JPS62500264A - 下降率に基づくエンベロ−プの修正がなされる航空機の地形高度警報装置 - 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】 下降率に基づくエンベロープの修正がなされる航空機の地形高度警報装置 発明の背景 発明の分野 この発明は、一般的には、航空機のための対地接近警報装置に関するものであり 、特に、航空機の地上高度および高度率をモニタして、危険な飛行状態を決定す るための装置に関するものである。より特別には、この発明は過大な地形高度に ついてパイロットに警報を発するための装置に関するものであり、こ＼に、その 警報基準は航空機の下降率の関数として修正されて、該高度率が急降下その他の 急激な操縦の間に遭遇するような、意図的に高い下降率の結果としてのものであ るときには、警報が発生されることを防止するようにされる。

先行技術の説明 危険な飛行状態について警報を発する対地接近警報装置は知られているものであ る。このような装置の諸例は、この発明の譲受人に対して譲渡された次の米国特 許ｊこ開示されている。すなわち、米国特許第３．９３４，２２１号；同第３． ９３４．２２２号−同第３，９４４．９６８号；同第３．９４６，３５８号；同 第３．９５８，２１８号および同第３．９５８．２１９号に開示されている。こ れらの装置は、いずれも、無線高度および無線高度の高度率をモニタし、航空機 が飛行している高度に対して高度率が過大であるときには警報を発するものであ る。

これらの装置は、地形についての過大な高度率から生じる危険な状態について、 パイロットに警報を発する１個の方法を提供するものではあるが、これらの装置 は輸送機での使用のために設計されているものであって、ロッキード５３−Ａの ような高度の操縦性、高度のパフォーマンスを有する戦闘機類のためのものでは ない。前記ロソキード８３−Ａのような航空機の飛行および操作特性は、大きい 下降率が正常な操作においてしばしば遭遇されるものである。このように大きい 下降率は充分に大きい高度率をもたらすことができるものであり、輸送機のため に設計された装置によれば、このような航空機の正常な操作状態の間に偽りまた は妨害的な警報が発せられることになる。

発明の概要 したがって、この発明の目的は、操縦可能な航空機に適用されたときに、先行技 術による警報装置の多くの不利益を克服することのできる対地接近警報装置を提 供することにある。

この発明の別異の目的は、操縦可能で高いパフォーマンスの航空機に特に好適な 、過大な地形高度の警報装置を提供することにある。

この発明の更に別異の目的は、過大な高度率の警報を発生させるための基準が航 空機の下降率の関数として修正される、過大な高度率の警報装置を提供すること にある。

例えば、ロッキード５３−Ａのような戦闘機である高いパフォーマンスの航空機 の操作および飛行条件は、輸送機のそれよりも相当に異なっているものである。

例えば、このような航空機においては、操縦されているときに大きい下降率に遭 遇することが普通である。

このような大きい下降率は充分に大きい高度率をもたらして、このような警報が 不適切なものであるときに過大な高度率の警報を発生するようにされる。このよ うな正常に遭遇する下降率からもたらされる高度率が警報の発生されるのには不 充分であるようにして、このような妨害的な警報が発生されるのを防止すること が可能である。しかしながら、このようなアプローチによれば、地形高度の警報 装置の感度は低くなり、実際に地形高度率が過大であるような状態の下で与えら れる警報の時間が短かくされる。

したがって、この発明の好適な実施例によれば、以下のような装置が提供される 。すなわち、航空機の下降率と同様に高度率をモニタし、地形高度が意図的な操 縦の一部分である大きい下降率の結果であるときには、妨害的な過大な地形高度 の警報を発生させる可能性を減少させるために、下降率の関数として過大な高度 率の警報を発生させるために必要な警報基準を修正する装置が提供される。更に 、この装置によれば、地形のアクシデントに会った制御されている飛行と正常に 関連されている飛行経路の筋書に対する地形高度率の保護を保持するやり方での 実施がなされる。

