[發明專利]用于飛機電動滑行的高完整性地面引導系統

有效

• 申請號: 201310757003.5
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103777633B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: J·努塔羅;K·休斯;C·M·海西;D·E·路易斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬紅梅;胡莉莉

本發明涉及用于飛機電動滑行的高完整性地面引導系統。一種結合飛機電動滑行驅動系統使用的高完整性自動引導和控制方法，包括：獲得滑行路徑數據；在多個處理器中從滑行路徑引導數據生成滑行路徑引導和控制信息；基于預定的優先級方案，發送從來自多個處理器中的一個的滑行路徑引導和控制信息導出的命令到至少一個電動滑行控制器。

技術領域

本文所描述的主題的實施例總體涉及航空電子系統，諸如電動滑行系統。更具體地，該主題的實施例涉及容錯和自動防故障(fail-safe)飛機電動滑行系統的自動引導和控制系統，其由高可靠性和高完整性表征，如在本文中使用這些術語那樣。

背景技術

傳統的飛機滑行系統利用飛機的主推力發動機(在怠速時運行)和制動系統來調節飛機在滑行期間的速度。然而，對主推力發動機的這種使用是低效的且浪費燃料。出于這個原因，已經開發供與飛機一起使用的電動滑行系統(即采用電動機的牽引驅動系統)。電動滑行系統比傳統的基于發動機的滑行系統更高效，因為它們可以由飛機的輔助動力單元(APU)而不是主推力發動機來供電。

以其最簡單的形式，在使用駕駛艙控制器(例如舵柄)的電動滑行操縱期間，機組成員可以手動地掌舵飛機同時望向窗外。在這種情況下，機組成員利用了他們的關于執行他們的滑行操縱的執行的最佳判斷。由視覺引導系統提供該過程中的改進，其中機組成員輸入機場參數(諸如機場擁塞)，視覺引導系統確定受制于ATC放行許可(clearance)的最佳滑行路徑，并將其與下述指令一起呈現在駕駛艙顯示器上：該指令關于沿所建議的滑行路徑導航飛機的最佳方式；例如速度、轉向、何時關閉推力發動機和開啟電動驅動電動機等。ATC放行許可可以包括滑行路線、所分配的起飛或著陸跑道、等待點(hold point)等，并在所計算出的路徑中被考慮。

雖然有效，但是上述視覺引導系統展現出一定的低效。例如，服從顯示引導指令時的變化(甚至大約幾秒鐘)可能降低燃料節約；例如，飛行員在關閉推力發動機之前等待較短時間。飛行員可能執行比必要時更快的轉動，從而導致增加的輪胎磨損；或可能比必要時更頻繁地制動，從而導致制動系統上不必要的磨損和撕裂。此外，一些可能提高效率的動作對于機組人員來說太細微以至于不能識別和管理；例如飛機在滑行期間的最優加速度。

在序列號為13/463,657、名稱為“Electric Taxi Auto-Guidance and ControlSystem”且被轉讓給本發明的受讓人的共同待審美國專利申請中，描述了結合飛機滑行系統使用的自動引導和控制系統，其可以被操作于自動的模式(自動模式)或在自動模型變為不起作用或以其他方式不可用的情況下被操作于手動模式。飛機獲得飛機狀態數據并訪問機場特征數據。這個數據被提供給處理器，所述處理器生成所顯示的滑行引導信息。所述處理器生成滑行路徑命令，在自動模式中所述滑行路徑命令被提供給滑行路徑控制器。必須由機組人員監控自動模式中的顯示和操作，包括望向窗外，以快速地檢測自動模式引導系統的任何故障，從而避免潛在的事故。

認證機構(諸如FAA)很關注乘客和機組人員安全。因此，它們提供條例和設計指導，以便實現高度的可用性和完整性從而確保安全。即，必須存在下述保證：設備在需要時必須工作(即，可用)，且不會遭受未檢測到的故障，也不會生成不能由飛行員干預補救的誤導性引導(即，以高完整性進行操作)。

例如，如果諸如在惡劣天氣下放松自動或視覺引導之類的事件因其可能顯著地增加機組人員工作負荷而被認證機構和飛機操作員識別為“重大”，那么機構將要求這種事件具有每飛行小時不多于10^-5的發生概率。更嚴重的事件可以被宣布為“危險”，并具有每飛行小時不多于10^-7的發生概率。這些要求在FAA規范AC25-1309中闡述。

鑒于上述情況，將期望提供一種電動滑行自動引導和控制系統，其能夠在幾乎沒有機組人員參與的情況下、在惡劣天氣條件和有限能見度下、在滑行操縱期間引導和控制飛機。

發明內容