JPH02270699A - 航空機運動コマンド電子飛行制御システムおよび航空機のピッチ軸の動きを制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術の分野 この発明は、航空機運動コマンド飛行制御システムに関
し、より特定的には航空機運動コマンド飛行制御システ
ムの動作の着陸モードに関するものである。

発明の背景 ごく最近まで、民間航空機の主要な飛行制御システムは
、機械ケーブルを利用し、パイロットの発生する制御入
力を航空機の操縦翼面へ送信してきた。パイロットが発
生する人力は、航空機のコックビット内のパイロット席
（および副操縦士席）の前に位置するコラム、車輪およ
び方向舵ペダル等種々のピッチ、ロールおよびヨー軸制
御装置をパイロットが動かすことによりつくり出される
。

航空機の操縦翼面は航空機の昇降舵、補助翼、スポイラ
および方向舵を含む。動作において、パイロットは、航
空機が空間における所望の飛行経路に従うような態様で
操縦翼面を位置決めするように、種々のピッチ、ロール
およびヨー軸制御装置を動かすことにより、航空機を手
動で「飛行させる」。航空機のｆｆｉ量、重心位置、空
気力学的形状および飛行包囲線における位置が、所望の
飛行経路に従うためにパイロットがどのようにピッチ、
ロールおよびヨー軸制御装置を位置決めするかを決定す
る。これらの要素のいかなるものにおける変更も同じ運
動を達成しているときでさえ、制御装置の位置が異なる
ことを必要とするであろう。

特に、悪天候条件（たとえば乱気流、風の剪断、降雨お
よび視界不良等）においては、ピッチ、ロールおよびヨ
ー軸制御装置の手動操作に加えて航法その他装置の手動
操作からくるパイロットの作業負荷は過度に高くなり得
る。過度なパイロットの作業負荷により、特に進入、フ
レアおよび着陸等飛行の決定的な部分の間に安全面で譲
歩する可能性がある。

数年来、油圧式動力の操縦翼面、「フィール」（ｆ　ｅ
ｅ　ｌ）システム、比率切換器およびヨーダンパ等の飛
行制御システムの改良が、航空機が異なった重心位置お
よびその飛行包囲線の異なった部分で動作しているとき
に、パイロットの作業負荷を減じかつ所与のパイロット
の制御入力へのより均一な飛行機の応答を提供するため
に助けとなってきた。これらの改良は、正常な動作条件
下のパイロットの作業負荷を減じるための助けとなった
が、悪天候条件でのパイロットの作業負荷の問題は部分
的に解決しただけである。悪天候条件でのパイロットの
作業負荷の問題が部分的にしか解決されなかったのは、
これらの改良をもってしても、パイロットが航空機を飛
行させる基本的な方法は、変わらずそのままだったから
である。・・・パイロットは依然としてピッチ、ロール
およびヨー軸制御装置を位置決めすることにより、直接
操縦翼面位置をコマンドする。

現在開発されている民間輸送航空機の世代は、パイロッ
トの作業負荷に多量の軽減をもたらし、飛行品質に多量
の改良を与えると期待される電子飛行制御システムを特
徴とする。フライバイワイヤ（ＦＢＷ）（ｆ　ｌｙ−ｂ
ｙ−ｗｉ　ｒｅ）およびフライバイライト（ＦＢＬ）（
ｆｌｙ−ｂｙ−１ｉ　ｇｈ　ｔ）飛行制御システム等の
電子飛行制御システムは、操縦翼面位置以外のパラメー
タを、利用可能な制御装置でパイロットがコマンドする
ことを可能にする。たとえば、次代のボーイング社の航
空機に現在使用を考慮されている１つのシステムは、パ
イロットが、ピッチ軸制御装置を介してピッチ姿勢変化
率をコマンドすることを可能にする。ピッチ軸制御装置
は、従来の、制御車輪、コラムまたはサイトスチック制
御装置のいずれかの形式で現在考慮されている。パイロ
ットによる制御装置の位置決めに基づき、電子飛行制御
システムは、飛行機の実際のピッチ姿勢変化率がパイロ
ットのコマンドするピッチ姿勢変化率に追随するために
必要とされる態様で、動くように航空機の昇降舵をコマ
ンドする。言い換えれば、ピッチ軸制御装置への所与の
人力が、航空機のピッチ軸の所与の変化率をコマンドす
る。制御装置を中立位置に戻すことは、変化率をゼロに
するのであって、ピッチ姿勢をゼロにするのではない。

結果として、制御装置が中立位置に置かれると、航空機
は事前に設定されたピッチ姿勢を維持する。１つのピッ
チ姿勢から異なるピッチ姿勢へ変更するには、所望のピ
ッチ姿勢が達成されるまで、パイロットが制御装置を動
かしてピッチ姿勢を減少（または増加）させることが必
要になる。つまり、ピッチ軸制御装置の動きが、ピッチ
姿勢の変化を起こし、ひいては最終的に航空機が水平姿
勢（もしこれが所望のピッチ姿勢なら）に達する結果と
なり、この時点で制御装置は中立位置に動かされる。

ピッチ軸制御装置の動きの大きさが、ピッチ姿勢の変化
率の大きさを制御する。

先述のシステムは、パイロットの作業負荷を減する、と
いうのは、電子飛行制御システムが、航空機の慣性また
は空気力学的形状もしくは飛行包囲線における位置、ま
たは乱気流および風の剪断等の外部の擾乱の存在に関係
なく、パイロットによるピッチ姿勢変化率コマンドに、
航空機が従うことを強制するからである。ピッチ姿勢変
化率電子飛行制御システムは、飛行の離陸、上昇、巡航
および降下の部分の間におけるピッチ軸飛行品質をかな
り改良すると期待されるが、着陸のフレア部分の間にお
ける、ピッチ姿勢変化率コマンドの使用は、２つの特定
領域での問題を提示している。

