EP1812917A1 - Procede et dispositif d alerte et d evitement de terrain pour un aeronef - Google Patents

Procede et dispositif d alerte et d evitement de terrain pour un aeronef

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EP1812917A1
EP1812917A1 EP05817428A EP05817428A EP1812917A1 EP 1812917 A1 EP1812917 A1 EP 1812917A1 EP 05817428 A EP05817428 A EP 05817428A EP 05817428 A EP05817428 A EP 05817428A EP 1812917 A1 EP1812917 A1 EP 1812917A1
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EP
European Patent Office
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aircraft
flight
slope
avoidance
database
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EP05817428A
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EP1812917B1 (fr
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Christophe Bouchet
Jean-Pierre Demortier
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Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations SAS
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04—Anti-collision systems
    • G08G5/045—Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0073—Surveillance aids
    • G08G5/0086—Surveillance aids for monitoring terrain

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for alerting and avoiding terrain for an aircraft, in particular a transport aircraft.
  • Such a device for example type TAWS ("Terrain Avoidance and Warning System” in English, that is to say, warning system and terrain avoidance) or type GPWS ("Ground Proximity Warning System ", in other words, a proximity warning system with the ground), is intended to detect any risk of the aircraft colliding with the surrounding terrain and to alert the crew when such a risk is detected, so that the latter can then implement a maneuver evi ⁇ ment of the ground.
  • TAWS Transmission Avoidance and Warning System
  • GPWS Global Proximity Warning System
  • a first means knowing the profile of the terrain at least at the front of the aircraft
  • a third means connected to said first and second means, for checking whether there is a risk of collision of the terrain for the aircraft;
  • a fourth means for emitting an alert signal in the event of detec ⁇ tion of a risk of collision by said third means.
  • said second means determines the evi ⁇ ment trajectory (which is taken into account by the third means to detect a risk of collision with the terrain), using a slope having a fixed and invariable value, generally 6 ° for a transport aircraft, and this regardless of the type of the aircraft and regardless of its actual performance.
  • Document EP-0 750 238 discloses a terrain avoidance device of the aforementioned type.
  • This known device provides for determining two trajectories which are then compared with the profile of the terrain overflown, one of said trajectories representing the predicted effective trajectory of the aircraft and the other trajectory may in particular correspond to a predicted climb trajectory.
  • This prior document envisages taking into account the maneuvering capabilities of the aircraft to predict these trajectories, without, however, indicating how these trajectories are actually calculated or predicted.
  • the present invention relates to a warning and terrain avoidance method for an aircraft, which makes it possible to remedy the aforementioned drawbacks.
  • said method is remarkable in that:
  • At least one aircraft performance database is formed, which performance relates to a flight avoidance maneuver slope by the aircraft, as a function of particular flight parameters;
  • the avoidance trajectory is determined by taking into account the actual performance of the aircraft, thanks to the characteristics of said base. data and measurements of said ef ⁇ fective values. Consequently, the detection of a risk of collision with the earth takes into account the actual capabilities of the aircraft, which in particular makes it possible to avoid false alarms and to obtain particularly reliable surveillance. It will be noted that the document EP-0 750 238 cited above does not provide for determining and using a slope (for an avoidance trajectory) which depends on the actual values of particular flight parameters.
  • a plurality of values for said slope are determined, each representing different values with respect to said flight parameters.
  • said flight parameters comprise at least some of the following parameters of the aircraft:
  • a predetermined fixed value is used to form said database, which makes it possible to reduce the size of the database.
  • the value of this flight parameter which has the most unfavorable effect on the slope of the aircraft, is used as a predetermined fixed value for a flight parameter.
  • the centering of the aircraft can be fixed on the front limit value which is the most penalizing.
  • a minimum stabilized speed is known for speed which is known and that the aircraft flies normally during a usual terrain avoidance procedure following a collision risk warning. i.e. a fixed value corresponding to a velocity protection value for flight control of the aircraft.
  • a predetermined value corresponding to a better slope speed, and not to a minimum speed such as in the previous example.
  • the slope of the aircraft is deduced, in the event of engine failure, from a minimum slope representative of a normal operation (without failure) of all the mo ⁇ the aircraft, to which a reduction is applied depending on the said nominal failure.
  • said abatement is calculated by means of a polynomial function modeling said nominal slope (slope of the aircraft with all engines in operation).
  • the present invention also relates to a warning and terrain avoidance device for an aircraft, in particular a transport aircraft, said device being of the type comprising:
  • a first means knowing the profile of the terrain at least at the front of the aircraft; a second means for determining an avoidance trajectory;
  • a third means connected to said first and second means, for checking whether there is a risk of collision of the terrain for the aircraft;
  • fourth means for emitting an alert signal, in the event of detecting a risk of collision by said third means.
  • said second means determines the avoidance trajectory, by calculating an avoidance slope at the running speed of the aircraft, which is greater than a minimum speed that the aircraft normally flies when a usual terrain avoidance procedure following an alert. Therefore, this avoidance slope is different from the slope that will actually be stolen during the maneuver.
  • Such a calculation mode can be the cause of erroneous alarms, initially underestimating the actual performance of the aircraft.
