CH660158A5 - Installation d'alarme d'une perte d'altitude excessive apres decollage d'un avion a aile tournante. - Google Patents

Description

La présente invention a pour objet une installation d'alarme produisant un avertissement d'une perte excessive d'altitude après le décollage ou pendant le vol retour après une approche manquée d'un avion à aile tournante tel qu'hélicoptère.

5 On connaît déjà des systèmes d'alarme de proximité de sol qui donnent un avertissement de descente de l'avion après le décollage ou pendant un vol retour après une approche manquée. Des exemples de tels systèmes sont décrits dans les brevets USA N°s 3 946 358, 3 947 808, 3 947 810 et 4 319 218. Les systèmes décrits dans les deux io premiers brevets mentionnés produisent une alarme lorsque la vitesse de descente de l'avion dépasse une vitesse prédéterminée au-dessous d'une altitude donnée, et les systèmes décrits dans les deux derniers brevets mentionnés génèrent une alarme si la perte d'altitude dépasse une valeur prédéterminée avant qu'une certaine alti-15 tude ne soit atteinte.

Tandis que ces systèmes établissent une possibilité d'avertir le pilote d'un avion d'une condition dangereuse provenant d'une vitesse excessive de descente ou d'une perte excessive d'altitude pendant le décollage ou une approche manquée, ils sont prévus pour 20 une utilisation dans les avions de transport et non pas pour l'utilisation dans des avions à aile tournante qui peuvent faire des manœuvres très compliquées, tels qu'hélicoptères dont les caractéristiques de vol et d'opération sont entièrement différentes de celles d'un avion de transport. Par conséquent, les systèmes prévus et construits 25 pour les avions de transport peuvent produire de fausses alarmes pendant certaines conditions d'opération normales d'un avion à aile tournante, et ils peuvent manquer à donner des alarmes ou peuvent donner des alarmes inadéquates au cours d'autres conditions de vol.

Il est donc le but de la présente invention de mettre à disposition 30 une installation d'alarme de perte d'altitude excessive après décollage qui est fiable et particulièrement adaptée à l'utilisation dans des avions à aile tournante tels qu'hélicoptères.

Les caractéristiques d'opération et de vol d'avions à aile tournante diffèrent considérablement de celles d'un avion de transport. 35 Par exemple, un avion de transport a tendance à monter en continu après le décollage tandis qu'un hélicoptère peut continuer à voler à de faibles altitudes après le décollage. Un tel vol à faible altitude après décollage est dangereux car, si le pilote est distrait ou s'il perd l'orientation, il peut permettre par erreur une descente de l'avion 40 vers le sol. Une telle désorientation peut arriver en particulier, car des avions à aile tournante sont en général utilisés la nuit au-dessus de l'eau, dans la jungle ou des régions sauvages où le pilote peut perdre les repères visuels et l'avion risque de descendre sur le sol ou dans l'eau. Par conséquent, on désire mettre à disposition du pilote 45 une alarme vocale, par exemple «ne pas descendre», afin d'avertir le pilote d'un impact imminent au sol, lui laissant assez de temps pour permettre de prendre des mesures appropriées correctives. Cependant, cette alarme ne doit être donnée que si l'écrasement au sol est vraiment imminent et non pas au cours d'autres phases de vol où des 50 pertes d'altitude sont produites intentionnellement, par exemple au cours de l'atterrissage et pendant certaines manœuvres tactiques.

L'installation d'alarme selon l'invention est définie dans la revendication indépendante 1 tandis que des modes d'exécution spéciaux font l'objet des revendications dépendantes.

55 L'installation selon l'invention devient normalement active à une altitude d'environ 20 pieds ou généralement dès que l'avion a quitté le sol et que les signaux des différents instruments sont valables, et l'installation reste généralement activée aussi longtemps que l'avion se trouve à une altitude inférieure à 200 pieds du sol. Grâce à des 60 caractéristiques de redressement rapide des avions à aile tournante, l'installation permet l'apparition de pertes d'altitude relativement élevées avant la production d'une alarme, ce qui réduit à un minimum les fausses alarmes. Par exemple, l'installation selon l'invention permet des pertes d'altitude jusqu'à 15 pieds lorsque l'avion vole à 65 20 pieds d'altitude au sol avant de produire une alarme, et elle permet une perte d'altitude de 50 pieds lorsque l'avion vole à 200 pieds. Au-dessus de 200 pieds au sol, aucune alarme n'est produite. Une alarme spécifique vocale, par exemple «ne pas descen

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dre», est générée afin d'indiquer sans ambiguïté que l'avion est descendu excessivement.

