Patenty szybowcowe

Jan 02 2023

US 2019/0107453 A1: Identyfikacja i użycie podnośnika powietrznego w pojazdach powietrznych cięższych od powietrza

Jest to siódma z naszej serii wybranych pozycji związanych z szybowcami z akt Urzędu Patentów i Znaków Towarowych Stanów Zjednoczonych (patrz Zasoby poniżej). Są one prezentowane wyłącznie dla zainteresowania i rozrywki naszych czytelników.

Jest to siódma z naszej serii wybranych pozycji związanych z szybowcami z akt Urzędu Patentów i Znaków Towarowych Stanów Zjednoczonych (patrz Zasoby poniżej). Są one prezentowane wyłącznie dla zainteresowania i rozrywki naszych czytelników. Nie są one w żaden sposób redagowane, poza przeplataniem rysunków w całym tekście. Zastrzeżenia prawne: a) Włączenie danego patentu do tej serii nie stanowi wyrażenia jakiejkolwiek opinii o samym patencie. b) niniejszy dokument nie ma żadnej mocy prawnej; w tym celu zapoznaj się z oryginalnym dokumentem na stronie internetowej USPTO. — Ed.

Abstrakcyjny

Ujawniono systemy i sposoby automatycznego wykrywania lepszej siły nośnej i używania siły nośnej do dłuższego pozostawania w powietrzu, dostarczania zaleceń pilotowi statku powietrznego lub pełnego kontrolowania lotu statku powietrznego. Ujawnione techniki dotyczą statków powietrznych, takich jak samoloty lub modele samolotów, szybowce lub modele szybowców, szybowce lub modele szybowców, lotnie, paralotnie, samoloty typu speedfly, paralotnie itp. Wynalazek wykorzystuje czujniki umieszczone na pojeździe powietrznym do pomiaru siły nośnej termiczny, winda graniowa itp.), aby wydłużyć czas utrzymywania statku powietrznego w powietrzu. Dane płynące z czujników są wprowadzane do komputera, który może dostarczać pilotowi lub autopilotowi (komputerowi) zaleceń dotyczących najlepszej ścieżki do obrania, znalezienia lepszej siły nośnej i utrzymania się w powietrzu.

Powiązana aplikacja

[0001] Niniejsze zgłoszenie jest powiązane i zastrzega sobie pierwszeństwo z tymczasowego zgłoszenia US Ser. №62/568,506, złożony 5 października 2017 r. i zatytułowany „Metoda lepszej identyfikacji podnośnika powietrznego i lepszego wykorzystania tego podnośnika powietrznego w pojazdach powietrznych cięższych od powietrza”. Powyższe zgłoszenie jest tu włączone w całości dla wszystkiego, czego uczy i ujawnia, bez wyłączania jakiejkolwiek jego części.

Zakres techniczny

[0002] Niniejsze ujawnienie dotyczy statków powietrznych, aw szczególności dotyczy identyfikacji i wykorzystania windy podczas lotu takich pojazdów.

Tło

[0003]Obecnie dostępnym przyrządem technicznym do identyfikacji siły nośnej w powietrzu jest dostępny na rynku przyrząd zwany „Wariometrem”, znany również jako Vertical Speed Indicator — VSI. Winda jest spowodowana napływającą masą powietrza, unoszącą latające w niej statki powietrzne. Wariometr to czujnik „zmiany ciśnienia powietrza”, zmian, które są spowodowane zmianą wysokości lub strumieniem powietrza w górę (czasami nazywanym „prądem wstępującym” — strumień powietrza w górę, na przykład termiczny). Urządzenie to dostarcza następnie pilotowi wizualne i/lub dźwiękowe wskazanie rodzaju zmiany (wznoszenie = w górę lub opuszczanie = w dół) oraz szybkości zwiększania lub zmniejszania wysokości (metry na sekundę itp.). Taki Wariometr lub VSI jest montowany w prawie każdym komercyjnym Arialu, w każdym Szybowcu, a zdecydowana większość pilotów szybowcowych i paralotniowych kupuje Wariometr i używa go podczas lotu,

[0004] Wariometr może wskazywać podniesienie lub obniżenie, ale nie może dostarczyć informacji o tym, gdzie jest silniejsze podniesienie. Wskazuje tylko, że wyczuwa podnoszenie lub opuszczanie. Jest to powszechna metoda stosowana przez pilotów statków powietrznych bez napędu, aby zacząć skręcać, gdy wariometr wskazuje wznoszenie, pozostać w windzie i nie przekraczać jej, lecąc tak, jak robią to bociany - po ścieżce kołowej lub spiralnej, w obrębie windy (takiej jak termiczna). Stosowany w niniejszym dokumencie termin „bez napędu” obejmuje jednostkę latającą bez napędu, niezależnie od tego, czy jednostka ta ma dostępną moc, czy nie.

