JPH10203490A - 回転翼機用高度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作が簡単で特別なスイッチを必要とせず、
緊急時に素早く高度変更できる高度方向飛行制御装置を
提供する。 【解決手段】 高度制御装置１１は、計算機１２、ＣＰ
レバー１６、気圧高度計１８、対地高度計１９、センサ
２３、メモリ２４を含んで構成される。ＣＰレバー１６
は、ロータのコレクティブピッチを制御し、所定の基準
値を中心にスプリングフィールを受ける。センサ２３
は、ＣＰレバー１６の操縦量を検出する。気圧高度計１
８および対地高度計１９は、回転翼機の現在高度を計測
する。計算機１２は、基準値および操縦量の差と閾値と
を比較し、閾値よりも小さいときだけ、現在高度を所定
の参照高度に一致させる方向に飛行するように、回転翼
機の高度をフィードバック制御する。これによって、Ｃ
Ｐレバー１６からの入力だけで簡単に高度変更できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転翼機の飛行高
度を保持する回転翼機用高度制御装置に関し、特に、高
度保持を実行または解除する回転翼機用高度制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転翼機の高度制御装置では、
パイロットが手動のパネルスイッチを操作して、高度保
持機能を作動させることで、回転翼機の飛行高度を保持
している。回転翼機が所定の高度を保持しながら飛行し
ているとき、途中で高度を変更したい場合がある。この
場合、パイロットが高度設定ダイヤルなどの入力装置を
操作して、高度保持のリファレンス値を変更する。リフ
ァレンス値の変更によって、回転翼機はリファレンス値
に従って別の高度まで飛行し、改めて新しい高度を保持
しながら飛行する。または、一旦、パイロットが高度保
持機能を手動で解除して、通常の手動運転によって別の
高度まで飛行し、再び高度保持機能を作動させる。この
ように、高度保持機能の一時解除および再作動によって
も、飛行高度を変更できる。

【０００３】また、特開平２−１０６４９３では、上昇
または降下の指令をコレクティブピッチ（ＣＰ）レバー
上に設けたスイッチから入力することによって、飛行高
度を変更している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高度制御装置で
は、たとえば、他の機体との接触を避けた緊急回避など
のように、急に高度を変更する場合にも、ダイヤル入力
や高度保持機能の手動解除を行わなければならず、素早
い高度変更は不可能である。

【０００５】また、高度変更の後、元の高度保持の常態
に戻りたい場合に、さらに再びダイヤル入力するか、ま
たは、パイロットが元の高度まで手動で操縦して、再び
高度保持機能を作動させなければならず、操縦が繁雑に
なってしまう。

【０００６】さらに、特開平２−１０６４９３について
は、複雑な構成のＣＰレバーにさらにスイッチを設ける
必要があり、他にも数々の操作に忙しいパイロットは、
さらに複雑な操作を強いられる。特に、緊急回避のとき
にＣＰレバー上の小さなスイッチの位置を確認して、正
確に操作するのは困難である。

【０００７】本発明の目的は、操作が簡単で特別なスイ
ッチを必要とせず、緊急時に素早く高度変更できる高度
方向飛行制御装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータのコレ
クティブピッチを制御し、所定の基準値を中心にスプリ
ングフィールを受けるコレクティブピッチレバーと、前
記コレクティブピッチレバーの操縦量を検出する操縦量
センサと、基準値および操縦量の差が所定の閾値に比べ
て大きいかどうかを判定する判定手段と、回転翼機の現
在高度を計測する高度計と、前記判定手段において差が
閾値よりも小さいと判定されたとき、現在高度を所定の
参照高度と比較して、両者が一致する方向に飛行するよ
うに、回転翼機の高度をフィードバック制御する制御手
段とを備えることを特徴とする回転翼機用高度制御装置
である。本発明に従えば、基準値および操縦量の差が小
さいときだけ、制御手段が駆動するので、パイロットが
コレクティブピッチレバーから入力しなければ、回転翼
機は自動的に参照高度を保持して飛行でき、入力すれ
ば、高度保持を行わずに、手動で操縦することができ
る。また、手動操縦の後に入力を中止すれば、コレクテ
ィブピッチレバーはスプリングフィールを受けて基準値
をとる中立位置に引き戻され、再び基準値および操縦量
の差が小さくなったときに、制御手段が駆動するので、
回転翼機は参照高度まで飛行し、再び参照高度を保持す
ることができる。たとえば、緊急回避時には、パイロッ
トが大きめのレバー入力を行うだけで、自動的に高度保
持が解除されて、回転翼機はパイロットのレバー入力に
従って飛行することができ、回避が格段に容易になる。
また、緊急回避後にレバー入力を中止すれば、回転翼機
は自動的に参照高度まで飛行して、元どおりの高度保持
を再開することができる。このように、コレクティブピ
ッチレバーの操作は通常飛行時の操作と全く同じ操作で
よく、パイロットに違和感がないので、操作性を大幅に
向上できる。