第１に、従来のフレア運動ではパイロットは制御コラム
を引き戻し、航空機の主車輪が滑走路に触れる、すなわ
ち、航空機が着陸するまでそのままに留める。この行為
は、どこまで操縦桿（ｓ　ｔ　１ｃｋ）が引き戻されお
よび留められたかに依存するピッチ姿勢の変化を生じさ
せる。ピッチ姿勢変化率電子飛行制御システムでは、ピ
ッチ姿勢の変化はピッチ軸制御装置へ、安定した引きや
、保留（ｐｕｌｌ　　ａｎｄ　　ｈｏｌｄ）ではなく、
制御パルスを与えることにより引き起こされる。この手
順の相違により、着陸のフレア部分の間に、上記の形式
のピッチ姿勢変化率電子飛行制御システムが使用される
ためには、パイロットの再訓練およびそのような再訓練
に関連の付加的な出費が必要である。第２の問題の領域
は、オーバフレアの危険性に関連する。低沈下速度着陸
を生じさせる角度を航空機のピッチ姿勢が達成する正確
な時点に、パイロットがピッチ軸制御装置を戻り止め（
つまり中立）の位置へ戻さなければ、ピッチ姿勢変化率
電子飛行制御システムを使ってのオーバフレアの危険性
は実質的に増大される。ピッチ姿勢が変化すれば、ピッ
チ姿勢変化率電子飛行制御システムを使用するパイロッ
トは、低沈下速度着陸を継続するために必要なピッチ姿
勢をつくり出す位置へピッチ軸制御装置を動かす必要が
ある。

要約すれば上記の形式のピッチ姿勢変化率電子飛行制御
システムでは着陸のフレア部分の間従来とは異なるパイ
ロットの運動技術が必要である。

前述の問題を避けるために容易に思いつく１つの方法は
、着陸のフレア部分の間は、ピッチ姿勢変化率電子飛行
制御システムを不活性状態にすることである。この方策
には、通常電子飛行制御システムにより提供される乱気
流の拒絶、形状マスキングおよび飛行包囲線位置マスキ
ング効果のすべてを失うという不都合がある。フレアは
、飛行についてのパイロットの作業負荷の高い割合を占
めるので、着陸フレアの間に操作品質および乱気流の拒
絶の利益を失うことは、非常に望ましくない。

先述のおよびその他の問題を避けるために既に提案され
た１つの方策は、パイロット・イン・ザ・ループ航空機
運動コマンド電子飛行制御システムのためのフレア制御
修正を設けることである。

フレアの間、パイロットピッチ制御コマンドは、公称−
３°グライドスロープの基準飛行経路角度を越える増分
飛行経路角度コマンドとして解釈される。フレア制御修
正が、突風、風および風の剪断の影響をマスキングする
運動コマンドシステムの恩恵と航空機の重量、均衡、お
よび空気力学的形状におけるバリエーションを保持しな
がら、従来の飛行操縦技術（すなわちピッチ制御装置に
よるプルとホールド）が使用されることを可能にする。

このような方策は「着陸フレアのための飛行経路角度コ
マンド飛行制御システム」の名称でサンクリチ（Ｓａｎ
ｋｒｉｔｈｉ）、ペルトン（Ｐｅｌｔｏｎ）両氏により
１９８８年１２月８日に出願され、この発明の該受入に
ｊ渡された米国出願連続番号第２８２２６５号に述べら
れている。

このような方策は、先述の問題を解決するが、知られて
いる２つの不利益を有する。特に、多くのパイロットが
感じるのは、着陸フレアの間に直接飛行経路を制御する
ことから、航空機の姿勢の直接的制御により間接的に航
空機の飛行経路を制御することへと彼等の仕事が変化す
る点である。この「感覚」は地面が接近するとパイロッ
トは窓から機外を見るので、ピッチ姿勢キューが大変強
くなるという事実に起因しＣいる。経験を積んだパイロ
ットは、姿勢キューおよび姿勢制御を使用して航空機を
正確に着陸させることを習得している。

このように、多くのパイロットが、着陸フレアの間は飛
行経路角度制御システムよりも直接的ピッチ姿勢制御シ
ステムの方がより適切だと感じる。

飛行経路角度制御システムの第２の知られている不利益
は、パイロットが所望の着陸の達成を得るためにスラス
ト制御とピッチ制御とを組合わせて使用するという事実
に関連している。先行技術（たとえば非電子のもの）の
制御システムを使用した多くのシナリオでは、パイロッ
トは所与の操縦桿の偏向とそれに続くスロットル設定に
おける減少で適当な着陸姿勢を確立する。この結果航空
機は着地するまで［沈下Ｊ　　（ｓｉｎｋｉｎｇ）する
ことになる。沈下は、はとんど一定のピッチ姿勢（およ
びほとんど一定の操縦桿の偏向）で達成される。速度が
落ち（ｂｌｅｅｄｓ　　ｏｆｆ）ピッチ姿勢がほとんど
固定化されたままになると、状態の動的特性は、迎え角
の増大および対応する飛行経路角度の減少を含む（すな
わち飛行経路角度は、よりネガティブになる。）。増分
飛行経路角度制御システムでは、固定された操縦桿の偏
向とともに速度が落ち、飛行経路が維持され、飛行機は
、減速するのみである。姿勢および迎え角の双方がわず
かに増大する。沈み率を上げるためにはパイロットは操
縦桿の力を緩めなければならない。フレアの間の直接飛
行経路角度制御の全体的な正味の効果は、「フロートコ
するという傾向である。この結果、所望の着陸地点を越
えての着地が起こる確率は大きくなる。

この発明は、そのシステムの利点を維持する運動コマン
ド電子飛行制御システムに、フレア制御修正を与え着陸
のフレア部分の間にパイロットが従来の飛行操縦技術を
使用することを可能にするこにとより先述のおよび他の
問題を避けることに向けられる。より特定的には、この
発明は、着陸のフレア部分の間におけるオーバフレアの
危険を減する着陸フレアのために、ピッチ軸コマンド電
子飛行制御システムを提供しかつ閉ループ電子飛行制御
システムによりもたらされる乱気流拒絶、形状マスキン
グおよび飛行包囲線位置マスキングの利益を保持するこ
とに向けられている。

