用于实时控制飞行器在跑道上的轨迹的系统和方法与流程

1.本发明的技术领域是飞行器的技术领域，并且更特别地是用于控制飞行器在地面跑道上的轨迹的系统和方法的技术领域。
2.本发明涉及一种用于控制飞行器在跑道上的轨迹的系统，并且特别地涉及一种用于实时控制飞行器在跑道上的轨迹的系统。本发明还涉及由该系统实施的控制方法。


背景技术：

3.飞行器跑道偏移是大量的，在世界范围内大约每月一次，并且在约25％的情况下是由于在恶化的天气条件下着陆期间不好的引航选择。
4.鉴于此，航空当局要求实施解决方案以减少跑道偏移的数量，并且特别是减少横向跑道偏移的数量。
5.横向跑道偏移与跑道状况恶化时引导飞行器的操纵装置的不良管理相关。
6.目前，通过给出前起落架的使用与方向舵的使用之间的分配作为飞行器速度的函数的定律，计算用于获得预定轨迹的操纵装置的使用分配。根据该定律，在低速时，飞行器由前起落架的轮子操纵。随着速度增加，前起落架的使用减少，并且替代地使用方向舵。因此，飞行器操纵装置的使用分配仅取决于其速度，并且因此不特别地考虑可能影响飞行器轨迹的天气条件。
7.因此需要一种系统，该系统允许控制飞行器的轨迹，并且具有降低的横向跑道偏移的风险。


