JPH1016892A - 航空機の飛行制御装置 - Google Patents

航空機の飛行制御装置

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JPH1016892A
JPH1016892A JP8176755A JP17675596A JPH1016892A JP H1016892 A JPH1016892 A JP H1016892A JP 8176755 A JP8176755 A JP 8176755A JP 17675596 A JP17675596 A JP 17675596A JP H1016892 A JPH1016892 A JP H1016892A
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 深いバンク角をとる急旋回時等における高度
や径路角あるいは速度制御の応答性および精度を向上さ
せ、高度や径路角の制御に伴う旋回加速度の変動をなく
す。 【解決手段】 機体の縦方向加速度の目標旋回加速度に
対する差をゼロとするためのピッチ軸の舵角指令を演算
してピッチ軸操縦装置（２８）に固有の操作量として送
出する縦加速度制御演算装置（４６）と、目標旋回加速
度から基準バンク角を演算する基準バンク角演算手段
（３６）と、機体の高度の目標高度に対する差からバン
ク角修正量を演算し基準バンク角を修正してバンク角指
令を得る高度制御演算装置（３４）と、実際のバンク角
のバンク角指令に対する差をゼロとするためのロール軸
の舵角指令を演算してロール軸操縦装置（２６）に操作
量として送出するロール軸制御演算装置（１８）とを具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にミサイル等の
目標追従能力を確認評価するため無人標的機を急旋回さ
せて一定半径、一定高度、一定速度を保持し得る航空機
の飛行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機の飛行制御において、高度や縦の
径路角を制御したり、径路角を介して速度を制御したり
するには、一般的に、エレベータ等のピッチ軸操縦装置
を作動させ、ピッチ軸まわりの回転を起こさせて迎角を
変化させ、それにより揚力を増減させて鉛直方向の加速
度を得ることによって行う。この方式により高度を保持
しつつ、指定されたバンク角を保持して旋回を行う飛行
制御は例えば特開昭６１一１９６８９６号公報に開示さ
れている。図８は、この公知の方式を示すものである。
【０００３】図８においては、制御対象の航空機１０の
姿勢を姿勢センサ１２によって検知するとともに、高度
を高度センサ１４によって検知し、それらの検知出力を
飛行制御演算装置１６に入力する。姿勢センサ１２は航
空機１０のバンク角φおよびピッチ角θを検知し、前者
をバンク角制御系にフィードバック量として与え、後者
を高度制御系にピッチ角補正量として与える。飛行制御
演算装置１６はロール軸制御演算装置１８およびピッチ
軸制御演算装置２０を含んでいる。ロール軸制御演算装
置１８は比較部２２で得られた目標バンク角φ* に対す
るバンク角φの偏差Δφ（＝φ* −φ）をゼロにするた
めの操作量としてロール軸の舵角指令を求め、それに基
づきロール軸操縦装置２６、例えばエルロンを介してロ
ール軸の操舵を行う。ピッチ軸制御演算装置２０は比較
部２４で得られた目標高度Ｈ* に対する実際高度Ｈの偏
差ΔＨ（＝Ｈ* −Ｈ）をゼロにするための操作量とし
て、ピッチ角θを参照してピッチ軸の舵角指令を求め、
それに基づきピッチ軸操縦装置２８、例えばエレベータ
を介してピッチ軸の操舵を行う。
【０００４】この従来技術を開示している上記公報に
は、ピッチ軸操縦による高度制御とロール軸操縦による
バンク角制御を行いつつ、急旋回中に起こり得る、目標
高度に対する実際高度の低下時に、バンク角制御系の帰
還ゲインを増大させることにより、バンク角を浅くして
鉛直方向の揚力を増し、それにより高度回復機能を補強
する方式がさらに開示されている。
【０００５】航空機のバンク水平の直線飛行や、浅いバ
ンク角φでの緩旋回においては、図９に示すように、機
