專利名稱：在航空器上的機載飛行策略評價系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在航空器上的機載系統(tǒng)的領域并且更特別地涉及一種用于評價不同的潛在飛行策略的、關聯(lián)到(linked to)飛行計劃的機載評價系統(tǒng)。
背景技術：
航空器通常提供有允許機組人員在飛行之前提交由一系列航點(waypoint)構成的飛行計劃的飛行管理系統(tǒng)(FMS)。根據(jù)這個飛行計劃，飛行管理系統(tǒng)計算不同的飛行參數(shù)并且將其顯示在屏幕上，所述飛行參數(shù)包括在整個飛行計劃中的時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)。當前飛行管理系統(tǒng)提供通過允許機組人員要么改變飛行路徑的參數(shù)(速度和高度)要么規(guī)定在整個飛行計劃中的約束(高度、速度或者計劃的到達時間)而評價在飛行的剩余部分上的策略變化的可能性。這些變化是在主動飛行計劃的副本(被稱為“臨時”或者“二級”飛行計劃)上執(zhí)行的，并且飛行管理系統(tǒng)重新計算對這個新飛行計劃中的點的預測(估計的渡越時間和剩余燃料)。這允許機組人員評價由在飛行管理系統(tǒng)中如此建模的策略變化對關于在目的地處的到達時間和剩余燃料的目標所產生的效果。所述變化可能是相對復雜的，包括若干在飛行計劃上的不同點處潛在地具有若干約束的高度和/或速度變化。然而，在飛行計劃中建模這些變化引起若干限制。第一個限制涉及機組人員一次能夠評價僅僅一個策略的事實。如果機組人員要比較若干策略以識別最有利的一個，則這迫使機組人員對其飛行計劃執(zhí)行若干修改并且在存儲器中存儲或者記下對應于經(jīng)測試的每一個策略的效果從而能夠作出比較。這些效果例如涉及在目的地處的剩余燃料數(shù)量或者“EF0B”(估計機載燃料)和到達目的地的時間或者 “ETA”(估計到達時間)。另一限制涉及根據(jù)所作出的變化對在整個經(jīng)修正的飛行計劃中的預測的計算可能花若干分鐘的事實，倘若飛行員希望評價若干策略，這尤其在機組人員必須作出快速決定的情況下可能變得令人望而卻步。此外，當前飛行管理系統(tǒng)不允許輸入關于在飛行計劃中的點處可用的燃料數(shù)量的約束。最后，當機組人員希望評價約束對速度或者對用于渡越飛行計劃中的航點的時間、對在目的地處的剩余燃料數(shù)量或者到達時間的目標的效果時，當前飛行管理系統(tǒng)允許僅僅基于所考慮的高度剖面(profile)來計算滿足該約束的策略，這未必代表最佳解決方案。本發(fā)明的目的在于提出一種簡單的且準確的特別地通過允許機組人員在不要求改變當前飛行計劃的情況下快速地評價若干可能的飛行策略而改正前述缺點的機載系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明由關聯(lián)到航空器飛行計劃的、在航空器上的機載飛行策略評價系統(tǒng)限定， 該系統(tǒng)包括
一用于通過根據(jù)不同的速度和高度剖面在所述飛行計劃的航點處的渡越時間和燃料數(shù)量之間建立相關性而確定在包括時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)的飛行參數(shù)之間的關系的計算裝置，
一用于提供在所述航點之中的至少一個參考點處的所述飛行參數(shù)的值的至少一個包絡(envelope)的接口裝置，值的所述包絡代表多個飛行策略的定義域，
一用于提供通過由在該至少一個參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略的接口裝置，
一用于允許在所述飛行參數(shù)之中選擇和設定第一參數(shù)的值從而產生和提供所述飛行參數(shù)的值的另一包絡以允許考察另外多個可能的策略的接口裝置，和
