JP2952397B2 - 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機 - Google Patents

対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機

Info

Publication number
JP2952397B2
JP2952397B2 JP6219582A JP21958294A JP2952397B2 JP 2952397 B2 JP2952397 B2 JP 2952397B2 JP 6219582 A JP6219582 A JP 6219582A JP 21958294 A JP21958294 A JP 21958294A JP 2952397 B2 JP2952397 B2 JP 2952397B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
control
flight
aircraft
airspeed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6219582A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0858697A (ja
Inventor
輝臣 中谷
修 岡本
尚明 桑野
誠三 鈴木
修一 佐々
英彦 中安
雅一 匂坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
UCHU KAIHATSU JIGYODAN
Original Assignee
KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
UCHU KAIHATSU JIGYODAN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO, UCHU KAIHATSU JIGYODAN filed Critical KAGAKU GIJUTSUCHO KOKU UCHU GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Priority to JP6219582A priority Critical patent/JP2952397B2/ja
Publication of JPH0858697A publication Critical patent/JPH0858697A/ja
Priority to US08/975,110 priority patent/US5797105A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2952397B2 publication Critical patent/JP2952397B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
    • G01P5/16—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid using Pitot tubes, e.g. Machmeter
    • G01P5/165—Arrangements or constructions of Pitot tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/025—Indicating direction only, e.g. by weather vane indicating air data, i.e. flight variables of an aircraft, e.g. angle of attack, side slip, shear, yaw
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/0615—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind
    • G05D1/0638—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind by combined action on the pitch and on the motors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0816—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、飛行時の対気飛行速度
ベクトルを検出して対気変化による飛行運動を予測して
航空機の対気飛行安定制御を行うようにした有人又は無
人の対気能動制御航空機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、コンピューターと制御技術の発達
により、航空機における飛行性を積極的に制御する能動
制御航空機の研究が進められている。従来提案されてい
る能動制御航空機として、機上制御計算機、３軸ジャイ
ロや慣性基準装置等の各種機体運動検出センサ、風洞試
験等で得られた固有の機体・空力データーベース及びエ
ンジン性能試験で得られたエンジンデータベース、及び
各操舵アクチュエータで制御系を構成しているものが知
られている。該能動制御航空機は、対気変化によって引
き起こされた機体の運動を検出する各種機体運動検出セ
ンサの出力信号と前記データベース情報とを基に、機上
制御計算機で飛行制御則を発生させ、各舵面を駆動する
各操舵アクチュエータ及びエンジン推力調整を行うエン
ジン制御アクチュエータをフィードバック制御あるいは
フィードフォワード制御によって飛行安定制御を行って
いる。
【０００３】しかしながら、この方式では、対気変化に
よって生じた機体の運動を検出して飛行制御しているの
で、対気変化によって機体に加わる揚力分布等の現実の
空気力の変化と、機体運動の制御との間にに時間送れが
発生する。従って、横風や突風又はウインドシア等の急
激な外乱の発生に対して、外乱を検知して機体がそれに
よる影響を受ける前に飛行安定制御を行うことはでき
ず、外乱による影響を受けて機体が運動した結果を、高
度計により高度、及びジャイロ計器により迎角、横滑り
角、あるいは旋回率として検出して、その検出信号によ
ってしか適正な姿勢を保つための制御ができない。その
結果、急激な対気変化に対応できず航空機の安全性と乗
り心地を悪くする要因となっている。
【０００４】従来、一般の航空機において、静圧ピトー
管による対気速度を検出する以外は風向等の対気情報を
直接計測する計器は実用化されておらず、僅かにピトー
管と矢羽根型α／β角ベーンを組み合わせた複合型飛行
速度ベクトル検出器が実験機に用いられているに過ぎな
い。該複合型飛行速度ベクトル検出器は、複合型で２軸
の可動部があるため広速度域における強度及び氷結の問
題、慣性に伴う低応答性、機体運動及び突風外乱による
共振時の信頼性等の問題があり、実用機への適用に到っ
ていない。従って、従来飛行機が横風や突風を受けても
又はウインドシアに進入してもそれを検知することはで
きず、加速度計や方向舵の角度、及び高度系等から飛行
速度の急変や高度の急変を計算して、パイロットがウイ
