[发明专利]用于为飞机的紧急下降确定和更新目标高度的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于为飞机（尤其是运输机）的紧急下降确定和更新目标高度的方法和设备。

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舱中建立不超过8000英尺（约2400米）的等效高度。

然而，由于损坏或意外，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。

然而，尽管非常罕见但可能发生的是，例如在由于加压故障而导致机务人员已经失去知觉的情况下，机务人员不再能应用上述程序。飞机处于这样的无人看管的情况，这时绝对有必要执行紧急下降。如果在这种情况中自动驾驶仪被激活，则自动地继续飞行，直到邮箱全部耗尽。

为了避免这种情况，自动驾驶仪系统是已知的，当其被使用时允许自动地执行紧急下降，这无需飞行员的帮助。而且，这种自动紧急下降的使用可由飞行员手动地执行或者也自动地执行。

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特定方法。根据该方法，当紧急下降功能被使用时，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。

此外，该已知方法提供了具体装置，用于自动地使用紧急下降功能，考虑驾驶舱高度的变化，也即驾驶舱内部压力的变化。

只要在自动紧急下降的背景环境内考虑了目标高度的确定，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，其值包括性地固定到2000英尺（约3600米）。这种值对应于生理可呼吸的和满意的高度，但是其在最高的地域（阿尔卑斯、喜马拉雅、安第斯、洛基山等）处可更低。因此，如果机务人员失去知觉（可能与地面碰撞），确保操作的安全结尾（secured end of maneuver）是不符合要求的；

从US 6,507,776可知在自动驾驶仪和GPS系统之间的联接，该GPS系统具有数据库，其中存储了所有地势的高度值，高于或等于固定的最大值。这种GPS系统设置有用于沿着当前轨迹识别地势的设备。这种设备允许自动驾驶仪被提供有最低可能的安全目标高度，如果需要，该高度可用于调节飞机的航向，以便绕过该地域。这种设备的缺陷是引导飞机离开所初始遵循的空中交通路线覆盖的区域。所带来的风险包括：当机务人员恢复知觉时增加了其工作负担，因为飞机可能飞行得远离初始遵循的飞行航线，并且没有足够可用的汽油来到达最近的偏离机场。

从文件US 2007/0,043,482可知另一种集成到自动驾驶仪中的设备，其能够自动执行紧急下降到安全高度，其计算基于MSA类型（最小安全高度，Minimum Safe Altitude）的安全最小高度。更确切而言，包含MSA高度的数据库被用于确定所关联的安全高度，或者在当前飞行路线处，或者如果存在的话在航空公司提供的偏离轨迹处。当飞机在飞行路线之外或者在偏离航线之外时，从地面的数据库计算出安全高度，作为一个值，在维持当前航向的轨迹上的最大高度。考虑周围地势起伏的这种设备具有以潜在太高和由此不适当的高度为目标而不能允许无知觉的机务人员能够在再次控制下保持飞机的缺点。实际上，风险包含阻碍下降策略，选择安全高度，该安全高度对应于定位在比飞机的当前轨迹或当前飞行路线往前很多的点，而可在留下足够下游余量时构思更小的下降，从而调节偏离。