図面の説明 この発明におけるこれらの目的および別異の目的は、以下の詳細な説明および添 付図面について考察することにより容易に明らかにされるものである。

第１図は、この発明による警報装置の論理的ブロック図である。

第２図は、航空機がそのフラップを引込めて飛行しているときに、警報を発生さ せるために必要な高度率を例示するグラフ図である。

第３図は、航空機がそのフラップを伸長させて飛行しているとき、または、戦闘 モードの操作で飛行しているときに、警報を発生させるために必要な高度率を例 示するグラフ図である。

第４図は、限定率の制限およびフィルタのための時定数がどのようにして達成さ れるかを例示するテーブル図である。

好適実施例の詳細な説明 こ゛きで、図面の中の特に第１図を参照すると、過大な地形高度の警報装置の実 施例が、参照記号１０によって一般的に例示されている。第１図に示されている この発明による装置１０においては、例示のための一連のゲート、コンパレータ 、加算接続部、リミッタ、フィルタ、スケール回路等による論理的ブロック図が 形成されている。たゾし、第１図に示されている以外に、可能にされている種々 のデジタル的およびアナログ的な実施により、実際の論理的な実施が可能である ことが理解されるべきである。前述された装置によって使用される信号に含まれ ているものは、無線高度、無線高度率、気圧高度率および対空速度と、これに加 えて、フラップの位置、着陸装置の位置、ミッション・モードの選択、および、 航空機の車輪上に荷重がかかっているかどうかを表わす信号である。警報装置が 装備されている航空機の形式に依存して、第１図に示されている装置のための信 号は個別的な機器から得られる。この個別的な機器としては、気圧高度計１２、 気圧率回路１４、無線高度計１６、無線車回路２６、パイロット／静止に基づく 対空速度部１７、および、フラップの位置、着陸装置の位置、ミッション・モー ドの選択および車輪に荷重がかかっているかどうかを示す個別的な回路が含まれ ている。このような個別的なものに含まれているものは、第１図において、フラ ップ・アップの個別部１８、ギア・アップの個別部２０、ミッション選択スイッ チ２１、および、車輪上での無荷重の個別部２２である。代替的に、気圧高度お よび車信号はエア・データ・コンピュータから得ることができ、または、慣性航 法装置からの２−速度信号が気圧車信号に代えて使用されることができる。また 、ある種の航空機においては、これらの信号はデジタル・データ・パスから得ら れることができる。

この発明による装置においては、航空機の地上高度が高度率と比較されるが、こ れは好ましくは無線高度率であり、または、無線高度率と気圧高度率との組合せ に基づいて算出された高度率である。高度率が航空機の飛行している高度に対し て過大であるときには、警報が発生される。警報が発生されるか否かの決定はモ ード・コンパレータ２４によってなされるものであるが、これによって比較され るものは、無線高度計１６からの無線高度信号、および、リミット・フィルタ操 作回路２８および１対の加算接続部３０．３２を介して比率回路２６から受入れ られる高度率信号である。コンパレータ２４は高度率信号と無線高度信号とを比 較して、航空機が飛行している高度に対する高度率が過大であるときに警報を発 生するようにされる。好ましくは、発生される警報は、地形警報発生器３４によ って発生される”地形（ＴＥｉＲＲＡＩＮ　）”という警報、または、プル・ア ップ警報発生器３６によって発生される０プル・アップ（ＦＵＬＬ　ＵＰ　）” という警報のような音声警報であって、直接的または間接的に、ラウドスピーカ またはヘッドホン・セットであるようなトランスジューサ３８に加えられる。

前述されたように、この発明の装置によれば、大きい下降率の結果として生じる 高度率を補償するために、警報を発生させるために必要な警報基準が修正される 。

この修正が達成されるのは、加算接続部４Ｑ、ＩＪミック４２、スケール回路４ ４および加算接続部３ｏによるものであり、これらによれば、比率回路２６から の無線車信号をバイアスして、バイアスされた高度率信号を生成し、これをリミ ットおよびフィルタ操作回路２８に加えるようにされる。

