[发明专利]用于推力不对称控制的报警速度的计算及显示

说明书

技术领域

本发明一般涉及在引擎故障之后向多引擎飞机的飞行员指示最小安全飞行速度的系统和方法。本发明一般还涉及在引擎故障之后提供飞行路径导航和自动驾驶命令以维持多引擎飞机的安全空速的系统和方法。

背景技术

在本领域中已知的是检测在多引擎飞机中由于引擎故障导致的推力不对称并且随后照亮驾驶舱报警灯。指示引擎故障的报警灯不提供关于以何种空速来飞行以维持方向控制的任何信息。假设飞行员对引擎故障的反应足够及时，飞行员随后需要知道以何种空速飞行及应该避免何种空速。

要解决的问题是对于某些飞机类型和设计来说缺乏提供可接受的对推力不对称的飞机控制的最小速度的飞行员指示或报警。对于不具有最小可控速度的驾驶舱报警的飞机，疏忽的或分神的飞行员可能让空速降低，而飞机可能在飞行员接收危险报警前偏离受控飞行。

经FAR和CS第23章认证的某些轻量级多引擎飞机被FAA规程23.1545节要求在空速指示器上以放射状红线显示一个引擎失效时确认的最小控制速度V_mc。V_mc在25.149节被定义为“当主引擎突然失效时，能够维持该引擎仍然失效的飞机的控制并以不超过5度的倾斜角维持直线航行时的经校准的空速。”

虽然运输飞机规程（在FAR和CS第25章为质量大于12,500磅的飞机）要求运行速度相对于引擎停机（engine-out）最小控制速度具有特定的裕量，但为数不多（如果有的话）的大型多引擎飞机具有关于保持最低程度的横向和方向控制的最小空速的驾驶舱指示或飞行员报警。

某些飞机具有足够的方向控制，使得引擎停机最小控制速度低于由机翼上升力限制的最小飞行速度。对于这些飞机，失速速度的普通驾驶舱指示和普通失速报警系统提供在引擎停机条件下的足够最小速度警示。

然而，某些飞机在引擎失效时的最小运行速度由侧向或方向控制确定。也就是说，这些飞机能够受益于基于横向或方向控制能力的唯一的最小速度显示和报警。

现有的解决方案是将空速指示器或操纵面上的固定标记的尺寸放大到足以将最小控制速度放在最小失速报警速度下面。某些飞机没有这两种方案，而是依赖于不要飞得太慢或识别方向控制用法与空速的相关性的飞行技术，或者依赖于飞行员对特定条件下计算的最小控制空速的记忆。

根据定义，最小空速的固定数量仅在一组条件（襟翼、海拔、选择的推力降额）下计算。通常针对襟翼和海拔组合中最恶劣的情况进行计算。既然在较高的海拔处最大推力减少，则海平面计算对于较高海拔来说是过度限制的。同时，对于具有引擎降额能力的飞机，最小空速依赖于针对给定起飞所选择的降额。当运行于引擎降额时固定的最小空速将是过度限制的。

对于操纵面的尺寸适于将最小控制速度置于所有重量和推力组合的最小失速报警速度以下的飞机来说，它会为设计在空飞机失速时控制最大推力的能力付出大的重量和牵引力的代价。对携带非常大载油量的长途飞机来说，最大推力在充满燃油和有效负载的情况下是需要的，而在低燃油量和轻有效负载期间飞行时则很少使用。

需要在引擎故障之后基于当前推力不对称的幅度计算多引擎飞机的最小安全空速的方法。

发明内容

本发明的一个方面是一种用于计算且然后显示飞机的最小安全飞行速度以在推力不对称条件下维持控制的系统和方法。本发明的另一个方面是一种用于计算飞机的最小安全飞行速度以在推力不对称条件下维持控制并提供飞行路径导航和自动驾驶命令以维持空速在该计算的最小速度之上的系统和方法。

在此公开的每个实施例帮助多引擎飞机的飞行员在引擎故障之后在对给定推力不对称的横向或方向控制不足时避免以不安全的空速飞行。基于当前推力不对称或当前推力能力的最小速度计算比在对这些条件太保守且将影响可接受的运行速度的速度下不施加报警的固定速度更有利。

优选实施例在飞机的飞行控制和显示计算机的软件中实现。当存在推力不对称时，飞行控制计算机的软件采用由于其他原因可用的来自现有飞机传感器的数据来计算最小安全速度（下文记为“V_WARNING”）。飞行控制计算机输出计算结果给显示计算机，该显示计算机控制驾驶舱显示器以视觉指示报警速度V_WARNING给飞行员。飞机用以维持对推力不对称的控制的最小安全飞行速度的计算使得能够警示、报警和导航。它将飞行员的注意力放在空速上，这是对于引擎停机控制来说在方向舵角位置之后的第二重要参数。

本发明的其他方面公开和主张权利如下。

附图说明