一种用于预测飞行器所产生的尾涡流的移位的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种用于预测飞行器所产生的尾涡流的移位的预测方法，所述方法由称为跟随飞行器的飞行器中的飞行管理系统执行，所述跟随飞行器在所述前导飞行器的尾流中飞行，所述方法包括：‑建立编队飞行的步骤，‑接收惯性参数的步骤，其中，所述跟随飞行器的飞行管理系统明确表达对所述前导飞行器的惯性参数的请求、并且经由所述前导飞行器与所述跟随飞行器之间的信号交换来接收所述前导飞行器的惯性参数；以及‑决策步骤，其中，所述跟随飞行器的飞行管理系统评估所述跟随飞行器的轨迹与所述尾涡流的轨迹交叉的可能性，并且如果所述飞行管理系统估算出所述跟随飞行器的轨迹与尾涡流的轨迹交叉，则修改所述跟随飞行器的飞行计划。

A Prediction Method for Predicting the Shift of Wake Vortex Generated by Aircraft

The invention relates to a prediction method for predicting the displacement of wake vortices generated by an aircraft, which is executed by a flight management system in an aircraft called a follower aircraft. The follower aircraft flies in the wake of the leading aircraft. The method comprises the steps of establishing formation flying and receiving inertial parameters, wherein the follower flys. The flight management system of the vehicle expresses clearly the request for the inertia parameters of the pilot aircraft, and receives the inertia parameters of the pilot aircraft through the signal exchange between the pilot aircraft and the following aircraft; and the decision-making steps, in which the flight management system of the following aircraft evaluates the trajectory of the following aircraft and the wake eddy current. The possibility of trajectory intersection and if the flight management system estimates that the trajectory of the following aircraft intersects the trajectory of the wake vortex, the flight plan of the following aircraft is modified.

【技术实现步骤摘要】
一种用于预测飞行器所产生的尾涡流的移位的预测方法
本专利技术涉及一种适用于两个飞行器编队飞行的方法，这两个飞行器包括被跟随飞行器(被称为前导飞行器)和在前导飞行器后方飞行的跟随飞行器。执行本方法允许跟随飞行器在前导飞行器操纵之后规避与前导飞行器所产生的尾涡流交叉。
技术介绍
前导飞行器在其尾流中、在其机翼中的每个机翼处产生尾涡流。从机翼开始，尾涡流首先倾向于彼此接近，然后在它们之间维持或多或少恒定的距离，同时相对于产生尾涡流的高度而降低高度。有利的是，跟随飞行器能够计算前导飞行器所产生的尾涡流的中心位置，以便将其自身侧向地置于距涡流的中心最佳距离处，使得其从涡流的上升气流中最大地获益以便减少其燃料消耗。在跟随飞行器机翼末端与涡流的中心之间测量的这个最佳距离大于10m。通过将自身置于这个最佳距离内，跟随飞行器反而将经历对乘客的舒适度而言不可接受的湍流，在跟随飞行器的机身接近涡流的中心时更剧烈。在编队飞行的过程中，可能的是前导飞行器例如由于大气扰动(风、湍流等)而转向或经受竖直加速度。现在，前导飞行器所产生的涡流的中心的相继位置将跟随前导飞行器的移动，其移位幅度取决于它们距前导飞行器的距离。为了在前导飞行器的操纵之后使跟随飞行器不与尾涡流的中心交叉，跟随飞行器的轨迹必须能够预测在前导飞行器的操纵之后涡流中心的移位(也就是说涡流轨迹)。
