EP2289060B1 - Adaptation of selective terrain alerts, as a function of the instantaneous manoeuverability of an aircraft - Google Patents

Adaptation of selective terrain alerts, as a function of the instantaneous manoeuverability of an aircraft Download PDF

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EP2289060B1
EP2289060B1 EP09784221.5A EP09784221A EP2289060B1 EP 2289060 B1 EP2289060 B1 EP 2289060B1 EP 09784221 A EP09784221 A EP 09784221A EP 2289060 B1 EP2289060 B1 EP 2289060B1
Authority
EP
European Patent Office
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aircraft
avoidance
flight
terrain
curve
Prior art date
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EP09784221.5A
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German (de)
French (fr)
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EP2289060A1 (en
Inventor
Serge Germanetti
Alain Ducollet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Helicopters SAS
Original Assignee
Airbus Helicopters SAS
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Publication date
Application filed by Airbus Helicopters SAS filed Critical Airbus Helicopters SAS
Publication of EP2289060A1 publication Critical patent/EP2289060A1/en
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Publication of EP2289060B1 publication Critical patent/EP2289060B1/en
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04Anti-collision systems
    • G08G5/045Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of aids to piloting rotary-wing aircraft, and in particular to automatic alerts for terrain avoidance.
  • the invention relates to the so-called “on-board” piloting aid, that is to say at least partly on board manned aircraft, such as helicopters or convertible rotary-wing aircraft.
  • the invention relates to so-called “remote” help.
  • it is aimed at rotary wing drones, that is, unmanned rotorcraft.
  • this piloting aid according to the invention cannot be addressed to a pilot, since there is no one on board the aircraft. It is then addressed to a human operator who operates the remote control of said drone.
  • the invention relates to piloting aids by warning for terrain avoidance, known by the acronym in English “TAWS” (Terrain Avoidance Warning System).
  • TAWS systems must make it possible to indicate, as they approach, the dangerous obstacles located in front of the trajectory of the aircraft foreseen at a given moment, in a danger zone.
  • such a system makes it possible to automatically produce alerts, based on a mapping, if in a danger zone in front of the aircraft, an obstacle interferes with the planned trajectory of an aircraft at a given moment. given.
  • the triggering of an alert is conventionally determined as a function of an avoidance trajectory considered as possible for the aircraft, its trajectory initially planned and its instantaneous speed.
  • this system seems generally dedicated to aircraft of whatever type, it is only suitable for airplanes. In particular, this system is not intended for a rotary wing aircraft or a helicopter. In addition, this document does not describe a conical curve, or a curve of its own type such as a parabola, ellipse or hyperbola.
  • This document evokes a data update logic integrating parameters specific to the device and a notion of "possible maneuver". This document refers to an avoidance maneuver with a maximum value of the acceleration “G”, which does not explicitly require nor the taking into account of a power margin or outputs of an IPL. In fact, the avoidance maneuver at the maximum of G is mainly done by a resource using the pitch command so that the use of collective is not compulsory.
  • EP0750238 does not take into account the instantaneous maneuverability of a rotary wing aircraft (cf. Column 13, lines 39-54). Such a calculation, as a function of up-to-date data (eg possible vertical acceleration and / or instantaneous mass) produced by flight equipment, is not described by this document.
  • this document provides that the terrain and input altitudes are taken from active terrain sensors, an inertial navigation system and a radar altimeter.
  • a rotorcraft is capable of performing many different types of flight, in comparison with a fixed-wing aircraft. Apart from take-offs and touchdowns, for rotorcraft, only point-to-point transport flights are comparable with aircraft flights, in particular civil ones.
  • the same helicopter can notably perform close observation flights, tactical missions, rescues, disaster response, etc.
  • said anticipation distance is a value expressed in units of length (meters or kilometers for example). Since it is within this distance that the alert system checks whether or not there is an obstacle on the ground, this distance in front of the device is also called the danger zone.
  • the anticipation distance is most often evaluated by the multiplicative product between the instantaneous speed of the plane and a constant time which corresponds to a whole family of planes.
  • This anticipation distance includes a transfer time, that is to say the estimated duration of the pilot's reaction, which elapses between the alert and the initiation by the pilot of an avoidance path.
  • the calculated avoidance trajectory also takes the form of a succession between a rectilinear section corresponding to the transfer time, to which is attached an arc of a circle oriented in the direction of a distance from the obstacle. This is then referred to as a “ski tip” trajectory.
  • the “ski tip” avoidance trajectory is calculated so that the pilot can act on the airplane so as to avoid the obstacle in a danger zone.
  • a terrain alert system offering increased safety for rotary wing aircraft would be desirable, so that an alert does not require recourse to the optimal or even maximum and instantaneous avoidance possibilities (ie maneuverability) of the aircraft. affected device, either inhibited or postponed to a later time.
  • maneuverability parameters is complex, in particular compared to terrain warning systems for airplanes which in practice only use the integration of a single and absolute value (without physical unit) of speed.
  • piloting assistance methods are executed by computers programmed using computer codes, it is not possible to design and write a complete and specific code or algorithm, for each model, each type and each configuration of rotary wing aircraft.
  • maneuverability parameters More specifically, concerning the logical integration of maneuverability parameters, it is understood that the instantaneous maneuverability of an aircraft is correlated with a large number of parameters, which should therefore be sorted and qualified. and make them compatible with each other as well as with their integration into the field warning system.
  • these parameters include the aircraft model in question, in the sense that a light, powerful and modern aircraft model has greater maneuverability than another aircraft model, less light, powerful and modern.
  • the invention proposes an avoidance trajectory with a substantially rectilinear section, and proximal to the device.
  • This proximal section would reflect the transfer time, without major recourse to the speed of the aircraft.
  • the avoidance trajectory proposed by the invention comprises a section contiguous to the preceding one, of conical curvilinear shape.
  • the frame of reference in which such an avoidance trajectory would fit would include an axis comparable to an abscissa, linked to the speed of the rotary wing aircraft at a given instant, which it is desired to slow down.
  • the other axis of this reference, comparable to an ordinate, would correspond to the vertical acceleration capacity.
  • the invention provides for choices contrary to the obvious as regards the data resulting from this puncture, allowing them to be both significant and compatible with the approximations to be made, which is advantageous.
  • Said data produced by flight equipment has been produced by one or more existing or conventional flight equipment, for example by a First Limitation Indicator or “IPL”, as explained above.
  • IPL First Limitation Indicator
  • This collective pitch value is then available on board without requiring additional equipment.
  • This collective pitch value corresponds to the product of the vertical acceleration possible at a given instant, multiplied by a coefficient proportional to the mass (either at take-off or estimated at the chosen instant) of the aircraft.
  • This avoidance trajectory approaches a tangent to the horizontal, in the event that little or no power margin is available.
  • the avoidance trajectory approaches a tangent to the vertical, the lower the longitudinal speed of the device and / or the greater the available power. This The latter situation is particularly useful in the case of tactical flight, since it reduces the danger zone to a minimum, while allowing safe flight at low altitude in relation to the terrain.
  • the parameters obtained can be logically considered as simple variables which only have to be injected as data, in a single algorithm, that is to say compatible with a wide range of winged aircraft. rotating.
  • Recommendation RTCA-309 relating to future HTAWS systems, proposes functionalities to be provided for these systems dedicated to helicopters.
  • the document US2002036574 describes a computer program for a helicopter improved terrain proximity alarm system.
  • FIG. 6 an observed reaction time of 5 seconds and a stopping distance required by employing 10 degrees of angle in altitude gain or by maintaining the initial altitude, and juxtaposed to a straight trajectory.
  • the document FR2756256 describes an IPL power margin indicator for a rotary wing aircraft.
  • This indicator is intended to provide information on the power margin available on at least one engine and one gearbox of the aircraft as a function of the flight conditions. It is typically from the units also serving as a source of real-time data for this type of indicator that the invention proceeds to generate an alert.
  • the invention defines an avoidance trajectory with a proximal section significant of a transfer time and an avoidance curve with a distal section in the form of a conical curve.
  • a guard height is predetermined by the pilot or may be a function of parameters of the aircraft, which in the latter case gives it a dynamic aspect.
  • the document FR1374954 offers an automatic pilot for very low altitude aircraft flights, in which maneuvers are limited in their effects to a determined minimum.
  • the document FR2813963 describes a visual display of ground collision avoidance information in a aircraft and especially an airplane.
  • a control factor comprises the distance to the obstacle, but also the variation of said distance, and the direction of the speed vector, depending on whether it is ascending, horizontal or descending.
  • the predicted axis can be curvilinear and the vertical plane is not necessarily flat.
  • the document FR2749545 describes the foundations of an Indication of First Limitation (IPL) system. This system determines the power margin available on one or more engines of an aircraft, depending on its flight conditions. The goal is to allow a pilot to “remove” the relevant information for piloting.
  • IPL Indication of First Limitation
  • the information provided by the indicator (IPL), in addition to the display display, can serve as basic information for the development of a force law, making it possible to warn the pilot when it approaches a limitation by physical means: hardening of a spring or jack, vibrations for example.
  • the document FR2712251 describes a low-altitude piloting aid.
  • the position of an optimal avoidance point is calculated in particular from the speed vector of the helicopter.
  • a nose-up limit load factor depends on the mass of the helicopter in particular.
  • An audible alarm is possible, in addition to the visual display.
  • a search zone per angular sector is limited to a distance L from the helicopter.
  • the document FR2853978 describes a method and a device for securing the flight of an aircraft in instrument flight conditions outside of instrument flight infrastructures.
  • a theoretical trajectory is corrected which takes into account the forecast possibilities of the aircraft so as to obtain a secure route which the aircraft must follow.
  • This route takes into account the current possibilities of the aircraft, through current parameters (weight, performance, configuration) relating to the aircraft; the current flight point (altitude, position relative to the theoretical trajectory, speed) of the aircraft; and also current parameters (wind, temperature, pressure) relating to the external environment.
  • the document FR2886439 describes a low-altitude piloting aid, for performing contour or tactical flight.
  • an optimum curve is determined as a function of the speed of the aircraft.
  • the document US3245076 aims to make optimum use of the maneuvering capabilities of the aircraft in an automatic pilot.
  • the document US6347263 describes an aircraft terrain alarm generator which has an alert envelope with a lower limit formed from the lesser value between a flight direction angle and a possible ascent gradient.
  • the alert envelope has a first segment between two points, and the aircraft's climb prediction is calculated based on various parameters, such as the predictable pitch-up, lift, drag, estimated weight of the aircraft. aircraft.
  • the document US6380870 describes a determination of the forward distance value, for high speed flight, typically for an airplane.
  • the objective is to make the flight as constant as possible, by switching between a value with variable reaction to a value with constant reaction at high speed. Also, this limits spurious alerts at low speed.
  • the document US6583733 describes a ground proximity warning system for a helicopter, with a first mode and a second mode of operation. These modes are selected by the pilot. A display for the pilot is shown.
  • This system is described as a TAWS or GPWS, which integrates the flight specifics of a rotorcraft compared to a fixed-wing aircraft.
  • the objective is to adapt the system to the type of flight in progress, while taking into account the instantaneous possibilities of the aircraft and limiting parasitic alerts. For this purpose, information is collected from a GPS.
  • the document US7064680 describes a frontal sweeping obstacle avoidance (FLTA) for airliner, which conventionally provides audible alerts in the form of a warning (eg “terrain”) and a warning (eg “Cabrer”).
  • FLTA frontal sweeping obstacle avoidance
  • a warning eg “terrain”
  • a warning eg “Cabrer”.
  • an audible alert is emitted with both a warning (eg "terrain”) and a end of danger notice (eg "clear”, ie "clear”).
  • the present invention aims to provide adaptive, safe and reliable piloting assistance, by integrating data compatible with useful approximations, as well as significant for the instantaneous maneuverability of a rotary-wing aircraft, such as a helicopter. , a convertible aircraft or a drone.
  • such an aid proposes an HTAWS logically coupled to an IPL, which executes algorithms ensuring the integration of instantaneous maneuverability data, to issue selective alerts that are sufficiently safe and reliable, in particular which are not overabundant.
  • the alerts thus made selective can include a dedicated audible alarm, while remaining effective, comfortable, that is to say not intrusive.
  • Such an audible alarm takes the form of an explicit and contextual voice message, audible by the person at the controls and relieving his attention to allow him to concentrate on the piloting instruments to be operated.
  • An example of the invention relates to a method for generating an alert for the avoidance of terrain by an aircraft with a rotating car.
  • This method provides for the development of an avoidance trajectory which comprises a proximal section significant of a transfer time and an avoidance curve.
  • Said proximal section is extended in the continuation of a planned trajectory, over a distance which reflects an applicable duration minimized as a function of a route map of the aircraft.
  • Said avoidance curve comprises at least one distal section of conical profile, attached to the proximal section and calculated as a function of the instantaneous maneuverability of the aircraft.
  • the proximal section is substantially rectilinear.
  • the minimized applicable duration is a function of a route map and a parameter reflecting the model of the aircraft.
  • the applicable duration is minimized as a function of a route map, then by division by at least one limiting ratio reflecting a flight parameter of the aircraft.
  • the conical curve is of its own type, such as a parabola, ellipse or hyperbola.
  • the conical curve is calculated in real time, as a function of up-to-date data produced by flight equipment, including a possible vertical acceleration value and / or a value of the instantaneous mass of the aircraft.
  • flight equipment including a possible vertical acceleration value and / or a value of the instantaneous mass of the aircraft.
  • Another example of the invention relates to a terrain warning device.
  • This device is logically coupled to a maneuverability indicator system, for example an IPL.
  • this device is at least partially on board, and comprises flight equipment with a flight computer capable of executing a code which allows the implementation of the above method.
  • Yet another example of the invention relates to a rotary wing aircraft, which is either a helicopter, or a convertible aircraft, or a rotary wing drone.
  • this aircraft is able to implement the method mentioned above and / or comprises a terrain warning device as mentioned.
  • This aircraft has, in one embodiment, an audible alarm intended to be triggered selectively by the terrain alert.
  • a so-called longitudinal direction X corresponds to the main lengths or dimensions of the structures described.
  • the longitudinal direction X defines the main axis of advance of the aircraft described, and the tangent to their instantaneous trajectory at their center of gravity.
  • transverse direction Y corresponds to the trajectories or lateral coordinates of the structures described; these longitudinal X and transverse Y directions are sometimes called horizontal, for simplicity.
  • a third direction Z is said to be elevation and corresponds to the height and altitude dimensions of the structures described: the terms up / down or nose up / nose up refer to them; for simplicity, this direction Z is sometimes called vertical.
  • trajectory-up designates an action on the trajectory, which brings it closer upwardly to the tangent of said direction of elevation, while the term “to pitch” indicates a downward approach of the trajectory towards the longitudinal direction.
  • the X and Y directions jointly define a so-called main X, Y plane within which the support polygon of an aircraft described is inscribed.
  • the reference 1 generally designates a rotary wing aircraft or rotorcraft, in the sense that it has at least one rotor 2 for propulsion and lift.
  • the aircraft 1 according to the invention are capable of vertical takeoffs and lift flights.
  • Some aircraft 1 according to the invention have several propulsion and lift rotors 2, for example two rotors 2 in tandem or on top of each other.
