shè)有自動(dòng)著陸功能的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性能示范，以表明無(wú)論外部條件如何，超過(guò)極端值的概率都保持包含在可以接受的比例以內(nèi)。通常，拉平指的是入場(chǎng)路徑的就在與地面接觸之前的部分，在拉平期間進(jìn)行飛機(jī)的矯直程序。當(dāng)前的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)被認(rèn)證為適于略微傾斜(例如+/-0. 8%)的飛機(jī)場(chǎng)，這在實(shí)際中允許覆蓋所有配置有有自動(dòng)著陸系統(tǒng)要求的CAT II和CAT III類型設(shè)施的飛機(jī)場(chǎng)。相反地，在手動(dòng)駕駛中，飛機(jī)被認(rèn)證為適于在具有更大坡度(例如+/-2%)的飛機(jī)場(chǎng)上著陸。目前在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)上不能使用(自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的)自動(dòng)著陸功能。實(shí)際上，對(duì)于拉平階段，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)通常使用無(wú)線電高度表以在海拔高度上相對(duì)于跑道定位，其中所述無(wú)線電高度表測(cè)量相對(duì)于在飛機(jī)正下方的飛機(jī)場(chǎng)的高度。在常見(jiàn)系統(tǒng)中，無(wú)線電高度表一方面用于在飛機(jī)達(dá)到給定的相對(duì)于飛機(jī)場(chǎng)的高度(其可以根據(jù)飛機(jī)速度來(lái)調(diào)節(jié)并可 以位于跑道入口前方或后方)的時(shí)候啟動(dòng)拉平；以及 另一方面用于估計(jì)跑道坡度并據(jù)此調(diào)整飛機(jī)路徑。
拉平階段通常非常短(通常為7秒)。因此，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)沒(méi)有很多可用的時(shí)間來(lái)進(jìn) 行修正。拉平規(guī)則的設(shè)定根據(jù)對(duì)接下來(lái)的程序的先驗(yàn)認(rèn)知(例如通過(guò)使用質(zhì)量和地面速度) 來(lái)調(diào)節(jié)啟動(dòng)高度和預(yù)控制(即要應(yīng)用在飛行器上的機(jī)頭上仰指令的初始值)，以正確地發(fā)起 在該階段期間要求的路徑改變。
在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)上，要解決的問(wèn)題如下在上升的跑道上，必須將拉平啟動(dòng)提前，經(jīng)常提前到在跑道入口之前，且預(yù)控制必須是 強(qiáng)的，否則地面沖擊速度會(huì)很高；以及，在下降的跑道上，必須將拉平啟動(dòng)延遲，經(jīng)常延遲到遠(yuǎn)在跑道入口之后，且預(yù)控制必須 是很弱的，否則在坡度不利于飛機(jī)制動(dòng)的情況下飛機(jī)輪子的沖擊區(qū)域非常遠(yuǎn)離跑道入口。
因此，在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)上，甚至必須在啟動(dòng)拉平之前但也在跑道入口之前 知道跑道坡度，包括在上升的跑道上。目前，允許確定跑道坡度的可用無(wú)線電高度表信息只 能由飛機(jī)下方(而不是飛機(jī)前方)的無(wú)線電高度表來(lái)測(cè)量。
此外，由于不保證連續(xù)性，所以很少考慮使用在跑道入口之前的坡度信息來(lái)推出 跑道坡度。
因此，常見(jiàn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)無(wú)法用可用裝置、即僅有的無(wú)線電高度表來(lái)在具有大坡 度的跑道上進(jìn)行自動(dòng)著陸。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決這些缺陷。本發(fā)明涉及用于進(jìn)行飛行器在具有大坡度的著陸跑道 上的自動(dòng)著陸的方法，其中所述大坡度大于預(yù)先確定的值，并優(yōu)選地大于當(dāng)前自動(dòng)駕駛系 統(tǒng)的常見(jiàn)認(rèn)證值。
為此，根據(jù)本發(fā)明，所述方法的顯著之處在于，在包括拉平階段的著陸時(shí)，當(dāng)飛行 器接近跑道時(shí)，在所述飛行器上實(shí)施以下操作提前地自動(dòng)將跑道坡度值傳輸給飛行器的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)；以及 所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用該坡度值，以自動(dòng)管理飛行器的拉平階段。
