글라이더 특허

이것은 미국 특허청 의 파일에서 글라이더 관련 선정 시리즈의 일곱 번째입니다 (아래 리소스 참조). 순전히 독자의 관심과 오락을 위해 제공됩니다. 텍스트 전체에 그림을 배치하는 것 외에는 어떤 방식으로도 편집되지 않습니다. 면책 조항: a) 이 시리즈에 주어진 특허를 포함한다고 해서 특허 자체에 대한 의견을 표현하는 것은 아닙니다. b) 이 문서는 법적 지위가 전혀 없습니다. 이에 대해서는 USPTO 웹사이트의 원본 문서를 참조하십시오. — 에드.

추상적인

더 나은 리프트를 자동으로 감지하고 리프트를 사용하여 더 오래 머무르고, 항공기의 조종사에게 권장 사항을 제공하거나, 항공기의 비행을 완전히 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시됩니다. 개시된 기술은 비행기 또는 모델 비행기, 글라이더 또는 모델 글라이더, 세일플레인 또는 모델 세일플레인, 행글라이더, 패러글라이더, 스피드플라잉, 패러포일 등과 같은 항공기에 관한 것이다. , 열, 릿지 리프트 등) 항공기가 공중에 떠 있는 시간을 연장합니다. 센서에서 흘러나오는 데이터는 컴퓨터에 입력되어 조종사나 자동 조종 장치(컴퓨터)에게 최적의 경로를 추천하여 더 나은 양력을 찾고 공중에 떠 있게 합니다.

관련 출원

본 출원은 미국 가출원 Ser. 2017년 10월 5일에 제출된 №62/568,506, "A Method to Better Identify Air Lift and Better Use This Air Lift for Heavier Than the Air, Aerial Vehicles." 전술한 출원은 그 일부를 배제하지 않고 교시하고 개시한 모든 내용을 전체적으로 본 명세서에 포함시킨다.

기술 분야

본 발명은 공중 비행체에 관한 것으로, 특히 비행체의 비행 중 리프트의 식별 및 사용에 관한 것이다.

배경

[0003]공중에서 양력을 식별하기 위해 현재 사용 가능한 기술 장치는 VSI(수직 속도 표시기)라고도 하는 "Variometer"라는 상업적으로 사용 가능한 장치입니다. 양력은 기단이 위로 흐르면서 그 안에서 비행하는 공중 비행체를 들어 올리면서 발생합니다. Variometer는 '기압 변화' 센서로, 고도의 변화 또는 공기 리프트 스트리밍(때때로 "Updraft"라고 함 - 열과 같은 공기 스트리밍)에 의해 발생하는 변화입니다. 그런 다음 이 장치는 변경 유형(상승=위 또는 하강=아래) 및 높이 증가 또는 감소 속도(초당 미터 등)에 대한 시각적 및/또는 청각적 표시를 조종사에게 제공합니다. 그러한 Variometer 또는 VSI는 거의 모든 상업용 Arial Vehicle, 모든 글라이더에 설치되며 대부분의 행글라이더 및 패러글라이딩 조종사는 Variometer 장비를 구입하여 비행 중에 사용합니다.

Variometer 는 상승 또는 하강을 나타낼 수 있지만 더 강한 상승이 있는 위치에 대한 정보를 제공할 수 없습니다. 상승 또는 하강을 감지한다는 것을 나타냅니다. 무동력 항공기 조종사는 변동계가 양력을 나타낼 때 선회를 시작하고, 양력 내에 머물며 양력을 가로지르지 않고, 황새처럼 양력 내에서 원형 또는 나선형 경로(예: 써멀)로 비행하는 것이 일반적인 방법입니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "무동력"이라는 용어는 크래프트가 가용 전력을 가지고 있는지 여부에 관계없이 전력 없이 비행하는 크래프트를 포함한다.

경험이 풍부한 무동력 항공기 조종사는 예를 들어 항공기의 움직임을 감지하여 좌석에서 리프트 코어를 감지함으로써 열에 대한 리프트 코어 방향을 식별할 수 있습니다. 이 때문에, 경험이 풍부한 무동력 항공기 조종사는 일반적으로 양력을 느끼는 법을 배우지 않은 초보 조종사보다 더 오래 공중에 떠 있습니다. 현재 파일럿을 가장 높은 리프트(예: 써멀 코어 또는 피크 리지 리프트 등)로 지정하거나 리프트에 머무르고 잃지 않도록 하는 알려진 기술 솔루션이 없으므로 대부분의 파일럿은 더 짧은 비행을 하게 됩니다. 리프트는 높이를 떨어뜨리고 더 짧은 비행을 의미합니다.

