用于飞行器的控制装置、飞行器、修改现有飞行器的方法和检测机载飞行员丧失能力的方法与流程

本公开涉及用于飞行器的控制装置和相关方法。特别地、但非排他地，本公开涉及检测机载飞行员丧失能力。本公开还涉及包括这种控制装置的飞行器。本公开具有对商用载客飞行器的特定应用，但是也具有涉及其他类型的飞行器、比如载货飞行器的应用。

背景技术：

1、期望减少安全驾驶飞行器所需的飞行员数量，或者替代性地改进飞行器安全性。飞行器的驾驶舱中仅具有单个飞行员会带来飞行员丧失能力的问题。为了改进与单个飞行员飞行器操作相关的安全性，期望提供可以在飞行员丧失能力的情况下处理各种情况的系统。

2、因此，在飞行器的单个飞行员操作期间，可能期望确定飞行员是否已经丧失能力。

3、在现有技术中已知使用飞行员监测装置来确定飞行员是否已经变得丧失能力(例如，如在wo2020127703中所公开的)。现有技术中已知的飞行员监测装置包括使用用于获取飞行员眼睛的图像的相机和生物传感器。许多已知的用于检测飞行员丧失能力的系统需要附加的设备改装至飞行器并且/或者需要利用精密或复杂的系统，从而增加了飞行器的制造和维护成本。

4、在飞行器的单个飞行员操作期间，飞行员丧失能力的检测是最重要的。期望飞行器构造成用于单个飞行员飞行和多个飞行员飞行。

5、本发明试图缓解上述问题中的一个或更多个问题。替代性地或附加地，本发明试图提供一种用于检测机载飞行员丧失能力的改进的控制装置和方法。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明提供了一种用于飞行器的控制装置。飞行器包括制动系统。控制装置优选地包括能够从释放位置移动至压下位置的可手动操作的按钮开关。按钮开关构造成在按钮开关未被手动保持在压下位置中的情况下返回至释放位置。按钮开关构造成在飞行器的滑行阶段期间由飞行员保持在压下位置中。控制装置布置成响应于按钮开关在滑行阶段期间移动至释放位置而在已经经过设定时间之后按钮开关未返回至压下位置的情况下输出导致发出制动命令的信号。

2、因此，本发明的实施方式通过在按钮开关被释放(因此可能指示飞行员丧失能力)的情况下导致飞行器的制动来解决在飞行器的滑行期间飞行员丧失能力的问题。飞行器的过早制动可以通过仅在已经经过设定时间之后发出制动命令来避免，从而满足飞行员未丧失能力但意外地且暂时地放开按钮的情况。飞行器的滑行阶段可以限定为其中飞行器正在滑行但不在起飞过程中的任何地面操纵。例如，飞行器的滑行包括飞行器从登机口至跑道的运动。

3、术语“开关”可以指“按钮开关”或任何其他种类的开关。术语“传感器”可以指按钮开关或任何其他种类的传感器。

4、按钮开关可以位于飞行器的转向舵柄上。按钮开关可以位于飞行器的转向舵柄附近。按钮开关可以居中地位于飞行器的转向舵柄的基部上。按钮开关可以位于飞行器的转向舵柄的手柄上。按钮开关可以是现有飞行器的预先存在的部件。按钮开关可以是转向舵柄上预先存在的开关。有利地，本发明的控制装置可以不需要在飞行器驾驶舱中配装附加的设备，因为转向舵柄上预先存在的按钮开关可以重新构造成具有次要功能。

5、控制装置可以构造成用于在单个飞行员操作期间使用。控制装置可以构造成具有第一功能和第二不同功能。第二不同功能可以用于在飞行器的单个飞行员操作期间使用。第二功能可以响应于按钮开关在滑行阶段期间被释放、即根据如本文中所描述或要求保护的本发明的任何方面而导致发出制动命令。第一功能可以是控制装置的主要功能，例如不一定限于单个飞行员操作。因此，第二功能可以是控制装置的次要功能。按钮开关可以构造成在飞行器不处于滑行阶段时具有其他功能。按钮开关可以构造成在单个飞行员操作期间具有主要功能和次要功能。控制装置可以构造成在单个飞行员操作期间具有主要功能和次要功能。例如，在某些飞行器中，可能的情况是，方向舵踏板对前轮转向可以具有有限的权限(例如在低滑行速度下)，并且按钮开关可以具有踏板断开按钮的功能。因此，例如，作为主要功能的一部分，当按钮开关被压下时，控制装置可以构造成断开方向舵踏板原本将对前轮转向具有的控制，使得可以通过踏板执行方向舵检查，而不会导致前轮由踏板转动。在单个飞行员操作期间，方向舵检查必须在滑行之前执行，因此在滑行期间不需要方向舵踏板与前轮转向断开。这意味着控制装置可以在单个飞行员操作的滑行期间使用，以提供次要功能。