体１０の縦方向すなわち揚力軸Ｑは鉛直軸すなわち高度
方向Ｚに近いので、揚力軸Ｑ方向の揚力Ｌに対する揚力
増分ΔＬの増減により、高度方向Ｚの揚力成分すなわち
機体重量を支える揚力鉛直成分Ｌz に対する加速度を得
るための鉛直成分ΔＬz を得ることも従来技術で可能で
ある。
【０００６】しかし、深いバンク角φをとる急旋回等の
高機動時には、図１０に示すように揚力軸Ｑが水平に近
く傾くので、高度制御のための高度方向Ｚの加速度を得
るための揚力鉛直成分ΔＬz に対応する揚力軸Ｑ方向の
揚力増分ΔＬを大きく増減させなければならない。な
お、図１０において揚力Ｌの水平成分Ｌh は向心力とし
て作用し、揚力増分ΔＬの水平成分ΔＬh は旋回半径を
変化させる向心力増分として作用する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の事情からして、
深いバンク角φをとる急旋回等の高機動時には、まず第
１に、直線飛行または緩旋回時に比べ操縦装置を大きく
作動させなければ同等の高度制御効果を得ることができ
ない。また、旋回時には高度や速度についてのみ高い制
御精度が要求されるわけではない。例えば、ミサイルの
目標追尾能力を評価する目的で無人標的機を旋回回避さ
せる場合には、無人機の旋回加速度を設定値に正確に保
持することが要求されるし、地上目標物を観測する航空
機の飛行制御においては、地上目標物まわりに旋回半径
を一定に保って旋回することが要求される。
【０００８】高度を制御するために揚力を大きく増減さ
せる必要のある従来方式では、揚力に比例する旋回加速
度が大きく変化し、また、揚力の水平成分である旋回向
心力が大きく変化するので旋回半径も変化しやすい。し
たがって、第２に、従来方式では高度や径路角保持と、
旋回加速度や旋回半径保持とを両立させるのは難しい。
【０００９】次に、一定のバンク角、高度、速度に落ち
着いた定常状態での制御精度を考えてみる。
【００１０】図８に示すような従来制御方式により設定
された旋回加速度での定常旋回を達成するには、定常旋
回における旋回加速度Ｎとバンク角φとの関係式、 Ｎ＝１／ｃｏｓφ …（１） から定まるバンク角指令を入力することにより所望の旋
回加速度を達成しようとする。このとき、姿勢センサ１
２に検知誤差があると、実現されるバンク角はその誤差
分だけコマンド値と異なることになり、実現される旋回
加速度も設定値に対して誤差を持つことになる。例え
ば、２Ｇ旋回、即ちＮ＝２．０、φ＝６０．０度の旋回
を行おうとしたとき、２．０度の角度誤差があると、実
際に実現されるのは、φ＝６２．０度、Ｎ＝２．１３と
なってしまう。この場合、旋回加速度Ｎの誤差はさほど
大きくないが、仮にＮ＝５．０、φ＝７８．４６度を目
標とする場合、実際に実現されるのは、φ＝８０．４６
度、Ｎ＝６．０４となり、旋回加速度Ｎの誤差分は１Ｇ
を超え、急旋回になるほどわずかなバンク角誤差に対し
て大きな旋回加速度誤差が発生する。
【００１１】したがって、第３に、従来方式では旋回加
速度を指定した急旋回を精度よく行うのが難しい。
【００１２】さらに、航空機の速度が低く、個々の航空
機の特性により幅があるが、概ね失速速度の１．５倍程
度以下のバックサイドと呼ばれる領域においては、ピッ
チ軸操縦装置による高度制御が困難になることが知られ
ている。特に急旋回においては直線飛行や緩旋回に比べ
て高い速度からバックサイドに入るとされている。した
がって、第４に、従来の制御方式では高度制御の困難な
低い速度での急旋回が難しいという問題がある。
【００１３】特開昭６１−１９６８９６号公報には、バ
ンク角を浅くして揚力軸の傾きを減らし、揚力鉛直成分
を増すことによって、従来の揚力の増減のみでは不足す
る高度低下時の回復機能を強化しているが、この方式で
はピッチ軸とロール軸の２種の制御機能を高度保持に割
り当てることになり、旋回加速度、旋回半径保持等の他
の制御目的には対応できない。また、ピッチ軸操縦での
高度制御を行っているので、バックサイドでの使用が困
難なことには変わりがない。
【００１４】つまり、この従来技術は、上記の第１の問
題に対しては解決策を与えるが、第２、第３、第４の問