기본 리프트 감지 요소는 변동계 센서(AKA 수직 속도 표시기)입니다 . 시중에서 판매되는 기기입니다. Variometer Sensor는 2개의 주요 부품으로 구성되어 있다는 점에 주목해야 합니다. 간단한 기압 센서와 시간 경과에 따른 기압 변화율(상승 또는 하강)을 보고하는 아날로그 또는 디지털, 기계 또는 전자 "계산" 장치 압력 센서에서 얻은 데이터에서. Variometer 센서는 단순한 압력 센서보다 훨씬 비싸고 공중 비행체에는 온보드 컴퓨터가 장착되어 있기 때문에 이 컴퓨터에서 시간 경과에 따른 기압 변화를 계산할 수 있으므로 간단한 기압은 Variometer가 있는 모든 곳에서 사용할 수 있습니다. 센서는 솔루션 비용을 낮추기 위해 이 백서에서 언급됩니다.

본 개시내용의 나머지 부분으로 진행하기 전에, 본 개시내용이 이 배경기술 섹션에 나열되거나 함축된 단점 중 일부를 다룰 수 있음을 이해해야 한다. 그러나 청구범위에 명시적으로 언급된 범위를 제외하고 그러한 이점은 개시된 원리 또는 첨부된 청구범위의 범위에 대한 제한이 아닙니다.

또한 , 이 배경 섹션의 기술에 대한 논의는 발명가 자신의 관찰, 고려 사항 및 생각을 반영하며, 선행 기술 참조 또는 실시를 정확하게 분류하거나 포괄적으로 요약하려는 의도가 결코 아닙니다. . 이와 같이, 발명자들은 이 섹션이 선행 기술로 인정되거나 가정된 것으로 명시적으로 부인합니다. 더욱이, 여기에서 하나 이상의 바람직한 행동 방침의 식별 또는 암시는 발명자 자신의 관찰 및 아이디어를 반영하며, 당업계에서 인정되는 바람직함을 나타내는 것으로 가정되어서는 안 됩니다.

요약

[0009]전술한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 혁신은 동력 또는 무동력, 유인 또는 무인일 수 있는 공기보다 무거운 항공기에 관한 것이다. 예를 들면 비행기 또는 모형 비행기, 글라이더 또는 모형 글라이더(모터 포함 또는 제외), 세일플레인 또는 모형 세일플레인(모터 포함 또는 제외), 행글라이더, 패러글라이더(모터 포함 또는 제외), 스피드플라잉 크래프트, 패러포일 및 기타 공예품이 있습니다. 이러한 유형의 공중 비행체는 이하 "공중 비행체" 또는 "공중보다 무거운" 공중 비행체로 언급될 수 있습니다. 보다 구체적으로, 본 발명은 더 높은 높이를 얻기 위해 (오늘날 이용 가능한 다른 방법과 비교하여) 에어 리프트를 더 잘 식별하고 그 리프트를 더 잘 사용하는 기술 분야에 관한 것입니다. 옵션인 모터와 프로펠러는 여기에서 낮은 양력 조건이 존재할 때 활성화되도록 정의됩니다.

도면의 여러 보기에 대한 간략한 설명

첨부된 청구범위는 본 기술의 특징을 구체적으로 설명하지만, 이들 기술은 그 목적 및 장점과 함께 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다:

도 0011 도 1 은 개시된 원리의 하나 이상의 실시예의 구현에서 기본 센서 위치를 나타내는 개략도이다.

도 0012 도 2 는 개선된 리프트 맵 생성을 위한 확장된 센서 위치를 보여주는 개략도로서, 추가 센서는 더 넓고 더 상세한 리프트 맵을 생성하기 위해 접을 수 있는 확장 로드 또는 와이어에 위치합니다.

도 . 도 3 은 양력이 어떻게 검출되고, 양력 맵이 생성되고, 파일럿 또는 오토파일럿에 대한 추천이 생성되는지의 예로서, 양력, 예를 들어, 써멀에 진입하는 항공기의 일측을 도시하는 예시적인 다이어그램이고, 여기서, 이 단계에서, 조치를 취할 필요가 없습니다. 시스템은 실제로 열 감지 여부를 측정하고 확인하기만 하면 됩니다. 즉, 압력이 낮아지고 있음을 의미합니다.

도 0014 도 4 는 어떻게 리프트가 검출되고, 리프트 맵이 생성되고, 조종사 또는 오토파일럿에 대한 추천이 생성되는지의 예에서 리프트 센터를 통과할 때 항공기를 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 도시된 시나리오에서, 항공기는 열 안에 머물려면 우회전해야 합니다.

도 0015 도 5 는 조종사에게 전달된 추천 또는 오토파일럿으로부터 소싱된 명령에 기초하여 항공기가 추적하는 최적의 원을 추적하고, 상승(예를 들어, 열) 내에서 회전하는 항공기를 도시하는 개략도이다. 그리고

도 . 도 6 은 바람이 능선의 윤곽선을 따라 왼쪽에서 능선에 충돌하여 위쪽으로 방향을 전환할 때 생성되는 능선 융기 영역을 나타내는 능선 융기 다이어그램이다.