発明の概要 この発明に従って、運動コマンド電子飛行制御システム
のための、ピッチ姿勢に基づくフレア制御修正が提供さ
れる。フレア制御の修正は、飛行フレアの間の動作のピ
ッチ姿勢コマンド制御モードの提供を含む。動作の着陸
フレアピッチ姿勢コマンド制御モードが作動していると
き、パイロットにより航空機のピッチ軸制御装置に与え
られた力が、着陸フレアピッチ姿勢コマンド制御モード
が、作動状態になったときに決定されるフレア姿勢基準
を越える増分ピッチ姿勢をコマンドする。

着陸フレア以外の飛行態勢（すなわち上昇、巡航および
降下）で通常上方に離れる飛行（ｕｐ　　ａｎｄ　　ａ
ｗａｙ）と呼ばれる飛行の間、運動コマンド電子飛行制
御システムの正常な動作が起こり、その場合典型的には
、パイロットによりピッチ軸制御装置に与えられる力が
、制御システムの動作の基礎を形成する制御法則・・・
たとえばガンマ（：ｆ）またはＣスター（Ｃ）・・・に
依存して、ピッチ姿勢変化率または他のパラメータをコ
マンドする。いずれのモードでも、すなわちフレアもし
くは増分ピッチ姿勢コマンドモードまたは上方へ離れる
もしくは従来のコマンドモードのいずれでも、コマンド
信号は、実際の航空機のピッチ姿勢および航空機の昇降
舵の位置を制御するために使用される結果として生じる
エラー信号を示す信号と減算的に合計される。フレア制
御修正の主な利益は、従来の飛行操縦技術を着陸のフレ
アの部分の間に使用でき、しかも運動コマンド電子飛行
制御システムの利益すなわち乱気流の拒絶、形状影響マ
スキングおよび飛行包囲線における位置の影響マスキン
グの利益を失わないことである。増分飛行経路角度コマ
ンド制御システムと対比すると、この発明は、パイロッ
トがフレアの間に飛行経路角度よりはむしろピッチ姿勢
を制御することを可能にし、航空機のスロットルを使っ
て従来の航空機運動制御システムを使うフレア運動と一
致する沈み率を変調することを可能にするという利点を
有する。

この発明の上述のおよび他の特徴ならびに利点は、添付
の図面に関連して見るときそれがこの発明の好ましい実
施例の以下の詳細な説明を参照することにより、よりよ
く理解されるので、より容易に認められるであろう。

好ましい実施例の説明 下記の説明からより良く理解されるように、この発明は
、フレアの間、電子飛行制御システムを修正しそれは、
上方へ離れる飛行のためにパイロット操作めピッチ軸制
御装置の偏向を表わす制御信号を積分することによりコ
マンドを発生させる。

この発明は、当初電子飛行制御システムのために開発さ
れ、この出願に述べられるものは、上方に離れる飛行の
間、ピッチ姿勢制御の法則に基づいており、またフレア
修正は、他の制御法則・・・たとえば、ガンマドツトγ
またはＣスター（Ｃ）等に基づくシステムとともに使用
可能である。フレア修正は、パイロット操作のピッチ軸
制御装置の偏向を表わす制御信号の積分の効果を除去し
かつ、着陸のフレアの間でのパイロット操作による制御
装置の偏向を表わす制御信号から直接、基準に対して、
増分ピッチ姿勢コマンドを生じさせることを含む。この
ようにパイロット操作の制御装置の偏向を表わす信号を
積分する結果として、ピッチ姿勢コマンドを生じさせる
よりも、この発明はパイロット操作の制御装置の偏向を
表わす信号に比例した増分ピッチ姿勢コマンドを生じさ
せる。フレアの間、積分の効果は積分機能をバイパスす
るかまたは、信号が積分される前に、パイロット操作に
よる制御装置の偏向を表わす信号を微分するかのいずれ
かにより除去される。数学的には、微分の効果はもちろ
ん積分の効果と逆である。第１図はこの発明の実施例に
おいて、積分器の効果がフレアの間、単に積分器機能を
除去することにより、除去されるところを示す。第２図
はこの発明の実施例において、信号が積分される前に、
パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏向を表わす信号
を微分することにより、積分器の効果が除去されるとこ
ろを示す。第３図は、この発明の実施例において、積分
器の効果が定常状態の応答で除去され、しかし運動初期
の部分の間には、上方に離れる応答に設計されているの
と類似の態様でシステムの動的特性に貢献するところを
示す。この効果は、パイロット操作のピッチ軸の偏向を
表わす信号を消す（ｗａｓｈｉｎｇ　　ｏｕｔ）ことに
より達成される。

第１図が含むのは；パイロット操作のピッチ軸制御装置
１１と、電子飛行制御システム１３のピッチ軸部分であ
る。パイロット操作のピッチ軸制御装置１１は、コラム
および車輪制御装置２１を含んで絵画的に図示される。

中央スティック、横スティック、力に敏感なスティック
および他の形式の制御装置もこの発明により使用される
ことが可能である。図示された実施例では、コラムおよ
び車輪の制御装置２１のコラム２３に取付けられたリニ
アトランスジューサ２５は、コラムの位置が、トランス
ジューサ２５により発せられる（または制御される）ア
ナログ信号の大きさを制御するように配向される。明白
に他の型式のトランスジューサも使用可能である。たと
えばカドランスジューサも使用可能である。またはリニ
ア（変位）トランスジューサよりむしろ角度（回転）ト
ランスジユーザが使用されてもよい。さらに、選ばれた
トランスジューサにより発せられるアナログ信号は、電
気的、光学的、流動体または他の形態であってもよい。

トランスジューサ２５により発せられる（または制御さ
れる）アナログ信号は、アナログ・デジタル変換器２７
の入力に与えられる。アナログ・デジタル変換器２７の
デジタル出力は下記の態様で電子飛行制御システム１３
に与えられる。トランスジューサに精通している業者に
は、容易に理解されるであろうが、アナログ信号を発生
するトランスジューサおよびアナログ・デジタル変換器
はデジタルトランスジューサと置換できる。

