特許 7333696 可変初期ピッチ角ターゲットを使用した離陸中の上昇性能の最適化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-17

(45)【発行日】2023-08-25

(54)【発明の名称】可変初期ピッチ角ターゲットを使用した離陸中の上昇性能の最適化

(51)【国際特許分類】

   B64D 43/00 20060101AFI20230818BHJP

【ＦＩ】

B64D43/00

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019023413

(22)【出願日】2019-02-13

(65)【公開番号】P2019177863

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2022-02-07

(31)【優先権主張番号】15/899,435

(32)【優先日】2018-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】キム， グン， ザ セカンド

(72)【発明者】

【氏名】フレニャーニ， ホセ エー．

(72)【発明者】

【氏名】ロール， ティモシー シー．

【審査官】林 政道

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３１６７０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００９０８４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｄ ４３／００

Ｂ６４Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コックピット内又は飛行デッキでパイロットに情報をディスプレイするための方法であって、
離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて、滑走路（２６）上の航空機（２８）の最適な初期ピッチ角を計算すること（８２）と、
離陸中にディスプレイ画面（６０）に前記最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることと
を含む方法。

【請求項2】

前記ディスプレイ画面（６０）が、主要飛行ディスプレイである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ディスプレイ画面（６０）が、制御ディスプレイユニット（２２）に組み込まれる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ディスプレイ画面（６０）が、電子飛行バッグに組み込まれる、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体（２４）から、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率を検索することを更に含み、前記最適な初期ピッチ角が、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率に一部基づいて計算され、前記非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体（２４）から、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率を検索することが、複数の入力パラメータ値をルックアップテーブルに入力することを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記複数の入力パラメータ値が、前記航空機（２８）の離陸重量、前記滑走路（２６）のフィールド高度及び外気温度を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記複数の入力パラメータ値が、フラップ設定及びブリードとエンジンの防氷ステータスを更に含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

ディスプレイ画面（６０）と、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて、滑走路（２６）上の航空機の最適な初期ピッチ角を計算し、次いで前記ディスプレイ画面（６０）を制御し、前記最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするように構成されたコンピュータシステムとを含むアビオニクスシステム（２）。

【請求項9】

前記コンピュータシステムが、飛行管理コンピュータ（２０）を含む、請求項８に記載のアビオニクスシステム（２）。

【請求項10】

前記飛行管理コンピュータに通信可能に接続された制御ディスプレイユニットを更に含み、前記ディスプレイ画面が前記制御ディスプレイユニットに組み込まれる、請求項９に記載のアビオニクスシステム（２）。

【請求項11】

前記コンピュータシステムが、前記飛行管理コンピュータ（２０）に通信可能に接続されたディスプレイコンピュータ（１０）を更に含み、前記ディスプレイ画面（６０）が、前記ディスプレイコンピュータ（１０）に通信可能に接続された主要飛行ディスプレイ（１２）である、請求項９に記載のアビオニクスシステム（２）。

【請求項12】

前記コンピュータシステム及び前記ディスプレイ画面（６０）が、電子飛行バッグに組み込まれる、請求項８に記載のアビオニクスシステム（２）。

【請求項13】

前記コンピュータシステムに通信可能に接続された非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体（２４）を更に含み、前記コンピュータシステムが、前記非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率を検索するように構成され、前記最適な初期ピッチ角が、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率に部分的に基づいて計算され、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体（２４）から離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率を検索することが、ルックアップテーブルに複数の入力パラメータ値を入力することを含み、前記複数の入力パラメータ値が、前記航空機の離陸重量、前記滑走路のフィールド高度及び外気温度を含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載のアビオニクスシステム（２）。

【請求項14】

請求項１０に記載のアビオニクスシステム（２）を含む飛行管理システムであって、飛行管理コンピュータ（２０）と、前記飛行管理コンピュータ（２０）に通信可能に接続された制御ディスプレイユニット（２２）とを含み、前記制御ディスプレイユニット（２２）がディスプレイ画面（６０）を含み、
前記飛行管理コンピュータ（３０）が、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角が計算され、次いで前記最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系を前記ディスプレイ画面（６０）上にディスプレイするよう前記制御ディスプレイユニット（２２）に指示する命令が前記制御ディスプレイユニット（２２）に送信される初期ピッチターゲット機能を実行するように構成される、飛行管理システム。

【請求項15】

前記飛行管理コンピュータ（３０）が、ルックアップテーブルから離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率を検索し、離陸安全速度対失速速度の前記最適な比率に部分的に基づいて前記最適な初期ピッチ角を計算するよう更に構成される、請求項１４に記載の飛行管理システム。

【請求項16】

前記制御ディスプレイユニット（２２）が、前記初期ピッチターゲット機能を有効にする入力をパイロットから受信し、次いで前記ディスプレイ画面（６０）を制御して、前記初期ピッチターゲット機能が有効であったか否かを表すシンボル体系をディスプレイするように構成される、請求項１４又は１５に記載の飛行管理システム。

【請求項17】

前記複数の入力パラメータ値が、フラップ設定及びブリードとエンジンの防氷ステータスを更に含む、請求項１３に記載のアビオニクスシステム（２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される技術は、概して、所望の性能を達成するように航空機を制御するためのシステム及び方法に関し、より詳細には、離陸中に航空機の性能を向上させるためのシステム及び方法に関する。

【0002】

離陸は、航空機が地面に沿っての移動から空中での飛行に移行するときの飛行の段階である。離陸速度に達すると、航空機はこの移行を行うことができる。航空機の離陸速度は、さまざまな要因に基づき異なることがある。これらの要因には、例えば、空気密度、航空機の総重量、航空機の構成、滑走路条件及び他の適切な要因が含まれる。典型的な離陸距離（パイロットにより参照される）は、すべての滑走路面が舗装され、水平で、滑らかであり、かつ乾燥しているという仮定に基づくことがある。しかし、実際には、滑走路の勾配又は傾斜（すなわち、滑走路の長さにわたる滑走路の高さの変化（百分率で表される））がそうであるように、滑走路面も異なる。更に、パイロットは離陸距離（別名離陸ロール）を予測するときに航空機の総重量を考慮すべきである。総重量の増加は、離陸性能に次のような影響を与える可能性がある。（１）より高い発進速度、（２）より大きな加速させる質量、（３）抗力及び地面摩擦の増大。更に、離陸に必要な速度は、空気の動きに相関的である。例えば、離陸地点において、向かい風は対地速度を減少させ、追い風は対地速度を増加させる。したがって、離陸距離を予測するときには、風の影響も考慮しなければならない。密度高度もまた、離陸性能に影響を与える。密度高度は、最初に圧力高度を求め、次にこの高度を標準外の温度変動に対して補正することによって決定される。飛行コンピュータを使用して、圧力高度と外気温度を入力することによって、密度高度を計算することができる。空気の密度が増加する（密度高度がより低くなる）につれて、航空機性能は向上する。