題に対して解決策を与えるものではない。
【００１５】そこで本発明の主たる目的は、上記第１〜
第４の問題に照らし、深いバンク角をとる急旋回時等に
おける高度や径路角あるいは速度制御の応答性および精
度を向上させ、高度や径路角の制御に伴う旋回加速度の
変動をなくし得る航空機の飛行制御装置を提供すること
である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、機体のロール軸回転運動を制
御するロール軸操縦装置と、機体のピッチ軸回転運動を
制御するピッチ軸操縦装置と、機体の高度を検知する高
度センサと、機体の諸角度を検知する姿勢センサとを備
えた航空機の飛行制御装置において、機体の縦方向加速
度を検知する縦加速度センサと、縦加速度センサによっ
て検知された加速度の目標旋回加速度に対する差を加速
度偏差としてこれをゼロとするためのピッチ軸の舵角指
令を演算してピッチ軸操縦装置に固有の操作量として送
出する縦加速度制御演算手段と、目標旋回加速度から基
準バンク角を演算する基準バンク角演算手段と、高度セ
ンサによって検知された機体高度の目標高度に対する差
を高度偏差としてこれからバンク角修正量を演算し基準
バンク角を修正してバンク角指令を得る高度制御演算手
段と、姿勢センサによって検知されたバンク角のバンク
角指令に対する差をバンク角偏差としてこれをゼロとす
るためのロール軸の舵角指令を演算してロール軸操縦装
置に固有の操作量として送出するロール軸加速度制御演
算手段とを具備したことを特徴とする。
【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の飛
行制御装置において、機体位置を検知する機体位置セン
サと、機体位置センサによって検知された機体位置およ
び地上目標位置に基づいて地上目標からの水平距離を演
算する水平距離演算手段と、水平距離および目標旋回半
径の差に基づいて加速度修正量を求め加速度偏差を求め
るための目標旋回加速度に修正を加える旋回半径制御演
算手段とを具備したことを特徴とする 請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の飛行
制御装置において、航空機の速度を検知する速度センサ
と、高度制御演算手段の代わりに設けられ、速度センサ
によって検知された速度の目標速度に対する差を速度偏
差としてこれからバンク角修正量を演算する速度制御演
算手段とを具備したことを特徴とする。
【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の飛行制御装置において、機体位置お
よび目標飛行コースに基づいて機体位置の目標飛行コー
スからの逸脱量を計算する逸脱量計算手段と、基準バン
ク角の大小に応じ基準バンク角が小さいときに、ロール
軸の制御に係わるバンク角指令を得るために基準バンク
角に加える修正量を高度偏差に基づいて高度制御演算手
段により得る代わりに逸脱量に基づいて得るとともに、
ピッチ軸の制御に係わる操作量を縦加速度制御演算手段
から得る代わりに高度偏差に基づいて得るように切換え
る信号切換手段を具備したことを特徴とする。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の飛行制御装置において、機体の位
置、高度、速度、並びに水平面目標径路、垂直面目標径
路および目標速度に基づいて水平面加速度指令および垂
直面加速度指令を計算する計算手段と、水平面加速度指
令および垂直面加速度指令をバンク角指令および加速度
指令に変換する指令変換手段とを具備したことを特徴と
する。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は高度と旋回加速度を一定に
保って旋回する場合に適用する本発明の実施の一形態を
示すものである。ここで説明する飛行制御演算装置３０
においては、目標高度Ｈ* と高度センサ１４によって検
知された実高度Ｈとの差すなわち高度偏差ΔＨを比較部
３２により得て、それに対し高度制御演算装置３４によ
り高度制御演算処理を施してバンク角修正量φg を出力
する。基準バンク角φr は目標旋回加速度Ｎ* から基準