説明を容易にするために、第１図に示された電子飛行制
御システム１３のピッチ軸部分は、制御法則ブロックの
形式で図示され、ブロックは回路として述べられるが、
制御法則ブロックは、集積回路形式または個別要素回路
形式またはアナログ回路形式またはソフトウェア形式で
実現され得ることは理解されるであろう。好ましくは、
制御法則ブロックの機能は、コンピュータ制御プログラ
ムにおいて実現され、その全体的目的は種々のセンサ入
力と組合わせたパイロットのまたは自動操縦の入力に基
づく航空機の空気力学的動作を制御することである。つ
まり、好ましくは、図示された制御法則ブロックの機能
力ｔこの発明を実施する、航空機の主要飛行制御／飛行
管理コンピュータコンプレックスの部分を形成する。図
示された機能的制御法則ブロックが含むのは、積分器３
１；それぞれ指定された利得値に、　、Ｋ２、Ｋ、　、
Ｋ４およびに、とを有する５つの利得回路３３．３５．
３７．３９および４１；第１位ラグフィルタ４３：サン
プル／ホールド回路４５；２−位置スイッチ４７；減算
型総和器（ｓｕｂｔｒｕｃｔｉｖｅｓ　ｕｍｍｅ　ｒ）
４９　；および３つの加算型総和器（ａｄｄｉｔｉｖｅ
　　ｓｕｍｍｅｒ）５１．５３および５５である。

アナログ・デジタル変換器２７により発せられるデジタ
ル信号は、積分器３１の入力ならびに第２の利得回路３
５および第３の利得回路３７の入力に与えられる。積分
器３１の出力は、第１の利得回路３３の入力に与えられ
、第１および第２の利得回路の出力は、各々第１加算型
総和器５１の入力の１つに与えられる。第１加算型総和
器５１の出力は、指定された信号、「上方に離れる姿勢
コマンド」で、これは２−位置スイッチ４７の遠隔端末
の１つに与えられる。

航空機のピッチ姿勢を感知するセンサ（図示されていな
い）により発せられた航空機のピッチ姿勢信号は第１位
ラグフィルタ４３すなわちラプラス変換を有するフィル
タの入力に与えられる。

−二　　　　　　　　　（１） ＴＩＳ　＋　１ 第１位ラグフィルタの出力はサンプル／ホールド回路４
５のサンプル入力に与えられる。フレアモードが活性状
態になると、サンプル／ホールド回路の制御入力はフレ
アモードが不活性状態にされるまでサンプル／ホールト
回路が第１位フィルタの出力を記憶、すなわちホールド
することを引き起こすホールド状態に設定される。不活
性状態にされた期間、サンプル／ホールド回路は、第１
位ラグフィルタの出力を追跡（ｔｒａｃｋｓ）すなわち
サンプルする。第３利得回路３７およびサンプル／ホー
ルド回路は各々第２加算型総和器５３の１つの入力与え
られる。第２加算型総和器の出力は［着陸フレアモード
ピッチ姿勢コマンドＪ表示された信号であり、これは２
−位置スイッチ４７の他の遠隔端末に与えられる。

２−位置スイッチの共通端末は、減算型総和器４９の負
の入力に接続される。航空機のピッチ姿勢センサ（図示
されていない）により発せられる信号は、減算型総和器
４９の正の入力に与えられる。減算型総和器４９の出力
は、第４の利得回路３９を通して第３の加算型総和器５
５の１つの入力へ与えられる。航空機ピッチ変化率セン
サ（図示されていない）により発せられる信号は、第５
の利得回路４１を介して第３加算型総和器５５の他方の
入力へ与えられる。第３の加算型総和器５５の出力は、
昇降コマンド信号でこれは適当なアクチュエータを通し
て航空機の昇降舵へ与えられる。（航空機制御システム
技術の業者には容易に認められるが、昇降舵コマンド信
号は、昇降舵アクチュエータに与えられる前に、他のセ
ンサおよびシステムにより発せられる信号により修正さ
れｉする。） 先行の説明および第１図を見れば、容易に認められるよ
うに、２−位置スイッチ４７の状態が第１図に示される
ピッチ姿勢コマンド飛行制御システムの動作のモードを
決定する。２−位置スイッチの状態はその飛行経路に沿
った航空機の位置によって決定される。上方に離れる飛
行の間、２−位置スイッチ４７の共通端末は、第１の加
算型総和器５１の出力に接続された遠隔端末に接続され
る。着陸するちょうど前の時点で滑走路上の約５０フイ
ートの高度で始まるフレアの間、２−位置スイッチの共
通の端末は、第２の加算型総和器５３の出力に接続され
た遠隔端末に接続される。上方に離れる位置では、制御
装置２１の操縦動作に応答して、アナログ・デジタル変
換器２７によって発せられる信号は、積分器３１により
積分され、第１利得回路３３により増幅される。同時に
、信号は第２の利得回路３５により増幅される。第２の
利得回路によりつくり出される信号経路は、速度を増す
経路で、即座に昇降舵コマンドを変化させ、それが積分
信号経路の比較的遅い応答を補う。

最終結果は、「上方に離れるピッチ姿勢コマンド」信号
である。この信号は減算型総和器４つで航空機のピッチ
姿勢センサにより発せられる信号と減算的に総和される
。結果として得られるエラー信号は第４の利得回路３９
により増幅される。結果として得られるエラー信号は、
航空機のピッチ率センサの出力を増幅することで発せら
れる、ピッチ率ダンピング信号と組合わされる。結果は
、「昇降舵コマンド」信号である。

２−位置スイッチ４７が、フレアモード活性状態位置に
あるとき、積分器３１および第１利得回路３３は事実上
、バイパスされる。このモードでは、ピッチ制御装置の
偏向が、「着陸フレアモードピッチ姿勢コマンド」信号
をつくり出す。好ましくは、２−位置スイッチの位置は
、航空機が、滑走路から５０フイート（５０’　）等の
特定の高度へ接近しながら降下するとき、自動的に変え
られる。適当なスイッチ位置制御信号は、所望の高度に
達したとき、航空機の無線アルチメータにより発せられ
得る。

