飞行器尾涡预测器和观测仪制造技术

一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法，可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量。该方法还可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量。该方法还包括集成地面和／或机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾涡的位置、强度和运动，其中基于包括地面和／或机载测量的一组输入或参数从多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。一种用于示踪飞行器漩涡的方法，包括将示踪剂从第一飞行器导引到由第一飞行器产生的漩涡气流中。该方法还可包括检测与导引到漩涡气流中的示踪剂的存在相对应的特性。至少部分基于所检测的特性，该方法包括导引第一飞行器或跟随第一飞行器的第二飞行器或两者的飞行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测和预测飞行器漩涡，更具体地涉及飞行器尾涡(wake vortex)预测器和观测仪。
技术介绍
空中交通持续增加，并且飞机场的容量限制正导致日益增加的飞行延迟。 容量限制部分地来自飞行器产生的尾流(wake turbulence),这限制了飞行器在 起飞和着陆时可以间隔得多近。这些限制适用于单跑道操作和平行跑道操作 两者。典型地，例如，依赖于在后的飞行器比在前的飞行器小多少，飞行器 起飞和着陆可能间隔高达三分钟，以^更允许湍流(turbulence)移出跑道和飞行 路径或者允许湍流消散。尾流以从飞行器翼尖拖尾的璇涡的形式产生。由每个飞行器生成的一对 漩涡是机翼产生的升力(lifting)和从位于机翼底部的高压区到位于机翼顶部的 低压区围绕翼尖旋转的空气的结果。旋涡的强度依赖于飞行器速度和配置， 并且依赖于机翼产生的即时升力。尽管存在降低梢涡(tip vortex)的强度的各种 方法，但是不能消除梢涡。漩涡可能严重地冲击飞入所述漩涡的另一飞行器， 并且来自以起飞或着陆速度飞行的运输机的漩涡可能使小飞行器倒转，并造 成失控。在低海拔处，除了在罕见的大气条件下，不能直接观测到翼尖涡(wingtip vortex)。在研究实验中，已经用沿飞行路径放置的复杂并且昂贵的激光多普 勒设备测量了尾流。激光可瞄准到飞行路径上，并且检测漩涡特有的接近 (approaching)和后退(receding)空气运动。然而，这样的设备不能在所有 的气象条件下操作，对于日常机场操作而言可能太昂贵，并且在最坏条件的 假设下确立飞行器起飞和着陆间隔。这不仅可适用于单跑道，而且适用于显 著小于一英里间隔的双进场^4圣到多个平行跑道。如果确定地知道旋涡的位 置和运动从而可以以飞行路径的微小变化来避免旋涡，则这些最小间隔经常 比对于彻底的安全性足够的间隔更大。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例， 一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法可以包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量。该方法还可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量。 该方法还可包括集成地面和/或机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾涡 的位置、强度和运动，其中基于可包括地面和机载测量的一组输入或参数从 多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。根据本专利技术的另 一 实施例， 一种调整空中交通管理系统计划的方法可包括集合尾涡信息，确定交通工具解除沖突信息，并且确定空中交通管理操 作状态信息。该方法还可包括集成尾涡信息、交通工具解除冲突信息和空 中交通管理操作状态信息以调整空中交通管理系统计划，从而反映由于依赖 于尾涡的飞行器间隔需求导致的任何变化。根据本专利技术的另一实施例， 一种用于预测尾涡的位置、强度和运动的系 统可包括用于收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的数据的多个地面传 感器。该系统还可包括与通信网络相结合的信息管理系统，用于接收与预测 尾涡的位置、强度和运动相关的机载测量数据，并且接收来自多个地面传感 器的数据。该系统还可包括尾涡预测模型，用于至少根据来自产生尾涡的飞 行器的状态信息至少预测尾涡的位置和强度。