JPH0358958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デイジタル及びアナログの信号形式
の異なる冗長チヤンネルを備えた航空機の安定増
大装置に関するもので、特に、安定増大装置の両
チヤンネルのデイジタル試験及び比較による異常
検出機能を有する航空機の安定増大装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 米国特許第3732501号には、ヘリコプタの安定
増大装置に用いられるデユアルアナログサーボ制
御システムが示されており、このデユアルアナロ
グサーボ制御システムにおいては、単一の負荷を
駆動するとともに、負荷よりフイードバツクされ
る負帰還信号に応じて動作する二つのチヤンネル
のアナログ増幅器を備えたものが記載、されてい
る。このシステムにおいては、一方の増幅器に故
障が生じた場合には、他方の増幅器が負荷に適当
な電流を与えるように構成されており、最悪の場
合でも負荷電流は安定増大装置に対する安全条件
である零に設定される。米国特許第4270168号に
は、特にヘリコプタ用の安定増大装置を制御する
デユアルデイジタル制御システムが開示されてい
る。このシステムでは、正常な動作状態では、各
デイジタルチヤネンルのゲインが50％に設定され
ており、ピツチ、ロール、ヨーの各安定軸に関す
る姿勢制御出力に半分のゲインを与えるように動
作しているが、システムの一方のチヤンネルが動
作を停止するか又は動作不態な状態となつた場合
に、他方チヤンネルのゲインが100％となり、動
作を停止した一方のチヤンネルの姿勢制御出力を
補償するよう構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前者のデユアルアナログサーボ制御システムは
比較的簡単な構成とすることが出来る利点は有る
ものの、自己診断及び故障モードの表示を行なう
ことは非常にむずかしい。他方、後者のデユアル
デイジタル制御システムは本質的に自己診断及び
故障解析を簡単に行なうことは出来るが、一方、
構成が複雑となる欠点を有している。更に、二つ
又はそれ以上のデイジタルコンピユータを使用す
る場合には、各々の動作状態を考慮に入れて各々
のデイジタルコンピユータから出力される状態検
出データが比較し、制御動作を決定しなければな
らない。上記したような、航空機の安定増大装置
においては、例えば、前記米国特許第4270168号
に示すように制御方式のほか、マスター／スレー
ブ方式、多数決方式等の様々な制御方式を採用す
ることが可能である。

また、他の形式のシステムとして、信号形式の
異なる二つ以上のチヤンネルを備えた冗長チヤン
ネルを用いることにより比較的簡単な構成で高度
の冗長性を有するものも現在用いられている。こ
の形式のシステムは安定軸の一つを制御する二つ
のチヤンネルの各々に完全に故障モードの異なる
アナログ信号系の制御チヤンネルとデイジタル信
号系の制御チヤンネルを用いるものである。この
アナログ信号系の制御チヤンネルとデイジタル信
号系の制御チヤンネルでは、二つ以上のチヤンネ
ルが同時に故障する確立を小さくするように、す
べの制御動作が互いに独立して行われるように構
成されている。同一の安定軸を制御するアナログ
信号系の制御チヤンネルの増幅器とデイジタル信
号系の制御チヤンネルのコンピユータの部分とが
同時に故障する確率は二つのアナログ信号系の制
御チヤンネルを用いた場合に、二つの増幅器に同
時に同種の故障が生ずる確率よりもはるかに小さ
いものとなる。また、このシステムでは、デイジ
タル信号系の制御チヤンネルのコンピユータが一
つしか用いられていないので、複数のデイジタル
コンピユータ間における階層分散処理構成を必要
としないため、信号処理の複雑さを軽減すること
が出来る。この形式のシステムは、各軸を制御す
る二つのチヤンネルの方式が異なるために高度の
冗長性を得られ、またデユアルデイジタル制御シ
ステムにくらべて構成が簡単であるけれども、方
式の異なるチヤンネルの一方しか作動していない
か双方が作動しているかについての情報を得られ
ないというデユアルアナログシステムと同様の欠
点をもつている。

そこで、本発明は、ヘリコプタ用の安定増大装
置として、各安定軸に関する姿勢制御に信号形式
の異なる冗長チヤンネルを備えており、自己診断
及び比較モニタリング機能を有し、しかも構成を
可及的に簡素化した装置を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 上記及び上記以外の目的を達成するために、本
発明の構成によれば、航空機の姿勢を制御する複
数の安定軸について姿勢制御を行うための安定増
大装置であつて、前記安定軸の少なくとも一つの
安定軸に対する姿勢を制御するアクチユエータを
アナログ信号系の制御チヤンネルとデイジタル信
号系の制御チヤンネルを用いて制御するように構
成し、前記アナログ信号系の制御チヤンネルをア
ナログ信号系レート・ジヤイロとアナログ制御信
号処理手段で構成するとともに、前記デイジタル
信号系の制御チヤンネルを、デイジタル信号系レ
ート・ジヤイロと制御信号処理手段とによつて構
成し、前記デイジタル信号系の制御信号処理手段
は、航空機の離陸前に前記アナログ信号系レー
ト・ジヤイロと前記デイジタル信号系レート・ジ
ヤイロの双方に試験信号を供給するとともに、該
試験信号に応じて各レート・ジヤイロより出力さ
れる出力信号が所定の許容範囲外となつたときに
これを検出して異常検出信号を発生する一方、航
空機の飛行中にアナログ信号系レート・ジヤイロ
の発生する出力信号と前記デイジタル信号系レー
ト・ジヤイロの出力する出力信号とを比較し、両
出力信号の差が所定値以上となつたときに異常検
出信号を発生するようにしたことを特徴とする航
空機の安定増大装置が提供される。

上記のように構成した本発明の構成によれば、
ヘリコプタのピツチ、ロール、ヨーの三つの安定
軸に対する姿勢制御がアナログ信号系の制御チヤ
ンネルとデイジタル信号系の制御チヤンネルを備
えた安定増大装置により制御され、デイジタル信
号系の制御チヤンネルは飛行前にアナログ信号系
レート・ジヤイロとデイジタル信号系レート・ジ
ヤイロの試験を行ない、かつ飛行中に各安定軸の
アナログ信号系の制御チヤンネルのレート・ジヤ
イロの出力とデイジタル信号系の制御チヤンネル
のレート・ジヤイロの出力との間の比較を行なう
デイジタルコンピユータ等のデイジタル信号処理
手段で構成されている。

本発明の利点として、各安定軸に関する姿勢制
御がアナログ信号系の制御チヤンネル及びそれと
は全く異なるデイジタル信号系の制御チヤンネル
の双方に応じて行われることにより冗長安定性が
高められ、かつ自己試験および比較モニタリング
機能がアナログ信号系の制御チヤンネル及びデイ
ジタル信号系の制御チヤンネルの双方にわたつて
デイジタル信号系のシステムのみで実行され、し
かも階層分散型処理によるデイジタルコンピユー
タシステムの複雑さが回避される。

［実施例］ 本発明は以下の説明から当業者が容易に利用可
能な装置および技術により種々の形態で容易に実
施され得る。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点
は以下にその代表的な実施例について図面により
詳細に説明するなかで一層明らかになろう。

さて第１図を参照すると、エンジン１１により
回転される主回転翼１０の羽根は、サーボ機構１
６に機械的に連結され、このサーボ機構の動作に
従つて三つの支持点１４の各々を中心に傾動され
るスウオツシユ・プレート１２の傾斜位置に応じ
てピツチが変更される。サーボ機構１６は、ミキ
サ１８に接続されている。ミキサ１８は、同時ピ
ツチ制御チヤンネル２４、ロール制御チヤンネル
２５およびピツチ制御チヤンネル２６の各制御出
力に応じた三つの機械的入力を混合して、主回転
翼の羽根のピツチを制御するピツチ制御信号に変
換する。サーボ機構１６は、このピツチ制御信号
に応じてスウオツシユ・プレート１２を三つの支
持点を中心に傾動駆動する。

ヘリコプタの尾部回転翼２８の羽根はサーボ機
構３２によつてピツチの調整が行なわれる。サー
ボ機構３２は、ヨー制御チヤンネル３６から与え
られる機械的入力に応じてピツチ・ビーム３０を
駆動して尾部回転翼２８のピツチを調節する。

ヨー制御チヤンネル３６及び上記した他の制御
チヤンネルは、それぞれ周知のいかなる構成とす
ることも出来るものである。

図示の実施例においては、ヨー制御チヤンネル
３６の、代表的な構成においては、ペダル４２若
しくは例えばヨー制御外部ループのアクチユエー
タ等で構成する自動飛行制御システムの一部によ
り駆動され得る機械的結合部４０と連結された安
定増大装置のアクチユエータ３８が設けられてい
る。ペダル４２及びアクチユエータ４４によるヨ
ー制御は、アクチユエータ４４によつて発生され
る運動がペダル４２に伝達されるように機械的結
合部４０により相互連結されているので、外部ル
ープ制御と呼ばれる。一方、安定増大装置のアク
チユエータ３８による制御は、機械的結合部４０
の動作位置とは無関係に、サーボ機構３２に入力
３４として与えられる機械的信号を変化させるの
で、内部ループ制御と呼ばれる。安定増大装置の
アクチユエータ３８は、流体圧供給源（図示せ
ず）から供給される圧力流体の流れを電磁コイル
５０，５２の動作状態により制御されて圧力流体
の流量を制御する電磁弁４８によつて所望の応答
速度で駆動されるように構成されている。

なお、各安定軸当りの制御チヤンネル数が単一
のシステムでは電磁コイル５０，５２はただ１つ
しか必要としないが、前記のデユアルデイジタル
制御システムのようにデユアル冗長システムでは
安定増大装置のアクチユエータに対して二つの電
磁コイルを必要とすることは周知のとおりであ
る。このようなシステムにおいては、正常状態で
は二つの電磁コイルの各コイルに供給される駆動
信号のゲインは所要ゲインの50％に設定され、二
つの制御チヤンネルのうちの一方に異常が発生し
た場合には他方コイルの供給される駆動信号のゲ
インが100％となつて、フエイルセーフ動作が行
なわれるように構成されている。

本発明によれば、一方の電磁コイル５０はアナ
ログ増幅器回路５４に接続されており、このアナ
ログ増幅器回路５４より供給される増幅出力によ
つて駆動されている。また、他方の電磁コイル５
２はデイジタルコンピユータシステム５６に接続
され、このデイジタルコンピユータ５６より供給
される制御出力によつて駆動される。これらの電
磁コイル５０，５２には、それぞれアナログ増幅
器回路５４又はデイジタルコンピユータ５６から
増幅出力又は制御出力が供給されたときに励磁さ
れる構成となつている。特に、電磁コイル５０
は、リレーコイル５７が付勢されてリレー接点５
８が図示の接地側位置から接続側位置、すなわち
増幅器回路５４とを接続する位置に切換えられた
ときに、増幅器回路５４より供給される増幅出力
によつて駆動される。

なお、アクチユエータ３８の電磁コイル５０と
これに接続されたアナログ増幅器回路５４は、後
述するアナログ信号系ヨー・レート・ジヤイロ７
０とともにヨー軸に対するアナログ信号系制御チ
ヤンネルを構成し、一方、アクチユエータ３８の
電磁コイル５２とデイジタルコンピユータシステ
ム５６は後述するデイジタル信号系ヨー・レー
ト・ジヤイロ７４とともにヨー軸に対するデイジ
タル信号系制御チヤンネルを構成している。ま
た、アナログ信号系制御チヤンネルのアナログ増
幅器５４はアナログ制御信号処理手段を構成し、
デイジタル信号系制御チヤンネルのデイジタルコ
ンピユータシステム５６はデイジタル制御制御信
号処理手段を形成している。

上記の構成において、ヨー軸に対するアナログ
制御チヤンネルが切断されているときには、コイ
ル５７は消勢され、リレー接点５８は電磁コイル
５０を図示のように接地する。リレーコイル５７
及びリレー接点５８は一般に増幅器回路５４の内
部に設けられているが、第１図では図面をわかり
やすくするため外部に示されている。

図示されてはいないが、デイジタルコンピユー
タシステム５６は増幅器回路５４及び電磁コイル
５０に関して説明したリレー５７，５８と同様の
ハードウエア回路をコイル５２に対して有してい
る。この形式の出力回路を有するコンピユータは
前記米国特許第4270168号に開示されている。ア
ナログ安定増大装置が、例えば制御パネル６２
（第１図の最下部）内のスイツチ６０により投入
により動作を開始すると、導線６４上の投入信号
がリレーコイル５７を励磁する。これとともに、
デイジタル安定増大装置も、例えば制御パネル６
２内のスイツチ６６の投入よつて動作を開始し
て、導線６８上のデイジタル投入信号をアナログ
増幅器回路５４に出力して、アナログ増幅器回路
５４のゲインをその設定ゲインの半分に減少させ
る。これにより、アナログ増幅器回路５４及びデ
イジタルコンピユータシステム５６は対応する電
磁コイル５０，５２の各々に対して必要な駆動電
流の半分ずつを供給することになる。

本発明によれば、アナログ増幅器回路５４の入
力及び出力のモニタリングが行なわれる。たとえ
ば、アナログ信号系のヨー・レート・ジヤイロ７
０の出力信号をアナログ増幅器回路５４に与える
出力導線７２はデイジタルコンピユータシステム
５６にも接続されているので、アナログ信号系の
ヨー・レート・ジヤイロ７０によりアナログ増幅
器回路５４に与えられる信号のモニタリングが行
なわれ得る。同様に、デイジタル信号系のヨー・
レート・ジヤイロ７４が導線７５により、前記米
国特許第4270168号に開示されているように、デ
イジタルコンピユータシステム５６に接続されて
おり、電磁コイル５２に対する指令信号を発する
ための入力を与えるとともに、飛行中のシステム
の健全性に関するモニタリング中にデイジタル信
号系のヨー・レート・ジヤイロ７４の導線７５上
の出力をアナログ信号系のヨー・レート・ジヤイ
ロ７０の導線７２上の出力と比較するための比較
モニタリング機能を可能にする。デイジタルコン
ピユータシステム５６は特に前記米国特許第
4270168号明細書の第１図および第２図に記載さ
れているように適当なジヤイロ入力部、出力制御
部などを用いてさまざまな形態で実現され得るの
で、ここではこれ以上に詳細に説明する必要はな
い。

電磁コイル５０に対するアナログ増幅器回路５
４の作用は、導線７７上の抵抗器７６の両端に生
ずる電圧降下を検出し、この電圧降下をデイジタ
ルコンピユータシステム５６に与えることによつ
てモニタされる。同様に、電磁コイル５２から導
線７８を介してフイードバツクされる信号が（前
記米国特許出願第4270168号明細書の第２図によ
り説明されているような仕方で）デイジタルコン
ピユータシステム５６によりモニタされる。こう
して、飛行中のモニタリング中に電磁コイル５
０，５２に与えられる指令を比較するため導線７
７，７８上の２つの信号が求められる。

アナログ信号系の飛行前の点検試験を可能とす
るために、アナログ信号系のヨー・レート・ジヤ
イロ７０は第２図に関して後述する要領でデイジ
タルコンピユータシステム５６により与えられる
導線８２上のジヤイロ試験信号に応じて動作する
ように構成される。導線８２上の信号は、使用さ
れている特定のジヤイロにその全スケールの約半
分に等しい出力を所与のレート方向に生じさせる
ように設定されており、このジヤイロ試験信号に
応じて発生されるアナログ信号系のヨー・レー
ト・ジヤイロ７０の出力は導線７２を経てデイジ
タルコンピユータシステム５６に転送される。周
知のように、典型的なレート・ジヤイロは回転速
度の指標としての可変周波数信号を生ずるピツク
アツプつきのスピニング・モータを含んでおり、
その出力信号は復調回路およびフイルタを介し
て、回転速度に比例する直流電圧に変換される。
レート・ジヤイロの上述したようなテストを可能
とするために、レート・ジヤイロには、導線８２
上のジヤイロ試験信号に応じて動作するトルク発
生装置が設けられている。このようにトルク発生
装置を持つレート・ジヤイロは、数種類市販され
ている。例えばこの種のレート・ジヤイロとして
は米国コネチカツト州ウオータバリ所在のインタ
ーナシヨナル・タイム・コーポレーシヨンにより
市販されているモデル402525のレート・ジヤイロ
がある。

ロール制御チヤンネル２５およびピツチ制御チ
ヤンネル２６は、増幅器回路５４内で与えられる
ゲイン定数および時定数とアクチユエータ４４に
与えられる信号の特性を除いて、前記のヨー制御
チヤンネル３６とほぼ同一である。なお、ロール
及びピツチ制御チヤンネル２５，２６はいずれも
ペダル４２ではなく当業者に周知のように周期ピ
ツチ・レバー８４を介して入力される操作入力に
応じて動作する。これらの制御チヤンネルの各々
は、それぞれと所望の特性でロールおよびピツチ
にを検出するように適当に配設されたアナログ信
号系のレート・ジヤイロ８６，８８の出力に応じ
て動作する。デイジタルコンピユータシステムも
同様にデイジタル信号系のロール・レート・ジヤ
イロ９０およびピツチ・レート・ジヤイロ９２に
応じて動作する。こうして、三つの安定軸（ピツ
チ、ロールおよびヨー）の各々に、対応する安定
増大装置アクチユエータ（３８など）の電磁コイ
ル（５０，５２など）の一つをそれぞれ駆動する
二つアナログ信号系の制御チヤンネルとデイジタ
ル信号系の制御チヤンネルが設けられている。ア
ナログ信号系の制御チヤンネルの各々はヨー制御
チヤンネル３６について説明したように周知の増
幅器及び流体圧サーボ機構により構成され、また
デイジタル信号系の制御チヤンネルの各々は前記
米国特許第4270168号に開示されているものと本
質的に同一のコンピユータシステム５６により構
成され得る。アナログ信号系のロール制御チヤン
ネル２５に対するデイジタル信号系のロール制御
チヤンネルの弁コイル（ヨー・チヤンネルに対す
る電磁コイル５２と同様）は前記米国特許第
4270168号明細書の第１図および第２図に示され
ているロール内部ループの電磁弁６９の電磁コイ
ル６８と等価である。デイジタルは駆動されるロ
ール制御電磁弁の電磁コイルの付勢及び消勢は前
記米国特許第4270168号明細書の第２図中の電磁
コイル６８について説明されている要領で行なわ
れ得る。また、ロール安定軸のデイジタル信号系
の制御チヤンネルに対する計算は前記米国特許第
4270168号の明細書の第１６図に開示されている
過程を簡単化したものであつてよい。実際、本発
明におけるデイジタル・システムの必要条件は米
国特許第4270168号に開示されているデユアル・
デイジタル・システムに較べてはるかに簡単であ
る。

制御パネル６２には、安定増大装置のデイジタ
ル信号系の制御チヤンネル若しくはアナログ信号
系の制御チヤンネルの故障を表示するために、第
２図により一層詳細に説明するように動作可能な
デイジタル故障表示器９４およびアナログ故障表
示器９６が設けることが出来る。それにより操縦
者はスイツチ６０，６６により制御チヤンネルの
一方若しくは双方を切離すことができる。

第２図は第１図の実施例においてデイジタルコ
ンピユータシステムにより実行される代表的な動
作が簡単化してしめす論理フローチヤートであ
る。この第２図のプログラムはエントリポイント
１００で開始され、初期設定ルーチン１０１が実
行される。デイジタルコンピユータ内のプログラ
ムの進め方とのに関係で、いくつかのステツプ及
び処理動作が他ステツプの処理に先立つて実行す
ることが出来る。また多くの場合、ある一つの実
行サイクルの処理を実行するために必要なデータ
は、現在実行中の実行サイクルで得られても先行
する実行サイクルで得られていてもよいので、特
定の順序は重要ではない。一例として、ユーテイ
リテイ・プログラム（たとえばロール安定性増強
のデイジタル・コンポーネントの計算）が、前記
米国特許第4270168号に記載されているように時
間間隔をおいた割り込み指令に応じて、メモリの
合計検査などのような自己診断ルーチンに対する
バツクグラウンド時間（インターラプト期間）の
すべてを利用して実行されるように構成されてい
てもよい。

第２図に示すプログラムにおいては、コンピユ
ータ自体が正常に動作中であり、安定増大装置機
能ならびに飛行前および飛行中試験およびモニタ
リング機能を実行し得るか否かに関するデイスク
リート情報を与えるために、コンピユータシステ
ムの自己診断サブルーチン１０２が実行される。
一つのユーテイリテイ・プログラム１０３で、後
記の目的で擬似航空機軸ピツチ・レート、ロー
ル・レートおよびヨー・レートを得るのに用いら
れるオイラー係数（垂直ジヤイロおよびヘツテン
グ・ジヤイロのロール・チヤンネル出力と地球垂
直軸の正弦値及び余弦値）が計算される。自己診
断ルーチン１０２を実行した結果としてコンピユ
ータ故障の情報が与えられていなければ、ステツ
プ104の出力は肯定的（Ｙ）であり、ステツプ105
によりデイジタルおよびアナログ信号系の制御チ
ヤンネルの双方が投入されているか否かが判定さ
れる。この判定の結果が否定的（Ｎ）であれば、
飛行前試験を実行する理由はないので、ルーチン
はリターンポイント１０６を経て第２図の割り込
みプログラム実行終了して、メインルーチンに戻
る。同様に、ルーチン１０２のコンピユータ自己
診断によりコンピユータの故障が示されれば、ス
テツプ104の出力は否定的となり、ステツプ107に
よりデイジタル故障表示器９４（第１図の制御パ
ネル６２内）がセツトされ、またプログラムはリ
ターンポイント１０６を経てコンピユータ他のプ
ログラムへ進むことになる。

ステツプ104及び105により、コンピユータが故
障しておらずかつ安定増大装置の両制御チヤンネ
ル（アナログおよびデイジタル）が投入されてい
ることが示されると、ステツプ108によりヘリコ
プタが地上にあるか否かが判定される。この判定
は次の３つの因子により行なわれる。第一にヘリ
コプタの車輪１１０（第１図）に荷重がかかつて
いるか否かが車輪支持構造に取付けられているセ
ンサから導線１１０（第１図）上の信号に基づい
て判定される。この場合、車輪に荷重がかかつて
いる状態であれば、ヘリコプタは地上にあると判
定される。第二に、回転翼が制動されているか否
かが回転翼１０（第１図）から導線１１２上に出
力される信号により判定される。この場合には、
回転翼が制動されていれば、回転翼は回転してい
ないことが示される。第三に、エンジントルクが
回転翼に加えられているか否かがエンジン１１
（第１図）から導線１１４上に出力される信号に
基づいて判定される。この場合、エンジントルク
が加えられていなければ、回転翼が（制動装置の
抵抗に打ち勝つて）回転し始めることもないこと
が示される。ステツプ108の判定結果が肯定的で
あれば、安定増大装置に入力を与えても安全であ
り、航空機を危険状態にするおそれがないことが
示される。したがつて、ジヤイロの飛行前試験が
許可される。そしてステツプ115で、たとえば信
号導線７２上の一つまたはそれ以上のジヤイロ出
力信号から、ジヤイロが始動されているか否かが
判定され、もしジヤイロが始動されていなけれ
ば、ステツプ116における20秒間の遅延の後に判
定ステツプ108が繰返される。ステツプ115の判定
結果が肯定的であれば、ジヤイロ自体の試験が実
行される。ジヤイロの地上試験は、本発明の第一
の特徴によれば、各ジヤイロの出力に応じて種々
の安定軸のアナログ信号系の制御チヤンネル及び
デイジタル信号系の制御チヤンネルにより発せら
れる指令の地上試験と組み合わせて行なわれる。
もしヘリコプタが地上にあれば、ジヤイロ出力は
零のはずであり、またもしヘリコプタが船のデツ
キ上にあれば、ジヤイロは船の比較的遅い運動に
伴う小さな出力を生じているかもしれないが、ジ
ヤイロが最初に始動されると、ジヤイロは定格出
力を生じようとする。地上試験は、各ジヤイロの
試験出力を同一ジヤイロの定格出力と比較するこ
とと、ジヤイロの定格出力および試験出力の双方
で各安定軸に対して発せられるデイジタル指令
を、同一安定軸に対して発せられるアナログ指令
と比較することとを含んでいる。しかし、ジヤイ
ロの故障によつて指令比較が誤まつて行なわれる
ことのないように、各ジヤイロの定格出力と試験
出力との比較が指令比較に先立つて行なわれる。

第２図でステツプ115により、ジヤイロが始動
され地上試験が開始し得ることが示されると、サ
ブルーチン１１６により安定軸のすべてのアナロ
グ信号系の制御チヤンネル及びデイジタル信号系
の制御チヤンネルの双方に対するジヤイロ出力お
よび指令が読取られる。次いで、ステツプ117に
より地上フラグがセツトされているか否かが判定
される。これは後記のように地上試験を通じてプ
ログラム進行のトラツクを維持するフラグであ
る。地上試験の開始時には、地上フラグは常にリ
セツト状態にある。従つて最初のステツプ117の
判定結果は否定的であり、ステツプ118で地上フ
ラグをセツトし、またステツプ119においてジヤ
イロ試験信号をセツトする。それにより各レー
ト・ジヤイロにトルクを加えられて、第１図で先
に説明したように出力を生じる。プログラムがい
かに組まれているかに関係して、各ジヤイロから
安定な出力を生ずる時間をジヤイロ試験信号に与
えるためにステツプ119で一旦第２図の試験ルー
チンを通る第１回目の実行を完了してもよい。他
方、前記米国特許第4270168号に一層完全に開示
されているように、ジヤイロ試験信号のセツト
は、第２または第４プログラム・サイクルの完了
後にしか到達されない地上試験プログラムで行な
われ、それにより試験信号に応答してジヤイロの
作動が安定化するための十分な時間を与えるよう
に構成されてもよい。第２図の実施例では、ジヤ
イロ試験信号のセツトにより地上試験ルーチンを
通る第１回目の実行サイクルを完了し、コンピユ
ータは他のプログラムを実行するために第２図の
プログラムの実行をトランスフア・ポイント１０
６で終了する。

次回の実行サイクルでは、判定ステツプ104、
105、108および115の結果がなお肯定的であると
仮定して、ステツプ116により再び三つの安定軸
の各々のアナログ信号系の制御チヤンネル及びデ
イジタル信号系の制御チヤンネルの双方のジヤイ
ロ出力及び指令がコンピユータに読込まれる。し
かし、この第二回目の実行サイクルではジヤイロ
出力はその試験出力であり、また指令はジヤイロ
試験出力に応答して発せられたものである。ま
た、この第二回目の実行サイクルでは判定ステツ
プ117の結果は肯定的であるから、ステツプ120に
よりジヤイロ試験信号はリセツトされて、もはや
ジヤイロに与えられなくなる。次にステツプ121
で全部で６つのジヤイロをカウントするのに用い
られたポインタがリセツトされ、ステツプ122で
ポインタは第１のジヤイロ（たとえばピツチに対
するアナログ信号系の制御チヤンネルの第１図の
ピツチ・レート・ジヤイロ８８）にセツトされる
ように進められる。次に定格出力（ジヤイロ試験
信号の発生前にサブルーチン１１６によりコンピ
ユータに読込まれたもの）が試験出力（ジヤイロ
試験信号の発生後にサブルーチン１１６によりコ
ンピユータに読込まれたもの）と比較される。も
し定格出力および試験出力の相違が許容限度内で
あれば、比較ステツプ123の結果は肯定的である
が、もし両出力が許容限度以上に相違していれ
ば、ステツプ123の比較結果は肯定的であり、ス
テツプ124でジヤイロの故障を示しかつそのジヤ
イロ（ピツチ・レート・ジユイロ８８）のポイン
タを含むコードがセツトされる。このコードは保
守員に修理の必要性を伝えるのに用いられ得る。
次にステツプ125で、ステツプ123により故障と判
定されたジヤイロは番号１、２および３を付され
ているアナログ信号系のジヤイロ（第１図のジヤ
イロ８８，８６および７０）であるか番号４、５
および６を付されているデイジタル信号系のジヤ
イロ（第１図のジヤイロ９２，９０および７４）
であるかが、コードに含まれているジヤイロ・ポ
インタにより判定される。もしポインタが４以上
にセツトされていれば、ステツプ123により故障
と判定されたジヤイロはデイジタル信号系のジヤ
イロであるから、ステツプ126で（第１図の制御
パネル６０内のデイジタル故障表示器９４）にデ
イジタル故障表示が行なわれる。しかし、もしス
テツプ125の判定結果が肯定的であれば、３以下
の番号を付されているアナログ信号系のジヤイロ
が故障したのであり、（第１図のアナログ故障表
示器９６に）アナログ故障表示が行なわれる。故
障が安定増大装置のアナログ信号系の制御チヤン
ネルとデイジタル信号系の制御チヤンネルとに分
けられることにより、操縦者は健全なチヤンネル
を投入するように支持される。比較ステツプ123
の結果が否定的であり、故障が指示されていると
きは常に、残りの地上試験（定格入力による指令
の比較および試験入力による指令の比較）は実行
されず、プログラムはリターンポイント１０６を
通つてプログラムの他の部分に進む。

いまジヤイロの各々が正常に作動していると仮
定すると、比較ステツプ123の結果は各ジヤイロ
に対して肯定的であり、ステツプ128でジヤイ
ロ・ポイントが６に達しているか否かが判定され
る。もし６に達していなければ、ステツプ122で
ポインタが進められ、次のジヤイロに対する比較
がステツプ123で行なわれる。しかし、ステツプ
128の判定結果が肯定的であれば、すべてのジヤ
イロがその定格出力をその試験出力と比較され、
いずれも正常と判定されたことを意味する。次い
で、指令比較サブルーチン１２９が、たとえばピ
ツチ、ロールおよびヨーの順序で三つの安定軸の
各々を試験するトラツクを維持する安定軸ポイン
タがステツプ130でリセツトされることにより開
始される。次にステツプ131で安定軸ポインタが
第１の安定軸（たとえばピツチ）に対するポイン
トに進められる。そしてステツプ132で、その安
定軸のアナログ信号系の制御チヤンネルにより発
せられた指令とその安定軸のデイジタル信号系の
制御チヤンネルにより発せられた指令との比較が
二つの弁コイルからの負帰還信号（ヨー軸に対し
ては第１図の導線７７，７８上の信号、他の２つ
の軸に対しても同様の導線上の信号）を比較する
ことによつて行なわれる。もし二つの指令がほぼ
一致していなければ、ステツプ132における比較
結果は否定的であり、ステツプ127でアナログ故
障表示が行なわれる。なぜならば、比較ステツプ
123の肯定的結果が６つのジヤイロのすべてにつ
いて得られなければ指令比較サブルーチン１２９
は開始されず、また判定ステツプ104でコンピユ
ータが健全であることが示されなければ地上試験
そのものが実行されないからである。適当な自己
試験を行なうことにより、自己試験の結果は98％
またはそれ以上の信頼性をもつて得られ、また自
己試験の結果によりコンピユータが正常に作動し
ていることが示されたとき、検出されない故障が
三つの安定軸のすべてに同時に生起する確率は非
常に小さい。従つて、アナログ指令およびデイジ
タル指令の所定限度以上の相違がアナログ信号系
の制御チヤンネルの故障に起因すると判定するこ
とは妥当である（コンピユータ自己試験によりコ
ンピユータが健全であることが示されないかぎり
指令比較は行なわれない）。

比較ステツプ132によりアナログ指令およびデ
イジタル指令の相違が所定限界内であることが示
されれば、次にステツプ133で三つの安定軸のす
べてについて指令比較が行なわれたか否かが判定
され、もし否であれば、ステツプ131および132が
次の安定軸に対して繰返される。しかし三つの安
定軸についての指令比較がすべて肯定的結果で完
了すれば、ステツプ134で地上フラグがまだセツ
トされているか否かが判定される。地上フラグが
まだセツトされていることは、それまでに行なわ
れた指令比較サブルーチン１２９がジヤイロの定
格出力に基づく第一回目の実行サイクルであるこ
とを意味し、従つて第二回目の実行サイクルに進
まなければならない。すなわち、ステツプ134か
らの肯定的結果により、ステツプ135で地上フラ
グがリセツトされ、次いでサブルーチン１２９が
繰返され、今回は前回のようにジヤイロの定格出
力ではなくその試験出力に基づいて発せられたア
ナログ指令とデイジタル指令との比較が三つの安
定軸の各々について行なわれる。もし指令比較の
結果として所定限度以上の相違が示されれば、前
記のようにステツプ127によりアナログ故障表示
が行なわれる。しかし、もし三つの安定軸につい
ての指令比較の結果がすべて肯定的であれば、ス
テツプ133の判定結果は肯定的であり、また第二
回目の実行サイクルではステツプ134の判定結果
は否定的であるから、プログラムはリターン・ポ
イント１０６を通つてプログラムの他の部分へ進
められる。

航空機の飛行中、各安定軸に対する指令が飛行
前試験に関して先に説明したように比較され、加
えてジヤイロの出力が比較され、もしそれらが許
容限度以上に相違していれば、それらは次いで前
記米国特許第4270168号に記載されているように
垂直ジヤイロおよびヘツデイング・ジヤイロから
導出された擬似レート・ジヤイロ信号と比較され
る。特に、もし判定ステツプ108により航空機が
地上にないことが示されれば、飛行中試験が実行
される。飛行前（地上）試験と同様に、もしジヤ
イロ誤差が示されていなければ、両指令の所定限
度以上の相違はアナログ信号系の制御チヤンネル
の故障の結果として表示される。なぜならば、デ
イジタル信号系の制御チヤンネルが正常に作動し
ていることは、飛行中試験を行なうに先立つて判
定ステツプ104により確認されているからである。

飛行中試験はジヤイロ出力および指令出力を読
むサブルーチン１３８で開始する。次いで三つの
安定軸のトラツクを維持するのに用いられるポイ
ンタがステツプ139でリセツトされ、ポインタは
ステツプ140で第一の安定軸（たとえばピツチ）
に対するポイントに進められる。次いで、その安
定軸ポインタにより同定される安定軸のデイジタ
ル信号系の制御チヤンネルのレート・ジヤイロの
出力が、同じ安定軸のアナログ信号系の制御チヤ
ンネルのジヤイロ出力と比較される。もしジヤイ
ロ出力が所定限度以上に相違していれば、比較ス
テツプ141の結果は否定的であり、ステツプ142に
よりジヤイロ故障の発生を示すコードがセツトさ
れる。このコードは、どの安定軸のジヤイロが故
障したのかを判定するために用いられる安定軸ポ
インタをも含んでいる。次にサブルーチン１４３
により、同定された安定軸（ピツチ、ロールまた
はヨー）に対する擬似レート（擬似的な角速度）
が先にサブルーチン１０３で計算されたオイラー
係数を用いて計算される。当業者に知られている
ように、垂直ジヤイロおよびヘツデイング・ジヤ
イロは大地座標系に関してロールおよびピツチ角
度およびヘツデイング角度のトラツクを維持す
る。これらの３つのすべてを考慮に入れ、それら
を航空機座標系に変換し、かつそれらの微分値を
求めることにより、任意の安定軸（ピツチ、ロー
ルおよびヨー）に対する擬似レートが容易に計算
される。軸ポインタにより同定された特定の軸に
対する擬似レートは比較ステツプ144において、
試験中の軸のデイジタル信号系の制御チヤンネル
に接続されているレート・ジヤイロの出力と比較
され、かつ同じ軸のアナログ信号系の制御チヤン
ネルに接続されているレート・ジヤイロの出力と
比較される。デイジタル・ジヤイロおよびアナロ
グ・ジヤイロのいずれが擬似レートに最も近いと
判定されたかに関係して、アナログ故障もしくは
デイジタル故障がそれぞれに対応するステツプ
145、146により表示される。さらに、比較ステツ
プ144により擬似レートに最も近いと判定された
ジヤイロの出力はそれぞれに対応する別の比較ス
テツプ148、149において擬似レートと比較され、
そのジヤイロが健全であるとみなし得るほどにそ
のジヤイロの出力が擬似レートに近いか否かが判
定される。判定の結果が否定的であれば、それぞ
れに対応するステツプ150、151でデイジタルまた
はアナログ故障が表示される。換言すれば、擬似
レートに最も近いジヤイロも健全とみなさなけれ
ば、両チヤンネルが故障しているものとして表示
され、プログラムはリターン・ポイント１０６を
通つてプログラムの他の部分に進む。他方、ジヤ
イロの一方が健全であるとみなし得るほどに擬似
レートに近ければ、ステツプ152により三つの安
定軸のすべてが処理されたか否かが伴定される。
判定の結果が否定的であれば、ルーチンはステツ
プ140に戻り、安定軸ポインタを進めた上で、両
ジヤイロ間の比較、さらに場合によつては、いず
れかのジヤイロと擬似レートとの比較が行なわれ
る。最終的に、両ジヤイロが相互に一致し、もし
くはいずれかのジヤイロが擬似レートと一致する
と仮定すれば、ステツプ152の判定結果は肯定的
となり、指令比較のためのサブルーチン１２９が
開始される。このサブルーチンは前記と同一の仕
方で進められ、ある軸に対するデイジタル指令と
アナログ指令との間に不一致はアナログ故障によ
るものとみなされて、ステツプ127で表示される。
三つの安定軸のすべてに対する両指令の相互比較
が肯定的結果で完了すると、ステツプ134に到達
する。地上フラグは地上試験中しかセツトされて
いないので、飛行中試験の場合にはステツプ134
の判定結果は常に否定的である。しかし、必要で
あれば、ステツプ108の判定結果が否定的であれ
ば常にジヤイロ試験信号をリセツトしかつ地上フ
ラグをリセツトするステツプを判定ステツプ108
とサブルーチン１３８との間に挿入し、それによ
つて航空機がジヤイロに加えられる試験信号によ
り離陸しないことと航空機の飛行中にはプログラ
ムが正しくステツプ134を通つてリターン・ポイ
ントに達することとを保証することもできる。他
方、飛行前試験は離陸に先立つて完了し得るよう
に操縦者による呼出しに応答して実行されてもよ
い。

［効果］ 本発明によれば、地上で各ジヤイロの定格出力
と試験出力との比較により、故障しているジヤイ
ロが表示され、またコンピユータの自己試験およ
び各ジヤイロの試験の後に各安定軸ごとにアナロ
グ指令とデイジタル指令との比較が行なわれない
ことにより、両指令の不一致はその安定軸に対す
るアナログ信号系の制御チヤンネルの故障として
表示される。同様に、飛行中に各軸ごとにアナロ
グ信号系の制御チヤンネルのジヤイロ出力とデイ
ジタル信号系の制御チヤンネルのジヤイロ出力と
の比較（その結果が不一致の場合には、垂直およ
びヘツデイング・ジヤイロから計算された擬似レ
ートに近いほうのジヤイロ出力と擬似レートとの
比較）が両チヤンネルからの指令の比較に先立つ
て行なわれ、またコンピユータが正常であること
は最初に自己試験の通過により確認されているの
で、両チヤンネルからの指令の不一致はアナログ
信号系の制御チヤンネルの故障によるものとみな
して表示される。上記のような故障箇所に関する
表示から操縦者は正常なチヤンネル（デイジタル
もしくはアナログ）を知ることができる。従つ
て、ヘリコプタは方式の異なる冗長チヤンネルの
一方が故障した後でも安定増大装置を使用し続け
ることができる。本発明によれば、コンピユータ
の自己試験およびコンピユータによる両チヤンネ
ルの故障解析が行なわれることにより安定増大装
置の信頼性が高められるだけでなく、故障時には
いずれのチヤンネルを使用すべきかについての情
報の信用度が高められる。このことは操縦者が、
安定増大装置の両制御チヤンネルの一方が故障し
他方のみで作動しているかどうかに絶えず注意す
ることなく、それ以外の事柄に注意を向けること
を可能にする。他方、本発明によれば、前記米国
特許第4270168号に記載されているデユアルコン
ピユータシステムのように両コンピユータの不一
致は検出された一方のコンピユータはなお正常で
あるときに両チヤンネルの自動切離しが行なわれ
ることは回避される。

以上の説明は本発明の１つの実施例に関するも
のであり、ハードウエアおよびプログラムを種々
に変更した場合にも同様に所望の結果が得られる
ことは理解されよう。特に、試験の詳細な内容、
試験に用いられるプログラムの詳細なステツプお
よび応動の仕方は本発明の開示に基づいて当業者
に周知の手法を用い種々のデイジタルコンピユー
タの種々のプログラミングによりほとんど無限に
近い種類の変形が可能である。本発明をその典型
的な実施例について図示し説明してきたが、本発
明の範囲から逸脱することなく上記および他の
種々の変更、省略および追加が行なわれ得ること
は当業者により理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は自己試験機能を有するアナログおよび
デイジタル冗長チヤンネルを備えた三つの姿勢制
御のための安定軸に関するヘリコプタの安定増大
装置の簡単化したブロツク図である、及び第２図
は第１図の実施例においてデイジタルコンピユー
タシステムにより実行される典型的な動作の簡単
化した論理フロー図である。 １０……主回転翼、１１……エンジン、１２…
…スウオツシユ・プレート、１４……支持点、１
６……サーボ機構、１８……ミキサ、２０……２
２……機械的入力、２４……同時ピツチ・制御チ
ヤンネル、２５……ロール・制御チヤンネル、２
６……ピツチ・制御チヤンネル、２８……尾部回
転翼、３０……ピツチ・ビーム、３２……サーボ
機構、３４……機械的入力、３６……ヨー・チヤ
ンネル、３８……アクチユエータ、４０……機械
的連結部、４２……ペダル、４４……ヨー外部ル
ープアクチユエータ、４８……電磁弁、５０，５
２……電磁コイル、５４……アナログ増幅器回
路、５６……デイジタルコンピユータシステム、
５７……リレー・コイル、５８……接点、６０…
…スイツチ、６２……制御パネル、６６……スイ
ツチ、６８……電磁コイル、６９……ロール内部
ループ弁、７０，７４……ヨー・レート・ジヤイ
ロ、７６……抵抗器、８４……周期ピツチ・レバ
ー、８６，９０……ール・レート・ジヤイロ、８
８，９２……ピツチ・レート・ジヤイロ、９４…
…デイジタル故障表示器、９６……アナログ故障
表示器、１１０……車輪。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 航空機の姿勢を制御する複数の安定軸につい
   て姿勢制御を行うための安定増大装置であつて、
   前記安定軸の少なくとも一つの安定軸に対する姿
   勢を制御するアクチユエータをアナログ信号系の
   制御チヤンネルとデイジタル信号系の制御チヤン
   ネルを用いて制御するように構成し、 前記アナログ信号系の制御チヤンネルをアナロ
   グ信号系レート・ジヤイロとアナログ制御信号処
   理手段で構成するとともに、 前記デイジタル信号系の制御チヤンネルを、デ
   イジタル信号系レート・ジヤイロと制御信号処理
   手段とによつて構成し、 前記デイジタル信号系の制御信号処理手段は、 航空機の離陸前に前記アナログ信号系のレー
   ト・ジヤイロと前記デイジタル信号系のレート・
   ジヤイロの双方に試験信号を供給するとともに、
   該試験信号に応じて各レート・ジヤイロより出力
   される出力信号が所定の許容範囲外となつたとき
   にこれを検出して異常検出信号を発生する一方、 航空機の飛行中にアナログ信号系レート・ジヤ
   イロの発生する出力信号と前記デイジタル信号系
   レート・ジヤイロの出力する出力信号を比較し、
   両出力信号の差が所定値以上となつたときに異常
   検出信号を発生するようにした ことを特徴とする航空機の安定増大装置。