２−位置スイッチの位置の変化と同時に、サンプル／ホ
ールド回路は、第１位ラグフィルタの出力を記憶すなわ
ちホールドするようコマンドされる。第１位ラグフィル
タの出力は航空機のトリムピッチ姿勢の概算である。こ
の信号を第３利得回路３７の出力に付加することで、ピ
ッチ軸制御装置が動かされたときに、トリムピッチ姿勢
に対する航空機のピッチ姿勢の増分的変化が結果として
生じることを確実にする。ピッチ軸制御装置が戻り止め
の位置にあるとき、概算のトリムピッチ姿勢値がコマン
ドされる。第３の利得回路はシステムの感度を制御する
、すなわち、フレアの間の予め決定された昇降舵の変化
の量をつくり出すために必要な偏向の変化の大きさを制
御する。動作の上方に離れるモードでのように、動作の
フレアモードでは、２−位置スイッチ４７の共通の端末
で発せられる信号は、航空機の実際のピッチ姿勢を表示
する信号と、減算型総和器で減算的に総和される。結果
として生じるエラー信号は、第４の利得回路３９により
増幅され、第５利得回路４］により増幅された航空機の
ピッチ率信号へ加算される。

航空機制御システム技術およびその他の技術の業者に容
易に認められるように、アナログ・デジタル変換器２７
の出力と２−位置スイッチ３９の共通端末の間の回路に
、積分器３１が存在するか否かが、パイロット操作の制
御装置２１の動作の効果を決定する。積分器３１が回路
内にあり、それが上方に離れる動作の間に起こるとき、
制御装置が比率信号をつくり出し、それが積分器３１に
より「ピッチ姿勢コマンド」信号に変換される。

フレアの間には、積分器３１は回路内に存在しないので
、制御装置２１の動きは直接「ピッチ姿勢コマンド」信
号をつくり出す。第４図は、一方で上方に離れる動作の
間と、他方フレアの間での同じ制御装置の動きへのピッ
チ姿勢コマンドの応答における違いを示す。この違いに
より、正常な飛行の間、電子飛行制御システムを利用で
きる態様でパイロットが航空機を操作することを可能に
し、かつ着陸フレアの部分の間に、従来の飛行操縦技術
が使用可能となる。結果として、上方に離れる動作の間
に利用可能な電子飛行制御システムの利益は、フレア動
作の間でも利用可能である。

第１図に示されるこの発明の実施例は、上で議論された
、パイロット操作のピッチ軸制御装置の位置に比例する
ピッチ姿勢率コマンド信号を積分することにより、通常
航空機の姿勢を制御する電子飛行制御システムにおいて
発生するフレアの問題を除去し、そのように先行技術に
関して実質的な改善であるが、成る不利益も有する。主
な不利益は、動作の進入モードから動作のフレアモード
への遷移が比較釣魚なことである。第２図に示されるこ
の発明の実施例は、フレアの間、積分器３１を回路に保
持し、信号が積分される前に、アナログ・デジタル変換
器２７により発せられたピッチコマンド信号を微分する
ことにより、その効果を補償することにより、この問題
を避ける。

この発明の第２図実施例は、多くの点で第１図実施例に
類似しているので、この発明の２つの実施例の相違点の
みが述べられる。この方法により、説明資料の不必要な
重複が避けられる。

第２図に示されるこの発明の実施例では、サンプル／ホ
ールド回路は除去され、第１位ラグフィルタの出力は第
２の加算型総和器５３の入力に直接与えられる。２−位
置スイッチ４７へ与えられるよりむしろ、第２の加算型
総和器５３の出力は開／閉スイッチ６１を介し、積分器
３］の初期化入力へ与えられる。（初期化入力は開／閉
スイッチが閉じられるとき、積分器をプリセット値に予
め設定する。）第３の利得回路３７の出力は、微分器６
３を介して、２−位置スイッチ４７の遠隔入力の一方へ
与えられる。積分器の入力に接続されるよりはむしろ、
第１利得回路３３の出力は第１加算型総和器５１の入力
に接続される。第１加算型総和器の入力に接続されるよ
りはむしろ第２利得回路３５の出力は、第２微分器６５
の入力に与えられ、第２微分器の出力は、第１の加算型
総和器５］の入力へ与えられる。第１加算型総和器５１
の出力は２−位置スイッチの他方の遠隔端子へ勾えられ
、２−位置スイッチの共通端末は積分器３］の信号入力
へ接続される。積分器３１の出力は減算型総和器４９の
負の入力へ与えられる。

第２図に示されるこの発明の実施例の２−位置スイッチ
４７が上方に離れる位置にあるとき、第２図に示される
システムは、２−位置スイッチ４７が上方に離れる位置
にあるときの第１図に示されるシステムと機能的には同
一である。２つのシステムの相違点は、この発明の第１
図実施例での２−位置スイッチ４７が積分器３１の下流
に位置していることである。この発明の第２図実施例で
は、２−位置スイッチ４７は積分器４１の上流に位置し
ている。どちらの場合でも、アナログ・デジタル変換器
２７により発せられる信号は、減算型総和器４９の負の
入力へ与えられる前に、積分器３１により積分される。

第２の微分器６５は数学的に積分器３１の効果を取消す
ので、第２利得回路３５を介しての並列経路も機能的に
は同じである。

この発明の第１図および第２図の実施例の相違点は、２
−位置スイッチ４７がフレアモード活性状態位置にある
ときに生じる。上記のように２−位置スイッチ４７がフ
レアモード活性状態位置にあるとき、第１図に示される
この発明の実施例では積分器３１はバイパスされる。第
２図に示されるこの発明の実施例では、２−位置スイッ
チがフレアモード活性状態位置にあるとき、第１の微分
器６３は、積分器３１と直列に接続される。結果として
、積分器をバイパスするよりむしろ、積分器の効果は第
１微分器により数学的に無効（ｎｕｌｌｉｆｔｅｄ）に
される。第１微分器６３か微分器３１の効果を数学的に
オフセットしまたは否定し、積分器の同期化利益が保持
される。より特定的には制御システム技術の業者には容
易に理解されるように、微分器と積分器が直列に組合わ
されると、一方の機能が他方の機能を取消す。機能か取
消され、同期化利益が保持されるのは、多重経路コマン
ド信号が積分器の上流ヘスイッチされるからである。こ
れらの利益が保持されるので、第２図に示されるこの発
明の実施例の動作の進入モードと動作のフレアモードの
間の遷移は、第１図に示される発明実施例での場合より
、滑らかである。遷移の滑らかさは、第２図に示され上
に述べられた態様で積分器を初期設定しかつ、２−位置
スイッチ４７がフレアモード活性状態位置にスイッチさ
れると同時に、開、／閉スイッチ６１を閉めることによ
りさらに高められる。積分器初期設定は、短期間・・・
たとえば１秒または２秒にわたって、積分器の値を所要
の値に直線的に変化させることにより、典型的に達成さ
れる。

