CN103389735A

CN103389735A - 在着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的方法和设备

Info

Publication number: CN103389735A
Application number: CN2013101681405A
Authority: CN
Inventors: A.迪穆兰; M.洛什龙
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: EP2662743A1; FR2990527A1; CN103389735B; FR2990527B1; US9014882B2; US20130304285A1; EP2662743B1

Abstract

在着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的方法和设备。所述设备包括用于自动地确定适应性瞄准点（P1f）的装置，适应性瞄准点（P1f）沿跑道（15）在向下游方向偏移且可以由飞行器的不同常见着陆辅助装置使用。

Description

在着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的方法和设备

技术领域

本发明涉及在飞机场着陆阶段期间辅助飞行器（具体地，运输飞行器）飞行管理的方法和设备。

背景技术

在本发明的上下文中，着陆阶段包括进场（approach）阶段和飞行器轮触地跑道。

已知的是，通常根据标准过程，为了着陆，飞行器从开始降落高度下降到预定高度（通常为3000英尺量级），同时保持恒定速度。当其到达该预定高度时，飞行器向下减速至中间速度。飞行器然后进入与飞机场和所使用跑道相对应的降落对齐路径。在最后进场期间的标准斜度固定在-3°。在该阶段期间，飞行器继续减速，同时伸出缝翼(slat)、襟翼(Flap)、和着陆齿轮，以便变为着陆配置。在地面上方大约1000英尺处，飞行器保持选定稳定进场（取决于飞行器的配置和气象条件）向下到跑道进口上方50英尺，且然后其开始拉平（flare）以便与跑道接触且完成其着陆。

已知的是，航空学（飞行器制造商、飞机场、航空公司）涉及的许多目标之一是减少飞机场附近的环境影响（噪音、燃料消耗）。

最终进场通常位于由ILS（仪表着陆***）***的射束（“定位”和“滑行路径”类型）限定的路径上，其利用瞄准点的位置，即，降落路径与跑道相交的点。

现在，新的导航技术使之可以实现卫星引导进场。仅仅提供横向引导的进场称为不精确进场，例如在仅仅使用GPS（全球定位***）***时。另一方面，精确进场指的是飞行器还在竖直平面引导的情况，借助于诸如GLS（GBAS着陆***，其中，GBAS表示“基于地面的放大***”）***的***。在不精确进场或使用类似于ILS或MLS的地面引导装置的无约束精确进场的情况下，飞行员可以随意定位其进场计划。然而，由于安全和缺乏实际条件（着陆时刻的条件）所需的最小制动距离的知识，实践中总是选择采用跑道进口作为可以获得瞄准点的参考点。

对于大多数不精确进场，最终进场在导航数据库中限定，使得飞行器到达跑道进口上方预定高度（50英尺）。该选择基于ILS类型的精确进场，除了其它之外，由于以下原因：

－在每次着陆时，执行性能计算，以便确定可用跑道是否充分。独特预编码进场使之可以简化飞行员的任务；

－可视信号（VASI/PAPI光）设置在跑道进口上，且对于某些航空公司是需要的，以便引导飞行员在其最终飞行路径上；以及

在较短跑道上着陆还需要“反”推力。在没有特别义务时，航空公司没有特别理由来提前使用其飞行器的发动机。

然而，在可视进场期间，特别是借助于涡轮螺旋桨飞机，在例如终点是跑道另一端的情况下，可能发生的是飞行员请求授权来在跑道更下游触地。在该情况下，飞行员必须在着陆期间执行性能计算，以便选择新瞄准点，新瞄准点必须使得着陆可以在完全安全的情况下执行，这显著地增加飞行员的工作负载且允许保留误差的风险。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺陷。本发明涉及一种在飞机场着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的方法，飞行器根据所述方法沿最终进场路径飞行，所述最终进场路径在瞄准点处与所使用的跑道相交，所述方法使之可以减少飞行器工作人员的工作负载且提供使之可以有利地按照飞行器安全来操作的自动化。

