[发明专利]用于检测和确定远方大气异常的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测和确定远方大气异常的系统和方法，并且涉及机载这样系统的飞行器。

背景技术

用于提前检测湍流(turbulence)并且因而避免对飞行器或者其乘客的有害结果的机载系统的飞行器是已知的。

湍流表现为风速和方向的突然局部变化，这是飞机的偶然和不受控运动的原因。实际上，空气相对于地面的运动，或者以其它方式表述，相对于地球参照系的运动，也被称为风，不是同质的。具体地说，空间上风的异质性产生攻角(angle of attack)增加或者侧滑，这造成飞机运动。

飞行器避免风险区域需要以足够的注意力识别和定位湍流区域以在符合空中交通控制的情况下重新安排飞行器的航线，即典型地为最小5分钟。

进入这样的风险区域要求准备穿过该区域的飞行控制动作。

在这些后果中，最常见的涉及飞行器上人的人身意外伤害。这些意外伤害可能由在飞行器穿过湍流区域时该飞行器的突然意外的加速或者旋转造成。这些加速一方面会引起人与飞行器的壁之间的碰撞，例如在人没有在其座位上系安全带时碰撞到客舱的天花板，并且另一方面会引起没有安全固定到飞行器结构的物体，例如餐饮推车，对人的撞击。这些意外伤害的代价很高。

更少见是，飞行器穿过湍流区域损害其结构，尤其是在该湍流区域中存在强风时。

垂直导向的风分量对攻角有影响，因此对飞行器的起飞产生影响，并且横向导向的分量通过尾翼上侧滑的改变而对飞行器产生偏航影响。

这些风的异质性的检测能够使飞行器预备通过采取快速动作来应对这些困难，或者触发规避机动飞行以回避该危险区域。

发明内容

本发明的目的在于提出一种经济并且具有改善的可靠性的用于检测和特征化远方大气异常的系统。

根据本发明的一个方面，提出一种用于检测和确定远方大气异常的系统，配备有：活动梁(movable-beam)式风力风速测定(anemometry)探针，用于例如通过多普勒频移远程测量相对于远方气团的相对速度在视轴上的正交投影，即径向分量。所述系统还包括用于基于由所述风力风速测定探针对同一远程点处所述系统相对于所述远方气团的所述相对速度的所述径向分量的至少两个连续测量来远程确定风的异质性的装置，在所述连续测量期间所述风力风速测定探针的视线包括所述远程点。

这样的系统能够以简单且经济的方式检测远程的风的异质性，以便能够提前做出反应。

根据一个实施例，所述系统包括用于测量相对于本地气团的本地相对速度的装置，并且用于远程确定风的异质性的装置包括用于估计表示大气异常的向量的装置，所述向量等于所述本地相对速度和高空大气扰动的向量和。

因而，能够获得飞行器将会遇到的攻角或者侧滑变化的估计，以便通过机翼的适当偏斜来应对它们。

在一个实施例中，用于估计表示大气异常的向量的所述装置适于对以下等式的两个变量求解：

其中：

V_r1，V_r2表示在同一远程点处，所述系统相对于所述远方气团的相对速度的径向分量的两个连续测量；

θ₁，θ₂表示在所述两个连续测量期间，所述系统的位移方向与所述风力风速测定探针的视轴之间的相应角度；

V^*是表示大气异常的所述向量；以及

表示经过所述远程测量点并且垂直于所述系统的位移方向的轴与表示大气异常的所述向量之间的角度。

这样的计算限制系统存储器使用。

根据一个实施例，所述系统还包括警报模块；用于将表示大气异常的所述参数的值与所述本地相对速度的值进行比较的装置；以及用于在表示大气异常的所述参数的所述值不同于所述本地相对速度的所述值时激活所述警报装置的装置。

通过两个值的简单比较，可以触发警报以预先警报用户，特别是在所述系统位于机上时向飞行器的飞行员。

在一个实施例中，两个连续径向测量之间的时间间隔小于两秒。

因此，能够获得飞行器将会遇到的攻角或者侧滑变化的估计，以便通过机翼的适当偏斜来应对它们。

例如，所述风力风速测定探针是基于电磁波的探针。

这样的探针经常存在于飞行器上，并且可以由当前系统使用，以限制系统的成本。

例如，所述风力风速测定探针是基于激光波的探针。