JP4101474B2 - Aircraft flight control equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の飛行制御装置に関し、特に、対地速度を一定に保持する航空機の飛行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヘリコプターや飛行機などの航空機において、速度を直接的に制御できるのは、対気速度(空気中での速度)のみである。航空機は、風に流されていても、空気と共に流されているため、自機が風に流されているとは分からない。
【0003】
航空機は、ピッチ方向の制御を行うことで、対気速度を直接的に制御している。すなわち、航空機は、ピッチ軸アクチュエータによって、その機首が下降すれば増速し、その機首が上昇すれば減速する。
【0004】
一方、航空機は、対地速度(地面に対する速度)も制御している。
航空機が対地速度の保持を行う場合には、機軸方向の速度(Vx)を検出し、そのVxが一定となるように、ピッチ方向の制御を行っている。その制御ブロック図を図4に示す。
【0005】
図4に示すように、機軸方向の対地速度(Vx)と目標速度(機軸方向の目標対地速度Vxset)を比較し、その偏差41にゲイン42を掛けた値43が、ピッチ軸アクチュエータに出力されることで、機軸方向の対地速度(Vx)が目標速度(Vxset)になるように制御されていた。
【0006】
従来は、横方向(機軸と直角方向)から風を受けても、航空機の対地速度に対する影響は少ないと考えられていたことから、上記のように、対地速度保持制御に、機軸と直角方向の速度は考慮されておらず、専ら、機軸方向の対地速度(Vx、Vxset)のみが考慮されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、航空機の実際の対地速度には、機軸と直角方向の速度成分(Vy)もあり、機軸方向の速度(Vx)の速度が低い場合や、航空機が風に流される量が大きいときには、実際の対地速度(V)と機軸方向の速度(Vx)との誤差が相対的に大きくなっていた。
【0008】
機軸と直角方向の速度成分(Vy)の影響が含まれる実際の対地速度(V)を制御することが望まれている。
機軸と直角方向の速度成分(Vy)を直接制御することなく実際の対地速度(V)を制御することが望まれている。
機軸と直角方向の速度成分(Vy)を直接制御することなく、機軸方向の速度(Vx)を制御することで、実際の対地速度(V)を制御することが望まれている。
合成対地速度の目標値Vsetの変更を容易に行えることが望まれている。
【0009】
本発明の目的は、機軸と直角方向の速度成分(Vy)の影響が含まれる実際の対地速度(V)を制御することができる航空機の飛行制御装置を提供することである。
本発明の他の目的は、機軸と直角方向の速度成分(Vy)を直接制御することなく実際の対地速度(V)を制御することができる航空機の飛行制御装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、機軸と直角方向の速度成分(Vy)を直接制御することなく、機軸方向の速度(Vx)を制御することで、実際の対地速度(V)を制御することができる航空機の飛行制御装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用する番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0011】
本発明の航空機の飛行制御装置は、航空機(21)の機軸方向の速度(Vx)と前記機軸と直角方向の速度成分(Vy)とが合成されてなる合成対地速度(V)を制御する、航空機の飛行制御装置であって、前記合成対地速度(V)の目標値(Vset)が設定される目標値設定部(11)と、前記機軸方向の速度(Vx)を検出する速度検出部と、前記合成対地速度(V)と前記機軸のなす角であるドリフト角θを検出するドリフト角検出部と、前記目標値(Vset)と、cosθ(13)との乗算値(14)を求める乗算値算出部とを備え、前記合成対地速度(V)は、前記機軸方向の速度(Vx)と、前記乗算値(14)との偏差に基づいて、前記目標値(Vset)となるように制御される。
【0012】
本発明の航空機の飛行制御装置において、更に、前記目標値(Vset)を変更する旨の目標値変更コマンドに応答して、前記ドリフト角θを特定ドリフト角θ’として検出する特定ドリフト角検出部と、前記機軸方向の速度(Vx)と、1/cosθ’とが乗算されてなる特定乗算値(19)を求める特定乗算値算出部とを備え、前記目標値設定部(11)では、前記目標値(Vset)が再設定されるときに、前記特定乗算値(19)が用いられる。
【0013】
本発明の航空機の飛行制御装置において、前記合成対地速度(V)は、前記機軸と直角方向の速度成分(Vy)が直接制御されることなく、前記目標値(Vset)となるように制御される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の航空機の飛行制御装置の一実施の形態について説明する。
【0015】
図1は、本実施形態の航空機の飛行制御装置の制御ブロック図である。
図2は、本実施形態の航空機の飛行制御装置における、合成対地速度Vとドリフト角θとを説明する模式図である。
【0016】
図2に示すように、ヘリコプタ21は、機軸方向に速度Vxで進んでいるときに、横から風で、機軸方向と直角に速度Vyで流されているとき、実際の対地速度は、VxとVyとを合成してなる合成対地速度Vで飛行する。
【0017】
この合成対地速度Vは、航空機のパイロット計器に表示され、パイロットは常時知ることができる。
また、合成対地速度Vと機軸の成す角であるドリフト角θは、航空機が飛行中に変化する。そのドリフト角θの値は、航空機のパイロット計器に表示され、パイロットは常時知ることができる。
【0018】