【0003】

離陸性能に影響を与える要因に関する情報は、パイロットが参照できるチャートに組み込まれることがある。離陸距離チャートは、通常、いくつかの形式で提供され、パイロットが、フラップがない状態又は特定のフラップ構成で航空機の離陸距離を計算できるようにする。典型的な離陸距離チャートは、様々な航空機の重量、高度、気温、風、及び障害物の高さを提供する。

【0004】

離陸飛行経路のさまざまなセグメントは、連邦航空規則の第２５部に指定されている。これらの仕様によれば、離陸飛行経路の最初のセグメントの間、航空機は、その速度をゼロから最小離陸安全速度Ｖ_２まで着実に増加させる。その第１セグメントの間に、航空機は、最初に離陸決定速度Ｖ_１に到達し、次いで最小離陸安全速度Ｖ_２に到達する前に、回転速度Ｖ_Ｒに到達する。

【0005】

上昇離陸を改善するための既知の操作技術は、上昇エネルギーを増加させるために過剰なフィールド長を使用し、その結果として、様々な離陸セグメントに対する総勾配を増加させる。この手順によれば、これは、離陸距離を増加させることに対応するある一定量だけ回転速度Ｖ_Ｒ及び離陸安全速度Ｖ_２を増加させることによって、又はＶ_Ｒがタイヤ速度定格に達するときはいつでも達成される。回転速度Ｖ_Ｒ及び離陸安全速度Ｖ_２は変更されるが、初期ピッチ角ターゲットは、固定されており、通常の離陸技術で使用されているものと同一である。

【発明の概要】

【0006】

以下に詳細に開示される主題は、航空機によって運ぶことができるペイロードの量を最適化する初期ピッチ角ターゲット（以下「初期ピッチターゲット」（ＩＰＴ））を表すシンボル体系をディスプレイすることによって、離陸性能を高めるためのシステム及び方法を対象とする。これは、特定の組の上昇／障害物の制約を満たす、離陸安全速度Ｖ_２対失速速度Ｖ_ｓの最適比（以下「最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比」）に関連する離陸中の回転時の最適な初期ピッチ角を決定することによって達成される。この最適な初期ピッチ角をターゲットとすることにより、最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率に対応する最大離陸総重量を選択することが可能になる。

【0007】

本開示は、航空機が運搬できるペイロードの量の増加をもたらすことになるように離陸性能を向上させるために使用することができるアビオニクスにおける実装を提案する。本明細書で提案する方法によれば、最適な初期ピッチ角は、最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率に部分的に基づいて計算され、その後、離陸中にパイロットによって達成される初期ピッチターゲットを表すシンボル体系が、コックピット又は飛行デッキにディスプレイされる。多数の可変初期離陸ピッチ角から最適値を選択する能力は、上昇／障害物の制約に従って操作の間、航空機のペイロードを最大化することによって、航空機の離陸性能を潜在的に向上させることができるだろう。

【0008】

最適な初期ピッチ角を決定し、次いで初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることによって、離陸性能を向上させるためのシステム及び方法の様々な実施形態が以下にいくらか詳細に開示されるが、これらの実施形態のうちの１つ又は複数は、以下の態様のうちの１つ又は複数によって特徴付けられうる。

【0009】

以下に詳細が開示される主題の一態様は、コックピット内又は飛行デッキでパイロットに情報をディスプレイするための方法であって、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角を計算することと、離陸中にディスプレイ画面に最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることとを含む方法である。本方法は、ルックアップテーブルから離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索することであって、最適な初期ピッチ角が、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて計算される、最適な比率を検索することを更に含みうる。複数の入力パラメータ値は、航空機の離陸重量、滑走路のフィールド高度、外気温度、フラップ設定、及びブリードとエンジン防氷ステータスを含む。

【0010】

以下で詳細に開示される主題の別の態様は、ディスプレイ画面と、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角を計算し、次いでディスプレイ画面を制御し、最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするように構成されたコンピュータシステムとを含むアビオニクスシステムである。コンピュータシステムは、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から、離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索するよう更に構成され、最適な初期ピッチ角が、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて計算される。

【0011】

以下で詳細に開示される主題の更に別の態様は、飛行管理コンピュータと、飛行管理コンピュータに通信可能に接続された制御ディスプレイユニットとを含み、制御ディスプレイユニットがディスプレイ画面を含み、飛行管理コンピュータが、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角が計算され、次いで最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイ画面上にディスプレイするよう制御ディスプレイユニットに指示する命令が制御ディスプレイユニットに送信される初期ピッチターゲット機能を実行するように構成される、飛行管理システムである。飛行管理コンピュータは、ルックアップテーブルから離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索し、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて最適な初期ピッチ角を計算するよう更に構成される。制御ディスプレイユニットは、初期ピッチターゲット機能を有効にする入力をパイロットから受信し、次いでディスプレイ画面を制御して、初期ピッチターゲット機能が有効であったか否かを表すシンボル体系をディスプレイするようにするように構成される。

【0012】

最適な初期ピッチ角を決定し、航空機が運搬できるペイロードの量を最適化する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることによって、離陸性能を向上させるためのシステム及び方法の他の態様が、以下に開示される。

【0013】

前述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立して達成することが可能であるか、又は更に別の実施形態において組み合わせることが可能である。前述の態様及び他の態様を示すために、図面を参照して、様々な実施形態が以下で説明されることになる。図面は縮尺通りに描かれていない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本明細書に開示される機能を提供するようにプログラムすることができる航空機制御システムの構成要素を示す高レベルブロック図である。

【図2】離陸中にピッチに基づく案内命令をディスプレイするためのシステムのいくつかの構成要素を示すブロック図である。

【図3】離陸飛行経路の第１セグメントの完成後に民間航空機が３５フィートの高度で滑走路の端部に位置する状況を示す図である。一連の一般的な離陸Ｖ速度が、滑走路に沿った様々な位置を指す矢印によって示され、それらの速度が達成される昇順に配置されるＶ速度指定子を伴う。

【図4】速度が１０単位増加するときの改善された上昇を伴う（線が「ゼロ」点から開始する）、及び速度を上げず改善された上昇を伴わない（線が「基準」点から開始する）離陸性能を示す、高さ（フィート）対ブレーキ解除からの水平距離（フィート）のグラフである。

【図5】例示的な民間航空機についてのＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としての上昇制限重量のグラフである。

【図6】例示的な民間航空機についてのＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としてのフィールド制限重量のグラフである。

【図7】図５及び図６に見られる曲線を組み合わせたグラフである。

【図8】例示的な民間航空機についてのピッチ角θ対Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率のグラフである。

【図9】３つの異なるピッチ角θ_１、θ_２及びθ_３についての例示的な民間航空機についてのＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としてのフィールド制限重量のグラフである。