【０００９】また本発明は、前記コレクティブピッチレ
バーの基準値および制御手段の参照高度を記憶しておく
記憶手段と、押下されている間、コレクティブピッチレ
バーのスプリングフィールを解除するトリムスイッチと
を備え、前記トリムスイッチが押下されている間、前記
制御手段による高度制御を行なわず、トリムスイッチの
押下を中止した瞬間に、制御手段は現在高度を新たな参
照高度として、操縦値を新たな基準値として、それぞれ
記憶手段に記憶させることを特徴とする。本発明に従え
ば、トリムスイッチを押下するだけで、スプリングフィ
ールを解除すると共に、制御手段による高度保持を強制
的に解除するので、確実に高度保持を解除して手動操縦
に移行できる。また、トリムスイッチの押下を中止すれ
ば、参照高度および基準値をリセットするので、回転翼
機はトリムスイッチの押下を中止した瞬間の高度を新た
な参照高度として保持しながら飛行でき、コレクティブ
ピッチレバーはトリムスイッチの押下を中止した瞬間の
位置を新たな中立位置とするので、パイロットが中立位
置を任意に選択することができる。たとえば、緊急回避
時には、パイロットがトリムスイッチを押下しながら、
コレクティブピッチレバーを操作して手動操縦すれば、
制御手段による高度保持を確実に解除できるので、回避
がより確実となる。また、回避後にトリムスイッチおよ
びコレクティブピッチレバーを離せば、回転翼機の現在
高度が新たな参照高度となり、コレクティブピッチレバ
ーの現在の位置が新たな中立位置となるので、回避後の
地点の高度を保持でき、中立位置も再設定できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態の電
気的な構成を示すブロック図である。高度制御装置１１
は、ヘリコプタ１０、昇降計１７、気圧高度計１８、対
地高度計１９、ロール角計２２、操縦部２５、センサ２
３、パネルスイッチ１４、計算機１２、メモリ２４、増
幅部２０、リミッタ２１および処理部２７を備える。さ
らに、操縦部２５は、マグネットブレーキ１３、トリム
スイッチ１５およびＣＰ（コレクティブピッチ）レバー
１６を備える。

【００１１】昇降計１７、気圧高度計１８、対地高度計
１９およびロール角計２２はヘリコプタ１０に取付けら
れており、それぞれ機体の昇降率、気圧高度、対地高度
およびロール角を計測して、計測データを計算機１２に
送る。

【００１２】ＣＰレバー１６は、ヘリコプタ１０のロー
タブレードのピッチ角をブレードの回転角によらず一様
に制御して、主にヘリコプタの揚力を制御する。また、
ＣＰレバー１６は、所定の中立位置を中心に復元力を受
け、中立位置からの変位に応じた復元力で中立位置に引
き戻されて、操作者はＣＰレバー１６からスプリングフ
ィールを感じる。センサ２３は、ＣＰレバー１６の位置
（操縦量）を検出し、処理部２７および計算機１２に送
る。

【００１３】マグネットブレーキ１３は、ＣＰレバー１
６の復元力すなわちスプリングフィールを解除して、中
立位置を変更するためのものである。トリムスイッチ１
５はマグネットブレーキ１３を制御するためのスイッチ
であり、同時に、計算機１２の駆動を制御するためのス
イッチでもある。操作者によってトリムスイッチ１５が
押下されると、押下されている間は、計算機１２の高度
制御は停止し、さらに計算機１２はマグネットブレーキ
１３を解除する。マグネットブレーキ１３が解除してい
る間、ＣＰレバー１６のスプリングフィールは解除され
る。操作者がトリムスイッチ１５への押下を中止する
と、押下を中止した瞬間のＣＰレバー１６の位置を新た
な中立位置として、再びスプリングフィールを働かせ、
後述するメモリ２４の書換えを行う。

【００１４】パネルスイッチ１４は、計算機１２のメイ
ンスイッチであり、操作者によって切換えが行われ、切
換えがオンのときだけ計算機１２が駆動される。なお、
前述のトリムスイッチ１５もパネルスイッチ１４と同様
に、計算機１２の駆動を制御するので、パネルスイッチ
１４がオン状態で、かつトリムスイッチ１５がオフのと
きだけ、計算機１２が駆動される。

