在來(lái)自旋渦尾流的湍流情況下用于確?？v向最小間隔距離的方法和機(jī)載系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全系統(tǒng)，更具體地涉及用于確保飛行員觀察到飛機(jī)之間的最小距離的方法，所述方法根據(jù)在起飛和著陸過(guò)程中，在靠近機(jī)場(chǎng)終端移動(dòng)的飛機(jī)的旋渦尾流的預(yù)測(cè)湍流的區(qū)域中的安全間隔情況進(jìn)行設(shè)置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通流動(dòng)速度的持續(xù)增加，與在飛機(jī)后出現(xiàn)旋渦尾流有關(guān)的飛行安全問(wèn)題在世界范圍內(nèi)正變得日益重要，特別是對(duì)于在起飛和著陸的過(guò)程中，接近于機(jī)場(chǎng)終端的飛機(jī)的飛行情況。
[0003]由于飛機(jī)與旋渦尾流的接觸可能導(dǎo)致例如以下現(xiàn)象的事實(shí):振顫(飛機(jī)結(jié)構(gòu)元件的頻率共振激發(fā))，在損失飛行高度(達(dá)到150-200m)下圍繞軋輥軸線的旋轉(zhuǎn)角速度(達(dá)到200度/秒)的不可控制，以及飛機(jī)敏感度的損失，因此，為了提高飛行安全，考慮到第一飛機(jī)和第二飛機(jī)的設(shè)計(jì)特征，以及在飛行區(qū)域內(nèi)的大氣情況，ICAO國(guó)際組織提出并引進(jìn)了用于限定第一飛機(jī)與第二飛機(jī)之間的最小距離的規(guī)定，所述最小距離確保了進(jìn)入到由第一飛機(jī)產(chǎn)生的旋渦尾流中的第二飛機(jī)的安全。同時(shí)，針對(duì)縱向間隔引進(jìn)了這些最小距離。隨后，這些規(guī)定進(jìn)行了反復(fù)的校正，以延長(zhǎng)最小距離。這導(dǎo)致了當(dāng)前的主要國(guó)際機(jī)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)受到它們的處理能力限制的事實(shí)。然而，關(guān)于飛機(jī)旋渦尾流安全性的間隔標(biāo)準(zhǔn)在在一個(gè)跑道上或在兩個(gè)相互靠近的平行跑道上起飛或著陸的過(guò)程中，或者在接近高度水平處的前后飛行過(guò)程中，在前后飛行操作中綁定。
[0004]提出縮小飛機(jī)之間的距離從而提高機(jī)場(chǎng)處理能力和飛機(jī)間隔密度而不降低飛行安全水平的方法和系統(tǒng)是非常重要的任務(wù)。
[0005]然而，通過(guò)降低飛機(jī)之間間隔的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高處理能力，即提高飛行頻數(shù)，將導(dǎo)致在起飛和著陸操作中旋渦尾流安全性的降低。
[0006]眾所周知的是，在旋渦報(bào)警系統(tǒng)(US，4137764，BI)中，接近于跑道的飛機(jī)之間的間隔距離通過(guò)識(shí)別在預(yù)選擇路徑點(diǎn)處的現(xiàn)有風(fēng)情況的危險(xiǎn)程度，以及通過(guò)預(yù)測(cè)湍流尾流運(yùn)動(dòng)，特別是通過(guò)預(yù)測(cè)遠(yuǎn)離在所測(cè)量天氣情況下的飛行路徑的旋渦來(lái)降低至最小值。然而，此系統(tǒng)的使用意味著可能在各真實(shí)情況下，根據(jù)實(shí)際天氣情況來(lái)縮小飛機(jī)之間的最小距離，這在強(qiáng)制遵守已建立的間隔標(biāo)準(zhǔn)方面，對(duì)于飛行規(guī)劃和交通管制來(lái)說(shuō)是不可接受的。
