本文所描述的主題的實施例通常涉及旋翼機顯示系統(tǒng)，以及更特別地涉及使飛行員警惕潛在的意料之外的偏航。

背景技術(shù)：

意料之外的偏航(本文中指的是尾槳失效(loss of tail rotor effectiveness)(LTE))導(dǎo)致旋翼機繞垂直軸扭轉(zhuǎn)并且要求旋翼機飛行員機敏和警醒的反應(yīng)以便安全地恢復(fù)。當飛行員以低空速(airspeed)操作以及存在左側(cè)風(left crosswind)(對于具有逆時針旋轉(zhuǎn)葉片的旋翼機)或順風(tailwind)時，旋翼機更容易受LTE的影響。右手轉(zhuǎn)彎相比左手轉(zhuǎn)彎更容易受到LTE的影響(再次，對于具有逆時針旋轉(zhuǎn)葉片的旋翼機)。因此，在旋翼機操作的過程中，保持對風向和風速敏銳的意識是必不可少的。

在旋翼機操作的過程中，要求飛行員對由旋翼機顯示系統(tǒng)的所有組件呈現(xiàn)的信息做出準確和快速的解釋。具體來說，旋翼機飛行員嚴重依賴座艙顯示器上呈現(xiàn)的信息，所述座艙顯示器通常包括主飛行顯示器(PFD)和多功能顯示器(MFD)。PFD和MFD視覺上傳達從各種數(shù)據(jù)庫、傳感器和轉(zhuǎn)發(fā)器(transponder)獲得的信息(例如，飛行路徑信息、導(dǎo)航輔助(NAVAID)、空域信息、地形信息、天氣信息、性能信息、交通信息等)。

因此，期望在座艙顯示器上以簡單直觀的符號體系來使飛行員警惕潛在的意料之外的LTE。所期望的方法和系統(tǒng)評價旋翼機空速、風速、風向、和旋翼機離地高度以預(yù)測針對LTE區(qū)域的幾種場景。所期望的方法和系統(tǒng)對現(xiàn)有的PFD和/或MFD覆蓋或疊加簡單直觀的符號體系，以使飛行員警惕潛在的LTE。所期望的方法和系統(tǒng)降低了飛行員的認知工作量，并因此增強了飛行員的態(tài)勢感知。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容以簡化形式引入了下文在詳細描述部分中被進一步描述的概念的選集。本發(fā)明內(nèi)容并不意圖確定所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，其也不打算用來幫助確定所要求保護主題的范圍。

提供一種用于在具有尾槳的旋翼機上使飛行員警惕潛在尾槳失效(LTE)的方法。該方法包括：處理來自(i)大氣數(shù)據(jù)計算機(ADC)，(ii)性能數(shù)據(jù)庫，及(iii)天氣源的數(shù)據(jù)，以確定旋翼機是否處于LTE區(qū)域內(nèi)；以及當確定旋翼機是處于LTE區(qū)域內(nèi)時，相對于旋翼機確定LTE區(qū)域內(nèi)的風速和LTE區(qū)域內(nèi)的風向；以及在座艙顯示器上疊加視覺上可區(qū)分的符號，該符號指示LTE區(qū)域內(nèi)的風速和LTE區(qū)域內(nèi)的風向。

提供另一種用于使具有尾槳的旋翼機的飛行員警惕潛在尾槳失效(LTE)的方法。該方法包括：處理來自大氣數(shù)據(jù)計算機(ADC)和來自性能數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以確定旋翼機的向前空速是否處于或低于預(yù)定的最小向前空速閾值；處理來自天氣源的數(shù)據(jù)以確定風速和風向；當旋翼機的向前空速處于或低于預(yù)定的最小向前空速閾值并且(i)風向是從相對于旋翼機的約210度到約330度并且尾翼正按照與風向相同的方向移動空氣，或(ii)風向是從約285度到約315度且風速是從約10節(jié)到約30節(jié)時，確定旋翼機處于LTE區(qū)域內(nèi)；以及當確定旋翼機處于LTE區(qū)域內(nèi)時，在主飛行顯示器上疊加視覺上可區(qū)分的符號，該符號指示LTE區(qū)域內(nèi)的風速和LTE區(qū)域內(nèi)的風向。