为此目的，根据本发明，所述方法特征在于：

a)接收与关于环境（气象，…）和跑道（状态，…）的实际条件有关的信息；

b)使用该信息和跑道特性（斜度，…）来确定最大偏移，所述最大偏移对应于飞行器在相对于跑道预定高度处的经过点相对于跑道进口沿跑道的最大纵向偏移；

c)使用与关于环境和跑道的实际条件有关的信息、预定标准和所述最大偏移来确定实际偏移以及偏移点，所述实际偏移小于所述最大偏移，所述偏移点从跑道进口沿跑道在向下游方向偏移所述实际偏移长度；

d)根据所述偏移点来计算所谓适应性瞄准点；以及

e)该适应性瞄准点传输给飞行器的着陆辅助装置。

因而，借助于本发明，确定“A-RAP”（适应性跑道瞄准点）类型的（偏移）瞄准点，称为适应性瞄准点，因而沿跑道在向下游方向偏移且可以由下文所述的不同常见着陆辅助装置使用。该自动计算使之可以减少飞行员的工作负载。此外，借助于本发明，如下文进一步所述，执行瞄准点的精确计算，此外，所述瞄准点适合于在着陆时遇到的实际条件，关于外部环境（气象条件）和所使用跑道（状态、斜度，…）两者。

此外，有利地，所述预定标准考虑与成本让步有关的航空公司指示：燃料消耗、制动器和发动机磨损以及噪音成本。

使用适应性瞄准点，飞行器跟随当前一直到平飞段相同的过程，但是其更晚进入降落对齐，在该情况下，飞行路径瞄准所述适应性瞄准点（相对于跑道进口偏移）。这使之可以对于距跑道进口相同距离飞行更高，从而具有与噪音有关的正面影响。

根据本发明的方法还提供选择进场的灵活性，取决于具体情况，使之可以：

－减少噪音危害；

－减少与某些飞机场建立的防噪音措施有关的航空公司成本；以及

－在离场滑行道非常远离跑道进口的情况下，增加跑道的容量。

在优选实施例中，在步骤b)中，为了确定所述最大偏移：

－根据与环境和跑道有关的实际条件、根据设想进场特性以及根据飞行器的性能图，计算所需跑道长度，表示执行着陆所需的跑道长度；以及

－从可用长度减去该所需跑道长度，以便获得所述最大偏移。

有利地，所述可用长度与以下长度中的一个相对应：

－LDA（可用着陆距离）类型的常见可用跑道长度；以及

－在离场滑行道处的设想出口的情况下，从跑道进口到所述离场滑行道限定的辅助跑道长度。

此外，有利地，在步骤c)中，为了确定所述实际偏移：

－计算系数，所述系数小于1且取决于所述实际条件和所述预定标准；以及

－所述最大偏移乘以该系数，以便获得所述实际偏移。

此外，有利地，飞行员通过飞行器的着陆辅助装置告知（优选使用显示器）考虑适应性瞄准点。

本发明还涉及使用考虑飞机场跑道上的瞄准点的着陆辅助装置来辅助进场（精确或不精确）以便着陆的方法，上述方法根据所述方法实施，以便确定适应性瞄准点且将其传输给所述着陆辅助装置。本发明还可以应用于下文所述的不同常见方法（FLS、GLS、…）。

本发明还涉及一种在飞机场着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的设备。

根据本发明，所述设备包括：

－接收与关于环境和跑道的实际条件有关的信息的装置；

－使用该信息和跑道特性确定最大偏移的装置，所述最大偏移对应于从飞行器在相对于跑道预定高度处的经过点相对于跑道进口沿跑道的最大纵向偏移；

－使用与关于环境和跑道的实际条件有关的信息、预定标准和所述最大偏移来确定实际偏移以及偏移点的装置，所述实际偏移小于所述最大偏移，所述偏移点从跑道进口沿跑道在向下游方向偏移所述实际偏移长度；

－根据所述偏移点来计算所谓适应性瞄准点的装置；以及

－将该适应性瞄准点传输给飞行器的着陆辅助装置的装置。

在具体实施例中，所述设备还包括：

－至少生成与关于环境和跑道的实际条件有关的信息的装置；和/或

－致动所述进场辅助设备的装置；和/或

－通过着陆辅助装置告知飞行员考虑适应性瞄准点的装置；和/或

－在飞行器驾驶舱中显示所述适应性瞄准点的装置，特别是抬头型。

本发明还涉及辅助进场以便着陆的***，包括考虑飞机场跑道上的瞄准点的着陆辅助装置，所述***包括如上所述确定适应性瞄准点和将其传输给所述着陆辅助装置的设备；和/或

－配置有这种***和/或这种设备的飞行器，具体地运输飞行器。

附图说明

附图中的图将使得能够很好地理解如何实施本发明。在这些附图中，相同的附图标记表示相似元件。

图1是根据本发明的设备的框图。

图2至4是飞行器在跑道上着陆的示意图，使之可以揭示本发明的实质特征。

具体实施方式

根据本发明且在附图1中示意性地示出的设备1旨在辅助飞行器AC在飞机场着陆阶段期间的飞行管理。该飞行器AC具体地可以是民用或军用飞行器、载客运输飞行器或载货飞行器。

通常，在飞机场跑道15着陆阶段期间，飞行器AC沿最终进场路径16（在图2中以虚线示出）飞行，最终进场路径16具有预定斜度（通常3°），且在瞄准点（或触地点）P1i（位于跑道15进口15A下游）处与所使用的跑道15相交。在该情况下，飞行器AC实际上跟随的飞行路径17叠加在该路径16上，一直到跑道附近，在预定高度（在点P0i）处（通常50英尺）经过进口15A上方，且然后在与跑道15接触之前展现拉平18。

根据本发明，安装在飞行器AC中的所述设备1包括：

－允许飞行器AC的工作人员（或自动装置）输入下述数据和特别地标准到设备1中的装置2，例如与屏幕相连的键盘和/或鼠标；

－在着陆时生成与关于环境（气象，…）和跑道（状态，…）的实际条件有关的信息的常见装置组件3，如下所述；

－处理单元4，通过中间链路5和6分别连接到所述装置2和所述组件3，且包括：

装置7，其形成为从而使用该信息（与关于环境和跑道15的实际条件有关）和跑道15特性来确定最大偏移Dmax，所述最大偏移Dmax对应于（飞行器AC在相对于跑道15预定高度（通常50英尺）处经过的）点P0i相对于跑道进口15A沿跑道15的最大纵向偏移；

装置8，通过中间链路9连接到所述装置7，且形成为从而使用与关于环境和跑道15的实际条件有关的所述信息、预定标准和所述最大偏移Dmax来确定实际偏移Deff以及偏移点P0f（图3），所述实际偏移Deff小于所述最大偏移Dmax，所述偏移点P0f从点P0i沿跑道在向下游方向偏移所述实际偏移Deff长度；以及

装置10，通过中间链路11连接到所述装置8，且形成为从而根据所述偏移点P0f来计算所谓适应性瞄准点P1f；以及

－将该适应性瞄准点P1f传输给飞行器的着陆装置13的装置（例如，链路12）。

因而，根据本发明的设备1自动地确定“A-RAP”（适应性跑道瞄准点）类型的所谓适应性（偏移）瞄准点P1f，因而沿跑道15在向下游方向偏移且可以由上文所述的不同常见着陆辅助装置使用。该自动计算使之可以减少飞行员的工作负载。此外，设备1执行瞄准点P1f的精确计算，此外，所述瞄准点P1f适合于在着陆时遇到的实际条件，关于外部环境（气象条件）和所使用跑道15（状态（干、湿）、斜度，…）两者。