技术实现思路
本专利技术的目的是完全地或部分地解决这个需要、并且涉及一种用于预测被称为前导飞行器的飞行器所产生的尾涡流的移位的方法，所述方法由嵌入在称为跟随飞行器的飞行器中的飞行管理系统执行，所述跟随飞行器在所述前导飞行器的尾流中飞行，所述飞行管理系统被配置成用于计算轨迹、并且根据所述跟随飞行器的飞行参数限定所述跟随飞行器的飞行计划，并且用于根据所述前导飞行器的飞行参数计算所述尾涡流的中心位置，所述方法包括以下相继的步骤：-建立编队飞行的步骤，其中，所述跟随飞行器的飞行管理系统限定飞行计划，在所述飞行计划中，所述跟随飞行器距所述前导飞行器预定的距离飞行、并且将其自身置于距尾涡流的中心预定的距离处；-接收惯性参数的步骤，其中，所述跟随飞行器的飞行管理系统明确表达对所述前导飞行器的惯性参数的请求、并且经由所述前导飞行器与所述跟随飞行器之间的信号交换来接收所述前导飞行器的惯性参数；以及-决策步骤，其中，所述跟随飞行器的飞行管理系统评估所述跟随飞行器的轨迹与所述尾涡流的轨迹交叉的可能性：·如果所述飞行管理系统估算出所述跟随飞行器的轨迹与所述尾涡流的轨迹交叉，则所述飞行管理系统修改所述飞行计划，使得所述跟随飞行器规避所述尾涡流。因此，凭借本专利技术，在前导飞行器后方编队飞行的跟随飞行器的乘客保持最佳的舒适度，即使在前导飞行器采取将修改其产生的尾涡流的轨迹的操纵(例如由于遵循或修改飞行计划的故意操纵，或由于湍流/风的非自愿操纵)时也是如此。附图说明通过阅读关于附图所给出的对示例性实施例的以下说明，本专利技术的以上所提及的特征以及其他特征将变得更加明显，在附图中：-图1是包括多个嵌入式系统的飞行器的示意性表示，这些嵌入式系统允许执行根据本专利技术的用于预测尾涡流的移位的方法；-图2是嵌入图1的飞行器中的碰撞规避系统的细节的示意性表示；-图3a至图3c是两个图1所示出的飞行器的编队在不同时刻的示意性表示，这两个飞行器包括产生尾涡流的正在转向其右侧的前导飞行器(图3b)和在前导飞行器的尾流中编队飞行、并且执行根据本专利技术的用于预测尾涡流的移位的方法的跟随飞行器；-图4是根据本专利技术的实施例的、由与如图3a至图3c所表示的飞行器编队飞行的跟随飞行器所执行的用于预测尾涡流的移位的方法的步骤的示意图；并且-图5是根据本专利技术的另一个实施例的、由与如图3a至图3c所表示的飞行器编队飞行的跟随飞行器所执行的用于预测尾涡流的移位的方法的步骤的示意图。具体实施方式关于图1，飞行器L、F包括两个机翼1L、2L和嵌入其机身7L、7F的多个系统，这些系统包括嵌入式计算机类型的、用于限定飞行器的飞行计划的飞行管理系统3L、3F，用于辅助飞行员遵循飞行计划的驾驶辅助系统4L、4F，ADIRS(空中数据惯性参考系统)类型的惯性参考系统5L、5F，以及用于防止与其他飞行器碰撞的任何风险的碰撞规避系统6L、6F。驾驶辅助4L、4F，惯性参考系统5L、5F和碰撞规避系统6L、6F被连接至飞行管理系统3L、3F。飞行管理系统3L、3F被连接至惯性参考系统，并且被连接至飞行器的多个传感器(未表示出)，该飞行管理系统从该惯性参考系统中接收该飞行器的不同惯性参数(飞行器的航向、滚转角、侧向倾斜角、纵倾、侧滑角等)，该飞行管理系统从这些传感器中接收飞行器的飞行参数(海拔、飞行器的重量、飞行点处的空气密度、加速度、速度等)。基于这些不同的参数，飞行管理系统3L、3F被配置成用于计算飞行器L、F的轨迹。飞行管理系统4L、I除管理/限定飞行器L、F的飞行计划之外，还被配置成用于根据另一个飞行器的飞行参数中计算由所述飞行器产生的每个尾涡流的中心位置。飞行器所产生的尾涡流的中心位置是通过计算所述涡流的下降速率Wv而获得的，例如由以下关系式计算：其中，m是产生涡流的飞行器的重量(kg)g是重力加速度(m/s2)ρ是飞行点处的空气密度(kg.m-3)V是产生涡流的飞行器飞行速度(m.s-1)bv是两个涡流之间的间距(m)＝产生涡流的飞行器的翼展nz是飞行器所承受的载荷系数。驾驶辅助系统4L、4F可以由飞行员激活，该飞行员在下述模式之间选择所述系统的操作模式：·自动驾驶模式，其中，驾驶辅助系统4L、4F通过成组的伺服控制来控制飞行器L、F，以便使该飞行器遵循由飞行管理系统3L、3F提供的飞行计划；·飞行指挥模式，其中驾驶辅助系统4L、4F向飞行员提供显示在驾驶舱的屏幕(未表示出)中的这些屏幕之一上的图像辅助，以便在有待执行的使飞行器遵循由飞行管理系统3L、3F提供的飞行计划的操纵中引导他或她。应当注意到，在执行编队飞行时，飞行员必须以这两种操作模式中的一种或另一种激活驾驶辅助系统以辅助他或她驾驶飞行器L、F。如已知的，碰撞规避系统6L、6F警告飞行器L、F的机组人员与在监视体积内飞行的其他飞行器碰撞的可能性，该监视体积围绕飞行器分布(超过360°)并且其尺寸取决于飞行器L、F的速度。