【図10】最適ピッチターゲット法則を表す太い曲線の追加を除いて、図９に見られるグラフと同じＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としてのフィールド制限重量のグラフである。

【図11】例示的な民間航空機についての上昇制限重量及び最適ピッチターゲット法則をＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数として示すグラフである。

【図12】現在の離陸条件に基づいて航空機の離陸中にパイロットに可変初期ピッチターゲットをディスプレイする方法のいくつかのステップを識別するフローチャートである。

【図13】図１に部分的に描かれた種類のシステムに組み込まれた主要飛行ディスプレイの正面図を表す図であり、そのシステムは、主要飛行ディスプレイ上に初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするように構成されうる。

【図14】初期ピッチターゲットを表すシンボル体系（この例では、グラフィックシンボル）をディスプレイするように構成されうる、民間航空機の飛行管理システムに組み込まれた制御ディスプレイユニットの正面図を表す図である。

【図15】初期ピッチターゲットを表す第１のシンボル体系（この例では、英数字シンボル）、及び初期ピッチターゲットがオンにされるかオフにされるかを示す第２のシンボル体系（この例では、英数字シンボル）をディスプレイしているＣＤＵページの正面図を表す図である。

【図16】離陸性能ソフトウェアを備えて構成された電子飛行バッグに組み込まれたディスプレイ画面の正面図を表す図である。この例では、初期ピッチターゲットの値を示す英数字シンボルがディスプレイされる。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下で図を参照するが、異なる図中の類似の要素には、同一の参照番号が付される。

【0016】

最適な初期ピッチ角を決定し、航空機が運搬できるペイロードの量を最適化する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることによって、離陸性能を向上させるためのシステム及び方法の例示的な実施形態が、以下にいくらか詳細に説明される。しかしながら、本明細書中には、実際の実装のすべての特徴が記載されているわけではない。いかなるこうした実際の実施形態の開発においても、実装によって異なるシステム関連の制約及び事業関連の制約の順守といった、開発者の特定の目的を達成するためには、多数の実装ごとに固有の判断を行う必要があることは、当業者に理解されるであろう。更に、こうした開発に伴う努力は、込み入った時間のかかるものであるかもしれないが、本開示から恩恵を受ける当業者にとって、取り組むべき所定の事柄であることは、理解されるだろう。

【0017】

航空分野では、Ｖ速度は、航空機の運航にとって重要又は有用な対気速度を定義するために使用される標準用語である。これらの速度は、飛行試験中に航空機の設計者及び製造業者によって得られたデータから導き出され、航空機の認定試験中に政府の飛行検査官によってほとんどの国で検証される。これらの指定子によって表される実際の速度は、航空機の特定のモデルに固有である。それらは、航空機の示される対気速度によって（例えば、対地速度によってではなく）表され、一般的な民間航空機に搭載される計器も示されている対気速度を示しているので、パイロットは補正係数を適用せずに直接それらを使用することがある。

【0018】

図１は、現代の航空機に既に存在する種類の飛行制御システムのハードウェア構成要素を示すブロック図である。エアデータシステム及び慣性基準システム（ＡＤＩＲＳ）１４は、対気速度、迎え角、温度及び気圧高度データを提供する大気データ部分を含み、一方で、慣性基準部分は、姿勢、飛行経路ベクトル、対地速度及び位置データを飛行制御システム２の入力信号管理プラットフォーム８に与える。飛行制御システム２は、主要飛行制御コンピュータ／機能４及びオートパイロットコンピュータ／機能６を含む。主要飛行制御コンピュータ４及びオートパイロットコンピュータ６は、独立した入力信号管理プラットフォームを有することができるだろう。

【0019】

飛行制御システム２は、アビオニクスシステムと呼ばれることもあるが、飛行管理コンピュータ２０及び制御ディスプレイユニット２２（以下「ＣＤＵ２２」）を更に含む。ＣＤＵ２２は、飛行管理コンピュータ２０とパイロットとの間の主要インタフェースである。飛行管理コンピュータ２０は、ＡＤＩＲＳ１４によって取得された情報及び本明細書において後に詳細に説明されることになる他の情報に基づいて、航空機によって運搬できるペイロードの量を最適化することになる初期ピッチターゲットを計算する。飛行管理コンピュータ２０は、計算結果を、主要飛行ディスプレイ１２を制御するディスプレイコンピュータ１０に送信する。

【0020】

離陸中、主要飛行制御コンピュータ４は、飛行乗務員によって入力された命令に基づいて、フラップアクチュエータ１６にフラップ命令を出力する。フラップ命令は、初期ピッチターゲットを達成することになるフラップ１８の角度設定に基づいて決定される。フラップ１８は、初期ピッチターゲットを達成する離陸回転の実行を助けるために使用される。

【0021】

一実施形態によれば、主要飛行ディスプレイ１２は、ＩＰＴコンピュータ２０によってディスプレイコンピュータ１０に送信される計算された初期ピッチターゲットの視覚的表示を含む。初期ピッチターゲットを表すシンボル体系は、最新のコックピットディスプレイにディスプレイされる他のシンボルと明確に区別可能な初期ピッチターゲットの明確で曖昧でない表示を提供するように、主要飛行ディスプレイ１２の姿勢指示器上にディスプレイされる。例えば、図１３に示すＩＰＴ指示器１１を参照されたい（以下に詳細に説明する）。

【0022】

図２は、離陸中にピッチに基づく案内命令をディスプレイするためのシステムのいくつかの構成要素を示すブロック図である。システムは、パイロットによって手動で作動させることができ、又はコンピュータによって実行されるモニタリング機能によって自動的に作動させることもできる。

【0023】

図２に示すシステムは、飛行管理コンピュータ２０と、飛行管理コンピュータ２０と通信可能に接続されたディスプレイコンピュータ１０と、表示コンピュータと通信可能に接続された主要飛行ディスプレイ１２と、飛行管理コンピュータ２０と通信可能に接続されたＣＤＵ２２と、飛行管理コンピュータ２０に通信可能に接続された非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体２４とを含む。

【0024】

飛行管理コンピュータ２０は、フラップ位置、気圧高度及び航空機の重量を表すデータと同様にエンジンデータを受信する。そのようなデータをコンピュータに提供するためのオンボードサブシステムが、当業者によく知られている。エンジンデータは、スロットルレバー角度、ターボファン出力比（ＴＰＲ）又はファン速度（Ｎ１）を含みうる。フラップ位置は、実際のフラップ位置又は選択されたフラップ位置でありうる。高度は、ＧＰＳ高度、電波高度、気圧高度、又はヴォーテッドな（ｖｏｔｅｄ）静圧状態を含みうる。航空機の重量（これは飛行管理コンピュータ２０によって以前に計算されたものである）が、飛行管理コンピュータ２０の内部メモリから検索される。