通过使用适应性瞄准点P1f，飞行器AC跟随当前一直到平飞段相同的过程，但是其更晚进入降落对齐。如图2所示，在该情况下，新飞行路径19（以点画线和虚线示出）瞄准所述适应性瞄准点P1f（相对于惯用瞄准点P1i偏移）。这使之可以对于距跑道进口相同距离飞行器AC飞行更高（路径16和19之间的高度H），从而具有与噪音有关的正面影响。

因而，根据本发明的设备1提供选择进场的灵活性的优势，取决于具体情况，使之可以：

－减少噪音危害；

－在离场滑行道非常远离跑道进口的情况下，增加跑道的容量，如下所述。

在优选实施例中，为了确定所述最大偏移Dmax，所述装置7包括分别用于如下的集成元件：

－以常见方式计算RLD（所需着陆距离）类型的所需跑道长度L1。该所需跑道长度L1表示执行着陆所需的跑道长度，基于与环境和跑道15有关的实际条件、设想进场特性以及飞行器AC的性能图。因而，所需跑道长度L1与设想可选进场有关且与常规进场无关。实际上，希望执行更陡进场到偏移瞄准点的飞行员可能希望利用此，以便采取具有不同斜度的最终进场，特别是增加斜度（例如，4°，取代3°）。由此，所需跑道距离不是常规进场的跑道距离；以及

－从可用长度L2A、L2B减去该所需跑道长度L1，以便获得所述最大偏移Dmax。

所述可用长度对应于：

－LDA（可用着陆距离）类型的可用跑道长度L2A，在跑道进口15A和标准情况的下游端15B之间限定，如图3所示；或者

－或者，在离场滑行道20处的设想出口（因而，位于端15B上游）的情况下，从跑道进口15A到所述离场滑行道20的位置P3限定的辅助跑道长度L2B。

因而，Dmax满足以下关系式中的一个（取决于设想出口）：

Dmax＝L2A－L1；或

Dmax＝L2B－L1。

此外，在优选实施例中，为了确定所述最大偏移Dmax，所述装置包括分别用于如下的集成元件：

－计算系数C，所述系数C小于或等于1（从而Deff保持小于或等于Dmax）且取决于所述实际条件和所述预定标准；以及

－将所述最大偏移Dmax乘以该系数C，以便获得所述实际偏移Deff。

因而，Deff满足以下关系式：

Deff＝C.Dmax。

优选地，所述预定标准考虑与成本让步有关的航空公司指示：燃料消耗、制动器和发动机磨损以及噪音成本。

因而，所述标准C取决于：

－当前气象数据；

－跑道15的特性（状态，…）；以及

－公司政策（特别是与成本让步有关）。

因而，由装置8确定的偏移点P0f（图3）是新飞行路径19在距地面50英尺时经过的新点。根据该点P0f和新线性飞行路径19的设想斜度，装置10容易确定适应性瞄准点P1f（是该飞行路径19的触地点）。当然，如果路径16和19的设想进场的斜度相同，P1i和P1f之间的距离Deff0等于所述距离Deff（P0i和P0f之间）。

在具体实施例中，设备1还包括装置22，通过中间链路23连接到处理单元4且形成为从而致动所述设备1。

为了致动设备1，可以考虑多个方案：

－飞行员经由MCDU（多目的控制和显示单元）类型的控制单元来选择；

－由公司（飞行员清楚）施加选择；或者

－FMS类型***选择。

此外，在具体实施例中，设备1还包括装置24，通过中间链路25连接到处理单元4且旨在通过着陆辅助装置13告知（特别是通过显示器）飞行员考虑适应性瞄准点P1f。实际上，需要指示飞行员他正在执行A-RAP类型进场，因为在该情况下飞行器AC将比公共进场路径（路径16）更晚进入最终进场路径19。

