[发明专利]飞机紧急下降的侧向轨迹的自动管理方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于自动地管理飞机尤其是运输机在紧急下降时的侧向轨迹的方法和设备。

该方案涉及一种自动紧急下降设备，并且更具体地涉及在飞机上管理飞机的侧向轨迹。

背景技术

如已知的，民用运输机应当被加压，因为在巡航飞行时，飞机通常在高于30000英尺（约9000米）的高度飞行，在该高度处，外部空气中的氧过低而不能适应生命。因此，在飞机中设置加压系统以便保持机上的可呼吸环境。具体地，国际航空规章指出任何在高于20000英尺（约6000米）高度飞行的公用运输机应当被加压，并且应当在正常飞行时在驾驶室中建立不超过8000英尺（约2400米）的等效高度。

然而，由于损坏或故障，可能无法将飞机的加压保持在可接受的水平。然后，规定程序命令飞行员使得飞机尽可能快地下降在10000英尺（约3000米）的可呼吸高度，或者如果由于地势起伏而无法下降到低至10000英尺，则下降在当前的安全高度。这种程序被称为紧急下降。

在这种情况中，机务人员有责任完成涉及初始化下降以及调节下降参数（速度、目标高度、侧向轨迹等）的不同任务，并且直到飞机在低高度平稳飞行。

当机务人员由于驾驶室变得减压或其他任何事件而执行紧急下降时，他们被要求偏离事件发生之前其所遵循的空中交通路线的中心。这种措施的目的在于避免飞机在紧急下降时与在较低飞行水平上沿着相同空中交通路线飞行的飞机发生碰撞。民用航空国际组织的文件7030中明确地提到了这种操作要求，规定必须执行紧急下降的飞机应当在开始下降前从其初始路线偏离。

由于多数飞机没有设置用于执行紧急下降的自动系统，所以需要执行的全部任务都有机务人员负责，而在其之中包括当开始操作时从空中交通线路的中轴线偏离的要求。这种偏离操作通常由机务人员经由自动驾驶仪的航向选择器的反射动作而引起。这种动作导致快速地使自动驾驶仪在新的航向设定点上工作，相对于初始遵循的路线偏离。

然而，可能发生的是，在由于丧失加压而导致机务人员已经失去知觉（缺氧症状）的情况下，机务人员不再能应用上述程序。

为了克服这种情况，紧急下降程序可以被自动执行。

具体地，从文件FR-2,928,465可知一种用于自动控制飞机的紧急下降的具体方法。根据该方法，当紧急下降功能被触发时，执行以下的相继操作：

a）自动地确定一组竖直设定点，包括：

－目标高度，其代表飞机在紧急下降的末尾将要达到的高度；和

－目标速度，其代表飞机在紧急下降时应当遵守的速度；

b）自动地确定一组侧向设定点，其代表在紧急下降时将要执行的侧向操作；和

c）自动地导引飞机，从而所述飞机同时遵守所述一组竖直设定点和所述一组侧向设定点，直到达到所述目标高度（飞机随后维持目标高度），所述自动导引能够被飞机飞行员的动作所中断。

只要在自动紧急下降的背景环境内考虑了侧向轨迹的管理，以下是已知的：

－从文件US 4,314,341可知自动紧急下降到安全高度。在紧急下降的情况中，该文件提供了自动地应用滚动设定点达预定时间段，而后叠平飞机机翼。这种操作允许在自动紧急下降的情况中系统地执行具有限定度数的转向（向左或向右），以及从初始路线偏离。如果后一操作的确允许从初始遵循的空中交通路线偏离，其例如可导引危险中的飞机朝向没有可以允许着陆的偏离地域的区域，或者朝向地势多丘陵（更高的安全高度）的区域，或者甚至朝向飞机不被允许飞向的领空，或者甚至朝向交通更加密集的空间，而这在机务人员失去知觉（缺氧）时明显是不希望的；以及

－从文件FR-2,906,921可知一种用于为飞机产生3D紧急轨迹的方法，其可更特别地应用于要求执行紧急下降的情况。该文件中所述的设备考虑地势起伏和性能的约束，允许在产生竖直平面中的轨迹之外还产生侧向轨迹，通往飞行目的地。然而，这种方案要求具有可用的、更特别而言完美集成且可靠的地域数据库（这不是当前的情况）。另外，其看起来特别单调乏味并难以关于要实现的目标在工业上计划设想，所述目标是允许飞机快速且完美地安全到达这样的高度，在该高度，飞机乘客能够自主呼吸并且不需要任何额外的氧气工业，并允许之前丧失知觉的机务人员恢复知觉，从而确保飞机继续飞行直到在机场着陆。

此外，导致实施紧急下降的情况中的紧要特征不允许机务人员在开始紧急下降时通过飞行管理系统的界面来修改当前活动的飞行路线。实际上，这种修改将花费一些时间并且需要机务人员的特定注意力。