飞行器的安静着陆姿态调节装置

摘要

本发明公开了一种调整飞行器着陆期间的俯仰角的方法，包括：控制襟翼移动至着陆设置；提供飞行状态参数的当前数值；提供当前襟翼设置；将当前数值与至少一个阈值相比较；如果当前数值超过阈值，确定一个新襟翼设置，该设置可以使飞行器选定的尾部接触余量和选定的前起落架接触余量中的至少一个得以改善；以及调整襟翼至新襟翼设置。

说明书

技术领域

背景技术

飞行器俯仰角是通过飞行器的纵轴线和水平线定义的角度。俯仰 角是飞行器一个非常重要的参数，在进场着陆和触地期间必须予以考 虑。在着陆期间，飞行器俯仰角将会随着多种因素的变化而变化。例 如，诸如阵风存在导致的大气扰动将会影响俯仰角，因而需要进行调 整。作为对大气扰动的反应而进行俯仰角的调整，以保证期望的飞行 航道倾角着陆期间得以保持。

在着陆期间，飞行器俯仰角的包络面部分地受到飞行器形状的限 制。在着陆照明和触地期间，因为飞行器前端的升起引起了俯仰角的 增大，飞架的尾端变得越来越接近地面。机体尾端与地面之间的距离 称为尾部接触余量.为了使尾端接触地面的可能性减到最小，俯仰角 最好不要超过最大值，最大值通常被称为尾部的极限临界飞行情况。 机体的极限临界飞行情况规定了预定的最大俯仰角，在着陆期间为机 体的尾端和地面之间提供了要求的间隙。要求的间隙被认为是尾部接 触余量的要求条件。该要求条件以角度表示，指的是跑道与飞行器的 主起落架和飞行器的尾端最低区域之间的连线之间的角度。参考图1。

在着陆期间，除了最大值，俯仰角最好未下降至低于最小值。在 进场期间，主起落架和前起落架释放，由于前起落架旨在承受飞行器 着陆的冲击，为使主起落架首先与地面接触，着陆飞行器是至关重要 的。当主起落架接触地面时，前起落架与地面之间的距离称为前起落 架接触余量。为了避免前起落架首先着陆，规定了最小俯仰角，最小 俯仰角通常被称之为前起落架的极限临界飞行情况。对于前起落架的 极限临界飞行情况，通过预定值以等于或者大于最小值的俯仰角着陆 以确保主起落架在前起落架之前着陆。该预定值称之为前起落架接触 余量要求条件。该要求条件也以角度表示，指的是跑道与飞行器上主 起落架和前起落架之间的连线之间的角度。参考图2。

如上，由于大气条件和其他因素，飞行器的俯仰角在着陆期间会 发生变化。在进场着陆和触地期间，俯仰角有时可能会增至一个较大 的数值，这样降低了飞行器的尾端，使尾端危险地接近了地面。在 某些情况下，尾部接触余量的要求条件被破坏，引起飞行器机体尾端 与地面接触，导致了飞行器的损坏。

美国专利NO.5823479公开的着陆姿态调节装置（landing attitude  modifier(LAM)）已经报道了这些问题。当飞行器的后缘襟翼处于着陆 襟翼的制动位置（landing flap detent position）时，着陆姿态调节装置 启动并调整诸如襟副翼、副翼或者扰流器等产生升力的翼面，以便于 改善飞行器着陆期间的前起落架接触余量和尾部接触余量。如上，着 陆姿态调节装置利用这些装置使得后缘襟翼处于着陆襟翼的制动位 置，但在飞行器进场段期间阻力一直在增加。在进场期间，增加的阻 力将会以两种方式增强飞行器噪音。首先，需要增加发动机推力以补 偿阻力的增加，发动机推力增加将会增强进场噪音。其次，用于控制 姿态的襟副翼的缺陷造成升力的不均匀分布，引起阻力增加。该不均 匀分布将会引起飞行器的进场噪音的增强。

