JPS6047966B2 - 航空機の異常降下速度の警報発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、航空機の対地接近警報装置に係わり、特に
航空機の気圧計降下速度が過剰（過度に大きい）の場合
に警報を発生する装置に関する。

本願と同一の出願人に譲渡されているベートマンの米国
特許第３９４６３５８号、仝米国特許第３９４７８０８
号および仝米国特許第４０６０７９３号各明細書に開示
されているような従来のこのような警報装置においては
、航空機の降下速度が対地高度に関して過度である場合
に警報を発生するために対地高度と航空機の降下率もし
くは降下速度との関係が利用されている。例えば米国特
許第３９４６３５８号明細書に開示されている異常降下
速度警報装置においては、地面上の航空機高度と航空機
降下速度との間の線形関係が用いられておつて、航空機
の地面上の高度が大きければ大きいほど、それに対応し
てより大きな降下速度が警報の発生に必要とされている
。また米国特許第３９４７８０８号明細書に開示されて
いる過剰降下速度警報装置においては、降下速度が予め
定められた値より高くなつた場合に、当該航空機がその
特定降下速度で降下し続けるとした場合に地面に衝突す
るであろうところの選択．“された時点において警報が
発生される。米国特許第４０６０７９３号明細書には、
降下速度と地上高度との間の第１番目の関係に対して先
駆音声警報が発生され、そして航空機が地面に衝突する
危険がより顕著になる低高度において降下速度が大きく
な３つた場合に第２番目の謂ゆる緊急音声警報が発生さ
れる形式の降下速度警報装置が開示されている。実際の
航空機航行運転におけるこのような対地接近警報装置の
実効性について研究したところ、４安全性の見地から対
地接近警報装置に価値を判断する上において、操縦士の
警報装置に対する信頼性および確信的依存性が重要な因
子であることが判つた。

例えば、対地接近警報装置の実効性を判断する上におい
て、主要な判断基準の１つは装置によつて発生される妨
害警報の数である。ここで妨害警報とは一般に次のよう
に定義される。即ち航空機が本質的に例えばＦＡＡ規則
のような公的に是認された航行方法に従つて航行してお
り、航空機が大地に衝突する緊迫した危険性が全然無い
ような場合に装置によつて発生される警報である。対地
接近警報装置の過剰降下速度警報モードにおける妨害警
報の１つの妨害源は、時として地フ面が滑走路の方向に
向いて下方に傾斜しておつて通常の接近を行なうために
は航空機を可成り高い降下速度に維持する必要があるよ
うな着陸接近中に現われる。例えば、カリフォルニア州
サン・ジエゴ空港の第２７滑走路がこのような例の１つ
であ７つて、地面が滑走路の端に向つて下向きに傾斜し
ており、航空機は或る場合には３囲２にも達する期間中
地面に対し比較的急峻な着地接近を行なわなければなら
ない。このような接近においては、時として航空機は上
に掲げた米国特許明細書、特にノ米国特許明細書第４０
６０７９３号明細書に降下速度警報エンベロープ（包絡
線）と関連して述べられている警報エンベロープ内に進
入することがある。このような状況下において発生され
る警報は妨害警報を見做すことができる。というのは、
航空機は公的に是認された飛行方法で運行しておつて地
面に衝突する危険はないからである。しかしながら、警
報を発生するのに必要とされる降下速度を増大するかま
たは警報が発生される高度を減少することによつて単に
警報装置の感度を減少するだけでは、過去の実際の事故
の分析から明らかなように、事故が実際に生じた環境下
において警報の発生が阻止される傾向となり、危険な飛
行パターンにおける警報発生の装置の実効性もしくは有
効性が減少してしまう。

したがつて、警報装置に対する操縦士の信頼性を高める
ために、航空機が滑走路に向つて下向きに傾斜している
地面上方を運行している領域において発生される上記の
ような妨害警報を除去すると同時に危険な飛行状態に関
する警報発生の装置の実効性を傾少しないようにするこ
とが望ましい。よつて、この発明の１つの目的は、大地
に対する航空機の高度変化率を表わす地上高度変化率信
号を利用して、パイロット警報を発生するのに必要な降
下速度と対地高度との間の予め定められた関係を修正す
るようにした過度もしくは過剰降下警報装置を提供する
ことにある。