一用于允許選擇和設定除了所述第一參數(shù)之外的第二參數(shù)的值從而產生和提供另一確定策略的接口裝置。本發(fā)明允許快速地提供(相對于航空器性能計算的)多個可能的飛行策略而不必改變當前飛行計劃或者二級或臨時飛行計劃。因而，航空器機組人員能夠通過比較不同的潛在策略的效果(參數(shù)值)而快速地且容易地選擇最佳策略。更特別地，通過評價呈現(xiàn)的不同可能性以選擇最適用于飛行繼續(xù)的策略，本發(fā)明允許向機組人員提供他們?yōu)榱藳Q定飛行策略中的變化而需要的信息，從而例如考慮到他們在飛行的第一部分期間已處理的事件來彌補(retrieve)發(fā)現(xiàn)的延遲或者最好地利用可用燃料供應。例如，機組人員能夠快速地評價若干高度剖面并且選擇允許對在航點處的速度或者渡越時間或者在目的地處的剩余燃料的規(guī)定約束的飛行策略。應當注意，參考點能夠對應于例如默認由在線系統(tǒng)選擇的航空器的目的地，或者對應于在由機組人員選擇的路線上的任何點。有利地，該計算裝置根據(jù)航空器沿著飛行計劃的進度而動態(tài)地確定所述飛行參數(shù)的值的包絡。因而，值的包絡不是固定的而是隨著時間演化以當航空器逐漸地接近它的目的地時對潛在策略的限制加以考慮。根據(jù)第一實施例，計算和接口裝置被配置為根據(jù)飛行計劃的細節(jié)而自動地選擇和設定所述第一飛行參數(shù)。根據(jù)第二實施例，接口裝置被配置為允許航空器的機組人員選擇和設定所述第一和/或所述第二飛行參數(shù)。有利地，接口裝置被配置為使得被選擇和設定的第一參數(shù)對應于與航空器沿著所述飛行計劃的高度和速度對應的參數(shù)中的任何一個參數(shù)，并且接口裝置進一步被配置為使得被選擇和設定的第二參數(shù)對應于與高度和速度對應的所述參數(shù)中的任何另一參數(shù)，從而允許在所述至少一個參考點處供應一種滿足沿著所述飛行計劃的高度和速度的設定值的、 針對渡越時間和剩余燃料數(shù)量的策略。再次有利地，接口裝置被配置為使得被選擇和設定的第一參數(shù)對應于與在所述至少一個參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量對應的參數(shù)中的任何一個參數(shù)，并且接口裝置進一步被配置為使得被選擇和設定的第二參數(shù)對應于與在同一參考點處或者在另一點處的所述渡越時間和所述剩余燃料數(shù)量對應的所述參數(shù)中的任何另一參數(shù)，從而允許提供一種滿足在所述至少一個參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量的設定值的、針對對應于航空器的速度和高度的參數(shù)的剖面的策略。將會注意，規(guī)定針對渡越時間的一個參考點和針對剩余燃料數(shù)量的另一參考點是可能的。根據(jù)特定實施例，接口裝置被配置為允許預先限定的策略的選擇，在該預先限定的策略中，第一和第二參數(shù)的值的選擇和設定是預定的，所述預先限定的策略選自以下預先限定的策略
一根據(jù)預定成本指數(shù)最小化操作成本的第一策略， 一根據(jù)機載可用燃料最小化飛行時間的第二策略， 一最大化行程(range)的第三策略， 一將行程和燃料節(jié)約折衷的第四策略，和一最小化每海里燃料消耗的第五策略。有利地，接口裝置包括用于選擇所述至少一個參考點的選擇裝置和與對應于在所述至少一個選定參考點處的高度、速度、渡越時間和剩余燃料數(shù)量的飛行參數(shù)相關聯(lián)的輸入-輸出裝置，每一個所述輸入-輸出裝置包括對應參數(shù)的值的區(qū)間和被配置為設定或者標記在所述區(qū)間內的值的光標，對應參數(shù)的區(qū)間形成所述參數(shù)的值的所述包絡，使得當操作光標以設定第一參數(shù)的值時，與其它參數(shù)相關聯(lián)的區(qū)間被相應地修改以限定能夠由其它參數(shù)假定的值的所述其它包絡。作為一種變型，所述輸入-輸出裝置中的兩個包括雙刻度，在所述雙刻度上，指針 (index)被配置為標記/顯示在參考點處的渡越時間并且顯示/標記對應于被確定為最佳的速度-高度策略的燃料數(shù)量。本發(fā)明還涉及一種與在航空器上的飛行計劃關聯(lián)的飛行策略評價過程，該過程包括以下步驟
一通過根據(jù)不同的速度和高度剖面在所述飛行計劃的航點處的渡越時間和燃料數(shù)量之間建立相關性而確定在包括時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)的飛行參數(shù)之間的關系， 一供應在所述航點之中的至少一個參考點處的所述飛行參數(shù)的值的至少一個包絡，值的所述包絡代表多個飛行策略的定義域，
一供應通過由在所述至少一個參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略，
一在所述飛行參數(shù)之中選擇和設定第一參數(shù)的值，從而產生和供應所述飛行參數(shù)的值的另一包絡以允許考察另外多個可能的策略，和