【００１５】計算機１２は、パネルスイッチ１４がオン
に切換えられた瞬間の高度を初期的に参照高度Ｈｒと
し、前記トリムスイッチ１５の操作にしたがって順次変
更する。この参照高度Ｈｒを、気圧高度計１８または対
地高度計１９から送られて来る現在高度Ｈと比較して、
ＰＩＤ(propotional integral differential）制御など
を行う。また、計算機１２は、センサ２３からの信号を
受けて、ＣＰレバー１６の中立位置からの変位を閾値で
ある所定のディテント値Ｔｃと比較して、大小を判定す
る。同様に、昇降計１７およびロール角計２２からの信
号を受けて、昇降率およびディテント値Ｔｓの大小を判
定し、ロール角およびディテント値Ｔｒの大小を判定す
る。

【００１６】これらの比較結果を基に、計算機１２は下
記の条件（１）〜（５）を満たすときにだけ、現在高度
Ｈと参照高度Ｈｒとの高度差などの比較結果を増幅部２
０に送る。

【００１７】 （１） パネルスイッチ１４は、ＯＮ （２） ＣＰレバーの中立位置からの変位≦Ｔｃ （３） トリムスイッチ１５は、ＯＦＦ（押下されな
い） （４） 昇降率≦Ｔｓ （５） ロール角≦Ｔｒ なお、Ｔｓはたとえば１０００ｆｍｐなどであり、Ｔｒ
はたとえば６０ｄｅｇなどである。

【００１８】メモリ２４は、ＣＰレバー１６の中立位置
および参照高度Ｈｒを記憶しておき、マグネットブレー
キ１５の駆動に従って、計算機１２によって順次書換え
られる。

【００１９】増幅部２０は、現在高度Ｈと参照高度Ｈｒ
との比較結果、たとえば差にゲインをかけて、フィード
バック信号を作成してリミッタ２１に送る。リミッタ２
１は、フィードバック信号がディテント値Ｔｈよりも大
きいときには、ディテント値Ｔｈよりも小さくなるよう
な準参照高度Ｈｒｓを順次設定して処理部２７に送り、
最終的に元の参照高度Ｈｒに到達するまで送り続ける。
フィードバック信号がディテント値Ｔｈよりも小さいと
きには、現在高度Ｈと参照高度Ｈｒとの差をそのまま処
理部２７に送る。処理部２７は、センサ２３が検出した
ＣＰレバー１６の位置を示す信号に、リミッタ２１から
の信号を加えるなどの信号処理を施して送出し、ヘリコ
プタ１０の各部を制御する。

【００２０】なお、参照高度Ｈｒおよび現在高度Ｈにつ
いては、それぞれ気圧高度または対地高度のいずれかを
使用するが、気圧高度か対地高度かの選択は、下記のよ
うに行われる。

【００２１】まず、対地高度保持中にビル群など凹凸の
激しい場所の上空を飛行する場合、高度変化が激し過ぎ
て対地高度計１９が無効になることがある。この場合、
計算機１２は無効になった時点の気圧高度を暫定的に参
照高度Ｈｒとして読み込み、それ以降の気圧高度を現在
高度Ｈとして使用する。対地高度の参照高度は、そのま
ま記憶しておく。対地高度計が有効に戻ったとき、有効
に戻った時点の対地高度を計算機１２が暫定的に参照高
度Ｈｒとして読み込み、計算機１２は気圧高度保持から
対地高度保持に切り換える。その後、時間をかけてゆっ
くりと、元の参照高度Ｈｒに戻していく。

【００２２】また、現在高度Ｈおよび機体の現在速度Ｖ
が次の条件（６）および条件（７）を満たすとき、対地
高度保持を行い、これ以外なら気圧高度保持を行う。

【００２３】 （６） 現在高度Ｈ≦切り換え値Ｈｔ（ｆｔ） （７） 現在速度Ｖ≦切り換え値Ｖｔ（ｋｔ） なお、Ｈｔはたとえば３００ｆｔなどである。

【００２４】また、高度Ｈｔで飛行中に、現在速度Ｖが
次の条件（８）のように変化するとき、現在速度Ｖが切
り換え速度Ｖｔ＋５ｋｔを越えた時点の気圧高度を新た
な参照高度Ｈｒとして計算機１２が読み込み、対地高度
保持から気圧高度保持に切り換える。同じく、現在速度
Ｖが条件（９）のように変化するとき、現在速度Ｖが切
り換え速度Ｖｔ−５ｋｔを切った時点の対地高度を新た
な参照高度Ｈｒとして計算機１２が読み込み、気圧高度
保持から対地高度保持に切り換える。