  • said device of the aforementioned type is remarkable, according to the invention, in that it comprises, in addition, at least one database of performance of the aircraft, relative to a slope flight avoidance maneuver by the aircraft, in function of particular flight parameters, and a fifth means for determining during a flight of the aircraft the actual values of said particular parameters, and said second means is formed so as to determine said avoidance trajectory, as a function of information received respectively from said database and said fifth means.
  • the design of said database therefore takes into account a predictive ability with respect to the climb performance of the aircraft to avoid terrain.
  • the speed of the avoidance phase being predetermined (at a minimum speed, as specified below) to then provide the associated slope, it is thus freed from the current speed of the aircraft (which is necessarily higher at said minimum speed maie), which makes it possible to stabilize the avoidance slope calculated by the dis ⁇ positive according to the invention and thus to avoid false alarms.
  • the device according to the invention comprises a plurality of such databases which relate respectively to different categories of aircraft, and a selection means for selecting, from among these databases, that which is rela ⁇ tive to the aircraft on which said device is mounted, said second means using information from the database thus selected to determine said avoidance trajectory.
  • a selection means for selecting, from among these databases, that which is rela ⁇ tive to the aircraft on which said device is mounted, said second means using information from the database thus selected to determine said avoidance trajectory.
  • Figures 1 and 2 are block diagrams of two different embodiments of a warning device and terrain avoidance according to the invention.
  • the device 1 according to the invention and shown diagrammatically in FIGS. 1 and 2 is intended to detect any risk of collision of an aircraft, in particular a transport aircraft, with the surrounding terrain and to warn the crew of the aircraft when such a risk is detected, so that the latter can then implement an evi ⁇ ment maneuvering the land.
  • Such a device for example of TAWS type ("Terrain Terrain, and Warning System” in English, that is to say, warning and terrain avoidance system) or type GPWS ("Ground Proximity” Warning System “in English, that is to say system of proximity alarm with the ground), which is embarked on the aircraft, comprises in the usual way:
  • a means 2 which knows the profile of the terrain at least in front of the aircraft and which comprises for this purpose for example a terrain database and / or terrain detection means such as a radar ;
  • a means 4 which is connected via links 5 and 6 to said means 2 and 3, to check in the usual way whether there is a risk of collision of the terrain for the aircraft, from the information transmitted by said means 2 and 3;
  • a means 7 which is connected via a link 8 to said means 4, for emitting an alert signal (sound and / or visual), in the event of detecting a risk of collision by said means 4.
  • said device 1 further comprises:
  • At least one aircraft performance database Bi, B1, B2, Bn which performance is related to a flight avoidance maneuver slope by the aircraft, and this according to particular flight parameters, such as specified below; and • means 9 for determining, during a flight of the aircraft, the actual values of said particular flight parameters; and
  • said means 3 is connected via links 10 and 11 respectively to said database Bi, B1, B2, Bn and to said means 9 and is formed so as to determine said avoidance trajectory, as a function of the information received from both said database Bi,
  • said database Bi, B1, B2, Bn is formed on the ground during a preliminary stage, before a flight of the aircraft, in the manner specified below.
  • a plurality of values of said slope, representative res ⁇ pectively of a plurality of different values with respect to said flight parameters are determined.
  • These flight parameters include parameters relating to flight characteristics (speed, mass, ...) of the aircraft, parameters relating to systems (air conditioning, anti-icing, etc.) of the aircraft, and parameters relating to the environment (temperature) external to the aircraft.
  • said flight parameters comprise at least some of the following parameters relating to the aircraft: the mass of the aircraft;
  • said slope is calculated in the usual way, as a function of said flight parameters, from a usual documentation of aircraft performance (for example the flight manual), which comes from models recalibrated by flight tests.
  • a predetermined fixed value is used to form said database Bi, B1, B2, Bn, which makes it possible to reduce the size of the database Bi, B1 , B2, Bn.
  • the centering of the aircraft can be fixed on the front limit value which is the most penalizing, and the air sampling configurations (antistorage and air conditioning) can be fixed so as to remain conservative. vis-à-vis the performance of the aircraft.
  • a fixed value corresponding to a speed protection value for flight controls of the aircraft is used for the speed, that is to say a minimum speed that the aircraft flies normally during a usual terrain avoidance maneuver following an alert, for example a speed V ⁇ max (speed inci ⁇ dence maximum) or a speed VSW (type "Stall Warning" in English, that is to say - stall warning warning).
  • a speed V ⁇ max speed inci ⁇ dence maximum
  • VSW type "Stall Warning" in English, that is to say - stall warning warning.
  • the design of the database Bi, B1, B2, Bn introduces a predictive capacity, since the speed of the avoidance phase is predetermined to then provide the associated slope. This eliminates the current speed of the aircraft (which is necessarily higher than this minimum speed), which allows to stabilize the avoidance slope calc ⁇ by the device 1. Without this modeling, the device 1 should calculate an avoidance slope at the current speed of the aircraft, this avoidance slope would be different from the slope actually stolen during the maneuver (then tend towards the latter slope, as the deceleration of the aircraft). This type of calculation could cause erroneous alarms, initially underestimating the real performance of the aircraft.
