用于控制飞行器的轨迹的方法和系统及飞行器技术方案

本发明专利技术涉及用于控制飞行器的轨迹的方法和系统及飞行器。控制系统(1)包括：位置确定模块，该位置确定模块被配置成确定安全位置(PS)，该安全位置与尾随飞行器(AC2)在保持在编队飞行(F)中时不经受前导飞行器(AC1)所产生的右涡流(V1)和左涡流(V2)的效应的位置相对应；保护模块，该保护模块被配置成在尾随飞行器所包括的机翼尖端位于如下位置时使尾随飞行器转移至并保持在安全位置：所具有的右涡流特征标记小于或等于第一预定特征标记的位置；或所具有的左涡流特征标记大于或等于第一预定特征标记的位置；或所具有的右涡流特征标记大于或等于第二预定特征标记的位置；或所具有的左涡流特征标记小于或等于第二预定特征标记的位置。

Method and System for Controlling the Trajectory of Aircraft and Aircraft

【技术实现步骤摘要】
用于控制飞行器的轨迹的方法和系统及飞行器
本专利技术涉及一种用于控制称为尾随飞行器的飞行器的轨迹的方法和系统，该尾随飞行器可能经受在所述尾随飞行器前方的称为前导飞行器的飞行器所产生的涡流，所述前导飞行器和尾随飞行器实行编队飞行。编队飞行包括至少两个飞行器、尤其是运输机，即前导飞行器和一个或多个尾随飞行器。尾随飞行器通过尾随它们直接尾随的飞行器(即前导飞行器或另一尾随飞行器)来飞行，以便保持它们之间的恒定间隔。在特定应用中，特别是在巡航飞行时，飞行器在同一飞行高度上以相同的航向和相同的速度彼此前后飞行。还可以提供的是，对尾随飞行器施加速度控制命令，这些控制命令使得它们允许所述尾随飞行器具有与前导飞行器在给定的先前时间段所具有的相同的位置、相同的速度以及相同的加速度。
技术介绍
已知的是，飞行中的飞行器在其尾流(或尾流湍流)中产生涡流。涡流(或尾流湍流)应理解为飞行器下游形成的空气动力学湍流(或涡旋)。飞机在飞行中在其尾流中主要产生两个涡流，即右涡流和左涡流，这两个涡流由于机翼的压力面与抽吸面之间的压力差以及由此产生的空气流的向下偏转而分别从飞行器的各个机翼开始。这些涡流是反向旋转的涡旋、并且由风场表征，该风场总体上在涡旋外侧上升并且总体上在涡旋之间下降。从机翼开始，涡流首先趋向于接近彼此，然后彼此之间保持相当恒定的距离，同时相对于涡流所产生的高度而降低高度。由于涡流的这种构型，值得做的是，尾随产生涡流的前导飞行器的尾随飞行器能够从上升的风中受益，以便降低尾随飞行器的燃料消耗、并且因此使尾随飞行器进入合适的位置。然而，涡流可能会使跟踪这些涡流中的至少一个涡流的尾随飞行器的飞行不稳定，这可能会损害飞行器乘客的舒适度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服这些缺点。为此目的，本专利技术涉及一种用于控制被称为尾随飞行器的飞行器的轨迹的方法，所述尾随飞行器可能经受被称为前导飞行器的飞行器的右侧所产生的右涡流或经受所述前导飞行器的左侧所产生的左涡流，所述第一涡流和所述第二涡流由所述尾随飞行器前方的所述前导飞行器产生，所述前导飞行器和所述尾随飞行器实行编队飞行，右侧和左侧是朝所述前导飞行器的行进方向看而限定的。根据本专利技术，所述控制方法包括：-位置确定步骤，所述位置确定步骤由位置确定模块执行、涉及使用涡流传输模型来确定被称为安全位置的位置，所述安全位置与所述尾随飞行器在保持在编队飞行中时不经受所述前导飞行器所产生的所述左涡流或所述右涡流的效应的位置相对应；-第一保护步骤，所述第一保护步骤由第一保护模块执行、涉及在所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于如下位置时使所述尾随飞行器转移至并保持在所述安全位置：ο所具有的右涡流特征标记小于或等于第一预定特征标记的位置，如果所述右涡流特征标记大于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器保持在当前位置或ο所具有的左涡流特征标记大于或等于所述第一预定特征标记的位置，如果所述左涡流特征标记小于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器保持在所述当前位置或ο所具有的右涡流特征标记大于或等于第二预定特征标记的位置，如果所述右涡流特征标记小于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器保持在所述当前位置或ο所具有的左涡流特征标记小于或等于所述第二预定特征标记的位置，如果所述左涡流特征标记大于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器保持在所述当前位置。因此，凭借本专利技术，通过监测涡流的特征标记保护了尾随飞行器不受其跟踪的涡流的影响。