一選擇和設定除了所述第一參數(shù)之外的第二參數(shù)的值，從而產生和供應第二確定策略。


圖1代表根據(jù)本發(fā)明的機載評價系統(tǒng)；
圖2圖示在飛行計劃中的一個點處的不同飛行參數(shù)之間的關系的一個實例； 圖3圖示圖1的系統(tǒng)的接口裝置的一個實例； 圖4圖示圖1的系統(tǒng)的接口裝置的另一實例；以及圖5是圖示能夠由圖1的系統(tǒng)的處理裝置執(zhí)行的不同步驟的流程圖。
具體實施例方式圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的機載飛行策略評價系統(tǒng)1，該機載飛行策略評價系統(tǒng)1能夠被用于提供并且快速地評價多個可能的策略，從而允許機組人員通過比較不同策略的效果而選擇最佳策略。還將注意，圖1也是根據(jù)本發(fā)明的評價過程的圖示。機載評價系統(tǒng)1包括處理裝置3以及接口裝置9，該處理裝置3包括計算裝置5和存儲裝置7。接口裝置9能夠對應于在航空器上已經(jīng)存在的交互顯示屏幕。將會注意，機載評價系統(tǒng)1能夠由與航空器的其它系統(tǒng)分離的實體構成。作為一種變型，它可以被完全地或者部分地包括于另一機載系統(tǒng)中。例如，機載評價系統(tǒng)1能夠被包括于航空器的飛行管理系統(tǒng)(FMS) 11中。有利地，機載評價系統(tǒng)1被耦合到飛行管理系統(tǒng)11從而與指示航空器的路線的飛行計劃13關聯(lián)。飛行管理系統(tǒng)11沿著飛行計劃限定不同的飛行階段以及時間、燃料數(shù)量、 高度和速度的參數(shù)。機載評價系統(tǒng)1被配置為通過評價向他們提供的不同可能性而確定機組人員為決定飛行中的策略變化而需要的信息并且將其呈現(xiàn)給機組人員，從而例如考慮到他們在飛行的第一部分期間必須處理的事件來彌補發(fā)現(xiàn)的延遲或者最好地利用對其可用的燃料供應。本發(fā)明提出的解決方案的原理包括考慮到選定路線中的特定點處航空器的當前狀況、將遵循的路線、可用燃料數(shù)量、不同的可能飛行策略和可能的約束而動態(tài)地計算飛行參數(shù)(例如，在目的地處或者在飛行計劃中的任何參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量)的值的包絡。對應于不同飛行策略的信息被以如下方式綜合地呈現(xiàn)給機組人員無需在飛行管理系統(tǒng)中修改主動飛行計劃(依據(jù)其引導航空器)以選擇最適用于飛行繼續(xù)的策略。依照本發(fā)明，機載評價系統(tǒng)1的計算裝置5被配置為通過根據(jù)不同的速度和高度剖面在飛行計劃中的航點處的渡越時間和燃料數(shù)量之間建立相關性而確定在時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)之間的關系。圖2圖示在飛行計劃中的特定航點處的不同飛行參數(shù)之間的關系的一個實例。更特別地，這個實例示出由不同的速度和高度剖面參數(shù)化的對應于燃料數(shù)量和時間之間的相關性的特性的陣列。根據(jù)這個實例，縱軸對應于在到達時消耗的以kg為單位的燃料數(shù)量，而橫軸對應于以分鐘為單位的剩余渡越時間。這個實例示出時間位于223分鐘和262分鐘的值之間， 并且消耗的燃料數(shù)量位于20，100 kg和24，700 kg的值之間。水平曲線代表由以英尺(ft)為單位的高度數(shù)量參數(shù)化的剩余燃料數(shù)量和時間之間的特性的陣列。因而，水平曲線Al到A7分別對應于32，000 ft(9, 753.6 m);33，000 ft (10,058.4 m) ；34, 000 ft (10,363.2 m) ；35, 000 ft (10,668 m) ；36, 000 ft (10,972.8 m) ；37，000 ft (11，277. 6 m)；和 38，000 ft (11，582. 4 m)的高度。垂直曲線代表由表達為馬赫數(shù)(Ma)的速度量參數(shù)化的剩余燃料數(shù)量和時間之間的特性的陣列。因而，垂直曲線Vl到V9分別對應于Ma 0. 76 ；Ma 0. 77 ；Ma 0. 78 ；Ma 0. 79 ； Ma 0. 80 ；Ma 0. 81 ；Ma 0. 82 ；Ma 0. 83 ；禾口 Ma 0. 84 的速度。