積分器の初期設定は、もう１つの利益を有する・・それ
は制御装置の偏向の一貫し、かつ予想可能な瓜が、ピッ
チ姿勢の変化の一貫し予想可能な瓜をつくり出させるこ
とである。ピッチ姿勢の変化を予想できることは重要で
ある、なぜなら、フレアは、パイロットが航空機の機首
を上げる態様で、ピッチ姿勢を変化させる着陸の間に発
生するからである。積分器が初期設定されなければ、操
縦桿の偏向における大きくかつそのように異常な変動が
、フレアの間に滑らかな着地のために要する姿勢の変化
を達成するのに必要とされるかもしれない。このことは
積分器が持つ基準（すなわち操縦桿が戻り止めの位置に
ある）ピッチ姿勢コマンド値が、フレアモードが活性状
態にされた瞬間の飛行操縦運動により異常な場合に生じ
る。

この発明に従って、ピッチ軸装置１１かその戻り止めの
位置にあり、２−位置スイッチ４７がフレアモード活性
状態位置に変化させられ、開／閉スイッチ６１が閉じら
れるとき、積分器３１は現在の飛行条件および航空機の
形状のためのピッチ姿勢のトリム値へ初期設定される。

これは、航空機のピッチ姿勢信号を第１位ラグフィルタ
４３を介して送ることにより達成され、その信号は、比
較的大きな時定数（たとえば２５秒）を何する。

長い時定数の第１位ラグフィルタの効果は、乱気流およ
び／または小さな運動によるピッチ姿勢におけるいかな
る短期間の変化をも除去することである。

フレアモードが活性状態にあるとき、ピッチ軸制御装置
が戻り止めの位置になければ、積分器３１は、ピッチ軸
制御装置が戻り止めの位置へ移動させられたとき、ピッ
チ姿勢コマンドが現在の飛行条件および航空機の形状の
ためのピッチ姿勢のトリム値に来るような値へ初期設定
される。この方法で、ピッチ軸制御装置１１の一定の偏
向は、トリム値に対する所与の増分ピッチ姿勢の変化を
つくり出すために常に必要である。積分器がトリムピッ
チ姿勢値へ初期設定され、ピッチ軸制御装置が戻り止め
の位置にないときには、戻り止めの位置かそのあたりに
増分ピッチ姿勢値が（トリムに対して）コマンドされる
中立位置にあるというよりはむしろ、その戻り止めの位
置にないという位置が「中立」位置になる。ピッチ軸制
御装置１］の戻り止めの外の位置へ初期設定することは
、第２図に示されるとおり、トリムピッチ姿勢値と、フ
レアが始まるときに制御装置が戻り止め位置よりどれく
らい離れているかを説明するピッチ軸制御装置の偏向に
比例する値とを合ｚ１することにより達成される。この
値が第３利得回路３７の出力である。

第３図は、この発明の実施例を示し、それは多くの点で
、この発明の第２図の実施例に類似している。主な相違
点は、２−位置スイッチ４７が取り除かれフレアおよび
上方に離れる制御経路の双方が全く同じように、以下の
ラプラス変換を有する第１位フィルタ７１へ送り込まれ
、 ここでに６は飛行経路に沿った航空機の位置に依存する
。非フレア（たとえば上方に離れる）飛行の間、Ｋ６は
１　（１）に等しく、かつフレアの間はに、はゼロ（０
）に等しい。２−位置スイッチ４７の位置の変化および
開／閉スイッチ６］の閉鎖にように、好ましくはに６の
値は、航空機がフレアの始まろうとする高度まで降下し
たときに状態を変える無線高度計信号により制御される
。

より詳細には、この発明の第３図実施例では、アナログ
・デジタル変換器２７の出力は、第１位フィルタ７１の
入力に接続され、第１位フィルタの出力は並列ネットワ
ークに接続され、それは−方の脚部が積分器３１により
形成され、第１利得回路３３は直列に接続され、他方の
脚部は第２利得回路により形成される。２つの脚部の出
力は、第１の加算型総和器５１により合計され、第１加
算型総和器の出力は減算型総和器４９の負の入力へ接続
される。

第１図および第２図に示され上記に述べられるこの発明
の実施例に含まれる第１位ラグフィルタと同一のラプラ
ス変換を有する第１位ラグフィルタ４３の出力は第３図
実施例では第２の第１位ラグフィルタ７Ｂの出力と合計
される。第２の第１位ラグフィルタ７３は、次のラプラ
ス変換を有する、 （方程式（３）の時定数ｒ２は方程式（２）の時定数τ
２と同一であることに注目されたい。）アナログ・デジ
タル変換器の出力は、第２の第１位ラグフィルタ７３に
与えられ、第１位ラグフィルタの出力は、第１の加算型
総和器５３で合計される。この発明の第２図実施例にあ
るように、第２加算型総和器の出力は開／閉スイッチ６
１を通して積分器３１の初期設定入力へ与えられる。