図3は、ヘリコプタ21が、風Wを横から受けながら飛行コースL上を飛行している状態を示している。このとき、ヘリコプタ21は、機軸方向に速度Vxで進んでいるが、横からの風Wを受けているため、機軸と直角方向に速度Vyで流されており、その結果、VxとVyとが合成されてなる合成対地速度Vで飛行コースL上を飛行している。
【0019】
本実施形態では、図3のような状況下で、合成対地速度Vを一定にすることができ、予定された飛行コースLを、合成対地速度の目標値Vsetで飛行することを可能にする。
【0020】
図2に示すように、合成対地速度Vには、VxとVyの2成分があるから、合成対地速度Vの制御に際しては、VxとVyの両方を制御することが考えられる。しかしながら、ヘリコプタ21や飛行機などの航空機は、水平に飛行するのが原則である。Vyは、航空機の飛行中に付随的に生じる(その発生原因の大半が風である)ものに過ぎないので、そのVyを直接的にコントロールするのは困難ないし不適当である。
【0021】
そこで、本実施形態では、Vyを考慮しつつVxを制御する手法を採用している。以下に、具体的に説明する。
【0022】
本実施形態では、機軸と直角方向の速度(Vy)を加味した合成対地速度Vを一定に保つため、機軸方向の速度Vxに、ドリフト角(合成対地速度Vと機軸のなす角)θの補正を行い、ピッチ方向の制御を行う。
【0023】
図2に示すように、機軸方向の速度Vxは、Vcosθで表され、機軸と直角方向の速度Vyは、Vsinθで表される。このことを用いて、図1の制御ブロック図に示す制御が可能である。
【0024】
図1に示すように、実際の合成対地速度Vを、合成対地速度の目標値Vset(符号11)に制御する(一定に保つ)には、上記のように、Vyを直接制御することなく、実際のVx(符号12)を制御するに当たって、実際のVyを加味する手法が採用されている。
【0025】
まず、合成対地速度の目標値Vset11が与えられる。ここでは、例えば、目標値Vset11は、100[kt]として与えられたとする。
次に、cosθ(このθは時々刻々と変わるドリフト角)と、Vset11(ここでは100[kt])が乗算される(符号13)。
【0026】
その乗算値14と、実際の時々刻々と変わる機軸方向の速度Vx12とが比較され、その偏差15にゲイン16が掛け算されてなる値17が、ピッチ軸アクチュエータに出力される。これにより、航空機は、実際の合成対地速度Vが100[kt]で飛行するように制御される。
【0027】
次に、合成対地速度Vを、現在の速度(100[kt])から10[kt]増速して飛行したい場合について説明する。
【0028】
パイロットは、合成対地速度Vを10[kt]増速したいと判断した時に、スイッチまたはレバー(図示せず)を操作して、目標値変更コマンドを生成する。すると、その目標値変更コマンドが生成された時のドリフト角θの値(このθは、そのコマンド生成(入力)時のある一つの値(θ’))が、ブロック18のθとして代入される。
【0029】
次いで、実際の時々刻々と変わる機軸方向の速度Vx12に、1/cosθが乗算される(符号18)。その乗算値19は、100[kt]であるはずである。その時点では、上記のように実際の合成対地速度Vは、100[kt]に制御されて飛行しているためである。そこで、その乗算値19に10[kt]が加算されて、目標値Vset11が110[kt]に変更される。
航空機の実際の合成対地速度Vが、その変更された目標値Vset11の110[kt]で飛行するように制御する方法は、上記と同様である。
【0030】
上記のように、合成対地速度Vを変更したいときには、機軸方向の速度Vx12に、1/cosθを掛けて(符号18)、一旦、目標値Vset11に戻した後に、その目標値Vset11を変更する。
【0031】
上記の方法によれば、Vyを直接的に制御できない状況下でも、合成対地速度Vを一定に制御することができる。
なお、飛行機に比べて、ヘリコプタは、Vxが低いため、風等によるVyが合成対地速度Vに与える影響が大きいため、本実施形態が特に有効である。
【0032】
また、パイロットが手動操縦により任意の合成対地速度Vを設定した後、その時の合成対地速度Vを保持する場合も、上記と同様に行える。手動操縦の結果、乗算速度19は、パイロットの望む合成対地速度Vと等しいはずである。スイッチ又はレバー操作をトリガとして、乗算速度19を目標値Vset11とすることで任意の合成対地速度Vで飛行が行える。
【0033】
本実施形態によれば、合成対地速度を一定に保てるため、特に、コーストラッキングのため偏流角(ドリフト角)をとっている場合に誤差が少なくなる。また、風等によってドリフト角が変化しても一定速度を保持することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明の航空機の飛行制御装置によれば、機軸と直角方向の速度成分(Vy)の影響が含まれる実際の対地速度(V)を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の航空機の飛行制御装置の一実施の形態の制御ブロック図である。
【図2】図2は、本実施形態の航空機の飛行制御装置における、合成対地速度(V)とドリフト角(θ)とを説明するための図である。
【図3】図3は、本実施形態の航空機の飛行制御装置を用いて、航空機が横からの風を受けつつ合成対地速度(V)で飛行コース上を飛行している状態を示す図である。
【図4】図4は、従来の航空機の飛行制御装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
11 合成対地速度の目標値(Vset)
12 機軸方向の対地速度(Vx)
14 乗算値
15 偏差
16 ゲイン
19 乗算値
21 ヘリコプタ
41 偏差
42 ゲイン
L 飛行コース
V 合成対地速度
Vset 合成対地速度の目標値
Vx 機軸方向の速度
Vy 機軸と直角方向の速度
W 風