[0005] Doświadczeni piloci statków powietrznych bez własnego napędu mogą czasami określić kierunek do rdzenia windy w przypadku termiki, wyczuwając go w swoich siedzeniach, np. wykrywając ruch statku powietrznego. Z tego powodu doświadczeni piloci statków powietrznych bez napędu na ogół pozostają w powietrzu dłużej niż piloci początkujący, którzy nie nauczyli się wyczuwać siły nośnej. Obecnie nie są znane żadne rozwiązania techniczne, które wskazywałyby pilotowi na najwyższe wzniesienie (takie jak rdzeń termiczny lub szczytowy wznios itp.), a nawet pozostały w wyniesieniu i nie zgubiły go, więc większość pilotów ma krótsze loty, bo tracąc winda spowoduje utratę wysokości i będzie oznaczać krótszy lot.

[0006] Podstawowym elementem wykrywającym siłę nośną jest czujnik wariometru (AKA Vertical Speed Indicator). Jest to urządzenie dostępne w handlu. Należy zauważyć, że czujnik wariometru składa się z 2 głównych części: prostego czujnika ciśnienia powietrza i analogowego lub cyfrowego, mechanicznego lub elektronicznego urządzenia „obliczającego”, które zgłasza tempo zmian ciśnienia powietrza w czasie (podnoszenie lub obniżanie) w danych, które otrzymuje z czujnika ciśnienia. Ponieważ czujnik wariometru jest znacznie droższy niż zwykły czujnik ciśnienia, a statek powietrzny jest wyposażony w komputer pokładowy, komputer ten może obliczyć zmianę ciśnienia powietrza w czasie, więc prosty czujnik ciśnienia powietrza może być używany wszędzie tam, gdzie wariometr czujnik jest wymieniony w tym artykule, aby obniżyć koszt rozwiązania.

[0007] Przed przejściem do pozostałej części niniejszego ujawnienia należy zauważyć, że ujawnienie może dotyczyć niektórych wad wymienionych lub ukrytych w tej części dotyczącej tła. Jednak żadna taka korzyść nie stanowi ograniczenia zakresu ujawnionych zasad lub załączonych zastrzeżeń, z wyjątkiem zakresu wyraźnie zaznaczonego w zastrzeżeniach.

Ryc. 1

[0008] Dodatkowo, omówienie technologii w tej sekcji Tło odzwierciedla własne obserwacje, rozważania i przemyślenia wynalazców i w żaden sposób nie ma na celu dokładnego skatalogowania ani kompleksowego podsumowania jakichkolwiek odniesień lub praktyk ze stanu techniki . Jako tacy, wynalazcy wyraźnie odrzucają tę sekcję jako dopuszczoną lub przyjętą ze stanu techniki. Co więcej, identyfikacja lub implikacja jednego lub większej liczby pożądanych kierunków działania odzwierciedla własne obserwacje i pomysły wynalazców i nie należy zakładać, że wskazuje ona na celowość uznaną w tej dziedzinie.

Streszczenie

[0009]Jak wspomniano powyżej, opisane tu innowacje dotyczą statków powietrznych cięższych od powietrza, które mogą być napędzane lub nie, załogowe lub bezzałogowe. Przykłady obejmują samoloty lub modele samolotów, szybowce lub modele szybowców (z silnikiem lub bez), szybowiec lub modele szybowców (zarówno z silnikiem, jak i bez), lotnie, paralotnie (z silnikiem lub bez), jednostki latające szybko, paralotnie i inne jednostki pływające. Statki powietrzne tego typu mogą być dalej nazywane „statkami powietrznymi” lub „cięższymi od powietrza”. Dokładniej, niniejszy wynalazek dotyczy technicznej dziedziny lepszego identyfikowania (w porównaniu z innymi dostępnymi obecnie sposobami) podnoszenia powietrznego i lepszego wykorzystania tego podnoszenia w celu uzyskania większej wysokości. Tutaj zdefiniowano opcjonalny silnik i śmigło, które mają być aktywowane, gdy występują warunki niskiego wzniosu.

Krótki opis kilku widoków rysunków

[0010] Chociaż załączone zastrzeżenia szczegółowo przedstawiają cechy niniejszych technik, techniki te, wraz z ich celami i zaletami, można najlepiej zrozumieć na podstawie następującego szczegółowego opisu w połączeniu z załączonymi rysunkami, na których:

[0011] FIG. 1 jest schematycznym diagramem pokazującym położenie podstawowych czujników w realizacji jednego lub większej liczby przykładów wykonania ujawnionych zasad;

[0012] FIG. 2 jest schematycznym diagramem przedstawiającym rozszerzone lokalizacje czujników dla ulepszonego generowania mapy wzniosu, przy czym dodatkowe czujniki są umieszczone na składanych wysuwanych prętach lub drutach, aby stworzyć szerszą i bardziej szczegółową mapę wzniosu;

[0013] FIG. 3 jest przykładowym diagramem przedstawiającym jedną stronę statku powietrznego wjeżdżającego do windy, np. komina termicznego, jako przykład tego, jak wykrywana jest winda, tworzona jest mapa windy i generowana jest rekomendacja dla pilota lub autopilota, gdzie na tym etapie nie trzeba podejmować żadnych działań, system po prostu mierzy i sprawdza, czy rzeczywiście wykryto przegrzanie, co oznacza, że ciśnienie spada;