因此，借助于本發(fā)明，通過(guò)提前接收著陸跑道的坡度值，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠足以預(yù) 計(jì)在下文中詳細(xì)說(shuō)明的拉平路徑的具體特征(拉平路徑在大幅上升或大幅下降的跑道上顯 著不同)，并因此能夠自動(dòng)地管理拉平階段并因此能夠自動(dòng)管理飛行器的著陸。
有利地，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以使用提前接收的跑道坡度值，以確定拉平啟動(dòng)高度；和/或確定飛行器在拉平時(shí)的機(jī)頭上仰值；和/或確定適于飛行器預(yù)計(jì)路徑的基準(zhǔn)剖面(reference profile);和/或 在拉平階段啟用飛行器專門的額外空氣動(dòng)力表面，主要是空氣制動(dòng)器。
此外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，至少對(duì)跑道的必須進(jìn)行拉平的部分(一般介于跑道 上游入口和輪子沖擊的最大間隔區(qū)域之間，例如所述上游入口下游900米處)確定跑道坡度 值，該坡度值然后被自動(dòng)傳輸給飛行器的所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
為此，有利地
所述跑道坡度值由飛行器的操作員手動(dòng)地輸入；和/或 所述跑道坡度值來(lái)自于機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)；和/或
基于來(lái)自于機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)的跑道剖面自動(dòng)地計(jì)算所述跑道坡度值；和/或通過(guò)至少一個(gè)布置在飛行器上的傳感器來(lái)自動(dòng)地測(cè)量所述跑道坡度值，其中所述傳感器測(cè)量飛行器前方的距離。還可以考慮結(jié)合上述方法中的幾個(gè)來(lái)確定跑道坡度值。此外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，實(shí)施監(jiān)控方法，以能夠檢測(cè)所述坡度值的錯(cuò)誤值。優(yōu)選地，實(shí)施以下監(jiān)控方法中的至少一個(gè)
基于飛行器的無(wú)線電高度表提供的數(shù)據(jù)和飛行器的豎直慣性速度之間的比較來(lái)估計(jì)附屬坡度值，并將所述附屬坡度值與所述坡度值進(jìn)行比較；
在飛行器的無(wú)線電高度表確定的飛行過(guò)的飛機(jī)場(chǎng)剖面和存儲(chǔ)在機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)中的飛機(jī)場(chǎng)剖面之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)；
在飛行器上通過(guò)機(jī)載傳感器自動(dòng)測(cè)量附屬坡度值，并將所述附屬坡度值與所述坡度值進(jìn)行比較。包括出于提高效率及可靠性的原因，還可以考慮組合上述監(jiān)控方法中的幾個(gè)。有利地，如果檢測(cè)到錯(cuò)誤的坡度值，就實(shí)施以下操作中的至少一個(gè)
發(fā)出報(bào)警；
優(yōu)選地通過(guò)報(bào)警要求飛行器機(jī)組人員實(shí)施重飛；
控制自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，以進(jìn)行自動(dòng)重飛；
優(yōu)選地通過(guò)顯示為機(jī)組人員提供關(guān)于故障起因和待采取的行動(dòng)的信息。本發(fā)明還涉及用于飛行器在具有大坡度著陸跑道上自動(dòng)著陸的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備的顯著之處在于，該設(shè)備包括
用于以提前的方式自動(dòng)將跑道坡度值傳輸給飛行器的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的裝置；以及 所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用所述坡度值，以自動(dòng)地管理飛行器的拉平階段。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括以下裝置中的至少一個(gè)