θ ドリフト角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aircraft flight control apparatus, and more particularly to an aircraft flight control apparatus that maintains a constant ground speed.
[0002]
[Prior art]
In an aircraft such as a helicopter or an airplane, only the airspeed (speed in the air) can directly control the speed. Even if the aircraft is being swept by the wind, it is not known that it is being swept by the wind because it is swept with the air.
[0003]
The aircraft directly controls the airspeed by controlling the pitch direction. That is, the aircraft speeds up when the nose is lowered by the pitch axis actuator, and decelerates when the nose is raised.
[0004]
On the other hand, the aircraft also controls the ground speed (speed relative to the ground).
When the aircraft maintains the ground speed, the speed (Vx) in the axis direction is detected, and the pitch direction is controlled so that the Vx is constant. The control block diagram is shown in FIG.
[0005]
As shown in FIG. 4, the ground speed (Vx) in the axial direction is compared with the target speed (target ground speed Vxset in the axial direction), and a
[0006]
Conventionally, it was thought that even if the wind was received from the lateral direction (perpendicular to the axis), the aircraft's ground speed was considered to have little effect on the ground speed. The speed was not taken into account, and only the ground speed (Vx, Vxset) in the axis direction was considered.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the actual ground speed of the aircraft also includes a speed component (Vy) in the direction perpendicular to the axis of the aircraft. When the speed of the speed (Vx) in the direction of the axis is low, The error between the ground speed (V) and the speed in the axis direction (Vx) was relatively large.
[0008]
It is desired to control the actual ground speed (V) including the influence of the speed component (Vy) perpendicular to the nose axis.
It is desired to control the actual ground speed (V) without directly controlling the speed component (Vy) in the direction perpendicular to the aircraft axis.
It is desired to control the actual ground speed (V) by controlling the speed (Vx) in the direction of the axis without directly controlling the speed component (Vy) in the direction perpendicular to the axis.
It is desired that the target value Vset of the combined ground speed can be easily changed.
[0009]
An object of the present invention is to provide an aircraft flight control apparatus capable of controlling an actual ground speed (V) including an influence of a speed component (Vy) perpendicular to the axis.
