Method and apparatus for improving the maneuverability of the aircraft at the time of the cause approach phase and subsequent nose before landing |
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申请号 | JP2007520864 | 申请日 | 2005-07-13 | 公开(公告)号 | JP5184884B2 | 公开(公告)日 | 2013-04-17 |
申请人 | エアバス オペラシオン ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ; | 发明人 | ボワスナン,ステファヌ; ローゼイ,ジャック; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 着陸前の進入段階 に引き続いて行われる機首引き起こしの際に、エアブレーキ(7)を備えた航空機の操縦性を改善する方法であって、 −4.5度を越える急角度の進入が要求される場合に、 着陸前の進入段階でエアブレーキを広げて広げられた第1の状態に保持し、航空機の進入段階における航空機の進入角度を得る第1のステップと、 所定の高度を表わすパラメータの関数として、エアブレーキの段階的移行を操作し、進入 に引き続いて行われる航空機の機首引き起こし段階の初期に、エアブレーキを第1の状態よりも引っ込んだ第2の状態に引っ込め、航空機の機首引き起こし段階の間、航空機の進入角度をほぼ同じに保つ、第2のステップと、 を含む、ことを特徴とする方法。 航空機が、エアブレーキ作動手段と、そのエアブレーキ作動手段を操作する操作手段とを備えており、 上記、第2のステップを自動的におこなう、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 上記エアブレーキをより引っ込んだ位置へ移動する操作が、通常の−3度の進入角度の後の通常の機首引き起こし段階を有する航空機と同等な外部参照物を利用した機首引き起こしが得られるように実現される、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 上記エアブレーキを徐々に引っ込める、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 上記エアブレーキを、完全に広げられた第1の状態から完全に引っ込んだ第2の状態まで引っ込める、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 上記エアブレーキを、少なくとも一部が広げられた第1の状態から少なくとも一部が引っ込んだ第2の状態まで引っ込める、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 航空機が後縁フラップを備えており、 着陸前の進入段階ではその後縁フラップを広げられた第1の状態にし、 前記急角度で進入する場合には、所定の高度を表わすパラメータを考慮してその後縁フラップをその第1の状態よりも広げられた第2の状態にするステップをさらに含む、 ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 上記後縁フラップの操作を自動的に行なう、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 上記後縁フラップを徐々に広げる、ことを特徴とする請求項7または8に記載の方法。 エアブレーキの操作と後縁フラップの操作とが連動して行われる、ことを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載の方法。 エアブレーキを第1の状態よりも引っ込んだ第2の状態に移行させる操作 が航空機のエンジン出力の調整を伴わない、 ことを特徴とする請求項 1に記載の方法。 機首引き起こし段階を通じ、エアブレーキを 第2の状態からさらに引っ込んだ状態に徐々に引っ込める、ことを特徴とする請求項 1から4、および、6から11のいずれか一項に記載の方法。 