例如，如果燃料數(shù)量被設定為22，600 kg并且時間被設定為243分鐘，則到達兩條虛線的交點，其將速度設定為Ma 0. 809并且將高度設定為32，400 ft(10, 363.2 m)。如果另一方面，僅僅時間被設定為243分鐘，則燃料能夠在20，600 kg和22，800 kg之間改變， 高度能夠在所有的水平曲線Al到A7之間(即在32，000 ft和38，000 ft的值之間)改變， 并且速度能夠大致在曲線V5和V7之間(更加準確地，在Ma 0. 808和Ma 0. 821的值之間) 改變。因而，在飛行中的每一個時刻，如在圖2中圖示的定義域能夠被用于限定和顯示四個飛行參數(shù)的變化區(qū)間。事實上，接口裝置9被配置為供應在航點之中的至少一個參考點處的飛行參數(shù)的值的至少一個包絡。該參考點能夠對應于例如默認由機載系統(tǒng)選擇的航空器的目的地點， 或者對應于由機組人員選擇的路線中的任何點。圖3圖示代表在參考點處的飛行參數(shù)的值的包絡的接口裝置9的一個實施例。這個實例示出接口裝置9包括用于選擇參考點的選擇裝置21和與對應于在選定參考點處的高度、速度、渡越時間和剩余燃料數(shù)量的飛行參數(shù)相關聯(lián)的輸入-輸出裝置 23a.23b.23c和23d。輸入-輸出裝置23a到23d中的每一個包括對應參數(shù)的值25a到 25d的區(qū)間或者范圍(spread)以及被配置為設定或者標記在該區(qū)間內的值的指針或者光標 27a 到 27d。這個特定實例是在其中參考點對應于航空器的目的地點并且示出能夠在28，000 ft (8, 534.4 m)和36，000 ft (10,972.8 m)的值之間改變的高度被設定為值32，000 ft (9, 753.6 m)的情形中給出的。這個固定高度值限制其它參數(shù)的變化，使得速度在Ma 0. 76 和Ma 0. 84的值之間改變，ETA (估計到達時間)在17 52和18 16 (在這里以小時為單位指示)的值之間改變，并且在目的地處的剩余燃料數(shù)量EFOB (估計機載燃料)在0. 87公噸和3. 75公噸的值之間改變。對應的參數(shù)區(qū)間構成代表多個飛行策略的定義域的這些參數(shù)的值的包絡。另外，接口裝置9被配置為提供通過由在參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略。事實上，圖3的實例示出對應于高度的光標被設定為32，000 ft的值，并且對應于速度、時間和燃料參數(shù)的光標分別標記值Ma 0. 78 ；18 10 ；和1. 16公噸。進一步，接口裝置9被配置為允許選擇和設定在四個飛行參數(shù)之中的第一參數(shù)的值。作為響應，計算裝置5在產生并且允許接口裝置9供應這些飛行參數(shù)的值的另一包絡從而允許考察另外多個可能的策略時對第一參數(shù)的值加以考慮。該多個飛行策略是相對于航空器的性能計算的，而不必修改當前飛行計劃13或者任何其它飛行計劃。根據(jù)第一實施例，計算裝置5和接口裝置9被配置為使得根據(jù)飛行計劃13的細節(jié)自動地選擇和設定第一飛行參數(shù)。根據(jù)第二實施例，計算裝置5和接口裝置9被配置為使得第一飛行參數(shù)由航空器的機組人員選擇和設定。機組人員能夠通過使用單選按鈕(radio button》^到Md之一而選擇第一參數(shù)并且通過操作對應的光標而設定它的值。當然，機組人員能夠在任何時間改變第一參數(shù)的值以選擇另一值，或者選擇和設定另一參數(shù)的值。在任何情形中，當操作光標27a到27d以設定第一參數(shù)的值時，與其它參數(shù)相關聯(lián)的區(qū)間25a到25d被相應地修改以限定能夠由其它參數(shù)假定的值的另一包絡。將會注意，計算裝置5根據(jù)航空器沿著飛行計劃的進度而動態(tài)地確定飛行參數(shù)的值的包絡。換言之，值的包絡是以隨著時間演化的方式而被確定的以當航空器逐漸地接近它的目的地時對潛在策略的限制加以考慮。接口裝置9進一步被配置為允許機組人員選擇和設定除了第一參數(shù)之外的第二參數(shù)的值(例如，通過操作第二光標27a到27d)。第二參數(shù)還可以被自動地選擇。作為響應，計算裝置5對第一和第二參數(shù)的值加以考慮以產生并且允許接口裝置9提供另一確定策略。事實上，通過設定兩個參數(shù)的值，無自由度剩余，并且對應于定義域中的點獲得了良好確定的策略(見圖2)。因而，通過比較不同的潛在策略的效果，航空器的機組人員能夠快速地且容易地選擇最佳策略。向機組人員提供若干操作模式。