6、控制装置可以构造成在飞行员向飞行器控制系统指示飞行器正在进入滑行阶段时从具有主要功能切换至次要功能。控制装置可以构造成在飞行器的单个飞行员操作期间开始滑行阶段时从具有主要功能切换至次要功能。控制装置可以构造成一旦方向舵检查已经成功完成就从具有主要功能切换至次要功能。当飞行器离开登机口时，可以开始滑行阶段。滑行阶段可以在飞行器的着陆完成之后开始。滑行阶段可以在飞行员向飞行器控制系统指示滑行阶段已经开始时开始。

7、控制装置可以构造成接收来自按钮开关的多个信号。控制装置对那些信号的响应可以基于控制装置是执行主要功能还是次要功能而变化。

8、设定时间可以大于1秒并且可以小于10秒，可选地为5秒或更少。设定时间可以在2秒与4秒之间。设定时间可以是例如约3秒。释放按钮开关与命令输出至制动系统之间的延迟可以例如允许未丧失能力的飞行员在命令输出至制动系统之前将他们的手重置在转向舵柄上并压下按钮开关。有利地，这有助于避免飞行器在飞行员未丧失能力但出于任何原因意外地或无意地放开按钮时的不必要的制动。可以存在其中设定时间小于1秒的某些实施方式。然而，优选的是，时间延迟足够长以防止飞行员对按钮开关的快速且暂时的无意/意外释放导致飞行器的过早和不必要的制动。

9、按钮开关可以是弹簧加载的。有利地，这允许按钮开关从压下位置自动返回至释放位置。这意味着，如果飞行员丧失能力，则由飞行员的手释放转向舵柄是触发制动指令所需的全部。这种控制装置增加了飞行器在滑行期间的安全性，并且降低了由于飞行员丧失能力而引起的飞行器的偏移的可能性。

10、在实施方式中，按钮开关可以是阻尼的。按钮开关可以是阻尼的和弹簧加载的，使得当将按钮开关保持在压下位置中的力被移除时，开关在可以在1秒与5秒之间(并且可以对应于上面所提及的设定时间)的时间段内自动移动回至释放位置。控制装置可以构造成响应于按钮开关移动至释放位置而立即向制动系统输出作为信号的制动命令。释放位置可以限定为在飞行员没有向按钮开关施加力时按钮开关所返回的静止位置。当将按钮开关保持在压下位置中的力已经被移除并且按钮开关处于完全压下位置与释放位置之间的中途时，按钮开关可以被认为处于“压下位置”。释放位置可以限定为按钮开关的最大伸展的位置。

11、控制装置可以布置成在滑行阶段期间检测机载飞行员的丧失能力。在由单个机载飞行员操作的飞行器的滑行期间，飞行员应当始终将手保持在转向舵柄上。按钮开关可以位于飞行器的转向舵柄上，使得当人员把他们的手放在转向舵柄上时，按钮开关保持在压下位置中。有利地，按压按钮开关不需要单个机载飞行员的附加的努力。如果按钮开关在飞行器的滑行期间移动至释放位置，这表明飞行员丧失能力或者未遵循标准的滑行程序。有利地，控制装置可以检测到按钮开关已经移动至释放位置，并且输出命令以使飞行器安全停止。在飞行员故意将他们的手从转向舵柄移开并且未及时将他们的手返回至按钮开关以防止控制装置输出用于制动的命令的情况下，飞行器将被安全地停止，并且然后飞行员可以继续使飞行器滑行。