增强的进场噪音将会对机场周边社区引起不利的环境影响，也将 会提高联邦航空条例第36部规定的进场噪音合格审定等级。某一机场 由于存在不利的影响，提高的进场噪音等级可能会限制飞行器的运营。

需要新的体系与方法来克服现有着陆姿态调节装置体系与方法的 与噪音有关的问题。

发明内容

结合附图、说明书和权利要求，这些和其他公布的特征、方面和 优点将会更好理解。

一方面，本发明提出了一种调整飞行器着陆期间的俯仰角的方法， 包括：控制襟翼移动至着陆设置；提供飞行状态参数的当前数值；提 供当前襟翼设置；将当前数值与至少一个阈值相比较；如果当前数值 超过阈值，确定一个新襟翼设置，该设置可以使飞信器选定的尾部接 触余量和前起落架接触余量中的至少一个得以改善；以及调整襟翼至 新襟翼设置。

另一方面，本发明提出了一种减少着陆飞行器噪音的方法，包括： 提出安装在计算机可读存储介质；和至少一个可使用的处理器，该处 理器可以访问计算机可读存储介质的可执行的程序指令：根据当前飞 行状态参数，控制飞行器襟翼来调整飞行器的俯仰角，以及根据程序 指令，控制飞行器襟翼。

第三个方面，本发明提出了一种交通装置，包括：飞行器；安装 在飞行器上的计算机可读存储介质；和至少一个可使用的处理器，该 处理器可以访问计算机可读存储介质的可执行的程序指令：根据当前 飞行状态参数，控制飞行器襟翼来调整飞行器的俯仰角。

附图说明

图1是飞行器尾部接触余量的要求条件。

图2是飞行器前起落架接触余量的要求条件。

图3是传统的带有安静的着陆姿态调节装置QLAM（安静LAM） 的襟翼缝翼电子组件（Flaps and Slats Electronic Unit，即FSEU）的实 施例。

图4是α-QLAM实施例步骤的流程图。

图5是工作的α-QLAM的实施例。

图6是速度-QLAM的实施例。

具体实施方式

本发明中所指的词语“襟翼N”，这里N是一个自然数，指的是 飞行器襟翼伸展的角度，也被称为襟翼设置或者襟翼位置。相应地， “襟翼20”指的是襟翼伸展至20°，“襟翼23”指的是襟翼伸展至23°， 等等。N值越大，相应的襟翼设置越大。同样地，关于飞行器的襟翼“移 动至N”或者”设置N”等词语，指的是襟翼到达设定角度值N的伸展或 者回缩的动作。在一些实施例中，由于不同飞行器间的标准化，词语” 襟翼N”可能指的不再是襟翼准确地伸展至N度。但是，本领域的人可 以正确地了解哪一个襟翼角度和位置与特定飞行器的某一襟翼手柄制 动相对应。

本发明中所指的诸如角度或者速度等变量超过阈值，这一概念不 只限于解释适用于大于阈值变量的实施例，也适用于小于阈值变量的 实施例。例如，飞行器的空速超过阈值V，可能指的是空速增加至大 于V的数值，或者降低至小于V的数值。

该说明书是当前实施本发明的最好的预期方式。不能以局限的判 断来理解该说明书，该说明书仅仅为了举例说明本发明基本原则的目 的，因为被附加的权利要求明确规定了本发明的范围。

本发明提出了一种安静（QUIET LAM，即QLAM），该装置以 比传统的着陆姿态调节装置对周边社区产生更少的噪声的方式达到着 陆姿态的调节。该QLAM不依赖于升起襟副翼、扰流器或者副翼以实 现着陆姿态的调节，但反而调整后缘襟翼来保持飞行状态参数在一个 合适的范围内，因而保持俯仰角在一个合适的范围内。该QLAM的功 能是平衡着陆时前起落架和尾部余量，从而尽可能减少周边社区可听 到的噪音。