根據(jù)第一操作模式，機組人員能夠在全部或者部分巡航上選擇預先限定的策略(速度-高度)；接口裝置9然后顯示對應于該策略的速度和高度，并且計算裝置5和接口裝置9確定并顯示在由機組人員選擇的飛行計劃中的點處的對應預測(換言之，渡越時間和剩余燃料)。事實上，根據(jù)這些第一操作模式，選擇和設定的第一參數(shù)能夠是對應于航空器沿著飛行計劃13的高度和速度的參數(shù)中的任何一個參數(shù)。選擇和設定的第二參數(shù)然后對應于與高度和速度對應的兩個參數(shù)中的另一參數(shù)。例如，高度能夠首先被設定，并且然后設定速度，反之亦然。這使得提供一種滿足沿著飛行計劃13的高度和速度的設定值的、針對在選定參考點處(例如，在目的地點處)的渡越時間和剩余燃料數(shù)量的策略成為可能。因此，機組人員能夠例如在目的地點處比較由速度和高度的不同潛在值產生的針對到達時間和剩余燃料數(shù)量的不同可能性。僅在機組人員選擇了最佳(速度和高度)策略之后，更新主動飛行計劃13。根據(jù)第二操作模式，機組人員能夠選擇在飛行計劃13中的點處的渡越時間和在飛行計劃13中的同一點處或者在另一點處的燃料數(shù)量。因此，計算裝置5和接口裝置9在全部或者部分巡航上確定并且顯示最佳速度和高度，從而允許滿足由機組人員規(guī)定的到達時間或者燃料數(shù)量。事實上，根據(jù)這些第二操作模式，選擇和設定的第一參數(shù)對應于與在選定參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量對應的參數(shù)中的任何一個參數(shù)。然后選擇和設定的第二參數(shù)對應于與在同一參考點處或者在另一參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量對應的參數(shù)中的另一參數(shù)。這使得提供一種滿足在(一個或者多個)選定參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量的設定值的、針對對應于航空器的速度和高度的參數(shù)的剖面的策略成為可能。根據(jù)第一可能性，第一參數(shù)能夠對應于到參考點的渡越時間并且第二參數(shù)能夠對應于在同一參考點處(或者可能地在另一參考點處)的剩余燃料數(shù)量。在該情形中，機組人員能夠考察兩種類型的情景。第一種情景允許延遲或者超前對剩余燃料數(shù)量的效果被視為高度-速度策略的函數(shù)。這允許機組人員能夠規(guī)定對在參考點處的渡越時間的約束并且評價例如為恢復關于起初計劃的時間的延遲而必須消耗多少附加燃料數(shù)量，或者通過消耗附加燃料數(shù)量關于起初計劃的時間能夠恢復多少時間。第二種情景允許識別使得滿足時間約束成為可能的最佳高度-速度策略(其最大化在參考點處的剩余燃料數(shù)量)。
根據(jù)第二可能性，第一參數(shù)能夠對應于在參考點處的剩余燃料數(shù)量并且第二參數(shù)能夠對應于在同一參考點(或者可能地在另一參考點處)的渡越時間。在此情形中，能夠再次考察兩種類型的情景。第一種情景允許燃料數(shù)量的“過量”或者“欠量”消耗對渡越時間的的效果被視為高度-速度策略的函數(shù)。這允許機組人員能夠規(guī)定對剩余燃料數(shù)量的約束，并且評價如果機組人員有可能延遲在參考點處的渡越時間則能夠節(jié)約多少燃料或者否則如果機組人員決定增加在所考慮的參考點處的燃料儲備則相對于起初計劃的時間將引起多少延遲。第二種情景使得識別允許滿足對剩余燃料數(shù)量的約束的最佳高度-速度策略 (其最小化在參考點處的渡越時間)成為可能。圖4圖示有利地適用于上述第二操作模式的圖3的接口裝置的一種變型。圖4的實例與圖3的實例不同在于如下事實輸入-輸出裝置中的兩個23c和23d由雙刻度33構成，在該雙刻度33上光標37被配置為標記/顯示在參考點處的渡越時間并且標記/顯示對應于被確定為最佳的速度-高度策略的燃料數(shù)量。更特別地，圖4的實例代表指示在目的地處的剩余燃料估計和估計到達時間 EF0B/ETA之間的相關性的雙刻度?？潭仁境鲇珊娇掌鞴净跈C隊管理目標(乘客聯(lián)系、機組人員服務小時等)供應的規(guī)定公差39a和39b。第一規(guī)定范圍39a用于ETA而第二規(guī)定范圍用于EF0B。根據(jù)這個特定實例，光標37以大致正或者負兩分鐘的規(guī)定公差顯示11 22 的到達時間并且以正二百千克或者負一百千克的規(guī)定公差標記0. 8公噸的EF0B。而且，雙EF0B/ETA刻度示出燃料的限制值。