在具体实施例中，设备1还可以包括显示装置26（通过中间链路27连接到处理单元4），以便在飞行器AC驾驶舱中显示所述适应性瞄准点P1f。

优选地，这些显示装置26是抬头型，从而在飞行器AC前部显示叠加在外部环境上的瞄准点P1f，由飞行员看到，这使之可以指示该点在跑道上的准确位置。

因而，借助于根据本发明的设备1，瞄准点P1f自动地定位，特别是根据：

－在着陆期间性能计算中使用的常用参数；

－离场滑行道20；以及

－反映公司策略的指示。例如，一个公司在进场期间可能将保护制动器和发动机优于噪音危害，而另一个公司将期望在最终进场期间以任何成本最小化噪音。

根据本发明的设备1可以应用于用于辅助进场管理的不同机载***，包括着陆辅助装置13，考虑飞机场跑道15上的瞄准点。

具体地，可以将本发明应用于常见所谓不精确进场***（FLS进场，例如）或基于卫星引导技术或GPS（GLS、SLS、…）的***或F-APP（BARO-V-Nav）类型。

因而：

－在F-APP（BARO-V-Nav）功能的情况下，优化瞄准点通过设备1将集成的***（例如，FMS***）计算，以便预测考虑该偏移的新进场飞行路径；以及

－在带有GEO-V-Nav功能的GLS/SLS的情况下，一定数量的进场路径预先限定且存储在数据库中。根据当前条件，由设备1计算的优化瞄准点允许FMS***和/或FCGS***使用最相关路径。

此外，在优选应用中，根据本发明的设备1与用于辅助飞行器进场管理的***有关，其利用FLS（FMS着陆***）类型功能。

在FLS进场中，最终飞行路径在飞行器上通过FMS（飞行管理***）类型的飞行管理***根据导航数据库中的预先限定数据或在准备进场阶段期间由飞行员输入的数据限定。因而，可以修正某些参数，例如瞄准点。

FLS功能提出根据地图上公布的信息的固定进场路径的竖直构造，同时提供冷温度气压高度校正，以便允许飞行器在标准条件下飞行。FMS***根据以下参数限定该最终节段：斜度、方向和触地点（或瞄准点）。例如，在专利FR-2852683、FR-2852684和FR-2852686中描述了FLS类型的这种不精确进场模式。

借助于本发明，新的优化触地点（适应性瞄准点P1f）通过集成在辅助***或FMS***中的设备1计算。由此，该触地点偏移，同时FLS功能的其它特性（路线和斜度）保留。

因而，在距跑道相同距离时，飞行器AC在公布（合法授权）飞行路径16上方飞行，因而几何上保持障碍物避免边际。

可以保持FLS功能，因为其在由预定操作界限限定的适应性瞄准（或触地）点内。如果总体益处（环境、容量、…）是不利的，FLS功能还可以继续提出参考瞄准点。

适应性瞄准点由可以集成在如下***中的设备1计算：

－FMS***；

－FCGS（飞行控制和引导***）类型的引导和控制计算机；或者

－其它机载***。

设备1使用的A-RAP功能可以以飞行员选项的形式呈现，或者可以是基本的且被实施，以便说明航空公司的政策。

Claims

1. 一种在飞机场着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的方法，飞行器（AC）根据所述方法沿最终进场路径飞行，所述最终进场路径在瞄准点处与所使用的跑道（15）相交，

其中，自动地进行如下步骤：

a)接收与关于环境和跑道（15）的实际条件有关的信息；

b)使用该信息和跑道（15）特性来确定最大偏移（Dmax），所述最大偏移（Dmax）对应于飞行器（AC）在相对于跑道（15）预定高度处的经过点相对于跑道进口（15A）沿跑道的最大纵向偏移；

c)使用关于环境和跑道（15）的实际条件、预定标准和所述最大偏移来确定实际偏移（Deff）以及偏移点（P0f），所述实际偏移（Deff）小于所述最大偏移（Dmax），所述偏移点（P0f）从跑道（15）进口（15A）沿跑道（15）在向下游方向偏移所述实际偏移（Deff）的长度；