  • the aforementioned modeling in accordance with the present invention thus makes it possible to provide a stable calculation slope for the device 1 (by integrating the calculation speed of the slope) and thus to avoid false alarms; the integration of this parameter (speed) considerably reduces the size of the database Bi, B1, B2, Bn;
  • the database Bi, B1, B2, Bn is built on regulatory bases (the slopes with minimum speed being certi ⁇ fi ed data), which makes it possible to easily develop a data generation process which is in accordance with to a "DO-200A" standard (and which is therefore qualifiable with respect to this standard) guaranteeing the integrity level of the databases.
  • a complementary solution of the present invention aims to model the maximum voltible slopes with engine failure (s), from the slope all engines in operation, and the ad ⁇ junction of an abatement slope ⁇ p (negative) which is modeled by a polynomial function.
  • This modeling makes it possible to significantly reduce the size of the memory intended to receive the database Bi, B1, B2, Bn (memory size reduced by a coefficient 2 or 3 in principle).
  • K1 and K2 represent constants that are applicable to a whole family of aircraft of similar geometry.
  • best slope speed is understood to mean the speed that makes it possible to acquire a maximum altitude for a minimum distance, and this without leaving the flight range of speed.
  • speed of best slope is a speed which is predetermined, depending on at least some of the aforementioned flight parameters (mass, altitude, etc.).
  • the performance database Bi, B1, B2, Bn makes it possible to calculate in real time the capabilities of the aircraft to be avoided from above, any obstacle that presents itself in front of it and / or along the flight plan. monitoring.
  • the device 1 according to the invention determines the avoidance trajectory, taking into account the actual performance of the aircraft, thanks to the characteristics of said database Bi, B1, B2, Bn and the measurements of said actual values. Consequently, the detection of a risk of collision with the terrain takes into account the ef ⁇ fective capabilities of the aircraft, which in particular makes it possible to avoid false alarms and to obtain particularly reliable surveillance.
  • the device 1 according to the invention comprises:
  • a selection means 13 which is connected by links £ 1, £ 2 to £ n respectively to said databases B1, B2 to Bn and which is designed to select, from among these databases B1, B2 to Bn, that relating to the aircraft on which said device 1 is mounted.
  • Said means 3 which is connected by the link 10 to said selection means 13 uti ⁇ read only information from the database selected by said selection means 13 to determine said path of avoidance.
  • Each of these categories of aircraft comprises either a single type of aircraft (a category then corresponds to a type), or a set of aircraft types presenting, for example, substantially equivalent performances and grouped under the same category (each category then comprises Several types).
  • the selection of the representative database of the aircraft is performed by pin programming, ie "pin programming" (that is to say with terminals of a connector between the aircraft and the disposi ⁇ tif 1, corresponding to logic levels 0 or 1 depending on the category of aé ⁇ ronef)).
  • pin programming that is to say with terminals of a connector between the aircraft and the disposi ⁇ tif 1, corresponding to logic levels 0 or 1 depending on the category of aé ⁇ ronef
  • This programming can alternatively be carried out in a software way: the selection means 13 receives for example by a data link a numerical value which depends on the category of aircraft and it realizes the selection according to this digital value received.

Abstract

Le dispositif (1) comporte un premier moyen (2) connaissant le profil du terrain au moins à l'avant de l'aéronef, un deuxième moyen (3) pour déterminer une trajectoire d'évitement, un troisième moyen (4) relié aux premier et deuxième moyens (2, 3) pour vérifier s'il existe un risque de collision du terrain pour l'aéronef, un quatrième moyen (7) pour émettre un signal d'alerte en cas de détection d'un risque de collision par le troisième moyen (4), au moins une base de données (Bi) de performances de l'aéronef, relatives à une pente de manœuvre d'évitement volable par l'aéronef, en fonction de paramètres de vol particuliers, et un cinquième moyen (9) pour déterminer au cours d'un vol de l'aéronef les valeurs effectives desdits paramètres particuliers, ledit deuxième moyen (3) étant formé de manière à déterminer la trajectoire d'évitement en fonction d'informations reçues de la base de données (Bi) et du cinquième moyen (9) .

Description

Procédé et dispositif d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef, en particulier un avion de trans¬ port.
On sait qu'un tel dispositif, par exemple de type TAWS ("Terrain Avoidance and Warning System" en anglais, c'est-à-dire système d'alerte et d'évitement de terrain) ou de type GPWS ("Ground Proximity Warning System" en anglais, c'est-à-dire système d'alarme de proximité avec le sol), a pour objet de détecter tout risque de collision de l'aéronef avec le terrain environnant et d'alerter l'équipage lorsqu'un tel risque est détecté, de sorte que ce dernier puisse alors mettre en œuvre une manœuvre d'évi¬ tement du terrain. Un tel dispositif comporte généralement :
- un premier moyen connaissant le profil du terrain au moins à l'avant de l'aéronef ;
- un deuxième moyen pour déterminer une trajectoire d'évitement de l'aé- ronef ;
- un troisième moyen relié auxdits premier et deuxième moyens, pour vérifier s'il existe un risque de collision du terrain pour l'aéronef ; et
- un quatrième moyen pour émettre un signal d'alerte, en cas de détec¬ tion d'un risque de collision par ledit troisième moyen. Généralement, ledit deuxième moyen détermine la trajectoire d'évi¬ tement (qui est prise en compte par le troisième moyen pour détecter un risque de collision avec le terrain), en utilisant une pente présentant une valeur fixe et invariable, en général 6° pour un avion de transport, et ceci quel que soit le type de l'aéronef et quelles que soient ses performances réelles.