[0007]已知的是，為了避免進(jìn)入旋渦尾流的危險(xiǎn)區(qū)或湍流的危險(xiǎn)區(qū)域，可以通過(guò)改變飛機(jī)當(dāng)前速度的值，例如，通過(guò)弓I擎的推力或功率的經(jīng)約定的所計(jì)算的改變，來(lái)使操縱一致。
[0008]例如，已知的是，通過(guò)評(píng)估所檢測(cè)的湍流、飛行航線的生成以及為了退出湍流區(qū)域而發(fā)生的飛機(jī)原定航線的快速變更，而使客機(jī)導(dǎo)航裝置逃脫湍流區(qū)域(JP, 2000062698, Al)。而且，當(dāng)由飛行管理系統(tǒng)檢測(cè)和分析湍流區(qū)時(shí)，駕駛艙接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，同時(shí)打開(kāi)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)引擎動(dòng)力的裝置。自動(dòng)操縱控制裝置持續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，以通過(guò)啟動(dòng)用于飛行路線的所需要的最小改變的飛行管理系統(tǒng)來(lái)避免飛機(jī)進(jìn)入到這種空域中。
[0009]用于監(jiān)視在間隔過(guò)程中飛機(jī)的旋渦尾流安全性的方法(US，2008030375，Al)是已知的，其中基于與領(lǐng)先飛機(jī)和跟隨飛機(jī)有關(guān)的信息以及天氣數(shù)據(jù)，生成領(lǐng)先飛機(jī)的旋渦尾流的未來(lái)位置的預(yù)報(bào)以及跟隨飛機(jī)的未來(lái)位置的預(yù)報(bào)；工程師確定跟隨飛機(jī)的未來(lái)位置是否跨過(guò)在交叉點(diǎn)處的領(lǐng)先飛機(jī)所生成的旋渦尾流的未來(lái)預(yù)測(cè)位置，以及將報(bào)警信號(hào)傳送到與指定交叉點(diǎn)有關(guān)的空中交通管制；確定與跟隨飛機(jī)的行程校正，與交通兼容，以回避具有旋渦尾流的交叉點(diǎn)，以及將行程校正傳送給交通管制。此時(shí)，決策系統(tǒng)并沒(méi)有快速地運(yùn)轉(zhuǎn)；改變行程的決定由飛機(jī)調(diào)度員做出，該飛機(jī)調(diào)度員向跟隨飛機(jī)的飛行員傳達(dá)他的隨后飛行參數(shù)的校正數(shù)據(jù)。
[0010]然而，上述導(dǎo)航裝置(JP，2000062698，Al)和用于監(jiān)視在間隔過(guò)程中的飛機(jī)的旋渦尾流安全性的方法(US，2008030375，Al)不可以用于旋渦危險(xiǎn)符合于所指定的最小間隔距離方面的尾流對(duì)尾流的飛行，因?yàn)榕R時(shí)改變行程和隨后返回到原來(lái)預(yù)定行程的操作要求大量的空域、時(shí)間和燃料，并可能導(dǎo)致飛機(jī)之間的距離不期望的極大的增加，以及導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)處理能力的降低。