具有第一種顏色(例如具有琥珀色) 的第一帶41a指示其中剩余燃料數(shù)量小于在飛行管理系統(tǒng)11中限定的最小值(MIN DEST FOB)的時間值范圍。具有另一顏色(例如具有紅色)的第二帶41b指示其中飛行策略不允許滿足調整儲備要求的時間值范圍。根據(jù)圖4的實例的接口裝置9允許機組人員選擇和設定高度23a或者速度2 的第一參數(shù)的值并且在雙刻度33上移動光標37從而規(guī)定給定渡越時間(對于給定的策略，剩余燃料數(shù)量對應于此)。因此，接口裝置9指示允許獲得在雙刻度33上標記的渡越時間的最佳速度、高度和燃料數(shù)量。因為雙刻度33還以剩余燃料數(shù)量標上刻度(graduate)，所以機組人員還能夠通過將光標37移動到剩余燃料數(shù)量的給定值而評價燃料儲備的部分使用對渡越時間的效果。接口裝置9然后指示渡越時間和允許其滿足如此規(guī)定的燃料限制的最佳速度-高度策略。另外，如果機組人員改變策略(或者通過選擇新確定策略或者通過約束飛行速度和高度)，則計算裝置5將內插渡越時間和燃料數(shù)量的新值并且光標37將根據(jù)新策略在刻度33上移動。根據(jù)第三操作模式，接口裝置9被配置為允許選擇預先限定的策略，在該預先限定的策略中第一和/或第二參數(shù)的值的選擇和設定是預定的。這個預先限定的策略能夠選自多個預先限定的策略。圖2圖示對應于在定義域上預定的策略的點Sl到S5的位置。第一點(由點Sl引用)對應于根據(jù)預定成本指數(shù)(例如，由機組人員規(guī)定)的操作成本最小化(ECON)的策略。操作成本最小化的這個第一策略Sl能夠有利地是由機載系統(tǒng) 1自身默認自動選擇的策略。第二點(由點S2引用)是基于機載可用燃料的飛行時間最小化策略(MIN TIME),第三點(由點S3引用)是行程最大化策略(MAX RANGE)。第四點(由點S4引用)是在最大行程和燃料節(jié)約之間的折衷策略(Long Range Cruise 或者 LRC)。第五點(由點S5引用)是用于最小化每海里燃料消耗的策略(MAX ENDURANCE)。選擇策略允許設定對應于高度和速度的兩個對應參數(shù)，如在圖2中所圖示的。如在前所述(第一和第二操作模式)，機組人員還具有將速度、高度、渡越時間或者燃料數(shù)量人工設定為恒定值(例如，以滿足空中交通控制指令或者航空器公司的要求)的可能性。圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明能夠由機載評價系統(tǒng)1的處理裝置3執(zhí)行的不同步驟的流程圖。這些步驟是基于以例如允許針對不同的飛行剖面估計在飛行計劃13中的點處的到達時間和燃料數(shù)量的經(jīng)驗規(guī)則的定義為基礎的航空器性能的簡化模型。對于經(jīng)測試的每一個高度剖面，該原理包括通過改變速度(成本指數(shù))而建立在飛行時間和所消耗的(或者在航空器中剩余的)燃料數(shù)量之間的關系。根據(jù)由機組人員規(guī)定的問題，機載評價系統(tǒng)的流程圖使用所獲得的該組時間-燃料關系來回答該問題。例如，該流程圖根據(jù)由機組人員限定的飛行策略(約束高度剖面和/或速度)使用時間-燃料關系以在飛行計劃13中的點處內插到達時間和剩余燃料數(shù)量。反之，該流程圖能夠使用該組時間-燃料關系以識別用于滿足由機組人員規(guī)定的渡越時間和/或燃料數(shù)量約束的最佳策略。第一步驟El包括計算與爬升階段有關的數(shù)據(jù)。例如，在當前位置和爬升階段末端 (爬升頂部)之間使用制表數(shù)據(jù)來直接地評價飛行時間(CLB_Time)、行進的距離(CLB_Dist) 和所消耗的燃料數(shù)量(CLB_Fuel)是可能的。使用第一運動定律來執(zhí)行軌跡積分也是可能的。還能夠使用分析模型，或者基于當前質量、大氣、當前高度以及對應于爬升率的附加參數(shù)的簡化模型。步驟E2到E5包括計算與巡航階段有關的數(shù)據(jù)。巡航階段能夠包括具有不同的速度和/或高度的一個或者多個區(qū)段。通過從為到達目的地而行進的剩余總距離(Total_Dist)減去爬升階段(CLB_ Dist)和降落階段(DES_Dist)距離，計算巡航距離。然而有必要實施一種迭代過程，因為降落階段距離是尚未知曉的，并且有必要知曉航空器在巡航階段末端處的質量，因此有必要知曉巡航階段的長度，以估計降落階段的長度。因此，步驟E2包括開始以降落距離默認設定為零(DES_Dist=0)的計算。在步驟E3中，獲得由以下公式給出的巡航距離CRZ_Dist的第一估計(或者過量估計)
