JP2011057178A - 航空機の操縦システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】航空機の操縦システムは、操縦装置10と、航空機の飛行状態によって変化する第1諸元を検出するセンサ70と、第1諸元に基づいて、第1諸元が制限値に達する操縦装置10の制限操舵位置を算出する制限操舵位置演算部90と、操縦装置10の操舵位置と制限操舵位置とに基づいて生成された反力生成コマンドに基づいて、パイロットが操縦装置10に対して操舵入力を行うときに受ける反力を変化させる反力生成用アクチュエータ20と、操舵位置に基づいてインナー・ループ・コマンドを生成するインナー・ループ・コマンド演算部110と、操舵位置とインナー・ループ・コマンドとに基づいて、航空機の舵面50を駆動する舵面アクチュエータ30とを具備する。
【選択図】図2
Description
図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る操縦システムを説明する。本実施形態に係る操縦システムは、機力操縦システムであって、ヘリコプタのような航空機に適用される。機力操縦システムは、例えば、ハイドロメカニカル操縦システムである。本実施形態に係る操縦システムは、操縦装置10と、反力生成用アクチュエータ20と、舵面アクチュエータ30と、スワッシュプレート40と、舵面50と、インナー・ループ・アクチュエータ60と、センサ70と、制御装置80を備える。制御装置80は、制限操舵位置演算部90と、インナー・ループ・コマンド演算部110と、反力生成コマンド演算部120を備える。
図10を参照して、本発明の第2の実施形態に係る操縦システムを説明する。本実施形態に係る操縦システムは、フライ・バイ・ワイヤ操縦システムであって、ヘリコプタのような航空機に適用される。本実施形態に係る操縦システムは、操縦装置10と、反力生成用アクチュエータ20と、舵面アクチュエータ35と、スワッシュプレート40と、舵面50と、センサ70と、制御装置85を備える。制御装置85は、制限操舵位置演算部90と、インナー・ループ・コマンド演算部110と、反力生成コマンド演算部120と、飛行制御演算部140と、舵面コマンド演算部150を備える。
図12を参照して、本発明の第3の実施形態に係る航空機の操縦システムを説明する。本実施形態に係る航空機の操縦システムは、第1又は第2の実施形態に係る航空機の操縦システムの制限操舵位置演算部90が、図12に示す制限操舵位置演算部90で置き換えられたものである。本実施形態に係る制限操舵位置演算部90は、減算器92と、除算器93と、加算器94とを備える。本実施形態に係る制限操舵位置演算部90は、諸元B、Cを用いないで制限操舵位置δlimを算出する。
図13を参照して、本発明の第4の実施形態に係る航空機の操縦システムを説明する。本実施形態に係る航空機の操縦システムは、第1又は第2の実施形態に係る航空機の操縦システムの制限操舵位置演算部90が、図13に示す制限操舵位置演算部90で置き換えられたものである。本実施形態に係る制限操舵位置演算部90は、減算器92と、除算器93と、加算器94と、テーブル95を備える。テーブル95は、諸元B、Cの値の組合せと操舵位置δの変化量に対する諸元Aの変化量の割合dA/dδとを対応付けている。本実施形態においては、操舵位置δの変化量に対する諸元Aの変化量の割合が諸元B、Cによって変化する点が第3の実施形態と異なる。
図14を参照して、本発明の第5の実施形態に係る航空機の操縦システムを説明する。本実施形態に係る航空機の操縦システムは、第1又は第2の実施形態に係る航空機の操縦システムの制限操舵位置演算部90が、図14に示す制限操舵位置演算部90で置き換えられたものである。本実施形態に係る制限操舵位置演算部90は、減算器92と、除算器93と、加算器94と、テーブル95と、微分器96と、乗算器97と、加算器98を備える。テーブル95は、諸元B、Cの値の組合せと操舵位置δの変化量に対する諸元Aの変化量の割合dA/dδとを対応付けている。本実施形態においては、諸元Aのかわりに諸元Aの予測値Apが減算器92に入力される点が第4の実施形態と異なる。
図15を参照して、本発明の第6の実施形態に係る航空機の操縦システムを説明する。本実施形態に係る航空機の操縦システムは、第1又は第2の実施形態に係る航空機の操縦システムの制限操舵位置演算部90が、図15に示す制限操舵位置演算部90で置き換えられたものである。本実施形態に係る制限操舵位置演算部90は、減算器92と、除算器93と、加算器94と、テーブル95と、微分器96と、乗算器97と、加算器98と、バッファ99と、減算器100と、減算器101と、一次遅れフィルタ102を備える。一次遅れフィルタ102の伝達関数G102(s)は、時定数をτとすると、下記式で表される。
20…反力生成用アクチュエータ
30…舵面アクチュエータ
31…入力部
32…出力部
35…舵面アクチュエータ
40…スワッシュプレート
50…舵面
60…インナー・ループ・アクチュエータ
61…第1部分
62…第2部分
70…センサ
80、85…制御装置(コンピュータ)
90…制限操舵位置演算部