【００２５】 （８） 現在速度Ｖ≦切り換え値Ｖｔから 現在速度Ｖ＞切り換え速度Ｖｔ＋５ｋｔへ （９） 現在速度Ｖ＞切り換え速度Ｖｔ＋５ｋｔから 現在速度Ｖ≦切り換え値Ｖｔへ 図２および図３は、本発明の実施の一形態の動作を示す
フローチャートである。ステップｓ１では、高度保持フ
ラグに０を代入し、ステップｓ２では、オーバライドフ
ラグに０を代入する。ステップｓ３では、ヘリコプタ１
０のパネルスイッチ１４がオンであるかどうかを判断す
る。オンになっていればステップｓ４に進み、ＯＦＦで
あればステップｓ１６に進む。ステップｓ４では、高度
保持フラグが２よりも小さいかどうかを判断する。２よ
り小さければ、ステップｓ５に進み、３以上なら、ステ
ップｓ１４で高度保持フラグ＝１として、ステップｓ１
６に進む。

【００２６】ステップｓ５では、計算機１２はエンゲー
ジ（高度保持）条件（１）〜（５）が成立するかどうか
を判定する。条件（１）〜（５）がすべて成立する場合
にだけ、ステップｓ６に進み、それ以外は図３のＡに進
む。ステップｓ６では、オーバライドフラグ＝０である
かどうかを判断する。０であれば、ステップｓ７で参照
高度Ｈｒを記憶し直し、ステップｓ８で高度偏差積分値
をリセットする。０でなければ、ステップｓ９に進む。
ステップｓ９では、対地高度計１９が有効であるかどう
かを判断する。有効であれば、ステップｓ１０に進み、
無効であれば、ステップｓ１３において高度保持フラグ
＝３として、ステップｓ１６に進む。

【００２７】ステップｓ１０では、対地高度を保持する
ための条件（６）〜（９）が成立するかどうかを判断す
る。条件（６）〜（９）のすべてが成立すれば、ステッ
プｓ１１で高度保持フラグ＝４として、ステップｓ１６
に進む。それ以外の場合は、ステップｓ１２において高
度保持フラグ＝２として、ステップｓ１６に進む。

【００２８】ステップｓ１６において、高度保持フラグ
＝０のとき、計算機１２は駆動されない。高度保持フラ
グ＝１のとき、計算機１２はエンゲージ条件待ちの状態
で駆動されない。高度保持フラグ＝２のとき、計算機１
２は気圧高度保持を行う。高度保持フラグ＝３のとき、
対地高度計１９を除く高度計を用いて高度保持を行う。
対地高度計１９以外に気圧高度計１８しかないときは、
気圧高度保持を行う。高度保持フラグ＝４のとき、計算
機１２は対地高度保持を行う。これらいずれかの制御が
されたら、ステップｓ３に戻って、再び同じ処理を繰り
返す。

【００２９】図３に示されるように、Ａからはステップ
ｓ１７に進んで、トリムスイッチ１７が押下されている
かどうかを判断する。押下されているなら、ステップｓ
１８に進んで高度保持フラグ＝１としてＢへ進み、さら
に図２のステップｓ１６に進む。押下されていないな
ら、ステップ２０に進む。ステップｓ２０では、ＣＰレ
バー１６の中立位置からの変位がディテント値Ｔｃより
も大きいかどうかを判断する。大きければ、ステップｓ
２１に進んで高度保持フラグ＝１とし、さらにステップ
ｓ２２でオーバライドフラグ＝１として、Ｂへ進む。小
さければ、そのままＢへ進む。

【００３０】図４および図５は高度制御装置１１の操作
の一例を示し、図４は一時的に高度保持を解除した後、
もとの高度に戻る場合を示す図であり、図５は高度保持
を解除した後、新たな高度を保持する場合を示す図であ
る。図４および図５には、それぞれの場合のＣＰレバー
１６の操作が描かれている。