상세 설명

개시된 원리의 실시예에 대한 상세한 논의를 제시하기 전에, 독자가 나중 논의를 이해하는 것을 돕기 위해 일부 기본 리프트 이론 및 특정 실시예의 개요가 제공된다. 초기 문제로서 무동력 공중 차량은 열 양력 또는 능선 양력과 같은 공기 양력을 사용하여 공중에 떠 있습니다. 무동력 비행에서 가장 일반적인 양력원인 써멀은 주변 공기보다 뜨겁고 상부 공기층이 훨씬 더 차갑기 때문에 위쪽으로 흐르는 공기 기둥입니다. 써멀은 일반적으로 원형 또는 원형과 유사한 단면을 가지며 지름은 수 미터에서 수 킬로미터에 이릅니다.

허리케인 은 매우 강한 열의 예이다. 열 외부 경계는 주변 공기보다 기압이 약간 낮고 온도가 약간 높기 때문에 약간의 상승이 있습니다. 열의 코어(기둥의 중심)는 열에서 국부 기압이 가장 낮고 온도가 가장 높으며 열의 이 부분이 가장 강한 양력을 가집니다. 따라서 이 부분은 열의 외부 부분에 비해 위쪽으로 가장 빠르게 흐릅니다. 즉, 양력은 열의 중심에서 가장 강하고 뜨겁습니다. 이상적으로는 항공기 조종사 또는 자동 조종 장치가 특정 새가 하는 것처럼 열 중심에 가장 가까운 나선 경로에서 열과 회전을 식별할 수 있습니다. 무화과. 5가능한 가장 높은 리프트 위치에서 열을 가하는 예입니다. 이것은 포인트 위치이기 때문에 열 코어에서 회전하는 것은 분명히 불가능하지만 가능한 가장 작은 회전 반경으로 코어에 최대한 가깝게 회전하는 것이 가능합니다.

릿지 양력( 도 6 에 도시 됨)은 바람에 의해 생성되고, 릿지와 같은 불연속부에 충돌하고, 위쪽으로 방향이 바뀌고, 장애물의 곡선과 함께 스트리밍하여 위로 이동하는 공기의 벡터, 즉, 리프트 소스. 일반적으로 가장 강한 양력은 능선의 가장 높은 지점 바로 위에서 찾을 수 있으며 X선과 Y선의 경계를 두고 양방향으로 약해집니다. 열 리프트와 달리 능선 리프트는 더 뜨겁지 않은 공기로 구성됩니다 주변 공기보다 실제로 능선 리프트의 공기는 때때로 주변 공기보다 훨씬 더 차갑습니다.

이 사실은 능선 의 가장 높은 봉우리를 추적함으로써 리프트의 유형과 최대 리프트를 찾는 방법을 식별하는 데 사용될 수 있습니다. 공중 차량이 리프트를 통과할 때 능선 리프트인지 측정할 수 있으며 도 1의 X 및 Y 라인 내에서 가장 강한 리프트를 식별할 수 있습니다. 6 , 가장 강한 양력에 머물도록 기동합니다(능선 경로에 대한 예측 포함). 이것은 조종사와 자동 조종 장치에 크게 도움이 될 수 있습니다. 지리 데이터 베이스에서 파생된 정보는 능선 구조를 지리적으로 이해하고 능선이 어디로 가는지 예측하고 최적의 리프트를 찾는 데 사용할 수 있습니다.

본 발명 은 에어 리프트의 위치를 ​​찾고, 그것의 미래 움직임을 예측하고, 선택적으로 센서 판독값에 기초하여 계산 및 예측을 수정하는 것을 돕는다. 일 실시예에서, 시스템은 높이를 얻고 가능한 한 오랫동안 떠 있도록 작동합니다. 온도 센서의 도움으로 여러 변동계 및/또는 가속기 센서를 사용하여 리프트 및 최상의 리프트 위치로의 방향을 식별할 수 있습니다.

[0022]다양한 위치에서 가변계 및/또는 수직 가속기 센서(Z축에서 위쪽 또는 아래쪽 움직임 감지)를 사용하면 더 나은 Z축 움직임 감지가 가능하므로 에어 리프트에 의해 생성된 움직임이 공중 차량의 다양한 부분에서 감지될 수 있습니다. . 실시예에서, 이들 변동계 및/또는 가속도계 센서는 날개 팁에 위치된다. 무동력 공중 차량의 경우 고도를 높이는 유일한 방법은 위로 흐르는 공기인 에어 리프트를 사용하는 것입니다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, 열적 상승, 산 또는 능선 상승, "날씨 앞" 상승, "구름 파도" 상승 등과 같은 상승의 여러 소스가 있다. 이러한 모든 유형의 상승은 본 발명 내에서 지원된다. 동력이 있는 공중 차량은 또한 비행 비용을 낮추고, 연료를 절약하고, 엔진 사용을 줄이고 일반적으로 더 조용한 비행을 제공하기 위해 본 발명을 구현할 수 있습니다.