開／閉スイッチは、フレアモードが活性状態になったと
き、閉じられる。他の態様では、開／閉スイッチは開か
れる。

Ｋ６は１　（１）に等し、く、開／閉スイッチ６１はフ
レア以外のすべての飛行態勢で開かれているので、この
発明の第３図実施例は、２−位置スイッチが上方に離れ
る位置にあるとき、第１図および第２図に示されるこの
発明の実施例と同一であり、かつ同様の動作をする。よ
り詳細には、Ｋ６が１（１）と等しいとき、第１位フィ
ルタ７１はアナログ・デジタル変換器２７により発生さ
れる信号に影響を及はされない。この結果は、Ｋ、が１
（１）に等しいとき第１位フィルタのラブラス変換の分
子および分母が約分することから生しる。

フレアの間、第１位フィルタ７１は、定常状態が達成さ
れたとき、積分器３１の影響を取消すウォッシュアウト
（ｗａｓｈ　　ｏｕｔ）項であり、それはいくつかの時
定数に対応する時間周期（ｔｉｍｅ　　ｐｅｒｉｏｄ）
をた経た後に生じる。正味の結果は、高周波入力成分が
、上方に離れるモードで通過するのと同様の態様で、フ
ィルタ７１を通過し、定常入力成分は、減衰される。こ
のことはフレアに典型的なプルとホールド運動か生じる
とき、ピッチ姿勢コマンド信号が定常呟に近づくことを
引き起こす。第４図参照。フレアの始めて、第１位フィ
ルタ７１が、この発明を組入れた電子飛行制御システム
の動作の進入およびフレアモードの間での滑らかな遷移
を作り出すために機能する。本質的には、この発明の第
３図実施例は、形式ゼロ（０）フィルタを形式負の１（
−１）フィルタへ変化させることにより、゛微分器のよ
うな効果をつくり出す。より滑らかな遷移さえ伴った同
じ結果は、分子の最後の項かフレアの間はぜ口（０）で
、他の飛行態勢の間は、分母の最後の項と等しくなるよ
うな形状の第２位またはそれより高位のフィルタを使う
ことにより達成可能である。

第２図に示されるこの発明の実施例でのように、第３図
に示されるこの発明の実施例のネットワークの積分器の
初期設定部分がフレアが始まるとき積分器を適当な値へ
初期設定する。第２の第１位フィルタは、フレアへの遷
移が生じる瞬間に存在するどんな操縦桿の偏向の影響を
も説明するために設けられる。第２の第１位ラグフィル
タ７３のダイナミックな応答ｌよ、第１位フィルタ７１
、第１のトリ得回路回路３３および積分器３］により形
成されるコマンド経路のダイナミックな応答と同一であ
る。結果として積分器は、ピッチ軸制御装置か戻り止め
の位置まで動かされたときに、第１位ラグフィルタ４３
の出力により決定されるとおりの’）’　測されるトリ
ムピッチ姿勢値へピッチ姿勢コマンド値が設定されるよ
うな値に初期設定される。第２図に示される発明の実施
例のように、積分器３１の初期設定は、開始の積分値を
短期間・・・たとえば１秒または２秒の間に初期設定値
・＼直線的に変化させなければならない。

第′３図に示される発明の実施例は、着陸復行（ｇｏ−
ａ　ｒｏｕｎｄ）または進入復行（ｍｉｓｓ　ｅｄ−ａ
ｐｐ　ｒｏａｃｈ）か生じたとき、典型的にフレアモー
ドから上方に離れるモードへ戻る遷移がダイナミックに
大変滑らかであるという付υＩ］的な利益をＨする。こ
の結果は遷移か生じるときに第１位フィルタ２１の過去
の値か再設定されないことから生じる。このように、着
陸復行が起こるとき定常（つまりプルとホールド）ピッ
チ軸制御装置入力が、増分ピッチ姿勢値をコマンドする
ことからピッチ姿勢変化率の値をコマンドすることへゆ
っくり遷移させる。結果として、この発明の実施例では
過度の旋回をＵｊぐために、フレアから上方に離れる飛
行の遷移が起きたとき着陸１夏行する間それが戻りロー
めの位置へ動０るようにパイロットがピッチ軸制御装置
を即時に解き放つ必要がない。むしろ、遷移時でのピッ
チ軸制御装置の開放は、滑らかで、自然な態様で達成さ
れ１する。

逆に、第１図および第２図に示されたこの発明の実施例
は、着陸復行の間の過度の旋回が防がれるためには、ピ
ッチ軸制御装置の即時開放か必要である。

種々のｆ’ｌ　ｆ４；およびフィルタの項の特定の値は
、この発明の実施例の特定の応用に依Ｕし、代表的な値
か以ドの表に表示される。

項　　　　　　　　値 に１　　　　　３００／ＶＴ　　（Ｖｖ　＝　１秒あタ
リフイードでの真のλ・１気速Ｉｆ） Ｋ＝　　　　　　　２６０／Ｖｙ　　（Ｖｙ　−１秒あ
たりフィートでの真の対気速度） Ｋ、　　　　　　　２６０／Ｖ□　（ＶＴ−１秒あたり
フィートでの真の対気速度） Ｋ＜　　　　　　　１５０／Ｑｃ　　（Ｑｃは１゛する
方フィートあたりのボンドでの衝撃圧力） Ｋｓ　　　　　　］、５０／Ｑｃ　　（Ｑｃは１平方フ
イー　＋−あたりのポンドでの面一７圧力）ｒｌ　　　
　　　２５．Ｏ ｒ２　　　　　１．０ 先行の説明から、この技術および他の技術のり練者によ
り容易に認められるように、この発明Ｃ通常パイロット
操作のピッチ軸制御装置の位置（比例するピッチ姿勢比
率コマンド信号を積分す巧ことにより航空機の姿勢を制
御する運動コマ〉１ピッチ軸飛行制御システムのための
フレア制御仁１Ｆを提供する。本質的には修正はフレア
の間、も分器の効果を除去することを含む。積分器の効
シはフレアの間の積分器の機能を全体に除去することに
より、またはパイロットが操作するピッチ軸制御装置の
位置に比例する信号を微分して積分４補うことのいずれ
かにより取消される。種々のこの発明の好ましい実施例
が図示され、述べられｔ、か、この発明がこれらの実施
例に制限されていたいことを理解されたい。このように
、前掲のｔｉｎ　５１項の範囲内で、この発明の特定的
にｌ’Ｉ＃７示された」栴例において種々の変更が可能
なことが理解されるべきである。たとえば、信号のレベ
ルおよび川の関連する要素に依存して種々の利１４回路
の１１または２つ以上が除去可能である。