12、控制装置可以包括控制模块。控制模块可以布置成检测按钮开关在滑行期间何时已经从压下位置移动至释放位置并且响应于此向制动系统输出信号。控制模块可以是飞行器上预先存在的控制模块。控制模块可以是飞行器上预先存在的控制模块的一部分。预先存在的控制模块可以重新编程成构造成检测按钮开关在滑行期间何时已经从压下位置移动至释放位置并且作为响应向制动系统输出信号。控制模块可以构造成在按钮开关移动至释放位置时接收来自按钮开关的信号。控制模块可以构造成在按钮开关移动至压下位置时接收来自按钮开关的信号。控制模块可以构造成在接收指示按钮开关在滑行期间已经从压下位置移动至释放位置的信号与向制动系统输出命令之间等待设定时间(例如，使得控制模块仅在已经经过设定时间之后响应于按钮开关移动至释放位置而向制动系统发出输出命令)。控制模块可以构造成直接向制动系统输出命令。控制模块可以构造成直接向液压制动系统输出命令。控制模块可以构造成直接向电子制动系统输出命令。控制模块可以构造成在飞行器的单个飞行员操作期间具有主要功能和次要功能。有利地，预先存在的控制模块可以重新编程成在飞行器的单个飞行员操作期间提供本发明的功能，从而减少必须改装到现有飞行器上的附加设备的量。

13、本发明还提供了一种飞行器，该飞行器包括安装在飞行器上的根据第一方面的控制装置。

14、根据第二方面，本发明提供了一种飞行器，该飞行器包括控制系统、制动系统、转向舵柄和位于转向舵柄上的传感器。传感器布置成检测转向舵柄是否被抓握。控制系统布置成接收来自传感器的指示转向舵柄在飞行器滑行阶段期间是否被抓握的信号。控制系统布置成在转向舵柄没有被抓握设定时间段的情况下响应于从传感器接收的信号(包括例如没有信号)而向制动系统输出用于制动的命令。例如，可能的是，控制系统布置成：如果控制系统在设定时间段内未接收到来自传感器的指示转向舵柄被抓握的第二信号，则响应于来自传感器的指示传感器未被抓握的第一信号而向制动系统输出用于制动的命令。传感器可以是如上面所描述的按钮开关。例如，传感器可以呈附加地构造成执行方向舵踏板断开按钮的功能的按钮(例如，设置成允许独立于前轮转向检查方向舵控制的按钮)的形式。

15、飞行器可以是载客飞行器。载客飞行器优选地包括乘客舱，该乘客舱包括用于容纳多个乘客的多行且多列的座椅单元。飞行器可以具有至少20个乘客、更优选地至少50个乘客并且更优选地多于50个乘客(例如，一百个或更多个乘客)的容量。飞行器可以是商用飞行器、例如商用载客飞行器、例如单过道或双过道飞行器。飞行器不需要构造成用于运载乘客，但是例如可以是构造成用于载货和/或在非商业的基础上使用的同等大小的飞行器。飞行器可以具有至少20吨、可选地至少40吨并且可能50吨或更多的最大起飞重量(mtow)。飞行器可以具有至少20吨、可选地至少30吨并且可能约40吨或更多的操作空重。

16、这种飞行器通常将包括一个或更多个起落架组件，所述一个或更多个起落架组件包括轮制动器。轮制动器可以是液压的。轮制动器可以是电子的。轮制动器可以是制动系统的一部分。轮制动器可以由控制系统控制。

17、控制系统可以构造成在转向舵柄未被抓握时接收来自传感器的信号。控制系统可以构造成在转向舵柄被抓握时接收来自传感器的信号。控制系统可以构造成在控制系统接收到指示转向舵柄未被抓握的信号时启动定时器达设定时间段。控制系统可以构造成：如果控制系统接收到指示转向舵柄未被抓握的信号，则向制动系统输出信号以通过轮制动器施加制动力。传感器可以向控制系统发送信号，以指示舵柄未被抓握，并且可能仅在设定时间段已经期满之后。可能的是，传感器向控制系统发送信号以指示舵柄被抓握，并且在设定时间段内没有这样的信号导致控制系统向制动系统输出用于制动的命令。因此，可能的是，在某些实施方式中，设定时间段是控制系统的特征，并且在某些其他实施方式中，设定时间段可以是传感器的特征。控制系统可以构造成如果传感器在设定时间段内未被再次抓握则仅向制动系统输出用于制动的信号。设定时间段可以在0秒与5秒之间。设定时间段可以是3秒。设定时间段可以小于1秒。

18、控制系统和传感器可以是飞行器的预先存在的部件。在替代性实施方式中，控制系统和传感器可以改装到飞行器上，以便调整飞行器用于单个飞行员操作。传感器可以位于转向舵柄上，使得当转向舵柄在滑行期间由飞行员抓握时，传感器检测到转向舵柄被抓握。根据第三方面，本发明提供了一种修改现有飞行器以使该飞行器更适于单个飞行员操作的方法。现有飞行器通常将具有位于转向舵柄上的传感器，该传感器具有例如执行方向舵检查的主要功能。该方法可以包括将传感器调整成具有专用于单个飞行员操作的次要功能。传感器可以是构造成在压下(操作)位置与释放(非操作)位置之间移动的按钮。还可以存在下述步骤：将次要指示器添加至传感器、例如添加至按钮开关，以向飞行机组人员(例如，向飞行员)指示传感器的功能，使得可以清楚地确定传感器的在任何给定时间的功能。该方法还包括将软件安装在飞行器的系统上，使得安装后，飞行器的系统检测传感器的状态，从而允许传感器在滑行和单个飞行员操作期间执行次要功能。