  • An engine 44 is of course provided on each aircraft 1.
  • the aircraft 1 is a rotorcraft, and more particularly a helicopter 3 according to the invention, with a single propulsion and lift rotor 2, as well as an anti-torque rotor 4 on its tail.
  • the aircraft 1 is a convertible apparatus 5 according to the invention, provided with two propulsion and lift rotors 2, which are orientable.
  • the figure 3 shows an unmanned rotary-wing aircraft 1, here a drone 6 and its remote radio control station 7, in accordance with the invention.
  • This drone 6 has a single rotor 2 for propulsion and lift.
  • Certain drones 6 according to the invention have at least two rotors 2, sometimes superimposed and integrated into a fuselage 8, for example in the shape of a saucer.
  • All the aircraft 1, 3, 5 and 6 in accordance with the invention have at least one electronic flight device 9, such as that which is shown diagrammatically in dotted lines on the diagram. figure 4 .
  • each flight equipment 9 has at least one piloting aid such as the terrain warning devices 10 shown in the figures. figures 1 to 5 .
  • These devices 10 are impact warning and alarm systems, and typically but not exclusively TAWS.
  • Each impact warning and alarm device 10 makes it possible to produce and supply the person (pilot or remote operator) who drives the aircraft 1, an avoidance trajectory designated in TA on the figures 1 to 3 .
  • each aircraft 1 has an alarm 45, able to be triggered by the device 10.
  • the alarm 45 is audible and / or displayed.
  • the avoidance trajectory TA is here formed by two contiguous sections, one of which is proximal to the aircraft 1 which is substantially rectilinear and whose projection on a transverse and longitudinal plane (X, Y) reflects the transfer time (TT ).
  • the other section of the avoidance trajectory TA draws at least in part and / or transiently a curve and is distant from the aircraft 1.
  • this curvilinear section is extended continuously with respect to the proximal section and has a projection on said transverse and longitudinal plane (X, Y) which expresses the travel time by the aircraft 1 of its avoidance curve (CE).
  • the distal section comprises, or even fits entirely in, a conical curve, whereas in the ski-tip trajectories, the latter is in the arc of a circle.
  • Conics form a family of curves resulting from the intersection of a plane with a cone of revolution. Conics are said to be clean, when the secant plane is not perpendicular to the axis of the cone, and does not pass through its vertex. We will see that the curvilinear sections of the avoidance trajectory TA according to the invention are frequently of their own conical type.
  • conical curve is a parabola.
  • a mono focal definition of conics implies a focus and a directrix.
  • the frame of reference used in the examples is the frame of reference formed by the three orthogonal directions X, Y, Z, where x, y, z are the variables of the points of the curve respectively on one of said axes or directions X, Y, Z .
  • the terrain warning device 10 is at least partly on board, in the sense that it is essentially located on board the aircraft 1.
  • components of such a device 10 according to invention are on board while others are at a distance from the aircraft 1.
  • this warning device 10 is physically partly on board the aircraft 1, and partly integrated into its radio control station 7, or even deported by a data transfer link 11 to a dedicated computing center 12.
  • This link 11 is a telecommunication link on the figure 3 .
  • the flight equipment 9 includes various other functionalities such as navigation aids, automatic piloting, a ground proximity warning system, front-sweeping obstacle avoidance, an algorithm. descent, an on-board collision avoidance system, a traffic warning and collision avoidance system, a global positioning system, etc.
  • flight equipment 9 as well as its sub-assemblies such as the device 10, operate iteratively and in real time.
  • the flight equipment 9 has what will be called here a maneuverability indicator system 13. It too operates iteratively and in real time.
  • Such a maneuverability indicator system 13 is able to produce and / or provide various significant and contextual data or parameters, from which it is possible, thanks to the characteristics of the invention, to have aircraft maneuverability indicators. 1.
  • main rotor 2 is considered, knowing that a person skilled in the art is able to implement the invention on the basis of this exposed, in the various cases where the aircraft 1 has several propulsion and lift rotors 2.
  • the system 13 therefore takes into consideration all the rotors 2 of the aircraft 1, and therefore supplies data reflecting the situation of the whole of this aircraft.
  • the maneuverability indicator system 13 comprises a first Limitation indicator or IPL.
  • IPL first Limitation indicator
  • the maneuverability indicator system 13 takes up the teaching of the document FR2756256 so as to provide information on the available power margin as a function of the flight conditions. From control parameters and values of engine use limitations, a power margin indicator is developed, expressed in particular as a collective pitch value.
  • the IPL system 13 continuously calculates an available power margin, in the form of the collective pitch value of the so-called “main” rotor 2 of the aircraft 1, whether it is the helicopter 3. , convertible 5 or drone 6.
  • This collective pitch value is therefore available for the flight equipment 9 and in particular for the piloting aid device 10.
  • This value of the available collective pitch corresponds to the product of the vertical acceleration noted here "Gz”, possible at a given instant, multiplied by a coefficient K proportional to the mass of the aircraft 1.
  • the coefficient K is initialized on take-off, and estimated in real time at the chosen time.
  • the equipment 9, just like the device 10 and the system 13 comprise at least one computer 14, programmed according to computer codes 15 ( Figures 4 and 5 ).
  • the programming code 15 or complete algorithm has been designed and written to be compatible without substantial modification, with the largest possible number of aircraft models 1. Only the models. data or parameters injected into this code 15 therefore allow adaptation of the invention to each type and / or each configuration of rotary wing aircraft 1.
  • the aircraft follows a flight plan 19 recorded in the equipment 9, according to which is defined a trajectory 20 provided for the flight, which is shown diagrammatically on the diagram. figure 1 by a straight line, for the sake of simplicity.
  • the obstacle 18 is placed on the planned trajectory 20, at a certain distance 21 in front of the aircraft 1, so that there is a risk of collision.
  • the invention proposes to emit at the most opportune moment an alert expressing this risk, while allowing the aircraft 1 to fly as close as possible to the terrain 16.
  • an anticipation distance 22 that is to say the distance between the obstacle 18 and the position of the aircraft 1 at the moment T0 when the alert is issued.
  • this distance 22 is calculated as a function of the flight speed of the aircraft 1.
  • the alert only intervenes if the obstacle 18 is on the intended trajectory 20 of the aircraft 1, and within the distance 22 also called the danger zone.
  • the anticipation distance is excessive in relation to the effective resources of the aircraft 1, which furthermore avoids the obstacle 18 by flying over it at a height markedly greater than what it really requires to comply with the flight instructions, real context and security.
  • the maneuverability margin of the aircraft 1 is in particular taken into account according to the invention.
  • the avoidance trajectory TA section 25 + section 24, is short, that is to say included in an anticipation distance 22 minus extended in the longitudinal direction X, than the distance 22 calculated for an aircraft 1 less maneuverable and / or in a less demanding flight context.
  • the terrain alert is emitted by the device 10 at a less distance 22 from the obstacle 18, in the first case than in the second.
  • reaction time 23 to which a proximal section 25 corresponds is evaluated in particular as a function of the route map 41 of the flight performed by the aircraft 1.
  • this reaction time 23 will for example be of the order of 0.5 to 1 second. If the flight is a simple transport operated by a basic aircraft 1 of high tonnage, this reaction time 23 will for example be of the order of 1 to 2 seconds.
  • this reaction time 23 can first be evaluated as a function in particular of the flight sheet 41, then adjusted as a function of contextual values, such as variable parameters significant of the state of the air. aircraft 1 on the verge of avoidance, for example obtained in real time.
  • the TT / 23 transfer time that defines the proximal section 25 is calculated by device 10, as follows.
  • an initially applicable time or duration value of between approximately 0.5 seconds and 2 seconds is determined based on the model of aircraft 1.
  • This weighting is for example a first limitation, such as a division by a first limiting ratio.
  • this first ratio is of the order of 1 for a cruising flight, and of the order of 1.1 to 2 for a tactical military flight. This provides a TT / 23 transfer time which is taken into account for the terrain alert determination, by device 10.
  • TT time provided by dividing the duration initially applicable by the first ratio is still limited by division, this time as a function of a parameter reflecting an acceptable increase in risk, here the experience of the person in charge. of the aircraft 1.
  • the second limitation parameter reflects the degree of piloting expertise. If the pilot or the ground operator is experienced, this second limitation parameter is of the order of 1.1 to 1.3, for example 1.25. If the pilot or the ground operator is normally qualified, this second limitation parameter is of the order of 1.
  • the second limitation parameter reflects the priority factor of the mission. Yes the mission is a high priority, and includes an intrinsic risk as in wartime, the second limitation parameter is of the order of 1.1 to 1.2, for example 1.15. If the mission is of more common importance, this second limitation parameter is of the order of 1.
  • the proximal section 25 is not systematically rectilinear. In fact, it is obtained in some embodiments by continuation of the trajectory 20 provided, whether straight or curvilinear, during the time TT obtained and noted at 23.
  • the conical section 24 defines according to the invention, on the abscissa in the longitudinal direction X, at least part of the avoidance curve CE as a function of a value of attainable speed (by permissible deceleration) by the aircraft 1 at the end of the transfer time 23, and on the y-axis as a function of the vertical acceleration capacity Gz of this aircraft 1, at the end of the transfer time 23.
  • the conical curve 24 is relatively close to the planned trajectory 25 and therefore to the longitudinal direction X (called “horizontal”), if the maneuverability of the aircraft 1 is low. This necessarily results in an extension of the anticipation distance 22.
  • the conical curve 24 is momentarily capable of strongly deviating from the planned trajectory 25 and therefore of approaching the direction of elevation Z (called “vertical") going upwards, if the maneuverability of the aircraft 1 is high. This necessarily results in a shortening of the anticipation distance 22.
  • this value of increasing the angle 26 is called the collective pitch margin 27.
  • Such maneuverability parameters namely the collective pitch 26 and the collective pitch margin 27, are judiciously obtained by virtue of a preferred embodiment of the invention.
  • the piloting aid device 10 for example a TAWS, is coupled from a logical point of view with the avoidance warning system 13, for example an IPL.
  • the avoidance warning system 13 for example an IPL.
  • This is represented by the arrow 28 on the figure 4 and requires little or no additional wiring, and the additional processing means to be provided in this case are most often limited to code 15 for programming the computer 14.
  • this available margin of vertical acceleration Gz is denoted by ⁇ Gz (delta of Gz). It turns out that from the collective pitch 26, ⁇ Gz defines an increase 27 of this pitch angle, on the blades of the rotor 2.
  • the instantaneous value of Gz is fed into a conical function 24 and provides a draft avoidance curve CE, which is then adjusted as a function of maneuverability parameters or additional contextual data.
  • conical function 24 of the avoidance curve CE is thus a function of the power margin, or at least of vertical acceleration Gz, of the aircraft 1, at the instant T0.
  • the proximal transfer section 25 and the conical function 24 of the avoidance curve CE can be deduced according to the invention.
  • the sum of the projections 23 of the section 25, and of a projection 29 of the conical avoidance curve 24 on the longitudinal direction X is visibly less than the distances TT and 21 obtained with conventional technologies.
  • instantaneous parameters such as the temperature 32 at the engine 44 of the aircraft 1, the pressure 33 at this engine 44 as well as the torque 34 effective at the rotor 2, are logically injected into the system 13 maneuverability indicator 13 , for example an IPL.
  • This method is iterative if necessary, and the injection of parameters 32 to 34 is the step of starting a logic loop, at time T0.
  • the maneuverability indicator system 13 calculates an instantaneous value of the available power margin, designated at 35. We have seen above how this is operated according to the invention.
  • step 36 illustrated by an integrating arrangement also designated as 36
  • static parameters 37 are integrated, and in particular parameters 37 significantly reflecting the model of the aircraft 1 (stored within the equipment 9 , for example via the computer 14 or a link 11).
  • proximal 25 and curvilinear 24 sections of the avoidance curve CE are defined, that is to say the avoidance trajectory TA (which may optionally be adjusted subsequently).
  • the results of this equation are estimated on the assumption of a transient avoidance curve (not applied other than as a transient calculation value) which is circular, in order to deduce a value R which defines a radius of this transient avoidance curve.
  • W1 (Omega) is the acceleration of aircraft 1, and V1 its speed.
  • the power margin is related to the collective pitch margin [(Col. P) - (Col. P0)] in the form of a proportionality squared of the margin of not collective.
  • this collective pitch margin is provided according to the invention, by the maneuverability indicator system 13.
  • the system 13 comprises a logical link with a redundant full authority automatic regulator of the engine 44 (such as a “Full Authority Digital Engine control” or FADEC) of the aircraft 1, the latter delivering a value of available torque margin, after having transformed the available margins (temperature 32 or pressure 33 for example) into instantaneous torque value via the mathematical model of said motorization 44.
  • a redundant full authority automatic regulator of the engine 44 such as a “Full Authority Digital Engine control” or FADEC” of the aircraft 1, the latter delivering a value of available torque margin, after having transformed the available margins (temperature 32 or pressure 33 for example) into instantaneous torque value via the mathematical model of said motorization 44.
  • the engines 44 are controlled and regulated by this control and regulation device provided with an electronic regulation computer, called FADEC, which determines in particular the position of the fuel metering device as a function of a loop.
  • FADEC electronic regulation computer
  • a FADEC also receives signals relating on the one hand to the monitoring parameters of the motorization 44 that it controls, and, on the other hand to the monitoring parameters of important components of the rotorcraft 1 such as the speed of rotation of the rotorcraft 1.
  • the FADEC is part or even constitutes the maneuverability indicator system 13, in order to participate in the supply to the device 10 of the parameters and data which are necessary for it.
  • the FADEC is integrated into the computer 14 and therefore into the on-board equipment 9.
  • the system 13 then transmits the values of the monitoring parameters to a control and regulation display, arranged in the cockpit of the rotorcraft 2, via a digital link.
  • this display may include a first limitation instrument which identifies and displays a limiting parameter, namely the monitoring parameter closest to its limit.
  • the FADEC can possibly determine this limiting parameter, the first limitation instrument then contenting itself with the display.
  • the FADEC is able to trigger a plurality of alarms if incidents occur, a minor failure or total fuel regulation of the engine 44 for example.
  • the FADEC sends information to the display system via a digital link when a turbine engine monitoring parameter exceeds a limit predetermined by the engine manufacturer.
  • this anticipation distance switching step 22 is carried out as a function of the mapping 17 within which the interactions of obstacles 18 are sought in two calculation sectors within d 'a maximum anticipation distance value, with a large margin of application of a calculation.
  • Such an equation defines a sector of conical curve, here a parabola, the characteristic of which is linked to the margin expressed in collective pitch.
  • Such a linear torso zone rests on a parallel to the longitudinal direction and to the planned trajectory 20, but draws a broken line instead of the curvilinear path obtained with the preceding calculations.
  • intersection P is sought, between said parallel to the longitudinal direction and to the planned path 20 and a tangent 43 to said curvilinear path. This is illustrated schematically on the figure 3 .
  • the distance from the origin to xP is the margin along the direction X.
  • the invention assigns a pilot reaction time duration, for example determined as a function of the type of flight in progress (eg military or civilian / cruise or flight phase attentive). This results in a delimitation segment proximal to the rotorcraft 1, of the danger zone, which is not exclusively proportional to the speed.
  • a proposed solution consists of coupling, from a logical point of view, the TAWS to the IPL of rotorcraft 1.
  • the IPL translates the resources of the rotorcraft 1, available at a given moment, in particular in terms of power, in the form of a collective pitch. In fact, it is possible to deduce at the given instant, the vertical acceleration, the mass and the direction of the speed vector of rotorcraft 1.
  • the IPL which can be used can correspond to the teaching of the document FR2756256 which describes a power margin indicator where, on the basis of control parameters and values of the use limitations of the motorization 44, a power margin indicator is produced, expressed in particular as a collective pitch value.
  • the adaptive TAWS calculates a shortened danger zone, delimited by a conical curve, while maintaining maximum safety.