Afin d'empêcher autrement de fausses alarmes au cours des phases de vol autres que le décollage ou le vol de retour, on préfère compléter l'installation selon l'invention par un circuit logique qui débloque le système uniquement au cours du décollage et des phases de vol de retour. Ce circuit surveille la vitesse vraie de l'avion, la position du train d'atterrissage et l'altitude de l'avion afin de déterminer si l'avion se trouve vraiment dans une phase de décollage ou dans une phase de vol de retour après une approche manquée. Une fois établi que l'avion se trouve vraiment dans la phase de décollage ou de retour après une approche manquée, l'installation surveille l'altitude radio et la perte d'altitude obtenue par l'intégration du change d'altitude barométrique, et elle produit une alarme locale telle que «ne pas descendre» lorsqu'une descente excessive a été constatée.

Les avantages de la présente invention ressortiront facilement de la description donnée à titre d'exemple et du dessin annexé dans lequel:

— la fig. 1 est un diagramme-bloc fonctionnel d'une réalisation de l'installation d'alarme selon l'invention, et

— la fig. 2 est un graphique qui illustre la relation entre l'altitude radio et la perte d'altitude que l'avion doit atteindre pour qu'une alarme soit donnée.

Une installation selon l'invention capable de produire l'alarme décrite ci-dessus sans produire de fausses alarmes excessives est illustrée à la fig. 1 et désignée généralement par le signe de référence 10. L'installation 10 selon l'invention est illustrée à la fig. 1 sous forme de diagramme-bloc fonctionnel ou logique comme un ensemble de portes, comparateurs, fiip-flops, etc., aux fins d'illustration; cependant, il est bien entendu que la réalisation actuelle de la logique peut être autrement que représenté à la fig. 1, des réalisations et composants digitaux et analogues pouvant être utilisés. Les signaux utilisés par l'installation d'alarme comme décrit comprennent l'altitude radio, l'altitude barométrique, le changement de l'altitude barométrique, la vitesse vraie, un signal représentant la position du train d'atterrissage de l'avion, un signal indiquant si l'avion est en vol tactique ou non tactique, et divers autres signaux de contrôle et de valorisation. Selon le type de l'avion dans lequel l'installation d'alarme sera installée, le signal selon la fig. 1 peut être obtenu à partir d'instruments individuels. L'installation comprend l'altimètre barométrique 12, un circuit de changement de l'altitude barométrique 14, un altimètre radio 16, une source de signal de vitesse vraie 18 qui peut être un ordinateur de données d'air ou un indicateur de vitesse vraie, et à partir d'éléments discrets indiquant si l'avion est en vol tactique ou non tactique et si le train d'atterrissage est rentré ou sorti. De façon alternative, ces signaux peuvent être reçus à partir d'un bus de données digitales dans certains avions de construction plus récente.

Afin de déterminer si oui ou non l'avion a perdu une altitude excessive par rapport à l'altitude à laquelle il vole, le signal de changement barométrique est intégré par un intégrateur 20 et appliqué au comparateur 22 lorsque l'avion est en descente. Le signal de changement barométrique peut être obtenu à partir du circuit du changement barométrique qui différencie les signaux reçus de l'altimètre barométrique 12 ou d'une autre source appropriée. La fonction de l'intégrateur 20 est l'intégration du signal provenant du circuit de changement barométrique 14 afin de produire un signal représentant la perte d'altitude de l'avion après décollage. Donc l'intégrateur 20 est débloqué uniquement lorsqu'une condition de descente a été détectée par un détecteur de descente 24, et lorsqu'un décollage ou un vol de retour est indiqué par un circuit logique de décollage 26 qui comprend des portes ET 30, 32 et 34, les portes OU 36, 38 et 40 et un flip-flop 42. Donc, lorsqu'une condition de décollage ou de vol de retour après une approche manquée est indiquée et qu'une descente est détectée par le détecteur de descente 24, une porte ET 44 est débloquée et applique un signal de déblocage à l'intégrateur 20 via une porte OU 46. L'intégrateur 20 intègre alors le signal de changement barométrique qu'il reçoit du circuit de changement barométrique 14