至少一個(gè)用于確定跑道坡度值的裝置；和
至少一個(gè)用于監(jiān)控所述跑道坡度值的裝置。本發(fā)明還涉及一種飛行器，尤其是運(yùn)輸飛機(jī)，所述飛行器設(shè)有例如如上所述的自動(dòng)著陸設(shè)備。


附圖中的圖將使得能夠理解如何實(shí)施本發(fā)明。附圖中相同的參考標(biāo)識(shí)表示相似元件。圖1為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的框圖。圖2和圖3分別示意地示出了針對(duì)上升跑道和下降跑道的著陸。圖4示意地示出了在飛行器前方的跑道的距離測(cè)量。圖5為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特定計(jì)算裝置的框圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中示意地示出的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I用于實(shí)施飛行器AC、尤其是運(yùn)輸飛機(jī) 在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)著陸跑道上的自動(dòng)著陸。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)“(著陸跑道的)大坡度”指的是(絕對(duì)值)大于預(yù)先確定的值、并更準(zhǔn)確地大于當(dāng)前自動(dòng) 駕駛系統(tǒng)的常見(jiàn)認(rèn)證值的坡度，其中所述預(yù)先確定的值優(yōu)選地為O. 8%;以及“預(yù)控制”指的是應(yīng)用在飛行器AC上以產(chǎn)生拉平的機(jī)頭上仰指令的初始值，允許正確地 發(fā)起拉平階段期間必需的路徑改變。
在圖2和圖3中分別示出了對(duì)于上升跑道和下降跑道在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)上的 示例性著陸。在該圖2和圖3中一方面以點(diǎn)劃線示出了在(上游入口 3的)水平跑道2上的當(dāng)前著陸路徑T0，同時(shí)以箭 頭4突出示出拉平啟動(dòng)位置和對(duì)應(yīng)的相對(duì)于地面S的高度；并且另一方面以虛線示出了在傾斜跑道2A、2B上的當(dāng)前著陸路徑T1A、T1B，同時(shí)以箭頭5A、 5B突出示出了對(duì)應(yīng)的拉平啟動(dòng)位置。
在該情況下對(duì)于上升跑道2A，如圖2所示，必須將拉平啟動(dòng)提前，經(jīng)常提前到跑道2A的入口 3之 前，而且預(yù)控制(即應(yīng)用在飛行器AC上的機(jī)頭上仰指令的初始值)必須是強(qiáng)的，否則地面沖 擊速度會(huì)非常高；并且對(duì)于下降跑道2B,如圖3所示,必須將拉平啟動(dòng)延遲,經(jīng)常延遲到遠(yuǎn)在跑道2B的入口 3 之后，并且預(yù)控制必須很弱，否則在飛行器AC制動(dòng)時(shí)坡度不利的情況下飛行器AC輪子的沖 擊區(qū)域會(huì)非常遠(yuǎn)離跑道2B的入口 3。
因此，在具有大坡度的飛機(jī)場(chǎng)上，甚至必須在拉平啟動(dòng)之前但也在跑道的入口 3 之前知道跑道2A、2B的坡度，包括在上升跑道2A上。
根據(jù)本發(fā)明，所述機(jī)載設(shè)備I包括自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)著陸 功能。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備I還包括用于自動(dòng)將(用于著陸的)跑道2A、2B的坡度值以提前的方式傳輸給所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng) 6的裝置，尤其是連接裝置7 ；以及所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用該坡度值，來(lái)自動(dòng)地管理飛行器AC的拉平階段。該管理通過(guò) 自動(dòng)產(chǎn)生指令控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述指令控制自動(dòng)應(yīng)用于飛行器AC的設(shè)置裝置(未示出)， 例如控制表面、引擎和/或制動(dòng)器，如點(diǎn)劃線箭頭14所示。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，所述設(shè)備I還包括以下在下文中細(xì)述的元件用于確定由連接裝置7傳輸給所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6的跑道2A、2B的坡度值的裝置組8 ；以及監(jiān)控裝置組9，如下所述，所述監(jiān)控裝置組例如通過(guò)連接裝置10和11與連接裝置7和 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6連接，并用于監(jiān)控該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用的跑道坡度值。