[0014] FIG. 4 to przykładowy diagram przedstawiający pojazd powietrzny, gdy przejeżdża on przez centrum podnoszenia, na przykładzie sposobu wykrywania podnoszenia, tworzenia mapy podnoszenia i generowania zalecenia dla pilota lub autopilota, przy czym w zilustrowanym scenariuszu statek powietrzny powinien skręcić w prawo, aby pozostać w termice;

Ryc. 2

[0015] FIG. 5 jest schematycznym diagramem przedstawiającym pojazd powietrzny obracający się w ciągu nośnym (np. termicznym), nabierającym wysokości, śledzącym optymalny okrąg, który śledzi pojazd powietrzny w oparciu o rekomendację dostarczoną pilotowi lub polecenia pochodzące z autopilota; oraz

[0016] FIG. 6 to schemat wzniesienia grzbietu, pokazujący obszary wzniesienia grzbietu utworzone, gdy wiatr uderza w grzbiet z lewej strony i jest skierowany w górę, zgodnie z obrysem grzbietu.

szczegółowy opis

[0017] Przed przedstawieniem szczegółowego omówienia przykładów wykonania ujawnionych zasad, podano podstawową teorię podnoszenia i przegląd niektórych przykładów wykonania, aby pomóc czytelnikowi w zrozumieniu dalszej dyskusji. Po pierwsze, bezsilnikowe statki powietrzne pozostają w powietrzu za pomocą windy powietrznej, takiej jak winda termiczna lub winda grzbietowa. Termika, która jest najczęstszym źródłem siły nośnej w lotach bez napędu, to kolumna powietrza, która płynie w górę, ponieważ jest gorętsza niż otaczające powietrze, a górne warstwy powietrza są jeszcze chłodniejsze. Termika ma zwykle okrągły lub podobny do okrągłego przekrój poprzeczny, o średnicy od kilku metrów do kilku kilometrów.

[0018] Huragan jest przykładem bardzo silnego zjawiska termicznego. Zewnętrzne granice termiczne mają nieco niższe ciśnienie powietrza i nieco wyższą temperaturę niż otaczające powietrze, więc występuje tam niewielka winda. Rdzeń komina termicznego (środek kolumny) ma najniższe lokalne ciśnienie powietrza i najwyższą temperaturę w kominie termicznym, a ta część komina termicznego ma najsilniejszą siłę nośną. W związku z tym ta część płynie najszybciej w górę w porównaniu z zewnętrzną częścią termiczną. Innymi słowy, siła nośna jest najsilniejsza i najgorętsza w środku termiki. Idealnie byłoby, gdyby pilot statku powietrznego lub autopilot był w stanie zidentyfikować termikę i wirować w tej termice po spiralnej ścieżce, tak jak robią to niektóre ptaki, najbliżej centrum termicznego. FIGA. 5jest przykładem termiki w najwyższej możliwej lokalizacji windy. Wirowanie w rdzeniu termicznym jest oczywiście niemożliwe, ponieważ jest to lokalizacja punktowa, ale możliwe jest obracanie się tak blisko rdzenia, jak to możliwe, przy najmniejszym możliwym promieniu skrętu.

[0019] Wzniesienie grzbietu (pokazane na FIG. 6 ) jest tworzone przez wiatr, uderzający w nieciągłość, taką jak grzbiet, i kierowany w górę, przepływając wraz z krzywizną przeszkody, tworząc wektor powietrza, który porusza się w górę, tj. źródło windy. Ogólnie rzecz biorąc, najsilniejsza siła nośna występuje tuż nad najwyższym punktem grani i słabnie w obu kierunkach, na granicach linii X i Y. W przeciwieństwie do siły nośnej, siła nośna grzbietu składa się z powietrza, które nie jest gorętsze niż otaczające go powietrze. Rzeczywiście, powietrze w wyciągu grzbietowym jest czasami nawet chłodniejsze niż powietrze otaczające, np. jeśli jest to wiatr wiejący od morza, uderzający w grzbiet nadbrzeżny.

[0020] Fakt ten można wykorzystać do identyfikacji typu wzniesienia i sposobu zlokalizowania maksymalnego wzniesienia, śledząc najwyższy szczyt grzbietu. Gdy statek powietrzny przecina wzniesienie, może ocenić, czy jest to wzniesienie grzbietowe, zidentyfikować najsilniejsze wzniesienie w obrębie linii X i Y na RYS. 6 i manewruj tak, aby utrzymać się w najsilniejszej sile nośnej (z przewidywaniem na ścieżce linii kalenicy). Może to znacznie pomóc pilotowi i autopilotowi. Informacje pochodzące z geograficznych baz danych można wykorzystać do geograficznego zrozumienia struktury grzbietów i wykorzystania ich do przewidywania, gdzie biegnie grzbiet, aby znaleźć najlepszą windę.