运用存储在诸如磁盘或者光盘等计算机可读介质中的程序代码， 该QLAM根据飞行状态参数的当前值，通过操作飞行器襟翼来实现其 调整飞行器的俯仰角的功能。飞行状态参数可能是与飞行器的俯仰角 有关的任一参数，例如俯仰角本身、迎角、空速或者进场着陆姿态。 当控制襟翼移动到着陆位置时，将参数的当前值与定义合适范围的阈 值相比。如果发现该参数值超过阈值，那么调整襟翼到一个新的设置， 该设置可以使飞信器选定的尾部接触余量和前起落架接触余量中的至 少一个得以改善。

在本发明的第一个方面，飞行状态参数可能是迎角（也被称为“α” 或者“AOA”），当机翼处于水平时，迎角与俯仰角的关系如方程式 （1）：

俯仰角=迎角+飞行航道角（Flight Path Angle）        （1）

图3是波音777传统的带有QLAM的FSEU的实施例，该QLAM 将迎角作为飞行功能参数（AOA-QLAM或者α-QLAM），该参数与本 发明的第一方面一致。只要襟翼角度设定在20°或者小于20°，α-QLAM 就不会工作。当控制襟翼移动到着陆位置时，FSEU产生输出给QLAM。 波音777需要的着陆襟翼制动角度为25°或者30°，就是说25和35 的襟翼控制（分别是“襟翼25”和“襟翼30”）。如果迎角超过选定 的阈值，而诸如要求的高度和合适的自动驾驶仪状态等其状态满足， 为了使迎角回到阈值，那么该α-QLAM在制动设置23、25、28和30 之间进行调整。

图4是根据本发明的α-QLAM实施例步骤的流程图。将飞行器当 前的进场着陆迎角α_CUR与比较块41中的阈值角度的上限值α_MAX和下 限值α_MIN相比较。如果α_CUR超过阈值，如块43所示计时器开始工作。 如果计时器停止时迎角仍然超出阈值的（判定块45是），那么设定“α 太高”或者“α太低”为真，并且给襟翼发出控制命令，使其移动至下 一个位置（块47）。如果迎角高于上限阈值，那么襟翼伸展至下一个 更高的制动位置；如果迎角低于下限阈值，那么襟翼回缩至下一个更 低的制动位置。

当上述控制命令发给襟翼时，襟翼在短暂的时间（例如3s）内不 发生改变，允许襟翼驱动系统移动襟翼离开当前位置。当襟翼移动至 新的位置时，由于迎角的改变，襟翼控制命令不发生变化。在襟翼到 达新的控制命令位置后，襟翼在此保持短暂的滞后时间，例如2.5s， 再次将当前的进场着陆迎角α_CUR与阈值α_MAX和α_MIN相比。

如果迎角停留在期望的范围外，那么会发出的新的控制命再次移 动襟翼至下一个位置，也就是说，再次伸展还是回缩取决于超出了哪 一个阈值。最后，或者迎角从超出阈值范围返回，或者控制襟翼至最 终位置或者其他（判定块49是）。在波音777中，伸展的最终位置是 襟翼30，手动驾驶时回缩的最终位置是襟翼23，自动驾驶时回缩的最 终位置是襟翼25。在完成襟翼改变后，如果迎角返回至期望的范围内， 那么直到迎角再次超出阈值才发出襟翼控制命令。

在波音777中，α_HIGH适宜为6.5°，α_LOW适宜为4.5°，因此俯仰角 保持在1.5°到3.5°之间。如图5实施例所示，通过少量的之后作用较 好地上实现阈值α_HIGH和α_LOW，例如0.4°。相应地，如果超过α_HIGH6.5°，设定“α太高”为真，那么迎角必须减小至低于6.1，“α太高” 才能回到假。同样地，如果迎角降低于4.5°，那么迎角必须升至高于 4.9，“α太高”才能回到真。应用该滞后作用主要是为了避免配平攻 角（trim angle of attack）离阈值太近。此外，为了避免湍流中过多的 活动，迎角信号适宜通过滞后过滤器，例如0.5s滞后过滤器，消除一 些高频谱，以及减少开关活动。本领域的人可以理解，在其他飞行器 使用其他迎角角度阈值取决于即将的飞行器的具体特征。