19、本发明的第三方面的方法可以被认为是将系统改装至现有飞行器以辅助单个飞行员滑行的方式。该方法可以包括下述步骤：通过对飞行器的现有控制系统进行编程以检测传感器在滑行期间、例如在飞行器的单个飞行员操作期间何时指示飞行员丧失能力(飞行员丧失能力可以是在开关被释放、从压下位置移动和/或返回至释放位置时)来调整飞行器的现有控制系统。该方法可以包括下述步骤：对控制系统进行编程，以响应于在滑行期间检测飞行员丧失能力、例如如果按钮开关在设定时间段内未返回至压下位置而向飞行器的制动系统输出用于制动的命令。

20、将理解的是，在本发明的某些实施方式中，关于第一方面所描述的按钮开关可以用以不同方式检测与飞行员的物理接触的传感器来替代。此外，按钮、传感器等的位置不一定需要如由本发明的第二方面的各种实施方式所要求的位于转向舵柄上。

21、根据第四方面，本发明提供了一种在飞行器滑行阶段期间检测机载飞行员丧失能力的方法。该方法可以在本文中所描述或要求保护的飞行器上执行。该方法包括下述第一步骤：如果开关未由机载飞行员保持就位(例如，未由机载飞行员保持在压下位置)，则开关(例如，按钮开关或者根据是否与机载飞行员存在物理接触而切换或移动的其他传感器等)自动移动至释放位置。开关可以是弹簧加载的，以便允许开关在未处于来自飞行员的压力下时自动移动至释放位置。该方法包括下述步骤：检测开关已经从保持/压下位置移动，例如检测开关已经移动至释放位置。开关可以构造成在开关从保持/压下位置移动时向控制模块输出信号。开关可以构造成在开关移动至释放位置时向控制模块输出信号。信号可以简单地是二进制信号，其中，“1”代表第一状态(例如，按钮由飞行员保持)，并且其中，“0”代表第二状态(例如，开关未由飞行员保持)。该方法可以包括在发生以下各者中的一者之前等待指定时间段的另一步骤：(a)开关在该时间段结束之前返回至压下位置，或者(b)作为开关在整个时间段内不处于压下位置(例如，在整个时间段内保持在释放位置中)的结果，向飞行器的制动系统输出用于制动的命令。

22、指定时间段可以在1秒与5秒之间。该方法可以包括在开关移动至释放位置之后立即向飞行器的制动系统输出用于制动的命令，这可以是在开关被释放之后的短的时间延迟。

23、该方法可以包括飞行器进入滑行阶段的步骤。该方法可以包括机载飞行员使开关移动至压下位置的步骤。该方法可以包括机载飞行员在他们使飞行器滑行时将开关保持在压下位置中的步骤。该方法可以包括飞行器完成滑行阶段——此时飞行员不再需要为了不施加制动而压下开关——的步骤。当飞行器不处于滑行阶段时，开关的用以指示飞行员丧失能力以便施加制动的功能可能被禁用或者不起作用。滑行阶段的结束可以通过该方法检测或确认。例如，可以存在检测驾驶舱中关于起飞所使用的装置的操作、例如发动机推力杆的移动等的步骤。由于这种杆仅可以由人操作，因此可以假设飞行机组人员未丧失能力，并且还可以假设滑行阶段结束。替代性地，飞行机组人员可以在驾驶舱中选取下述按钮，该按钮将使得飞行机组人员能够确认他们正在进入起飞阶段，并且禁用开关的用以指示飞行员丧失能力的功能。

24、该方法可以在根据如本文中所要求保护或描述的本发明的任何方面的飞行器上执行。

25、当然，将理解的是，关于本发明的一个方面所描述的特征可以结合到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以结合参照本发明的设备所描述的特征中的任何特征，并且本发明的设备可以结合参照本发明的方法所描述的特征中的任何特征。本发明的第二方面的控制系统可以具有例如第一方面的控制装置的特征，并且本发明的第一方面的控制装置可以具有例如第二方面的控制系统的特征。