還提供一種用于使具有尾槳的旋翼機上的飛行員警惕潛在尾槳失效(LTE)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：大氣數(shù)據(jù)計算機(ADC)，其用于提供旋翼機空速和旋翼機姿態(tài)；性能數(shù)據(jù)庫，其用于提供旋翼機數(shù)據(jù)；天氣數(shù)據(jù)源，其用于提供溫度和風況；包括座艙顯示器的顯示系統(tǒng)；以及耦合到ADC、性能數(shù)據(jù)庫、天氣數(shù)據(jù)的源和顯示系統(tǒng)的處理器，所述處理器被配置以：基于旋翼機空速和風況，確定旋翼機是否處于LTE區(qū)域內(nèi)，以及當確定旋翼機處于LTE區(qū)域內(nèi)時，(i)相對于旋翼機確定LTE區(qū)域內(nèi)風速和LTE區(qū)域處的風向；以及(ii)命令顯示系統(tǒng)以在座艙顯示器上疊加視覺上可區(qū)分的符號，該符號指示LTE區(qū)域內(nèi)的風速和LTE區(qū)域內(nèi)的風向。

從下面的詳細描述和所附的權(quán)利要求書連同附圖和該背景技術(shù)，其他期望的功能將變得明顯。

附圖說明

結(jié)合附圖，可以從以下的詳細說明中衍生出本發(fā)明主題的更完整理解，其中相似附圖標記表示相似元件，以及：

圖1圖示出旋翼機可能經(jīng)歷LTE時的第一場景；

圖2圖示出旋翼機可能經(jīng)歷LTE時的第二場景；

圖3是根據(jù)實施例的，用于使飛行員警惕潛在尾槳失效的系統(tǒng)的框圖；

圖4是根據(jù)實施例第一選擇的，具有針對潛在LTE的警告的主飛行顯示器(PFD)的簡化圖示；

圖5是根據(jù)實施例第二選擇的，具有針對潛在LTE的警告的主飛行顯示器(PFD)的簡化圖示；

圖6是根據(jù)實施例的其中路徑點在潛在LTE區(qū)域內(nèi)的警告的多功能顯示器(PFD)的簡化圖示；以及

圖7是根據(jù)實施例的具有除在地面效應(yīng)(IGE)以外的針對LTE區(qū)域的警告的主飛行顯示器(PFD)700的簡化圖示。

具體實施方式

下面的具體實施方式在本質(zhì)上僅是示例性的，并且不意圖限制本主題的實施例或這樣的實施例的應(yīng)用和使用。如在這里使用的，詞語“示例性”意指“用作示例、實例或說明”。這里描述為示例性的任意實現(xiàn)方式不必然解釋為比任意其他實現(xiàn)方式優(yōu)選或有利。另外，不意圖通過在之前的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或下面的具體實施方式中提出的任何明確或隱含的理論來進行限界。

可以在這里根據(jù)功能和/或邏輯塊部件并且參考可以由各個計算部件或設(shè)備執(zhí)行的操作、處理任務(wù)和功能的符號表示來描述技術(shù)和工藝。這樣的操作、任務(wù)以及功能有時被稱為是計算機執(zhí)行的、計算機化的、軟件實現(xiàn)的或者計算機實現(xiàn)的。實踐中，通過操縱系統(tǒng)存儲器中存儲位置處的表示數(shù)據(jù)比特的電信號以及其他信號處理，一個或多個處理器設(shè)備可以實行所描述的操作、任務(wù)和功能。數(shù)據(jù)比特被維持在其中的存儲器位置是具有對應(yīng)于數(shù)據(jù)比特的特定的電、磁、光學或有機屬性的物理位置。應(yīng)該意識到的是，圖中示出的各個塊部件可以由被配置為執(zhí)行指定功能的任意數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件來實現(xiàn)。例如，系統(tǒng)或部件的實施例可以采用各種集成電路部件，例如，存儲器元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查找表等，它們可以在一個或多個微處理器或其它控制設(shè)備的控制下實行各種功能。

下面的描述可能涉及“耦合”在一起的元件或節(jié)點或特征。如這里所使用的，除非另外明確地聲明，否則“耦合”意指一個元件/節(jié)點/特征直接或間接地接合到另一個元件/節(jié)點/特征(或直接或間接地與之通信)，并且不一定是通過機械的方式。因此，雖然附圖可以描繪元件的一種示例性布置，但在所描繪的主題的實施例中可以存在附加的介入元件、設(shè)備、特征或部件。此外，某些術(shù)語還可以僅出于參考的目的用于下面的描述中，并因此并不意圖是限制性的。

圖1圖示出旋翼機可能經(jīng)歷LTE時的第一場景。旋翼機100位于旋翼機主旋翼槳葉跨度102內(nèi)的中央。代表主旋翼葉片跨度102的圓劃分為從0度到360度的度數(shù)。風速沿著主旋翼葉片跨度102在徑向上變化，并且圖1示出具有10節(jié)(108)，15節(jié)(106)和30節(jié)(104)風速的主旋翼葉片跨度102。在285度和315度之間的相對于旋翼機100的左“側(cè)風”或風向表示為角度110。當風向位于旋翼機100的角度110內(nèi)時，從主旋翼機葉片跨度102創(chuàng)建兩個渦流。示出第一渦流112吞沒旋翼尾槳105，以及示出第二渦流114朝向旋翼機100的前方。

第一LTE區(qū)域可以描述為滿足下列條件：旋翼機100具有處于或低于預(yù)定的最小向前空速閾值的向前速度、橫風方向處于旋翼機100的角110內(nèi)、以及旋翼機尾槳旋翼105按照與橫風相同方向引導(dǎo)風?？梢愿鼜V泛地定義另一LTE區(qū)域，如左側(cè)風方向在距旋翼機100約210度到約330度之內(nèi)并且旋翼機100具有處于或低于預(yù)定最小向前速度閾值的向前速度的情況(本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解的是，具有逆時針葉片旋轉(zhuǎn)方向的旋翼機將易受來自右側(cè)的風的影響，并且將應(yīng)用相同的分析)。在一個實施例中，針對選擇一和選擇二的預(yù)定最小向前空速閾值是30節(jié)。

圖2圖示出旋翼機可能經(jīng)歷LTE時的第二場景。在圖2中，來自旋翼機主旋翼葉片跨度102的風速為5節(jié)(208)、10節(jié)(206)和15節(jié)(204)。當出現(xiàn)“順風”或來自相對于旋翼機100約120度到約240度的風向時，旋翼機100仍處于另一LTE區(qū)域。在這種情況下，如果任其發(fā)展，旋翼機100可能風標(weathervane)進入風向。

圖3是根據(jù)實施例的用于使飛行員警惕潛在尾槳失效的系統(tǒng)的框圖300。大氣數(shù)據(jù)計算機(ADC)310、性能數(shù)據(jù)庫和傳感器312以及天氣源314耦合到處理器305。處理器305可以駐留在飛行管理系統(tǒng)FMS 308內(nèi)或耦合到飛行管理系統(tǒng)FMS 308，以及它命令顯示系統(tǒng)316來生成和更新座艙顯示器318。

處理器305包括天氣模型模塊302、地面速度模塊304、渦流邏輯模塊306、以及存儲器320。在實踐中，處理器305可以包括或關(guān)聯(lián)任何適當數(shù)量的現(xiàn)有技術(shù)中的個體微處理器、飛行控制計算機、導(dǎo)航設(shè)備、存儲器(例如存儲器320)、電源、存儲裝置、接口卡和其他標準組件。在這方面，處理器305可以包括被設(shè)計以執(zhí)行如下描述的各種方法、處理任務(wù)、計算和控制/顯示功能的任何數(shù)量的軟件模型、軟件程序(例如，旋翼機顯示程序)或指令或與之合作。如所述，處理器305可以被包括在如圖3所示的飛行管理系統(tǒng)(FMS)308內(nèi)，或者也可以單獨地存在。FMS 308可以向處理器305提供沿用于旋翼機的航線的針對多個路徑點中的每個路徑點的風模型和預(yù)測的地面速度，以及作為響應(yīng)，處理器305可以預(yù)測針對多個路徑點中的每個路徑點的風速和風向。