【0025】

非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体２４は、様々な飛行条件についての既知の航空機状態に対応する航空機性能データテーブル（例えば、ルックアップテーブル）を記憶する。そのようなチャートは、上昇、巡航、降下及び最終進入を含む様々な飛行段階に対する所望のピッチ姿勢及び出力設定を含む。記憶媒体２２は、データテーブルと、１つのパラメータの曲線を他のパラメータの関数として表すデジタルデータとを記憶しうる。

【0026】

ＩＰＴ指示器１１（図１３参照）のディスプレイを容易にするために、飛行管理コンピュータ２０は、飛行管理コンピュータ２０の内部メモリに一時的に記憶することができるルックアップテーブルの形式で、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体２２からピッチベースの案内命令データを検索する。次に、飛行管理コンピュータ２０は、航空機の離陸重量、滑走路の高度（以下、「フィールド高度」）、航空機付近の外気温度、フラップ設定、及びブリードと防氷ステータスを含む複数の入力パラメータ値を表すデータ列を入力することによって、そのルックアップテーブルからデータを検索する。ルックアップテーブルは、航空機の離陸に最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比を表すデータを返し、これは最適な初期ピッチ角の計算に使用される。

【0027】

記憶媒体２２から読み出された情報に基づいて、飛行管理コンピュータ２０は、ピッチベースの案内命令を表すデータをディスプレイコンピュータ１０に送り、初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするようにディスプレイコンピュータ１０に命令する。ディスプレイコンピュータは、当該技術分野において周知であり、ディスプレイコンピュータ１０の基本的な動作は、本明細書では詳細に説明されることはない。図２に示す実施形態では、ディスプレイコンピュータ１０は、特別なシンボル体系を主要飛行ディスプレイ１２にディスプレイさせるようにプログラムされる。パイロットは、離陸手順の間にＩＰＴシンボル体系を一目見て離陸案内を得ることができる。

【0028】

図３は、離陸飛行経路３２の第１セグメントの完成後に、民間航空機２８が３５フィートの高度で滑走路２６の端部に位置する状況を示す図である。一連の一般的な離陸Ｖ速度（連邦航空規則によって定義される）は、離陸飛行経路３２に沿った様々な位置を指す矢印によって示され、それらの速度が達成される昇順に配列されたＶ速度指定子を伴う。

【0029】

指定子Ｖ_１は、それを超えると離陸を中止すべきではない離陸決定速度に対応する。指定子Ｖ_Ｒは、回転速度に対応し、これはパイロットが航空機の機首３０をピッチアップさせるために制御入力を加え始め、その後に航空機の機首３０が地面から離れることになる速度である。指定子Ｖ_ＬＯＦは、主着陸装置（図３には見られない）が地面を離れるリフトオフ速度に対応する。指定子Ｖ_２は、離陸安全速度に対応し、これは航空機２８が１つのエンジンが作動不能で安全に上昇しうる速度である。

【0030】

通常、総重量及びフラップ設定は、特定の組の離陸条件の下で特定のモデルの航空機の回転速度Ｖ_Ｒを決定するために使用される変数である。いくつかの航空機チャート（図２に見られる記憶媒体２２に記憶される）もまた、高度を考慮する。離陸安全速度Ｖ_２は、地上レベルより３５フィート上に到達し、離陸に使用される構成における失速速度Ｖ_ｓの１．２倍よりも決して小さくない。離陸安全速度Ｖ_２はまた、総重量及びフラップ設定によって変わる。

【0031】

本明細書で使用されるとき、「フラップ」という用語は、展開時にキャンバー及びしばしば翼の面積を増大させ、それが低速でより効果的になり、したがってより大きな揚力を生み出す、航空機の翼に取り付けられる高揚力装置を意味する。フラップは、離陸前に展開され、上昇中に格納される。

【0032】

民間航空機の離陸性能は、離陸時の最大総重量を測定することによって評価することができる。この重量は、いくつかの制約のうちのいずれか１つによって制限される可能性がある。適用可能な制約は、構造的制限（例えば、最大認定離陸重量）並びに上昇及びフィールド長の制限を含む。特定の航空機モデルによっては、離陸は、ブレーキエネルギーとタイヤ速度定格によって制限されることもあり、それはフィールド長の制限に影響する。滑走路の状態もまた、考慮すべきである。パイロットによって参照されるチャート形式で製造者によって提供される集計データ（記憶媒体２２に記憶される）は、限られた数の要因を考慮に入れる。

【0033】

本明細書で使用されるとき、「上昇制限重量」という用語は、上昇能力によって制限される最大離陸総重量を意味する。この制限は、航空機がリフトオフから空港高度上１５００フィートの高さまで上昇し、密度高度を決定するために使用される温度と圧力高度の既存の条件下で離陸飛行経路を制限する上昇勾配を満たす能力である。密度高度は、エンジンが推力を生み出す能力と翼が揚力を生み出す能力に影響を与える。

【0034】

離陸飛行経路は、連邦航空規則の第２５部に含まれる認証プロセスの成果である。離陸飛行経路は、通常４つのセグメントを有しており、１つのエンジン作動不能性能に基づく。離陸飛行経路内のすべての勾配は、総勾配である。第１のセグメント（図３に示す）は、リフトオフで始まり、着陸装置が完全に格納されると終了する。回転速度Ｖ_Ｒは、航空機が地上レベルより３５フィート上に到達するまでに離陸安全速度Ｖ_２に達するように、製造業者によって選択される。回転中、機首３０は、公称５°から１５°（この数は可変であり、航空機モデルの関数である）の機首上げピッチ姿勢（以下「初期ピッチターゲット」）まで上げられ、翼からの揚力が増大し、リフトオフが行われる。

【0035】

本明細書で使用される際、「フィールド制限重量」という用語は、利用可能な滑走路の長さに対する最大離陸総重量を意味する。上昇制限重量の場合と同様に、周囲条件もまた、考慮しなければならない。温度と圧力高度に加え、風と滑走路の傾斜も考慮される。

【0036】

本明細書で使用される際、「離陸距離」という用語は、離陸決定速度Ｖ_１に到達するまですべてのエンジンで加速し、１つのエンジンを失い、回転速度Ｖ_Ｒまで加速し続け、地上レベルより３５フィート上まで到達するのに必要な距離である。

【0037】

本明細書で使用される際、「総勾配」という用語は、航空機２８が移動した水平距離の変化（１００倍）で除算された高さの変化を意味し、その高さ及び距離データは、認証中に製造業者によって行われる飛行試験中に取得される。例えば、２％の総勾配は、航空機２８が飛ぶ水平距離１００フィートごとに航空機２８が２フィート上昇することを意味する。