へ　　　４、図面の簡単な説明 よ　　　　第１図はこの発明に従７て修正された電ｆ飛
行二　　　制御システムのピッチ軸の部分の機能ブロッ
ク図である。

第２図は、この発明に従ってＩＩｘＥされた電エル【　
　行ルリ御システムのピッチ軸部分の代替のものの機１
　　能ブロック図である。

第３図は、この発明に従ってＦｌ　ｉＦ−された電ｆ　
５ｒＲ・　　行１．’ＩＩ　御システムのピッチｌ１１
１部分のもう７つ）代ｅｈ　　のものの機能ブロック図
である。

第４図はこの発明に従って修正された１れエル行制御シ
ステムの動作を述べるために使用される−・　　連の時
間経過ライン（ｔｉｍｅ　　ｈｉｓｔｏｒｙｌｉｎｅ）
の図である。

図において、１１はパイロット操作のピッチ（山］　　
制御装置、１３は電子飛行制御システム、２１は・　　
コラムおよび中輪制御装置、２３はコラム、２５１　　
はトランスジューサ、２７はアナログ・デジタル′　　
変換器、３］は積分器、３３、−３５．３７．３９Ｊ′
５よび４１はｆｉ１得回路、４３は第１位ラグフィルタ
、４５はサンプル／ホールド回路、４７は２−位置スイ
ッチ、４つは減算型総和器、５１．５１Ｂおよび５５は
加算型総和器、６３．６５は微分器、７１は第１位フィ
ルタ、７３は第１位ラグフィルタである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）上方に離れる飛行の間、継続するピッチ軸制御信
   号が、パイロット操作のピッチ軸制御装置へ与えられる
   継続する定常入力によって発生させられる航空機運動コ
   マンド電子飛行制御システムにおいて、着陸のフレア部
   分の間活性状態になるフレアモード修正を含み、前記フ
   レアモード修正が前記パイロット操作のピッチ軸制御装
   置に応答可能的に接続され前記ピッチ軸制御信号を受信
   しかつ前記パイロット操作のピッチ軸制御装置に与えら
   れる継続する定常入力に基づいてフレアの開始の時点に
   、航空機のピッチ姿勢に対しての増分ピッチ軸コマンド
   を発生するためのコマンド修正手段を含む、改良点。
2. （２）（ａ）前記運動コマンド電子飛行制御システムが
   、前記ピッチ軸制御信号を積分する積分器を含み、 （ｂ）前記コマンド修正手段が、前記積分器をバイパス
   することにより前記ピッチ軸制御信号を積分することの
   効果を取消すための積分取消手段を含む、請求項１に記
   載の改良点。
3. （３）（ａ）前記運動コマンド電子飛行制御システムが
   、前記ピッチ軸制御信号を積分する積分器を含み、 （ｂ）前記コマンド修正手段が、前記積分器に直列に接
   続された微分器を含む積分取消手段を含む、請求項１に
   記載の改良点。
4. （４）前記微分器が、信号的に、前記積分器の上流にあ
   る、請求項３に記載の改良点。
5. （５）着陸運動のフレア部分が始まるとき、前記積分器
   が、予め定められた値に設定される、請求項４に記載の
   改良点。
6. （６）着陸運動のフレア部分が始まるとき、前記微分器
   が形式ゼロ（０）フィルタを形式負の１（−１）フィル
   タへ変えることにより形成される、請求項３、４または
   ５に記載の改良点。
7. （７）前記フィルタが第１位フィルタである、請求項６
   に記載の改良点。
8. （８）前記形式ゼロ（０）フィルタが簡単な１の利得を
   有する、請求項６に記載の改良点。
9. （９）着陸運動のフレア部分の間、航空機運動コマンド
   電子飛行制御システムにより制御される航空機のピッチ
   軸の動きを制御する方法であって、 着陸運動の間、航空機の地上からの高度を決定するステ
   ップと、 着陸運動の間、航空機が予め定められた地上からの高度
   より低く降下するとき、パイロット操作のピッチ軸制御
   装置の偏向に応答して、基準値に対する増分ピッチ軸コ
   マンドの値を制御するステップとを含み、着陸運動の間
   航空機が予め定められた地上からの高度より低く降下す
   るとき、前記基準値が航空機のピッチ姿勢により決定さ
   れ、前記増分ピッチ軸コマンドが前記航空機運動コマン
   ド電子飛行制御システムにより制御される航空機のピッ
   チ軸動作を制御する方法。
10. （１０）上方に離れる飛行の間、前記航空機のピッチ軸
    動作が、パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏向を表
    わすピッチ軸コマンドを積分することにより制御され、
    基準値に対する増分ピッチ軸コマンドの値を制御する前
    記ステップが、パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏
    向を表わす前記ピッチ軸コマンドを積分しないことによ
    りつくり出される、請求項６に記載の方法。
11. （１１）上方に離れる飛行の間の前記航空機のピッチ軸
    動作が、パイロット操作の制御装置の偏向を表わすピッ
    チ軸コマンドを積分することにより制御され、基準値に
    対する増分ピッチ軸コマンドの値を制御する前記ステッ
    プが、パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏向を表わ
    す前記ピッチ軸コマンドを微分することによりつくり出
    される、請求項６に記載の方法。
12. （１２）パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏向を表
    わす前記ピッチ軸コマンドが前記ピッチ軸コマンドが積
    分される前に、微分される、請求項８に記載の方法。
13. （１３）パイロット操作のピッチ軸制御装置の偏向を表
    わす前記ピッチ軸コマンドが、フィルタ処理されかつ微
    分される、請求項９に記載の方法。
14. （１４）パイロット操作の制御装置の偏向を表わす前記
    ピッチ軸コマンドが第１位フィルタによりフィルタ処理
    される、請求項１０に記載の方法。