ンドシアや横風等の対気変化が発生したことを認識する
に留まっている。
【０００５】そのため、離着陸操縦には管制塔からの対
気情報を受けて航空機を制御しているが、突然の横風や
突風又はウインドシアに対しての僅かな時間送れの制御
が事故につながることがあり、離着陸時はパイロットに
過大な作業負担を強いている。この欠点は、機上制御計
算機や各種機体運動検出センサ及び操舵アクチュエータ
が高性能・高速化しても、機体運動の検出結果に基づく
制御である以上、基本的に解消することはできないもの
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】対気変化に実時間で反
応して航空機を能動制御することは、航空機の安全性と
乗り心地を向上させるためには欠くことのできない要求
である。特に離着陸時に危険な影響を及ぼす横風や突風
あるいはウインドシアに対して、それによる飛行運動を
予測して事前に航空機を制御することは、航空機事故を
防止するのに、切実な要求である。
【０００７】本発明は、上記実情に鑑み創案されたもの
であって、対気変化に対する対気飛行ベクトルを実時間
で得て、それを制御系に取り込み、対気変化によって引
き起こされる飛行運動を予測して、素早く対気飛行安定
制御を行えるようにした対気能動制御航空機を提供する
ことを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】従来、飛行中の対気変化
に応じて実時間で飛行制御することができない理由に、
実機に搭載して飛行中の対気変化を測定できる航空計器
が開発されていないのに一因がある。本発明者等は、先
に図５及び図６に示すような、単体プローブで飛行中の
飛行速度ベクトルを検出できる多角錐台型ピトー管型プ
ローブと該プローブを用いた対気飛行速度ベクトル計測
装置を提供した（特開平５−２８８７６１号公報）。こ
の発明は、前記対気飛行速度ベクトル計測装置を既存の
能動制御機に搭載して、多角錐台型ピトー管型プローブ
で対気変化を検知して対気飛行速度ベクトル信号を各種
機体運動検出センサ信号と並列に閉ループ制御系に取り
込み、機上制御計算機で飛行運動を予測してフィードバ
ックあるいはフィードフォワード制御によって対気飛行
安定制御を行うことができることを知得して到達したも
のである。
【０００９】即ち、前記目的を達成する本発明は、先端
部が多角錐台形をなしその頂部の遮蔽孔内に配置された
全圧管と各角錐面に形成された圧力孔により、三次元的
流れ場における全圧と各角錐面上の圧力を測定できる多
角錐台型ピトー管型プローブからなるエアデータセンサ
プローブと、該エアデータセンサプローブで検出された
対気圧力情報より少なくとも対気速度、迎角、横滑り角
の対気飛行速度ベクトルを算出する対気飛行速度ベクト
ル演算処理器とからなる対気飛行速度ベクトル計測装
置、機体運動を検出する各種機体運動検出センサ、及び
飛行制御則を発生する機上制御計算機を搭載してなり、
該機上制御計算機が前記対気飛行速度ベクトル計測装置
から得られる対気飛行速度ベクトル信号を各種機体運動
検出センサ信号と並列に舵面制御系に取り込み、対気飛
行安定制御を行なう飛行制御則を発生させるようにした
ことを特徴とする有人又は無人の対気能動制御航空機で
ある。
【００１０】本発明は、エンジン付能動制御航空機又は
エンジンを持たない能動制御航空機、及びそれらの有人
機又は無人機の何れにも適用でき、エンジン付能動制御
航空機である場合は、前記対気飛行速度ベクトル信号を
各種機体運動検出センサ信号と並列にエンジン推力調整
を行なうエンジン制御系にも取り込むようにする。また
エンジンを持たない能動制御航空機の場合は、舵面制御
のみで対気飛行安定制御を行なうようにする。
【００１１】そして、前記多角錐台型ピトー管型プロー
ブは、位置誤差が少なく且つ早く対気変化を検出するた
めに、機体先端より突き出して設けることが望ましい。
また、超音速機等の場合は、多角錐台型ピトー管型プロ
ーブ自体がノーズ部を構成することによって強度を保ち
安定して対気飛行速度ベクトルを検出することができ
る。
【００１２】前記機上制御計算機に、機体データ、空力
データ、及びエンジンデータからなる各データベースが
格納されていると共に、前記対気飛行速度ベクトル信号
と前記各種機体運動検出センサ信号とから、前記データ
ベースの各データを推論、テーブルルックアップ、補間
によって選択して、飛行制御則を発生させる飛行形態ご
との制御プログラムを格納することによって、離陸、巡
航、及び着陸の飛行形態ごとの対気能動制御を容易にす
ることができる。
【００１３】前記対気飛行速度ベクトル信号を前記各種
機体運動検出センサ信号と並列に閉ループ系に取り込
み、フィードバック制御方式とフィードフォワード制御
方式とを制御則の発生に係合させ（即ち、係り合い又は
関係させ）、且つ飛行形態に応じて該制御則の発生に対
する各制御方式の係合割合（即ち係り合う割合）を変化
させて制御できるようにすることが望ましい。さらに、
対気飛行速度ベクトル信号を各種機体運動検出センサ信
号と並列に閉ループ系に取組み、前記対気飛行速度ベク
トル信号と各種機体運動検出センサ信号とを制御則の発
生に係合させ、且つ飛行形態に応じて該制御則の発生に
対する対気飛行速度ベクトル信号と各種機体運動検出セ
ンサ信号の係合割合を変化させて制御則を発生させるこ
とが望ましい。
【００１４】
【作用】対気能動制御航空機に搭載する対気飛行速度ベ
クトル計測装置の多角錐台型ピトー管型プローブの対気
検出特性は、予め風洞試験や飛行試験によって対気飛行
速度、方向、高度及び昇降度等の算出値特性と処理速度
の性能確認をして、速度ベクトル演算処理器にプローブ
補正データとして格納する。また、機体によって及ぼさ
れる多角錐台型ピトー管型プローブ先端のローカルフロ
ーを位置誤差として、あらかじめ全機模型で風洞試験の
実施と数値計算で求めておき、そのデータベースを機上
制御計算機にＲＯＭ化しておく。
【００１５】同様に、対気能動制御航空機の機体形状に
よる各種機体・空力・エンジンデータベースは、風洞試
験設備やエンジン試験設備及び数値計算において静的・
動的試験を実施して試験データ及び数値計算結果をもと
にデータベースとして機上制御計算機にＲＯＭ化してお
く。
【００１６】また、緊急時における操作として、各種運
動検出センサ信号による能動制御系及び対気飛行速度ベ
クトルセンサ信号による対気能動制御系を切り離してマ
ニアル操縦システムで飛行の安全性が確保できるように
する。
【００１７】前記データベースを有する機上制御計算機
に、速度ベクトル演算処理器から、迎角α、横滑り角
β、速度Ｖ、高度ｈ等の対気飛行速度ベクトル信号が、
各種機体運動検出センサ信号と並列に実時間で取り込ま
れ、これらの情報から操縦ルール、飛行ルールを基に対
気変化に対して引き起こされる飛行状態を素早く予測し
て対気飛行安定制御を行なう制御則を発生させ、エンジ
ン及び各種舵面のフィードバック制御あるいはフィード
フォワード制御を行なう。
【００１８】前記飛行安定制御則において、フィードバ
ック制御方式とフィードフォワード制御方式とを係合、
及び対気速度ベクトル信号と各種機体運動検出センサ信
号とを係合させているが、たとえば、突風や横風、ウイ
ンドシア等の影響を受けやすい離陸、上昇、降下／進
入、着陸時には、フィードフォワード制御を優先又は割