所述設(shè)備I還包括以下元件中的至少一些，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這些元件在圖1中集合 在一起成為一個(gè)單元12，該單元通過(guò)連接裝置13與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6連接，所述元件用于為 該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供信息，這些元件如下在下文中細(xì)述的當(dāng)前信息源組，該當(dāng)前信息源組允許確定飛行器AC的飛行參數(shù)的當(dāng)前值；
一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；以及
界面裝置，尤其是與屏幕關(guān)聯(lián)的鍵盤或任何其他常見(jiàn)的允許駕駛員在設(shè)備I中輸入數(shù)據(jù)的裝置。所述信息源組可以例如包括
空氣數(shù)據(jù)計(jì)算器ADC;
慣性參照系IRS ；以及 飛行管理系統(tǒng)FMS。所述設(shè)備I還包括顯示裝置15，該顯示裝置例如通過(guò)連接裝置16與組9連接，并被設(shè)置為向飛行器的駕駛員呈現(xiàn)關(guān)于實(shí)施本發(fā)明的信息，如下所詳述的。因此，通過(guò)提前接收著陸跑道2A、2B的坡度值，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6能夠足夠地預(yù)計(jì)在下文中細(xì)述的在拉平路徑上的具體特征(該拉平路徑在大幅上升或大幅下降的跑道上顯著地不同)，并且因此能夠自動(dòng)地管理拉平階段并因此能夠自動(dòng)地管理飛行器AC的著陸。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6可以以不同的方式并特別地以如下文所述的方式來(lái)使用提前接收到的跑道坡度值，從而
確定拉平啟動(dòng)高度；
確定飛行器AC在拉平時(shí)的機(jī)頭上仰(預(yù)控制)值；
確定適于飛行器AC的預(yù)計(jì)路徑的基準(zhǔn)剖面；以及 在拉平階段啟用飛行器AC專門的額外空氣動(dòng)力表面，主要為空氣制動(dòng)器。因此，在第一實(shí)施例中，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用接收到的(跑道的)坡度值，來(lái)確定拉平啟動(dòng)高度。為此，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用至少一個(gè)預(yù)先確定的表格，該表格提供取決于所述坡度值和所述飛行器AC上例如通過(guò)單元12而可獲得的其他參數(shù)(飛行器AC的質(zhì)量和地面速度)的拉平啟動(dòng)高度。例如存儲(chǔ)在系統(tǒng)6或單元12中的該表格代表飛行器AC，并至少部分地通過(guò)實(shí)驗(yàn)、仿真和/或飛行測(cè)試來(lái)確定。在第二實(shí)施例中，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用接收到的坡度值，來(lái)確定拉平預(yù)指令(即拉升指令的初始值)。為此，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6也使用至少一個(gè)預(yù)先確定的表格，該表格指示取決于所述坡度值和所述飛行器AC上例如通過(guò)單元12而可獲得的其他參數(shù)(飛行器AC的質(zhì)量和地面速度)的預(yù)指令值。例如存儲(chǔ)在系統(tǒng)6或單元12中的該表格代表飛行器AC，并也至少部分地通過(guò)實(shí)驗(yàn)、仿真和/或飛行測(cè)試來(lái)確定。在第三實(shí)施例中，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用接收到的坡度值，來(lái)確定適于飛行器AC的預(yù)計(jì)路徑的基準(zhǔn)剖面。該路徑允許具有可用基準(zhǔn)(可以控制飛行器AC在該可用基準(zhǔn)附近)以補(bǔ)償任何可能的干擾并因此降低沖擊點(diǎn)和沖擊豎直速度的散布。