[0011]另外，作者注意到，以上方法向飛行員提供了不真實(shí)但可預(yù)見(jiàn)的情況的可視化，所述情況要求飛行員的合理報(bào)告，以通過(guò)使飛行性能發(fā)生改變，通過(guò)在與飛機(jī)調(diào)度員限制協(xié)調(diào)下執(zhí)行躲避操作以改變空域中的飛機(jī)的行程和/或位置，來(lái)排除進(jìn)入到預(yù)計(jì)危險(xiǎn)的區(qū)域中，所述進(jìn)入導(dǎo)致了由飛行員和飛機(jī)調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)和他們做出快速?zèng)Q策的能力所造成的“人為因素”對(duì)飛行操作的過(guò)程造成巨大影響的危險(xiǎn)，而在解除實(shí)時(shí)真實(shí)情況下的沖突情況時(shí)，沒(méi)有確保與間隔要求一致，以及確保所需要的安全水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛機(jī)前后飛行的過(guò)程中監(jiān)測(cè)和校正間隔距離的方法，提供了機(jī)場(chǎng)處理能力的提高而不降低符合于已建立的標(biāo)準(zhǔn)化的縱向間隔距離的旋渦尾流安全性。
[0013]當(dāng)創(chuàng)造本發(fā)明時(shí)，作者的任務(wù)在于提出一種方法和一種機(jī)載系統(tǒng)，所述方法和所述機(jī)載系統(tǒng)在所述飛機(jī)起飛或降落在一個(gè)跑道或兩個(gè)相近的平行報(bào)道上時(shí)的在第一飛機(jī)后的第二飛機(jī)的飛行的過(guò)程中、或者在接近高度水平處的前后飛行過(guò)程中，確保標(biāo)準(zhǔn)化的最小縱向間隔距離，其中，通過(guò)在旋渦尾流安全性的水平降低至確保飛機(jī)之間的距離的情況下，連續(xù)監(jiān)測(cè)第二飛機(jī)的旋渦尾流飛行安全度以及第二飛機(jī)的速度控制，存在可能出現(xiàn)沿著第二飛機(jī)移動(dòng)方向的來(lái)自第一飛機(jī)的旋渦尾流的湍流的風(fēng)險(xiǎn)，所述飛機(jī)間的距離使標(biāo)準(zhǔn)化的最小縱向間隔距離超過(guò)考慮第二飛機(jī)在制動(dòng)或加速命令下改變其速度的能力所限定的允許的超過(guò)的值。
[0014]該任務(wù)通過(guò)提出一種方法來(lái)解決，所述方法用于在來(lái)自旋渦尾流的湍流的情況下確保最小縱向間隔距離，其中在起飛或降落在一條跑道或相互接近的兩條平行跑道上的過(guò)程中，或在接近的高度處的前后飛行過(guò)程中，至少一第一飛機(jī)產(chǎn)生旋渦尾流，一第二飛機(jī)跟隨該第一飛機(jī)，其中存在可能出現(xiàn)沿著第二飛機(jī)移動(dòng)方向的來(lái)自第一飛機(jī)的旋渦尾流的湍流的風(fēng)險(xiǎn)，其中:
[0015]-選擇緩沖區(qū)的值，所述緩沖區(qū)使第二飛機(jī)的飛行員和第二系統(tǒng)響應(yīng)于改變其飛行速度的命令:
[0016]-確定在第一飛機(jī)與第二飛機(jī)之間所推薦的最大距離的值，所述值為在來(lái)自旋渦尾流的湍流的情況下，用于第一飛機(jī)和第二飛機(jī)的相互作用的標(biāo)準(zhǔn)化的最小間隔距離的值與緩沖區(qū)的值的和，同時(shí)，所推薦的最大距離被限定為沿著將第一飛機(jī)和第二飛機(jī)的重心連接起來(lái)的視線方向的距離；
[0017]-確定基準(zhǔn)距離的值，所述值作為所指定的標(biāo)準(zhǔn)化的最小間隔距離的值與所推薦的最大距離的值之間的算術(shù)平均數(shù)，用于此監(jiān)測(cè)當(dāng)前實(shí)際距離與所推薦的最大距離的偏差;
[0018]-連續(xù)確定第一飛機(jī)與第二飛機(jī)之間的當(dāng)前實(shí)際距離的值，執(zhí)行其與所推薦的最大距離的值、基準(zhǔn)距離的值和最小間隔距離的值的比較，用于檢測(cè)實(shí)際距離值相比較于所指定的值的超過(guò)、等于或少于的事件；