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Description

La présente invention se rapporte au domaine technique général des aides au pilotage d'aéronefs à voilure tournante, et en particulier aux alertes automatiques pour l'évitement de terrain.The present invention relates to the general technical field of aids to piloting rotary-wing aircraft, and in particular to automatic alerts for terrain avoidance.

Pour clarifier la description, les technologies existantes ainsi que les problèmes techniques rencontrés avec celles-ci seront d'abord exposés de manière générale. Ce n'est qu'ensuite qu'est regroupée la citation de divers documents illustrant ces technologies.To clarify the description, the existing technologies as well as the technical problems encountered with them will first be discussed in general. It is only then that the citation of various documents illustrating these technologies is gathered.

Dans le domaine technique mentionné, l'invention concerne l'aide au pilotage dite « embarquée », c'est-à-dire au moins en partie à bord d'aéronefs habités, tels que les hélicoptères ou les aéronefs convertibles à voilure tournante.In the technical field mentioned, the invention relates to the so-called “on-board” piloting aid, that is to say at least partly on board manned aircraft, such as helicopters or convertible rotary-wing aircraft.

Egalement, l'invention concerne l'aide dite « à distance ». Dans ce cas, elle vise les drônes à voilure tournante, c'est-à-dire des giravions inhabités. Alors, cette aide au pilotage selon l'invention ne peut s'adresser à un pilote, puisqu'il n'y a personne à bord de l'aéronef. Elle s'adresse alors à un opérateur humain qui opère le contrôle à distance dudit drône.Also, the invention relates to so-called “remote” help. In this case, it is aimed at rotary wing drones, that is, unmanned rotorcraft. Then, this piloting aid according to the invention cannot be addressed to a pilot, since there is no one on board the aircraft. It is then addressed to a human operator who operates the remote control of said drone.

Plus spécialement, l'invention vise les aides au pilotage par alerte pour l'évitement de terrain, connues sous l'acronyme en langue anglaise « TAWS » (Terrain Avoidance Warning System).More specifically, the invention relates to piloting aids by warning for terrain avoidance, known by the acronym in English “TAWS” (Terrain Avoidance Warning System).

Ces systèmes TAWS doivent permettent d'indiquer, au fur et à mesure de leur rapprochement, les obstacles dangereux situés en avant de la trajectoire de l'aéronef prévue à un instant donné, dans une zone de danger.These TAWS systems must make it possible to indicate, as they approach, the dangerous obstacles located in front of the trajectory of the aircraft foreseen at a given moment, in a danger zone.

En d'autres termes, un tel système permet de produire automatiquement des alertes, en fonction d'une cartographie, si dans une zone de danger en face de l'aéronef, un obstacle interfère avec la trajectoire prévue d'un aéronef à un instant donné.In other words, such a system makes it possible to automatically produce alerts, based on a mapping, if in a danger zone in front of the aircraft, an obstacle interferes with the planned trajectory of an aircraft at a given moment. given.

De fait, partant de coordonnées connues de la position instantanée de l'aéronef, ainsi que de son plan de vol et de la cartographie du terrain survolé, une alerte est émise dans le cas où un obstacle interfère avec la trajectoire d'évitement prévue tout en risquant de rendre un évitement impossible.In fact, starting from known coordinates of the instantaneous position of the aircraft, as well as its flight plan and the cartography of the terrain overflown, an alert is issued in the event that an obstacle interferes with the planned avoidance trajectory while at the risk of making avoidance impossible.

Le déclenchement d'une alerte est classiquement déterminé en fonction d'une trajectoire d'évitement considérée comme possible pour l'aéronef, sa trajectoire prévue initialement et sa vitesse instantanée.The triggering of an alert is conventionally determined as a function of an avoidance trajectory considered as possible for the aircraft, its trajectory initially planned and its instantaneous speed.

En pratique, il est apparu que les systèmes d'alerte pour l'évitement de terrain (qu'il s'agisse de TAWS ou d'autres Ground Proximity Warning Systems dits « GPWS ») prévus pour les avions, ne sont pas satisfaisants pour les aéronefs à voilure tournante.In practice, it appeared that the warning systems for terrain avoidance (whether it be TAWS or other Ground Proximity Warning Systems called "GPWS") provided for airplanes, are not satisfactory for aircraft. rotary wing aircraft.

Par exemple, le document EP0750238 (équivalent au document US5892462 ) qui a été déchu pour défaut de nouveauté, décrit ce type de système d'évitement de collision au sol. Ce système est dit adaptatif.For example, the document EP0750238 (equivalent to document US5892462 ) which was deprived for lack of novelty, describes this type of collision avoidance system on the ground. This system is said to be adaptive.