本発明の別の目的は、気圧計降下速度信号および電波計
高度信号を用いて、減少する電波計高度変化率信号の関
数として過度降下速度警報を発生．するのに要求される
降下速度を実効的に増大する目的で、電波計高度変化率
信号を気圧計速度（変化率）信号を修正するのに利用す
るようにした過度もしくは異常降下速度警報装置を提供
することにある。

，本発明のさ
らに他の目的は、気圧計降下速度信号および電波計高度
信号を用いて電波計高度変化率信号の関数として気圧計
高度信号を修正し、それにより減少する高度変化率の関
数として過剰降下速度警報を発生するのに必要な降下速
度を実効的に増大するようにした過度降下速度警報装置
を提供することにある。従来の異常降下速度警報装置の
典型例においては、一般に航空機の気圧計降下速度が電
波高度計によつて測定される航空機の対地高度と比較さ
，れ、そして気圧計降下速度と航空機の対地高度の間の
予め定められた関係の関数として降下速度警報が発生さ
れていた。

上に述べた妨害警報を抑制するために、電波計高度変化
率信号の関数として電波計高度信号はまたは気圧計降下
速度信号のいずれかが修正されて、それにより降下速度
警報が発生される降下速度を実効的に高めていた。本発
明の１つの具体例においては、降下速度信号は電波計高
度変化率信号に逆比例する量だけ降下速度信号が減少さ
れ、したがつて電波計高度変化率信号が零であつて航空
機が地上に対しほぼ平行に飛行していることを表示する
時には、降下速度信号は毎分約１２０７ＴＬ（４００フ
ィート）のような量だけ減少される。電波計高度変化率
信号の大きさが増大して航空機が地上に接近しているこ
とを表示する時には、降下速度信号が減少される量は増
大する電波計高度変化率信号の関数として減少せしめら
れる。第２番目の具体例においては、電波計高度信号は
減少する電波計高度変化率の関数として増大せしめられ
る。この結果警報が発生される降下速度も大きくされる
。電波計高度変化率信号が零であつて航空機が本質的に
地上に平行に飛行していることを表示するときには、電
波計高度信号は例えは約７２ｍ．（２４０フィート）の
ような量だけ増大せしめられる。電波計高度変化率信号
が増大するにともなつて電波計高度信号が増分される量
は、電波計高度変化率の影響が電波計高度信号から完全
に除去されるまで、増加する電波計高度変化率の関数と
して減少せしめられる。以上の結果として、上記の２つ
の具体例のいずれもが航空機が着陸接近している際に地
面に対し本質的に平行に飛行している際には、対地接近
警報装置の異常降下速度警報モードの感度を効果的に減
少することができ、それにより或る種の空港における冒
頭に述べたような妨害警報を実質的に抑制することが可
能となる。

次に図面を参照してより詳細に説明する。

第１図には異常降下速度警報装置のための降下速度警報
エンベロープおよび機首上げ（Ｐｕｌｌｕｐ）警報エン
ベロープがグラフで示されている。

これらエンベロープは、先に述べた米国特許第４０６０
７９３号明細書に開示されている航空機の降下速度警報
装置で発生される警報エンベロープと同じである。

米国特許第３９４６３５８号および第３９４７８０８号
明細書に開示されている装置では別のエンベロープが発
生される。第１図の線１２と１４との間にあるハッチ線
を引いて示した領域１０は、「降下速度」警報を発生す
る電波計高度および降下速度と組合せを定めるものてあ
る。また線１４の下にハッチ線を引いて示した領域１６
は機首上げ警報を発生する電波計高度および降下速度の
組合せを表わす。第１図に示した警報エンベロープを発
生するための回路の１つの例は米国特許第１４０６０７
９３号明細書に開示されている。