afin de générer un signal de perte d'altitude. Le signal de perte d'altitude est appliqué au comparateur 20 via un circuit de blocage de montée 48 dont la fonction sera décrite dans une partie suivante de cette description. Le comparateur 22 produit un signal d'initiation d'alarme lorsque la perte d'altitude est excessive par rapport à l'altitude à laquelle l'avion se déplace, et il applique ce signal à une porte ET 50. Supposant que toutes les autres entrées à la porte ET 50 sont libérées, cette porte ET 50 applique le signal d'initiation d'alarme à un générateur de voix 52 qui peut être un générateur vocal digital. Le signal d'initiation d'alarme amène le générateur vocal 52 à appliquer un message vocal, par exemple «ne pas descendre», à un transducteur tel qu'un écouteur ou un haut-parleur 54 afin d'informer le pilote de la condition dangereuse de vol. Bien que la sortie du générateur vocal 52 soit représentée en connexion directe avec le transducteur 54, le générateur vocal peut être relié ou bien directement ou bien indirectement au transducteur 54. de préférence indirectement à travers le système d'intercommunication de l'avion.

Comme on a déjà mentionné, l'alarme ne peut être produite que lorsque l'avion fait le décollage ou un vol de retour après une approche manquée et lorsque l'avion se trouve entre 20 et 200 pieds au-dessus du sol. Selon la présente réalisation, une condition de décollage est définie comme étant remplie lorsque le train d'atterrissage de l'avion est sorti, l'avion se trouve au-dessous de 100 pieds d'altitude radio (entrée 30a de la porte 30), et que la vitesse vraie de l'avion est inférieure à 40 nœuds (entrée 40a de la porte 40). ou bien l'altitude radio est inférieure à 10 pieds (entrée 40b). Donc le décollage est indiqué par la porte ET 30 qui excite le flip-flop 42 lorsque le train d'atterrissage est sorti, l'altitude est inférieure à 100 pieds et la vitesse vraie est inférieure à 40 nœuds ou bien l'avion est au-dessous de 10 pieds au sol. Des signaux représentant les conditions ci-dessus sont reçus d'une sonde de la position du train d'atterrissage, de la porte OU 40, d'un comparateur 56 et d'un comparateur de vitesse vraie 58.

Le comparateur d'altitude 56 compare le signal d'altitude radio provenant de l'altimètre radio 16 à des signaux de références différentes représentant les différentes altitudes (signaux qui peuvent être produits à l'intérieur, voir la fig. 1, ou à l'extérieur), et il fournil plusieurs signaux de sortie lorsque les différentes altitudes discrètes sont atteintes. Ces signaux représentant des altitudes discrètes sont appliqués à des portes et éléments logiques afin de libérer ou de bloquer différentes fonctions lorsque les différentes altitudes sont atteintes. Dans la réalisation présente, le comparateur d'altitude produit un signal « < 10 pieds» (sortie 56a), un signal « > 10 pieds» (sortie 56b), un signal « > 20 pieds» (56c), un signal « < 100 pieds» (56d), un signal « > 100 pieds» (56a) et un signal « > 200 pieds» (sortie 56f) aux différents composants de la logique. De façon similaire, le comparateur de vitesse vraie 58 compare le signal provenant de la source de vitesse vraie 18 à un signal de référence représentant une vitesse vraie de 40 nœuds, et il produit un signal « > 40 nœuds» (sortie 58a) et un signal « < 40 nœuds» (sortie 58b) qu'il transmet aux différents composants de la logique.

En opération, lorsque l'avion décolle, le train d'atterrissage est sorti, l'altitude de l'avion est inférieure à 100 pieds (entrée 30a) et la vitesse vraie de l'avion est inférieure à 40 nœuds. Ces conditions débloquent la porte ET 30 et excitent le flip-flop 42 afin d'indiquer la condition de décollage, et en même temps des signaux de libération sont appliqués aux portes ET 32 et 50. L'avion gagne de l'altitude et de la vitesse vraie jusqu'à ce que l'altitude de l'avion au sol dépasse 20 pieds (entrée 32a) et que la vitesse vraie de l'avion dépasse 40 nœuds (entrée 36a) ou le train d'atterrissage est rentré. Dans ces conditions, la porte ET 32 est complètement débloquée par les signaux provenant des comparateurs de l'altitude et de vitesse vraie 56 et 58 et par les portes 34 et 36. L'entrée 34a est reliée au signal « > 10 pieds». La porte ET 44 est donc libérée, et la porte est placée sous le contrôle du détecteur de descente 24.