[0023]구현에는 글라이더의 각 날개 끝에 가변계 센서 및/또는 가속기 센서(예: 2개의 가변계 센서 및/또는 2개의 가속도계 센서)를 설치하는 것이 포함될 수 있습니다. 이 최소 솔루션(각 날개 끝에 있는 센서)은 양력 진입에 대한 데이터를 제공할 수 있지만(예: 오늘날 공중 차량의 중앙에 위치한 단일 변동계로 수행됨) 감지 영역이 더 넓다는 이점도 있습니다. 리프트가 감지되는 방향(예: 차량의 왼쪽 또는 오른쪽)으로 파일럿 또는 자동 조종 장치가 리프트로 방향을 바꾸도록 지시합니다. 이 솔루션은 패러포일, 패러글라이더 또는 스피드플라잉 유형의 공중 차량에 가장 최적화되어 있습니다. 이 두 지점이 서로 측면에서 충분히 떨어져 있어 리프트 분해능이 충분하기 때문입니다. 대안은 도 1 및 도 2에 기술된 바와 같은 센서를 설치하는 것을 수반한다.도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 센서는 항공기 피부 상에 위치되고 또한 글라이더로부터 떨어져 있다. 2 . 센서 데이터는 파일럿 화면에 표시될 수 있는 리프트 맵을 인위적으로 구성하는 데 사용될 수 있으며 파일럿이 안내로 사용하거나 자동 조종 장치에서 감지된 최상의 리프트로 자동으로 항공기를 운전하는 데 사용할 수 있습니다. 이 정보는 또한 해당 지역의 다른 이웃 조종사 또는 무인 항공기로 전송될 수 있으며, 통계 리프트 데이터를 얻기 위해 며칠, 몇 주, 몇 달, 계절 및 몇 년 동안 지역 날씨에 대해 학습하는 데 사용하기 위해 데이터베이스에 저장될 수 있습니다.

온도 센서는 기류 온도를 체크하기 위해 변동계 및/또는 가속도계가 위치한 모든 위치에 배치될 수 있다. 이것은 위로 흐르는 공기가 열(일반적으로 주변 공기보다 더 뜨거운 공기)인지 아니면 위로 흐르는 공기가 일반적으로 주변 공기와 같은 온도인지 또는 주변 공기보다 차가운 능선인지 식별하는 데 사용할 수 있습니다. . 이 온도 데이터는 적절한 리프트 알고리즘(예: 열 알고리즘 또는 능선 알고리즘)을 선택하기 위해 자동 조종 장치에서 사용할 수 있습니다. 열 알고리즘은 열 기둥의 중심을 식별하는 반면 능선 알고리즘은 능선을 따라 양력 경로를 식별합니다.

항공 운송체 피부의 추가 센서 위치는 항공 운송체 주변의 기압을 보다 정밀하게 판독하는 데 사용될 수 있습니다. 이 실시예는 도 1에서 볼 수 있다. 1, 구체적으로 위치 A, B, C, D, E, F, L 및 M. 또한 리프트 맵의 더 나은 해상도를 얻기 위해 하나 이상의 변동계 센서를 항공기의 윤곽 외부에 연결하는 와이어에 설치할 수 있습니다. 항공기 기수를 각각의 날개 끝으로 연결하고 항공기 후방 지점을 각 날개 끝으로 연결하는 와이어. 센서는 접을 수 있는 확장 막대(예: 공중 차량의 전면, 후면 및 측면으로 확장되는 긴 파이프 등)에 배치되어 공기압을 훨씬 앞쪽, 뒤쪽 및 측면으로 측정하여 더 넓고 더 많이 얻을 수 있습니다. 항공기 주변의 공기에 대한 상세한 에어 리프트 맵.

그러한 구현의 예 는 도 1에서 볼 수 있다. 2. 이 익스텐더는 이륙, 착륙 등과 같이 사용하지 않는 동안 항력을 줄이기 위해 접을 수 있습니다. 센서의 출력(센서에서 생성된 데이터)은 온보드 컴퓨터로 라우팅됩니다. 컴퓨터는 모든 센서 데이터를 수집하고 항공기 주변의 가상 현재 에어 리프트 맵을 계산하고 그립니다. 이는 변경 사항을 측정하고 이를 기반으로 정보에 입각한 결정을 내리기 위해 지속적으로(예: 초당 여러 번) 수행될 수 있습니다. 컴퓨터는 센서당 양력 비율을 계산하고 항공기가 양력 중심(가장 강한 양력)으로 이동하는지, 직진인지 또는 항공기 기수의 오른쪽 또는 왼쪽인지 판단하여 방향 권장 사항을 제공합니다. 조종사는 가장 강한 양력 방향으로 비행하거나 자동 조종 장치 작동에서 더 나은 양력 방향으로 항공기를 조종합니다.