第2の状態からさらに引っ込んだ状態が完全に引っ込んだ状態である、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 機首引き起こし段階の間はエアブレーキを徐々に引っ込める動作を逆に戻すことなく行う、ことを特徴とする請求項1から 13のいずれか一項に記載の方法。 エアブレーキを広げるステップの後は着陸装置が着地するまでエアブレーキの広がりを増大させない、ことを特徴とする請求項1から 14のいずれか一項に記載の方法。 進入角度が−5.5度、迎え角が9度で進入した際の引き起こしの迎え角の変化が0.5度である、ことを特徴とする請求項1から 15のいずれか一項に記載の方法。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の垂直降下速度の関数として命令される、ことを特徴とする請求項1から 16のいずれか一項に記載の方法。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の機首引き起こしの高さの関数として命令される、ことを特徴とする請求項1から 17のいずれか一項に記載の方法。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の機首引き起こしの開始時に命令される、ことを特徴とする請求項 18に記載の方法。 −4.5度を越える急角度の進入が要求される場合に、着陸前の進入段階 に引き続いて行われる機首引き起こしの際に、エアブレーキを備えた航空機の操縦性を改善する装置であって、 作動手段(CALC1)であって、上記エアブレーキを展開するとともに進入段階の間エアブレーキを第1の状態に保持して、航空機の進入段階の間の航空機の進入角度を得る作動手段(CALC1)と、 操作手段(CALC2)であって、所定の高度を表わすパラメータを考慮して作動手段を操作するようにプログラムされ、前記急角度での進入に引き続く航空機の機首引き起こし段階の初期に、エアブレーキを第1の状態よりも引っ込んだ第2の状態に引っ込め、航空機の機首引き起こし段階の間、航空機の進入角度をほぼ同じに保つ、操作手段(CALC2)と、 を具備する、 ことを特徴とする装置。 上記操作手段(CALC2)が手動操作式の操作レバーを含み、上記操作手段(CALC2)が、その操作レバーが発する命令に応答して上記エアブレーキの引っ込めを制御する計算器を備える、 ことを特徴とする請求項 20に記載の装置。 上記操作手段(CALC2)が、閾値となる高度に到達したときに操作命令を出す計算器であり、 上記作動手段(CALC1)が、上記操作手段(CALC2)から出される命令に応答して上記エアブレーキの引っ込めを制御する計算器である、 ことを特徴とする請求項 21に記載の装置。 上記操作手段(CALC2)が、進入段階において上記エアブレーキを自動的に広げられた状態にし、 前記急角度で進入する場合には、上記操作手段(CALC2)が、所定の高度を表わすパラメータを考慮して第1の状態よりも引っ込んだ第2の状態に自動的に移行させる、 ことを特徴とする請求項 20から22のいずれか一項に記載の装置。 上記操作手段(CALC2)が、高度を考慮して(G)命令を出す計算器であり、 上記作動手段(CALC1)が、上記操作手段(CALC2)から出される命令に応答して上記エアブレーキの引っ込めを制御する計算器である、 ことを特徴とする請求項 23に記載の装置。 上記エアブレーキを、完全に広げられた第1の状態から完全に引っ込んだ第2の状態まで引っ込める、ことを特徴とする請求項 20から24のいずれか一項に記載の装置。 上記エアブレーキを、少なくとも一部が広げられた第1の状態から少なくとも一部が引っ込んだ第2の状態まで引っ込める、ことを特徴とする請求項 20から25のいずれか一項に記載の装置。 航空機が後縁フラップを備えており、 着陸前の進入段階ではその後縁フラップを広げられた第1の状態にし、 前記急角度で進入する場合には、所定の高度を表わすパラメータを考慮してその後縁フラップをその第1の状態よりも広げられた第2の状態にする、 ことを特徴とする請求項 20から26のいずれか一項に記載の装置。 エアブレーキの操作と後縁フラップの操作とが連動されている、ことを特徴とする請求項 27に記載の装置。 