[0021] Niniejszy wynalazek pomaga w lokalizowaniu obszarów unoszenia się powietrza, przewidywaniu jego przyszłego ruchu i opcjonalnie modyfikowaniu obliczeń i przewidywań na podstawie odczytów czujników. W przykładzie wykonania system działa w celu nabrania wysokości i utrzymania się w powietrzu tak długo, jak to możliwe. Windę i kierunek do najlepszej lokalizacji windy można określić za pomocą wielu wariometrów i / lub czujników przyspieszenia za pomocą czujnika temperatury.

Ryc. 3

[0022]Zastosowanie wariometru i/lub czujnika akceleratora pionowego (w osi Z, wykrywającego ruch w górę lub w dół) w różnych miejscach pozwala na lepsze wykrywanie ruchu w osi Z, dzięki czemu ruch wywołany unoszeniem się powietrza może być wykrywany w różnych częściach statków powietrznych . W przykładzie wykonania te czujniki wariometru i/lub akcelerometru są umieszczone na końcach skrzydeł. W przypadku statków powietrznych bez napędu jedynym sposobem na uzyskanie wysokości jest użycie windy powietrznej — powietrza, które płynie w górę. Jak wspomniano powyżej, istnieje kilka źródeł siły nośnej, np. winda termalna, winda górska lub graniowa, winda „frontowa” pogoda, winda „fale chmur” itp. Wszystkie te rodzaje wind są obsługiwane w ramach wynalazku. Napędzane statki powietrzne mogą również wdrażać ten wynalazek w celu obniżenia kosztów lotu, oszczędzania paliwa, mniejszego zużycia silnika i zapewnienia ogólnie cichszego lotu.

[0023]Implementacja może obejmować zainstalowanie czujnika wariometru i/lub czujnika przyspieszenia na każdej z końcówek skrzydła szybowca, np. 2 czujniki wariometru i/lub 2 czujniki przyspieszenia. To minimalne rozwiązanie (czujnik na każdej końcówce skrzydła) może dostarczać danych o wejściu w górę (tak jak ma to miejsce obecnie, z pojedynczym wariometrem umieszczonym na środku statku powietrznego), ale z korzyścią dla szerszego obszaru detekcji, a także jako kierunkowość co do miejsca wykrycia windy (tj. na lewo lub na prawo od pojazdu), aby skierować pilota lub autopilota do skrętu do windy. To rozwiązanie jest najlepiej zoptymalizowane dla paralotni, paralotni lub statków powietrznych typu speedfly, ponieważ te 2 punkty są położone wystarczająco daleko od siebie na boki, więc rozdzielczość podnoszenia będzie wystarczająca. Alternatywa polega na zainstalowaniu czujnika, takiego jak opisano na FIG.1 i 2 , przy czym czujniki są umieszczone na poszyciu statku powietrznego, a także poza szybowcem, jak opisano na FIG. 2 . Dane z czujników mogą być wykorzystywane do sztucznego tworzenia mapy podnoszenia, która może być następnie wyświetlana na ekranie pilota, do wykorzystania przez pilota jako wskazówka, lub mogą być wykorzystywane przez autopilota do automatycznego kierowania pojazdem powietrznym do najlepszego wykrytego wzniesienia. Informacje te mogą być również przesyłane do innych sąsiednich pilotów lub bezzałogowych statków powietrznych w okolicy lub mogą być przechowywane w bazie danych do wykorzystania w poznawaniu pogody na danym obszarze w ciągu dni, tygodni, miesięcy, pór roku i lat w celu uzyskania danych statystycznych dotyczących siły nośnej.

[0024] Czujnik temperatury może być umieszczony w każdym miejscu, w którym znajduje się wariometr i/lub akcelerometr, w celu sprawdzenia temperatury strumienia powietrza. Można to wykorzystać do określenia, czy powietrze wypływające w górę jest powietrzem termicznym (powietrze, które jest zwykle gorętsze niż powietrze otaczające), czy wyciągiem kalenicowym, gdzie powietrze wypływające w górę ma zwykle taką samą temperaturę jak powietrze otaczające lub chłodniejsze niż powietrze otaczające . Te dane dotyczące temperatury mogą być wykorzystane przez autopilota do wybrania odpowiedniego algorytmu wznoszenia, np. algorytmu termicznego lub algorytmu grzbietowego. Algorytm termiczny identyfikuje środek kolumny termicznej, podczas gdy algorytm grzbietowy identyfikuje ścieżkę podnoszenia wzdłuż grzbietu.