Bien entendu, un tel mode de calcul présente le risque de sous-es- timer ou sur-estimer les performances réelles de l'aéronef, ce qui peut en- traîner des détections trop tardives de risques de collision ou de fausses alarmes. Ce mode de calcul n'est donc pas complètement fiable.
Par le document EP-O 750 238, on connaît un dispositif d'évite- ment de terrain du type précité. Ce dispositif connu prévoit de déterminer deux trajectoires qui sont ensuite comparées au profil du terrain survolé, l'une desdites trajectoires représentant la trajectoire effective prédite de l'aéronef et l'autre trajectoire pouvant notamment correspondre à une trajectoire de montée prédite. Ce document antérieur prévoit de tenir compte de capacités de manœuvre de l'aéronef pour prédire ces trajec- toires, sans toutefois indiquer la manière dont ces trajectoires sont effec¬ tivement calculées ou prédites.
La présente invention concerne un procédé d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef, qui permet de remédier aux inconvénients pré¬ cités. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que :
I) dans une étape préliminaire, on forme au moins une base de données de performances de l'aéronef, performances qui sont relatives à une pente de manoeuvre d'évitement volable par l'aéronef, en fonction de paramè- très de vol particuliers ; et
II) au cours d'un vol ultérieur de l'aéronef : a) on détermine les valeurs effectives desdits paramètres de vol parti¬ culiers ; b) à partir de ces valeurs effectives desdits paramètres de vol parti- culiers et de ladite base de données, on détermine une trajectoire d'évitement ; c) à l'aide de ladite trajectoire d'évitement et du profil du terrain situé au moins à l'avant de l'aéronef, on vérifie s'il existe un risque de col¬ lision avec ledit terrain pour ledit aéronef ; et d) en cas de risque de collision, on émet un signal d'alerte corres¬ pondant.
Ainsi, grâce à l'invention, au lieu d'utiliser une valeur de pente fixe et invariante comme précité, on détermine la trajectoire d'évitement en prenant en compte les performances réelles de l'aéronef, grâce aux carac¬ téristiques de ladite base de données et aux mesures desdites valeurs ef¬ fectives. Par conséquent, la détection d'un risque de collision avec le ter¬ rain tient compte des capacités effectives de l'aéronef, ce qui permet no¬ tamment d'éviter de fausses alarmes et d'obtenir une surveillance parti- culièrement fiable. On notera que le document EP-O 750 238 précité ne prévoit pas de déterminer et d'utiliser une pente (pour une trajectoire d'évitement) qui dépend des valeurs effectives de paramètres de vol parti¬ culiers.
Avantageusement, pour former ladite base de données, on déter- mine une pluralité de valeurs pour ladite pente, représentatives à chaque fois de valeurs différentes en ce qui concerne lesdits paramètres de vol.
De préférence, lesdits paramètres de vol comprennent au moins certains des paramètres suivants de l'aéronef :
- sa masse ; - sa vitesse ;
- son altitude ;
- la température ambiante ;
- son centrage ;
- la position de son train d'atterrissage principal ; - la configuration aérodynamique ;
- l'activation d'un système d'air conditionné ;
- l'activation d'un système d'antigivrage ; et
- une éventuelle panne d'un moteur. En outre, de façon avantageuse, pour au moins un paramètre de vol, on utilise une valeur fixe prédéterminée pour former ladite base de données, ce qui permet de réduire la taille de la base de données. Dans ce cas, de préférence, on utilise, comme valeur fixe prédéterminée pour un paramètre de vol, la valeur de ce paramètre de vol qui présente l'effet le plus défavorable sur la pente de l'aéronef. A titre d'exemple, le centrage de l'aéronef peut être fixé sur la valeur limite avant qui est la plus pénali¬ sante.
Dans un mode de réalisation préféré, on utilise pour la vitesse, une vitesse minimale stabilisée qui est connue et que l'aéronef vole normale¬ ment lors d'une procédure d'évitement de terrain usuelle suite à une alerte de risque de collision, c'est-à-dire une valeur fixe correspondant à une va¬ leur de protection en vitesse pour des commandes de vol de l'aéronef.
Dans une variante appliquée à la surveillance d'un vol à basse alti- tude d'un aéronef, on utilise pour la vitesse, de façon avantageuse, une valeur prédéterminée correspondant à une vitesse de meilleure pente, et non pas à une vitesse minimale comme dans l'exemple précédent.