Another object of the present invention is to provide an aircraft flight control device capable of controlling the actual ground speed (V) without directly controlling the speed component (Vy) in the direction perpendicular to the axis.
Still another object of the present invention is to control the actual ground speed (V) by controlling the speed (Vx) in the direction of the axis without directly controlling the speed component (Vy) in the direction perpendicular to the axis. It is to provide an aircraft flight control apparatus capable of
[0010]
[Means for Solving the Problems]
[Means for Solving the Problems] will be described below using the numbers and symbols used in [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Mode for carrying out the invention]. It should not be used to interpret the technical scope of the described invention.
[0011]
The aircraft flight control apparatus according to the present invention controls a combined ground speed (V) obtained by combining a speed (Vx) in an axis direction of an aircraft (21) and a speed component (Vy) in a direction perpendicular to the axis. A flight control apparatus for an aircraft, a target value setting unit (11) in which a target value (Vset) of the combined ground speed (V) is set, and a speed detection unit that detects a speed (Vx) in the axis direction , A drift angle detector for detecting a drift angle θ which is an angle formed by the synthetic ground speed (V) and the axle, and a multiplication for obtaining a multiplication value (14) of the target value (Vset) and cos θ (13). A value calculation unit, and the combined ground speed (V) is controlled to be the target value (Vset) based on a deviation between the speed (Vx) in the axis direction and the multiplication value (14). Is done.
[0012]
In the aircraft flight control apparatus according to the present invention, the specific drift angle detection unit further detects the drift angle θ as the specific drift angle θ ′ in response to a target value change command for changing the target value (Vset). And a specific multiplication value calculation unit for obtaining a specific multiplication value (19) obtained by multiplying the speed (Vx) in the axis direction by 1 / cos θ ′, and the target value setting unit (11) When the target value (Vset) is reset, the specific multiplication value (19) is used.
[0013]
In the aircraft flight control apparatus according to the present invention, the combined ground speed (V) is controlled so as to be the target value (Vset) without directly controlling the speed component (Vy) in the direction perpendicular to the axis. The
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an aircraft flight control apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a control block diagram of an aircraft flight control apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the combined ground speed V and the drift angle θ in the aircraft flight control apparatus of the present embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 2, when the
[0017]
This combined ground speed V is displayed on the pilot instrument of the aircraft, and the pilot can always know.
In addition, the drift angle θ, which is the angle formed by the combined ground speed V and the axle, changes during the flight of the aircraft. The value of the drift angle θ is displayed on the pilot instrument of the aircraft, and the pilot can always know.
[0018]
FIG. 3 shows a state in which the
[0019]
In the present embodiment, the combined ground speed V can be made constant under the situation shown in FIG. 3, and the scheduled flight course L can be made to fly at the target value Vset of the combined ground speed.
[0020]
As shown in FIG. 2, the combined ground speed V has two components, Vx and Vy. Therefore, when controlling the combined ground speed V, it is conceivable to control both Vx and Vy. However, in principle, aircraft such as
[0021]
Therefore, in this embodiment, a method of controlling Vx while taking Vy into consideration is adopted. This will be specifically described below.
[0022]
In the present embodiment, in order to keep the combined ground speed V including the speed (Vy) perpendicular to the aircraft axis constant, the drift angle (angle formed by the combined ground speed V and the aircraft axis) θ is corrected to the speed Vx in the aircraft axis direction. To control the pitch direction.
[0023]
As shown in FIG. 2, the speed Vx in the machine axis direction is represented by V cos θ, and the speed V y in the direction perpendicular to the machine axis is represented by V sin θ. Using this fact, the control shown in the control block diagram of FIG. 1 is possible.
[0024]
As shown in FIG. 1, in order to control (keep constant) the actual combined ground speed V to the target value Vset (reference numeral 11) of the combined ground speed, as described above, without directly controlling Vy, In controlling the actual Vx (reference numeral 12), a method that takes into account the actual Vy is employed.
[0025]
First, the target value Vset11 of the combined ground speed is given. Here, for example, it is assumed that the target value Vset11 is given as 100 [kt].
Next, cos θ (where θ is a drift angle that changes from moment to moment) and Vset 11 (here, 100 [kt]) are multiplied (reference numeral 13).
[0026]
The
[0027]
Next, a case will be described in which the combined ground speed V is increased by 10 [kt] from the current speed (100 [kt]).