例如指示尾随飞行器开始被所述涡流吸入的特征标记的可能的符号改变引起尾随飞行器移开到安全位置。根据一个特征，所述第一保护步骤包括以下子步骤：-特征标记确定子步骤，所述特征标记确定子步骤由确定子模块执行、涉及确定右涡流特征标记和左涡流特征标记；-第一控制子步骤，所述第一控制子步骤由第一控制子模块执行、涉及在某一时延之后使所述尾随飞行器转移至并保持在所述安全位置，所述时延在以下事件中的无论哪个事件发生时被触发：ο位于所述右涡流右侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流特征标记小于或等于所述第一预定特征标记的位置，ο位于所述左涡流左侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流特征标记大于或等于所述第一预定特征标记的位置，ο位于所述右涡流右侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流特征标记大于或等于所述第二预定特征标记的位置，ο位于所述左涡流左侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流特征标记小于或等于所述第二预定特征标记的位置；-第二控制子步骤，所述第二控制子步骤由第二控制子模块执行、涉及在以下情况下使所述尾随飞行器转移至并保持在当前位置：ο位于所述右涡流右侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流特征标记大于所述第一预定特征标记的位置或，ο位于所述左涡流左侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流特征标记小于所述第一预定特征标记的位置或，ο位于所述右涡流右侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流特征标记小于所述第二预定特征标记的位置或，ο位于所述左涡流左侧的所述尾随飞行器所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流特征标记大于所述第二预定特征标记的位置。有利地，所述控制方法进一步包括第二保护步骤，所述第二保护步骤由第二保护模块执行，所述前导飞行器以第一速度飞行，所述尾随飞行器以第二速度飞行，所述第二保护步骤涉及在所述第二速度与所述第一速度存在大于减速判据的差值时使所述尾随飞行器转移至并保持在所述安全位置，所述减速判据取决于所述尾随飞行器的减速能力并且取决于为了使所述尾随飞行器以与所述前导飞行器相同的速度飞行而期望的距离裕量，如果所述第二速度与所述第一速度之间的差值小于或等于所述减速判据，则所述尾随飞行器保持在所述当前位置。凭借这个保护步骤，尾随飞行器受保护而不受与前导飞行器碰撞的任何风险的影响。此外，所述减速判据的表达式如下：其中：-γmin表示所述尾随飞行器的最小减速能力，-ΔX0表示所述尾随飞行器以所述第二速度飞行时所述前导飞行器与所述尾随飞行器之间的距离，-ΔXM表示为了使所述尾随飞行器以与所述前导飞行器相同的速度飞行而期望的距离裕量。此外，所述控制方法进一步包括第三保护步骤，所述第三保护步骤由第三保护模块执行、涉及在所述前导飞行器执行异常操纵时使所述尾随飞行器转移至并保持在辅助安全位置。凭借这个保护步骤，尾随飞行器受保护而不受前导飞行器的意外移动(例如紧急下降)的影响。此外，所述第三保护步骤包括：-竖直速度确定子步骤，所述竖直速度确定子步骤由竖直速度确定子模块执行、涉及确定所述前导飞行器的竖直速度，-第三控制子步骤，所述第三控制子步骤由第三控制子模块执行、涉及在所述前导飞行器的竖直速度存在大于或等于预定竖直速度的绝对值时使所述尾随飞行器转移至并保持在所述辅助安全位置，所述辅助安全位置与所述位置确定步骤中所确定的安全位置相对应。此外，所述第三保护步骤进一步包括：-侧向姿态变化确定子步骤，所述侧向姿态变化确定子步骤由侧向姿态变化确定子模块执行、涉及确定所述前导飞行器的侧向姿态变化，-第四控制子步骤，所述第四控制子步骤由第四控制子模块执行、涉及在所述前导飞行器的侧向姿态变化存在大于或等于预定侧向姿态变化的绝对值时使所述尾随飞行器转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制被称为尾随飞行器(AC2)的飞行器的轨迹的方法，所述尾随飞行器可能经受被称为前导飞行器(AC1)的飞行器的右侧所产生的右涡流(V1)或经受所述前导飞行器(AC1)的左侧所产生的左涡流(V2)，所述第一涡流(V1)和所述第二涡流(V2)由所述尾随飞行器(AC2)前方的所述前导飞行器(AC1)产生，所述前导飞行器(AC1)和所述尾随飞行器(AC2)实行编队飞行(F)，右侧和左侧是朝所述前导飞行器(AC1)的行进方向(S)看而限定的，其特征在于，所述方法包括：‑位置确定