[发明专利]跟随飞行器相对于侵入飞行器的碰撞规避方法和系统

说明书

本申请涉及跟随飞行器相对于侵入飞行器的碰撞规避方法和系统。碰撞规避系统(1)搭载在飞行编队(F)的跟随飞行器(AC2)中并且其旨在规避与在飞行棋编队(F)外部的至少一个飞行器(AC0)，即侵入飞行器有关的碰撞；所述飞行器编队(F)包括引导飞行器(AC1)以及所述至少一个跟随飞行器(AC2)；所述碰撞规避系统(1)被配置为在实现规避动作之前，使跟随飞行器(AC2)到达根据安全区域(Z1)的安全点(Ps)；所述安全区域(Z1)对应于位于引导飞行器(AC1)的后部并且不存在由引导飞行器(AC1)生成的尾部湍流(C1、C2)的位置。

技术领域

本发明涉及用于相对于侵入飞行器的飞行器编队的碰撞避免方法和系统。

在本发明的范围内：

–侵入飞行器应该被理解为这样的飞行器，其不形成编队的一部分，并且如果没有实现规避动作，则有与编队中的至少一个飞行器发生碰撞的风险；以及

–编队飞行被考虑为包括至少两个飞行器(尤其是运输机)，即被称为引导飞行器(lead aircraft)的牵引飞行器(trailed aircraft)，以及一个或多个跟随飞行器(trailer aircraft)。跟随飞行器跟随它们直接跟随的飞行器(即引导飞行器或另一个跟随飞行器)飞行以便保持它们之间的恒定间隔。

在一个优选的应用中，尤其在巡航飞行中，飞行器以相同的航向和相同的速度，在相同的飞行高度上相继飞行。还可以规定，向跟随飞行器应用速度控制命令，这些速度控制命令能够使得所述跟随飞行器具有牵引飞行器在先前给定的时段中所具有的相同的位置、相同的速度、以及相同的加速度。

背景技术

这样的编队飞行特别在燃料消耗方面提供了优势。实际上，编队通常特别是在分隔距离方面进行限定，以使得跟随飞行器不受到由编队中在它之前的一个或多个飞行器(尤其是引导飞行器)所产生的尾部湍流(wake turbulence)的干扰。

尾部湍流或涡流应该被理解为表示形成在飞行器的下游的空气动力湍流(或涡流)。尾部湍流可能由引擎喷射的气体生成。尾部湍流还可能由于上表面和下表面之间的压力差以及由此产生的气流的向下偏转，在飞机的机翼的末端产生。尾部湍流还可能出现在与机翼的平面形成角度的部分上，例如，当襟翼被降低时，出现在襟翼上。

然而，在这样的编队飞行期间，可能发生编队外部的飞行器朝着编队的飞行器中的至少一个飞行器的汇合的情形，这使得产生碰撞的风险，需要实现分离动作。

民航飞机配备有TCAS(“空中防撞系统，Traffic Collision Avoidance System”)类型的防碰撞系统，其使得能够通过防止飞行中的碰撞风险来确保空中交通的安全。由此，当两个飞行器朝着彼此汇合时，它们的防碰撞系统计算对碰撞时间的估计并且发出警告以通知给每个飞行器的机组人员将可能发生碰撞：这样的警告一般称为“交通建议”或“TA警告”。如果必要，所述防碰撞系统还发出在垂直平面上的规避动作命令来引起机组人员的注意，以便摆脱可能的碰撞情况：这样的规避动作命令一般称为“解决建议”或“RA警告”。TA警告和RA警告通过语音消息以及通过驾驶舱中的信息显示来实现。

这样的规避动作一般包括在涉及的飞行器之间实现对于民航飞机而言约700英尺的垂直分离。

然而，取决于编队中的飞行器与侵入飞行器的相对位置，这种产生编队中的至少一个飞行器的高度变化的动作可能需要跟随飞行器穿过在其前面的飞行器(跟随飞行器或引导飞行器)中的一个飞行器的下游产生的尾部湍流(或涡流)。

这样的情况可能例如发生在具有两个飞行器的编队中，当跟随飞行器位于比引导飞行器的高度低的高度上并且侵入飞行器从下方到达时，如果进行避免所必须的高度差大于编队中的飞行器的高度差，则这就要求跟随飞行器爬升并且穿过尾部湍流来执行避免操作。出于不稳定性的原因，这种对尾部湍流的可能的穿过将妨碍编队的保持。在这样的情况下，规避动作将破坏编队，使得飞行器不再受益于编队飞行的上述优势。