d)根据所述偏移点（P0f）来计算所谓适应性瞄准点（P1f）；以及

e)将该适应性瞄准点（P1f）传输给飞行器的着陆辅助装置（13）。

2. 根据权利要求1所述的方法，

其中，在步骤b)中，为了确定所述最大偏移（Dmax）：

－根据与环境和跑道（15）有关的实际条件、根据设想进场特性以及根据飞行器（AC）的性能图来计算所需跑道长度（L1），表示执行着陆所需的跑道长度；以及

－从可用长度（L2A，L2B）减去该所需跑道长度（L1），以便获得所述最大偏移（Dmax）。

3. 根据权利要求2所述的方法，

其中，所述可用长度与以下长度中的一个相对应：

－可用跑道长度（L2A）；以及

－在离场滑行道（20）处的设想出口的情况下，从跑道进口到所述离场滑行道限定的辅助跑道长度（L2B）。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其中，在步骤c)中，为了确定所述实际偏移（Deff）：

－所述最大偏移（Dmax）乘以该系数，以便获得所述实际偏移（Deff）。

5. 根据权利要求4所述的方法，

其中，所述预定标准考虑航空公司指示。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，如果需要，飞行员通过飞行器的着陆辅助装置（13）被告知考虑适应性瞄准点（P1f）。

7. 一种使用考虑飞机场跑道上的瞄准点的着陆辅助装置来辅助飞行器进场以便着陆的方法，其中，采用根据权利要求1至6中任一项所述的方法，以便确定适应性瞄准点（P1f）且将其传输给所述着陆辅助装置（13）。

8. 一种在飞机场着陆阶段期间辅助飞行器飞行管理的设备，所述飞行器（AC）能够沿最终进场路径飞行，所述最终进场路径在瞄准点处与所使用的跑道（15）相交，

其中，所述设备包括：

－接收与关于环境和跑道（15）的实际条件有关的信息的装置（6）；

－使用该信息和跑道（15）特性确定最大偏移（Dmax）的装置（7），所述最大偏移（Dmax）对应于从飞行器（AC）在相对于跑道（15）预定高度处的经过点相对于跑道进口（15A）沿跑道的最大纵向偏移；

－使用与关于环境和跑道（15）的实际条件有关的信息、预定标准和所述最大偏移（Dmax）来确定实际偏移（Deff）以及偏移点（P0f）的装置（8），所述实际偏移（Deff）小于所述最大偏移（Dmax），所述偏移点（P0f）从跑道（15）进口（15A）沿跑道（15）在向下游方向偏移所述实际偏移（Deff）的长度；

－根据所述偏移点（P0f）来计算所谓适应性瞄准点（P1f）的装置（10）；以及

－将该适应性瞄准点（P1f）传输给飞行器（AC）的着陆辅助装置（13）的装置（12）。

9. 根据权利要求8所述的设备，

其中，所述设备还包括至少生成与关于环境和跑道（15）的实际条件有关的信息的装置（3）。

10. 根据权利要求8和9中任一项所述的设备，

其中，所述设备还包括致动所述设备（1）的装置（22）。

11. 根据权利要求8至10中任一项所述的设备，

其中，所述设备还包括通过着陆辅助装置（13）告知飞行员考虑适应性瞄准点（P1f）的装置（24）。

12. 根据权利要求8至11中任一项所述的设备，

其中，所述设备还包括在飞行器（AC）驾驶舱中显示所述适应性瞄准点（P1f）的装置（26）。

13. 一种辅助飞行器进场管理以便着陆的***，所述***包括考虑飞机场跑道上的瞄准点的着陆辅助装置（13），

其中，所述***还包括根据权利要求8至12中任一项所述的设备（1），用于确定适应性瞄准点（P1f）和将其传输给所述着陆辅助装置（13）。

14. 一种飞行器，

其中，所述飞行器还包括根据权利要求8至12中任一项所述的设备（1）。