步骤(E1)，所述位置确定步骤由位置确定模块(2)执行、涉及使用涡流传输模型来确定被称为安全位置的位置(PS)，所述安全位置与所述尾随飞行器(AC2)在保持在编队飞行(F)中时不经受所述前导飞行器(AC1)所产生的所述左涡流(V2)或所述右涡流(V1)的效应的位置相对应；‑第一保护步骤(E2)，所述第一保护步骤由第一保护模块(3)执行、涉及在所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于如下位置时使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述安全位置(PS)：ο所具有的右涡流(V1)特征标记小于或等于第一预定特征标记的位置，如果所述右涡流(V1)特征标记大于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在当前位置(PO)或ο所具有的左涡流(V2)特征标记大于或等于所述第一预定特征标记的位置，如果所述左涡流(V2)特征标记小于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)或ο所具有的右涡流(V1)特征标记大于或等于第二预定特征标记的位置，如果所述右涡流(V1)特征标记小于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)或ο所具有的左涡流(V2)特征标记小于或等于所述第二预定特征标记的位置，如果所述左涡流(V2)特征标记大于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)。...

【技术特征摘要】
2018.03.27 FR 18526331.一种用于控制被称为尾随飞行器(AC2)的飞行器的轨迹的方法，所述尾随飞行器可能经受被称为前导飞行器(AC1)的飞行器的右侧所产生的右涡流(V1)或经受所述前导飞行器(AC1)的左侧所产生的左涡流(V2)，所述第一涡流(V1)和所述第二涡流(V2)由所述尾随飞行器(AC2)前方的所述前导飞行器(AC1)产生，所述前导飞行器(AC1)和所述尾随飞行器(AC2)实行编队飞行(F)，右侧和左侧是朝所述前导飞行器(AC1)的行进方向(S)看而限定的，其特征在于，所述方法包括：-位置确定步骤(E1)，所述位置确定步骤由位置确定模块(2)执行、涉及使用涡流传输模型来确定被称为安全位置的位置(PS)，所述安全位置与所述尾随飞行器(AC2)在保持在编队飞行(F)中时不经受所述前导飞行器(AC1)所产生的所述左涡流(V2)或所述右涡流(V1)的效应的位置相对应；-第一保护步骤(E2)，所述第一保护步骤由第一保护模块(3)执行、涉及在所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于如下位置时使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述安全位置(PS)：ο所具有的右涡流(V1)特征标记小于或等于第一预定特征标记的位置，如果所述右涡流(V1)特征标记大于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在当前位置(PO)或ο所具有的左涡流(V2)特征标记大于或等于所述第一预定特征标记的位置，如果所述左涡流(V2)特征标记小于所述第一预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)或ο所具有的右涡流(V1)特征标记大于或等于第二预定特征标记的位置，如果所述右涡流(V1)特征标记小于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)或ο所具有的左涡流(V2)特征标记小于或等于所述第二预定特征标记的位置，如果所述左涡流(V2)特征标记大于所述第二预定特征标记，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置(PO)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护步骤(E2)包括以下子步骤：-特征标记确定子步骤(E21)，所述特征标记确定子步骤由确定子模块(31)执行、涉及确定右涡流(V1)特征标记和左涡流(V2)特征标记；-第一控制子步骤(E22)，所述第一控制子步骤由第一控制子模块(32)执行、涉及在某一时延之后使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述安全位置(PS)，所述时延在以下事件中的无论哪个事件发生时被触发：ο位于所述右涡流(V1)右侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