技术实现要素：

8.本发明通过提供一种限制横向跑道偏移的风险的飞行器轨迹控制系统而提供了以上讨论的问题的解决方案。
9.本发明的第一方面涉及一种用于实时控制飞行器在地面跑道上的轨迹的系统，该系统包括：
[0010]-操纵装置，被配置成在地面上操纵飞行器，每个操纵装置与至少一个使用参数相关联；
[0011]-计算器，被配置成：
[0012]-从飞行器数据以及包括跑道状态数据和地面天气数据的外部数据，确定用于沿着预定轨迹操纵飞行器的每个操纵装置以及每个对应的使用参数；
[0013]-控制装置，被配置成根据每个对应的所确定的使用参数，控制每个所确定的操纵装置。
[0014]
借助于本发明，计算器确定使飞行器能够遵循跑道上的预定轨迹的操纵装置和相关联的使用参数，并且这一方面考虑了飞行器数据，并且另一方面考虑了与跑道的状态以及与地面上的天气状况相关的数据。
[0015]
进一步针对以上段落中刚刚讨论的特征，根据本发明的第一方面的系统可以具有
单独地或根据任何技术上可能的组合考虑的以下各项中的一个或多个互补特征。
[0016]
根据一个替代实施例，操纵装置包括前起落架，该前起落架包括至少一个轮子和在飞行器的发动机上所装备的多个推力反向器。
[0017]
根据前述替代实施例的一个子替代实施例，操纵装置进一步包括方向舵。
[0018]
根据与前述替代实施例兼容的第一实施例，控制装置包括单个中央控制器。
[0019]
因此，中央控制器被配置成用于控制每个操纵装置，并且特别地根据对应的所确定的一个或多个使用参数，控制每个所确定的操纵装置。计算器的数量以及因此控制装置的质量被最小化，这尤其允许燃料消耗被限制。
[0020]
根据与前述替代实施例兼容的第二实施例，控制装置包括中央控制器和每个操纵装置的一个控制器。
[0021]
因此，每个控制器被配置成用于控制单个操纵装置，并且中央控制器被配置成用于根据每个所确定的操纵装置和每个所确定的对应的使用参数，控制所述控制器中的每个控制器。因此，为现有飞行器装备用于实施控制系统的中央计算器就足够了。
[0022]
根据与前述替代实施例和实施例兼容的一个替代实施例，飞行器包括发动机和被配置成用于制动飞行器的和制动装置，并且飞行器数据包括飞行器速度和/或操纵装置可用性数据和/或制动装置使用数据和/或发动机使用数据。
[0023]
因此，操纵装置和它们的使用参数的确定，通过关于所使用的制动装置和发动机使用的信息，考虑当前飞行器速度和未来飞行器速度，并且因此考虑飞行器减速度。操纵装置以及它们的使用参数的确定还考虑了操纵装置的可用性，以便仅使用可以使用的或有利地使用的那些操纵装置。
[0024]
根据前述替代实施例的一个子替代实施例，操纵装置的可用性数据包括与操纵装置的状态相关的数据和/或与使用操纵装置的成本相关的数据。
[0025]
因此，操纵装置以及它们的使用参数的确定考虑了每个操纵装置的操作能力和/或其使用成本，例如通过操纵装置上的使用引起的磨损和/或操纵装置的使用引起的燃料消耗。
[0026]
根据与前述替代实施例和实施例兼容的一个替代实施例，系统包括第一通信装置，该第一通信装置被配置成用于与地面站通信。
[0027]
以此方式，系统可以根据法规从负责跑道上的着陆的控制塔获得外部数据。
[0028]
根据与前述替代实施例和实施例兼容的一个替代实施例，系统包括第二通信装置，该第二通信装置被配置成用于与至少一个其他飞行器通信。
[0029]
因此，计算器可以使用由先前已经着陆在跑道上的其他飞行器所作出的对操纵装置以及它们的使用参数的确定。
[0030]
本发明的第二方面涉及包括根据本发明的第一方面的系统的飞行器。
[0031]
本发明的第三方面涉及一种用于实时控制飞行器在地面跑道上的轨迹的方法，该方法由根据本发明的第一方面的系统实施，该方法包括以下步骤：
[0032]-由计算器从飞行器数据以及包括跑道状态数据和地面天气数据的外部数据，确定用于沿着预定轨迹操纵飞行器的每个操纵装置以及每个对应的使用参数；
[0033]-根据由控制装置所确定的每个对应的使用参数，实施所确定的每个操纵装置。
[0034]
根据一个替代实施例，该实施方式是自动的或手动的。
[0035]
因此，飞行员可以根据每个对应的使用参数，选择他/她自己实施每个操纵装置。
[0036]
根据与前述替代实施例兼容的一个替代实施例，只要飞行器数据和/或外部数据被修改，就进行确定步骤。
[0037]
因此，根据飞行器数据和/或外部数据，实时更新所实施的操纵装置和相关联的使用参数。
[0038]
本发明的第四方面涉及计算机程序产品，其包括指令，当计算机执行程序时，该指令使该程序实施根据本发明的第三方面的方法的步骤。
[0039]
本发明的第五方面涉及计算机可读记录介质，其包括指令，当计算机执行指令时，所述指令使计算机实施根据本发明的第三方面的方法的步骤。
[0040]
通过阅读以下描述，并且通过检查附图，将更好地理解本发明及其不同应用。
附图说明
[0041]
通过指示而非限制本发明的目的，阐述这些图。
[0042]
图1示出了飞行器的示意图。
[0043]
图2示出了根据本发明的控制系统的第一实施例的示意图。
[0044]
图3示出了根据本发明的控制系统的第二实施例的示意图。
[0045]
图4是示出了根据本发明的控制方法的步骤的框图。
具体实施方式
[0046]
除非另外说明，在不同图中出现的相同元件具有单一附图标记。
[0047]
本发明的第一方面涉及一种用于实时控制飞行器在跑道上的轨迹的系统。
[0048]
本发明的目的是避免飞行器的跑道偏移，更特别地在飞行器着陆与到达其停放点之间的飞行器的跑道偏移。因此，控制系统使得飞行器能够保持在跑道上的预定轨迹上。
[0049]
例如，预定轨迹是穿过跑道中间的轨迹。
[0050]
例如，预定轨迹还可以是从跑道的状态中所确定的轨迹，例如，用于避免跑道上的危险区域的轨迹，例如，该危险区域是具有可能损坏飞行器的倾斜或凸起的区域。
[0051]
通过使用“飞行器轨迹的实时控制”，它是指在采集之后立即处理与实际飞行器轨迹相关的数据，并且使轨迹数据的采集与用于将实际飞行器轨迹调整到预定轨迹的控制指令的生成之间的时间最小化。
[0052]
图2示出了根据第一实施例的控制系统200的示意图。
[0053]
图3示出了根据第二实施例的控制系统200的示意图。
[0054]
如图2所示，控制系统200包括：
[0055]-操纵装置110；
[0056]-计算器201；
[0057]-控制装置210，其包括至少一个中央计算器211。
[0058]
操纵装置110被配置成用于在地面上操纵飞行器，即，操纵装置110能够改变飞行器100在地面上的轨迹。
[0059]
图1示出了飞行器100的示意图。
[0060]
如图1所示，操纵装置110包括多个推力反向器111和前起落架112。飞行器100包括
多个发动机1110，每个发动机1110具有推力反向器111。起落架112包括多个轮子。
[0061]
操纵装置110还可以包括方向舵113，如图1所示。
[0062]
每个操纵装置110与至少一个使用参数相关联。
[0063]
例如，推力反向器111的使用参数是使用功率。
[0064]
例如，方向舵113的使用参数是方向舵113的角度。
[0065]
计算器201被配置成用于确定用于沿着预定轨迹操控飞行器100的一个或多个操控装置110以及一个或多个相关联的使用参数。
[0066]
确定包括，例如，以给定角度，使用具有第一给定功率的左推力反向器111、具有第二给定功率的右推力反向器111以及方向舵113。
[0067]
例如，在跑道与飞行器100之间的首次接触期间，在飞行器100着陆时，进行该确定。
[0068]
从飞行器数据(即，与飞行器相关的数据)和外部数据(即，与飞行器100的外部状况相关的数据)进行该确定。
[0069]
外部数据包括与跑道的状态相关的数据，例如跑道的摩擦系数，以及与跑道处的天气状况相关的数据，例如风力和风向。
[0070]
可以从负责跑道的地面控制塔获得外部数据。在这种情况下，系统200包括第一通信装置2021，其允许与控制塔以及通常与地面站通信。
[0071]
飞行器数据包括例如，飞行器100的速度，与操纵装置110的可用性相关的数据，例如是否给定的操纵装置110不起作用还是起作用，与飞行器100对其发动机1110的使用有关的数据，例如由每个发动机1110传送的动力，或者与飞行器100对其制动装置102的使用有关的数据，所述制动装置被配置成制动飞行器100，例如，激活哪个制动装置102以及飞行器100的速度将如何根据激活哪个制动装置102而改变。
[0072]
与一些操纵装置110的可用性相关的数据包括与操纵装置110的状态相关的数据，例如是否操纵装置110不起作用还是起作用，或者操纵装置110的磨损率，和/或与使用操纵装置110的成本相关的数据，例如与使用操纵装置110相关联的燃料消耗或操纵装置110的替代价格。
[0073]
还可以使用来自其他飞行器100(例如，已经着陆在跑道上的飞行器100)的数据进行确定。在这种情况下，系统200包括用于与另一个飞行器100通信的第二通信装置2022。
[0074]
例如，一旦飞行器数据和/或外部数据被修改就进行该确定。
[0075]
控制装置210被配置成用于根据该确定，控制操纵装置110。
[0076]
根据图2中所示的系统200的第一实施例，控制装置210包括被配置成用于控制所有操纵装置110的单个中央控制器211。
[0077]
根据系统200的第二实施例，控制装置210包括一个中央控制器211和每个操纵装置110的一个控制器212，每个操纵装置被配置成用于根据来自中央控制器211的指令来控制操纵装置。
[0078]
在图3中，控制装置210包括中央控制器211、被配置成用于控制推力反向器111的控制器212-1、被配置成用于控制前起落架112的控制器212-2和被配置成用于控制方向舵113的控制器212-3。
[0079]
本发明的第二方面涉及一种装备有根据本发明的第一方面的系统的飞行器100。
[0080]
本发明的第三方面涉及一种用于实时控制由根据本发明的第一方面的系统200所实施的飞行器100的轨迹的方法。
[0081]
图4是示出了根据本发明的第三方面的方法300的步骤的框图。
[0082]
由计算器201实施的方法300的第一步骤301是基于飞行器数据和外部数据，确定每个操纵装置110和每个对应的使用参数。
[0083]
由控制装置210实施的方法300的第二步骤302是实施对操纵装置110的确定。
[0084]
可以由飞行器100的飞行员自动地或手动地进行操纵装置110的实施。
[0085]
在手动实施的情况下，可以提供指导来帮助飞行员。
[0086]
例如，一旦飞行器数据和/或外部数据被修改就进行第一步骤301。

技术特征：
1.一种用于实时控制飞行器(100)在地面跑道上的轨迹的系统(200)，包括：-操纵装置(110)，被配置成在地面上操纵飞行器(100)，每个操纵装置(110)与至少一个使用参数相关联；-计算器(201)，被配置成：ο从飞行器数据以及包括跑道状态数据和地面天气数据的外部数据，确定用于沿着预定轨迹操纵飞行器(100)的每个操纵装置(110)和每个对应的使用参数；-控制装置(210)，被配置成根据每个对应的所确定的使用参数，控制所确定的每个操纵装置(110)。2.根据权利要求1所述的系统(200)，其特征在于，操纵装置(110)包括前起落架(112)，所述前起落架包括至少一个轮子和多个推力反向器(111)，每个推力反向器均装配至所述飞行器(100)的发动机(1110)。3.根据权利要求2所述的系统(200)，其特征在于，操纵装置(110)还包括方向舵(113)。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，控制装置(210)包括中央控制器(211)。5.根据权利要求4所述的系统(200)，其特征在于，控制装置(210)进一步包括每个操纵装置的一个控制器(212)。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，飞行器数据包括飞行器(100)的速度和/或操纵装置(110)的可用性数据和/或飞行器(100)的制动装置(102)的使用数据和/或飞行器(100)的发动机(1110)的使用数据。7.根据权利要求6所述的系统(200)，其特征在于，操纵装置(110)的可用性数据包括与操纵装置(110)的状态相关的数据和/或与使用操纵装置(110)的成本相关的数据。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述系统包括第一通信装置(2021)，所述第一通信装置被配置成用于与地面站通信。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述系统包括第二通信装置(2022)，所述第二通信装置(2022)被配置成与至少一个其他飞行器(100)通信。10.一种飞行器(100)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)。11.一种用于实时控制飞行器(100)在地面跑道上的轨迹的方法(300)，所述方法由根据权利要求1至9中任一项所述的系统(200)实施，所述方法包括以下步骤：-由计算器(201)从飞行器数据以及包括跑道状态数据和地面天气数据的外部数据，确定(301)用于沿着预定轨迹操控飞行器(100)的每个操控装置(110)和每个对应的使用参数；-根据由控制装置(210)所确定的每个对应的使用参数，实施(302)所确定的每个操纵装置(110)。12.根据权利要求11所述的方法(300)，其特征在于，所述实施方式是自动的或手动的。13.根据权利要求11或12所述的方法(300)，其特征在于，一旦飞行器数据和/或外部数据被修改，就进行确定步骤(301)。14.一种计算机程序产品，其包括指令，当计算机执行程序时，所述指令使所述程序实施根据权利要求11或12中任一项所述的方法(300)的步骤。15.一种计算机可读记录介质，其包括指令，当计算机执行指令时，所述指令使计算机
实施根据权利要求11或12中任一项所述的方法(300)的步骤。

技术总结
本发明的方面涉及一种用于实时控制飞行器在跑道上的轨迹的系统(200)，包括：操纵装置(110)，被配置成在地面上操纵飞行器，每个操纵装置与至少一个使用参数相关联；计算机(201)，被配置成用于：-从飞行器数据以及包括跑道状况数据和地面气象数据的外部数据，确定每个操纵装置(110)，所述操纵装置旨在根据预定轨迹和每个对应的使用参数来操纵飞行器；控制装置(210)，被配置成根据每个对应的所确定的使用参数，控制所确定的每个操纵装置(110)。控制所确定的每个操纵装置(110)。控制所确定的每个操纵装置(110)。


技术研发人员：哈基姆
受保护的技术使用者：赛峰集团电子与防御 赛峰航空器发动机
技术研发日：2021.09.14
技术公布日：2023/6/29