[發(fā)明專利]飛行器在大坡度跑道上的自動著陸方法和設(shè)備

有效

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• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN103064421B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T.布雷;J.米勒;M.加利
• 申請（專利權(quán)）人: 空中客車運營簡化股份公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 陶梅,譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器、尤其是運輸飛機(jī)在著陸跑道上的自動著陸方法和設(shè)備，其中所述著陸跑道具有大于預(yù)先確定值的大坡度。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“（著陸跑道的）大坡度”指的是（絕對值）大于優(yōu)選地為0.8%的預(yù)先確定值、并且更準(zhǔn)確地大于當(dāng)前自動駕駛系統(tǒng)的常見認(rèn)證值的坡度。

背景技術(shù)

在當(dāng)前的飛機(jī)上可以開發(fā)機(jī)載自動著陸系統(tǒng)以允許在不良可見度條件下著陸。為了在沒有可見度（或可見度非常低）時進(jìn)行這樣的著陸，必須具有（常見的“ILS CAT II”或“ILS CAT III”類型的）可用的地面設(shè)施，這些地面設(shè)置非常昂貴。

此外，GPS類型的、帶有區(qū)域增強(qiáng)（例如：北美的WAAS類型或歐洲的AGNOS類型）的新引導(dǎo)裝置正在擴(kuò)展。這種不需要在每個機(jī)場有任何地面設(shè)施的裝置具有的精度水平使得可以考慮將此類裝置用于實施自動著陸。即使此類裝置不允許降低最小可見度，在外部條件變得不利（例如：側(cè)風(fēng)、紊流、順風(fēng)、前方陽光、夜間條件）的時候自動著陸還是比手動著陸優(yōu)選。

在設(shè)有常見自動著陸功能的飛機(jī)上，自動駕駛系統(tǒng)具有拉平（flare-out）控制規(guī)則，該拉平控制規(guī)則允許降低飛機(jī)的豎直速度以獲得：

低的沖擊豎直速度（通常-2英尺/秒）；以及

接近理論接觸點的沖擊點（通常跑道入口下游400米）。

實際上，高的沖擊豎直速度（impact vertical speed）會導(dǎo)致乘客不適，并且如果該速度超過極端值，會導(dǎo)致超過飛機(jī)設(shè)計的結(jié)構(gòu)限制值。

此外，如果實際沖擊點（impact point）離理論沖擊點太遠(yuǎn)，那么用于飛機(jī)制動的剩余跑道距離縮短，并且在極端情況下會導(dǎo)致飛機(jī)離開著陸滑行道。

因此，必須控制這兩個主要參數(shù)（沖擊豎直速度和沖擊點），而航空法規(guī)要求設(shè)有自動著陸功能的自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計性能示范，以表明無論外部條件如何，超過極端值的概率都保持包含在可以接受的比例以內(nèi)。

通常，拉平指的是入場路徑的就在與地面接觸之前的部分，在拉平期間進(jìn)行飛機(jī)的矯直程序。

當(dāng)前的自動駕駛系統(tǒng)被認(rèn)證為適于略微傾斜（例如：+/-0.8%）的飛機(jī)場，這在實際中允許覆蓋所有配置有有自動著陸系統(tǒng)要求的CAT II和CAT III類型設(shè)施的飛機(jī)場。

相反地，在手動駕駛中，飛機(jī)被認(rèn)證為適于在具有更大坡度（例如：+/-2%）的飛機(jī)場上著陸。

目前在具有大坡度的飛機(jī)場上不能使用（自動駕駛系統(tǒng)的）自動著陸功能。

實際上，對于拉平階段，自動駕駛系統(tǒng)通常使用無線電高度表以在海拔高度上相對于跑道定位，其中所述無線電高度表測量相對于在飛機(jī)正下方的飛機(jī)場的高度。

在常見系統(tǒng)中，無線電高度表：

一方面用于在飛機(jī)達(dá)到給定的相對于飛機(jī)場的高度（其可以根據(jù)飛機(jī)速度來調(diào)節(jié)并可以位于跑道入口前方或后方）的時候啟動拉平；以及

另一方面用于估計跑道坡度并據(jù)此調(diào)整飛機(jī)路徑。

拉平階段通常非常短（通常為7秒）。因此，自動駕駛系統(tǒng)沒有很多可用的時間來進(jìn)行修正。拉平規(guī)則的設(shè)定根據(jù)對接下來的程序的先驗認(rèn)知（例如通過使用質(zhì)量和地面速度）來調(diào)節(jié)啟動高度和預(yù)控制（即要應(yīng)用在飛行器上的機(jī)頭上仰指令的初始值），以正確地發(fā)起在該階段期間要求的路徑改變。

在具有大坡度的飛機(jī)場上，要解決的問題如下：

在上升的跑道上，必須將拉平啟動提前，經(jīng)常提前到在跑道入口之前，且預(yù)控制必須是強(qiáng)的，否則地面沖擊速度會很高；以及，

在下降的跑道上，必須將拉平啟動延遲，經(jīng)常延遲到遠(yuǎn)在跑道入口之后，且預(yù)控制必須是很弱的，否則在坡度不利于飛機(jī)制動的情況下飛機(jī)輪子的沖擊區(qū)域非常遠(yuǎn)離跑道入口。

因此，在具有大坡度的飛機(jī)場上，甚至必須在啟動拉平之前但也在跑道入口之前知道跑道坡度，包括在上升的跑道上。目前，允許確定跑道坡度的可用無線電高度表信息只能由飛機(jī)下方（而不是飛機(jī)前方）的無線電高度表來測量。

此外，由于不保證連續(xù)性，所以很少考慮使用在跑道入口之前的坡度信息來推出跑道坡度。

因此，常見自動駕駛系統(tǒng)無法用可用裝置、即僅有的無線電高度表來在具有大坡度的跑道上進(jìn)行自動著陸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決這些缺陷。本發(fā)明涉及用于進(jìn)行飛行器在具有大坡度的著陸跑道上的自動著陸的方法，其中所述大坡度大于預(yù)先確定的值，并優(yōu)選地大于當(dāng)前自動駕駛系統(tǒng)的常見認(rèn)證值。

為此，根據(jù)本發(fā)明，所述方法的顯著之處在于，在包括拉平階段的著陸時，當(dāng)飛行器接近跑道時，在所述飛行器上實施以下操作：