Aussi longtemps que l'avion continue à monter, le détecteur de descente 24 maintient la porte ET 44 et le circuit inhibition de montée 48 dans une condition bloquée. Cependant, si l'avion descend, le

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détecteur de descente détecte un signal représentant une vitesse de descente à partir du circuit de changement barométrique 14, et la porte 44 et le circuit de blocage de montée 48 sont libérés. Dans ces conditions, l'intégrateur 20 intègre le signal de changement barométrique provenant du circuit de changement barométrique 14 afin de produire un signal représentant une perte cumulée d'altitude qu'il transmet au comparateur 22 via le circuit de blocage de montée 48. Le comparateur 22 compare la perte cumulée d'altitude à l'altitude radio, et il produit un signal d'initiation d'alarme si la perte d'altitude dépasse une quantité prédéterminée, déterminée par l'altitude radio à laquelle l'avion vole. Le signal d'initiation d'alarme est appliqué à la porte ET 50, et lorsque le train d'atterrissage est rentré ou la vitesse vraie de l'avion dépasse 40 nœuds (entrée 60a), et lorsque l'avion vole entre une altitude de 10 pieds (entrée 62a) et de 200 pieds (entrée 50a), déterminée par le signal appliqué à la porte OR 60 et les portes ET 50 et 62, l'alarme sera produite.

L'avertissement «ne pas descendre» sera répété par le générateur vocal jusqu'à ce que le pilote exécute des actions de correction afin de finir la descente. Lorsque cette condition est remplie, le circuit de changement barométrique 14 produit un signal qui représente une condition de montée, et le circuit de blocage de montée 48 et la porte ET 44 sont bloqués. Le blocage du circuit de blocage de montée 48 provoque la fin de l'alarme; cependant, l'intégration du signal de changement barométrique par l'intégrateur 20 continue. L'intégrateur 20 sera tenu à la condition débloquée par la porte OU 46 qui reçoit un signal de libération de l'intégrateur 20 aussi longtemps qu'il y a un signal qui représente une perte cumulée d'altitude se présentant à la sortie de l'intégrateur 20.

Au fur et à mesure que l'avion continue à monter, l'intégrateur 20 intègre le signal de changement positif barométrique qu'il reçoit du circuit de changement barométrique 14, et il réduit progressivement le signal de la grandeur de la perte d'altitude qui se présente à la sortie de l'intégrateur 20. Si l'avion amorce une nouvelle descente, l'intégrateur 20 additionne une perte d'altitude au signal de perte d'altitude préalablement accumulé et il amène le comparateur 22 à produire le signal d'initiation d'alarme lorsque la perte cumulée dépasse la perte maximum permise à l'altitude à laquelle l'avion vole.

Lorsque l'avion continue à monter et que son altitude au sol dépasse les 200 pieds, la porte ET 50 est bloquée par l'arrêt du signal

«200 pieds» (entrée 50a). Cette action empêche la génération d'une alarme au-dessus de 200 pieds d'altitude radio. En même temps, le signal «200 pieds» est appliqué à la porte OU 34 qui annule le flip-flop 42, et les portes 32 et 44 sont par conséquent bloquées afin de s terminer l'opération de l'intégrateur 20.

Quand l'avion a rempli sa mission et fait une approche pour atterrir, il sort son train d'atterrissage et descend finalement au-dessous de 100 pieds et, lorsque sa vitesse vraie tombe au-dessous de 40 nœuds ou que son altitude descend au-dessous de 10 pieds, la io porte 30 excite le flip-flop 42 pour libérer les portes 32 et 50. Par conséquent, au cas d'une approche manquée, si le pilote monte son train d'atterrissage ou dépasse de nouveau 40 nœuds et monte au-dessus de 10 pieds d'altitude radio, la porte 32 sera de nouveau débloquée par les portes 34 et 36. Par cette action, l'installation pour 15 produire l'alarme est libérée et permet la génération de l'alarme dans le cas où une perte excessive d'altitude se produit pendant le vol de retour.