항공 운송체는 현재 위치를 정의하기 위한 GPS와 같은 글로벌 포지셔닝 센서 및 고도를 결정하기 위한 기압 기압 센서를 내장할 수 있다. 각 변이계/가속도계 센서는 컴퓨터에 알려진 항공기에 대해 고정된 위치에 있으므로 컴퓨터는 언제든지 공간에서 각 센서의 위치를 ​​가집니다. 이를 감안할 때, 특정 비행에서 항공기가 이동하는 더 넓은 영역을 포함하기 위해 온보드 컴퓨터에서 순간적인 자세한 리프트 맵을 계산할 수 있으며 지속적으로 업데이트할 수 있습니다.

인공 지능은 현재 위치에 대한 모든 과거 정보를 처리하고 조종사 또는 자동 조종 장치를 돕고 안내하기 위해 시간이 지남에 따라 리프트 방향의 움직임에 대한 최상의 추정치를 제공하기 위해 이 프로세스에 사용될 수 있습니다. 최적의 추정치를 현재 조건과 비교하고 비행할 다음 지점에 대한 수정을 수행하기 위해 수정이 실시간으로 적용될 수 있습니다. 현재 리프트 맵은 현재 센서 및 GPS 데이터를 기반으로 할 수 있으며 추가로 이 영역에서 처리된 이력 정보를 기반으로 비행할 다음 경로, 즉 다음 최고의 리프트 지점을 미세 조정할 수 있습니다.

유인 비행의 경우, 리프트 맵은 예를 들어 특수 스크린 상의 시각 및/또는 오디오 신호를 통해 조종사에게 신뢰할 수 있는 표시를 제공하도록 처리될 수 있으며, 이는 언제 어디서 더 나은 리프트를 찾기 위해 회전 방향과 뱅크. 자동 조종 장치가 항공기를 제어할 때 결정은 컴퓨터에 의해 이루어지고 비행 방향은 자동 조종 장치(컴퓨터)에 의해 실행됩니다. 현재 시작 지점이 조용한 공기(예: 실질적으로 양력 없음)인 경우, 낮은 기압(상승) 및/또는 날개 끝 움직임(관련 가속도계 센서에 의해 표시됨)을 나타내는 단일 센서 및 선택적으로 공기 온도가 약간 더 높습니다. 공기를 둘러싼 다른 항공기보다 첫 번째 열이 감지될 수 있다는 신호입니다.

그것이 실제 리프트인지 또는 단지 작은 기포 스트리밍인지를 식별하기 위해 몇 개의 연속적인 리프트 맵과 더 낮은 압력 영역에 있음을 나타내는 더 많은 센서가 필요할 수 있습니다. 주변 센서에서 양력이 감지되기 ​​시작하면 몇 초 동안 계속해서 컴퓨터는 실제 양력이 감지된 것으로 판단하고 방향을 식별합니다. 파일럿 또는 자동 조종 장치는 이제 이 리프트 방향에 대한 정보를 받아 뱅크 각도를 포함하여 최고의 리프트로 안내합니다.

중요한 실시 예 에서, 신뢰할 수 있는 양력 데이터가 조종사 또는 자동 조종 장치에 제공된다. 조종사인 경우 온보드 컴퓨터의 옵션인 "자동 조종 장치" 모드를 활성화할 수 있는 옵션이 있습니다. 이 모드는 다중 변동계 구조 및/또는 다중 가속도계 구조를 기반으로 가장 강한 리프트로 자동으로 비행합니다. , 이 특허 출원의 기반. 항공기가 컴퓨터에 의해 식별된 여러 양력원(예: 조밀한 열장)이 있는 지역에서 비행하는 경우 조종사 또는 자동 조종 장치는 가장 강한 양력의 중심으로 향합니다. 가장 강한 리프트 — 가장 강한 열과 같은.

리프트 맵은 다른 항공기의 컴퓨터가 평가하기 위해 무선 통신 채널을 통해 해당 지역의 다른 항공기와 공유될 수 있습니다. 인접한 항공기 컴퓨터에서 이러한 리프트 데이터를 얻은 컴퓨터는 리프트 맵보다 더 유망할 수 있으므로 리프트에서 인접한 항공기에 합류하도록 파일럿에게 권장하기로 결정할 수 있습니다. 이것은 동일한 작업입니다. 자동조종장치는 방금 받은 리프트 맵에 따라 현재 리프트를 떠나 더 나은 리프트에 합류하기로 결정할 수 있습니다. 리프트에서 인접한 항공기에 합류하는 것은 항공 교통에서 사용되는 명확한 "통행권" 규칙을 기반으로 합니다.

비행 을 계획하는 동안 조종사가 사용할 시간, 날짜, 위치, 계절 등에 대한 리프트 통계를 제공하는 것과 같은 추가 처리를 위해 리프트 맵은 데이터를 저장하는 기지국으로 계속 전송될 수 있습니다. 인공 지능을 사용하여 히스토리 리프트 맵에서 데이터를 추출할 수 있습니다.