バンク角演算装置３６により、演算式 φr ＝cos -1（１／Ｎ* ） …（２） に従って算出され、これに演算装置３４によって求めら
れたバンク角修正量φgを加算器３８により加算してバ
ンク角指令φ* とする。
【００２１】このバンク角指令φ* と姿勢センサ１２に
よって検知された実バンク角φとの差を比較部４０によ
って得てそれをバンク角偏差Δφとし、これをゼロにす
るためのロール軸舵角指令をロール軸制御演算装置１８
によって求め、この舵角指令によりロール軸操縦装置２
６、例えばエルロンを介してロール軸の舵角を制御す
る。
【００２２】一方、機体１０の実際の縦加速度Ｎt を縦
加速度センサ４２によって検知し、その縦加速度Ｎt と
目標旋回加速度Ｎ* との差すなわち加速度偏差ΔＮを比
較部４４によって求める。この加速度偏差ΔＮに対し縦
加速度制御演算装置４６によりそれをゼロにするための
制御演算処理を施してピッチ軸舵角指令を求める。この
舵角指令に基づきピッチ軸操縦装置２８、例えばエレベ
ータを介してピッチ軸の舵角を制御する。
【００２３】図１の装置によれば、急旋回における高度
制御、縦径路角制御、あるいは経路角を介した速度制御
を、ロール軸操縦装置２６を作動させて、図２に示すよ
うにバンク角φを調整し揚力軸Ｑの傾きを変化させ、そ
れにより所望の鉛直方向加速度（ΔＬz ）を得ることに
より行う。これによって、揚力軸Ｑが水平に近く傾いて
いるためわずかなバンク角変化Δφで所望の鉛直方向加
速度（ΔＬz ）を得られる急旋回の特徴を活かして、高
度や径路角あるいは速度の制御の応答性、精度を向上さ
せるとともに、従来の制御方式で問題であった、高度、
径路角制御に伴う旋回加速度の変動をなくし、前述の第
１、第２の問題を解決することができる。また、ピッチ
軸操縦装置２８を高度、径路角制御とは切り離して、機
体縦加速度Ｎt の制御に割り当てる。これによって、旋
回加速度の保持や、旋回半径の保持を高度、径路角制御
により阻害されることなく遂行することができる。この
ように旋回加速度を直接制御できるので、前述の第３の
問題を解決することができる。
【００２４】さらに、ピッチ軸操縦装置２８を高度制御
に使用しないので、バックサイドの問題がなく、失速直
前の低速域まで高度制御を行うことが容易となり、第４
の問題をも解決することができる。
【００２５】さらにまた、ピッチ軸操縦装置２８による
ピッチ軸操縦により高度、径路角、速度制御を行い、ロ
ール軸操縦装置２６によるロール軸操縦により飛行コー
ス保持を行う直線飛行または緩旋回に適した従来の飛行
制御方式と本発明の急旋回制御方式とをバンク角φの大
きさに応じて切換え使用することにより、直線飛行、緩
旋回、急旋回のいずれにも対処することができる。
【００２６】また、バンク角φおよび機体縦加速度Ｎt
をロール軸制御系およびピッチ軸制御系で制御する制御
装置において、航空機を目標飛行コースに乗せるのに必
要な鉛直方向、水平方向の加速度を、機体軸縦加速度指
令およびバンク角指令φ* に変換し、これらの指令を制
御目標値として制御装置に入力することにより、直線、
旋回、上昇、降下を含む任意の飛行コースについて精度
よく目標コース保持制御を行うことができる。
【００２７】図３は高度と地上目標を中心とした旋回半
径とを一定に保って旋回する場合に好適な第２の実施の
形態を示すものである。
【００２８】この実施の形態による飛行制御演算装置５
０は、図１の装置３０に対し、旋回半径制御演算装置５
２および対地上目標水平距離計算装置５４を付加したの
が特徴である。ここでは、図１の例とは異なり、目標旋
回加速度Ｎ* が一定値ではない。航法装置等の機体位置
センサ５６によって検知された機体位置から地上目標位
置Ｐ* までの水平距離を対地上目標水平距離計算装置５
４によって演算し、その目標旋回半径Ｒ* に対する誤差
すなわち旋回半径誤差を比較部５８によって求める。こ
の旋回半径誤差に基づき旋回半径制御演算装置５２によ
り縦加速度修正量Ｎg を求め、これを加算器６０により
目標旋回加速度Ｎ* に加算修正して加速度指令Ｎc とす
る。以下は、図１の実施の形態に準じて、縦加速度セン