Bien que ce système semble dédié de manière générale à des aéronefs quels que soient leur type, il n'est approprié qu'à des avions. Notamment, ce système n'est pas prévu pour un aéronef à voilure tournante ou un hélicoptère. En outre, ce document ne décrit pas de courbe conique, ni de courbe de type propre telle qu'une parabole, ellipse ou hyperbole. Ce document évoque une logique de mise à jour de données intégrant des paramètres propres à l'appareil et une notion de « manœuvre possible ». Ce document évoque une manœuvre d'évitement avec une valeur maximale de l'accélération « G », ce qui ne nécessite pas explicitement ni la prise en compte d'une la marge de puissance ou de sorties d'un IPL. En fait la manœuvre d'évitement au maximum de G se fait principalement par une ressource à l'aide de la commande de pas de sorte que l'utilisation du collectif n'est pas obligatoire.Although this system seems generally dedicated to aircraft of whatever type, it is only suitable for airplanes. In particular, this system is not intended for a rotary wing aircraft or a helicopter. In addition, this document does not describe a conical curve, or a curve of its own type such as a parabola, ellipse or hyperbola. This document evokes a data update logic integrating parameters specific to the device and a notion of "possible maneuver". This document refers to an avoidance maneuver with a maximum value of the acceleration “G”, which does not explicitly require nor the taking into account of a power margin or outputs of an IPL. In fact, the avoidance maneuver at the maximum of G is mainly done by a resource using the pitch command so that the use of collective is not compulsory.

Par contre, l'enseignement de ce document EP0750238 ne permet pas prendre en compte la manœuvrabilité instantanée d'un l'aéronef à voilure tournante (cf. Colonne 13, lignes 39-54). Un tel calcul, en fonction de données à jour (e.g. accélération verticale possible et / ou masse instantanée) produites par des équipements de vol, n'est pas décrit par ce document. Dans une approche distincte, ce document prévoit que les altitudes de terrain et d'entrée sont issues de capteurs actifs de terrain, d'un système de navigation inertielle et d'un altimètre radarOn the other hand, the teaching of this document EP0750238 does not take into account the instantaneous maneuverability of a rotary wing aircraft (cf. Column 13, lines 39-54). Such a calculation, as a function of up-to-date data (eg possible vertical acceleration and / or instantaneous mass) produced by flight equipment, is not described by this document. In a separate approach, this document provides that the terrain and input altitudes are taken from active terrain sensors, an inertial navigation system and a radar altimeter.

Du fait des spécificités de structure et de fonctionnement des aéronefs à voilure tournante, l'influence de certains paramètres est plus déterminante sur les possibilités effectives d'évitement d'obstacle, pour les giravions que pour les avions.Due to the specific features of the structure and operation of rotary wing aircraft, the influence of certain parameters is more decisive on the effective possibilities of obstacle avoidance, for rotorcraft than for airplanes.

En effet, un giravion est capable d'effectuer de nombreux types de vols différents, en comparaison avec un aéronef à voilure fixe. En dehors des décollages et des posés, pour les giravions, seuls les vols de transport de point à point sont comparables avec des vols d'avions, en particulier civils.Indeed, a rotorcraft is capable of performing many different types of flight, in comparison with a fixed-wing aircraft. Apart from take-offs and touchdowns, for rotorcraft, only point-to-point transport flights are comparable with aircraft flights, in particular civil ones.

Ainsi, un même hélicoptère peut notamment effectuer des vols d'observation rapprochée, des missions tactiques, des sauvetages, des interventions sur sinistres, etc.Thus, the same helicopter can notably perform close observation flights, tactical missions, rescues, disaster response, etc.

Lors de tels vols, les paramètres pris en considération et les alertes fournies par un système d'évitement de terrain prévu pour un avion, sont inappropriées, voire indésirables ou même dangereuses.During such flights, the parameters taken into consideration and the alerts provided by a terrain avoidance system provided for an airplane are inappropriate, even undesirable or even dangerous.

Il en va de même des phases de décollage et de posé, lors desquelles les aides au pilotage prévues pour des avions s'avèrent inappropriées.The same applies to the take-off and touchdown phases, during which the piloting aids provided for airplanes prove to be inappropriate.

Face à ce constat, des recommandations spécifiques aux hélicoptères ont été récemment préparées par une autorité consultative majeure en matière d'aviation, à savoir la « RTCA (Radio Technical Commission Aeronautics) », relativement aux systèmes d'alerte pour l'évitement de terrain. Ces recommandations dédiées aux hélicoptères préconisent des systèmes appelés sont appelés HTAWS.Faced with this observation, recommendations specific to helicopters were recently prepared by a major advisory authority in the field of aviation, namely the "RTCA (Radio Technical Commission Aeronautics)", relating to warning systems for terrain avoidance. . These recommendations dedicated to helicopters recommend systems called are called HTAWS.

En effet, avec les technologies classiques d'alerte de terrain pour avions, la distance d'anticipation d'un obstacle impliquant une modification de trajectoire, est quasi exclusivement calculée en fonction de la valeur absolue de la vitesse d'avance de l'avion.Indeed, with conventional terrain warning technologies for airplanes, the anticipation distance of an obstacle involving a modification of the trajectory is almost exclusively calculated as a function of the absolute value of the forward speed of the airplane. .

Schématiquement, plus cette valeur de vitesse est élevée, plus la distance d'anticipation est longue. Autrement dit, plus le vol est rapide, plus le système d'alerte de terrain surveille loin devant l'avion.Schematically, the higher this speed value, the longer the anticipation distance. In other words, the faster the flight, the farther ahead the terrain warning system monitors.

Ainsi, ladite distance d'anticipation est une valeur exprimée en unités de longueur (mètres ou kilomètres par exemple). Puisque c'est à l'intérieur de cette distance que le système d'alerte vérifie s'il existe ou pas un obstacle sur le terrain, cette distance face à l'appareil est appelée également zone de danger.Thus, said anticipation distance is a value expressed in units of length (meters or kilometers for example). Since it is within this distance that the alert system checks whether or not there is an obstacle on the ground, this distance in front of the device is also called the danger zone.

Classiquement, la distance d'anticipation est le plus souvent évaluée par le produit multiplicatif entre la vitesse instantanée de l'avion et un temps constant qui correspond à toute une famille d'avions.Conventionally, the anticipation distance is most often evaluated by the multiplicative product between the instantaneous speed of the plane and a constant time which corresponds to a whole family of planes.

Cette distance d'anticipation comprend un temps de transfert, c'est-à-dire la durée estimée de réaction du pilote, qui s'écoule entre l'alerte et l'amorçage par le pilote d'une trajectoire d'évitement.This anticipation distance includes a transfer time, that is to say the estimated duration of the pilot's reaction, which elapses between the alert and the initiation by the pilot of an avoidance path.

Cependant, aucun autre paramètre de vol (e.g. tactique, de transfert, de sauvetage, etc.) n'étant pris en compte, il arrive alors trop souvent qu'en pratique, les déclenchements d'alertes soient inopinés ou trop nombreux. Ceci gène le pilote au lieu de l'assister. De fait, pour pallier cette gène, il arrive que le pilote en vienne à interrompre complètement le fonctionnement de cette aide au pilotage.However, no other flight parameter (e.g. tactics, transfer, rescue, etc.) being taken into account, it then happens too often that in practice, alerts are triggered unexpectedly or too numerous. This hinders the pilot instead of assisting him. In fact, to overcome this inconvenience, the pilot sometimes comes to completely interrupt the operation of this piloting aid.

Ceci est particulièrement courant quand un système d'alerte de terrain prévu pour avion est adapté à un giravion.This is particularly common when an aircraft terrain warning system is adapted to a rotorcraft.

Avec de tels systèmes, la trajectoire d'évitement calculée prend par ailleurs la forme d'une succession entre un tronçon rectiligne correspondant au temps de transfert, auquel est accolé un arc de cercle orienté dans le sens d'un éloignement par rapport à l'obstacle. On parle alors de trajectoire en « pointe de ski » .With such systems, the calculated avoidance trajectory also takes the form of a succession between a rectilinear section corresponding to the transfer time, to which is attached an arc of a circle oriented in the direction of a distance from the obstacle. This is then referred to as a “ski tip” trajectory.

Autrement dit, la plupart des systèmes actuels prévoient en pratique, un temps de transfert rectiligne fondé sur la vitesse et une courbe d'évitement en arc de cercle dont le rayon correspond à une marge de sécurité maximale, sans véritablement prendre en compte les capacités intrinsèques réelles ni la situation instantanée de l'appareil.In other words, most current systems provide in practice, a rectilinear transfer time based on the speed and an avoidance curve in an arc of a circle whose radius corresponds to a maximum safety margin, without really taking into account the intrinsic capacities. actual or instantaneous situation of the device.

Bien sûr, la trajectoire d'évitement en « pointe de ski » est calculée pour que le pilote puisse agir sur l'avion de manière à éviter l'obstacle dans une zone de danger.Of course, the “ski tip” avoidance trajectory is calculated so that the pilot can act on the airplane so as to avoid the obstacle in a danger zone.

Mais on l'a vu, du fait de son mode de calcul, il est fréquent par exemple en vol tactique, que des alertes soient déclenchées en l'absence de véritable danger ou soient erronées voire soient quasiment permanentes.But as we have seen, due to its method of calculation, it is frequent, for example in tactical flight, for alerts to be triggered in the absence of real danger or to be erroneous or even to be almost permanent.

De ce qui précède, on comprend qu'il conviendrait de proposer un système d'alerte de terrain pour aéronef à voilure tournante, qui ne génère que les alertes véritablement utiles à son pilote, au moment le plus opportun possible, c'est-à-dire ni trop tôt, ni trop tard. On appelle « fiabilité » cette exclusion sélective des alertes superflues.From the foregoing, it is understood that it would be appropriate to propose a terrain warning system for rotary wing aircraft, which only generates alerts that are truly useful to its pilot, at the most opportune time possible, that is to say - say neither too early nor too late. This selective exclusion of superfluous alerts is called “reliability”.

En outre, un système d'alerte de terrain offrant une sécurité accrue pour aéronef à voilure tournante serait souhaitable, de sorte qu'une alerte ne nécessitant pas de recourir aux possibilités optimales voire maximales et instantanées d'évitement (i.e. la manœuvrabilité) de l'appareil concerné, soit inhibée ou repoussée à un moment ultérieur.In addition, a terrain alert system offering increased safety for rotary wing aircraft would be desirable, so that an alert does not require recourse to the optimal or even maximum and instantaneous avoidance possibilities (ie maneuverability) of the aircraft. affected device, either inhibited or postponed to a later time.

Ceci permettrait de préserver la trajectoire de vol la plus proche possible du terrain, sans augmenter les risques propres aux obstacles de ce terrain. Une telle sécurité accrue serait hautement souhaitable, par exemple dans le cas d'un vol militaire tactique.This would make it possible to preserve the flight path as close as possible to the terrain, without increasing the risks specific to the obstacles in this terrain. Such increased security would be highly desirable, for example in the case of tactical military flight.

On comprend néanmoins que les impératifs de sécurité d'une part, et d'autre part les contraintes de vol, sont antinomiques lorsqu'il s'agit de mettre au point, en pratique, un système d'alerte de terrain pour aéronef à voilure tournante qui générerait des alertes à la fois au moment opportun, tout en demeurant fiables et sécuritaires en termes de possibilités d'évitement.It is nevertheless understood that the security requirements on the one hand, and the flight constraints on the other hand, are contradictory when it comes to developing, in practice, a terrain warning system for winged aircraft. rotating that would generate alerts both at the right time, while remaining reliable and safe in terms of avoidance possibilities.

Afin de pallier ces inconvénients notamment, il a été choisi avec l'invention de ne pas fonder quasi exclusivement l'origine de l'évitement sur la valeur absolue mesurée de la vitesse instantanée.In order to alleviate these drawbacks in particular, it was chosen with the invention not to base the origin of the avoidance almost exclusively on the measured absolute value of the instantaneous speed.

Cependant, trois problèmes techniques supplémentaires conditionnent cette approche dans la pratique.However, three additional technical problems condition this approach in practice.

En premier lieu, l'intégration logique de paramètres de manœuvrabilité est complexe, notamment par rapport aux systèmes d'alerte de terrain pour avions ne recourant en pratique qu'à l'intégration d'une valeur unique et absolue (sans unité physique) de la vitesse.First, the logical integration of maneuverability parameters is complex, in particular compared to terrain warning systems for airplanes which in practice only use the integration of a single and absolute value (without physical unit) of speed.