【0038】

航空機２８が離陸のために立ち去ると、パイロットは、ブレーキを解放し、推力を増加させるためにエンジンを制御する。航空機２８は、翼によって生じる揚力の量が安全な離陸を許容するまで滑走路２６を加速し、そのときパイロットは、フラップを作動させて航空機２８の機首３０を上方に回転させる。航空機２８は、その機首３０が上方に傾斜した状態で地面を離れ、その後リフトオフ速度Ｖ_ＬＯＦまで加速し続ける。最初のセグメントは、ギアの格納が完了し、航空機が地上レベルから少なくとも３５フィートの高さになり、離陸安全速度Ｖ_２に達すると終了する。第２のセグメントは、第１のセグメントの終わりから始まる。第２のセグメントの間、航空機は、地上レベルから４００フィートの最小の高さまで上昇する。

【0039】

前述したように、過剰フィールド長を使用して上昇制限重量を増加させ、上昇エネルギーを増加させるために、改良された動作技術が使用され、結果として、離陸飛行経路２８の少なくとも第１のセグメントのための総勾配が増加する。これは、離陸距離の増加に対応するある量だけ回転速度Ｖ_Ｒ及び離陸安全速度Ｖ_２を増加させることによって、又はＶ_Ｒがタイヤ速度定格に達するときはいつでも達成することができる。回転速度Ｖ_Ｒ及び離陸安全速度Ｖ_２が変更されているが、初期ピッチターゲットは固定されており、通常の離陸技術で使用されるものと同じである。図４は、速度が１０単位増加するときの改善された上昇を伴う（線が「ゼロ」点から開始する）、及び速度を上げず改善された上昇を伴わない（線が「基準」点から開始する）離陸性能を示す、地上レベルからの高さ（フィート）対ブレーキ解除からの水平距離（フィート）のグラフである。

【0040】

上昇エネルギーを改善するために過剰フィールド長を使用する技術（図４に示す）は、初期上昇中の既知の運動方程式を検討することによって説明されうる（Ｖ＝Ｖ_２と仮定する）。最大上昇制限重量に達するところで、離陸安全速度Ｖ_２対失速速度Ｖ_ｓ比（以下、「Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率」）の値が常に存在することを示すことができる。図５は、例示的な民間航空機についてのＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としての上昇制限重量のグラフである。下向きの矢印は、最大上昇制限重量に対応する最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比を示す。

【0041】

しかしながら、図４に示される離陸安全速度Ｖ_２の増加は、利用可能な加速停止距離の増加を伴う（いったんＶ_Ｒがまた増加すると）。（本明細書で使用される際、「利用可能な加速停止距離」という用語は、提供される場合には、離陸滑走路の長さと停止路の長さとの和である。）したがって、利用可能な加速停止距離が固定されていると、これらの増加はフィールド制限重量に悪影響を及ぼすだろうと予想されるかもうしれない。例示的な民間航空機についてのＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としてのフィールド制限重量のグラフである。

【0042】

両方の効果を組み合わせて、上昇制限とフィールド制限を考慮して、任意の離陸に最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比を決定することが可能である。図７は、図５及び図６に見られる曲線を組み合わせたグラフである。２つの曲線が交差する点は、最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率に対応する。その最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比は次に、航空機の最適離陸総重量（以下、「離陸重量」）に対応する。

【0043】

上記の概念に従って、最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率に関連する最適ピッチ角θを決定することが可能である。いったん最適ピッチ角が最適Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率に正確に対応すると、この最適ピッチ角をターゲットにすることにより、上昇制限重量が最大になる。一方で、ピッチ角が小さすぎると、離陸距離は、航空機が地上レベルから３５フィートの高さに達する前にあまりにも長い距離を移動しなければならない点まで増加することがあり、それによって許容可能な離陸総重量が低くなる。一方、ピッチ角が大きすぎると、抗力が非常に大きくなる可能性があるので、離陸総重量を減らさない限り、航空機は、必要な離陸安全速度Ｖ_２に達することができないだろう。

【0044】

図８は、例示的な民間航空機についてのピッチ角θ対Ｖ_２／Ｖ_ｓ比率のグラフである。短中距離ナローボディジェット（ボーイング７３７ファミリーなど）では、典型的なＶ_２／Ｖ_ｓの範囲は、１．２から１．５である。説明のために、最大離陸重量における例示的航空機は、Ｖ_２／Ｖ_ｓ＝１．２５のときに約１７度の初期ピッチ角を有することがある。最大Ｖ_２／Ｖ_ｓ＝１．５の場合、初期ピッチ角は、約１２度に変化しうる。したがって、感度は、Ｖ_２／Ｖ_ｓ比が０．３増加するごとに約－５度になるだろう。図８は、最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比が１．３に等しかった例を示す（図８の垂直な破線によって示される）。以下に詳細に開示される種類の計算に基づいて、結果として生じる最適な初期ピッチ角は１４度でありうる（図８の水平の破線によって示される）。図９は、３つの異なるピッチ角θ_１、θ_２及びθ_３についての例示的な民間航空機のＶ_２／Ｖ_ｓ比率の関数としてのフィールド制限重量のグラフを表す図である。図９において注目すべきは、異なるピッチ角の選択がフィールド制限重量に影響を与えることである。図１０に示される「フィールド制限」とラベル付けされた太い曲線によって示されるように、フィールド制限並びにそれぞれの最大及び最小Ｖ_２／Ｖ_ｓ比（認証要件によって設定される）に準拠する最適ピッチターゲット法則が常にあることに留意されたい。したがって、図１１に示されるように上昇重量制限とフィールド重量制限の両方を組み合わせることによって、離陸制限重量（以下「最大離陸重量」）に関連する最適な初期離陸ピッチ角を選択することが可能である。

【0045】

図５から図１１を参照して説明した概念を考慮して、本開示は、民間航空機用のアビオニクスシステムにおいて可変離陸ピッチターゲット概念を実施することを提案する。この技術には、最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比率の計算に関して完全な上昇／障害物／フィールド性能のトレードオフを利用して、現在の改善された上昇技術を強化する（固定された初期上昇ピッチターゲットを使用して）可能性がある。以下の動作上の概念は、提案されるアビオニクス実装で実施されることになる。

【0046】

まず、ピッチ角の最適値に対応する初期ピッチターゲット（ＩＰＴ）が、離陸重量、環境条件（外気温度（ＯＡＴ）及び大気圧を示すＱコード（ＱＮＨ））、並びに入口の空港（ＡＯＥ）と１つのエンジン作動不能（ＯＥＩ）状況との両方における構成（フラップ設定、ブリード及びエンジンの防氷ステータス）の関数として、飛行管理コンピュータ２０によって計算される。

【0047】

ＩＰＴはまた、航空機の幾何学形状（すなわち、離陸に必要な最低速度である速度最小アンスティック（ＶＭＵ））、タイヤ速度定格、ブレーキエネルギー制限、及びＶ_２／Ｖ_ｓの認証境界（最小及び最大）によっても制限されるだろう。