[0025] Dodatkowe lokalizacje czujników na poszyciu pojazdu latającego mogą być wykorzystane do uzyskania dokładniejszego odczytu ciśnienia powietrza wokół pojazdu latającego. Ten przykład wykonania można zobaczyć na FIG. 1, a konkretnie lokalizacje A, B, C, D, E, F, L i M. Ponadto w celu uzyskania lepszej rozdzielczości mapy windy można zainstalować jeden lub więcej czujników wariometru poza obrysem statku powietrznego, na przewodach łączących dziobu statku powietrznego do każdej z końcówek skrzydeł i przewodów łączących tylny punkt statku powietrznego z każdą z końcówek skrzydeł. Czujniki można również umieszczać na składanych prętach przedłużających (takich jak długie rury rozciągające się do przodu, tyłu i boków statku powietrznego itp.), aby mierzyć ciśnienie powietrza daleko do przodu, daleko do tyłu i na boki, aby uzyskać szerszy i bardziej szczegółowa mapa wyciągu powietrznego powietrza otaczającego statek powietrzny.

[0026] Przykład takiej implementacji można zobaczyć na FIG. 2. Te przedłużacze mogą być składane, aby zmniejszyć opór, gdy nie są używane, na przykład podczas startu, lądowania i tak dalej. Wyjścia czujników (dane wytwarzane przez czujniki) są kierowane do komputera pokładowego. Komputer zbiera dane ze wszystkich czujników oraz oblicza i rysuje wirtualną aktualną mapę wyciągu powietrznego wokół statku powietrznego. Można to robić w sposób ciągły (np. wiele razy na sekundę), aby ocenić zmiany i podjąć na ich podstawie świadomą decyzję. Komputer oblicza prędkość podnoszenia na czujnik i określa, czy statek powietrzny zbliża się do centrum podnoszenia (najsilniejsza siła nośna), czy jest na wprost, czy też na prawo lub na lewo od dziobu statku powietrznego, i podaje zalecenia kierunkowe do pilotowi, aby leciał w kierunku najsilniejszej siły nośnej lub latał statkiem powietrznym do lepszej siły nośnej, w trybie automatycznego pilota.

[0027] Statek powietrzny może mieć czujnik globalnego pozycjonowania, taki jak GPS, do określania jego aktualnej lokalizacji, oraz czujnik barometrycznego ciśnienia powietrza na pokładzie do określania wysokości. Ponieważ każdy czujnik wariometru/akcelerometru znajduje się w ustalonym położeniu względem statku powietrznego, znanym komputerowi, komputer ma lokalizację każdego czujnika w przestrzeni w dowolnym momencie. Biorąc to pod uwagę, komputer pokładowy może obliczyć natychmiastową szczegółową mapę podnoszenia i może być stale aktualizowana, aby objąć większy obszar, przez który statek powietrzny podróżował podczas określonego lotu.

[0028] Sztuczna inteligencja może być wykorzystana w tym procesie do przetwarzania wszystkich przeszłych informacji dla bieżącej lokalizacji i zapewnienia najlepszego oszacowania kierunku ruchu windy w czasie, aby pomóc i poprowadzić pilota lub autopilota. Korekty mogą być następnie stosowane w czasie rzeczywistym, aby porównać najlepsze oszacowanie z aktualnymi warunkami i wprowadzić poprawkę dla następnego punktu, do którego należy lecieć. Bieżąca mapa wyciągu może być oparta na bieżących danych z czujnika i GPS, a ponadto przetworzonych informacjach historycznych w tym obszarze, aby dostroić następną ścieżkę lotu, tj. następny punkt o najlepszym wzniesieniu.

Ryc. 4

[0029] W przypadku lotu załogowego mapa windy może być przetwarzana w celu dostarczenia pilotowi wiarygodnego wskazania, np. za pomocą obrazu na specjalnym ekranie i/lub sygnału dźwiękowego, emitującego różne sygnały wskazujące, kiedy i w którym w jakim kierunku skręcić i w jakim banku, aby znaleźć lepszą siłę nośną. Kiedy autopilot steruje statkiem powietrznym, decyzję podejmuje komputer, a kierunek lotu wyznacza autopilot (komputer). Jeśli bieżącym punktem startowym jest spokojne powietrze (np. zasadniczo brak wznoszenia), pojedynczy czujnik wskazujący niższe ciśnienie powietrza (w górę) i/lub ruch końcówki skrzydła (wskazany przez odpowiedni czujnik przyspieszenia) i opcjonalnie temperatura powietrza jest nieco wyższa niż inny statek powietrzny otaczający powietrze, jest oznaką, że może zostać wykryty pierwszy prąd termiczny.

[0030] Może zająć kilka map ciągłej siły nośnej i więcej czujników wskazujących, że znajdują się one również w obszarze o niższym ciśnieniu, aby określić, czy jest to rzeczywista siła nośna, czy tylko mały pęcherzyk powietrza płynący w górę. Jeśli w sąsiednich czujnikach zaczyna być wykrywana siła nośna, nieprzerwanie przez kilka sekund, komputer stwierdza, że wykryto rzeczywistą siłę nośną i identyfikuje się jej kierunek. Pilot lub autopilot zostanie teraz poinformowany o kierunku do tego wyciągu, kierując go w ten sposób, w tym kąt przechylenia, do najlepszego wyciągu.