91…テーブル
92…減算器
93…除算器
94…加算器
95…テーブル
96…微分器
97…乗算器
98…加算器
99…バッファ
100、101…減算器
102…一次遅れフィルタ
110…インナー・ループ・コマンド演算部
111…ハイパスフィルタ
120…反力生成コマンド演算部
140…飛行制御演算部
150…舵面コマンド演算部
210…操縦装置
230…舵面アクチュエータ
240…スワッシュプレート
250…舵面
260…インナー・ループ・アクチュエータ
270…レート・ジャイロ
280…インナー・ループ・コマンド演算部
Claims (18)
- 操縦装置と、
航空機の飛行状態によって変化する第1諸元を検出するセンサと、
前記第1諸元に基づいて、前記第1諸元が制限値に達する前記操縦装置の制限操舵位置を算出する制限操舵位置演算部と、
前記操縦装置の操舵位置と前記制限操舵位置とに基づいて、反力生成コマンドを生成する反力生成コマンド演算部と、
前記反力生成コマンドに基づいて、パイロットが前記操縦装置に対して操舵入力を行うときに受ける反力を変化させる反力生成用アクチュエータと、
前記操舵位置に基づいてインナー・ループ・コマンドを生成するインナー・ループ・コマンド演算部と、
前記操舵位置と前記インナー・ループ・コマンドとに基づいて、前記航空機の舵面を駆動する舵面アクチュエータと、
を具備する
航空機の操縦システム。 - 前記インナー・ループ・コマンド演算部は、前記インナー・ループ・コマンドが前記操舵位置の時間変化率に依存するように前記インナー・ループ・コマンドを生成し、
前記舵面アクチュエータは、前記操舵位置が速く変化した場合に前記舵面の駆動量が減少するように前記舵面を駆動する
請求項1の航空機の操縦システム。 - 前記インナー・ループ・コマンドに基づいて作動するインナー・ループ・アクチュエータを更に具備し、
前記舵面アクチュエータは、前記操舵位置と前記インナー・ループ・アクチュエータの出力変位に基づいて前記舵面を駆動する
請求項2の航空機の操縦システム。 - 飛行制御演算部と、
舵面コマンド演算部と
を更に具備し、
前記飛行制御演算部は、前記操舵位置に基づいて操舵コマンドを生成し、
前記舵面コマンド演算部は、前記操舵コマンドから前記インナー・ループ・コマンドを減算して舵面コマンドを生成し、
前記舵面アクチュエータは、前記舵面コマンドに基づいて前記舵面を駆動する
請求項2の航空機の操縦システム。 - 前記センサは、前記第1諸元を含む複数諸元を検出し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置演算部は、前記複数諸元の値の組合せと前記制限操舵位置を対応付けたテーブルに基づいて前記制限操舵位置を算出する
請求項1乃至4のいずれかに記載の航空機の操縦システム。 - 前記制限操舵位置演算部は、
前記制限値と前記第1諸元の差分と、前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とに基づいて、操舵位置変化量を算出し、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出する
請求項1乃至4のいずれかに記載の航空機の操縦システム。 - 前記センサは、前記第1諸元とは異なる複数諸元を更に検出し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置演算部は、前記差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記割合を対応付けたテーブルとに基づいて、前記操舵位置変化量を算出する
請求項6の航空機の操縦システム。 - 前記センサは、前記第1諸元とは異なる複数諸元を更に検出し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置演算部は、
前記第1諸元の所定の予測時間後の予測値としての第1諸元予測値を算出し、
前記制限値と前記第1諸元予測値の差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とを対応付けたテーブルとに基づいて、操舵位置変化量を算出し、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出する
請求項1乃至4のいずれかに記載の航空機の操縦システム。 - 前記センサは、前記第1諸元とは異なる複数諸元を更に検出し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置演算部は、
前記第1諸元の所定の予測時間後の予測値としての第1諸元予測値を算出し、
前記第1諸元予測値と、前記第1諸元と、保持時間として前記予測時間が設定されたバッファと、フィルタとに基づいて、前記第1諸元予測値の補正値としての第1諸元補正値を算出し、
前記制限値と前記第1諸元補正値の差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とを対応付けたテーブルとに基づいて、操舵位置変化量を算出し、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出する