En second lieu, il n'est pas souhaitable que l'obtention de paramètres de manœuvrabilité significatifs nécessite des équipements additionnels dédiés, tels que des capteurs, des câblages et des automates embarqués. Ceci alourdirait l'appareil de façon inacceptable.Secondly, it is undesirable that obtaining significant maneuverability parameters requires additional dedicated equipment, such as sensors, cabling and on-board PLCs. This would make the apparatus unacceptably heavy.

En troisième lieu, les procédés d'aide au pilotage étant exécutés par des ordinateurs programmés à l'aide de codes informatiques, il n'est pas envisageable de concevoir et d'écrire un code ou algorithme complet et spécifique, pour chaque modèle, chaque type et chaque configuration d'aéronef à voilure tournante.Thirdly, since the piloting assistance methods are executed by computers programmed using computer codes, it is not possible to design and write a complete and specific code or algorithm, for each model, each type and each configuration of rotary wing aircraft.

Plus précisément, concernant l'intégration logique de paramètres de manœuvrabilité, on comprend que la manœuvrabilité instantanée d'un aéronef est corrélée à un grand nombre de paramètres, qu'il conviendrait donc de trier, qualifier et rendre compatibles mutuellement ainsi qu'avec leur intégration au système d'alerte de terrain.More specifically, concerning the logical integration of maneuverability parameters, it is understood that the instantaneous maneuverability of an aircraft is correlated with a large number of parameters, which should therefore be sorted and qualified. and make them compatible with each other as well as with their integration into the field warning system.

Notamment, ces paramètres comprennent le modèle d'aéronef en question, au sens où un modèle d'appareil léger, puissant et moderne possède une manœuvrabilité supérieure à celle d'un autre modèle d'appareil, moins léger, puissant et moderne.In particular, these parameters include the aircraft model in question, in the sense that a light, powerful and modern aircraft model has greater maneuverability than another aircraft model, less light, powerful and modern.

Toutefois, pour un modèle donné d'aéronef à voilure tournante, la manœuvrabilité varie de manière non négligeable du fait de diverses situations.However, for a given model of rotary wing aircraft, the maneuverability varies significantly due to various situations.

Notamment, la manœuvrabilité d'un appareil évolue en fonction de paramètres tels que :

  • son environnement de vol (température et pression atmosphérique ambiantes, altitude, hygrométrie, poussières, etc.) ;
  • sa phase de vol (décollage, croisière, approche, posé, etc.) ;
  • son état fonctionnel initial lors du vol donné (i.e. les états de maintenance, de vieillissement, de remplissage réservoirs, de chargement à bord, les équipements embarqués, etc.) ;
  • son état instantané (i.e. les paramètres de fonctionnement à un instant donné, tels que température / pression des fluides et flux, charge électrique restante, masse totale de l'appareil, puissance motrice disponible, mode de pilotage à vue ou aux instruments, etc.) ;
  • sa feuille de route (mission civile ou militaire, tactique ou de simple transport, sauvetage, etc.).
In particular, the maneuverability of a device changes according to parameters such as:
  • its flight environment (ambient temperature and atmospheric pressure, altitude, hygrometry, dust, etc.);
  • its phase of flight (take-off, cruise, approach, touchdown, etc.);
  • its initial functional state during the given flight (ie the states of maintenance, aging, filling tanks, loading on board, on-board equipment, etc.);
  • its instantaneous state (ie the operating parameters at a given instant, such as temperature / pressure of fluids and flows, remaining electric charge, total mass of the device, available motive power, visual or instrument piloting mode, etc. );
  • its roadmap (civil or military mission, tactical or simple transport, rescue, etc.).

Il serait donc avantageux de pouvoir efficacement intégrer de tels paramètres à la méthode de détermination de la trajectoire d'évitement, sans alourdir et ralentir les calculs de déclenchement d'alerte.It would therefore be advantageous to be able to efficiently integrate such parameters into the method for determining the avoidance trajectory, without increasing and slowing down the calculations for triggering an alert.

On comprend que ceci reviendrait à adapter en temps réel, la réponse d'un système d'alerte de terrain pour aéronef à voilure tournante, en fonction des performances effectives de cet aéronef à un instant donné, et en particulier de sa manœuvrabilité.It will be understood that this would amount to adapting in real time the response of a terrain warning system for rotary wing aircraft, as a function of the actual performance of this aircraft at a given instant, and in particular of its maneuverability.

De plus, il serait avantageux que la trajectoire d'évitement soit en adéquation plus proche avec le terrain, par rapport à une « pointe de ski ».In addition, it would be advantageous for the avoidance trajectory to be more in line with the terrain, compared to a “ski tip”.

Dans ce but, l'invention propose une trajectoire d'évitement avec un tronçon sensiblement rectiligne, et proximal à l'appareil. Ce tronçon proximal traduirait le temps de transfert, sans recours majeur à la vitesse de l'aéronef.For this purpose, the invention proposes an avoidance trajectory with a substantially rectilinear section, and proximal to the device. This proximal section would reflect the transfer time, without major recourse to the speed of the aircraft.

La trajectoire d'évitement proposée par l'invention comporte un tronçon contigu au précédent, de forme curviligne conique.The avoidance trajectory proposed by the invention comprises a section contiguous to the preceding one, of conical curvilinear shape.

Le repère dans lequel s'inscrirait une telle trajectoire d'évitement comporterait un axe assimilable à une abscisse, lié à la vitesse de l'aéronef à voilure tournante à un instant donné, que l'on désire ralentir. L'autre axe de ce repère assimilable à une ordonnée, correspondrait à la capacité d'accélération verticale.The frame of reference in which such an avoidance trajectory would fit would include an axis comparable to an abscissa, linked to the speed of the rotary wing aircraft at a given instant, which it is desired to slow down. The other axis of this reference, comparable to an ordinate, would correspond to the vertical acceleration capacity.

On comprend qu'ainsi des fausses alertes pourraient être limitées, et souvent évitées.We understand that in this way false alarms could be limited, and often avoided.

Mais à défaut de pouvoir obtenir ces paramètres sans compliquer ni alourdir l'aéronef à voilure tournante, les avantages procurés par leur prise en compte (celle de ces paramètres) se verraient grandement réduits, voire annihilés.But failing to be able to obtain these parameters without complicating or weighing down the rotary wing aircraft, the advantages obtained by taking them into account (that of these parameters) would be greatly reduced, or even annihilated.

Il se pose donc la question de l'obtention de paramètres significatifs, cohérents et qualifiés de manœuvrabilité, sans nécessiter d'équipements dédiés supplémentaires notoires.The question therefore arises of obtaining significant, consistent parameters that qualify as maneuverability, without requiring significant additional dedicated equipment.

C'est de manière inattendue que ce dilemme est résolu. En synthèse, les paramètres utiles sont obtenus par des approximations judicieuses, à partir de données produites par des équipements de vol usuels dans les aéronefs à voilure tournante modernes.This dilemma is unexpectedly resolved. In summary, the useful parameters are obtained by judicious approximations, from data produced by standard flight equipment in modern rotary wing aircraft.

En particulier, ces approximations sont rendues possibles par le couplage logique, c'est-à-dire la ponction pour l'aide au pilotage, de données déjà disponibles à bord. Ceci s'oppose aux préjugés usuels existants.In particular, these approximations are made possible by the logical coupling, that is to say the puncture for piloting assistance, of data already available on board. This goes against the usual existing prejudices.

Par contre, l'invention prévoit des choix contraires aux évidences quant aux données issues de cette ponction, leur permettant d'être à la fois significatives et compatibles avec les approximations à opérer, ce qui est avantageux.On the other hand, the invention provides for choices contrary to the obvious as regards the data resulting from this puncture, allowing them to be both significant and compatible with the approximations to be made, which is advantageous.

Ainsi, une réalisation de l'invention prévoit notamment :

  • une distance de transfert sous forme de temps minimisé en fonction d'au moins un paramètre disponible à bord, tel que la feuille de route (e.g. vol tactique ou de croisière) ; et
  • une trajectoire proposée d'évitement qui est optimisée, comportant au moins un tronçon conique (non circulaire), calculé notamment en temps réel en fonction de données à jour produites par des équipements de vol, telles que l'accélération verticale possible à partir du pas collectif du ou des rotors de propulsion et sustentation et / ou de la masse instantanée de l'aéronef à voilure tournante.
Thus, one embodiment of the invention provides in particular:
  • a transfer distance in the form of minimized time as a function of at least one parameter available on board, such as the route map (eg tactical or cruising flight); and
  • a proposed avoidance trajectory which is optimized, comprising at least one conical section (non-circular), calculated in particular in real time as a function of up-to-date data produced by flight equipment, such as the vertical acceleration possible from the pitch collective of the propulsion and lift rotor (s) and / or of the instantaneous mass of the rotary wing aircraft.

Lesdites données produites par des équipements de vol ont été produites par un ou plusieurs équipements de vol existants ou classiques, par exemple par un Indicateur de Première Limitation ou « IPL », tel qu'exposé précédemment.Said data produced by flight equipment has been produced by one or more existing or conventional flight equipment, for example by a First Limitation Indicator or “IPL”, as explained above.

En effet, nombre d'aéronefs à voilures tournantes disposent déjà d'un équipement de vol tel qu'un IPL, qui calcule en permanence une marge de puissance disponible, ici sous la forme de valeur de pas collectif de son ou de ses rotors dits « principaux ».Indeed, many rotary wing aircraft already have flight equipment such as an IPL, which continuously calculates an available power margin, here in the form of the collective pitch value of its or its so-called rotors. "Main".

Cette valeur de pas collectif, est alors disponible à bord et ce sans nécessiter d'équipement additionnel. Cette valeur de pas collectif correspond au produit de l'accélération verticale possible à un instant donné, multipliée par un coefficient proportionnel à la masse (soit au décollage, soit estimée à l'instant choisi) de l'appareil.This collective pitch value is then available on board without requiring additional equipment. This collective pitch value corresponds to the product of the vertical acceleration possible at a given instant, multiplied by a coefficient proportional to the mass (either at take-off or estimated at the chosen instant) of the aircraft.

L'intégration de cette valeur de pas collectif significative de la marge de puissance permet d'obtenir de façon simple, un système d'alerte de terrain qui serait alors dit « adaptatif », pour le calcul de la zone de danger, de la distance de transfert et de la courbe d'évitement, ceci sans influencer l'algorithme spécifique de cette aide au pilotage.The integration of this significant collective step value of the power margin makes it possible to obtain, in a simple way, a terrain warning system which would then be said to be "adaptive", for the calculation of the danger zone, of the distance. transfer and the avoidance curve, without influencing the specific algorithm of this piloting aid.

Ainsi, selon les situations auxquelles un aéronef à voilure tournante est confronté, la trajectoire d'évitement est optimisée.Thus, depending on the situations with which a rotary wing aircraft is confronted, the avoidance trajectory is optimized.

Cette trajectoire d'évitement se rapproche d'une tangente à l'horizontale, dans le cas où peu voire aucune marge de puissance n'est disponible.This avoidance trajectory approaches a tangent to the horizontal, in the event that little or no power margin is available.

A l'opposé, la trajectoire d'évitement s'approche d'une tangente à la verticale, plus la vitesse longitudinale de l'appareil est faible et / ou la puissance disponible est importante. Cette dernière situation est particulièrement utile dans le cas d'un vol tactique, puisqu'elle réduit à un minimum la zone de danger, tout en autorisant un vol sûr à basse altitude par rapport au terrain.In contrast, the avoidance trajectory approaches a tangent to the vertical, the lower the longitudinal speed of the device and / or the greater the available power. This The latter situation is particularly useful in the case of tactical flight, since it reduces the danger zone to a minimum, while allowing safe flight at low altitude in relation to the terrain.