CRZ_Dist=Total_Dist - CLB_Dist - DES_Dist。根據(jù)算法所期望的性能(準確度-計算時間權衡)，能夠或者以傳統(tǒng)方式通過飛行力學等式的積分、或者使用制表模型、或者甚至使用分析模型來計算巡航時間(CRZ_Time) 和所消耗的燃料數(shù)量(CRZ_Fuel)。
在步驟E4中，在前面的步驟中獲得的數(shù)據(jù)允許執(zhí)行在巡航階段末端處的航空器質量和降落階段的長度(DES_Dist)的第一次迭代。將會注意，降落階段從巡航高度延伸到10，000 ft (3048 m)。低于10,000 ft的機動性(flexibility)被視為零。事實上，低于這個高度，速度受到限制并且垂直剖面是固定的。因此從飛行管理系統(tǒng)或者FMS的預測中檢索距離、時間和燃料消耗數(shù)據(jù)。對于在巡航高度和10，000 ft之間的計算，該選擇再次是飛行力學等式(第1定律)的積分、制表模型或者分析模型。還能夠預期混合的解決方案。繼續(xù)步驟E3和E4的迭代，直至三個階段的長度之和在到目的地的距離的預定百分比內。事實上，步驟E5是使用以下不等式的測試 CLB_di st+CRZ_di st+DES_di st>Total_Di st。只要三個階段的長度之和明確地大于到目的地的距離，就重復步驟E3到E5。如果不是，則在步驟E6停止迭代。巡航軌跡的以上計算特別地由在巡航的每一個區(qū)段上的高度和速度參數(shù)化。同樣地，降落軌跡的計算由巡航高度和降落速度配置。正是這些參數(shù)使得在結果中獲得必要的靈活性成為可能。因而，機載評價系統(tǒng)1的處理裝置3能夠包括計算機程序(例如被記錄于存儲裝置7中)，該計算機程序包括用于當由處理裝置運行該計算機程序時實施根據(jù)本發(fā)明的過程的、對應于圖5的算法的代碼指令。
權利要求
1.一種關聯(lián)到航空器飛行計劃(13)的在航空器上的機載飛行策略評價系統(tǒng)，特征在于所述系統(tǒng)包括一用于通過根據(jù)不同的速度和高度剖面在所述飛行計劃(13)中的航點處的渡越時間和燃料數(shù)量之間建立相關性而確定在包括時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)的飛行參數(shù)之間的關系的計算裝置(5);一用于提供在所述航點之中的至少一個參考點處的所述飛行參數(shù)的值(2fe-25d)的至少一個包絡的接口裝置(9)，值的所述包絡代表多個飛行策略的定義域；一用于提供通過由在所述至少一個參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略的接口裝置(9)；一用于允許在所述飛行參數(shù)之中選擇和設定第一參數(shù)的值從而產生和供應所述飛行參數(shù)的值的另一包絡以允許考察另外的多個可能的策略的接口裝置(9);以及一用于允許選擇和設定除了所述第一參數(shù)之外的第二參數(shù)的值從而產生和供應另一確定策略的接口裝置(9)。
2.根據(jù)權利要求1的機載系統(tǒng)，其特征在于計算裝置(5)根據(jù)航空器沿著飛行計劃的進度而動態(tài)地確定所述飛行參數(shù)的值的包絡。
3 根據(jù)權利要求1或者2的機載系統(tǒng)，其特征在于計算裝置(5)和接口裝置(9)被配置為根據(jù)飛行計劃的細節(jié)而自動地選擇和設定所述第一飛行參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一項的機載系統(tǒng)，其特征在于接口裝置(9)被配置為允許航空器的機組人員選擇和設定所述第一和/或所述第二飛行參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1到4中任一項的機載系統(tǒng)，其特征在于一接口裝置(9)被配置為使得被選擇和設定的第一參數(shù)對應于與航空器沿著所述飛行計劃的高度和速度對應的參數(shù)中的任何一個參數(shù)，以及一接口裝置(9)被配置為使得被選擇和設定的第二參數(shù)對應于與高度和速度對應的所述參數(shù)中的另一參數(shù)，從而允許供應一種滿足沿著所述飛行計劃的高度和速度的設定值的針對在所述至少一個參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量的策略。
