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飛行制御支援装置および飛行制御支援方法

国内特許コード P200017048
整理番号 S2018-1046-N0
掲載日 2020年7月28日
出願番号 特願2018-180910
公開番号 特開2020-050110
出願日 平成30年9月26日(2018.9.26)
公開日 令和2年4月2日(2020.4.2)
発明者
  • 山川 勝史
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 飛行制御支援装置および飛行制御支援方法
発明の概要 【課題】飛行体の飛行時における飛行体の飛行安定性および安全性を高めることができる飛行制御支援装置および飛行制御支援方法を提供する。
【解決手段】飛行制御支援装置1は、飛行体の飛行経路に含まれる領域の気流の状態を示す気流情報を取得する気流情報取得部111と、気流情報から前述の領域における飛行体の飛行状態を予測する飛行状態予測部112と、予測される飛行体の前述の領域における飛行状態に基づいて、飛行体が前述の領域を飛行する際の飛行体の制御情報を生成する制御情報生成部114と、を備える。そして、前述の領域は、飛行体の飛行中において、飛行体の飛行速度と飛行状態予測部112が前述の領域における飛行体の飛行状態を予測するのに要する予測時間との積に相当する基準距離以上の距離だけ、飛行体の位置から離間した位置に存在する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

最近の航空機の事故は、乱気流のような気流の変化に起因するものが多い。この種の航空機の事故を低減し、安全な航空機の運航を実現するために、気流の変化に起因した航空機の揺れのような航空機の航行への悪影響を抑制する制御技術が必要とされる。このような制御技術としては、例えば外乱である気流の変化に関する情報を事前に何らかの方法で取得し、その気流の変化に関する情報を有効に活用することで気流の変化に起因した航空機の揺れを抑制する技術がある。

また、最近、空飛ぶ自動車が開発され、既に一部が実用化されている。この空飛ぶ自動車の中には、折り畳み式の翼を備えたもの、ドローンと同種の技術を採用したもの等が提供されている。この空飛ぶ自動車の場合、墜落のような事故が発生すると、その被害規模は、道路のみを走行する通常の自動車の事故の場合と比べて大きい。それ故、空飛ぶ車の安全性の確保は、通常の自動車以上に強く求められている。

ところで、空飛ぶ自動車のような飛行体について望ましくない横向き運動を減少するように方向舵の修正を実行することにより飛行体の安全性を確保する制御方法およびシステムが提案されている(例えば特許文献1参照)。この制御方法では、乱気流および突風によって引起こされる横からの荷重を低減することにより飛行機の望ましくない横向き運動を減少させる。具体的には、乱気流および突風によって引起こされる飛行機の垂直安定板に生じる差圧を低減するように飛行機の方向舵偏向値を修正する。

また、航空機の上流側(前方)に生じる乱気流を予測し、その予測に基づいて航空機を制御するシステムが提案されている(例えば特許文献2参照)。このシステムは、航空機の前方へ光ビームを送信したときに散乱されて戻ってくる光ビームを受信し、航空機の前方の乱気流を予測する。ここで、乱気流の発生を予測する航空機の前方の領域は、システムにより航空機の制御を完了するまでの間に航空機が飛行する距離よりも長い距離だけ航空機の前方に位置する領域に相当する。なお、乱気流を事前に検知する技術として、例えば、レーザ光を利用して、特に、数100mから10数km程度までの遠隔領域の風速をドップラー効果に基づき計測するドップラーライダを用いた技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。

更に、航空機の飛行中、航空機の外側の風の垂直構成要素により航空機の現在の位置を決定し、この風の垂直構成要素により、現在の位置における航空機の外側の垂直乱気流に関する激しさのレベルを決定し、前述の風の垂直構成要素により、垂直乱気流により航空機に生じる負荷因子の大きさを減少させるための航空機の揚力に作用できる可動部材に対する制御指令を生成し、前述の激しさのレベルに依存する作動状態が実現しているかどうかを判定し、前述の作動状態が実現していれば、生成した制御指令を可動部材の作動器へ出力するという一連の処理を繰り返すことにより、飛行中の航空機への垂直乱気流の影響を効果的に軽減する方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。