[0031] W istotnym przykładzie wykonania pilotowi lub autopilotowi dostarczane są wiarygodne dane dotyczące siły nośnej. Jeśli jest to pilot, będzie miał możliwość aktywowania opcjonalnego trybu „autopilota” komputera pokładowego, który automatycznie wleci do najsilniejszej windy, w oparciu o strukturę wielu wariometrów i/lub strukturę wielu akcelerometrów , podstawa tego zgłoszenia patentowego. Jeżeli statek powietrzny leci w obszarze z kilkoma źródłami siły nośnej (np. najsilniejsza siła nośna — na przykład najsilniejsza siła termiczna.

[0032] Mapy windy mogą być udostępniane innym pojazdom powietrznym w obszarze za pośrednictwem kanałów komunikacji bezprzewodowej, do oceny przez komputer innego pojazdu powietrznego. Komputery, które uzyskują takie dane nośne z komputera sąsiedniego statku powietrznego, mogą zadecydować o zaleceniu swojemu pilotowi dołączenia do sąsiedniego statku powietrznego w jego windzie, ponieważ może to być bardziej obiecujące niż mapa nośności, na której się znajduje. może podjąć autopilot, podejmując decyzję o opuszczeniu aktualnego wyciągu i przełączeniu się na lepszy, zgodnie z otrzymaną przed chwilą mapą wyciągu. Dołączenie do sąsiedniego statku powietrznego w jego windzie będzie oparte na jasnych zasadach „pierwszego przejazdu”, stosowanych w ruchu lotniczym.

[0033] Mapy wzniosów mogą być w sposób ciągły wysyłane do stacji bazowej, która przechowuje dane, do dalszego przetwarzania, takiego jak dostarczanie statystyk wzniosów w ciągu dnia, daty, lokalizacji, pory roku itp., do wykorzystania przez pilotów podczas planowania lotów. Sztuczna inteligencja może zostać wykorzystana do wyodrębnienia danych z historycznych map wyciągów.

[0034]Niezasilane statki powietrzne, wykorzystujące ten wynalazek, mogą wykorzystywać panele słoneczne, zamontowane na skrzydłach i opcjonalnie na kadłubie, do zasilania elektroniki pokładowej statku powietrznego, ładowania akumulatora (w celu dalszego zasilania elektroniki pokładowej, gdy słońce jest schowane, np. jak chmury lub cienie gór), aw niektórych przypadkach do zasilania opcjonalnego silnika i śmigła. Niezasilany statek powietrzny, który polega na warunkach meteorologicznych, może zostać zmuszony do lądowania, jeśli nie będzie w stanie znaleźć odpowiedniej siły nośnej. Aby przezwyciężyć ten problem zawodności i podnieść niezawodność w wykonywaniu swojego zadania (jeśli zadanie jest mu przydzielone), wynalazek ten definiuje również formację lotu roju lub grupy niezasilanych statków powietrznych z zadaniem przypisanym do każdego ze statków powietrznych. Jeśli jeden z pojazdów musi wylądować, jego przydział zostanie przydzielony innym, sąsiednim statkom powietrznym lub,

[0035] FIG. 1 opisuje lokalizacje czujników. Wszystkie czujniki wariometru powinny być umieszczone tak, aby mierzyć ciśnienie statyczne, ukryte przed ciśnieniem dynamicznym wytwarzanym przez przepływ powietrza na poszyciu statku powietrznego. Wariometr, akcelerometry i czujniki temperatury mogą być umieszczone w miejscach pokazanych na FIG. 1 , a mianowicie lokalizacje A, B, C, DE, F, L i M. Zapewni to szczegółową mapę wyciągów. Jednak minimalna liczba czujników, aby umożliwić zastosowanie tej implementacji, to 2, np. jeden czujnik na końcu każdego skrzydła. Może to obejmować jeden wariometr, jeden akcelerometr i jeden czujnik temperatury na każdej końcówce skrzydła, w miejscach A i B.

Ryc. 5

[0036] FIG. 2 pokazuje wszystkie czujniki jak na FIG. 1 , z dodatkowymi czujnikami, umieszczonymi na zewnątrz korpusu statku powietrznego, na drutach lub wystających prętach, dalej od poszycia pojazdu. Zapewnia to dane dla lepszych i szerszych możliwości wykrywania podnoszenia, dla szczegółowej i szerszej mapy podnoszenia. Będzie to szczególnie korzystne w dni, kiedy termika jest mniej gęsta i bardziej rozproszona; posiadanie większego obszaru wykrywania siły nośnej przyczynia się do lepszej identyfikacji siły nośnej, a tym samym może zapewnić dodatkowy czas lotu. Zdolność do lokalizowania siły nośnej za pomocą czujników umieszczonych na wysuniętych prętach jest jeszcze lepsza, ale zależy od długości prętów, a zyski zapewniane przez dodatkowe dane mogą być przynajmniej częściowo zrównoważone przez opór aerodynamiczny, jaki wytwarzają te pręty.

