[发明专利]利用可变初始俯仰角目标优化起飞期间的爬升性能

说明书

本申请涉及利用可变初始俯仰角目标优化起飞期间的爬升性能，并公开了通过显示表示优化飞机可以承载的有效载荷量的初始俯仰角目标的符号来增强起飞性能的系统和方法。这通过确定起飞期间旋转时的最佳初始俯仰角来完成，最佳初始俯仰角与满足一组特定的爬升/障碍物约束的起飞安全速度与失速速度的最佳比相关联。以该最佳初始俯仰角为目标允许选择对应于最佳起飞安全速度/失速速度比的最大起飞总重量。

技术领域

本文公开的技术整体涉及用于控制飞机以实现期望性能的系统和方法，并且更具体地涉及用于增强起飞期间的飞机性能的系统和方法。

背景技术

起飞是飞机从沿地面移动过渡到空中飞行的阶段。飞机可以在达到起飞速度时进行这种过渡。飞机的起飞速度可基于多种因素而变化。这些因素包括，例如，空气密度、飞机总重量、飞机配置、跑道条件和其他适宜因素。典型的起飞距离(由飞行员参考)可基于所有跑道表面都是铺好、水平、平滑和干燥的假设。然而，实际上跑道表面因跑道的梯度或坡度(即，在整个跑道长度上的跑道高度的变化，表示为百分比)而不同。另外，飞行员在预测起飞距离(又名起飞滑跑)时应考虑飞机的总重量。总重量的增加可能对起飞性能具有以下影响：(1)升空速度更高；(2)加速质量更大；(3)阻力和地面摩擦力增加。此外，起飞所需的速度与空气的运动有关。例如，逆风降低起飞时的地面速度而顺风增加起飞时的地面速度。因此，在预测起飞距离时也必须考虑风的影响。密度高度也会影响起飞性能。通过首先找到压力高度，然后针对非标准温度变化校正该高度来确定密度高度。使用飞行计算机，可以通过输入压力高度和外部空气温度来计算密度高度。随着空气密度的增加(低密度高度)，飞机性能也会增加。

有关影响起飞性能的因素的信息可以包含在飞行员可以参考的图表中。起飞距离图表通常以多种形式提供，并允许飞行员计算无襟翼或具有特定襟翼配置的飞机的起飞距离。典型的起飞距离图表提供各种飞机重量、高度、温度、风和障碍物高度。

联邦航空条例第25部分规定了起飞飞行路径的各个区段。根据这些规范，在起飞飞行路径的第一区段期间，飞机稳定地将其速度从零增加到最小起飞安全速度V₂。在该第一区段期间，在达到最小起飞安全速度V₂之前，飞机首先达到起飞决断速度V₁，并且然后达到旋转速度V_R。

用于改进爬升起飞的已知操作技术使用额外的场地长度来增加爬升能量，并且从而增加不同起飞区段的总梯度。根据该程序，这通过以下方式实现：将旋转速度V_R和起飞安全速度V₂增加某一量(这对应于增加起飞距离)，或者每当V_R达到轮胎速度额定值时。虽然旋转速度V_R和起飞安全速度V₂被修改，但是初始俯仰角目标固定并且与常规起飞技术中使用的相同。

发明内容

下文具体公开的主题针对通过显示表示优化飞机可以承载的有效载荷量的初始俯仰角目标(在下文中称为“初始俯仰目标”(IPT))的符号增强起飞性能的系统和方法。这通过确定起飞期间旋转时的最佳初始俯仰角来完成，最佳初始俯仰角与满足一组特定爬升/障碍物约束的起飞安全速度V₂与失速速度V_s的最佳比(在下文中称为“最佳V₂/V_s比”)相关联。以该最佳初始俯仰角为目标允许选择对应于最佳V₂/V_s比的最大起飞总重量。

本公开提出了在航空电子设备中的可以用于以引起飞机可以承载的有效载荷量增加的方式改进起飞性能的实施方式。根据本文提出的方法，部分基于最佳V₂/V_s比计算最佳初始俯仰角，并且然后将表示由飞行员在起飞期间待实现的初始俯仰目标的符号显示在驾驶舱中或飞行甲板上。从多个可变初始起飞俯仰角选择最优值的能力可以通过在根据爬升/障碍物约束的操作的同时最大化飞机的有效载荷潜在地增强飞机的起飞性能。