合を多くし、飛行運動が安定する巡航時はフィードバッ
ク制御方式のみにし、同様に、対気変化信号と機体運動
信号の係合割合も変化させて制御則を発生させるように
することによって、制御則がより簡単になる。
【００１９】本発明によれば、対気変化を実時間で検知
してそれを航空機の能動制御に利用しているので、現実
の対気変化によって機体に加わる揚力分布等の空気力の
変化と、機体運動の制御の時間送れを解消することがで
き、例えば横風や突風又はウインドシア等の外乱の発生
に対して、機体がそれによる影響を受ける前に飛行安定
制御を行うことができ、航空機の安全と乗りごこちを向
上させることができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を基に詳細に説
明する。図１は一般の対気能動制御航空機に対気飛行速
度ベクトル計測装置を搭載した対気能動制御航空機の制
御ブロック概略図であり、図２はそれに対応する対気能
動制御航空機の模式図である。
【００２１】本実施例における対気能動制御航空機の能
動制御機構は、エアデータセンサプローブ１、対気飛行
速度ベクトル演算処理器２、機上制御計算機３、及び従
来の各種機体運動検出センサ群４、及び従来のピトー管
４’とからなる制御信号発生系と、該制御信号発生系か
ら制御信号を受けて各種舵面を駆動する各種舵面アクチ
ュエータ群５と、エンジン出力を制御する推力制御装置
６から主に構成されている。
【００２２】エアデータセンサプローブ１は、図７に示
す多角錐台型ピトー管型プローブ１０から構成され、位
置誤差を少なくするためと飛行方向の対気変化を早く検
知するために、図２に示すように、航空機の先端から突
き出して設けられている。このように、航空機の先端か
ら突き出して設けることが望ましいが、例えば航空機の
前部胴体頂部等、航空機による影響が少ない位置に設け
ることも可能である。
【００２３】多角錐台型ピトー管型プローブ１０は、先
に本発明者が提案したものと同様な構成からなり、先端
部が多角錐台型をなしてその頂部に遮蔽孔１１を設け、
該遮蔽孔の先端から遮蔽孔の径との関係で定まる一定長
だけ入った位置に、前記遮蔽孔径より小径の全圧管１２
が配置固定され、遮蔽孔１１の底端には遮蔽孔内の圧力
を一部リークさせる分流孔１５が設けられている。そし
て、前記多角錐台型（図の実施例では４角錐台型）の各
角錐面１３1〜１３4上には、それぞれ複数個からなる圧
力孔群１４1〜１４4が形成されている。該多角錐台型ピ
トー管型プローブ１０を三次元的流れ場に位置させるこ
とによって、全圧管１２の全圧Ｈ、及び四角錐面上の圧
力孔郡１４1〜１４4の各圧力Ｐ1〜Ｐ4を測定することが
できる。
【００２４】対気飛行速度ベクトル演算処理器２は、前
記多角錐台型ピトー管型プローブ１０よりの圧力情報か
ら速度ベクトルを演算処理するためのものであり、該処
理器には圧力情報を電気信号に変換する圧力センサ２
１、予め風洞実験等で求めた前記プローブ１０の各圧力
情報を補正する各圧力係数が格納されているＲＯＭ２２
を有していると共に、速度ベクトル解析ソフトウェアに
基づき前記圧力情報から速度ベクトルを演算処理するＣ
ＰＵ２３から構成されている。
【００２５】本実施例の対気飛行速度演算処理器によれ
ば、前記角錐台型ピトー管型プローブ１０で測定される
全圧Ｈ、及び四角錐面上の各圧力Ｐ1〜Ｐ4から、全圧Ｈ
と差圧(Ｈ−Ｐ1)、(Ｈ−Ｐ2)、(Ｈ−Ｐ3)、(Ｈ−Ｐ4)を
求めることができ、かつこれらの圧力情報から前記速度
ベクトル解析ソフトウェアに基づき演算を実行すること
によって、真対気速度、迎角、横滑り角の飛行速度ベク
トルを求めることができる。即ち、飛行状態での風向き
等を実時間で把握することができる。また、静圧から高
度ｈが求まり、それによって昇降度が判り、且つ動圧と
静圧からマッハ数が求まる。
【００２６】機上制御計算機３には、風洞試験等で得ら
れた各種機体・空力データベース及びエンジン性能試験
で得られたエンジンデータベースがＲＯＭ化して格納さ
れていると共に、これらの情報から操縦ルール、飛行ル
ールを基に対気変化に対して引き起こされる飛行状態を
予測して対気飛行安定制御を行なう制御則を発生させる
プログラムを有している。飛行安定制御則は、機種によ
ってそれぞれ異なり、また推論・演算手法によっても異
なるが、基本的には、対気飛行速度ベクトル信号（迎角
α、横滑り角β、速度Ｖ、高度ｈ信号等）と各種機体運
動検出センサ信号を、舵面制御閉ループ系及びエンジン
制御閉ループ系に並列に取り込み、対気変化によって引
き起こされる対気飛行速度ベクトル信号を受けて飛行運
動を予測して、エンジン推力及び各種舵面のフィードバ
ック制御あるいはフィードフォワード制御を行なうよう
にする。
【００２７】前記飛行安定制御則において、フィードバ
ック制御方式とフィードフォワード制御方式とを係合さ
せているが、各制御方式の係合割合は常に一定にしても
良く、また飛行形態等に応じて係合割合を変化させるこ
ともできる。たとえば、特に、突風や横風、ウインドシ
ア等の影響を受けやすい離陸、上昇、降下／進入、着陸
時には、フィードフォワード制御を優先又は割合を多く
し、飛行運動が安定する巡航時はフィードバック制御方
式のみにしても良い。同様に、対気変化信号と機体運動
信号の係合割合も飛行形態に応じて変化させて制御則を
発生させるようにする。
【００２８】図４には、制御則発生手法の一例を示して
いる。機上制御計算機には、機体・空力データベースと
して、例えば迎角(α角)、横滑り角(β角)毎のプローブ
位置誤差テーブル３１，３２、α角の変化による揚力係
数テーブル３３、β角の変化によるモーメント係数テー
ブル３４等必要なデータがＲＯＭ化して格納され、これ
らのデータを推論、テーブルルックアップ、補間によっ
て選択し、離陸、巡航及び着陸の飛行形態ごとに飛行制
御則を発生させる。
【００２９】それにより、機上制御計算機３から、例え
ば図２に示す航空機においては、エンジン推力制御装置
３５、３６にエンジン推力制御コマンドを、また、エレ
ベーター、ラダー、エルロン等の主操縦翼面、及びスポ
イラー、フラップ等の二次操縦翼面の各操舵アクチュエ
ータ４１〜５１に舵面制御コンマンドが与えられ、対気
変化に対して飛行機が安定飛行に必要な、速度、姿勢、
高度、機首方位、上昇(降下)率を得るためにエンジン及
び各舵面が制御される。また、同時に機上制御計算機か
らの出力は、コックピットのモニタ７に表示され、必要
に応じて、対気能動制御系から対気飛行速度ベクトル信
号を切り離して、モニタ情報をもとにマニアル操縦を行
なうことも可能である。
【００３０】以上は、有人機の場合の実施例であるが、
本発明は無人有翼機、例えば現在開発中の無人無エンジ
ン有翼宇宙往還機への適用も可能である。図５は、全地
球測位システム（ＧＰＳ）等のシステムと組み合わせて
無人による遠隔操縦を可能にした対気能動制御航空機の
制御ブロック概略図であり、図６はそれに対応する対気
能動制御航空機の概念模式図である。
【００３１】本実施例は、エンジン制御閉ループを持た
ない点、及び機上制御計算機の出力の各種飛行・航法デ
ータがデータ送信機により地上の制御指令室に送信され
る点が相違しているのみで他の点は前記実施例とほぼ同
様であるので、図５において前記実施例の図１と概念が
同じ部分については同様な参照符号を付し詳細な説明は
省略する。
【００３２】本実施例では、大気圏に突入して地表に近
づいた時点でエアデータセンサプローブ１を機首の前方
に突き出し、空気データの変化を検知する。なお、図６
において、５９は３軸ジャイロ等の各種機体運動検出セ
ンサー、６０は対気飛行速度ベクトル計測装置の演算処
理器、６１は機上制御計算機、５９は３軸ジャイロ等の
各種機体運動検出センサーであり、前記実施例と同様に
制御信号発生系を構成する。本実施例では、機上制御計
算機からの出力信号により、方向舵６２、６３、エレボ
ン６４、６５、ボデーフラップ６６を駆動する各操舵ア
クチュエータ６７〜７１に舵面制御コンマンドが与えら
れ、対気変化によって引き起こされる飛行運動を予測し
て安定した降下／進入、着陸ができるように姿勢、機首
方位、降下率を得るために各舵面が制御される。
【００３３】図８(ａ)(ｂ)は、対気能動制御航空機機の
他の実施例であり、該実施例では超音速機８０のノーズ
部８１を同図（ｂ）に拡大して示すように多角錐台型ピ
トー管型プローブ８２として構成してある。該プローブ
８２の構成は、前記実施例のプローブと基本的構造は同
様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に次のような格別な効果を奏する。本発明の対気能動制
御航空機によれば、対気変化に対する対気飛行ベクトル
を実時間で得て、それを制御系に取り込み、対気変化に
よって引き起こされる飛行運動を予測して、素早く対気
飛行安定制御を行うことができる。
【００３５】特に、離着陸時には、管制塔からの対気情
報を受けると共に、航空機に作用する対気変化を実時間
で把握できるので、離着陸時のパイロットの複雑な作業
負担が大幅に改善され、安全性に寄与できる。
【００３６】また、エアデータセンサプローブは、可動
部がなく且つコンパクトであり、且つ実環境下で広速度
域及び広角度範囲で精度良く対気圧力を検出することが
できるので、広範囲で精度良く対気飛行安定制御を行う
ことができる。
【００３７】そして、本発明は、従来の有人機である航
空機、極超音速機、ヘリコプターに簡単に適用すること
ができるばかりでなく、無人有翼往還機にも適用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る対気能動制御航空機の概
略ブロック図である。
【図２】図１に対応する対気能動制御航空機の模式図で
ある。
【図３】図１における制御信号発生系の概略ブロック図
である。
【図４】機上制御計算機による制御則発生の模式図であ
る。
【図５】本発明の実施例に係る対気能動制御航空機の概
略ブロック図である。
【図６】図６に対応する対気能動制御航空機の模式図で
ある。
【図７】多角錐台型ピトー管型プローブの斜視図であ
る。
【図８】（ａ）は本発明の他の実施例である対気能動制
御航空機の概略図であり、（ｂ）はそのノーズ部の拡大
図である。
【符号の説明】
１ エアデータセンサプローブ ２、６０ 対気飛行速度ベクトル演算処理器 ３、６１ 機上制御計算機 ４、５９ 各種機械運動検出センサ群 ５ 各種舵面アクチュエータ群 ７ モニ
タ １０ 多角錐台型ピトー管型プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑野 尚明 東京都調布市深大寺東町７ー３ー３ー１ ー１ (72)発明者 鈴木 誠三 東京都三鷹市新川３ー８ー４ (72)発明者 佐々 修一 東京都八王子市別所２ー11ー５ー101 (72)発明者 中安 英彦 千葉県柏市豊住５ー４ー12 (72)発明者 匂坂 雅一 東京都日野市日野本町３ー６ー12 ハイ ブリッジ日野207号 (56)参考文献 特開 平１−311998（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99943（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−41278（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B64C 13/18

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端部が多角錐台形をなしその頂部の遮
    蔽孔内に配置された全圧管と各角錐面に形成された圧力
    孔により、三次元的流れ場における全圧と各角錐面上の
    圧力を測定できる多角錐台型ピトー管型プローブからな
    るエアデータセンサプローブと、該エアデータセンサプ
    ローブで検出された対気圧力情報より少なくとも対気速
    度、迎角、横滑り角の対気飛行速度ベクトルを算出する
    対気飛行速度ベクトル演算処理器とからなる対気飛行速
    度ベクトル計測装置、機体運動を検出する各種機体運動
    検出センサ、及び飛行制御則を発生する機上制御計算機
    を搭載してなり、該機上制御計算機が前記対気飛行速度
    ベクトル装置から得られる対気飛行速度ベクトル信号を
    各種機体運動検出センサ信号と並列に舵面制御系に取り
    込み、前記対気飛行ベクトル信号と前記各種機体運動検
    出センサ信号とを係合させ、且つ制御則発生に対する前
    記対気飛行ベクトル信号と前記各種機体運動検出センサ
    信号との係合割合を変化させて対気飛行安定制御を行な
    う飛行制御則を発生させるようにしたことを特徴とする
    有人又は無人の対気能動制御航空機。
  2. 【請求項２】 前記対気能動制御航空機は、エンジン付
    能動制御航空機であり、前記対気飛行速度ベクトル信号
    を各種機体運動検出センサ信号と並列にエンジン推力調
    整を行なうエンジン制御系にも取り込むようにした請求
    項１記載の対気能動制御航空機。
  3. 【請求項３】 前記対気能動制御航空機は、エンジンを
    持たない能動制御航空機であり、舵面制御のみで対気飛
    行安定制御を行なう請求項１記載の対気能動制御航空
    機。
  4. 【請求項４】 前記多角錐台型ピトー管型プローブが機
    体先端より突き出して設けられている請求項１、２又は
    ３記載の対気能動制御航空機。
  5. 【請求項５】 前記多角錐台型ピトー管型プローブが超
    音速機のノーズ部を構成している請求項１、２又は３記
    載の対気能動制御航空機。
  6. 【請求項６】 前記機上制御計算機は、風洞試験等で得
    られた機体データ、空力データ、及びエンジンデータを
    格納してデータベースを構成し、前記対気速度ベクトル
    信号と前記各種機体運動検出センサ信号とから、離陸、
    巡航、及び着陸の飛行形態ごとに前記データベースのデ
    ータを推論、テーブルルックアップ、補間等によって選
    択して、飛行制御則を発生させるようにした請求項１〜
    ５何れか記載の対気能動制御航空機。
  7. 【請求項７】 前記対気飛行速度ベクトル信号を前記各
    種機体運動検出センサ信号と並列に閉ループ系に取り込
    み、フィードバック制御方式とフィードフォワード制御
    方式とを制御則の発生に係合させ、且つ飛行形態に応じ
    て該制御則の発生に対する各制御方式の係合割合を変化
    させて制御することができるようにしたことを特徴とす
    る請求項１〜６何れか記載の対気能動制御航空機。