サ４２により検知される縦加速度Ｎt を加速度指令Ｎc
に一致させるように縦加速度制御演算装置４６およびピ
ッチ軸操縦装置２８を介してピッチ軸の舵角を制御す
る。
【００２９】この制御方式により、追い風を受けるとき
には加速度を増やし、逆に向かい風を受けるときには加
速度を減らすといった加速度調整を行い、旋回半径を一
定に保つことができる。
【００３０】図４は速度と旋回加速度とを一定に保って
旋回する場合に好適な実施の形態を示すものである。
【００３１】この実施の形態は、図１の装置における高
度制御演算装置３４の代わりに速度制御演算装置７２を
設けたのが特徴である。速度センサ７４によって検知さ
れた実速度Ｓと目標速度Ｓ* との差すなわち速度偏差Δ
Ｓを比較部７６によって求め、この速度偏差ΔＳをゼロ
にするためのバンク角修正量を速度制御演算装置７２に
よって求めるものである。この実施の形態は、エンジン
推力が高度維持旋回に不足する飛行条件のもとで、また
はグライダー等の無動力機において、速度と旋回加速度
を一定に保って降下旋回する場合等に有効である。
【００３２】次に、図５および図６は全体的な制御の実
用化のための構成例を示すものである。
【００３３】図５は本発明の急旋回制御方式と、直線飛
行および緩旋回に適した従来制御方式とをバンク角の大
きさにより切換え使用する例を示すものである。
【００３４】図５の飛行制御演算装置８０は、高度と飛
行コースの保持を行う場合の例を示すものであって、図
１または図３における構成要素と同一の構成要素には同
一の符号を付している。機体のピッチ角を検知する姿勢
センサ１２Ａが設けられる。目標値として目標高度Ｈ*
および目標飛行コースＦ* が導入される。そして付加的
に第２の高度制御演算装置３４Ａのほかに、旋回時の基
準バンク角および基準加速度を設定する旋回時基準バン
ク角・基準加速度設定装置８２、位置センサ５６によっ
て検知された機体位置の目標飛行コースＦ* からの逸脱
量を計算する逸脱量計算装置８４、飛行コース保持制御
演算装置８６，８８、および信号切換器９０，９２が設
けられている。信号切換器９０，９２は、設定装置８２
によって設定される基準バンク角の大小に応じて設定装
置８２の出力に基づいて切換え制御される。
【００３５】基準バンク角の小さい場合すなわち直線飛
行または緩旋回時は、ロール軸制御系においては、逸脱
量計算装置８４によって計算された逸脱量に基づき制御
演算装置８６によって逸脱量を無くすようなバンク角修
正量を求め、これにより加算器３８Ａを介して基準バン
ク角を修正し、その修正された基準バンク角をバンク角
指令としてバンク角φの制御をロール軸制御演算装置１
８およびロール軸操縦装置２６を介してロール軸の舵角
制御を行う。ピッチ軸制御系においては、高度制御演算
装置３４Ａにおいて、比較部３２からの高度偏差および
姿勢センサ１２Ａからの実際ピッチ角に基づいて舵角指
令を求め、ピッチ軸操縦装置２８を介してピッチ軸の舵
角制御を行う。
【００３６】基準バンク角が大きいときは、実質的に図
１の制御方式に切り換えるられ、急旋回に適した制御が
行われる。すなわち、ロール軸制御系においては、高度
偏差に基づき制御演算装置３４によって高度偏差を無く
すようなバンク角指令を求め、これと実際バンク角との
差として求められるバンク角偏差をゼロとするようにロ
ール軸制御演算装置１８およびロール軸操縦装置２６を
介してロール軸の舵角制御を行う。ピッチ軸制御系にお
いては、設定装置８２からの基準加速度Ｎ* に対し、逸
脱量計算装置８４および制御演算装置８８によって求め
られた加速度増減量によって加算器９４において加算修
正を加えたものを加速度指令Ｎc とし、センサ４２によ
って検知された縦加速度がその加速度指令Ｎc に一致す
るように縦加速度制御演算装置４６およびピッチ軸操縦
装置２８を介してピッチ軸の舵角制御を行う。
【００３７】このようにピッチ軸操縦により高度、径路
角、速度制御を行い、ロール軸操縦により飛行コース保
持を行う、直線飛行または緩旋回に適した従来の飛行制
御方式と本発明の急旋回制御方式とをバンク角の大きさ
に応じて切換え使用することにより、直線飛行、緩旋
回、急旋回のいずれにも対処することができる。