Par ailleurs, pour former ladite base de données, on déduit la pente de l'aéronef, en cas de panne d'un moteur, à partir d'une pente minimale représentative d'un fonctionnement normal (sans panne) de tous les mo¬ teurs de l'aéronef, à laquelle on applique un abattement dépendant de la¬ dite panne nominale. De préférence, ledit abattement est calculé au moyen d'une fonction polynomiale modélisant ladite pente nominale (pente de l'aéronef avec tous les moteurs en fonctionnement). La présente invention concerne également un dispositif d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef, en particulier un avion de trans¬ port, ledit dispositif étant du type comportant :
- un premier moyen connaissant le profil du terrain au moins à l'avant de l'aéronef ; - un deuxième moyen pour déterminer une trajectoire d'évitement ;
- un troisième moyen relié auxdits premier et deuxième moyens, pour vérifier s'il existe un risque de collision du terrain pour l'aéronef ; et
- un quatrième moyen pour émettre un signal d'alerte, en cas de détec- tion d'un risque de collision par ledit troisième moyen.
On sait que généralement ledit deuxième moyen détermine la tra¬ jectoire d'évitement, en calculant une pente d'évitement à la vitesse cou¬ rante de l'aéronef, qui est supérieure à une vitesse minimale que l'aéronef vole normalement lors d'une procédure d'évitement de terrain usuelle suite à une alerte. Par conséquent, cette pente d'évitement est différente de la pente qui sera effectivement volée pendant la manœuvre. Un tel mode de calcul peut être à l'origine d'alarmes erronées, en sous-estimant initiale¬ ment la performance réelle de l'aéronef.
En particulier pour remédier à ces inconvénients, ledit dispositif du type précité est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comporte, de plus, au moins une base de données de performances de l'aéronef, relati¬ ves à une pente de manœuvre d'évitement volable par l'aéronef, en fonc¬ tion de paramètres de vol particuliers, et un cinquième moyen pour déter¬ miner au cours d'un vol de l'aéronef les valeurs effectives desdits paramè- très particuliers, et en ce que ledit deuxième moyen est formé de manière à déterminer ladite trajectoire d'évitement, en fonction d'informations re¬ çues respectivement de ladite base de données et dudit cinquième moyen. La conception de ladite base de données prend donc en compte une capacité prédictive en ce qui concerne la performance de montée de l'aéronef pour éviter le terrain. De plus, la vitesse de la phase d'évitement étant prédéterminée (à une vitesse minimale, comme précisé ci-dessous) pour fournir ensuite la pente associée, on s'affranchit ainsi de la vitesse courante de l'aéronef (qui est forcément supérieure à ladite vitesse mini- maie), ce qui permet de stabiliser la pente d'évitement calculée par le dis¬ positif conforme à l'invention et ainsi d'éviter de fausses alarmes.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif conforme à l'invention comporte une pluralité de telles bases de données qui sont rela- tives respectivement à différentes catégories d'aéronef, et un moyen de sélection pour sélectionner, parmi ces bases de données, celle qui est rela¬ tive à l'aéronef sur lequel est monté ledit dispositif, ledit deuxième moyen utilisant des informations de la base de données ainsi sélectionnée pour déterminer ladite trajectoire d'évitement. Chacune desdits catégories comporte :
- soit un seul type d'aéronef ;
- soit un ensemble de types d'aéronef présentant par exemple des perfor¬ mances sensiblement équivalentes et regroupés sous une même catégo¬ rie. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
Les figures 1 et 2 sont les schémas synoptiques de deux modes de réalisation différents d'un dispositif d'alerte et d'évitement de terrain conforme à l'invention.
Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique- ment sur les figures 1 et 2 a pour objet de détecter tout risque de collision d'un aéronef, en particulier un avion de transport, avec le terrain environ¬ nant et d'alerter l'équipage de l'aéronef lorsqu'un tel risque est détecté, de sorte que ce dernier puisse alors mettre en œuvre une manœuvre d'évi¬ tement du terrain.
Un tel dispositif 1 , par exemple de type TAWS ("Terrain Avoi- dance ,and Warning System" en anglais, c'est-à-dire système d'alerte et d'évitement de terrain) ou de type GPWS ("Ground Proximity Warning System" en anglais, c'est-à-dire système d'alarme de proximité avec le sol), qui est embarqué sur l'aéronef, comporte de façon usuelle :
- un moyen 2 qui connaît le profil du terrain au moins à l'avant de l'aéro¬ nef et qui comporte à cet effet par exemple une base de données du terrain et/ou un moyen de détection du terrain tel qu'un radar ;
- un moyen 3 pour déterminer une trajectoire d'évitement ;
- un moyen 4 qui est relié par l'intermédiaire des liaisons 5 et 6 auxdits moyens 2 et 3, pour vérifier de façon usuelle s'il existe un risque de collision du terrain pour l'aéronef, à partir des informations transmises par lesdits moyens 2 et 3 ; et
- un moyen 7 qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 8 audit moyen 4, pour émettre un signal d'alerte (sonore et/ou visuel), en cas de dé¬ tection d'un risque de collision par ledit moyen 4.