また、外部励振を示す信号を生成するステップと、航空機に対して導入される動的構造負荷を低減するように、先行制御ルールに従って、励振を示す信号から、航空機の制御要素を駆動するための先行制御信号を導出するステップと、先行制御の実績を示す誤差信号を生成するステップと、動的構造負荷を最小化するように、誤差信号、励振を示す信号によって先行制御ルールを最適化するステップとを含み、航空機の動的構造負荷を効果的に低減する方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。

産業上の利用分野

本発明は、飛行制御支援装置および飛行制御支援方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
飛行体の飛行経路に含まれる少なくとも1つの領域の気流の状態を示す気流情報を取得する気流情報取得部と、
前記気流情報から前記少なくとも1つの領域における前記飛行体の飛行状態を予測する飛行状態予測部と、
前記飛行状態予測部により予測される前記飛行体の前記少なくとも1つの領域における飛行状態に基づいて、前記飛行体が前記少なくとも1つの領域を飛行する際の前記飛行体の制御情報を生成する制御情報生成部と、を備え、
前記少なくとも1つの領域は、前記飛行体の飛行中において、前記飛行体の飛行速度と前記飛行状態予測部が前記少なくとも1つの領域における前記飛行体の飛行状態を予測するのに要する予測時間との積に相当する基準距離以上の距離だけ、前記飛行体の位置から離間した位置に存在する、
飛行制御支援装置。

【請求項2】
前記飛行状態予測部は、前記飛行体の飛行状態を非構造移動格子有限体積法を利用して予測する、
請求項1に記載の飛行制御支援装置。

【請求項3】
前記飛行状態予測部は、前記少なくとも1つの領域それぞれに対応する前記気流情報に基づいて、前記非構造移動格子有限体積法における計算格子の数または計算格子の形状を決定する、
請求項2に記載の飛行制御支援装置。

【請求項4】
前記計算格子は、テトラ型計算格子、プリズム型計算格子およびピラミッド型計算格子のうちの少なくとも1つである、
請求項3に記載の飛行制御支援装置。

【請求項5】
前記気流情報取得部は、複数の領域それぞれの気流情報を取得し、
前記複数の領域それぞれにおける気流の大きさを算出する気流算出部と、
前記気流算出部により算出される前記複数の領域それぞれの気流の大きさに基づいて、前記複数の領域の中から、前記飛行状態予測部により前記飛行体の飛行状態を予測する対象となる予測対象領域を特定する予測対象領域特定部と、を更に備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の飛行制御支援装置。

【請求項6】
前記飛行状態予測部により予測される前記飛行体の前記少なくとも1つの領域における飛行状態に基づいて、前記飛行体の飛行経路の変更を促す経路変更推奨情報を生成する経路変更推奨情報生成部を更に備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載の飛行制御支援装置。

【請求項7】
前記気流情報取得部は、複数の領域それぞれの気流情報を取得し、
前記複数の領域それぞれにおける気流の変化量を算出する気流変化量算出部を更に備え、
前記経路変更推奨情報生成部は、前記気流変化量算出部により算出される前記複数の領域それぞれの気流の変化量に基づいて、前記飛行体の飛行経路の変更を促す経路変更推奨情報を生成する、
請求項6に記載の飛行制御支援装置。

【請求項8】
飛行体の飛行経路に含まれる少なくとも1つの領域の気流の状態を示す気流情報を取得するステップと、
前記気流情報から前記少なくとも1つの領域における前記飛行体の飛行状態を予測するステップと、
予測される前記飛行体の前記少なくとも1つの領域における飛行状態に基づいて、前記飛行体が前記少なくとも1つの領域を飛行する際の前記飛行体の制御情報を生成するステップと、を含み、
前記少なくとも1つの領域は、前記飛行体の飛行中において、前記飛行体の飛行速度と前記少なくとも1つの領域における前記飛行体の飛行状態を予測するのに要する予測時間との積に相当する基準距離以上の距離だけ、前記飛行体の位置から離間した位置に存在する、
飛行制御支援方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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