[0034]무동력 공중 비행체는 본 발명을 사용하여 날개 및 선택적으로 동체에 장착된 태양 전지판을 사용하여 공중 비행체 온보드 전자 장치에 전력을 공급하고 배터리를 충전할 수 있습니다(태양이 가려져 있을 때 온보드 전자 장치에 계속 전력을 공급하기 위해 구름이나 산 그림자와 같이) 어떤 경우에는 선택 사양인 모터와 프로펠러에 전원을 공급합니다. 기상 조건에 의존하는 무동력 항공기는 적절한 양력을 찾지 못하면 강제로 착륙할 수 있습니다. 이 비신뢰성 문제를 극복하고 (태스크가 할당된 경우) 작업을 수행할 때 신뢰도를 높이기 위해, 본 발명은 또한 각 항공기에 할당된 작업을 가진 전원이 공급되지 않는 공중 비행체 무리 또는 그룹의 비행 편성을 정의합니다. 차량 중 하나가 착륙해야 하는 경우 해당 할당은 다른 인접한 공중 차량에 재할당되거나,

도 . 1 은 센서 위치를 설명합니다. 모든 변동계 센서는 항공기 표면의 공기 흐름에 의해 생성된 동적 압력에서 숨겨진 정적 압력을 측정하도록 배치되어야 합니다. 변동계, 가속도계 및 온도 센서는 도 1에 도시된 위치에 배치될 수 있다. 1 , 즉 위치 A, B, C, DE, F, L 및 M. 이렇게 하면 자세한 리프트 맵이 보장됩니다. 그러나 이 구현을 사용하기 위한 최소 센서 수는 2개(예: 각 날개 끝에 센서 1개)입니다. 여기에는 위치 A와 B의 각 날개 끝에 하나의 변동계, 하나의 가속도계 및 하나의 온도 센서가 포함될 수 있습니다.

도 . 도 2 는 도 1에서와 같은 모든 센서를 도시한다. 1 , 차량 외피로부터 멀리 떨어진 와이어 또는 연장 로드 상에 추가 센서가 항공기 본체 외부에 위치함. 이것은 상세하고 더 넓은 리프트 맵을 위해 더 좋고 더 넓은 리프트 감지 기능에 대한 데이터를 제공합니다. 이것은 열이 덜 밀집되고 더 많이 흩어지는 날에 특히 유익할 것입니다. 리프트 감지를 위한 더 큰 영역을 갖는 것은 더 나은 리프트 식별에 기여하고 따라서 추가 비행 시간을 제공할 수 있습니다. 연장된 막대에 있는 센서로 리프트를 찾는 기능은 훨씬 더 좋지만 막대의 길이에 따라 다르며 추가 데이터에서 제공하는 이득은 이러한 막대가 생성하는 공기역학적 항력에 의해 적어도 부분적으로 상쇄될 수 있습니다.

두 도 모두에서. 1 및 그림. 도 2 에 도시된 바와 같이, 상승 위치의 경계에 들어갈 때 날개, 기수 및 꼬리의 상승을 감지하기 위해 가속기 센서는 위치 A 및 B에 그리고 선택적으로 지점 C 및 D에 배치될 수 있다. Fig. 그림 3은 날개의 일부가 써멀(예: 오른쪽 날개, 위치 A)에 들어갈 때 이 날개가 들어올려지는 것을 보여줍니다. 이 양력은 가변계 센서뿐만 아니라 가속기 센서로도 식별할 수 있어 더 낮은 기압뿐만 아니라 실제 양력 비율을 표시할 수 있습니다. 이것은 조종사나 자동 조종 장치가 양력으로 전환하기 위해 더 많은 정보에 입각한 결정을 제공하기 위해 컴퓨터에 더 좋고 더 정밀한 측정을 제공할 것입니다.

두 도 모두에서. 1 및 그림. 도 2 에 도시된 바와 같이 온도 센서는 뜨거운 공기(열)의 경계에 들어갈 때 날개 끝 및 선택적으로 기수와 꼬리에서 공기 온도를 감지하기 위해 위치 A와 B 및 선택적으로 지점 C와 D에 배치될 수 있습니다. Fig. 그림 3 은 날개의 일부가 써멀(예: 오른쪽 날개, 위치 A)에 들어갈 때 이 날개 끝은 써멀 내부에 있는 반면, 다른 날개 끝과 나머지 모든 센서 측정 주변은 온도입니다. 이는 날개 끝 A가 능선 양력이 아니라 열 양력에 있다는 명확한 표시입니다.

도 . 삼열(어두운 색이 더 강한 양력을 나타내는 그림의 오른쪽에 있는 어두운 원)과 오른쪽 날개의 일부가 열에 있는 항공기를 보여줍니다. 이 경우 A 위치의 변동계 센서는 기압이 낮아졌다고 보고하고 가속기 센서는 날개가 위로 움직이고 있다고 보고합니다. 다른 센서가 유사한 변화를 보고하지 않으면 컴퓨터는 오른쪽 날개의 끝이 양력 내에 있음을 기록합니다. 또한 앞으로 이동하는 동안 바리오미터 센서 A는 낮은 압력을 보고하고 가속기 센서는 오른쪽 날개 끝이 위쪽으로 가속하는 것을 보고하며 온도 센서는 증가하는 공기 온도를 보고합니다. 이것은 위치 A에 있는 3개의 센서가 열 내에서 이동하면서 기압이 더 낮고 양력이 더 높고 온도가 더 높아지는 중심에 가까워지면서 발생합니다.