【0048】

一実施形態によれば、飛行管理コンピュータ２０（図１参照）のリフレッシュサイクルごとに、最適Ｖ_２／Ｖ_Ｓ比率に関連する最適ピッチ角θが、次の公式を介して、リフトオフから特定の最終値（パイロットによって定義される）まで計算（及び更新）される。

ここで、α_０は、揚力ゼロに対する迎え角（ラジアンで）（航空機の空力パラメータ）；Ｆ_０は、高度、ＯＡＴ及びブリード及び防氷ステータスの関数として飛行管理コンピュータ２０（又はエンジン制御コンピュータ）によって計算された、基準高度（ニュートンで）での正味離陸推力であり；Ｃ_Ｄ０は、揚力がゼロ（航空機の空力パラメータ）のときの抗力係数であり、Ｓは、航空機の翼の基準面積（平方メートルにおける）であり、Ｃ_Ｌｍａｘは、所定のフラップ設定（航空機の空力パラメータ）に対する最大揚力係数であり；ｅは、スパン効率係数（別名オズワルド係数）（航空機の空力パラメータ）であり；ＡＲは、翼のアスペクト比であり；ａは、低速揚力係数曲線の傾き（１／ｒａｄ）（航空機の空力パラメータ）であり；ＳＡＴは、空気データ慣性基準装置（ＡＤＩＲＵ）から取られた静的空気温度（摂氏）であり、これはＡＤＩＲＳ１４（図１参照）の重要な構成要素であり；ＧＷは、実際の総重量であり；（Ｖ_２／Ｖ_ｓ）_ｏｐｔは、総重量、高度、温度及び構成（すなわち、フラップの設定、ブリード、及び防氷システムステータス）の関数として、テーブル補間（図７の上昇制限及びフィールド制限を参照）を介して飛行管理コンピュータ２０によって決定された最適なＶ_２／Ｖ_ｓ比である。したがって、最適なピッチ角θは、この補間から導き出される。次に、最適ピッチ角θが、パイロットにディスプレイされる初期ピッチターゲットに等しく設定される。

【0049】

図１２は、現在の離陸条件に基づいて航空機の離陸中にパイロットに可変初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするための方法７０のいくつかのステップを識別するフローチャートである。初期化中（ステップ７２）、パイロットは、ＣＤＵ２２上の入力要素を操作することによって、ＩＰＴ機能を有効にする。次にＣＤＵ２２は、飛行ステータスを決定する（ステップ７４）。航空機が地上にある場合、初期の離陸条件は、飛行管理コンピュータ２０内の又は電子飛行バッグ内の内部メモリ７６から検索される。航空機が飛行中である場合、初期離陸条件が、アビオニクスバス４８から飛行管理コンピュータ２０に送信される。初期離陸条件は、航空機２８の離陸重量、滑走路２６の仰角、離陸時の外気温度及び航空機構成、すなわち、フラップ設定、ブリード及び防氷ステータス（以下「入力パラメータ値」）を含む。これらの入力パラメータ値は、飛行管理コンピュータ２０に送信される。飛行管理コンピュータ２０は、以下のステップを含むＩＰＴ計算アルゴリズムを実行するように構成される（すなわちプログラムされる）；離陸安全速度対失速速度の最適な比率を決定する（ステップ７８）；（例えば、上述のθの公式を使用して）離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて、最適な初期ピッチ角θを計算する（ステップ８２）；最適な初期ピッチ角θに等しい初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするように、命令指示を主要飛行ディスプレイ１２とＣＤＵ２２に送信し、両者に指示する。ステップ７８は、飛行管理コンピュータ２０の内部メモリ８０に記憶されたルックアップテーブルから離陸安全速度対失速速度の最適な比率を、補間を用いて検索することを含む。より具体的には、ルックアップテーブルは、入力パラメータの事前設定値に従って編成された多数のＩＰＴ値を含む。入力パラメータ値が予め設定されたパラメータ値と一致しない限り、飛行管理コンピュータは、補間によって中間ＩＰＴ値を見つけるように構成される。

【0050】

航空機の高度が予め設定された高度制限に達するまで、上述のプロセスが繰り返される。より具体的には、最適な初期ピッチ角θの各計算（ステップ８２）の後、航空機の高度が高度制限より大きいかどうかの決定がなされる（ステップ８４）。航空機の高度が高度制限よりも大きくない場合、上述のプロセスが繰り返され、最適な初期ピッチ角θが再計算される。航空機の高度が高度の制限よりも大きい場合、ＩＰＴ機能がオフになる。

【0051】

前述のように、初期ピッチターゲットを示すシンボル体系は、主要飛行ディスプレイ１２にディスプレイすることができる。図１３は、主要飛行ディスプレイ１２からの例示的なスクリーンショットを表す図である。主要飛行ディスプレイ１２の中心は、航空機のピッチ及びロール特性、並びに水平線に対する航空機の向きについてのパイロット情報を与える姿勢指示器５０を含む。姿勢指示器５０の左右には、それぞれ対気速度指示器５２及び高度指示器５４がある。対気速度指示器５２は、航空機の速度をノットでディスプレイし、一方、高度指示器５４は、平均海面より上の航空機の高度をディスプレイする。これらの指示器は両方とも、垂直の「テープ」として表示され、高度と対気速度の変化に応じて上下にスクロールする。両方の指示器は、「バグ」、すなわち、飛行管理コンピュータ２０によって計算されたＶ速度、現在の構成についての非超過速度、失速速度、選択された高度及びオートパイロット６の対気速度などのような種々の重要な速度及び高度を示す指示器を有する。高度指示器５４の隣の垂直速度指示器５６は、航空機がどれだけ速く上昇若しくは下降しているか、又は高度が変化する速度をパイロットに示す。主要飛行ディスプレイ１２の底部には、パイロットに航空機の磁気方位を示す方位ディスプレイ５８がある。これは、標準的な磁気方位指示器のように機能し、必要に応じて回転する。

【0052】

本明細書に開示されるシステムの一実施形態によれば、ディスプレイコンピュータ１０は、飛行管理コンピュータ２０によって計算されたＩＰＴ値を示すＩＰＴ指示器１１をディスプレイするように主要飛行ディスプレイ１２を制御する。より具体的には、主要飛行ディスプレイ１２は、水平指示器５に対する初期ピッチターゲットを示すＩＰＴ指示器１１をディスプレイする。ＩＰＴ指示器１１は、離陸中にパイロットにより曖昧でなく容易に識別できるように設計される。この例では、ＩＰＴ指示器１１は、水平線である。パイロットは、ＩＰＴ指示器１１が翼のシンボル１ａ及び１ｂと位置合わせされるときに、航空機が初期ピッチターゲットにあることを通知される。シンボル３ａ、３ｂは、ピッチ制限を示す。航空機がこの制限を超えるピッチをターゲットにする場合、航空機は失速することになる。