先に論述したように、地面が滑走路の方向において下向
きに傾斜しておつて、航空機の接近路にほぼ平行である
ような滑走路に航空機が接近しつつあるような或る種の
着陸接近状況下において７は、航空機は時として第１図
に点１８で略示した警報エンベロープの下側の部分に進
入してしまう。その１つの特定例としてカリフォルニア
州サン・ジエゴ空港の第２７滑走路への接近に際しては
、この空港が指定された滑空勾配もしくは接近径路にほ
ぼ平行な地面を有しているために航空機は、時として約
３６ＴｒＬ（１２０フィート）の高度で毎分約３３００
７Ｔ１，（１１０００フィート）の降下速度において降
下速度警報を受けてしまうことがある。このような高度
および降下速度は許容された安全運行基準内にあり、し
たがつてこのような警報は妨害警報と見做すことができ
る。総合的な警報装置の実効性を低下することなくこの
種の坊害警報を除去するために、第４図にブロック・ダ
イヤフラムで示すような異常降下速度警報装置に対する
変更方式を開発した。

第２図の警報エンベロープに示すように、警報エンベロ
ープを第１図の警報エンベロープと比較して右側に変位
することができそれにより航空機が実質的に地面と平行
に飛行しつつある時には所与の地上高度において警報を
発生するのに必要な降下速度が実効的に増大せしめられ
る。第４図には、第２図に示すような警報エンベロープ
を或る種の状況下て発生することができる本発明の好ま
しい具体例がブロック・ダイヤグラムで示されている。
電波高度計２０は航空機の対地高度を表わす信号ＨＲを
線路２２に発生する。線路２２の電波計高度信号ＨＲは
、変化率発生回路２４に入力信号として供給される。こ
の回路２４は、線路２６に地上に対する航空機の高度変
化率を表わす電波計高度変化率信号合Ｒを線路２６に発
生する。線路２６の電波計高度変化率信号飢は次いでろ
波回路２８に印加される。この回路２８は乳信号を好ま
しくは３秒の時定数たけ遅延する働きを成す。線路３０
に発生される遅延された叡信号は、加算点一もしくは加
算回路３２の負の加算端子の入力信号として用いられる
。気圧高度計３４は、航空機の気圧高度を表わす信号Ｈ
Ｂを線路３６に発生する信号源である。

この場合にも線路４０に気圧計高度変化率信号合Ｂ！を
発生するのに変化率発生回路３８が用いられている。前
信号（この信号の負の値が気圧計降下速度信号と見做さ
れる）は加算３２の正の端子に印加される。線路４２に
現われる加算点３２の出力信号（降３下速度修正信号と
称することができる）は制限回路４４に供給される。

この制限回路４４の機能は、降下速度修正信号を零と−
４００×０．３０４Ｔｒ１．Ｉ分との間の値に制限する
ことである。制限された降下速度修正信号は、次いて線
路４６を介して第２４，の加算点４８の負端子に印加さ
れる。線路４６に発生される制限された降下速度修正信
号に加えて加算点４８は、またその正の端子に線路４０
を介して降下速度信号ＨＢを受ける。線路２２の電波計
高度信号ＨＲおよび線路５０の加算点４８よりの出力信
号は比較回路５２に供給される。

この比較回路５２の機能は、電波計高度変化率信号前お
よび航空機の降下速度市の比較に基ずいて第１図に示す
警報エンベロープを発生することにある。比較回路５２
は、先に述べた米国特許第３９４６３５８号、第３９４
７８０８号および第４０６０７９３号明細書に記載され
ている回路のうち任意のものを用いて実現することがで
きる。特に米フ国特許第４０６０７９３号明細書に開示
されている回路は、第１図に示した警報エンベロープを
発生することが可能である。この特許明細書において論
述されているように比較回路５２は航空機の対地高度と
比較して航空機の降下速度に依存し降下速度・警報装置
５４かまたは、機首上げ警報装置５６のいずれかに信号
を発生することが可能である。上に述べたように、第４
図にブロック●ダイヤグラム形態で示した装置は、電波
計高度変化率信号紅が航空機が予め定められた速度以下
で地上に接近していることを表示する時に第１図に示し
た警報エンベロープを右方に遷移する働きをする。電波
計高度変化率信号らが零であつて航空機が地上に平行に
飛行していることを示している時には、前信号が加算点
３２を通されて４００Ｘ０．３０４ｒｒ１，ノ分の最大
値に制限器４４て制限され、そして加算点４８で線路７
０上の彪信号から減算される。この結果、第１図の４０
０×０．３０４７ｎＩ分の警報エンベロープは、第２図
に示すように右方に遷移し、それにより降下速度警報を
発生するのに必要とされる降下速度は増大せしめられる
。電波計高度変化率信号が負の方向に増大して航空機が
地上に接近しつつあることを表示すると、加算点３２は
線路３０上の電波計高度変化率信号の関数として線路４
２上の降下速度修正信号を低減する働きを成す。電波計
高度変化率信号借が降下速度信号らが降下速度信号らに
等しく、それによつて気圧計降下速度が対地接近速度に
等しいことを表示する時には降下速度修正信号は零とな
つて第１図に示すような警報エンベロープが発生される
。第５図には本発明の第２の具体例がブロック●ダイヤ
グラムで示されており、その動作は第３図の警報エンベ
ロープで図解されている。