確定剖面；取決于初始條件和已知的最終條件，該剖面限定適于例如以在所期望的沖擊距離處的-2. 5英尺/分鐘的豎直速度為目標(biāo)的基準(zhǔn)路徑。該基準(zhǔn)剖面可以限定相對(duì)于跑道的豎直速度。該相對(duì)于跑道的豎直速度是多個(gè)組成部分之和由飛行器的慣性速度造成的組成部分和與跑道坡度相關(guān)的組成部分?，F(xiàn)在，根據(jù)該相對(duì)于跑道的豎直速度剖面，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的積分來(lái)確定相對(duì)于地面的高度剖面。在第四實(shí)施例中，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用接收到的坡度值，來(lái)在拉平階段控制飛行器AC專門的、通常不在拉平階段使用的額外空氣動(dòng)力表面，例如空氣制動(dòng)器。這些空氣動(dòng) 力表面允許使得控制更加簡(jiǎn)單，尤其是在期望在非常下降的斜面上著陸的時(shí)候，對(duì)于非常 下降的斜面，飛行器AC自然的趨勢(shì)很可能會(huì)導(dǎo)致沖擊區(qū)域非常遠(yuǎn)離目標(biāo)位置。
還可以考慮將上述關(guān)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6使用坡度值的實(shí)施例中的幾個(gè)進(jìn)行結(jié)合。
此外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)備I包括所述至少對(duì)于跑道2A、2B在要進(jìn)行拉平 處的部分確定跑道坡度值的組8，所述坡度值然后通過(guò)連接裝置7被自動(dòng)地傳輸給所述自 動(dòng)駕駛系統(tǒng)6。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6所必需的、尤其是用于實(shí)施上述功能的關(guān)于跑道的信息是跑 道的發(fā)生拉平的部分(通常介于跑道2A、2B的入口 3和輪子的最大沖擊區(qū)域之間，通常在入 口 3下游900米處)的跑道坡度。
所述組8可以包括用于確定所述坡度值的不同裝置。
在第一實(shí)施例中，所述組8可以包括界面，尤其是例如在FMS系統(tǒng)上已有的界 面，該界面允許駕駛員手動(dòng)地輸入跑道(在發(fā)生拉平的跑道部分上)的中位坡度(median slope)。該數(shù)據(jù)可在某些入場(chǎng)地圖(approach map)上獲得或在缺省情況下可以為飛行器 AC能夠在其上操作的飛機(jī)場(chǎng)預(yù)先準(zhǔn)備好。在該實(shí)施例中，由于在準(zhǔn)備入場(chǎng)的時(shí)刻指示信息， 所以要對(duì)FMS系統(tǒng)進(jìn)行的更改非常小，并且使用該系統(tǒng)的操作程序仍是簡(jiǎn)單的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備I通過(guò)FMS系統(tǒng)(或其他任何等同的系統(tǒng))包括 數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)與發(fā)生拉平的跑道部分的每個(gè)跑道坡度信息關(guān)聯(lián)。在該實(shí)施例中，當(dāng)駕 駛員在FMS系統(tǒng)中選擇該駕駛員期望在其上著陸的跑道時(shí)，F(xiàn)MS系統(tǒng)自動(dòng)向自動(dòng)駕駛系統(tǒng) 6提供必需的跑道坡度信息，不需要額外的機(jī)組人員干預(yù)，因此相對(duì)于上述第一實(shí)施例減少 了機(jī)組人員的工作負(fù)荷。
在上述最后實(shí)施例的一個(gè)替代方案中，數(shù)據(jù)庫(kù)可以包括整個(gè)跑道2A、2B的剖面 (而不是跑道的在發(fā)生拉平的跑道部分上的中位坡度)。在該情況下，簡(jiǎn)單地從包含在該數(shù) 據(jù)庫(kù)中的信息中提取自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6所必需的信息(即實(shí)施拉平的部分的中位坡度)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述組8包括至少一個(gè)專門的傳感器，該傳感器裝 載在飛行器AC上，并且用于測(cè)量跑道坡度值。該傳感器(例如是單元12的一部分)可以是 在無(wú)線電電場(chǎng)中工作的“雷達(dá)”類型的或是基于激光測(cè)量的“激光雷達(dá)”，或者它可以對(duì)應(yīng)于 激光測(cè)距儀。