图6是速度-QLAM的实施例，这是一种可供选择的QLAM，该装 置将飞行器的空速作为飞行状态参数，与本发明的第二方面相一致。 只要襟翼角度设定在20°或者小于20°，速度-QLAM就不会工作。当控 制襟翼移动到着陆位置时，FSEU产生输出给QLAM。正如上述的 α-QLAM，波音777需要的着陆襟翼制动角度为25°或者30°。在这点 上，尽管襟翼拉杆已经设定了着陆设设置25或者30，但是QLAM会 控制襟翼移动到较低的设置而不是着陆设置，在这种情况下襟翼移动 至着陆襟翼制动角23°。

设定了许多空速阈值，每一个阈值超过参考值V_REF一定的数量。 正如图6所示，波音777首选的空速阈值应设定为参考值V_REF之上的 3、8、13、20和23节，但是由于不同的飞行器通过超出参考值V_REF的设置量来设定不同的阈值，该设置量是最适合即将的飞行器器。如 果当前的空速V增加或者减小以至于到达一个上述阈值，而其他诸如 要求的高度和合适的自动驾驶仪状态等其状态满足，那么速度-QLAM 相应地调整襟翼至新的设置。例如，再次如图6所示，如果当前的空 速V减小直至到达V_REF之上的13节的阈值，那么襟翼会进一步伸展 至25。

一旦襟翼已经伸展至的新设置，将V再次与V_REF相比较。如果发 现V进一步减小至低于V_REF之上的8节的阈值，那么发送新的控制命 令进一步伸展襟翼至28。相反，如果空速V增加至高于之上的V_REF20 节的阈值，那么发送新的控制命令回缩襟翼至23。如果对于特定的襟 翼设置空速V保持在允许的范围内，那么发送的新的控制命令进一步 移动襟翼至下一个位置，也就是说，再次伸展或者回缩取决于超出了 哪一个阈值。最后，或者空速从超出阈值范围返回，或者控制襟翼至 最终位置或者其他。正如上述设置，对于波音777而言，在波音777 中，伸展的最终位置是襟翼30，手动驾驶时回缩的最终位置是襟翼23， 自动驾驶时回缩的最终位置是襟翼25。在完成襟翼改变后，如果对于 新襟翼设置空速保持在允许的范围内，那么直到空速再次超出阈值才 发出进一步的襟翼控制命令。

不管使用的安静的着陆状态调节装置功能类型，一定要注意保持 安静的着陆状态调节装置对飞行员通过襟翼手柄输入的响应。如果控 制器飞行员改变了襟翼手柄位置，必须确定逻辑电路中的定时器的位 置，从而在系统对新的基本控制命令做出反应前，他或者她不必等待 任一停止的定时器。相反，反应必须立即发生。相应地，将手柄从30 移动至25，使得襟翼处于28或者30，立即导致移动至25的控制命令。 但是，如果在情况下该QLAM的襟翼控制命令已经处于23，那么该控 制命令将保持在23。

此外，调整过的襟翼控制命令绝不会比基本的襟翼控制命令好。 例如，如果飞行员给出设置襟翼处于25°（“襟翼25”）的控制命令， 该α-QLAM功能不允许设定襟翼处于28°（“襟翼28”）或30°（“襟 翼30”）此外，减载控制命令总是比安静的着陆姿态调节装置具有更 高的优先权。因此，如果FSEU确定了减载状态并发送执行减载撤销 的控制命令，该QLAM功能绝不会否定或者推迟的减载控制命令，相 反，它必须对的减载控制命令立即做出反应。

优选地，如果自动驾驶仪被启动，襟翼23位置的使用被QLAM拒 绝，并且仅手动飞行着陆允许襟翼回缩至23来控制迎角，由此俯仰角 回到期望的范围。当飞行员移动襟翼手柄超出襟翼20时，襟翼必须等 待机翼前缘伸展，然后立即移动至襟翼23。该QLAM不允许回缩襟翼 至20。相反，控制襟翼至25或者30的手柄移动必须总是至少产生襟 翼至23的位置变化。