[0019]-在具有標(biāo)準(zhǔn)化的最小間隔距離的緩沖區(qū)的邊緣處的經(jīng)模擬的基準(zhǔn)平面中，沿著第二飛機(jī)的移動(dòng)方向執(zhí)行空域的連續(xù)監(jiān)測(cè)，編制關(guān)于在指定基準(zhǔn)平面中來(lái)自旋渦尾流的湍流存在與否的以及其對(duì)第二飛機(jī)的危險(xiǎn)度的報(bào)告；
[0020]-當(dāng)在基準(zhǔn)平面中檢測(cè)到對(duì)第二飛機(jī)造成威脅的來(lái)自旋渦尾流的湍流時(shí)，評(píng)估第二飛機(jī)與所指定的湍流的相互作用的風(fēng)險(xiǎn)，在所獲得的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值超過(guò)可接受的風(fēng)險(xiǎn)閾值的情況下，所指定的湍流位置的區(qū)域被限定為第二飛機(jī)進(jìn)入的不允許區(qū)域；
[0021]-在緩沖區(qū)的邊緣上檢測(cè)到不允許區(qū)域的情況下以及如果實(shí)際距離小于基準(zhǔn)距離的值，則產(chǎn)生一制動(dòng)命令；
[0022]-如果在緩沖區(qū)的邊緣上無(wú)不允許區(qū)域以及如果實(shí)際距離小于基準(zhǔn)距離的值，則產(chǎn)生一制動(dòng)命令；
[0023]-如果在緩沖區(qū)的邊緣上無(wú)不允許區(qū)域以及如果實(shí)際距離等于標(biāo)準(zhǔn)化的最小間隔距離，則形成一制動(dòng)命令；
[0024]-如果在緩沖區(qū)的邊緣上無(wú)不允許區(qū)域以及如果實(shí)際距離大于最大基準(zhǔn)距離，則產(chǎn)生一加速命令；
[0025]-如果在緩沖區(qū)的邊緣上無(wú)不允許區(qū)域以及如果實(shí)際距離大于所推薦的最大距離，則產(chǎn)生一加速命令；
[0026]-將以下信息以動(dòng)態(tài)模式存儲(chǔ)并傳送到交通控制單元:
[0027]-關(guān)于第二飛機(jī)和沿著第二飛機(jī)的移動(dòng)方向的第一飛機(jī)的相互位置有關(guān)的信息；
[0028]-關(guān)于所選擇的緩沖區(qū)的值的信息；
[0029]-關(guān)于所計(jì)算的所推薦的最大距離的值的信息；
[0030]-關(guān)于所計(jì)算的基準(zhǔn)距離的值的信息；
[0031]-關(guān)于在第一飛機(jī)與第二飛機(jī)之間的實(shí)際距離的值的信息；
[0032]-關(guān)于切換到制動(dòng)模式的必要性，關(guān)于通過(guò)第二飛機(jī)的控制系統(tǒng)接收制動(dòng)命令、與在制動(dòng)模式下的所述第二飛機(jī)的移動(dòng)，以及與制動(dòng)模式的終止的信息；
[0033]-關(guān)于切換到加速模式的必要性，關(guān)于由第二飛機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)加速命令的接收，關(guān)于在加速模式下的第二飛機(jī)的移動(dòng)，以及關(guān)于加速模式的終止的信息；
[0034]-在所述第二飛機(jī)的顯示屏上以動(dòng)態(tài)模式顯示至少關(guān)于第一飛機(jī)與第二飛機(jī)之間的實(shí)際距離的值的信息，至少在光指示的幫助下，關(guān)于切換到制動(dòng)模式的必要性的信息，關(guān)于制動(dòng)命令的接收的事件的信息，關(guān)于制動(dòng)模式的執(zhí)行的信息，關(guān)于制動(dòng)模式的終止的信息；關(guān)于切換到加速模式的必要性的信息，關(guān)于由第二飛機(jī)的控制系統(tǒng)接收加速命令的事件的信息，關(guān)于加速模式的執(zhí)行的信