適合用作座艙顯示器318的圖像生成裝置通常采用主飛行顯示器(PFD)和多功能顯示器(MFD)的形式，并且包括各種模擬(例如，陰極射線管)和數(shù)字(例如液晶、等離子、有源矩陣等)顯示裝置。在某些實施例中，座艙顯示器318可以假定為下視顯示(HDD)或平視顯示器(HUD)的形式，其包含在旋翼機的電子飛行儀表系統(tǒng)(EFIS)內(nèi)。

在用于使飛行員警惕潛在尾槳失效的系統(tǒng)300的運行期間，ADC310、性能數(shù)據(jù)庫和傳感器312、天氣源314和FMS308持續(xù)向處理器305提供與地形、天氣(包括風向和風速)、旋翼機高度、旋翼機姿態(tài)等有關(guān)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。響應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)的此組合，處理器305命令顯示系統(tǒng)316在座艙顯示器318的PFD和MFD上產(chǎn)生2D和3D圖形顯示，其視覺地提供與主機、天氣、導(dǎo)航路線信息、海拔、地形和潛在LTE有關(guān)的導(dǎo)航信息組合。處理器305可以向座艙顯示器318提供二維格式(例如，作為移動地圖顯示)、三維格式(例如，作為透視顯示)或混合形式(例如，畫中畫或分割屏幕布置)的復(fù)合圖像。處理器305可以命令聽覺警告裝置322(諸如揚聲器)以當它確定存在潛在的尾槳失效時發(fā)出聽覺警告。

如在圖4、5、6和7中所圖示，當處理器305確定旋翼機處于潛在LTE區(qū)域內(nèi)和/或正在經(jīng)歷的在地面效應(yīng)(這里稱為IGE并結(jié)合圖7描述)時，處理器305命令顯示系統(tǒng)316在現(xiàn)有的座艙顯示器318所顯示的傳統(tǒng)符號上疊加或覆蓋視覺上可區(qū)分的符號體系以使飛行員警惕。如所述，處理器305也可以命令聽覺報警裝置322(諸如揚聲器)發(fā)出聽覺警告。視覺上可區(qū)分的符號體系通過向飛行員提供簡單、直觀的視覺通知而提示飛行員開始校正。各種方法或技術(shù)可以用來呈遞視覺上可區(qū)分的符號體系，例如，但不限于，使用如下各方式來描繪符號：高亮、色彩、閃爍以及虛線或折線。

圖4是根據(jù)實施例的第一選擇的具有針對潛在LTE的警告的主飛行顯示器(PFD)400的簡化圖示。傳統(tǒng)上，用于旋翼機100的符號示出在PFD 400上的指南針頭符號402中以示出旋翼機100的航向。在示例性實施例中，處理器305已經(jīng)確定旋翼機100是處于LTE區(qū)域中。響應(yīng)于確定旋翼機100處于LTE區(qū)域中，視覺上可區(qū)分的符號以圓406的形式疊加或覆蓋在PFD 400上，使得圓406處于指南針頭符號402內(nèi)，并圍繞旋翼機100。此外，視覺上可區(qū)分的箭頭408疊加或覆蓋在PFD 400上，并且朝向位于圓406上的位置處的點，其表示相對于旋翼機100的所確定的“側(cè)風”的風向。在410處顯示LTE區(qū)域處的風速的量值。當下面的條件為真時可以從PFD400移除視覺上可區(qū)分的箭頭408：旋翼機100的向前速度不再處于或低于預(yù)定最小向前空速閾值和處理器確定旋翼機100不在LTE區(qū)域內(nèi)。

圖5是根據(jù)該實施例的第二選擇的具有針對潛在LTE的警告的主飛行顯示器(PFD)500的簡化圖示。如圖4，用于旋翼機的符號100示出在傳統(tǒng)地呈遞在PFD500上的指南針頭符號402中以示出旋翼機100的航向。在示例性實施例中，處理器305已經(jīng)確定旋翼機100處于LTE區(qū)域內(nèi)。與確定旋翼機100處于LTE區(qū)域內(nèi)相應(yīng)的是，視覺上可區(qū)分的符號502疊加或覆蓋在PFD500上，并且朝向指南針頭符號402處的點，該點在指南針頭符號402上的表明所確定的“橫向風”風向的位置處。在符號502內(nèi)顯示LTE區(qū)域處的風速。在符號502內(nèi)顯示LTE區(qū)域處的風速的量值。在實施例中，符號502具有鋸齒狀箭頭的形狀；然而，其它視覺上直觀的形狀是逾期的。