例如，当着陆降落至低于80ft无线电高度阈值时，进一步的QLAM 调整被防止，也就是襟翼被固定直至，在着陆后襟翼手柄被移动，在 此时QLAM被解除，并且襟翼服从基本命令，该命令由襟翼手柄控制。 无论何时，如果手柄控制襟翼从25或者30移动至20或者更小的位置， 该QLAM立即释放，并使用基本的襟翼控制命令。

上文中的襟翼设置和阈值全都适用于波音777。本领域中的技术 人员可以容易地意识到，其他类型飞行器可能有不同的襟翼设置或者 不同的阈值，但是在不违背要求的本发明的精神和范围的情况下，通 过适应飞行器特征的改变，本发明的QLAM很容易地被调整适用于即 将的飞行器。

在图和正文中，公开了一种在着陆期间调整俯仰角飞行器的方法， 包括：控制襟翼移动至着陆设置；提供飞行状态参数的当前数值；提 供当前襟翼设置；将当前数值与至少一个阈值相比较；如果当前数值 超过阈值，确定一个新襟翼设置，该设置可以使飞信器选定的尾部接 触余量和前起落架接触余量中的至少一个得以改善；以及调整襟翼至 新襟翼设置。

在一种变化中，该方法包括其中的飞行状态参数是当前的进场着 陆迎角α_CUR。在另一种变化中，该方法包括其中的至少一个阈值是 上限阈值角度α_MAX和下限阈值角度α_MIN。在又一种变化中，该方法包 括其中如果α_CUR大于α_MAX，的新襟翼设置高于当前襟翼设置。在再一 种变化中，该方法包括其中如果α_CUR小于α_MIN，的新襟翼设置低于当 前襟翼设置。在一种情况下，该方法包括其中α_HIGH是6.5度。在另一 种情况下，该方法包括其中α_LOW是4.5度。在又一种情况下，该方法 包括其中α_HIGH和α_LOW每一个都滞后0.4度。

在一个实施例中，该方法包括其中的飞行状态参数是当前的空速 V。在另一个实施例中，该方法包括其中的至少一个阈值是超过参考速 度V_REF一定数量的空速。在又一个实施例中，该方法包括其中如果当 前空速V低于的阈值，的新襟翼设置高于当前襟翼设置。在一个替代 的实施例中，该方法包括其中如果当前空速V高于的阈值，的新襟翼 设置低于当前襟翼设置。在另一个替代的实施例中，该方法包括其中 阈值是在V_REF之上3、8、13、20和23节中的一个数值。

在一个方面，本发明公开了一种在飞行器着陆期间减少噪声的方 法。该方法包括：提出安装在计算机可读存储介质；和至少一个可使 用的处理器，该处理器可以访问计算机可读存储介质的可执行的程序 指令：根据当前飞行状态参数，控制飞行器襟翼来调整飞行器的俯仰 角，以及根据程序指令，控制飞行器襟翼。在一种变化中，该方法包 括其中的飞行状态参数是当前的进场着陆迎角α_CUR。在另一种变化中， 该方法包括其中的飞行状态参数是当前的飞行器空速V。

在一个方面，公开的交通设施包括：飞行器；安装在飞行器上的 计算机可读存储介质；和至少一个可使用的处理器，该处理器可以访 问计算机可读存储介质的可执行的程序指令：根据当前飞行状态参数， 控制飞行器襟翼来调整飞行器的俯仰角。在一种变化中，如权利要求 17的交通设施，其中的飞行状态参数是当前的进场着陆迎角α_CUR。在 另一种变化中，的交通设施包括其中的飞行状态参数是当前的空速V。 在有一种变化中，的交通设施包括其中的计算机可读存储介质程序指 令要求着陆襟翼制动位置被执行。

当然，在没有违背提出以下要求的本发明的精神和范围的情况下， 可以实施上述的涉及示范的方面、本发明的实施例和修改，这也是应 该被理解的。