항공기가 전방으로 계속 비행하는 동안 도 1의 센서군 L 은 4 는 열을 입력하고 센서 그룹 L이 열 내에 있음을 나타내는 컴퓨터 데이터에 보고합니다. 이제 리프트 맵은 2개의 센서(A 및 L)를 기반으로 하며 시간이 지남에 따라 컴퓨터 내의 리프트 맵 이미지가 더 자세하고 정확해집니다.

도 . 도 3 은 도 3에서와 같이 단지 하나의 센서(이 예에서는 날개 끝 A에 있는 센서)가 써멀에 들어간 다음 두 번째 가변계 센서가 들어가는 극단적인 예이다. 4 , 그리고 컴퓨터가 결정을 내리기에는 상대적으로 적은 양의 데이터가 있지만 이 정도면 충분할 수 있습니다. 그것은 교육된 리프트 맵을 그릴 수 있고 조종사/자동 조종 장치를 위한 리프트 센터를 잠정적으로 식별할 수 있습니다. 길더가 중앙에 더 가까운 열을 가로지르면 더 많은 센서가 각각 해당 위치에서 양력을 감지(및 보고)합니다. 여기에서 컴퓨터는 훨씬 더 많은 정보를 가지고 있고 리프트 맵은 더 상세하고 신뢰할 수 있으므로 조종사/자동 조종 장치에 대한 권장 사항이 더 신뢰할 수 있습니다.

도 1 의 센서는 3 은 항공기가 횡단하는 동안 오른쪽 날개 끝이 열의 중심과 정렬되는 지점까지 압력이 낮아지는 것을 감지합니다. 도 1에서와 같이 항공기가 이 지점을 통과하면. 도 4 에 도시된 바와 같이, 센서 A 및 L에서 감지된 기압이 증가하기 시작하여 센서가 더 낮은 양력을 느끼게 됩니다. 이제 길더 컴퓨터가 최대 양력을 찾았으므로 오른쪽 날개가 열 중심을 가리키고 이제 양력이 낮아지고 이제 파일럿/자동 조종 장치에 오른쪽으로 회전을 시작하도록 권장해야 하므로 이것은 중요한 포인트입니다. , 열 (리프트)에 머물기 위해 그냥 건너서 리프트 영역을 나가는 것이 아닙니다.

더 많은 센서 그룹이 열에 들어가면(도 4의 센서 그룹 F, D, C, E 등과 같은 ) 컴퓨터 는 훨씬 더 상세하고 정확한 리프트 맵을 생성할 것입니다. 이것은 글라이더 알고리즘(이 예에서는 우회전)에 의해 달성됩니다. 이 섹션에서는 우익이 써멀에 진입하는 알고리즘을 예로 들어 설명하지만, 좌측이 써멀에 진입하는 경우에도 써멀의 과정은 동일합니다. 글라이더가 써멀 센터에 들어가 정면으로 향하는 이상한 경우 써멀을 통과할 때(기압이 상승하기 시작하는 곳) 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전할 수 있습니다. 약간 더 높은 리프트를 감지하는 모든 곳.

최적 으로, 컴퓨터가 신뢰할 수 있고 안정적인 기압 증가를 나타내는 몇 개의 연속 리프트 맵을 생성했을 때, 이는 리프트가 낮아지고 있음을 의미하며, 이것은 컴퓨터가 조종사/자동 조종 장치가 열에 머물기 위해 들어 올리십시오. 조종사가 반응하지 않으면 공중 차량이 리프트에서 나갑니다. 이 경우 리프트 맵이 온보드 컴퓨터 메모리에 저장되어 있기 때문에 컴퓨터는 계속해서 파일럿에게 이전 열 영역으로 돌아가도록 권장하는 동시에 새로운 리프트를 검색합니다.

현재 써멀에서 최상의 양력과 높이를 얻기 위한 최적의 비행 경로가 도 4에 도시되어 있다 . 5 . 컴퓨터는 방향을 다음과 같이 보여줍니다. 1. 모든 온보드 센서가 열 내부에 있으므로 모든 차량의 날개 표면이 양력을 생성하여 최상의 높이 확보 및 2. 양력이 가장 강한 열 중심에 가장 가깝게 회전하여 회전합니다. 항공기가 도달할 수 있고 조종사(유인 비행인 경우)가 견딜 수 있는 최소 반경. 이렇게 하면 그림과 같은 경로가 생성됩니다. 5 현재 열에서 최대 높이를 얻습니다.