機首引き起こし段階の間、エアブレーキを 第2の状態からさらに引っ込んだ状態に徐々に引っ込める、ことを特徴とする請求項 20から28のいずれか一項に記載の装置。 第2の状態からさらに引っ込んだ状態が完全に引っ込んだ状態である、ことを特徴とする請求項29に記載の装置。 エアブレーキの広げの角度をエアブレーキを広げた後は着陸装置が着地するまで増加させないようにして作動の逆戻りがない、ことを特徴とする請求項 20から30のいずれか一項に記載の装置。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の垂直降下速度の関数として命令される、ことを特徴とする請求項 20から31のいずれか一項に記載の装置。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の機首引き起こしの高さの関数として命令される、ことを特徴とする請求項 20から32のいずれか一項に記載の装置。 エアブレーキを引っ込める動作が航空機の機首引き起こしの開始時に命令される、ことを特徴とする請求項 33に記載の装置。 請求項 20から34のいずれか1項に記載の装置を備える、ことを特徴とする航空機。 |
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说明书全文 | 本発明は、着陸前の進入段階とその後の機首引き起こしの際にエアブレーキを適切に操作することにより航空機の操縦性を改善することに関する。 商業輸送用の航空機では、着陸前の進入は、たいてい約−3°という古典的な進入角度γでなされる。 一般に、航空機の空気力学的特性は、特にエアブレーキと、フラップと、スラットを用いて変えることができる。 都市圏に位置する空港がいくつか開発されたことと、航空機の騒音を減らそうという努力がなされていることから、新しい特別な進入法が現われるに至った。 このような特別な進入法では、進入の際に古典的な−3°という進入角度よりも(絶対値が)はるかに大きな進入角度がますます要求されるようになっている。 一般に、進入時のこの特別な進入角度(急降下角度とも呼ばれる)は、−4.5°よりも小さな値を持つ。 必要な進入角度を維持できるよう、着陸前の進入の間を通じて航空機の速度を一定に保ちつつ、抗力/推力を平衡させる必要がある。 この種のアプローチで開発された大多数の航空機は、スクリュー・プロペラを備えている。 このタイプの装置を取り付けると、スクリューの方向のおかげで要求される進入角度に従うのに必要な揚抗比を得ることができる。 ターボジェットエンジンを備えた航空機では、必要な揚抗比を得るのに空気力学的な工夫を必要とする。 例えば航空機のパイロットがレバーで操作する作動手段(例えば水力式、電気式、機械式のジャッキ)の作用により、エアブレーキは、以下に示すいずれかの状態を取る。 したがって引っ込んだ状態では、エアブレーキは航空機の翼の上面の空気力学的な輪郭と一体化している。 逆に、広げられたそれぞれの状態(そのそれぞれの状態は特別な機能と関連しており、対応する上面に対する回転角度の値によってその状態が決まる)では、エアブレーキが揚力を低下させ、抗力を増大させる。 なお抗力の大きさは、エアブレーキの回転角度と面積に依存する。 このエアブレーキは、以下のようなさまざまな目的で使用される。 揚抗比を小さくすると、エアブレーキの回転角度を変えることで所定の速度での進入角度を大きくすることもできる。 これは、航空機が突然減圧して乗客がマスクなしに周囲の空気を呼吸できる高度までパイロットが再降下せねばならない場合にすでに利用されている。 しかし発明者は、機首を引き起こすとき(航空機が滑走路に接地する前にパイロットが航空機を起こすために操縦桿を引くとき)、この状態にある航空機の操縦性が低下していることを見いだした。 実際、航空機は、エアブレーキが引っ込んでいる場合と比べてパイロットの要求に反応するのが遅すぎる。 これは、航空機の機首を引き起こして進入角度を変化させるためには、より大きな負荷因子を発生させる必要があることと、この動作に与えられる時間が従来の進入におけるよりも短いことによる。 負荷因子を発生させるには、従来の進入におけるよりも迎え角を大きくし、したがって対地機体角を大きな値にせねばならない。 