Selon l'invention : - ledit dispositif 1 comporte de plus :
• au moins une base de données Bi, B1 , B2, Bn de performances de l'aéronef, performances qui sont relatives à une pente de manœuvre d'évitement volable par l'aéronef, et ceci en fonction de paramètres de vol particuliers, comme précisé ci-dessous ; et • un moyen 9 pour déterminer au cours d'un vol de l'aéronef les va¬ leurs effectives desdits paramètres de vol particuliers ; et
- ledit moyen 3 est relié par l'intermédiaire de liaisons 10 et 1 1 respectivement à ladite base de données Bi, B1 , B2, Bn et audit moyen 9 et est formé de manière à déterminer ladite trajectoire d'évitement, en fonction des informations reçues à la fois de ladite base de données Bi,
B1 , B2, Bn et dudit moyen 9, comme précisé ci-dessous.
De plus, selon l'invention, ladite base de données Bi, B1 , B2, Bn est formée au sol lors d'une étape préliminaire, avant un vol de l'aéronef, de la manière précisée ci-dessous. En particulier, pour former ladite base de données Bi, B1 , B2, Bn, on détermine une pluralité de valeurs de ladite pente, représentatives res¬ pectivement d'une pluralité de valeurs différentes en ce qui concerne les- dits paramètres de vol. Ces paramètres de vol comprennent des paramè- très relatifs à des caractéristiques de vol (vitesse, masse, ...) de l'aéronef, des paramètres relatifs à des systèmes (air conditionné, antigivrage, ...) de l'aéronef, et des paramètres relatifs à l'environnement (température) exté¬ rieur à l'aéronef. De préférence, lesdits paramètres de vol comprennent au moins certains des paramètres suivants relatifs à l'aéronef : - la masse de l'aéronef ;
- la vitesse de l'aéronef ;
- l'altitude de l'aéronef ;
- la température ambiante ;
- le centrage de l'aéronef ; - la position du train d'atterrissage principal de l'aéronef ;
- la configuration aérodynamique (c'est-à-dire la position de becs et de volets sur les ailes dans le cas d'un avion) ;
- l'activation (ou non) d'un système d'air conditionné usuel de l'aéronef ;
- l'activation (ou non) d'un système d'antigivrage usuel de l'aéronef ; et - une éventuelle panne d'un moteur de l'aéronef.
Dans un mode de réalisation particulier, ladite pente est calculée de façon usuelle, en fonction desdits paramètres de vol, à partir d'une do¬ cumentation usuelle de performances de l'aéronef (par exemple le manuel de vol), qui est issue de modèles recalés par essais en vol. En outre, pour au moins l'un des paramètres de vol précités, on utilise une valeur fixe prédéterminée pour former ladite base de données Bi, B1 , B2, Bn, ce qui permet de réduire la taille de la base de données Bi, B1 , B2, Bn. Dans ce cas, de préférence, on utilise, comme valeur fixe pré¬ déterminée pour un paramètre de vol, la valeur de ce paramètre de vol qui présente l'effet le plus défavorable sur la pente de l'aéronef. A titre d'exemple, le centrage de l'aéronef peut être fixé sur la valeur limite avant qui est la plus pénalisante, et les configurations de prélèvement d'air (an¬ tigivrage et air conditionné) peuvent être fixées de manière à rester conservatrices vis-à-vis de la performance de l'aéronef.
Dans un mode de réalisation préféré, on utilise pour la vitesse, une valeur fixe correspondant à une valeur de protection en vitesse pour des commandes de vol de l'aéronef, c'est-à-dire une vitesse minimale que l'aé¬ ronef vole normalement lors d'une manœuvre d'évitement de terrain usuelle suite à une alerte, par exemple une vitesse Vαmax (vitesse à inci¬ dence maximale) ou une vitesse VSW (de type "Stall Warning" en anglais, c'est-à-dire d'avertissement de décrochage). Plus précisément, on sait que pour les aéronefs, dont l'enveloppe de vol est protégée du décrochage par des calculateurs usuels, une manoeuvre d'évitement usuelle conduit à amener l'aéronef sur une pente de montée correspondant à une vitesse minimale qui est maintenue par ces calculateurs de sorte que l'aéronef ne pourra pas aller au-delà de l'incidence correspondant à cette vitesse mini¬ male. C'est donc cette pente de montée (stabilisée) qui a été déterminée initialement pour toutes les conditions possibles définies par les configura- tions des paramètres de vol précités (autres que la vitesse) et a ensuite été modélisée de manière à être intégrée dans la base de données Bi, B1 , B2, Bn.