공중 차량 컴퓨터는 최신 리프트 맵의 수집을 다른 항공기의 컴퓨터와 공유하여(무선 통신을 사용하여) 다른 항공기의 컴퓨터가 평가할 수 있도록 하고 유망한 리프트 위치에 대한 조종사에게 권장 사항을 제공할 수 있습니다. .

리프트 맵은 저장 및 처리될 기지국 또는 컴퓨팅 클라우드와 공유될 수 있다. 이 대규모 컬렉션의 데이터는 1년 중 특정 기간 동안 특정 위치에서 생성된 일반적인 열에 대한 통계입니다(무동력 항공기 커뮤니티에서는 "하우스 열"이라고도 함). 이 데이터는 다음 리프트 위치에 대한 최상의 예측을 제공하기 위해 인공 지능 수단으로 처리될 수 있습니다. 이 데이터는 초보 조종사의 항공 차량 컴퓨터에 입력되어 현재 발명 권장 사항 외에 열 기록에 대한 권장 사항을 얻고 더 많은 시간을 유지하는 데 도움이 됩니다.

산마루 에 부딪히는 바람에 의해 생성된 양력은 유사한 방법, 즉 항공기의 날개 끝에 있는 가변계 센서 및/또는 가속도계 센서를 사용하여 추적될 수 있으며, 여기서 항공기는 양력을 식별할 것입니다. 파일럿에게 리프트로 전환할 것을 권장하고, 원형 써멀이 아니라 능선 리프트인지 식별하고, 모든 센서에서 가장 높은 리프트 경로를 검색하고 파일럿/자동 조종 장치가 이 경로를 유지하도록 권장합니다. 능선 리프트는 일반적으로 직선이지만 이 선은 계곡, 능선 회전 등과 같은 지리적 변화를 추적합니다.

논의는 주로 무동력 항공기에 관한 것이지만, 이는 동력 항공기와도 완벽하게 관련이 있으며, 즉 연료를 절약하면서 높이를 얻고, 엔진이 공회전하거나 정지되도록 하고, 일반적으로 더 조용하고 저렴한 작동을 제공하는 것입니다. 다양한 시스템 및 프로세스가 본 명세서에 개시되었음을 알 것이다. 그러나, 본 발명의 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 도면과 관련하여 본 명세서에 설명된 실시예는 단지 예시를 의미하며 본 발명을 제한하는 것으로 받아들여서는 안 된다는 것을 인식해야 한다. 청구 범위. 따라서, 본 명세서에 기술된 바와 같은 기술은 다음 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 올 수 있는 모든 실시예를 고려한다.

클레임

1. 반대쪽 날개 끝에 위치한 항공기에서 2개의 가변계/압력 센서를 사용하여 항공기의 날개 끝에서 양력을 비교하고 센서에서 읽은 차동 공기 양력을 기반으로 양력 필드 방향을 찾는 방법입니다.
2. 제1항에 있어서, 센서 위치에서 리프트 강도를 나타내는 항공기 주변의 보다 상세한 리프트 맵을 생성하기 위해 항공기에서 2개보다 많은 변동계/압력 센서를 사용하고, 이를 항공기의 미리 결정된 영역에 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 익스텐더 로드의 단부에 위치된 공중 운송체에서 추가의 추가적인 변동계/압력 센서를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 익스텐더 로드는 접을 수 있고, 항공기 주변에 더 넓고 더 상세한 리프트 맵을 제공하기 위해 항공기 날개의 전방, 후방 및 측면으로 연장되는 것인 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 리프트 유형 및 특성에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 변동계/압력 센서와 쌍을 이루는 온도 센서를 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 리프트 유형 및 특성에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 변동계/압력 센서와 쌍을 이루는 온도 센서를 사용하는 것은 감지된 온도에 기초하여 리프트를 열 리프트 또는 능선 리프트로 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 속도계/압력 센서 및 온도 센서와 쌍을 이루는 가속도계 센서를 사용하여 가속도의 2차 및 3차 도함수를 계산함으로써 양력의 동적 특성에 대한 정보를 얻는 단계; 및 리프트의 동적 특성에 대한 정보를 사용하여 리프트 맵의 알고리즘을 정제하는 단계를 포함한다.
8. 제 3 항 , 제 4 항 , 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항공기는 무동력 항공기인 방법.
9. 제 3 항 , 제 4 항 , 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공중 운송체는 동력식 항공 운송체인 방법.
10. 제6항 또는 제7항 에 있어서 , 항공기를 떠 있게 유지하기 위해 온보드 컴퓨터 및/또는 원격 컴퓨터에서 실행하기 위해 완전 공중 자율 자동 조종 장치 내에서 사용되는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 공중 비행체는 사전 정의된 작업 또는 비행을 위한 동력 또는 무동력 공중 비행체의 "군집(swarm)"을 더 포함하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,상기 군집은 지상 관제소에서 관리되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 스웜은 스웜의 하나 이상의 구성원에 의해 관리되는 방법.

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• US 2019/0107453 A1 — USPTO 웹사이트에서 다운로드한 원본 특허의 PDF로, 이 문서의 기반입니다.