JP6219582A 1994-08-23 1994-08-23 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機 Expired - Lifetime JP2952397B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6219582A JP2952397B2 (ja) 1994-08-23 1994-08-23 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機
US08/975,110 US5797105A (en) 1994-08-23 1997-11-20 Air active control aircraft using three dimensional true airspeed detection system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6219582A JP2952397B2 (ja) 1994-08-23 1994-08-23 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0858697A JPH0858697A (ja) 1996-03-05
JP2952397B2 true JP2952397B2 (ja) 1999-09-27

Family

ID=16737794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6219582A Expired - Lifetime JP2952397B2 (ja) 1994-08-23 1994-08-23 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5797105A (ja)
JP (1) JP2952397B2 (ja)

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2306599A (en) * 1997-12-22 1999-07-12 Accurate Automation Corporation Air data sensor apparatus and method
US6101429A (en) * 1998-04-07 2000-08-08 Tao Of Systems Integration, Inc. Broad-range, multi-directional aircraft airspeed measuring system
US6253166B1 (en) * 1998-10-05 2001-06-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Stable algorithm for estimating airdata from flush surface pressure measurements
FR2802636B1 (fr) * 1999-12-17 2002-03-22 Thomson Csf Sextant Sonde multifonctions pour aeronef
FR2817044B1 (fr) * 2000-11-17 2003-02-14 Thomson Csf Procede de determination de parametres aerodynamiques et procede de detection de panne d'une sonde utilisee pour determiner les parametres aerodynamiques
US6834249B2 (en) * 2001-03-29 2004-12-21 Arraycomm, Inc. Method and apparatus for controlling a computing system
US6604029B2 (en) * 2001-05-08 2003-08-05 Rosemount Aerospace Inc. Multi-function air data probes using neural network for sideslip compensation
US6751529B1 (en) * 2002-06-03 2004-06-15 Neural Robotics, Inc. System and method for controlling model aircraft
US7379839B2 (en) * 2002-12-23 2008-05-27 Rosemount Aerospace, Inc. Multi-function air data probes employing neural networks for determining local air data parameters
FR2857754B1 (fr) * 2003-07-18 2005-09-23 Airbus France Procede et dispositif de surveillance de la validite d'une information de vitesse d'un aeronef et systeme de generation d'une information de vitesse comportant un tel dispositif
US7070146B2 (en) * 2003-08-29 2006-07-04 Supersonic Aerospace International, Llc Aircraft thickness/camber control device for low sonic boom
FR2862383B1 (fr) * 2003-11-18 2006-02-17 Thales Sa Sonde d'incidence
EP1721172B1 (fr) * 2003-12-04 2008-01-23 Thales Joint tournant pour sonde de pression multifonction, a palette mobile
US6938472B2 (en) * 2003-12-10 2005-09-06 Sikorsky Aircraft Corporation Static pressure calculation from dynamic pressure for rotary air-data system and methodology therefor
CN100390020C (zh) * 2003-12-22 2008-05-28 上海雏鹰科技有限公司 超视距自主飞行无人驾驶直升机***
US7142018B2 (en) 2004-06-08 2006-11-28 Transmeta Corporation Circuits and methods for detecting and assisting wire transitions
US7498846B1 (en) 2004-06-08 2009-03-03 Transmeta Corporation Power efficient multiplexer