如圖4中的直線束20所示，該傳感器進(jìn)行飛行器AC之前的距離測(cè)量。在該 實(shí)施例中，不需要機(jī)組人員的任何干預(yù)，并且組8甚至可以在不存在于FMS系統(tǒng)的上述數(shù)據(jù) 庫(kù)中的跑道2A、2B上工作，或可以在FMS系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下工作。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，組8包括上述實(shí)施例中的幾個(gè)，因此允許無(wú)論何種 故障情況(包括FMS系統(tǒng)的故障)都將坡度值提供給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6,包括對(duì)于在FMS系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有涉及的跑道或?qū)τ趯ふ业男畔⒉辉谌雸?chǎng)地圖上可獲得的跑道。
在本發(fā)明的所有允許確定跑道坡度值并將該值提供給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6的實(shí)施例 中，存在提供的信息是錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)?！板e(cuò)誤的”指的是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6處可用的信息非常不 同于實(shí)際值，無(wú)論什么原因造成該情況。特別地機(jī)組人員在輸入坡度值的時(shí)候可能會(huì)犯錯(cuò)誤(例如他們可能會(huì)輸入2%而不是O. 2%)或 可能在符號(hào)上犯錯(cuò)誤(1%而不是_1%)；數(shù)據(jù)庫(kù)一般包含有關(guān)于數(shù)千條跑道的信息，與一個(gè)跑道相關(guān)的數(shù)據(jù)可能會(huì)在生成數(shù)據(jù) 庫(kù)的時(shí)候或因?yàn)镕MS系統(tǒng)的錯(cuò)誤操作而分配給另一個(gè)跑道； 機(jī)組人員可能會(huì)在FMS系統(tǒng)中選擇正確的跑道，但可能會(huì)在選擇時(shí)在著陸方向上犯錯(cuò)誤；以及
機(jī)組人員可能會(huì)在FMS系統(tǒng)中選擇正確的跑道和正確的方向，但在最后時(shí)刻決定改變著陸方向，例如為了避免風(fēng)向的突變。為了彌補(bǔ)這些缺陷，組9包括用于實(shí)施監(jiān)控以能夠檢測(cè)所述坡度值的錯(cuò)誤值的裝置(未不出)。在第一實(shí)施例中，組9包括用于在至少一個(gè)預(yù)先確定的時(shí)間檢測(cè)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6提供的跑道坡度值和通過(guò)測(cè)量確定或直接測(cè)量的坡度值之間的偏差。在該情況下，組9包括用于實(shí)施跑道實(shí)際坡度的估計(jì)的裝置21，該估計(jì)是基于由飛行器AC的無(wú)線電高度表提供的值和飛行器AC的慣性豎直速度之間的比較的，其中所述慣性豎直速度目前通過(guò)單元12的裝置來(lái)獲得。這些裝置21允許計(jì)算相對(duì)于跑道的豎直速度。如圖5所示，這些裝置21
通過(guò)連接裝置22接收由無(wú)線電高度表提供的高度值并通過(guò)連接裝置23接收由慣性單元提供的慣性豎直速度；
將高度值提交給高通濾波器234，并將慣性豎直速度提交給低通濾波器25 ；以及通過(guò)一個(gè)元件26計(jì)算分別通過(guò)連接裝置27和28接收到的濾波器24和25的結(jié)果之間的差別，并通過(guò)連接裝置29提供結(jié)果，即由跑道坡度造成的豎直速度。基于該數(shù)據(jù)，組9的裝置現(xiàn)在通過(guò)使用飛行器AC的地面速度來(lái)計(jì)算等同坡度值。然后將該等同坡度值與待監(jiān)控的所述坡度值進(jìn)行比較。在另一個(gè)實(shí)施例中，組9的裝置實(shí)施由無(wú)線電高度表確定的正在飛過(guò)的飛機(jī)場(chǎng)的剖面(profile)和存儲(chǔ)在尤其是FMS的數(shù)據(jù)庫(kù)中的飛機(jī)場(chǎng)剖面之間的關(guān)聯(lián)。對(duì)于在拉平區(qū)域中具有顯著的坡度改變的跑道剖面，該實(shí)施例的魯棒性比之前的實(shí)施例更高。在另一個(gè)實(shí)施例中，組9包括用于在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6處可用的跑道坡度和來(lái)自于允許直接測(cè)量跑道坡度的傳感器的跑道坡度之間進(jìn)行比較的裝置，如上文參照?qǐng)D4所述。該解決方案允許在飛過(guò)跑道入口 3之前足夠早(通常在大約100英尺處)不一致。此外，在本發(fā)明的一個(gè)最后的實(shí)施例中，可以在組9中結(jié)合上述實(shí)施例中的幾個(gè)。此外，如果組9檢測(cè)到錯(cuò)誤的坡度值，則所述設(shè)備I實(shí)施以下操作中的至少一個(gè) 它通過(guò)報(bào)警裝置17 (例如通過(guò)連接裝置18連接到組9)在駕駛艙中發(fā)出“聲音”和/