【００３１】図４（ａ）に示すように、ＣＰレバー１６
は中立位置Ｐ１に位置しており、このときヘリコプタ１
０は所定の参照高度Ｈｒで飛行している。たとえば、別
の航空機が接近して来て自機に衝突する寸前というとき
に、図４（ｂ）に示すように、パイロットがＣＰレバー
１６を引き上げる操作をして、ＣＰレバー１６の中立位
置Ｐ１からの変位がディテント値Ｔｃよりも大きくなる
と、計算機１２は高度保持を解除する。高度保持が解除
されると、ヘリコプタ１０は通常の手動操縦となり、急
上昇を始める。無事に回避した後にパイロットがＣＰレ
バー１６を離すと、ＣＰレバー１６は中立位置Ｐ１に向
かう方向に力を受けて、図４（ｃ）に示すように、中立
位置Ｐ１に戻って来る。再びＣＰレバー１６が中立位置
Ｐ１付近に来ると、ＣＰレバー１６の中立位置Ｐ１から
の変位は、ディテント値Ｔｃよりも小さくなる。よっ
て、ヘリコプタ１０は参照高度Ｈｒまで飛行して、再び
高度保持を行う。

【００３２】また図５（ａ）に示すように、図４（ａ）
と同様、ＣＰレバー１６は中立位置Ｐ１に位置してお
り、このときヘリコプタ１０は所定の参照高度Ｈｒで飛
行している。たとえば、別の航空機が接近して来て自機
に衝突する寸前というときに、図５（ｂ）に示すよう
に、パイロットがトリムスイッチ１５を押下しながら、
ＣＰレバー１６を引き上げる操作をする。トリムスイッ
チ１５が押下されると、計算機１２による高度保持は強
制的に解除され、ヘリコプタ１０は通常の手動操縦とな
り、急上昇を始める。無事に回避した後、図４（ｃ）に
示すように、パイロットがＣＰレバー１６およびトリム
スイッチ１５を離すと、離した位置をＣＰレバー１６の
新たな中立位置Ｐ２として、ＣＰレバー１６は力を受け
る。このとき、ヘリコプタ１０の現在高度Ｈが新たな参
照高度Ｈｒとなり、ヘリコプタ１０は新たな参照高度Ｈ
ｒを保持して飛行する。

【００３３】なお、図５（ｂ）において、パイロットは
ＣＰレバー１６の操作と同時にトリムスイッチ１５を押
下しなくてもよく、高度保持を再開する直前に押下し
て、すぐに離してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、パイロッ
トがコレクティブピッチレバーから入力しなければ、回
転翼機は自動的に参照高度を保持して飛行でき、入力す
れば、高度保持を行わずに、手動で操縦することができ
る。また、手動操縦の後に入力を中止すれば、回転翼機
は参照高度まで飛行し、再び参照高度を保持することが
できる。

【００３５】また、トリムスイッチを押下するだけで、
確実に高度保持を解除して手動操縦に移行でき、トリム
スイッチの押下を中止すれば、回転翼機は現在高度を新
たな参照高度として保持でき、押下中止時を任意に選ん
で、コレクティブピッチレバーの中立位置を所望の位置
に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の電気的な構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態の動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】本発明の実施の一形態の動作を示すフローチャ
ートである。

【図４】高度制御装置１１の操作例を示す図である。

【図５】高度制御装置１１の操作例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 高度制御装置 １２ 制御部 １３ マグブレーキ １５ トリムスイッチ １６ ＣＰレバー １８ 気圧高度計 １９ 対地高度計 ２３ センサ ２４ メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータのコレクティブピッチを制御し、
   所定の基準値を中心にスプリングフィールを受けるコレ
   クティブピッチレバーと、 前記コレクティブピッチレバーの操縦量を検出する操縦
   量センサと、 基準値および操縦量の差が所定の閾値に比べて大きいか
   どうかを判定する判定手段と、 回転翼機の現在高度を計測する高度計と、 前記判定手段において差が閾値よりも小さいと判定され
   たとき、現在高度を所定の参照高度と比較して、両者が
   一致する方向に飛行するように、回転翼機の高度をフィ
   ードバック制御する制御手段とを備えることを特徴とす
   る回転翼機用高度制御装置。
2. 【請求項２】 前記コレクティブピッチレバーの基準値
   および制御手段の参照高度を記憶しておく記憶手段と、 押下されている間、コレクティブピッチレバーのスプリ
   ングフィールを解除するトリムスイッチとを備え、 前記トリムスイッチが押下されている間、前記制御手段
   による高度制御を行なわず、 トリムスイッチの押下を中止した瞬間に、制御手段は現
   在高度を新たな参照高度として、操縦値を新たな基準値
   として、それぞれ記憶手段に記憶させることを特徴とす
   る請求項１記載の回転翼機用高度制御装置。