US7635992B1 (en) 2004-06-08 2009-12-22 Robert Paul Masleid Configurable tapered delay chain with multiple sizes of delay elements
US7304503B2 (en) * 2004-06-08 2007-12-04 Transmeta Corporation Repeater circuit with high performance repeater mode and normal repeater mode, wherein high performance repeater mode has fast reset capability
US7405597B1 (en) * 2005-06-30 2008-07-29 Transmeta Corporation Advanced repeater with duty cycle adjustment
US7336103B1 (en) 2004-06-08 2008-02-26 Transmeta Corporation Stacked inverter delay chain
US7173455B2 (en) 2004-06-08 2007-02-06 Transmeta Corporation Repeater circuit having different operating and reset voltage ranges, and methods thereof
US7656212B1 (en) 2004-06-08 2010-02-02 Robert Paul Masleid Configurable delay chain with switching control for tail delay elements
US7071747B1 (en) 2004-06-15 2006-07-04 Transmeta Corporation Inverting zipper repeater circuit
JP4100515B2 (ja) * 2004-09-17 2008-06-11 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 高空域対応型の広速度域飛行速度ベクトル計測プローブと計測システム
US7257470B2 (en) * 2004-10-29 2007-08-14 Rosemount Aerospace Inc. Fault isolation method and apparatus in artificial intelligence based air data systems
US7185538B2 (en) * 2004-11-12 2007-03-06 Honeywell International Inc. Methods and systems for sensing air vehicle airspeed
US7592842B2 (en) * 2004-12-23 2009-09-22 Robert Paul Masleid Configurable delay chain with stacked inverter delay elements
US7539513B2 (en) 2005-02-02 2009-05-26 National Telephone Products, Inc. Portable phone with ergonomic image projection system
US7213454B2 (en) * 2005-04-06 2007-05-08 Rosemount Aerospace Inc. Method and apparatus for obtaining improved accuracy and range for air data parameters inferred from independent measurements of interdependent pressures
DE102005020660B4 (de) * 2005-05-03 2007-10-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Reduzierung der Turbulenz- und Böeneinflüsse auf das Flugverhalten von Luftfahrzeugen und Steuerungseinrichtung hierfür
FR2891051B1 (fr) * 2005-09-22 2007-10-19 Airbus France Sas Procede et dispositif pour realiser au moins un essai en vol sur un aeronef et applications
FR2891802B1 (fr) * 2005-10-11 2009-03-13 Airbus France Sas Procede et dispositif pour attenuer sur un aeronef les effets d'une turbulence verticale
US20070130096A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Rosemount Aerospace, Inc. Fault detection in artificial intelligence based air data systems
EP1814006B1 (en) * 2006-01-25 2016-09-21 Airbus Opérations SAS Minimizing dynamic structural loads of an aircraft
US7841563B2 (en) * 2006-03-27 2010-11-30 Honeywell International Inc. Ducted fan air data system
EP1854717B1 (de) * 2006-05-08 2009-04-22 DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Reduzierung der Turbulenz- und Böeneinflüsse auf das Flugverhalten von Luftfahrzeugen und Steuerungseinrichtung hierfür
FR2907541B1 (fr) * 2006-10-24 2009-01-16 Thales Sa Procede de gestion automatique de la vitesse d'un aeronef en air turbulent et dispositif pour sa mise en oeuvre
DE202007010518U1 (de) * 2007-07-26 2007-10-18 Eads Deutschland Gmbh Kombinierte Rückführ- und Vorsteuerreglerregelung zur aktiven Verminderung von Schwingungen bei Luftfahrzeugen
US8774987B2 (en) * 2007-12-17 2014-07-08 The Boeing Company Vertical gust suppression system for transport aircraft