[0037] Na obu FIG. 1 i RYS. 2 , czujniki przyspieszenia mogą być umieszczone w miejscach A i B oraz opcjonalnie w punktach C i D, aby wykrywać unoszenie się skrzydeł, dziobu i ogona, po wejściu w granice lokalizacji podnoszenia. Jak FIG. 3 pokazuje, że kiedy część skrzydła wchodzi w termikę (tak jak prawe skrzydło, lokalizacja A), to skrzydło jest podnoszone. Wznios ten można zidentyfikować za pomocą czujnika wariometru, ale także czujnika przyspieszenia, aby pokazać rzeczywistą prędkość podnoszenia, a nie tylko niższe ciśnienie powietrza. Zapewni to lepszy, dokładniejszy pomiar dla komputera, aby zapewnić bardziej świadomą decyzję pilota lub autopilota o skręcie w górę.

[0038] Na obu FIG. 1 i RYS. 2 , czujniki temperatury mogą być umieszczone w miejscach A i B oraz opcjonalnie w punktach C i D, aby mierzyć temperaturę powietrza na końcach skrzydeł oraz opcjonalnie na nosie i ogonie, gdy wchodzi się w granice gorącego powietrza (termicznego). Jak FIG. 3 pokazuje, kiedy część skrzydła wchodzi w komin termiczny (na przykład prawe skrzydło, lokalizacja A), ta końcówka skrzydła znajduje się wewnątrz komina termicznego, podczas gdy druga końcówka skrzydła i cała reszta otaczającego czujnika mierzy temperaturę. Jest to wyraźna wskazówka, że końcówka skrzydła A znajduje się w nośności termicznej, a nie w grani.

[0039] FIG. 3przedstawia komin termiczny (ciemne kółko po prawej stronie zdjęcia, gdzie ciemniejszy kolor oznacza silniejszą siłę nośną) oraz statek powietrzny z częścią prawego skrzydła w kominie termicznym. W tym przypadku czujnik wariometru w lokalizacji A zgłasza obniżone ciśnienie powietrza, a czujnik przyspieszenia informuje, że skrzydło porusza się w górę. Jeśli żaden inny czujnik nie zgłosi podobnych zmian, komputer odnotuje, że końcówka prawego skrzydła znajduje się w zasięgu siły nośnej. Ponadto podczas jazdy do przodu czujnik wariometru A zgłasza niższe ciśnienie, czujnik przyspieszenia informuje, że końcówka prawego skrzydła przyspiesza w górę, a czujnik temperatury zgłasza wzrost temperatury powietrza. Dzieje się tak, gdy 3 czujniki w lokalizacji A poruszają się w termice, zbliżając się do jej środka, gdzie ciśnienie powietrza jest niższe, a siła nośna jest wyższa, a temperatura rośnie.

[0040] Podczas gdy statek powietrzny kontynuuje lot do przodu, grupa czujników L na FIG. 4 wejdzie w termikę i przekaże do komputera dane wskazujące, że grupa czujników L znajduje się w termice. Teraz mapa windy będzie oparta na 2 czujnikach (A i L), az czasem obraz mapy windy w komputerze będzie bardziej szczegółowy i dokładny.

[0041] FIG. 3 to skrajny przykład, w którym tylko jeden czujnik (czujniki w końcówce skrzydła A w tym przykładzie) wchodzi w termikę, następnie wchodzi drugi czujnik wariometru, jak na FIG. 4 , a komputer ma stosunkowo niewielką ilość danych do podjęcia decyzji, ale to może wystarczyć. Może narysować wykształconą mapę wyciągu i wstępnie zidentyfikować środek wyciągu dla pilota/autopilota. Jeśli złocenie przekroczy termikę bliżej środka, więcej czujników wyczuje (i zgłosi) uniesienie, każdy w swoim miejscu. Tutaj komputer ma znacznie więcej informacji, mapa wyciągu będzie bardziej szczegółowa i wiarygodna, a co za tym idzie rekomendacja dla pilota/autopilota będzie bardziej wiarygodna.

[0042] Czujniki na FIG. 3 wyczuje spadające ciśnienie podczas przelatywania statku powietrznego, aż do punktu, w którym końcówka jego prawego skrzydła zrówna się ze środkiem komina termicznego. Gdy statek powietrzny minie ten punkt, tak jak na FIG. 4 , ciśnienie powietrza mierzone w czujnikach A i L zacznie rosnąć, co oznacza, że czujniki wyczują mniejszą siłę nośną. To ważny punkt, ponieważ teraz komputer pozłoty znalazł maksymalne wzniesienie, więc jego prawe skrzydło wskazuje na centrum termiczne, a teraz wznoszenie jest coraz niższe i powinien teraz zalecić pilotowi/autopilotowi, aby zaczął skręcać w prawo , aby pozostać w termie (winda), a nie tylko przejść przez nią i opuścić obszar windy.