【0053】

更に図１３を参照すると、ピッチ角目盛り線９（すなわち、等間隔の垂直間隔で姿勢指示器５０の中央部分に現れる異なる長さの短い水平線）は、それぞれの組のピッチ角を示す目盛りを形成する。姿勢指示器５０の中央にある機首のシンボル７（この例では、小さな正方形）は、航空機２８の機首３０（図３参照）を表し、一方、機首シンボル７の両側にある翼のシンボル１ａ及び１ｂ（この例では、一対の鏡像直線）は、航空機２８の翼を表す。機首シンボル７と翼シンボル１ａ、１ｂは、常にディスプレイされ、固定されている、すなわち姿勢指示器５０上を移動しないが、水平指示器５、ピッチ角目盛線９、及びＩＰＴ指示器１１は、航空機２８のピッチ角が変化すると、一斉に移動する。

【0054】

図１３に示す例では、ＩＰＴ指示器１１の垂直位置によって示されるように、初期ピッチターゲットは１５度である。翼シンボル１ａ及び１ｂが図１３のＩＰＴ指示器１１と位置合わせされるという事実は、パイロットに初期ピッチターゲットが達成されたことを示す。現在のピッチ角が初期ピッチターゲットより小さかった場合、ＩＰＴ指示器１１は、翼シンボル１ａ及び１ｂの上にあるだろう。

【0055】

パイロットは、離陸中にＩＰＴ指示器１１によって示される初期ピッチターゲットに従うように向きを決められるだろう。作業負荷の大幅な増加は予想されない。しかしながら、初期ピッチターゲットは、現在の従来のＶ速度哲学でのように（航空機モデルに応じて１２度から１５度の間）固定されないだろう。主要飛行ディスプレイ１２がオフである（又は動作不能である）場合、最適ピッチターゲット機能は、無効にすべきである。

【0056】

代替的実施形態によれば、初期ピッチターゲットを表すシンボル体系がまた、ＣＤＵ２２にディスプレイされてもよい。図１４は、民間航空機用のＣＤＵ２２の正面図を表す図である。ＣＤＵ１４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面４０とキーパッド４６とを有する。キーパッド４６は、ＣＤＵページキー、英数字入力キー、及び様々なＣＤＵ表示機能キーを含む。ＬＣＤ画面４０は、少なくとも１つの入力フィールド、複数のディスプレイライン、及びディスプレイラインに対応する複数のライン選択キーを有することができる。典型的なＣＤＵ１４は、１２のディスプレイラインと１２のライン選択キーとを含み、右側の６つは、右ライン選択キーセット４２（それぞれ１Ｒから６Ｒの指定により識別される）を形成し、左側の６つは、左ライン選択キーセット４４（それぞれ１Ｌから６Ｌの指定によって識別される）を形成する。図示されるＣＤＵ１４の入力フィールドは、１２番目のディスプレイラインの下にあり、一般に「スクラッチパッド」と呼ばれる。スクラッチパッドは、入力の実行に先立って、レビュー用に全てのデータを保持するためのバッファである。キーパッド４６を使ってＣＤＵ１４内にデータがキー入力されると、入力された値は、ＬＣＤ画面４０の底部にあるスクラッチパッドフィールド内にディスプレイされる。ＣＤＵに情報を入力してＣＤＵ上にディスプレイする従来型の方法は、パイロットによる多数の入力を必要とする。パイロットは、まずキーパッド４６を使ってスクラッチパッドの入力フィールドに情報を入力し、次に、入力された情報をディスプレイするディスプレイラインに関連付けられたライン選択キーの１つを押す。

【0057】

キーパッド４６のラベル付けされた機能キーは、ＣＤＵ１４の特定の最上位のページを呼び出すため、及び同時にそのページに表示される機能にライン選択キーを割り当てるために、使用される。飛行中は使用頻度が低いいくつかの機能は、インデックスキー及び飛行計画編集機能キーを通して、次にそれぞれのメニューページ上のライン選択キー１Ｌ－６Ｌ及び１Ｒ－６Ｒを介して、アクセスされる。ライン選択キー１Ｌ－６Ｌ及び１Ｒ－６Ｒは、より下位のページにアクセスするか、機能モード間をトグルするか、関連付けられたフィールドにデータを入力するか、又はデータをスクラッチパッドにコピーするために使用することができる。規定されていないライン選択キーが押されると、いかなる操作も実行されず、いかなる告知もディスプレイされない。

【0058】

図１５は、初期ピッチターゲット値を表す第１のシンボル体系３６（この例では英数字シンボル）、及び初期ピッチターゲット機能がＯＮかＯＦＦかを示す第２のシンボル体系３８（この例では英数字シンボル）をディスプレイしている「離陸参照（ｔａｋｅｏｆｆ ｒｅｆ）」というＣＤＵページの正面図を表す図である。飛行管理コンピュータ２０によって計算されたＩＰＴ値は、離陸参照ページに示されるようにディスプレイされる。この特徴は、ライン選択キー６Ｒを押すことによってパイロットの判断でスイッチがオフになりうる（すなわち、オフ及びオンにトグルされる）。このディスプレイ機能がパイロットによって無効にされる場合には、ピッチターゲットロジックは、固定された初期ピッチターゲットに戻ることになる。

【0059】

本明細書に開示されるＩＰＴの概念はまた、ペイロード計算を最適化するために離陸性能ソフトウェアツールにも実装されうる。図１６は、離陸性能ソフトウェアで構成された電子飛行バッグに組み込まれたディスプレイ画面６０の正面図を表す図である。この例では、初期ピッチターゲットの値を示す英数字シンボル６２がディスプレイされる。

【0060】

電子飛行バッグは、搭乗員が少ない用紙でより簡単かつ効率的に飛行管理タスクを実行するのを支援する電子情報管理デバイスである。これは、航空機の操作マニュアル、搭乗員の操作マニュアル、航空図（航空及び地上操作用の移動マップを含む）を含む、パイロットの機内持ち込み手荷物によく見られる紙ベースの参考資料を減らす、又は置き換えることを目的とした汎用コンピューティングプラットフォームである。更に、電子飛行バッグは、性能離陸計算など、通常は手動で実行される他の機能を自動化するための専用のソフトウェアアプリケーションをホストすることができる。

【0061】

本明細書に開示された可変ピッチターゲット技術の使用は、従来の離陸性能計算における上昇及び障害物性能によって操作が制限されるべきである場合に推奨されるだろう（改善された上昇と同じ要件）。