流(V1)特征标记小于或等于所述第一预定特征标记的位置，ο位于所述左涡流(V2)左侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流(V2)特征标记大于或等于所述第一预定特征标记的位置，ο位于所述右涡流(V1)右侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流(V1)特征标记大于或等于所述第二预定特征标记的位置，ο位于所述左涡流(V2)左侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流(V2)特征标记小于或等于所述第二预定特征标记的位置；-第二控制子步骤(E23)，所述第二控制子步骤由第二控制子模块(33)执行、涉及在以下情况下使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述当前位置(PO)：ο位于所述右涡流(V1)右侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流(V1)特征标记大于所述第一预定特征标记的位置或，ο位于所述左涡流(V2)左侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流(V2)特征标记小于所述第一预定特征标记的位置或，ο位于所述右涡流(V1)右侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的右涡流(V1)特征标记小于所述第二预定特征标记的位置或，ο位于所述左涡流(V2)左侧的所述尾随飞行器(AC2)所包括的机翼尖端位于所具有的左涡流(V2)特征标记大于所述第二预定特征标记的位置。3.根据权利要求1和2中至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括第二保护步骤(E3)，所述第二保护步骤由第二保护模块(4)执行，所述前导飞行器(AC1)以第一速度(VL)飞行，所述尾随飞行器(AC2)以第二速度(VF)飞行，所述第二保护步骤(E3)涉及在所述第二速度(VF)与所述第一速度(VL)存在大于减速判据(C)的差值时使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述安全位置(PS)，所述减速判据取决于所述尾随飞行器(AC2)的减速能力并且取决于为了使所述尾随飞行器(AC2)以与所述前导飞行器(AC1)相同的速度飞行而期望的距离裕量(ΔXM)，如果所述第二速度(VF)与所述第一速度(VL)之间的差值小于或等于所述减速判据(C)，则所述尾随飞行器(AC2)保持在所述当前位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述减速判据(C)的表达式如下：其中：-γmin表示所述尾随飞行器(AC2)的最小减速能力，-ΔX0表示所述尾随飞行器(AC2)以所述第二速度(VF)飞行时所述前导飞行器(AC1)与所述尾随飞行器(AC2)之间的距离，-ΔXM表示为了使所述尾随飞行器(AC2)以与所述前导飞行器(AC1)相同的速度飞行而期望的距离裕量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括第三保护步骤(E4)，所述第三保护步骤由第三保护模块(5)执行、涉及在所述前导飞行器(AC1)执行异常操纵时使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在辅助安全位置(PS，PSA)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三保护步骤(E4)包括：-竖直速度确定子步骤(E41)，所述竖直速度确定子步骤由竖直速度确定子模块(51)执行、涉及确定所述前导飞行器(AC1)的竖直速度(Vz)，-第三控制子步骤(E42)，所述第三控制子步骤由第三控制子模块(52)执行、涉及在所述前导飞行器(AC1)的竖直速度(Vz)存在大于或等于预定竖直速度的绝对值时使所述尾随飞行器(AC2)转移至并保持在所述辅助安全位置(PS)，所述辅助安全位置(PS)与所述位置确定步骤(E1)中所确定的安全位置(PS)相对应。7.根据权利要求5和6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第三保护步骤(E4)进一步包括：-侧向姿态变化确定子步骤(E43)，所述侧向姿态变化确定子步骤由侧向姿态变化确定子模块(53)执行、涉及确定所述前导飞行器(AC1)的侧向姿态变化(Vα)，-第四控制子步骤(E...

【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