第１図に示されている実施例において、リミットおよびフィルタ操作回路に含ま れているものは、１対のロウ・パス・フィルタ４６．４８、ハイ・パス・フィル タ５０．１対のリミッタ５２．５４および加算接続部５６である。フィルタ４８ ．５０は加算接続部５６と共同で動作をして、前述された特許において開示され ている形式の補足的なフィルタになるようにされている。一連のゲート５８．６ ０および６２は、コンパレーク６４゜６６と同様に、フラップ・アップ、ギア・ アンプおよび車輪上での無荷重という個別部１８．２０および２２と夫々に共同 に動作して、以下に後述されるようなある種の条件の下においてのみ装置を可能 化させるものである。ディレィ回路６８は、気圧の地上効果による離陸（ＷＯＷ 信号のロス）直後に生じることのある妨害的な警報を減少させる作用をし、別異 のディレィ回路７ｏは、゛ＴＥＲＲＡ工Ｎ　”警報の２個のくり返しが生じるま で０プル・アップ”警報の発生を遅延させる。スケール回路７２、加算接続部７ ４、リミッタ７６およびコンパレータ７８は２００フィート未満の信号を生成さ せるように作用して、リミッタ５２．５４の制限、したがって通常の態様におけ る気圧率の関数としての警報基準を変更するために使用される。

その動作において、リミットおよびフィルタ操作回路２８からの比率信号がスケ ール回路８ｏおよび加算接続部３２によって修正される。これらの機能は、第２ 図および第３図の警報エンベロープにおいて観測されるスロープおよびオフセッ トを実現するための作用をする。コンパレータ２４は、加算接続部３２からの信 号を無線高度計１６の出力と比較して、航空機が飛行している地上高度に対する 高度率が過大であるときはいっでも、警報発生器６４または警報発生器３６のい ずれかが警報を発生するようにされる。

前述されたように、加算接続部４０、リミッタ４２およびスケール回路４４は、 航空機の下降率を表わす信号を比率回路２６からの信号と組合せる作用をする。

かくして、リミットおよびフィルタ操作に先立つ高度率信号の一部分を相殺する ために、スケール回路４４からのスケールの定められた下降率が、加算接続部３ ０によって比率回路２６の出力から差引かれる。また、下降率が１分当り２００ ０フイートをこえない限り高度率信号のバイアスが生じないように、加算接続部 ４０は、比率回路１４の出力から１分当り２０００フイートの下降率を表わす信 号を差引くように作用する。リミッタ４２は、１分当り２０００フィート以上の 下降率を表わす信号が加算接続部４０からスケール回路４４に加えられることを 許容するけれども、１分当り２０００フィートの下降率または上昇率を表わすい ずれの信号も制限するものである。

警報基準に対する修正は、第２図において、グラフ形式で例示されている。第２ 図に例示されているように、航空機がそのフラップを引込めて飛行しているとき には、高度率が線１００によって規定された比率をこえたときにはいっても警報 が発生される。航空機の速度が２１４ノットまたはそれ以下のときには、高度６ ０フイートと１６５０フイートとの間でのみ警報が発生される。対空速度の増加 とともに上部高度の限界が増大して、対空速度が２７５ノツトをこえたときに、 ２４５０フイートの高度において警報が発生される。かくして、線１００によっ て、高度の上限および下限とともに、気圧下降率が１分当り２０００フイートま たはそれ以下であるときの警報基準が規定される。

加算接続部３０によってリミットおよびフィルタ操作回路２８に加えられるバイ アスされた高度車信号は次式で定められる。

ＢＣＲ＝ＯＲ−（Ｋ（ＤＲ−Ａ　ｆｐｍ））こ＼に、ＢＣＲはバイアスされた高 度率、ＯＲは修正されない高度率または無線率、ＤＲは下降率（気圧下降率また は２−速度）、そして、ＫおよびＡは定数である。リミット操作回路４２の動作 のために、下降率が１分当り２０００フイートをこえるまでは、カッコ内の項目 は０に留まる。かくして、例示された実施例におけるバイアスされた高度率に対 する式のＡに対する値は、１分当り２０００フイートということになる。このこ とから、１分当り２０００フィート以下の下降率に対して、警報基準は線１００ によって規定される。しかしながら、より大きい下降率においては、警報境界は 下降率の関数として右方へと効果的にシフトされる。

ある特定の下降率においてシフ１−される境界の大きさは、航空機の着陸装置が アップしているか、または、ダウンしているかに依存するものである。着陸装置 がダウンにされると、スケール・ファクタには０．７５であるように選択される 。着陸装置がアップにされると、より大きい下降率が許容されて、スケール・フ ァクタＫが１．５に増大され、警報境界は更に右側にシフトされる。

第３図に例示されているものは、航空機がそのフラップを引込めて飛行している とき、または、例えば、低空での偵察モードや攻撃モードにあるように、航空機 が戦闘モードで飛行しているときに、警報を発生させることが必要とされる基準 である。戦闘モードの操作は、航空機のコックピット内で、パイロットがミッシ ョン選択スイッチを付勢したときに装置に対して指示される。

第６図に例示されている警報エンベロープにおいては、航空機の下降率が１分当 り２００ｏフィート以下であるときの警報基準が例示されている。この場合には 、左手の警報境界が線１０２によって規定される。上方の警報境界は無線高度７ ８９フイートにおいて線１０４により規定され、また、下方の警報境界は線１０ ６により規定される。警報装置１０６は気圧下降率の関数として動くことができ るものであり、１分当り４００フイート以下の下降率における無線高度が２００ ０フイートであるように選択される。より大きい下降率については、１分当り１ ０００フィート以上の下降率に対して６００フイートの無線高度になるまで、下 方の境界１０６が上昇される。２個の個別の警報が与えられる。

無線高度が５５０フイートより上のときの警報は“ＴＥＲＲＡ工Ｎ−ＦＵＬＬＵ Ｐ”である。無線高度が５５０フイート以下であるときの警報は、着陸装置がダ ウンしており、フラップが伸長されているときには、単に゛ＴＫＲＲＡ工Ｎ”で ある。そうでないときには、”　ＴＥＲＲＡ工Ｎ−ＦＵＬＬ　ＵＰ”なる完全な メツセージが発生される。第２図に例示されているエンベロープの場合のように 、警報境界１０２は下降率の関数として右側にシフトされるものであり、そのシ フトする機能は第２図に関連して説明された機能と同様である。

前述されたように、警報基準の形状は、対空速度および着陸装置とフラップとの 位置の関数として変更される。このような変更は、比率リミッタ５２．５４の比 率制限およびフィルタ４６．４８および５０の時定数Ｔｌ。

Ｔ２を変更することによって達成される（第１図）。時定数Ｔ１は、フィルタ４ ６の出力においてサンプリングされたときに、高度率の関数として変動される。

比率がリミッタ５４における制限ＡとＢとの間にあるときには、時定数は０．１ 秒にセットされる。制限外の比率がＡおよびＢであるときには、時定数は３．０ 秒に増大される。この比率のリミットおよびフィルタ操作により、時間の短かい 者に対して、高度を効果的に制限値に“固定”するようにされ、これによって、 不安定な無線高度信号に対する妨害的な警報へのより良好な余裕を与えるように される。

比率制限ＡおよびＢをセットするための条件が第４図に例示されている。フラッ プがアップにされ、航空機が無線高度で３０フイートよりも上にあり、車輪上の 荷重はなく、そして、ミッション選択が作用せずに航空機が２１４ノツト以下で 飛行しているときには、関係式（１）によって示されているように、Ａは１分当 り２０００フイートにセットされ、また、Ｂは１分当り４０９０フイートにセッ トされる。２７５ノツトまたはそれより太きいときには、関係式（２）によって 示されているように、比率制限Ｂは１分当り５１００フイートにセットされる。

対空速度が２１４ノントと２７５ノツトとの間においては、第４図における比率 制限を定める式によって規定されるように、比率制限Ｂは直線的に増大する。関 係式（１）および（２）は、第２図に示されている２１４ノツトより上の対空速 度の進展に対応している。第３図の警報エンベロープを生成させるために必要な 比率制限ＡおよびＢは、第４図の関係式（３）および（４）によって例示されて いる。航空機が無線高度で２０００フイートより上を飛行して、フラップがダウ ンにされており、または、ミッション選択スイッチが付勢されたときには、比率 制限ＡおよびＢは、夫々に、１分当り９１０フイートおよび３０００フイートに される。フラップがダウンにされて、航空機が２０００フイートより下で飛行し ており、または、車輪上に荷重があるときには、比率制限は、夫々に、１分当り ５９０フイートおよび１５００フイートにされて、全ての機能を禁止するように される。