【0062】

本明細書に開示された実施形態によれば、飛行管理コンピュータ２０は、利用可能な情報に基づいて初期ピッチターゲットを計算する。方法は、飛行管理コンピュータ２０で航空機のデータを受信することを含みうる。航空機データは、飛行管理コンピュータ２０に事前にロードされてもよく、及び／又は手動で飛行管理コンピュータ２０に入力されてもよい。例えば、空港の高度、滑走路の長さ、滑走路の勾配、並びに障害物の位置及び障害物の高さを含む空港パラメータなどの静的情報は、飛行管理コンピュータ２０に事前にロードされうる。外気温度、気圧、風向及び風速、並びに／又は滑走路条件（例えば、湿った、雪、スラッシュ、氷）などの変化しうる又は変化している空港パラメータは、手動で又は自動的にリアルタイムで飛行管理コンピュータ２０に入力されうる。同様に、航空機の離陸重量、航空機の重心、及び／又は離陸性能に影響を及ぼしうる他の航空機のデータなどの航空機のデータは、航空機に燃料が供給され、乗客、貨物及び離陸前の他のペイロードなどが積載された後に、飛行管理コンピュータ２０に入力されうる。

【0063】

航空機が持ち運ぶことができるペイロードの量を増やすことによって離陸中の航空機の性能を向上させるためのシステム及び方法が様々な実施形態を参照して説明されてきたが、本明細書の教示から逸脱することなく、様々な変更が行われてもよく、均等物をその要素の代わりに使用してもよいことが当業者には理解されよう。更に、本明細書に開示された概念及び簡素化を特定の状況に適合させるために、多くの修正が行われてもよい。したがって、特許請求の範囲の対象である主題は、開示された実施形態に限定されないことが意図される。

【0064】

請求項で使用されているように、「コンピュータシステム」という用語は、少なくとも１つのコンピュータ又はプロセッサを有し、ネットワーク又はバスを介して通信する複数のコンピュータ又はプロセッサを有しうるシステムを包含するように広く解釈されるべきである。例えば、図１で識別されたディスプレイコンピュータ１０及び飛行管理コンピュータ２０は、連携しかつ通信し他状態で、「コンピュータシステム」として分類されうる。前の文で使用されたように、「コンピュータ」及び「プロセッサ」という用語の両方が、少なくとも処理装置（例えば、中央処理装置、集積回路又は算術論理装置）を含む装置を指す。

【0065】

本明細書に記載の方法は、記憶デバイス及び／又はメモリデバイスを含むが、これらに限定されない、非一過性の有形のコンピュータ可読記憶媒体で実施される実行可能命令として符号化されうる。このような命令は、処理又は計算システムによって実行されると、システムデバイスに、本明細書に記載された方法の少なくとも一部を実行させる。

【0066】

更に、本開示は以下の条項による実施形態を含む。
条項１. コックピット内又は飛行デッキでパイロットに情報をディスプレイするための方法であって、
滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角を計算することと、
離陸中にディスプレイ画面に最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイすることと
を含む方法。
条項２． ディスプレイ画面が、主要飛行ディスプレイである、条項１に記載の方法。
条項３． ディスプレイ画面が、制御ディスプレイユニットに組み込まれる、条項１に記載の方法。
条項４． ディスプレイ画面が、電子飛行バッグに組み込まれる、条項１に記載の方法。
条項５． 非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から、離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索することを更に含み、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて最適な初期ピッチ角が計算される、条項１に記載の方法。
条項６． 非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索することが、ルックアップテーブルに複数の入力パラメータ値を入力することを含む、条項５に記載の方法。
条項７． 複数の入力パラメータ値が、航空機の離陸重量、滑走路のフィールド高度及び外気温度を含む、条項５に記載の方法。
条項８． 複数の入力パラメータ値が、フラップ設定及びブリードとエンジンの防氷ステータスを更に含む、条項７に記載の方法。
条項９． ディスプレイ画面と、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角を計算し、次いでディスプレイ画面を制御し、最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイするように構成されたコンピュータシステムとを含むアビオニクスシステム。
条項１０． コンピュータシステムが、飛行管理コンピュータを含む、条項９に記載のアビオニクスシステム。
条項１１． 飛行管理コンピュータに通信可能に接続された制御ディスプレイユニットを更に含み、ディスプレイ画面が制御ディスプレイユニットに組み込まれる、条項１０に記載のアビオニクスシステム。
条項１２． コンピュータシステムが、飛行管理コンピュータに通信可能に接続されたディスプレイコンピュータを更に含み、ディスプレイ画面が、ディスプレイコンピュータに通信可能に接続された主要飛行ディスプレイである、条項１０に記載のアビオニクスシステム。
条項１３． コンピュータシステム及びディスプレイ画面が、電子飛行バッグに組み込まれる、条項９に記載のアビオニクスシステム。
条項１４． 前記コンピュータシステムに通信可能に接続された非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体を更に含み、コンピュータシステムが、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から、離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索するように構成され、最適な初期ピッチ角が、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて計算される、条項９に記載のアビオニクスシステム。
条項１５． 非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体から離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索することが、ルックアップテーブルに複数の入力パラメータ値を入力することを含む、条項１４に記載のアビオニクスシステム。
条項１６． 複数の入力パラメータ値が、航空機の離陸重量、滑走路のフィールド高度及び外気温度を含む、条項１５に記載のアビオニクスシステム。
条項１７． 複数の入力パラメータ値が、フラップ設定及びブリードとエンジンの防氷ステータスを更に含む、条項１６に記載のアビオニクスシステム。
条項１８． 飛行管理コンピュータと、飛行管理コンピュータに通信可能に接続された制御ディスプレイユニットとを含み、制御ディスプレイユニットがディスプレイ画面を含み、飛行管理コンピュータが、滑走路上の航空機の最適な初期ピッチ角が計算され、次いで最適な初期ピッチ角に対応する初期ピッチターゲットを表すシンボル体系をディスプレイ画面上にディスプレイするよう制御ディスプレイユニットに指示する命令が制御ディスプレイユニットに送信される初期ピッチターゲット機能を実行するように構成される、飛行管理システム。
条項１９． 飛行管理コンピュータが、ルックアップテーブルから離陸安全速度対失速速度の最適な比率を検索し、離陸安全速度対失速速度の最適な比率に部分的に基づいて最適な初期ピッチ角を計算するよう更に構成される、条項１８に記載の飛行管理システム。
条項２０． 制御ディスプレイユニットが、初期ピッチターゲット機能を有効にする入力をパイロットから受信し、次いでディスプレイ画面を制御して、初期ピッチターゲット機能が有効であったか否かを表すシンボル体系をディスプレイするようにするように構成される、条項１８に記載の飛行管理システム。

【0067】

以下に記載されるプロセスの請求項は、請求項に列挙されたステップが、アルファベット順に（請求項の中の任意のアルファベットの順番は、前に列挙されたステップを参照する目的のためだけに使用される）、又はそれらのステップの一部又はすべてが実行される特定の順番を示す条件を請求項の文言が明示的に特定又は記載しない限り、それらが列挙される順に実行する必要があると解釈すべきではない。また、特許請求の範囲の文言がそのような解釈を排除する条件を明示的に述べていない限り、２つ以上のステップの任意の部分を同時に又は交互に実行することを排除すると解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】