Cette intégration de valeurs obtenues par des équipements de vol existants permet en outre de lever le troisième problème technique supplémentaire évoqué, à savoir l'écriture d'un algorithme unique, complet et compatible avec de nombreux modèles, types et configurations d'aéronef à voilure tournante.This integration of values obtained by existing flight equipment also makes it possible to overcome the third additional technical problem mentioned, namely the writing of a unique algorithm, complete and compatible with many models, types and configurations of winged aircraft. rotating.

En effet, les paramètres obtenus peuvent être logiquement considérés comme de simples variables qui n'ont qu'à être injectées en tant que données, dans un algorithme unique, c'est-à-dire compatible avec une gamme étendue d'aéronefs à voilure tournante.Indeed, the parameters obtained can be logically considered as simple variables which only have to be injected as data, in a single algorithm, that is to say compatible with a wide range of winged aircraft. rotating.

Citons maintenant divers documents relatifs aux aides au pilotage, outre le document EP0750238 équivalent au document US5892462 .Let us now cite various documents relating to piloting aids, in addition to the document EP0750238 equivalent to document US5892462 .

D'une manière générale, on trouve notamment dans la Circulaire N° 0236-2005.07.29, de transport Aviation Civile du Canada, des définitions et quelques brefs explication des divers systèmes d'avertissement et d'alarme d'impact (TAWS) embarqués, d'autres systèmes d'anticollision et des systèmes d'évitement d'obstacle à balayage frontal (en langue anglaise Forward Looking Terrain Avoidance « FLTA »).In general, we find in particular in Circular N ° 0236-2005.07.29, of Transport Aviation Civile du Canada, definitions and some brief explanations of the various on-board impact warning and alarm systems (TAWS). , other collision avoidance systems and forward looking terrain avoidance systems (FLTA).

Dans le même ordre d'idées, la Préconisation RTCA-309 relative aux futurs systèmes HTAWS, propose des fonctionnalités à prévoir pour ces systèmes dédiés aux hélicoptères.In the same vein, Recommendation RTCA-309 relating to future HTAWS systems, proposes functionalities to be provided for these systems dedicated to helicopters.

Le document XP010668914 (BARNHART et. al.) IEEE, US, Vol. 2 du 12 octobre 2003 pages 9A109-9A113, décrit un TAWS pour hélicoptère . Ce document indique qu'il est classique soit de manœuvrer la commande de roulis et d'ensuite commander un G maximum pour redresser l'aéronef, soit qu'une seconde trajectoire vise à éliminer ces manœuvres d'ailes et à maintenir un angle en mémoire tout en commandant un G maximal, ces deux trajectoires étant identiques (p9A106, col 2). Sur sa figure 4 montrant des trajectoires d'évitement, on voit une droite avant obstacle séparée d'une trajectoire ascensionnelle d'évitement quasiment rectiligne. Selon la page 9A107 col.2, dans une amélioration de navigation par référencement de terrain (TRNE), les données existantes dans l'aéronef (INS, RADALT et GPS) sont fusionnées grâce à un filtre de Kalman multi-niveau, pour tenter de positionner horizontalement l'aéronef par rapport à la base de données terrain.The document XP010668914 (BARNHART et. Al.) IEEE, US, Vol. 2 of 12 October 2003 pages 9A109-9A113, describes a TAWS for helicopter . This document indicates that it is classic either maneuver the roll control and then command a maximum G to right the aircraft, or a second trajectory aims to eliminate these wing maneuvers and maintain an angle in memory while commanding a maximum G, these two trajectories being identical (p9A106, col 2). On his figure 4 showing avoidance trajectories, we see a straight line before obstacle separated from an almost straight ascending avoidance trajectory. According to page 9A107 col. 2, in a navigation improvement by terrain referencing (TRNE), the data existing in the aircraft (INS, RADALT and GPS) are merged using a multi-level Kalman filter, in an attempt to position the aircraft horizontally with respect to the terrain database.

Le document US2002036574 décrit un programme d'ordinateur pour système d'alarme de proximité de terrain amélioré d'hélicoptère. sur la figure 6, un temps de réaction observé de 5 secondes et une distance d'arrêt requise en employant 10 degrés d'angle en prise d'altitude ou en maintenant l'altitude initiale, et juxtaposé à une trajectoire rectiligne.The document US2002036574 describes a computer program for a helicopter improved terrain proximity alarm system. in FIG. 6, an observed reaction time of 5 seconds and a stopping distance required by employing 10 degrees of angle in altitude gain or by maintaining the initial altitude, and juxtaposed to a straight trajectory.

Le document XP002526709 du 15 septembre 2006 (Section 8 - Appendix/Index ; page 8-23) "Emergency / anormal and normal procédures from the Airplane Flight Manual Supplement ", est un manuel pour l'aide au pilotage par alerte pour l'évitement de terrain, connue sous l'acronyme en langue anglaise « TAWS » (Terrain Avoidance Warning System). Cette aide doit permette d'indiquer, au fur et à mesure de leur rapprochement, les obstacles dangereux situés en avant de la trajectoire de l'aéronef prévue à un instant donné, dans une zone de danger. Cette indication est opérée par l'affichage de bulles (pop-up) à l'écran.The document XP002526709 of September 15, 2006 (Section 8 - Appendix / Index; page 8-23) "Emergency / anormal and normal procedures from the Airplane Flight Manual Supplement ", is a manual for piloting assistance by warning for terrain avoidance, known by the acronym in English" TAWS "(Terrain Avoidance Warning System). This aid should make it possible to indicate, as and when measurement of their approach, the dangerous obstacles located in front of the trajectory of the aircraft foreseen at a given moment, in a danger zone This indication is provided by the display of bubbles (pop-up) on the screen.

Le document XP002526710, FAA « Advisory Circular AC-27-1B-MG-18 » du 24 juin 2005 : « CHAPTER 3 AIRWORTHINESS STANDARDS TRANSPORT CATEGORY ROTORCRAFT (page 1 ) », est un extrait d'une réglementation relative aux systèmes d'alerte pour l'évitement de terrain pour hélicoptères (HTAWS) en vue d'améliorer les systèmes dits « Ground Proximity Warning Systems » ou « GPWS ».The document XP002526710, FAA “Advisory Circular AC-27-1B-MG-18” of June 24, 2005: “CHAPTER 3 AIRWORTHINESS STANDARDS TRANSPORT CATEGORY ROTORCRAFT (page 1 ) ”, Is an extract from a regulation relating to warning systems for terrain avoidance for helicopters (HTAWS) with a view to improving the so-called“ Ground Proximity Warning Systems ”or“ GPWS ”.

Le document FR2756256 décrit un indicateur de marge de puissance IPL pour un aéronef à voilure tournante. Cet indicateur est destiné à fournir des informations de marge de puissance disponible sur au moins un moteur et une boîte de transmission de l'aéronef en fonction des conditions de vol. C'est typiquement à partir des organes servant également de source de données en temps réel pour ce type d'indicateur, que l'invention procède à l'élaboration d'alerte. Mais de manière distincte à ce que prévoit ce document, l'invention définit une trajectoire d'évitement avec un tronçon proximal significatif d'un temps de transfert et une courbe d'évitement à tronçon distal en forme de courbe conique.The document FR2756256 describes an IPL power margin indicator for a rotary wing aircraft. This indicator is intended to provide information on the power margin available on at least one engine and one gearbox of the aircraft as a function of the flight conditions. It is typically from the units also serving as a source of real-time data for this type of indicator that the invention proceeds to generate an alert. But in a manner distinct from what this document provides, the invention defines an avoidance trajectory with a proximal section significant of a transfer time and an avoidance curve with a distal section in the form of a conical curve.

Le document EP1726973 décrit un procédé et un dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef à basse altitude. Selon une réalisation, une hauteur de garde est prédéterminée par le pilote ou peut être fonction de paramètres de l'aéronef, ce qui lui procure dans ce dernier cas un aspect dynamique.The document EP1726973 describes a method and a device for assisting the piloting of an aircraft at low altitude. According to one embodiment, a guard height is predetermined by the pilot or may be a function of parameters of the aircraft, which in the latter case gives it a dynamic aspect.

Le document FR1374954 propose un pilote automatique pour des vols d'aéronefs à très basse altitude, dans lequel des manœuvres sont limitées dans leurs effets à un minimum déterminé.The document FR1374954 offers an automatic pilot for very low altitude aircraft flights, in which maneuvers are limited in their effects to a determined minimum.

Le document FR2813963 décrit un affichage visuel d'informations d'évitement de collision avec le sol, dans un aéronef et spécialement d'un avion. Un facteur de commande comporte la distance à l'obstacle, mais également la variation de ladite distance, et la direction du vecteur de vitesse, selon qu'elle est ascendante, horizontale ou descendante.The document FR2813963 describes a visual display of ground collision avoidance information in a aircraft and especially an airplane. A control factor comprises the distance to the obstacle, but also the variation of said distance, and the direction of the speed vector, depending on whether it is ascending, horizontal or descending.

Pour éviter la surcharge d'informations et d'alarmes lors des phases de décollage et d'atterrissage, certaines informations sont inhibées dans la mesure où le point le plus bas est en dessous d'une altitude choisie et que la proximité de l'aéronef avec sa zone de posé correspond à un critère validé.To avoid the overload of information and alarms during the take-off and landing phases, certain information is inhibited insofar as the lowest point is below a chosen altitude and the proximity of the aircraft with its landing zone corresponds to a validated criterion.

A cette fin, des paramètres statiques et dynamiques sont pris en considération, dont des composantes du vecteur vitesse, et si applicable du vecteur d'accélération. Selon ce document, en phase d'approche, l'axe prédit peut être curviligne et le plan vertical n'est pas forcément plat.To this end, static and dynamic parameters are taken into account, including components of the speed vector, and if applicable of the acceleration vector. According to this document, in the approach phase, the predicted axis can be curvilinear and the vertical plane is not necessarily flat.

Le document FR2749545 décrit les fondements d'un système d'Indication de Première Limitation (IPL). Ce système détermine la marge de puissance disponible sur un ou plusieurs moteurs d'un aéronef, en fonction de ses conditions de vol. Le but est de permettre à un pilote de « retirer » l'information pertinente pour le pilotage.The document FR2749545 describes the foundations of an Indication of First Limitation (IPL) system. This system determines the power margin available on one or more engines of an aircraft, depending on its flight conditions. The goal is to allow a pilot to “remove” the relevant information for piloting.

Par ailleurs, ce document indique que l'information fournie par l'indicateur (IPL), outre l'affichage de visualisation, peut servir d'information de base pour l'élaboration d'une loi d'effort, permettant de prévenir le pilote lorsqu'il s'approche d'une limitation par des moyens physiques : durcissement d'un ressort ou vérin, vibrations par exemple.Furthermore, this document indicates that the information provided by the indicator (IPL), in addition to the display display, can serve as basic information for the development of a force law, making it possible to warn the pilot when it approaches a limitation by physical means: hardening of a spring or jack, vibrations for example.

Outre le document FR2749545 , les documents FR2749546 , FR2755945 , FR2756256 , FR2772718 , FR2809082 , FR2902407 et FR2902408 décrivent des caractéristiques propres à des Indicateurs de Première Limitation « IPL », et ont tous été déposés par la Demanderesse. Leur enseignement est intégré à la présente demande, pour éviter les répétitions superflues.Besides the document FR2749545 , the documents FR2749546 , FR2755945 , FR2756256 , FR2772718 , FR2809082 , FR2902407 and FR2902408 describe characteristics specific to "IPL" First Limitation Indicators, and have all been filed by the Applicant. Their teaching is integrated into the present application, to avoid unnecessary repetitions.

Le document FR2712251 décrit une aide au pilotage à basse altitude. Pour déterminer les obstacles dangereux et aider à les éviter, la position d'un point d'évitement optimal est calculée notamment à partir du vecteur de vitesse de l'hélicoptère. Un facteur de charge limite à cabrer dépend de la masse de l'hélicoptère notamment. Une alarme sonore est possible, en plus de l'affichage visuel. Une zone de recherche par secteur angulaire est limitée à une distance L de l'hélicoptère.The document FR2712251 describes a low-altitude piloting aid. To determine the dangerous obstacles and help to avoid them, the position of an optimal avoidance point is calculated in particular from the speed vector of the helicopter. A nose-up limit load factor depends on the mass of the helicopter in particular. An audible alarm is possible, in addition to the visual display. A search zone per angular sector is limited to a distance L from the helicopter.