【００３８】さらに、図６はバンク角および機体軸縦垂
直加速度をロール軸およびピッチ軸制御系で制御する制
御系への目標入力を、航空機１０を目標飛行コースに乗
せるのに必要な垂直面（鉛直方向）加速度指令Ｎv およ
び水平面（水平方向）加速度指令Ｎh を、機体軸縦加速
度指令およびバンク角指令に変換して与えるものであ
る。図示の飛行制御演算装置１００は垂直面・水平面加
速度計算装置１０２および指令変換装置１０４を含んで
いる。位置センサ、高度センサおよび速度センサを含む
航法装置１０２によって航空機１０の位置、高度および
速度が検知され、それらの検知結果が加速度計算装置１
０２に入力される。計算装置１０２には入力される検知
結果に対応して、垂直面・水平面の目標径路および目標
速度も入力される。そして計算装置１０２は各目標値お
よび実際値に基づいて水平面加速度指令Ｎh および垂直
面加速度指令Ｎv を計算する（図７参照）。
【００３９】これらの加速度指令Ｎh ，Ｎv は指令変換
装置１０４によって加速度指令Ｎcおよびバンク角指令
φc に変換される。指令変換装置１０４は、図７に示す
ように、水平面加速度指令Ｎh および垂直面加速度指令
Ｎv をｘ軸，ｙ軸成分に関する二つのベクトル成分と
し、垂直面加速度指令Ｎv に機体重量相当の加速度成分
Ｗを加えてｙ軸すなわち鉛直成分（＝Ｎv ＋Ｗ）とし、
これとｘ軸すなわち水平面加速度指令Ｎh とのベクトル
和を揚力方向加速度指令Ｎc にするとともに、鉛直成分
（＝Ｎv ＋Ｗ）と水平面加速度指令Ｎh の間の角度をバ
ンク角指令φc とする。
【００４０】このようにして得られた加速度指令Ｎc お
よびバンク角指令φc を用い、以下は図１の装置におい
てすでに詳述したところに従いロール軸およびピッチ軸
の操舵が行われる。
【００４１】この方式は、バンク角および機体軸縦加速
度をロール軸およびピッチ軸制御系で制御する制御装置
において、航空機を目標飛行コースに乗せるのに必要な
鉛直方向および水平方向の加速度を、機体軸縦加速度指
令およびバンク角指令に変換し、これらの指令を制御目
標値としてロール軸およびピッチ軸の操舵を行うことに
より、制御信号の切換なしで、直線、旋回、上昇、降下
を含む任意の飛行コースに沿った目標コース保持制御を
精度よく遂行することができるという特徴がある。
【００４２】以上述べた各実施の形態において飛行制御
演算装置を構成する各構成ブロックに対しそれぞれが独
立したアナログ回路装置であるかのように説明したが、
それらの各機能の一部または全部をマイクロコンピュー
タのソフトウェアによって実現することができる。
【００４３】
【発明の効果】急旋回における高度制御、縦径路角制
御、あるいは経路角を介した速度制御をロール軸操縦装
置を作動させて、バンク角を調整し揚力軸の傾きを変化
させ、それにより所望の鉛直方向加速度を得ることによ
り行うようにすることによって、揚力軸が水平に近く傾
いているためわずかなバンク角変化で所望の鉛直方向加
速度を得られる急旋回の特徴を活かして、高度や径路角
あるいは速度の制御の応答性、精度を向上させるととも
に、従来の制御方式で問題であった、高度、径路角制御
に伴う旋回加速度の変動をなくし、前述の第１、第２の
問題を解決することができる。また、ピッチ軸操縦装置
を高度、径路角制御とは切り離して、機体軸縦加速度の
制御に割り当てることによって、旋回加速度の保持や、
旋回半径の保持を高度、径路角制御により阻害されるこ
となく行えるようにする。これにより旋回加速度を直接
制御できるので、第３の問題を解決することができる。
さらに、ピッチ軸操縦装置を高度制御に使用しないの
で、バックサイドの問題がなく、失速直前の低速域まで
高度制御を行うことが容易となり、第４の問題をも解決
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による飛行制御装置の第１の実施の形態
を示すブロック図。
【図２】航空機の深いバンクの急旋回におけるバンク角
の増減を説明するための説明図。
【図３】本発明による飛行制御装置の第２の実施の形態
を示すブロック図。
【図４】本発明による飛行制御装置の第３の実施の形態