6.根據(jù)權利要求1到4中任一項的機載系統(tǒng)，其特征在于一接口裝置(9)被配置為使得被選擇和設定的第一參數(shù)對應于與在所述至少一個參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量對應的參數(shù)中的任何一個參數(shù)；以及一接口裝置(9)被配置為使得被選擇和設定的第二參數(shù)對應于與在同一參考點處或者在另一點處的所述渡越時間和所述剩余燃料數(shù)量對應的所述參數(shù)中的任何另一參數(shù)，從而允許供應一種滿足在所述至少一個參考點處的渡越時間和剩余燃料數(shù)量的設定值的針對對應于航空器的速度和高度的參數(shù)剖面的策略。
7.根據(jù)權利要求1到4中任一項的機載系統(tǒng)，其特征在于接口裝置被配置為允許預先限定的策略，在所述預先限定的策略中第一和第二參數(shù)的值的選擇和設定是預定的，所述預先限定的策略選自以下預先限定的策略一用于根據(jù)預定成本指數(shù)的操作成本最小化的第一策略(Si)； 一用于根據(jù)機載可用燃料的飛行時間最小化的第二策略(S2)； 一用于行程最大化的第三策略(S3)； 一使行程和燃料節(jié)約折衷的第四策略(S4)；以及一用于最小化每海里燃料消耗的第五策略(S5)。
8.根據(jù)權利要求1到7中任一項的機載系統(tǒng)，其特征在于接口裝置(9)包括用于選擇所述至少一個參考點的選擇裝置(21)和與對應于在所述至少一個選定參考點處的高度、速度、渡越時間和剩余燃料數(shù)量的飛行參數(shù)相關聯(lián)的輸入-輸出裝置(23a到23d)，每一個所述輸入-輸出裝置包括對應參數(shù)的值(2 到25d)的區(qū)間和被配置為設定或者標記在所述區(qū)間中的值的光標(27a到27d)，對應參數(shù)的區(qū)間構成所述參數(shù)的值的所述包絡，并且特征在于當操作指針以設定第一參數(shù)的值時，相關聯(lián)的區(qū)間因此被修改以限定能夠由其它參數(shù)假定的值的所述其它包絡。
9.根據(jù)權利要求8的機載系統(tǒng)，其特征在于所述輸入-輸出裝置中的兩個輸入-輸出裝置由雙刻度(33)構成，在所述雙刻度上光標(37)被配置為標記/顯示在參考點處的渡越時間和標記/顯示對應于由最佳速度-高度確定的策略的燃料數(shù)量。
10.一種與在航空器上的飛行計劃關聯(lián)的用于評價飛行策略的過程，其特征在于包括以下步驟一通過根據(jù)不同的速度和高度剖面在所述飛行計劃的航點處的渡越時間和燃料數(shù)量之間建立相關性而確定在包括時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)的飛行參數(shù)之間的關系；一提供在所述航點之中的至少一個參考點處的所述飛行參數(shù)的值的至少一個包絡，值的所述包絡代表多個飛行策略的定義域；一提供通過由在所述至少一個參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略；一在所述飛行參數(shù)之中選擇和設定第一參數(shù)的值，從而產生和提供所述飛行參數(shù)的值的另一包絡以使得考察另外多個可能的飛行策略成為可能，和一選擇和設定除了所述第一參數(shù)之外的第二參數(shù)的值，從而產生和提供另一確定策略。
全文摘要
本發(fā)明涉及在航空器上的機載飛行策略評價系統(tǒng)。本發(fā)明涉及一種與航空器的飛行計劃(13)關聯(lián)的、用于評價在航空器上的飛行策略的過程和機載系統(tǒng)，包括用于確定在包括時間、燃料數(shù)量、高度和速度的參數(shù)的飛行參數(shù)之間的關系的計算裝置(5)；用于提供代表多個飛行策略的定義域的值(25a-25d)的至少一個包絡的接口裝置(9)；用于提供通過由在參考點處的飛行參數(shù)假定的確定值限定的至少一個確定策略的接口裝置(9)；用于允許在所述飛行參數(shù)之中選擇和設定第一參數(shù)的值從而產生和供應值的另一包絡以允許考察另外多個可能的策略的接口裝置(9)；以及用于允許選擇和設定第二參數(shù)的值從而產生和供應另一確定策略的接口裝置(9)。
文檔編號G05D1/10GK102163061SQ20111004318
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權日2010年2月24日
發(fā)明者J·德拉梅, J-C·梅雷 申請人:空中巴士營運公司