Ainsi, grâce à l'invention :
- la conception de la base de données Bi, B1 , B2, Bn introduit une capa- cité prédictive, puisque la vitesse de la phase d'évitement est prédéter¬ minée pour fournir ensuite la pente associée. On s'affranchit ainsi de la vitesse courante de l'aéronef (qui est forcément supérieure à cette vi¬ tesse minimale), ce qui permet de stabiliser la pente d'évitement cal¬ culée par le dispositif 1. Sans cette modélisation, le dispositif 1 devrait calculer une pente d'évitement à la vitesse courante de l'aéronef, cette pente d'évitement serait donc différente de la pente effectivement volée pendant la manœuvre (puis tendrait vers cette dernière pente, au fur et à mesure de la décélération de l'aéronef). Ce type de calcul pourrait provoquer des alarmes erronées, en sous-estimant initialement la perfor¬ mance réelle de l'aéronef. La modélisation précitée conforme à la pré¬ sente invention permet donc de fournir une pente de calcul stable pour le dispositif 1 (en intégrant la vitesse de calcul de la pente) et ainsi d'éviter de fausses alarmes ; - l'intégration de ce paramètre (vitesse) permet de diminuer considérable¬ ment la taille de la base de données Bi, B1 , B2, Bn ;
- la base de données Bi, B1 , B2, Bn est construite sur des bases réglementaires (les pentes à vitesse minimale étant des données certi¬ fiées), ce qui permet de pouvoir élaborer aisément un processus de gé- nération de données qui est conforme à une norme "DO-200A" (et qui est donc qualifiable par rapport à cette norme) garantissant le niveau d'intégrité des bases de données.
On notera en outre qu'une solution complémentaire de la présente invention vise à modéliser les pentes maximales volables avec panne(s) moteur(s), à partir de la pente tous moteurs en fonctionnement, et l'ad¬ jonction d'un abattement de pente Δp (négatif) qui est modélisé par une fonction polynomiale. Cette modélisation permet de réduire significative- ment la taille de la mémoire destinée à recevoir la base de données Bi, B1 , B2, Bn (taille mémoire réduite d'un coefficient 2 ou 3 en principe). Cet abattement de pente Δp peut s'exprimer sous la forme : Δp = K1 .PO + K2 dans laquelle :
- PO correspond à la pente tous moteurs en fonctionnement ; et - K1 et K2 représentent des constantes qui sont applicables à toute une famille d'aéronefs de géométrie similaire.
Une application extrapolée de l'invention ci-dessus décrite peut également être envisagée pour une fonction de surveillance d'un vol à basse altitude d'un aéronef. La différence majeure par rapport à la descrip¬ tion précédente tient au fait que les pentes modélisées ne le sont plus pour des vitesses minimales, mais pour des pentes à vitesse particulière indiquée ci-après (avec la condition : un moteur en panne). Le but de la modélisation est cette fois-ci de sécuriser le vol de l'aéronef (en vol à basse altitude) vis-à-vis d'une panne d'un moteur. A la différence de la procédure d'évitement de collision du terrain précitée, la procédure appli¬ cable en cas de panne moteur (en vol à basse altitude) a pour but d'ame¬ ner l'aéronef à une vitesse de meilleure pente. On entend par vitesse de ' meilleure pente, la vitesse qui permet d'acquérir un maximum d'altitude pour une distance minimale, et ceci sans sortir du domaine de vol de vi¬ tesse. En revanche, les principes précités restent les mêmes, puisque la vitesse de meilleure pente est une vitesse qui est prédéterminée, en fonc¬ tion d'au moins certains des paramètres de vol précités (masse, alti¬ tude, ...). On notera que la base de données Bi, B1 , B2, Bn de performances permet de calculer en temps réel les capacités de l'aéronef à éviter par le haut, tout obstacle qui se présente devant lui et/ou le long du plan de vol suivi. Ainsi, le dispositif 1 conforme à l'invention détermine la trajectoire d'évitement, en prenant en compte les performances effectives de l'aéro- nef, grâce aux caractéristiques de ladite base de données Bi, B1 , B2, Bn et aux mesures desdites valeurs effectives. Par conséquent, la détection d'un risque de collision avec le terrain prend en compte les capacités ef¬ fectives de l'aéronef, ce qui permet notamment d'éviter de fausses alar¬ mes et d'obtenir une surveillance particulièrement fiable. Dans un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2, le dispositif 1 conforme à l'invention comporte :
- un ensemble 12 de bases de données B1 , B2, ..., Bn qui sont relatives respectivement à n catégories différentes d'aéronef, n étant un entier supérieur à 1 ; et
- un moyen de sélection 13 qui est relié par des liaisons £\ , £2 à £n respectivement auxdites bases de données B1 , B2 à Bn et qui est des¬ tiné à sélectionner, parmi ces bases de données B1 , B2 à Bn, celle qui est relative à l'aéronef sur lequel est monté ledit dispositif 1 . Ledit moyen 3 qui est relié par la liaison 10 audit moyen de sélection 13 uti¬ lise uniquement des informations de la base de données sélectionnée par ledit moyen de sélection 13 pour déterminer ladite trajectoire d'évi- tement.
Chacune desdits catégories d'aéronef comporte soit un seul type d'aéronef (une catégorie correspond alors à un type), soit un ensemble de types d'aéronefs présentant par exemple des performances sensiblement équivalentes et regroupés sous une même catégorie (chaque catégorie comprend alors plusieurs types).