を示すブロック図。
【図５】本発明による飛行制御装置の第４の実施の形態
を示すブロック図。
【図６】本発明による飛行制御装置の第５の実施の形態
を示すブロック図。
【図７】図６の制御装置における指令変換装置の作用を
説明するための説明図。
【図８】従来の飛行制御装置のブロック図。
【図９】航空機の浅いバンクの緩旋回における揚力の増
減を説明するための説明図。
【図１０】航空機の深いバンクの急旋回における揚力の
増減を説明するための説明図。
【符号の説明】
１０ 航空機 １２ 姿勢センサ １４ 高度センサ １８ ロール軸制御演算装置 ２０ ピッチ軸制御演算装置 ２６ ロール軸操縦装置 ２８ ピッチ軸操縦装置 ３０，５０，７０，８０，１００ 飛行制御演算装置 ３４，３４Ａ 高度制御演算装置 ３６ 基準バンク角演算装置 ４２ 縦加速度センサ ４６ 縦加速度制御演算装置 ５２ 旋回半径制御演算装置 ５４ 対地上目標水平距離計算装置 ５６ 機体位置センサ ７２ 速度制御演算装置 ８２ 旋回時基準バンク角・基準加速度設定装置 ８４ 逸脱量計算装置 ８６，８８ 飛行コース保持制御演算装置 ９０，９２ 信号切換器 １０２ 垂直面・水平面加速度計算装置 １０４ 指令変換装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年６月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、機体のロール軸回転運動を制
御するロール軸操縦装置と、機体のピッチ軸回転運動を
制御するピッチ軸操縦装置と、機体の高度を検知する高
度センサと、機体の諸角度を検知する姿勢センサとを備
えた航空機の飛行制御装置において、機体の縦方向加速
度を検知する縦加速度センサと、縦加速度センサによっ
て検知された加速度の目標旋回加速度に対する差を加速
度偏差としてこれをゼロとするためのピッチ軸の舵角指
令を演算してピッチ軸操縦装置に固有の操作量として送
出する縦加速度制御演算手段と、目標旋回加速度から基
準バンク角を演算する基準バンク角演算手段と、高度セ
ンサによって検知された機体高度の目標高度に対する差
を高度偏差としてこれからバンク角修正量を演算し基準
バンク角を修正してバンク角指令を得る高度制御演算手
段と、姿勢センサによって検知されたバンク角のバンク
角指令に対する差をバンク角偏差としてこれをゼロとす
るためのロール軸の舵角指令を演算してロール軸操縦装
置に固有の操作量として送出するロール軸制御演算手段
とを具備したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】さらに、図６はバンク角および機体軸縦垂
直加速度をロール軸およびピッチ軸制御系で制御する制
御系への目標入力を、航空機１０を目標飛行コースに乗
せるのに必要な垂直面（鉛直方向）加速度指令Ｎｖおよ
び水平面（水平方向）加速度指令Ｎｈを、機体軸縦加速
度指令およびバンク角指令に変換して与えるものであ
る。図示の飛行制御演算装置１００は垂直面・水平面加
速度計算装置１０２および指令変換装置１０４を含んで
いる。位置センサ、高度センサおよび速度センサを含む
航法装置１０６によって航空機１０の位置、高度および
速度が検知され、それらの検知結果が加速度計算装置１
０２に入力される。計算装置１０２には入力される検知
結果に対応して、垂直面・水平面の目標径路および目標
速度も入力される。そして計算装置１０２は各目標値お
よび実際値に基づいて水平面加速度指令Ｎｈおよび垂直
面加速度指令Ｎｖを計算する（図７参照）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】これらの加速度指令Ｎｈ，Ｎｖは指令変換
装置１０４によって加速度指令Ｎｃおよびバンク角指令
φｃに変換される。指令変換装置１０４は、図７に示す
ように、水平面加速度指令Ｎｈおよび垂直面加速度指令
Ｎｖをｘ軸，ｙ軸成分に関する二つのベクトル成分と
し、垂直面加速度指令Ｎｖに機体重量相当の加速度成分
Ｗを加えてｙ軸すなわち鉛直成分（＝Ｎｖ＋Ｗ）とし、
これとｘ軸すなわち水平面加速度指令Ｎｈとのベクトル
和を揚力方向加速度指令Ｎｃにするとともに、鉛直成分