この具体例にいては、線路２２上の電波計高度信号ＨＲ
は第４図に示した装置と関連して上に述べたように降下
信号合Ｂを修正するかわりに、電波計高度変化率信号ら
の関数として修正される。第５図の装置においては、Ｎ
Ｒ信号はスケーラ増幅器６０に印加され該スケーラ増幅
器６０は線路２２上の電波計高度信号Ｈ．．と両立し得
るように較正された高度変化率信号を線路６２上に発生
する働きを成す。この具体例において、較正係数Ｋの適
当な値は０．６であり、この較正係数により約０．３７
ｎ，（１フィート）／分の電波計高度変化率は約０．１
８ＴＴＬ１（４）．６フィート）の電波計高度に変換さ
れる。線路６２上に発生されるスケーラ増幅器６０の出
力信号は次いて加算点６４の正の端子に印加され、そし
て線路２２上の電波計高度信号ＨＲは該加算点６４の他
の正の入力端子に印加される。制限回路−６６は線路６
８を介して加算点６４からの出力信号を受けて、線路６
８上の電波計高度修正信号と称することができる信号の
最大値を好ましくは約７２ｒｒ１．（２４０フィート）
の最大値に制限する。このようにして制限回路６は高度
修正信号を零と約７２ｍ（２４０フィート）の最大値と
の間に制限する働きを成す。第２の加算点７０は線路７
２を介して制限回路６６の出力を受け制限された電波計
高度修正信号を電波計高度信号ＨＲに加算する。加算点
７０の出力信号は次いて比較回路５２に印加され、該回
路５２からは線路４０上の降下速度信号との比較結果と
して上に述べたような降下速度警報か発生される。第５
図に示した装置は、電波計高度変化率信号の関数として
第１図に示した警報エンベロープを右方に遷移するとい
う一般的作用を有する。

より正確に言うならば、第５図に示す装置は電波計高度
変化率信号が零である時に第１図の水平軸を上方に変位
して第３図に示す警報エンベロープを発生する。電波計
高度変化率信号が零または正の値てある時には電波計高
度の最大値約７２ＴｒＬ．（２４０フィート）か加算点
６４および７０によつて線路２２上の電波計高度信号に
加算されて、しかる後に線路７４を介し比較器５２に供
給される。電波計高度変化率信号らが負方向に増大して
航空機が地上に接近しつつあることを示すと、加算点６
４は線路６２上の較正された信号が線路２２上の電波計
高度信号に等しくなるまで線路６８上の高度修正信号を
比例的に減少する働きを成す。制限回路６６も線路７２
上の高度修正信号を本質的に正の値に制限して、線路６
２上の負信号か線路２２上の高度信号を越えた時に高度
信号が減少するのを阻止する。このようにして明らかな
ように、第５図に示した装置は、電波計高度変化率によ
つて航空機が地上に接近していないことが表示された時
に警報を発生するのに要求される降下速度を増大すると
言う作用を有す。以上本発明を第４図および第５図に示
すように計算機回路のアナログ論理を用いて説明したが
、このような機能は、警報装置５４および５６とインタ
ーフェース装置を介し同じ入力を有するように接続され
たディジタル計算機を用いても実行可能てあることは明
らかであろう。