JP4887545B2 (ja) * 2007-12-17 2012-02-29 東海旅客鉄道株式会社 鉄道用車両
NL2001845C2 (nl) * 2008-07-22 2010-01-25 Robertus Gerardus De Boer Automatische voortstuwingsinrichting voor een vliegtuig bij dwarswindoperaties.
NL2001844C2 (nl) * 2008-07-22 2010-01-25 Robertus Gerardus De Boer Besturingsinrichting voor een vliegtuig bij dwarswindoperaties.
FR2938085B1 (fr) * 2008-11-05 2010-12-03 Airbus France Procede et dispositif d'attenuation des effets d'une turbulence sur un aeronef
JP4964255B2 (ja) * 2009-01-13 2012-06-27 日本電信電話株式会社 自律移動ロボットの動作計画装置、方法、プログラム及び記録媒体並びに自律移動ロボットの動作制御装置及び方法
EP2504109B1 (en) * 2009-11-26 2018-06-20 General Electric Technology GmbH System and method for gas distribution measurement for electrostatic precipitator
US8494544B2 (en) * 2009-12-03 2013-07-23 Osocad Remote Limited Liability Company Method, apparatus and computer program to perform location specific information retrieval using a gesture-controlled handheld mobile device
FR2959316B1 (fr) * 2010-04-21 2012-05-18 Airbus Operations Sas Procede et dispositif d'estimation automatique d'une vitesse air d'un avion
US9227721B1 (en) * 2011-10-07 2016-01-05 The United States of America as represented by the Administrator of the National Aeronautics & Space Administration (NASA) Variable camber continuous aerodynamic control surfaces and methods for active wing shaping control
FR2993858B1 (fr) * 2012-07-27 2014-08-22 Thales Sa Procede de regulation en couple d'un actionneur de gouverne commande en position angulaire d'un aeronef a commande de vol mecanique
US9383381B2 (en) * 2014-03-13 2016-07-05 The Boeing Company Airspeed calculation system for an aircraft
FR3021116B1 (fr) * 2014-05-13 2018-12-07 Airbus Operations Systeme de mesure destine a mesurer la vitesse d'un aeronef
WO2016053408A1 (en) 2014-10-01 2016-04-07 Sikorsky Aircraft Corporation Acoustic signature variation of aircraft utilizing a clutch
CN104816824B (zh) * 2015-05-19 2016-11-02 江苏数字鹰科技发展有限公司 基于双飞控***的固定结构式垂直起降飞机及其控制方法
AU2016337531B2 (en) * 2015-10-16 2021-08-19 Nutech Ventures Fire suppression and ignition with unmanned aerial vehicles
US10308370B2 (en) * 2016-06-12 2019-06-04 William L. Hinks Unusual state alarm and recovery director
US11105269B2 (en) 2017-05-12 2021-08-31 General Electric Company Method of control of three spool gas turbine engine
US10822109B2 (en) 2018-01-05 2020-11-03 The Boeing Company Methods and systems for determining airspeed of an aircraft
JP6689916B2 (ja) * 2018-06-19 2020-04-28 Ｈａｐｓモバイル株式会社 通信中継装置、システム、管理装置、並びに、通信中継装置の飛行を制御する方法及びプログラム
CN109774920A (zh) * 2019-02-22 2019-05-21 西安爱生技术集团公司 一种无人机机载稳定机构
KR102186927B1 (ko) * 2019-04-25 2020-12-04 국방과학연구소 마하수 제어장치
US11428160B2 (en) 2020-12-31 2022-08-30 General Electric Company Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly
US20240067329A1 (en) * 2021-01-01 2024-02-29 Aeronext Inc. Flying object control method
SE544928C2 (en) * 2021-05-12 2023-01-10 Isak Jonsson Ab Multi-hole pressure probe and use of such a probe
CN113721662B (zh) * 2021-09-06 2023-06-23 太仓阿尔法数字科技有限公司 一种在役绝缘子远程探伤控制***
FR3128540A1 (fr) * 2021-10-27 2023-04-28 Safran Aircraft Engines Détection d’un vent de travers sur une turbomachine à partir des données du moteur