Le graphique selon la fig. 2 illustre des critères de vitesse de descente par rapport à la perte d'altitude nécessaires pour produire une 20 alarme. Comme il est illustré par la surface hachurée dans le graphique selon la fig. 2, l'installation n'est déclenchée que si l'altitude radio de l'avion se trouve entre 20 et 200 pieds. Bien que le déclenchement de l'installation dans cette gamme d'altitudes puisse être effectué par différents moyens, ce déclenchement est accompli dans le 25 mode d'exécution selon la fig. 1 par le signal « < 200 pieds» appliqué à l'entrée 50a de la porte ET 50 et par le signal « > 20 pieds» appliqué à l'entrée 32a de la porte ET 32. La diagonale entre les altitudes 20 pieds et 200 pieds a été choisie pour s'adapter aux caractéristiques opérationnelles d'un avion typique à aile tournante tel 30 qu'un hélicoptère. Les contours ont été choisis pour qu'une perte d'altitude de seulement 15 pieds suffise pour produire une alarme à une altitude au sol de 20 pieds, mais une perte d'altitude de 50 pieds est permise à une altitude au sol de 200 pieds avant qu'une alarme ne soit engendrée. Cette courbe peut être exprimée par l'équation 35 suivante: Hw = - 57,4 + 5,143 HBL

dans laquelle Hw est l'altitude à laquelle l'alarme est produite, et HBl est la perte de l'altitude barométrique.

On peut apporter beaucoup de modifications et de variations à la io présente invention à la lumière de la description ci-dessus.

1 feuille dessins

Claims (10)

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1. Installation d'alarme pour produire un avertissement d'une condition dangereuse de vol, dans un avion à aile tournante pendant le décollage ou le vol de retour après une approche manquée, comprenant des moyens pour produire un signal représentant l'altitude au sol et la vitesse de descente et des moyens répondant au signal de la vitesse de descente pour produire un signal représentant la perte d'altitude de l'avion, caractérisée par des moyens répondant aux moyens produisant le signal d'altitude au sol et aux moyens produisant le signal de perte d'altitude pour détecter une perte d'altitude excessive et produire une alarme indiquant cette perte d'altitude excessive lorsque l'avion vole à basse altitude.

2. Installation selon la revendication I, caractérisée en ce que les moyens pour détecter une perte d'altitude excessive comprennent un comparateur qui compare le signal représentant l'altitude au sol au signal de perte d'altitude, le signal de perte d'altitude augmentant de façon linéaire entre une altitude au sol de 20 pieds et de 200 pieds.

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REVENDICATIONS

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour produire les signaux d'altitude et de vitesse de descente comprennent un altimètre radio.

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens pour produire un signal d'altitude et de vitesse de descente comprennent un altimètre barométrique et un circuit de changements barométriques.

5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens pour produire le signal de perte d'altitude comprennent un intégrateur relié fonctionnellement au circuit de changements barométriques afin de produire le signal représentant la perte d'altitude.

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend également des moyens pour permettre la génération d'une alarme seulement lorsque l'avion se trouve en condition de décollage ou de vol de retour après une approche manquée.

7. Installation selon la revendication 6, pour avion à train d'atterrissage rétractable, caractérisée en ce que l'installation comprend des moyens pour produire un signal représentant la position du train d'atterrissage, des moyens pour produire un signal représentant la vitesse vraie de l'avion, et que les moyens permettant la production d'une alarme comprennent des organes répondant aux moyens produisant le signal de position du train d'atterrissage, aux moyens produisant le signal de la vitesse vraie et aux moyens produisant le signal d'altitude, pour produire un signal débloquant le décollage afin de libérer l'installation d'alarme uniquement lorsque la vitesse vraie de l'avion est inférieure à 40 nœuds ou que l'avion se trouve au-dessous de 10 pieds du sol, le train d'atterrissage est sorti et l'avion est au-dessous de 100 pieds.

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend également des seconds moyens pour libérer les moyens qui produisent le signal de perte d'altitude, que ces seconds moyens de déblocage comprennent des organes répondant aux moyens produisant le signal de descente, aux moyens produisant le signal de position du train d'atterrissage, aux moyens produisant le signal de la vitesse vraie, aux moyens produisant le signal de l'altitude et aux moyens produisant le signal de décollage, afin de débloquer les moyens produisant le signal de perte d'altitude uniquement lorsque le train d'atterrissage est rentré ou que l'avion vole à une vitesse dépassant 40 nœuds et qu'il est en descente, et que l'altitude au sol dépasse 10 pieds et le signal de décollage est présent.

9. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens produisant l'alarme sont agencés de façon qu'ils ne soient débloqués que lorsque l'avion vole entre 20 et 200 pieds d'altitude au sol et lorsque la perte d'altitude dépasse 15 pieds à une altitude au sol de 20 pieds, et 50 pieds à une altitude au sol de 200 pieds.

10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens produisant l'alarme comprennent des moyens pour générer une alarme vocale.