De préférence, la sélection de la base de données représentative de l'aéronef, qui est mise en œuvre par le moyen de sélection 13, est réalisée par une programmation par broches, de type "pin programming" (c'est-à-dire avec des bornes d'un connecteur entre l'aéronef et le disposi¬ tif 1 , correspondant à des niveaux logiques 0 ou 1 selon la catégorie d'aé¬ ronef). Cela permet d'avoir un seul type d'équipement (dispositif 1 ) pour tous les aéronefs de catégories (ou types) différentes considérés, cet équipement déterminant ainsi par lui-même sur quel catégorie d'aéronef il est installé. Cette programmation peut de façon alternative être réalisée de manière logicielle : le moyen de sélection 13 reçoit par exemple par une liaison de données une valeur numérique qui dépend de la catégorie d'aé¬ ronef et il réalise la sélection en fonction de cette valeur numérique reçue.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef, caractérisé en ce que :
I) dans une étape préliminaire, on forme au moins une base de données (Bi, B1 , B2, Bn) de performances de l'aéronef, performances qui sont relatives à une pente de manœuvre d'évitement volable par l'aéronef, en fonction de paramètres de vol particuliers, et, pour former cette base de données (Bi, B1 , B2, Bn), on détermine une pluralité de valeurs pour ladite pente, représentatives à chaque fois de valeurs différentes en ce qui concerne lesdits paramètres de vol ; et
II) au cours d'un vol ultérieur de l'aéronef : a) on détermine les valeurs effectives desdits paramètres de vol particu¬ liers ; b) à partir de ces valeurs effectives desdits paramètres de vol parti- culiers et de ladite base de données (Bi, B1 , B2, Bn), on détermine une trajectoire d'évitement ; c) à l'aide de ladite trajectoire d'évitement et du profil du terrain situé au moins à l'avant de l'aéronef, on vérifie s'il existe un risque de col¬ lision avec ledit terrain pour ledit aéronef ; et d) en cas de risque de collision, on émet un signal d'alerte corres¬ pondant.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits paramètres de vol comprennent au moins certains des paramètres suivants de l'aéronef : - sa masse ;
- sa vitesse ;
- son altitude ;
- la température ambiante ;
- son centrage ; - la position de son train d'atterrissage principal ;
- la configuration aérodynamique ;
- l'activation d'un système d'air conditionné ;
- l'activation d'un système d' antigivrage ; et - une éventuelle panne d'un moteur.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour au moins un paramètre de vol, on utilise une valeur fixe prédéterminée pour former ladite base de données (Bi, B1 , B2, Bn).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise, comme valeur fixe prédéterminée pour un paramètre de vol, la valeur de ce paramètre de vol qui présente l'effet le plus défavorable sur la pente de l'aéronef.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on utilise pour la vitesse, une valeur prédéterminée correspondant à une vitesse minimale stabilisée que l'aéronef vole norma¬ lement lors d'une procédure d'évitement de terrain.
6. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on utilise pour la vitesse, une valeur prédéterminée correspondant à une vitesse de meilleure pente.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en cas de panne d'un moteur, on déduit la pente de l'aéronef d'une pente nominale représentative d'un fonctionnement normal de tous les moteurs de l'aéronef à laquelle on applique un abattement dé- pendant de ladite panne nominale.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit abattement est calculé au moyen d'une fonc¬ tion polynomiale de ladite pente nominale.
9. Dispositif d'alerte et d'évitement de terrain pour un aéronef, le¬ dit dispositif (1 ) comportant :
- un premier moyen (2) connaissant le profil du terrain au moins à l'avant de l'aéronef ; - un deuxième moyen (3) pour déterminer une trajectoire d'évitement ;
- un troisième moyen (4) relié auxdits premier et deuxième moyens (2, 3), pour vérifier s'il existe un risque de collision du terrain pour l'aéro¬ nef ; et
- un quatrième moyen (7) pour émettre un signal d'alerte, en cas de détection d'un risque de collision par ledit troisième moyen (4), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, au moins une base de données (Bi, B1 , B2, Bn) de performances de l'aéronef, relatives à une pente de manœuvre d'évitement volable par l'aéronef, en fonction de paramètres de vol particuliers, ladite base de données (Bi, B1 , B2, Bn) comportant une pluralité de valeurs pour ladite pente, représentatives à chaque fois de va¬ leurs différentes en ce qui concerne lesdits paramètres de vol, et un cin¬ quième moyen (9) pour déterminer au cours d'un vol de l'aéronef les va¬ leurs effectives desdits paramètres particuliers, et en ce que ledit deuxième moyen (3) est formé de manière à déterminer ladite trajectoire d'évitement, en fonction d'informations reçues respectivement de ladite base de données (Bi, B1 , B2, Bn) et dudit cinquième moyen (9).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de bases de données (Bi, B1 , B2, Bn) relatives respectivement à différentes catégories d'aéronef et un moyen de sélection (13) pour sélectionner, parmi ces bases de données (Bi, B1 , B2, Bn), celle qui est relative à l'aéronef sur lequel est monté ledit dispositif (1 ), ledit deuxième moyen (3) utilisant des informations de la base de données (Bi, B1 , B2, Bn) ainsi sélectionnée pour déterminer ladite trajectoire d'évitement.
1 1 . Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1 ) susceptible de mettre en œuvre le procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 8.
12. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1 ) tel que celui spécifié sous l'une des revendications 9 et 10.
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