根据本专利技术的另 一实施例， 一种调整空中交通管理系统计划的系统可包 括用于集合尾涡检测和预测信息的尾涡检测和预测装置。该系统还可包括产 生交通工具解除冲突信息的交通工具解除冲突装置。该系统还可包括操作判 定处理，用于将尾涡检测和预测信息、交通工具解除冲突信息和空中交通管 理操作状态信息相耦合以实时调整空中交通管理系统计划，以便反映由于依 赖于尾涡的飞行器间隔需求导致的任何变化。根据本专利技术的另一实施例， 一种飞行器可包括多个传感器，用于至少 确定飞行器的速度和飞行器的配置；以及尾涡预测器，用于至少基于飞行器 的速度和配置，至少预测飞行器正在产生的尾涡的位置和强度。该飞行器还 可包括发射机，用于将与至少所预测的尾涡的位置和强度对应的尾涡信息至 少传送到后面的飞行器。一种用于识别飞行器漩涡气流的方法，包括将示踪剂从第一飞行器导 引到由第 一飞行器产生的旋涡气流中；并且4企测与导引到漩涡气流中的示踪剂的存在相对应的特性。该方法还可包括至少部分基于所检测的特性，导 引第一飞行器或跟随第一飞行器的第二飞行器或两者的飞行。例如，该方法 可包括控制第 一飞行器和第二飞行器之间的间隔距离，和/或导引第二飞行器 远离》定满气5危。示踪剂可包括气体(例如，比空气更轻的气体)，使得示踪剂区域移动到 旋涡的中心。在其他实施例中，气体可包括在气嚢(例如，小气球)内。在 另一实施例中，示踪剂可包括从飞行器散开的箔片或其他固体。在另一实施 例中，示踪剂可包括能量。例如，示踪剂可包括被导引到漩涡气流带走的空 气中的能量，以便使漩涡气流中的空气分子电离。电离的空气分子可以例如经由雷达从周围的未电离的空气分子中^r测和辨别出来。在其他实施例中， 将能量导引到漩涡气流中可包括改变空气分子的其他特性。例如，导引的能 量可增加空气分子的电子能态，然后可以检测当分子回到其初始能态时由其 发出的能量。在任何上述实施例中，可以以时变方式导引示踪剂以将示踪剂 从环境中辨別出来。与本专利技术的另 一方面相关联的用于识别飞行器漩涡气流的方法包括通 过将飞行器相对于附近的空气移动在飞行器附近的空气中产生漩涡气流，并 且将示踪剂从飞行器导引到漩涡气流中，当示踪剂在漩涡气流中时，地面上 或后面的飞行器中的无辅助的观测者在视觉上不能将示踪剂从其环境中辨别 出来。根据另一方面的方法包括当飞行器相对于附近的空气移动时，检测与 从飞行器导引到飞行器附近的空气中的漩涡气流内的示踪剂的存在相关的特 性。当示踪剂在漩涡气流中时，地面上或后面的飞行器中的无辅助的观测者 在视觉上不能将示踪剂从其环境中辨别。该方法还可包括响应于检测到示踪 剂的存在而产生信号。在另外的具体方面中，该方法还可包括至少部分基于所产生的信号，控 制第一飞行器(从其导引示踪剂)和跟随第一飞行器的第二飞行器之间的间 隔距离，或导引第二飞行器远离漩涡气流，或控制间隔距离和导引第二飞行 器远离漩涡气流两者。与示踪剂相关的特性可从地面或从另一飞行器检测。 在另外的实施例中，可以为示踪剂增加能量，并且该方法还可包括4全测由示 踪剂发出的能量。另一方面贯注于一种包括有效载重量、^皮定位来产生升力和相关联的漩涡气流的升力面、以及机载漩涡气流示踪剂系统的飞行器，所述机载漩涡气流示踪剂系统包括示踪剂导引器，被定位来将示踪剂导引到由升力面产生 的旋涡气流中，当该示踪剂在漩涡气流中时，地面上或后面的飞行器中的无 辅助的观测者在视觉上不能将该示踪剂从其环境中辨别出来。该漩涡气流示 踪剂系统还可包括可操作地耦合到示踪剂导引器以选择性地激活示踪剂导引 器的控制器。另一方面贯注于一种用于识别漩涡气流的系统，所述系统包括具有与现 用的跑道的最后进场/离场轴轴向对齐的检测航向指示的地面检测器。控制器 可操作地耦合到检测器，并且输出设备可操作地耦合到检测器，以便在检测 器识别出与旋涡气流中的示踪剂相关联的特性时提供指示。在具体实施例中， 检测器可包括无线电信号检测器、雷达检测器、激光雷达检测器或光检测器 中的至少一个。在结合附图查看下面对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法，包括：　收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量；　收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量；以及　集成地面测量和机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾 涡的位置、强度和运动，其中基于包括地面测量和机载测量的一组输入或参数从多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里S梅塞罗尔，杰伊S皮尔曼，迈克尔S刘易斯，玛丽莎K辛格尔顿，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]