Ryc. 6

[0043] Jeśli więcej grup czujników wejdzie w termiczny klimat (taki jak grupy czujników F, D, C, E itp. na FIG. 4 ), komputer wygeneruje mapę podnoszenia, która będzie znacznie bardziej szczegółowa i dokładna. Osiąga się to za pomocą algorytmu szybowca, aby skręcić w prawo w tym przykładzie. Ta sekcja wyjaśnia algorytm na przykładzie prawego skrzydła wchodzącego w komin termiczny, ale jest to ten sam proces w przypadku komina termicznego, jeśli lewa strona wchodzi w komin termiczny. W dziwnym przypadku, gdy szybowiec wchodzi w strefę termiczną pośrodku i kieruje się w stronę termiczną, po minięciu termiki (gdzie ciśnienie powietrza zaczyna rosnąć) może skręcić w prawo lub w lewo; wszędzie tam, gdzie wyczuwa nieco wyższą siłę nośną.

[0044] Optymalnie, gdy komputer wygenerował kilka kolejnych map wzniosu, pokazujących niezawodny i stabilny wzrost ciśnienia powietrza, co oznacza, że wznios się obniża, jest to punkt, w którym komputer zaleca, aby pilot/autopilot zaczął skręcać ostro w winda, aby pozostać w termice. Jeśli pilot nie zareaguje, statek powietrzny opuści windę. W tym przypadku, ponieważ mapa wyciągu jest przechowywana w pamięci komputera pokładowego, komputer nadal zaleca pilotowi powrót do poprzedniego obszaru termicznego, jednocześnie szukając nowego wyciągu.

[0045] Optymalny tor lotu w celu uzyskania najlepszej siły nośnej i wysokości w aktualnym termice pokazano na FIG. 5 . Komputer wskazuje kierunek, aby: 1. mieć wszystkie czujniki pokładowe w termice, tak aby wszystkie powierzchnie skrzydeł pojazdów tworzyły siłę nośną, aby uzyskać najlepszą wysokość i 2. obracać się jak najbliżej centrum termicznego, gdzie siła nośna jest największa, skręcając w najmniejszym promieniu, jaki statek powietrzny jest w stanie wykonać, a pilot (jeśli jest to lot załogowy) w stanie wytrzymać. Powinno to utworzyć ścieżkę, jak pokazano na FIG. 5 i uzyskaj maksymalną wysokość z aktualnej termiki.

[0046] Komputer statku powietrznego może dzielić kolekcję najnowszych map wind z komputerami innych statków powietrznych (za pomocą komunikacji bezprzewodowej), aby umożliwić komputerom innych statków powietrznych ocenę i być może dostarczanie pilotom zaleceń dotyczących obiecujących lokalizacji wind .

[0047] Mapy wind mogą być współdzielone ze stacją bazową lub chmurą obliczeniową w celu ich przechowywania i przetwarzania. Dane z tego dużego zbioru to statystyki dotyczące typowych temperatur utworzonych w określonym miejscu w określonym okresie roku (są one również znane jako „termika domowa” w społeczności statków powietrznych bez napędu). Dane te mogą być przetwarzane przez sztuczną inteligencję, aby zapewnić najlepsze oszacowanie lokalizacji następnej windy. Dane te zostaną wprowadzone do komputera pokładowego początkujących pilotów, aby pomóc im utrzymać się w powietrzu dłużej, uzyskując rekomendacje dotyczące historii termicznej, oprócz aktualnych rekomendacji dotyczących wynalazku.

[0048] Siła nośna generowana przez wiatr uderzający w grań, tworząc siłę nośną, może być śledzona za pomocą podobnej metody, tj. za pomocą czujników wariometru i/lub czujników przyspieszenia na końcach skrzydeł w pojeździe powietrznym, gdzie statek powietrzny zidentyfikuje siłę nośną, zalecić pilotowi, aby skręcił do windy, określić, czy nie jest to okrągła termika, ale winda grzbietowa, wyszukać najwyższą ścieżkę windy na wszystkich czujnikach i polecić pilotowi/autopilotowi pozostanie na tej ścieżce. Winda grzbietowa jest generalnie w linii prostej, ale ta linia podąża za zmianami geograficznymi, takimi jak dolina, zakręt grzbietu itp.

[0049] Dyskusja dotyczy głównie statków powietrznych bez napędu, ale jest doskonale odpowiednia również dla statków powietrznych z napędem, tj. w celu zwiększenia wysokości przy jednoczesnym oszczędzaniu paliwa, umożliwieniu pracy silników na biegu jałowym lub ich zatrzymaniu oraz zapewnienia ogólnie cichszej i tańszej pracy. Należy docenić, że ujawniono tu różne systemy i procesy. Jednakże, biorąc pod uwagę wiele możliwych przykładów wykonania, do których można zastosować zasady niniejszego ujawnienia, należy uznać, że opisane tutaj przykłady wykonania w odniesieniu do rysunków mają jedynie charakter ilustracyjny i nie powinny być traktowane jako ograniczające zakres roszczeń. Dlatego opisane tutaj techniki uwzględniają wszystkie takie przykłady wykonania, które mogą wchodzić w zakres poniższych zastrzeżeń i ich odpowiedników.