衝撃が十分に小さいことが保証される値まで進入角度を小さくするには、対地機体角を従来の進入におけるよりも大きな値に変える必要もある。 というのも、元の進入角度のほうが大きいからである。 そこで機首引き起こしの間の対地機体角は、急角度で進入する際には、従来の進入の場合のほぼ2倍の大きさになる。 進入角度が急になるほど、対地機体角の変化も大きくなる必要がある。 したがってパイロットが外部で基準にするものが完全に違ってくるため、この飛行段階における操縦は、この特別な条件では以前ほど自然ではなくなり、パイロットには適応と非常な注意が要求される。 本発明によりこれらの欠点を解消する。 本発明の別の特徴によると、着陸前の進入段階とその後の機首引き起こしの際に、エアブレーキを備えた航空機の操縦性を改善する方法は、 言い換えるならば、本発明に従ってエアブレーキを第1の状態から第2の状態に引っ込めることにより、急角度で進入する場合に、機首引き起こし段階を通じ、通常の操縦の際の外部参照物を利用した機首引き起こしとほぼ同じ迎え角を維持することが可能になる。 別の一実施態様では、エアブレーキを徐々に引っ込める。 航空機が後縁フラップを備えている別の特徴によると、本発明の方法は、着陸前の進入段階ではその後縁フラップを広げられた第1の状態にし、急角度で進入する場合には、所定の高度を表わすパラメータを考慮してその後縁フラップをその第1の状態よりも広げられた第2の状態にするステップをさらに含んでいる。 一実施態様では、後縁フラップの操作を自動的に行なう。 本発明は、着陸前の進入段階とその後の機首引き起こしの際に、エアブレーキを備えた航空機の操縦性を改善する装置も目的とする。 本発明の別の特徴によると、本発明の装置は、エアブレーキの作動手段と、そのエアブレーキ作動手段を操作する操作手段とを備えており、その操作手段が、進入段階において上記エアブレーキを自動的に広げられた状態にすることと、急角度で進入する場合には、操作手段が、所定の高度を表わすパラメータを考慮して第1の状態よりも引っ込んだ第2の状態に自動的に移行させることを特徴とする。 変形例では、操作手段は、高度を考慮して命令を出す計算器であり、作動手段は、操作手段から出される命令に応答してエアブレーキの引っ込めを制御する計算器である。 本発明は、着陸前の進入段階とその後の機首引き起こしの際に航空機の操縦性を改善する上記のタイプの装置を備える、エアブレーキが取り付けられた航空機も目的とする。 本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明と図面から明らかになろう。 大量の乗客を運ぶ図1に示した民間航空機A/Cは、2つの翼1を備えている。 図3からわかるように、それぞれのエアブレーキ7は、前縁部8の側が翼1の構造体9に対して関節接続され、軸10のまわりを回転できるようになっている。 図2と図3に示したようにエアブレーキ7が引っ込んだ状態では、ジャッキ14は、エアブレーキ7を引っ込んだ状態に維持する力を及ぼす。 本発明によれば、急角度での着陸前の進入とその後の機首引き起こしの際にエアブレーキを適切に操作することで、航空機の操縦性を改善する。 エアブレーキを第1の位置から第2の位置に引っ込める操作は、着陸装置の負荷がかかるまでは不可逆的である。 急角度でのこのような操舵では、エアブレーキの作用を補償するために航空機の設定(例えばアメリカ合衆国特許第3,589,648号のように、エンジン出力 )が変更されることはない。 エアブレーキの回転角度は例えば徐々に小さくなり、機首引き起こしを始めるのに許容できるレベルになる。 その後操縦が続けられている間にエアブレーキは継続して引っ込められ、最終的に完全に引っ込んだ状態になる(ゼロ状態と呼ばれる状態)。 エアブレーキを引っ込める操作は、極めて重要なこの飛行段階で搭乗員の仕事負担を増やさないように例えば自動的になされる。 エアブレーキを引っ込める命令がシステムから出される高度は、例えば、面の引っ込め速度、出発位置、機首引き起こし開始時の望ましい位置、鉛直方向の降下速度の関数として、以下のように計算される。 エアブレーキを引っ込めることの影響は、従来のように、ピッチングの制御に関する操縦法則を適用することによって補償される。 