例えば、第４図および第５図の素子２８ないし３２およ
び４０ないし５２の機能は、ディジタル計算機によつて
行なうことができ、その場合降下速度市電波計速度ＨＲ
および電波計高度変化率合。に対し関数関係にあるディ
ジタル信号をディジタル計算機に対する入力として用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は降下速度警報を発生せしめるような航空機の対
地高度と気圧計降下速度との間の関係即ち警報エンベロ
ープを示すグラフ、第２図は第１図に類似の警報エンベ
ロープを示すグラフであつて、警報を発生するのに必要
な降下速度を増大することにより垂直軸が左方に遷移さ
れている警報工ンベロープを示すグラフ、第３図は第１
図に警）報エンベロープに類似の警報エンベロープであ
つて、警報を発生するのに必要な対地高度信号を減少す
ることにより水平軸が実効的に上方に遷移されている警
報エンベロープのグラフ、第４図は本発明の１具体例の
論理回路を示す機能ブロック・５ダイヤグラム、そして
第５図は本発明の第２の具体例を示す機能ブロック・ダ
イヤグラムである。 ２０・・・電波高度計、２４，３８・・・変化率発生回
路、２８・・・ろ波回路、３２，４８，６４，７０・・
加算回路、３４・・・気圧高度計、４４，６６・・・制
限θ回路、５２・・・比較回路、５４，５６・・・降下
速度警報装置、５６・・・機首上げ警報装置、６０・・
・スケーラ増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 航空機の降下速度を表わす信号を発生する手段と、
   航空機の対地高度を表わす信号と発生する手段と、前記
   降下速度信号を高度信号と比較して前記信号間における
   予め定められた関係を検出しもつて異常降下速度警報の
   発生を開始する手段とを有する航空機の異常降下速度の
   警報発生装置において、大地に対する航空機の高度変化
   率を表わす対地高度変化率信号を発生するための手段、
   および前記対地高度変化率信号に応答して前記警報を発
   生するのに必要な前記降下速度と高度信号間の予め定め
   られた関係を前記対地高度変化率信号の関数として変え
   るための手段を有することを特徴とする航空機の異常降
   下速度の警報発生装置。 ２ 気圧計高度信号を発生するための気圧計高度計を含
   む手段と、前記気圧計高度信号に応答して気圧計降下速
   度信号を発生するための手段と、電波計高度信号を発生
   するための電波計高度計を含む手段と、前記電波計高度
   信号に応答して電波計高度変化率信号を発生するための
   手段と、前記降下速度信号、前記電波計高度信号および
   前記電波計高度変化率信号に応答して過剰降下速度警報
   を起動する信号を発生するための計算機手段とを備え、
   前記降下速度信号に対し関数関係にある第１の値を前記
   電波計高度信号に対し関数関係にある第２の値と比較し
   て前記第１の値が前記第２の値を越えたときには常に前
   記警報起動信号を発生し、そして前記電波計高度変化率
   信号の関数として前記第１の値を変動し、もつて警報起
   動信号が発生される降下速度を航空機の対地接近を表わ
   す減少電波計高度変化率信号の関数として増大し、さら
   に前記警報起動信号に応答して操縦士に警報を発生する
   ための手段を備えた航空機の異常降下速度の警報発生装
   置。 ３ 気圧計高度信号を発生するための気圧高度計を含む
   手段と、前記気圧計高度信号に応答して気圧計降下速度
   信号を発生するための手段と、電波計高度信号を発生す
   るための電波計高度計を含む手段と、前記電波計高度信
   号に応答して電波計高度変化率信号を発生するための手
   段と、前記降下速度信号、前記電波計高度信号および前
   記電波計高度変化率信号に応答して過剰降下速度警報起
   動信号を発生するための計算機手段とを有し、ここで前
   記降下速度信号に対し関数関係にある第１の値を前記電
   波計高度信号に対し関数関係にある第２の値と比較して
   前記第１の値が前記第２の値を越えた時には常に前記警
   報起動信号を発生し、そして前記第２の値は前記電波計
   高度変化率信号の関数として変えて、それにより航空機
   の対地接近を表わす減少電波計高度変化率信号の関数と
   して警報起動信号が発生される大地高度を減少せしめ、
   さらに前記警報起動信号に応答して操縦士に警報を発生
   するための手段を備えた航空機の異常降下速度の警報発
   生装置。