[0028]
When the pilot determines to increase the combined ground speed V by 10 [kt], the pilot operates a switch or lever (not shown) to generate a target value change command. Then, the value of the drift angle θ when the target value change command is generated (this θ is one value (θ ′) when the command is generated (input)) is substituted as θ of the
[0029]
Next, the actual speed Vx12 in the axial direction that changes from moment to moment is multiplied by 1 / cos θ (reference numeral 18). The
The method for controlling the actual combined ground speed V of the aircraft to fly at 110 [kt] of the changed target value Vset11 is the same as described above.
[0030]
As described above, when it is desired to change the combined ground speed V, the speed Vx12 in the axial direction is multiplied by 1 / cos θ (reference numeral 18), and once returned to the target value Vset11, the target value Vset11 is changed.
[0031]
According to the above method, the combined ground speed V can be controlled to be constant even in a situation where Vy cannot be directly controlled.
Note that this embodiment is particularly effective because the helicopter has a lower Vx than the airplane, and thus the influence of Vy due to wind or the like on the combined ground speed V is large.
[0032]
In addition, after the pilot sets an arbitrary combined ground speed V by manual operation, the composite ground speed V at that time can be maintained in the same manner as described above. As a result of manual maneuvering, the
[0033]
According to the present embodiment, since the combined ground speed can be kept constant, the error is reduced particularly when a drift angle (drift angle) is taken for course tracking. Further, a constant speed can be maintained even if the drift angle changes due to wind or the like.
[0034]
【The invention's effect】
According to the aircraft flight control apparatus of the present invention, it is possible to control the actual ground speed (V) including the influence of the velocity component (Vy) perpendicular to the axis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of an embodiment of an aircraft flight control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a combined ground speed (V) and a drift angle (θ) in the aircraft flight control apparatus of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the aircraft is flying on the flight course at the combined ground speed (V) while receiving the wind from the side, using the aircraft flight control device of the present embodiment. is there.
FIG. 4 is a control block diagram of a conventional aircraft flight control apparatus.
[Explanation of symbols]
11 Target value of synthetic ground speed (Vset)
12 Ground speed in the axial direction (Vx)
14
Claims (3)
前記対地速度の前記航空機の機軸方向の成分としての機軸方向成分を検出する速度検出部と、
前記対地速度と前記機軸のなす角であるドリフト角θを検出するドリフト角検出部と、
前記目標値と、cosθとの乗算値を求める乗算値算出部と
を備え、
前記対地速度は、前記対地速度の前記機軸方向に直角な方向の成分が直接制御されることなく、前記機軸方向成分と前記乗算値との偏差に基づいて、前記目標値となるように制御される
航空機の飛行制御装置。A target value setting unit in which the target value of the ground speed of the aircraft is set;
A speed detection unit for detecting an axial component as a component of the aircraft axial direction of the ground speed ;
A drift angle detector that detects a drift angle θ that is an angle formed by the ground speed and the axle;
A multiplication value calculation unit for obtaining a multiplication value of the target value and cos θ,
The ground speed is controlled to be the target value based on the deviation between the axis direction component and the multiplication value without directly controlling the component of the ground speed in the direction perpendicular to the axis direction. Aircraft flight control device.
更に、
前記目標値を変更する旨の目標値変更コマンドに応答して、前記ドリフト角θを特定ドリフト角θ’として検出する特定ドリフト角検出部と、
前記機軸方向成分と、1/cosθ’とが乗算されてなる特定乗算値を求める特定乗算値算出部と
を備え、
前記目標値設定部では、前記目標値が再設定されるときに、前記特定乗算値が用いられる
航空機の飛行制御装置。The aircraft flight control apparatus according to claim 1,
Furthermore,
In response to a target value change command for changing the target value, a specific drift angle detector that detects the drift angle θ as a specific drift angle θ ′;
A specific multiplication value calculation unit for obtaining a specific multiplication value obtained by multiplying the axis direction component by 1 / cos θ ′;
The target value setting unit uses the specific multiplication value when the target value is reset.
前記対地速度は、ピッチ軸アクチュエータによる前記航空機の制御が前記偏差に基づいて行われることにより、前記目標値となるように制御される
航空機の飛行制御装置。In the aircraft flight control apparatus according to claim 1 or 2,
An aircraft flight control apparatus in which the ground speed is controlled to be the target value by controlling the aircraft by a pitch axis actuator based on the deviation .
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