本発明の装置は、好ましいことに、航空機の進入角度を大きくするために降下段階でエアブレーキを利用できるようにしつつ、パイロットに、従来の進入(約−3°またはそれと同程度の進入角度)の際に把握するのに慣れている環境条件と外部基準とを再現して見せる。 言い換えるならば、エアブレーキの引っ込めには、機首引き起こしの際にほぼ同じ迎え角を維持することを可能にするという機能がある。 したがって急角度で進入して機首を引き起こす場合、エアブレーキの引っ込めには、従来の進入(−3°という進入角度)に従う機首引き起こしの際に搭乗員が認識するのとほぼ同じ参照物(特に目視できる外部の参照物)を用いた操縦(機首引き起こし)を実現させる機能がある。 実際、軌道の変更に必要な揚力は、迎え角を有意に大きくしなくても、航空機の空気力学的特性を変化させるだけで、特にエアブレーキを引っ込めるだけで発生する。 エアブレーキを引っ込めることによるこの“直接的な”揚力の発生はより迅速であり、極めて重要なこの飛行段階において、より優れた操縦性を提供する。 本発明の装置は、例えば、着陸前に急角度(例えば−5.5°に及ぶ)で進入するエアバスA318に適用される。 図6を参照すると、航空機が着陸前に小さな進入角度で進入しているときの航空機の揚力係数の変化を迎え角の関数として示したグラフが提示してある。 小さな進入角度(γ1=−3°)で進入するとき、迎え角α1appは、進入の揚力係数Cz1appに対応する。 α1appは例えば約8°である。 図7では、航空機が着陸前に急角度(例えばγ2=−5.5°)で進入している。 迎え角α2appは、進入の揚力係数Cz2appに対応する。 迎え角α2appは、例えば約9°である。 車輪が接触する際の対地機体角θ2は、例えば11°である。 機首引き起こしの間の対地機体角の変化Δθ2は、例えば7.5°である。 図8では、航空機が着陸前に急角度(γ2=−5.5°)で進入している。 迎え角α2appは、進入の揚力係数Cz2appに対応する。 迎え角α2appは、例えば約9°である。 したがって機首引き起こしの間の迎え角の変化Δα3(α3−α2app)は、0.5°である(すなわちほぼ同じ迎え角を維持することができる)。 計算した結果から、急角度(γ=−5.5°)で進入するときに本発明の装置を利用して機首引き起こしを行なう間の対地機体角の変化(Δθ3=5°)は、急角度で進入するときに本発明の装置なしで機首引き起こしを行なう間の対地機体角の変化(Δθ2=7.5°)よりも小さいことがわかる。 つまり対地機体角の変化は、小さな進入角度で得られる対地機体角の変化(Δθ1=3.5°)と同程度である。 図9を参照すると、40mと地表面の間で高度が変化していくときの進入角度と迎え角と対地機体角の変化が、時間の関数として示してある。 進入角度の変化は、対地機体角の変化および迎え角の変化と直接結びついていることがわかる。 図10を参照すると、図6〜図8を参照して説明した曲線CFSAとCFAAが示してある。 着陸前に急角度で進入した後に機首引き起こしを行なう際の航空機の操縦性の改善は、後縁フラップを適切に操作することによっても実現できる。 この改善は、エアブレーキに関して上に説明した操作によって実現される改善と同様である。 例えば着陸前の進入段階では後縁フラップを広げられた第1の状態にし、急角度で進入する場合には、所定の高度からこの第1の状態よりも広げられた第2の状態に移行させる操作を行なう。 後縁フラップは、本発明に従い、着陸前の進入段階とその後の機首引き起こしの間に、広げられた状態(曲線CFAA)からより広げられた状態(曲線CFSA)に移行する。 1つの曲線から別の曲線へのこの移行EVは、後縁フラップが広げられた状態からより広げられた状態に移るときの回転に対応する。 この回転は、例えば約5°/秒という速度で徐々になされる。 図11aを参照すると、エアブレーキを引っ込める操作を手動で行なう装置の詳細が示してある。 図11bを参照すると、閾値となる高度に到達したときにエアブレーキが自動的に作動を開始する様子が示してある。 図11cを参照すると、上記動作モードの変形例として、エアブレーキの状態が高度の連続関数である場合が記載されている。 図11bを参照して説明したように所定の高度からエアブレーキを所定の位置にするのではなく、所定の高度に対してエアブレーキを所定の位置にする。 |