Le document FR2853978 décrit un procédé et un dispositif de sécurisation du vol d'un aéronef en conditions de vol aux instruments hors infrastructures de vol aux instruments. On corrige une trajectoire théorique qui prend en compte les possibilités prévisionnelles de l'aéronef de manière à obtenir une route sécurisée que doit suivre l'aéronef. Cette route prend en compte les possibilités actuelles de l'aéronef, à travers des paramètres actuels (masse, performances, configuration) relatifs à l'aéronef; le point de vol actuel (altitude, position par rapport à la trajectoire théorique, vitesse) de l'aéronef; et aussi des paramètres actuels (vent, température, pression) relatifs à l'environnement extérieur.The document FR2853978 describes a method and a device for securing the flight of an aircraft in instrument flight conditions outside of instrument flight infrastructures. A theoretical trajectory is corrected which takes into account the forecast possibilities of the aircraft so as to obtain a secure route which the aircraft must follow. This route takes into account the current possibilities of the aircraft, through current parameters (weight, performance, configuration) relating to the aircraft; the current flight point (altitude, position relative to the theoretical trajectory, speed) of the aircraft; and also current parameters (wind, temperature, pressure) relating to the external environment.

Le document FR2886439 décrit une aide au pilotage à basse altitude, pour effectuer un vol contour ou tactique. Pour cette aide, une courbe optimale est déterminée en fonction de la vitesse de l'aéronef.The document FR2886439 describes a low-altitude piloting aid, for performing contour or tactical flight. For this aid, an optimum curve is determined as a function of the speed of the aircraft.

Le document US3245076 vise à employer de manière optimale les capacités de manœuvre de l'aéronef dans un pilote automatique.The document US3245076 aims to make optimum use of the maneuvering capabilities of the aircraft in an automatic pilot.

Le document US3396391 mentionne le recours à des représentations de l'accélération, ainsi que de facteurs de charge d'un l'aéronef pour calculer un trajet de vol. La vitesse d'un avion est prise en compte pour déterminer une hauteur au sol désirée.The document US3396391 mentions the use of representations of acceleration as well as aircraft load factors to calculate a flight path. The speed of an aircraft is taken into account in determining a desired height to the ground.

Le document US6347263 décrit un générateur d'alarme de terrain pour aéronef, qui présente une enveloppe d'alerte avec une limite inférieure formée d'après la moins élevée de valeur entre un angle de direction de vol et un gradient d'ascension possible.The document US6347263 describes an aircraft terrain alarm generator which has an alert envelope with a lower limit formed from the lesser value between a flight direction angle and a possible ascent gradient.

L'enveloppe d'alerte possède un premier segment entre deux points, et la prédiction d'ascension de l'aéronef est calculée en fonction de divers paramètres, tels que le cabrage prédictible, la portance, la trainée, le poids estimé de l'aéronef.The alert envelope has a first segment between two points, and the aircraft's climb prediction is calculated based on various parameters, such as the predictable pitch-up, lift, drag, estimated weight of the aircraft. aircraft.

Le document US6380870 décrit une détermination de la valeur en distance vers l'avant, pour un vol à grande vitesse, typiquement pour un avion. L'objectif est de rendre le vol le plus constant possible, en opérant une commutation entre une valeur à réaction variable vers une valeur à réaction constante à grande vitesse. Egalement, ceci limite les alertes parasites à faible vitesse.The document US6380870 describes a determination of the forward distance value, for high speed flight, typically for an airplane. The objective is to make the flight as constant as possible, by switching between a value with variable reaction to a value with constant reaction at high speed. Also, this limits spurious alerts at low speed.

Le document US6583733 décrit un système d'alerte de proximité au sol pour hélicoptère, avec un premier mode et un second mode de fonctionnement. Ces modes sont sélectionnés par le pilote. Un affichage destiné au pilote est illustré. Ce système est décrit comme un TAWS ou GPWS, qui intègre les spécificités de vol d'un giravion par rapport à un aéronef à voilure fixe. En outre, l'objectif est d'adapter le système au type de vol en cours, tout en prenant en compte les possibilités instantanées de l'appareil et en limitant les alertes parasites. A cette fin, des informations sont collectées depuis un GPS.The document US6583733 describes a ground proximity warning system for a helicopter, with a first mode and a second mode of operation. These modes are selected by the pilot. A display for the pilot is shown. This system is described as a TAWS or GPWS, which integrates the flight specifics of a rotorcraft compared to a fixed-wing aircraft. In addition, the objective is to adapt the system to the type of flight in progress, while taking into account the instantaneous possibilities of the aircraft and limiting parasitic alerts. For this purpose, information is collected from a GPS.

Le document US7064680 décrit un évitement d'obstacle à balayage frontal (FLTA) pour avion de ligne, qui classiquement fournit des alertes sonores sous forme d'avertissement (e.g. « terrain ») et d'avis (e.g. « Cabrer »). De plus, une fois la manœuvre d'évitement terminée et en fonction d'une projection à l'horizontale de l'avion préalablement ladite cette fin, est émise une alerte sonore avec à la fois un avertissement (e.g. « terrain ») et un avis de fin de danger (e.g. « clear », c'est-à-dire « clair »).The document US7064680 describes a frontal sweeping obstacle avoidance (FLTA) for airliner, which conventionally provides audible alerts in the form of a warning (eg “terrain”) and a warning (eg “Cabrer”). In addition, once the avoidance maneuver is completed and depending on a horizontal projection of the aircraft previously said end, an audible alert is emitted with both a warning (eg "terrain") and a end of danger notice (eg "clear", ie "clear").

Quant à la présente invention, elle vise à proposer une aide au pilotage adaptative, sécuritaire et fiable, en intégrant des données compatibles avec des approximations utiles, ainsi que significatives de la manœuvrabilité instantanée d'un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère, un aéronef convertible ou un drône.As for the present invention, it aims to provide adaptive, safe and reliable piloting assistance, by integrating data compatible with useful approximations, as well as significant for the instantaneous maneuverability of a rotary-wing aircraft, such as a helicopter. , a convertible aircraft or a drone.

Par exemple, une telle aide propose un HTAWS couplé logiquement à un IPL, qui exécute des algorithmes assurant l'intégration des données instantanées de manœuvrabilité, pour émettre des alertes sélectives suffisamment sûres et fiables, en particulier qui ne soient pas surabondantes.For example, such an aid proposes an HTAWS logically coupled to an IPL, which executes algorithms ensuring the integration of instantaneous maneuverability data, to issue selective alerts that are sufficiently safe and reliable, in particular which are not overabundant.

Les alertes ainsi rendues sélectives, peuvent comporter une alarme sonore dédiée, tout en restant efficaces, confortables c'est-à-dire peu intrusives.The alerts thus made selective can include a dedicated audible alarm, while remaining effective, comfortable, that is to say not intrusive.

Par exemple, une telle alarme sonore prend la forme d'un message vocal explicite et contextuel, audible par la personne aux commandes et allégeant son attention pour lui permettre de se concentrer sur les instruments de pilotage à actionner.For example, such an audible alarm takes the form of an explicit and contextual voice message, audible by the person at the controls and relieving his attention to allow him to concentrate on the piloting instruments to be operated.

A cet effet, l'invention est définie par les revendications.To this end, the invention is defined by the claims.

Divers modes de réalisation de procédé selon la revendication 1, de dispositif d'alerte de terrain selon la revendication 7 et d'aéronef à voilure tournante selon selon la revendication 9 et conformes à l'invention, sont décrits.Various embodiments of a method according to claim 1, of terrain warning device according to claim 7 and of a rotary wing aircraft according to claim 9 and in accordance with the invention are described.

Un exemple de l'invention vise un procédé d'élaboration d'alerte pour l'évitement de terrain par un aéronef à voiture tournante.An example of the invention relates to a method for generating an alert for the avoidance of terrain by an aircraft with a rotating car.

Ce procédé prévoit l'élaboration d'une trajectoire d'évitement qui comporte un tronçon proximal significatif d'un temps de transfert et une courbe d'évitement.This method provides for the development of an avoidance trajectory which comprises a proximal section significant of a transfer time and an avoidance curve.

Ledit tronçon proximal est étendu dans la continuation d'une trajectoire prévue, sur une distance qui traduit une durée applicable minimisée en fonction d'une feuille de route de l'aéronef.Said proximal section is extended in the continuation of a planned trajectory, over a distance which reflects an applicable duration minimized as a function of a route map of the aircraft.

Ladite courbe d'évitement comporte au moins un tronçon distal de profil conique, accolé au tronçon proximal et calculé en fonction de la manœuvrabilité instantanée de l'aéronef.Said avoidance curve comprises at least one distal section of conical profile, attached to the proximal section and calculated as a function of the instantaneous maneuverability of the aircraft.

Dans une mise en œuvre du procédé, le tronçon proximal est sensiblement rectiligne.In one implementation of the method, the proximal section is substantially rectilinear.

Dans une mise en œuvre du procédé, la durée applicable minimisée est en fonction d'une feuille de route et d'un paramètre traduisant le modèle de l'aéronef.In one implementation of the method, the minimized applicable duration is a function of a route map and a parameter reflecting the model of the aircraft.

Suivant une mise en œuvre du procédé, la durée applicable est minimisée en fonction d'une feuille de route, puis par division par au moins un ratio limitatif traduisant un paramètre de vol de l'aéronef.According to one implementation of the method, the applicable duration is minimized as a function of a route map, then by division by at least one limiting ratio reflecting a flight parameter of the aircraft.

Dans une réalisation, la courbe conique est de type propre, telle que parabole, ellipse ou hyperbole.In one embodiment, the conical curve is of its own type, such as a parabola, ellipse or hyperbola.

Selon une mise en œuvre du procédé, la courbe conique est calculée en temps réel, en fonction de données à jour produites par des équipements de vol, dont une valeur d'accélération verticale possible et / ou une valeur de la masse instantanée de l'aéronef à voilure tournante.According to one implementation of the method, the conical curve is calculated in real time, as a function of up-to-date data produced by flight equipment, including a possible vertical acceleration value and / or a value of the instantaneous mass of the aircraft. rotary wing aircraft.

Un autre exemple de l'invention vise un dispositif d'alerte de terrain.Another example of the invention relates to a terrain warning device.

Ce dispositif est logiquement couplé à un système indicateur de manœuvrabilité, par exemple un IPL.This device is logically coupled to a maneuverability indicator system, for example an IPL.

Selon un mode de réalisation, ce dispositif est au moins en partie embarqué, et comporte un équipement de vol avec un ordinateur de vol apte à exécuter un code qui permet la mise en œuvre du procédé ci-dessus.According to one embodiment, this device is at least partially on board, and comprises flight equipment with a flight computer capable of executing a code which allows the implementation of the above method.

Encore un autre exemple de l'invention vise un aéronef à voilure tournante, qui est soit un hélicoptère, soit un aéronef convertible, soit un drône à voilure tournante.Yet another example of the invention relates to a rotary wing aircraft, which is either a helicopter, or a convertible aircraft, or a rotary wing drone.

Selon une réalisation, cet aéronef est apte à mettre en œuvre le procédé évoqué ci-dessus et / ou comporte un dispositif d'alerte de terrain tel que mentionné.According to one embodiment, this aircraft is able to implement the method mentioned above and / or comprises a terrain warning device as mentioned.

Cet aéronef possède, dans un mode de réalisation, une alarme sonore prévue pour être déclenchée de manière sélective par l'alerte de terrain.This aircraft has, in one embodiment, an audible alarm intended to be triggered selectively by the terrain alert.