請求項1乃至4のいずれかに記載の航空機の操縦システム。 - 航空機の飛行状態によって変化する第1諸元を検出するステップと、
前記第1諸元に基づいて、前記第1諸元が制限値に達する操縦装置の制限操舵位置を算出するステップと、
前記操縦装置の操舵位置と前記制限操舵位置とに基づいて、反力生成コマンドを生成するステップと、
前記反力生成コマンドに基づいて、パイロットが前記操縦装置に操舵入力を行うときに受ける反力を変化させるステップと、
前記操舵位置に基づいてインナー・ループ・コマンドを生成するステップと、
前記操舵位置と前記インナー・ループ・コマンドとに基づいて、前記航空機の舵面を駆動するステップと
を具備する
航空機の操縦方法。 - 前記インナー・ループ・コマンドを生成する前記ステップにおいて、前記インナー・ループ・コマンドが前記操舵位置の時間変化率に依存するように前記インナー・ループ・コマンドを生成し、
前記舵面を駆動する前記ステップにおいて、前記操舵位置が速く変化した場合に前記舵面の駆動量が減少するように前記舵面を駆動する
請求項10の航空機の操縦方法。 - 前記操縦装置は、インナー・ループ・アクチュエータ及び舵面アクチュエータを介して前記舵面に接続され、
前記舵面を駆動する前記ステップは、
前記インナー・ループ・アクチュエータが前記インナー・ループ・コマンドに基づいて作動するステップと、
前記舵面アクチュエータが、前記操舵位置及び前記インナー・ループ・アクチュエータの出力変位に基づいて前記舵面を駆動するステップと
を含む
請求項11の航空機の操縦方法。 - 前記操舵位置に基づいて、操舵コマンドを生成するステップと、
前記操舵コマンドから前記インナー・ループ・コマンドを減算して舵面コマンドを生成するステップを更に具備し、
前記舵面を駆動する前記ステップにおいて、前記舵面コマンドに基づいて前記舵面を駆動する
請求項11の航空機の操縦方法。 - 前記第1諸元を検出する前記ステップにおいて、前記第1諸元を含む複数諸元を検出し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置を算出する前記ステップにおいて、前記複数諸元の値の組合せと前記制限操舵位置を対応付けたテーブルに基づいて前記制限操舵位置を算出する
請求項10乃至13のいずれかに記載の航空機の操縦方法。 - 前記制限操舵位置を算出する前記ステップは、
前記制限値と前記第1諸元の差分と、前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とに基づいて、操舵位置変化量を算出するステップと、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出するステップと
を含む
請求項10乃至13のいずれかに記載の航空機の操縦方法。 - 前記第1諸元とは異なる複数諸元を検出するステップを更に具備し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記操舵位置変化量を算出する前記ステップにおいて、前記差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記割合を対応付けたテーブルとに基づいて、前記操舵位置変化量を算出する
請求項15の航空機の操縦方法。 - 前記第1諸元とは異なる複数諸元を検出するステップを更に具備し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置を算出する前記ステップは、
前記第1諸元の所定の予測時間後の予測値としての第1諸元予測値を算出するステップと、
前記制限値と前記第1諸元予測値の差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とを対応付けたテーブルとに基づいて、操舵位置変化量を算出するステップと、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出するステップと
を含む
請求項10乃至13のいずれかに記載の航空機の操縦方法。 - 前記第1諸元とは異なる複数諸元を検出するステップを更に具備し、
前記複数諸元は前記飛行状態によって変化し、
前記制限操舵位置を算出する前記ステップは、
前記第1諸元の所定の予測時間後の予測値としての第1諸元予測値を算出するステップと、
前記第1諸元予測値と、前記第1諸元と、保持時間として前記予測時間が設定されたバッファと、フィルタとに基づいて、前記第1諸元予測値の補正値としての第1諸元補正値を算出するステップと、
前記制限値と前記第1諸元補正値の差分と、前記複数諸元と、前記複数諸元の値の組合せと前記操舵位置の変化量に対する前記第1諸元の変化量の割合とを対応付けたテーブルとに基づいて、操舵位置変化量を算出するステップと、
前記操舵位置変化量と、前記操舵位置とに基づいて、前記制限操舵位置を算出するステップと
を含む
請求項10乃至13のいずれかに記載の航空機の操縦方法。
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