同様にして、時定数Ｔ２も、第４図に例示されているように、対空速度、高度、 フラップの位置、車輪上の荷重、および、ミッションが選択されたかどうかの関 数として選択される。ギア・アップ・ラッチ（ＧＪ、）およびギア・ダウン・ラ ッチ（ＧＤＬ）信号は、通常の対地接近警報装置から使用される論理信号である 。その時定数は、第２図および第３図のエンベロープへの一時的な進入の可能性 の増大につれて、より大きい値になるように調整されて、これにより、妨害的な 警報に対する付加的な余裕を与えるようにされる。このような進入は、航空機が 最終的なアプローチにおける着陸態勢にあるとき、または、ミッション選択モー ドにあるときに生起しやすいものである。

この発明の多くの修正および改変は、上記された教示に照して可能であることは 明らかである。かくして、添付されている請求の範囲の記載の範囲内で、この発 明は特に前記された以外で実施できるものであることが理解されるべきである。

国際調査報告 １．Ｉ＃、、−ｕ−ｎ−＋Ａｏｐｎｃｍ−ｎＮＯ，ＰＣＴ／ＵＳ８６１００３８ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．航空機のための対地接近警報装置であって：航空機の地上高度を表わす信号 および航空機の地形高度率を表わす信号に応答して、航空機が飛行している高度 に対する所定の組の基準にしたがって該地形高度率が過大であるときに警報を発 生させるための手段；航空機の下降率に応答して、航空機の下降率を表わす信号 を生成させるための手段；および前記下降率信号に応答して、前記所定の組の基 準を下降率の関数として変更させるための手段；が含まれている対地接近警報装 置。 ２．航空機が下降しているときに、前記所定の基準が変更されて、地形高度率発 生手段の高度率に対する感度が低くなるようにされる請求の範囲第１項記載の対 地接近警報装置。 ３．前記変更手段には、航空機の着陸装置が引込められているときには下降率の 第１の関数として、また、着陸装置が伸長されているときには下降率の第２の関 数として前記基準を変更させる手段が含まれている請求の範囲第２項記載の対地 接近警報装置。 ４．前記第１の関数は、前記第２の関数より大きい比率において前記基準を変更 するように操作されるものである請求の範囲第３項記載の対地接近警報装置。 ５．下降率がある所定の下降率をこえているときに前記所定の基準が変更される 請求の範囲第２項記載の対地接近警報装置。 ６．前記所定の下降率は、１分当り約２０００フィート程度のものである請求の 範囲第５項記載の対地接近警報装置。 ７．航空機のための対地接近警報装置であって：航空機の地上高度を表わす信号 源； 航空機の下降率を表わす信号源； 航空機の地形高度率を表わす信号を生成させるための手段； 地上高度信号生成手段および地形高度率信号生成手段に応答して、航空機が飛行 している高度に対する所定の組の基準にしたがって該地形高度率が過大であると きに警報を発生させるための手段；および前記下降率信号生成手段に応答して、 前記所定の組の基準を航空機の下降率の関数として変更させるための手段； が含まれている対地接近警報装置。 ８．前記変更手段は前記下降率信号生成手段に応答して、航空機の下降率が所定 の率をこえているときにのみ、前記所定の組の基準を変更するようにされる請求 の範囲第７項記載の対地接近警報装置。 ９．前記所定の下降率は、１分当り約２０００フィート程度のものである請求の 範囲第８項記載の対地接近警報装置。 １０．航空機が下降しているときに、前記所定の基準が変更されて、地形高度率 発生手段の高度率に対する感度が低くなるようにされる請求の範囲第７項記載の 対地接近警報装置。 １１．前記変更手段には、航空機の着陸装置が引込められているときには下降率 の第１の関数として、また、着陸装置が伸長されているときには下降率の第２の 関数として前記基準を変更させる手段が含まれている請求の範囲第１０項記載の 対地接近警報装置。 １２．