参照图2，碰撞规避系统6L，6F是TCAS(交通碰撞规避系统)类型的有源装置，并且为此目的包括：-中央处理单元类型的询问器10L、10F，该询问器被连接至安装在飞行器上的至少一个定向天线11L、11F(被称为询问器天线)；-中央处理单元类型的应答器12L、12F(或航空术语中的XPDR)，该应答器被连接至安装在飞行器上的至少一个(例如，全向性)天线13L、13F(被称为应答器天线)。在TCAS类型的有源装置的操作原理中，跟随飞行器F的询问器10F以1030MHz的固定频率和规律的间隔(例如，每秒)传输询问信号。接收询问信号的前导飞行器L的应答器12L通过向跟随飞行器F传输响应信号来进行响应。响应信号包含前导飞行器L的标识符，并且允许跟随飞行器的飞行管理系统3F在对所述信号进行分析之后估算碰撞时间并且采取措施来消除任何碰撞风险。根据本专利技术的允许跟随飞行器规避与前导飞行器所产生的尾涡流交叉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于预测飞行器所产生的尾涡流(30、31)的移位的预测方法，所述飞行器被称为前导飞行器，所述方法由被嵌入在称为跟随飞行器(F)的飞行器中的飞行管理系统(3F)执行，所述跟随飞行器在所述前导飞行器(L)尾流中飞行，所述飞行管理系统(3F)被配置成用于计算轨迹、并且根据所述跟随飞行器(F)的飞行参数限定所述跟随飞行器的飞行计划，并且用于根据所述前导飞行器(L)的飞行参数计算所述尾涡流(30、31)的中心位置，其特征在于，所述方法包括以下相继的步骤：‑建立编队飞行的步骤(E1)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)限定飞行计划，在所述飞行计划中，所述跟随飞行器距所述前导飞行器(L)预定的距离飞行、并且将其自身置于距所述尾涡流(30、31)中的一个尾涡流的中心预定的距离处；‑接收惯性参数的步骤(E2)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)明确表达对所述前导飞行器(L)的惯性参数的请求、并且经由所述前导飞行器(L)与所述跟随飞行器(F)之间的信号交换来接收所述前导飞行器(L)的惯性参数；以及‑决策步骤(E3)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)评估所述跟随飞行器(F)的轨迹与所述尾涡流(30、31)的轨迹交叉的可能性：·如果所述飞行管理系统(3F)估算出所述跟随飞行器(F)的轨迹与所述尾涡流(30、31)的轨迹交叉，则所述飞行管理系统(3F)修改所述飞行计划，使得所述跟随飞行器(F)规避所述尾涡流。...

【技术特征摘要】
2017.08.03 FR 17574461.一种用于预测飞行器所产生的尾涡流(30、31)的移位的预测方法，所述飞行器被称为前导飞行器，所述方法由被嵌入在称为跟随飞行器(F)的飞行器中的飞行管理系统(3F)执行，所述跟随飞行器在所述前导飞行器(L)尾流中飞行，所述飞行管理系统(3F)被配置成用于计算轨迹、并且根据所述跟随飞行器(F)的飞行参数限定所述跟随飞行器的飞行计划，并且用于根据所述前导飞行器(L)的飞行参数计算所述尾涡流(30、31)的中心位置，其特征在于，所述方法包括以下相继的步骤：-建立编队飞行的步骤(E1)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)限定飞行计划，在所述飞行计划中，所述跟随飞行器距所述前导飞行器(L)预定的距离飞行、并且将其自身置于距所述尾涡流(30、31)中的一个尾涡流的中心预定的距离处；-接收惯性参数的步骤(E2)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)明确表达对所述前导飞行器(L)的惯性参数的请求、并且经由所述前导飞行器(L)与所述跟随飞行器(F)之间的信号交换来接收所述前导飞行器(L)的惯性参数；以及-决策步骤(E3)，其中，所述跟随飞行器(F)的飞行管理系统(3F)评估所述跟随飞行器(F)的轨迹与所述尾涡流(30、31)的轨迹交叉的可能性：·如果所述飞行管理系统(3F)估算出所述跟随飞行器(F)的轨迹与所述尾涡流(30、31)的轨迹交叉，则所述飞行管理系统(3F)修改所述飞行计划，使得所述跟随飞行器(F)规避所述尾涡流。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：让卢克·罗宾，约瑟·托拉尔瓦，朱利耶·勒巴斯，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR