[發明專利]用于飛行器的能量的最優管理的方法以及設備

有效

• 申請號: 201210332331.6
• 申請日: 2012-07-29
• 公開（公告）號: CN102903262A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: F·康斯坦;M·勒費布夫雷
• 申請（專利權）人: 空中客車運營簡化股份公司
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陶梅;傅永霄

技術領域

本發明涉及用于在飛行器沿著航跡飛行時對飛行器進行優化的能量管理從而在給定的運行狀態下到達所述航跡的給定點的方法以及設備，所述飛行器特別是飛機尤其是運輸飛機。

背景技術

盡管不是排他性的，但是本發明更特別地適用于為了降落在機場的跑道上或者降落在任何其他已知的道路上以便在最終降落之前以給定運行狀態到達預定點的進場階段。

因此，本發明涉及引導飛機朝向位于空間中的目標(給定點)，以及控制不同的能量管理裝置，從而達到給定的運行狀態。

在本發明的范圍中，所述運行狀態由對飛機參數的一組限制來表征，如下文所限定的：

-飛機在其中飛行的大氣空間中的給定點。會合點(meeting?point)通常由三個坐標限定(經度，維度，海拔高度)。例如，但不限于，在大氣空間中的給定點能相對機場的跑道被確定；

-在空間的給定點處穩定的飛行器的設定點速度。例如，但不限于，該速度可由在降落之前的進場階段中使用的參考速度確定；

-用于飛機的不同的能量控制裝置的穩定的設定點狀態。其可被作為實例提及，但不限于：

·發動機的既定推力；以及

·飛行器的空氣動力學配置。這樣配置被如下項目限定，其中包括，但不限于：縫翼和襟翼的位置以及起落架的位置。

在本發明的范圍中，能量的概念通常限定為飛機的全部機械能量，其由與飛機的海拔高度成正比的勢能以及與飛機的速度的平方成比例的動能的和確定。

更確切地，本發明的目的是自動管理一組能量控制裝置，其目標為：提供在給定點的飛機的能量會合(energy?meeting)，同時滿足由所述運行狀態限定的特定的限制。

已知的是飛行員具有可利用的不同的修正或者控制裝置，以滿足該會合。

為了通過沿著一個航跡來滿足在空間的給定點的會合，可以有常規的裝置來引導飛機依照所述給定航跡飛行，例如，操控面(副翼，舵，垂直安定面)。

為了滿足在空間給定點的能量會合——所述能量會合通過所述海拔高度以及速度的參數的結合來限定——可以存在不同的裝置：

-影響飛機的能量變化的所謂的常規短期手段，例如，發動機和空氣制動器；

-由飛機的空氣動力學配置允許的手段，例如，縫翼，襟翼以及起落架。后者影響飛機的升阻比，并因此，影響其在零推力下或多或少地保持其能量的能力；以及

-操作手段，即：豎直飛行計劃的修改，其更多基于在勢能和動能之間的能量分配的概念；橫向飛行計劃的修改，其允許調整地面軌跡并因此允許用設定點調節飛機能量狀態；以及最后的，對由自動油門伺服控制的設定點速度的修改。

應該注意的是，在每個時刻，飛機的能量變化由發動機的推力與飛機的總阻力之間的差給定，上述阻力來自空氣制動器、縫翼和襟翼、以及起落架的綜合影響。

已知有三種不同的方法來引導飛機根據每個軸從具有某一初始海拔高度和某一初始速度的空間的一個給定點，飛向具有另一個(最終的)海拔高度和另一個(最終的)速度的空間的另一個點，即：

-手動駕駛；

-在選定模式中的自動駕駛；以及

-在管理模式中的自動駕駛。

現在將詳細描述上述不同的慣用飛機駕駛方式。

在手動駕駛時，飛行員通過用于控制發動機推力、阻力裝置(空氣制動器)、縫翼和襟翼的設定點位置(所有這些裝置影響飛機上的總能量變化)的各種控制桿和操縱桿(飛行員沿著期望的航跡駕駛，該航跡具有海拔高度，該海拔高度限定在勢能和動能之間的能量分配)來在飛機的三個軸上控制飛機。飛行員可通過位于駕駛艙內的各種顯示器追蹤飛機的變化以及其他參數，例如，速度、豎直速度、姿態等。

被用來引導飛機朝向空間中一個點的手動駕駛策略是由飛行員施加的。即使飛行員具有能力去引導飛機朝向目標，也沒有任何東西可保證該飛行員的最優性。事實上，飛行員必須通過使用發動機控制桿或者空氣制動器控制桿而以最佳狀態管理飛機的能量水平，同時使用在3個軸上控制飛機的操縱桿來提供能量分配。

在進場的情況下，飛行員還必須控制縫翼和襟翼的展開，這通常是通過為該目的提供的控制桿來進行的。所述縫翼和襟翼的展開對飛機的性能具有直接的影響，因此，飛行員必須根據飛過的航跡以及目標速度設定點來規劃該展開。

在以上提及的優選的情況下，如果飛機的升阻比下降太多，那么飛行員將手動增加推力水平，從而保持所述航跡以及速度曲線。在相反的情況下(當飛機的升阻比下降不夠多時)，飛行員可手動使用空氣制動器。然而，發動機以及空氣制動器的使用不一定是最優化的，而且依賴飛行員的技能。