圖6是根據(jù)實施例的其中路徑點在潛在LTE區(qū)域內(nèi)的警告的多功能顯示器(MFD)的簡化圖示。如前所述，F(xiàn)MS可以提供沿航線的針對多個路徑點中的每個路徑點的風模型和預(yù)測的地面速度，并且，作為響應(yīng)，處理器305為多個路徑點的每個路徑點預(yù)測風速和風向。在圖6所示實施例中，處理器305已經(jīng)進一步沿著針對飛行器100的投射的飛行路線確定路徑點602在LTE區(qū)域中。響應(yīng)于確定路徑點602在LTE區(qū)域內(nèi)，通過用具有相似路徑點形狀的視覺上可區(qū)分的符號覆蓋路徑點602而在視覺上改變路徑點602。在實施例中，用于路徑點602的符號具有與傳統(tǒng)路徑點符號相似的路徑點形狀；然而，其它視覺上直觀的顏色和形狀是預(yù)期的。

圖7是根據(jù)實施例的具有除在地面效應(yīng)(IGE)以外的針對LTE區(qū)域的警告的主飛行顯示器(PFD)700的簡化圖示。IGE是影響旋翼機性能的一種現(xiàn)象，其在旋翼機以處于或低于預(yù)定最小向前空速閾值的向前速度飛行并且靠近地面(這里，“靠近地面”定義為處于或低于預(yù)定的最小離地高度)時出現(xiàn)。在旋翼機操作過程中，除了飛進LTE區(qū)域外，旋翼機還可以進出正在經(jīng)歷的IGE。在示例性實施例中，處理器305確定旋翼機100是否正在經(jīng)歷IGE并且當確定旋翼機正在經(jīng)歷IGE時發(fā)起視覺警告。當確定旋翼機未正在經(jīng)歷IGE時，將顯示的IGE符號從座艙顯示器318移除。以這種方式，警告飛行員旋翼機飛進和飛出正在經(jīng)歷的IGE。

根據(jù)選擇一(圖4)或選擇二(圖5)實施例支持使旋翼機飛行員警惕LTE，以及然后進一步使飛行員警惕IGE。在圖7中，符號502使飛行員警惕LTE區(qū)域，示出了相應(yīng)的15節(jié)的風速。為了額外使飛行員警惕IGE，在指南針頭符號402內(nèi)，視覺上可區(qū)分的半透明的符號702重疊在旋翼機符號100上。在圖7中，符號702是具有輕微陰影的中心圓，然而符號702的變化是預(yù)期的。

因此，已經(jīng)提供了用于以座艙顯示器上的簡單直觀符號體系來使飛行員警惕潛在意料之外的LTE的方法和系統(tǒng)。所提供的方法和系統(tǒng)估計旋翼機的空速、風速、風向以及旋翼機離地高度以預(yù)測用于LTE區(qū)域的幾種情況。所期望的方法和系統(tǒng)在現(xiàn)有的PFD和/或MFD上覆蓋或疊加簡單直觀的符號體系，以使飛行員警惕潛在LTE。所提供的方法和系統(tǒng)降低了飛行員的認知工作量，且因此增強了飛行員的態(tài)勢感知。

盡管在前面的詳細描述中已經(jīng)提出了至少一個示例性實施例，但是應(yīng)當意識到存在大量變型。還應(yīng)當意識到，這里描述的一個或多個示例性實施例并不意圖以任何方式限制所要求保護的主題的范圍、適用性或配置。相反，前面的詳細描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實現(xiàn)所描述的一個或多個實施例的方便路線圖。應(yīng)當理解，在不脫離權(quán)利要求限定的范圍的情況下，可以在各要素的功能和布置方面做出各種改變，權(quán)利要求限定的范圍包括遞交本專利申請時已知的等同物和可預(yù)見的等同物。