前記第１の関数は、前記第２の関数より大きい比率において前記基準を変 更するように操作されるものである請求の範囲第１１項記載の対地接近警報装置 。 １３．航空機のための対地接近警報装置であって：航空機の地上高度を表わす信 号源： 航空機の下降率を表わす信号源； 航空機の地形高度率を表わす信号を生成させるための手段； 前記高度率信号から前記下降率信号の少なくとも一部分を減算して、バイアスさ れた高度率信号を生成させるための手段；および 地上高度信号生成手段および前記減算手段に応答して、航空機のバイアスされた 地形高度率が航空機の飛行している高度に対して過大であるときに警報を発生さ せるための手段； が含まれている対地接近警報装置。 １４．前記減算手段は、航空機が下降しているときにのみ、前記下降率信号に応 答するようにされている請求の範囲第１３項記載の対地接近警報装置。 １５．前記減算手段は、航空機の下降率が所定の率をこえているときにのみ、前 記下降率信号生成手段に応答するようにされている請求の範囲第１４項記載の対 地接近警報装置。 １６．前記所定の下降率は、１分当り約２０００フィート程度のものである請求 の範囲第１５項記載の対地接近警報装置。 １７．バイアスされた高度率信号は次式ＢＣＲ＝ＣＲ−〔Ｋ（ＤＲ−Ａ　ｆｐｍ ）〕で規定されており、こゝに、ＢＣＲはバイアスされた高度率、ＣＲは修正さ れない高度率、ＤＲは下降率、そして、ＫおよびＡは定数である請求の範囲第１ ３項記載の対地接近警報装置。 １８．Ｋは０．７５−１．０程度のものである請求の範囲第１７項記載の対地接 近警報装置。 １９．着陸装置がアップであるときの１．５から着陸装置がダウンであるときの ０．７５までＫの値を変更させるために、航空機の着陸装置の位置を表わす信号 を生成させるための手段が更に含まれている請求の範囲第１８項記載の対地接近 警報装置。 ２０．Ａは２０００程度のものである請求の範囲第１７項記載の対地接近警報装 置。 ２１．航空機の地上高度を表わす信号および航空機の地形高度率を表わす信号に 応答して高度率が過大であるときに警報を発生させるための手段を有している形 式の航空機のための対地接近警報装置であって：より大きい高度率が必要とされ て、航空機が下降しているときに警報を発生させるように、航空機の下降率に応 答して高度率信号をバイアスさせるための手段が含まれている、対地接近警報装 置の改良。 ２２．前記バイアス手段は、航空機が下降しているときにのみ、高度率信号をバ イアスさせるように操作されるものである請求の範囲第２１項記載の対地接近警 報装置の改良。 ２３．前記バイアス手段は、航空機の下降率が所定の率を含んでいるときにのみ 、高度率信号をバイアスさせるように操作されるものである請求の範囲第２２項 記載の対地接近警報装置の改良。 ２４．前記所定の下降率は、１分当り約２０００フィート程度のものである請求 の範囲第２３項記載の対地接近警報装置の改良。 ２５．着陸装置の位置に応答して、着陸装置がダウンであるときよりも着陸装置 がアップであるときに、高度率信号をより大きい程度にバイアスさせるように前 記バイアス手段を操作させるための手段が更に含まれている請求の範囲第２１項 記載の対地接近警報装置の改良。 ２６．バィァスされた高度率信号は次式ＢＣＲ＝ＣＲ−〔Ｋ（ＤＲ−Ａ　ｆｐｍ ）〕で規定されており、こゝに、ＢＣＲはバイアスされた高度率、ＣＲは修正さ れない高度率、ＤＲは下降率、そして、ＫおよびＡは定数である請求の範囲第２ １項記載の対地接近警報装置の改良。 ２７．Ｋは０．７５−１．５程度のものである請求の範囲第２６項記載の対地接 近警報装置の改良。 ２８．着陸装置がアップであるときの１．５から着陸装置がダウンであるときの ０．７５までＫの値を変更させるために、航空機の着陸装置の位置を表わす信号 を生成させるための手段が更に含まれている請求の範囲第２７項記載の対地接近 警報装置の改良。 ２９．Ａは２０００程度のものである請求の範囲第２６項記載の対地接近警報装 置の改良。