或“視覺(jué)”類型的報(bào)警以警告駕駛員；
它通過(guò)啟動(dòng)合適的報(bào)警(例如通過(guò)所述報(bào)警裝置17)要求飛行器AC的機(jī)組人員實(shí)施重飛。該報(bào)警應(yīng)在考慮到機(jī)組人員的反應(yīng)時(shí)間的情況下，允許進(jìn)行重飛，同時(shí)保證飛行器AC的完好性(避免任何以高豎直速度與跑道碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，包括在重飛程序期間)；
它優(yōu)選地通過(guò)顯示裝置15向機(jī)組人員提供關(guān)于故障起因和在同一飛機(jī)場(chǎng)上通過(guò)新入場(chǎng)成功著陸要采取的行動(dòng)的信息。例如它可以要求機(jī)組人員確認(rèn)提供給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6的坡度值和/或通過(guò)界面來(lái)更改該坡度值。在一個(gè)替代實(shí)施例中，如果組9檢測(cè)到錯(cuò)誤的坡度值，則自動(dòng)控制所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6，以進(jìn)行自動(dòng)重飛，由此特別地允許不考慮機(jī)組人員的反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I因此具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。特別地，該設(shè)備允許調(diào)節(jié)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6，以使得該系統(tǒng)能夠在具有大坡度的跑道2a、2b上進(jìn)行自動(dòng)著陸； 通過(guò)組8向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)6提供跑道2a、2b的坡度值；和檢測(cè)到提供給自 動(dòng)駕駛系統(tǒng)6的坡度值和測(cè)量值之間的可能的不一致性，其中所述測(cè)量值特別地由無(wú)線電高度表在飛過(guò)跑道時(shí)實(shí)現(xiàn)或由在拉平啟動(dòng)之前測(cè)量跑道坡度的傳感器實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種飛行器(AC)在具有坡度的著陸跑道(2A、2B )上自動(dòng)著陸的方法，其中所述坡度大于預(yù)先確定的值， 在該方法中，在進(jìn)行包括拉平階段的著陸時(shí)，當(dāng)所述飛行器接近所述跑道(2A、2B)時(shí)，在所述飛行器上實(shí)施以下操作 提前地自動(dòng)將所述跑道(2A、2B)的坡度值傳輸給所述飛行器(AC)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6);以及 所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)自動(dòng)管理所述飛行器(AC)的拉平階段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)確定拉平啟動(dòng)高度。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)確定所述飛行器(AC)在拉平時(shí)的機(jī)頭上仰值。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)確定適于所述飛行器(AC)的預(yù)計(jì)路徑的基準(zhǔn)剖面。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)在所述拉平階段啟用所述飛行器專門的額外空氣動(dòng)力表面。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，至少對(duì)所述跑道(2A、2B)的進(jìn)行拉平的部分確定所述跑道(2A、2B)的坡度值，然后自動(dòng)將坡度值傳輸給所述飛行器(AC)的所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述跑道(2A、2B)的所述坡度值由所述飛行器(AC)的操作員手動(dòng)地輸入。