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3927306A (en) * 1974-03-29 1975-12-16 Sperry Rand Corp Helicopter flight path control
US4343035A (en) * 1980-04-14 1982-08-03 Tanner Walter E Heading reference system
FR2511146B1 (fr) * 1981-08-07 1986-07-25 British Aerospace Instrument de navigation
US4763266A (en) * 1982-12-27 1988-08-09 The Boeing Company Aircraft flight command and display system
US4725811A (en) * 1986-02-13 1988-02-16 Sundstrand Data Control, Inc. Wind shear detection and alerting system
US4836019A (en) * 1987-08-27 1989-06-06 Rosemount Inc. Compact air data sensor
US4863120A (en) * 1988-05-02 1989-09-05 Honeywell Inc. Optimal flight guidance for aircraft in windshear
JPH01311998A (ja) * 1988-06-09 1989-12-15 Gyokichi Hamachi 航空機の速度制御法
US5025661A (en) * 1989-12-11 1991-06-25 Allied-Signal Inc. Combination air data probe
JP2807772B2 (ja) * 1991-10-07 1998-10-08 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 ピトー管型プローブ
JP2913005B2 (ja) * 1992-04-06 1999-06-28 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 多角錐台型ピトー管型プローブを用いた飛行速度ベクトル検出システム及び多角錐台型ピトー管型プローブ
JP2580444B2 (ja) * 1992-07-10 1997-02-12 ソマール株式会社 可とう性エポキシ樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0858697A (ja) 1996-03-05
US5797105A (en) 1998-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2952397B2 (ja) 対気飛行速度ベクトル計測装置を用いた対気能動制御航空機
US5756891A (en) Verification method of a flight control system using a transportable wind tunnel
US4814764A (en) Apparatus and method for warning of a high yaw condition in an aircraft
JP4685866B2 (ja) 動的システムを制御するためのシステムおよび方法
US7757993B1 (en) Method for reducing the turbulence and gust influences on the flying characteristics of aircraft, and a control device for this purpose
CN107065899B (zh) 用于保护飞行器最大升力能力的方法和装置
JPH11507454A (ja) 解析上の冗長性を利用する故障許容自動制御システム
EP3480121A1 (en) Spacecraft and landing method therefor
US20160221663A1 (en) Flight control computer for an aircraft that includes an inertial sensor incorporated therein
Youn et al. Model-aided state estimation of HALE UAV with synthetic AOA/SSA for analytical redundancy
US11858626B2 (en) Autonomous air vehicle delivery system incorporating deployment
Oh et al. Autonomous helicopter landing on a moving platform using a tether
JP4617990B2 (ja) 自動飛行制御装置、自動飛行制御方法及び自動飛行制御プログラム
CN111156995A (zh) 一种基于飞行状态感知的智能飞行器及飞行方法
Ro et al. Flight testing of a free-wing tilt-body aircraft
JP2019155932A (ja) 飛行制御システム
Brandon et al. Application of wind tunnel free-flight technique for wake vortex encounters
Gainutdinova et al. Numerical and Experimental Design Parameter Analysis of VTOL Airframe Control Elements
CN211717459U (zh) 一种基于飞行状态感知的智能飞行器
Colgren The Feasibility of using an INS for control system feedbacks
Cunis et al. Performance of Unmanned Aircrafts in the Event of Loss-of-control
Jackowski et al. Modeling the flight dynamics of a micro air vehicle
Zhang et al. A novel Micro Air Vehicle with flexible wing integrated with on-board electronic devices
JP2001010593A (ja) 飛行体の抗力制御装置および飛行体の抗力推定方法
Elmajdub et al. To Design an Aircraft Control System

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980818

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990518

EXPY Cancellation because of completion of term