（＝Ｎｖ＋Ｗ）と揚力方向加速度指令Ｎｃの間の角度を
バンク角指令φｃとする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】機体のロール軸回転運動を制御するロール
    軸操縦装置と、機体のピッチ軸回転運動を制御するピッ
    チ軸操縦装置と、機体の高度を検知する高度センサと、
    機体の諸角度を検知する姿勢センサとを備えた航空機の
    飛行制御装置において、機体の縦方向加速度を検知する
    縦加速度センサと、前記縦加速度センサによって検知さ
    れた加速度の目標旋回加速度に対する差を加速度偏差と
    してこれをゼロとするためのピッチ軸の舵角指令を演算
    して前記ピッチ軸操縦装置に固有の操作量として送出す
    る縦加速度制御演算手段と、前記目標旋回加速度から基
    準バンク角を演算する基準バンク角演算手段と、前記高
    度センサによって検知された機体高度の目標高度に対す
    る差を高度偏差としてこれからバンク角修正量を演算し
    前記基準バンク角を修正してバンク角指令を得る高度制
    御演算手段と、前記姿勢センサによって検知されたバン
    ク角の前記バンク角指令に対する差をバンク角偏差とし
    てこれをゼロとするためのロール軸の舵角指令を演算し
    て前記ロール軸操縦装置に固有の操作量として送出する
    ロール軸加速度制御演算手段とを具備したことを特徴と
    する航空機の飛行制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の飛行制御装置において、機
    体位置を検知する機体位置センサと、前記機体位置セン
    サによって検知された機体位置および地上目標位置に基
    づいて地上目標からの水平距離を演算する水平距離演算
    手段と、前記水平距離および目標旋回半径の差に基づい
    て加速度修正量を求め前記加速度偏差を求めるための目
    標旋回加速度に修正を加える旋回半径制御演算手段とを
    具備したことを特徴とする航空機の飛行制御装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の飛行制御装置に
    おいて、航空機の速度を検知する速度センサと、前記高
    度制御演算手段の代わりに設けられ、前記速度センサに
    よって検知された速度の目標速度に対する差を速度偏差
    としてこれからバンク角修正量を演算する速度制御演算
    手段とを具備したことを特徴とする航空機の飛行制御装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の飛行
    制御装置において、前記機体位置および目標飛行コース
    に基づいて機体位置の目標飛行コースからの逸脱量を計
    算する逸脱量計算手段と、前記基準バンク角の大小に応
    じ前記基準バンク角が小さいときに、前記ロール軸の制
    御に係わるバンク角指令を得るために前記基準バンク角
    に加える修正量を前記高度偏差に基づいて前記高度制御
    演算手段により得る代わりに前記逸脱量に基づいて得る
    とともに、前記ピッチ軸の制御に係わる操作量を前記縦
    加速度制御演算手段から得る代わりに前記高度偏差に基
    づいて得るように切換える信号切換手段を具備したこと
    を特徴とする航空機の飛行制御装置。
  5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の飛行
    制御装置において、機体の位置、高度、速度、並びに水
    平面目標径路、垂直面目標径路および目標速度に基づい
    て水平面加速度指令および垂直面加速度指令を計算する
    計算手段と、前記水平面加速度指令および垂直面加速度
    指令を前記バンク角指令および加速度指令に変換する指
    令変換手段とを具備したことを特徴とする航空機の飛行
    制御装置。
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