8.如權(quán)利要求6和7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述跑道(2A、2B)的所述坡度值來(lái)自于機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于來(lái)自于機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)的跑道剖面來(lái)自動(dòng)地計(jì)算所述跑道(2A、2B)的所述坡度值。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)至少一個(gè)布置在所述飛行器(AC)上的傳感器來(lái)自動(dòng)地測(cè)量所述跑道(2A、2B)的所述坡度值，其中所述傳感器測(cè)量所述飛行器(AC)前方的距離。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，實(shí)施監(jiān)控方法，以能夠檢測(cè)所述坡度值的錯(cuò)誤值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，實(shí)施以下監(jiān)控方法中的至少一個(gè) 基于所述飛行器(AC)的無(wú)線電高度表提供的數(shù)據(jù)和所述飛行器(AC)的慣性豎直速度之間的比較來(lái)估計(jì)附屬坡度值，并將所述附屬坡度值與所述坡度值進(jìn)行比較； 在由所述飛行器(AC)的無(wú)線電高度表確定的飛行過(guò)的飛機(jī)場(chǎng)剖面和存儲(chǔ)在機(jī)載數(shù)據(jù)庫(kù)中的飛機(jī)場(chǎng)剖面之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)；和 在所述飛行器(AC)上通過(guò)機(jī)載傳感器自動(dòng)測(cè)量附屬坡度值，并將所述附屬坡度值與所述坡度值進(jìn)行比較。
13.如權(quán)利要求11和12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，如果檢測(cè)到錯(cuò)誤的坡度值，就實(shí)施以下操作中的至少一個(gè) 發(fā)出報(bào)警；要求飛行器機(jī)組人員實(shí)施重飛；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)實(shí)施自動(dòng)重飛；以及向機(jī)組人員提供關(guān)于故障起因和待采取的行動(dòng)的信息。
14.一種飛行器(AC)在具有大于預(yù)先確定值的坡度的著陸跑道(2A、2B)上自動(dòng)著陸的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括用于以提前的方式自動(dòng)將所述跑道(2A、2B)的坡度值傳輸給所述飛行器(AC)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)的裝置(7);以及所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，來(lái)自動(dòng)地管理所述飛行器(AC)的拉平階段。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括以下裝置中的至少一個(gè)至少一個(gè)用于確定所述跑道(2A、2B)的所述坡度值的裝置(8);以及至少一個(gè)用于監(jiān)控所述跑道(2A、2B )的所述坡度值的裝置(9 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及飛行器在大坡度跑道上的自動(dòng)著陸方法和設(shè)備。所述設(shè)備(1)包括用于以提前的方式自動(dòng)將跑道坡度值傳輸給飛行器的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)的裝置(7)，并且，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(6)使用所述坡度值，以在著陸時(shí)自動(dòng)管理拉平階段。
文檔編號(hào)G05D1/10GK103064421SQ201210409368
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者T.布雷, J.米勒, M.加利 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)化股份公司