L'invention est maintenant décrite en référence des exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :

  • la figure 1 est une vue partielle schématique en perspective d'élévation longitudinale, qui illustre une réalisation d'aéronef à voilure tournante, ici un hélicoptère, équipé et apte à mettre en œuvre l'adaptation d'alertes de terrain conforme à l'invention, notamment en fonction de la manœuvrabilité de cet appareil ; sur cette figure sont représentés à des fins de comparaisons, les temps de transfert (TT) et les courbes d'évitement (CE) selon les techniques connues en partie supérieure (traits en tirets), ainsi que selon l'invention en partie inférieure (traits alternés discontinus) ;
  • la figure 2 est une vue partielle schématique en perspective d'élévation longitudinale, qui illustre une réalisation d'aéronef à voilure tournante, ici un aéronef convertible, équipé et apte à mettre en œuvre l'adaptation d'alertes de terrain conforme à l'invention ;
  • la figure 3 est une vue partielle schématique en perspective d'élévation longitudinale, qui illustre une réalisation d'aéronef à voilure tournante, ici un drône et son poste de radiocommande à distance, équipé et apte à mettre en œuvre l'adaptation d'alertes de terrain conforme à l'invention ;
  • la figure 4 est une vue partielle schématique qui illustre une réalisation de dispositif d'alerte de terrain pour d'aéronef à voilure tournante conforme à l'invention ; et
  • la figure 5 est un graphe logique qui illustre les principales étapes et phases conformes à l'invention, d'une réalisation de procédé d'alerte de terrain pour d'aéronef à voilure tournante, notamment en fonction de la manœuvrabilité de cet appareil.
The invention is now described with reference to the exemplary embodiments, given without limitation and illustrated by the appended drawings, in which:
  • the figure 1 is a schematic partial perspective view of longitudinal elevation, which illustrates an embodiment of a rotary wing aircraft, here a helicopter, equipped and able to implement implement the adaptation of field alerts in accordance with the invention, in particular as a function of the maneuverability of this device; in this figure are shown for comparison purposes, the transfer times (TT) and the avoidance curves (CE) according to known techniques in the upper part (dashed lines), as well as according to the invention in the lower part ( alternating broken lines);
  • the figure 2 is a schematic partial perspective view of longitudinal elevation, which illustrates an embodiment of a rotary wing aircraft, here a convertible aircraft, equipped and able to implement the adaptation of terrain alerts according to the invention;
  • the figure 3 is a schematic partial perspective view of longitudinal elevation, which illustrates an embodiment of a rotary wing aircraft, here a drone and its remote radio control station, equipped and able to implement the adaptation of terrain alerts in accordance with to invention;
  • the figure 4 is a schematic partial view which illustrates an embodiment of a terrain warning device for a rotary wing aircraft according to the invention; and
  • the figure 5 is a logic graph which illustrates the main steps and phases in accordance with the invention of an embodiment of a terrain warning method for a rotary-wing aircraft, in particular as a function of the maneuverability of this device.

Dans l'ensemble des figures 1 à 5, les éléments similaires sont désignés par les mêmes numéros de référence.Overall figures 1 to 5 , like elements are designated by the same reference numbers.

Sur les figures sont représentées trois directions X, Y et Z orthogonales les unes aux autres, qui forment un repère orthogonal X, Y, Z. Lorsque ceci est nécessaire, ce repère X, Y, Z est orthonormé, par exemple pour alléger les calculsIn the figures are shown three directions X, Y and Z orthogonal to each other, which form a reference orthogonal X, Y, Z. When this is necessary, this reference X, Y, Z is orthonormal, for example to lighten the calculations

Une direction X dite longitudinale, correspond aux longueurs ou dimensions principales des structures décrites. Ainsi, la direction longitudinale X définit l'axe d'avancement principal des aéronefs décrits, et la tangente à leur trajectoire instantanée en leur centre de gravité.A so-called longitudinal direction X corresponds to the main lengths or dimensions of the structures described. Thus, the longitudinal direction X defines the main axis of advance of the aircraft described, and the tangent to their instantaneous trajectory at their center of gravity.

Une autre direction Y dite transversale, correspond aux trajectoires ou coordonnées latérales des structures décrites ; ces directions longitudinale X et transversale Y sont parfois dites horizontales, par simplification.Another so-called transverse direction Y corresponds to the trajectories or lateral coordinates of the structures described; these longitudinal X and transverse Y directions are sometimes called horizontal, for simplicity.

Une troisième direction Z est dite d'élévation et correspond aux dimensions en hauteur et altitude des structures décrites : les termes haut / bas ou cabrer / piquer s'y réfèrent ; par simplification, cette direction Z est parfois dite verticale.A third direction Z is said to be elevation and corresponds to the height and altitude dimensions of the structures described: the terms up / down or nose up / nose up refer to them; for simplicity, this direction Z is sometimes called vertical.

Par exemple, le terme « cabrer » désigne une action sur la trajectoire, qui en rapproche vers le haut la tangente de ladite direction d'élévation, tandis que le terme « piquer » indique un rapprochement vers le bas de la trajectoire vers la direction longitudinale.For example, the term "nose-up" designates an action on the trajectory, which brings it closer upwardly to the tangent of said direction of elevation, while the term "to pitch" indicates a downward approach of the trajectory towards the longitudinal direction. .

Les directions X et Y définissent conjointement un plan X, Y dit principal à l'intérieur duquel s'inscrit le polygone de sustentation d'un l'aéronef décrit.The X and Y directions jointly define a so-called main X, Y plane within which the support polygon of an aircraft described is inscribed.

Sur les figures, la référence 1 désigne de façon générale un aéronef à voilure tournante ou giravion, au sens où il possède au moins un rotor 2 de propulsion et sustentation.In the figures, the reference 1 generally designates a rotary wing aircraft or rotorcraft, in the sense that it has at least one rotor 2 for propulsion and lift.

Autrement dit, les aéronefs 1 selon l'invention sont capables de décollages à la verticale et de vols de sustentation. Certains aéronefs 1 conformes à l'invention possèdent plusieurs rotors 2 de propulsion et sustentation, par exemple deux rotors 2 en tandem ou superposés. Une motorisation 44 est bien sûr prévue sur chaque aéronef 1.In other words, the aircraft 1 according to the invention are capable of vertical takeoffs and lift flights. Some aircraft 1 according to the invention have several propulsion and lift rotors 2, for example two rotors 2 in tandem or on top of each other. An engine 44 is of course provided on each aircraft 1.

Sur la figure 1, l'aéronef 1 est un giravion, et plus particulièrement un hélicoptère 3 conforme à l'invention, avec un rotor 2 unique de propulsion et sustentation, ainsi qu'un rotor 4 anti-couple sur sa queue.On the figure 1 , the aircraft 1 is a rotorcraft, and more particularly a helicopter 3 according to the invention, with a single propulsion and lift rotor 2, as well as an anti-torque rotor 4 on its tail.

Sur la figure 2, l'aéronef 1 est un appareil convertible 5 conforme à l'invention, pourvu de deux rotors 2 de propulsion et sustentation, qui sont orientables.On the figure 2 , the aircraft 1 is a convertible apparatus 5 according to the invention, provided with two propulsion and lift rotors 2, which are orientable.

La figure 3 montre un aéronef 1 inhabité à voilure tournante, ici un drône 6 et son poste 7 de radiocommande à distance, conformes à l'invention. Ce drône 6 possède un seul rotor 2 de propulsion et sustentation. Certains drônes 6 selon l'invention possèdent au moins deux rotors 2, parfois superposés et intégrés à un fuselage 8, par exemple en forme de soucoupe.The figure 3 shows an unmanned rotary-wing aircraft 1, here a drone 6 and its remote radio control station 7, in accordance with the invention. This drone 6 has a single rotor 2 for propulsion and lift. Certain drones 6 according to the invention have at least two rotors 2, sometimes superimposed and integrated into a fuselage 8, for example in the shape of a saucer.

Tous les aéronefs 1, 3, 5 et 6 conformes à l'invention possèdent au moins un équipement 9 électronique de vol, tel que celui qui est schématisé en traits pointillés sur la figure 4.All the aircraft 1, 3, 5 and 6 in accordance with the invention have at least one electronic flight device 9, such as that which is shown diagrammatically in dotted lines on the diagram. figure 4 .

Egalement, chaque équipement de vol 9 possède au moins une aide au pilotage telle que les dispositifs d'alerte de terrain 10 représentés sur les figures 1 à 5.Also, each flight equipment 9 has at least one piloting aid such as the terrain warning devices 10 shown in the figures. figures 1 to 5 .

Ces dispositifs 10 sont des systèmes d'avertissement et d'alarme d'impact, et typiquement mais non exclusivement des TAWS.These devices 10 are impact warning and alarm systems, and typically but not exclusively TAWS.

Chaque dispositif 10 d'avertissement et d'alarme d'impact permet de produire et de fournir à la personne (pilote ou opérateur à distance) qui conduit l'aéronef 1, une trajectoire d'évitement désignée en TA sur les figures 1 à 3.Each impact warning and alarm device 10 makes it possible to produce and supply the person (pilot or remote operator) who drives the aircraft 1, an avoidance trajectory designated in TA on the figures 1 to 3 .

Dans les exemples, chaque aéronef 1 possède une alarme 45, apte à être déclenchée par le dispositif 10. L'alarme 45 est sonore et / ou à affichage.In the examples, each aircraft 1 has an alarm 45, able to be triggered by the device 10. The alarm 45 is audible and / or displayed.

La trajectoire d'évitement TA est ici formée par deux tronçons contigus, dont l'un proximal à l'aéronef 1 qui est sensiblement rectiligne et dont la projection sur un plan transversal et longitudinal (X, Y) traduit le temps de transfert (TT).The avoidance trajectory TA is here formed by two contiguous sections, one of which is proximal to the aircraft 1 which is substantially rectilinear and whose projection on a transverse and longitudinal plane (X, Y) reflects the transfer time (TT ).

L'autre tronçon de la trajectoire d'évitement TA, dessine au moins en partie et / ou transitoirement une courbe et est distant à l'aéronef 1. On parle de tronçon distal ou curviligne.The other section of the avoidance trajectory TA, draws at least in part and / or transiently a curve and is distant from the aircraft 1. We speak of a distal or curvilinear section.

Sur la figure 1, ce tronçon curviligne est étendu de manière continue par rapport au tronçon proximal et présente une projection sur ledit plan transversal et longitudinal (X, Y) qui exprime le temps de parcours par l'aéronef 1 de sa courbe d'évitement (CE).On the figure 1 , this curvilinear section is extended continuously with respect to the proximal section and has a projection on said transverse and longitudinal plane (X, Y) which expresses the travel time by the aircraft 1 of its avoidance curve (CE).

Selon l'invention, le tronçon distal comporte, voire s'inscrit entièrement dans, une courbe conique, alors que dans les trajectoires en pointe de ski, celui-ci est en arc de cercle.According to the invention, the distal section comprises, or even fits entirely in, a conical curve, whereas in the ski-tip trajectories, the latter is in the arc of a circle.

A ce stade, il parait donc utile de procéder à quelques rappels sur la notion de courbe conique.At this stage, it therefore seems useful to recall the concept of a conical curve.

Les coniques forment une famille de courbes résultant de l'intersection d'un plan avec un cône de révolution. Les coniques sont dites propres, quand le plan sécant n'est pas perpendiculaire à l'axe du cône, et ne passe pas par son sommet. On verra que les tronçons curvilignes de la trajectoire d'évitement TA selon l'invention sont fréquemment de type conique propre.Conics form a family of curves resulting from the intersection of a plane with a cone of revolution. Conics are said to be clean, when the secant plane is not perpendicular to the axis of the cone, and does not pass through its vertex. We will see that the curvilinear sections of the avoidance trajectory TA according to the invention are frequently of their own conical type.

On distingue d'ailleurs trois sortes de coniques propres en fonction de l'angle d'inclinaison du plan sécant avec l'axe du cône : les ellipses, les paraboles et les hyperboles. Toutes ces courbes coniques propres peuvent donner le tracé de la courbe d'évitement CE de la trajectoire TA, selon l'invention.There are also three kinds of proper conics depending on the angle of inclination of the plane secant with the axis of the cone: ellipses, parabolas and hyperbolas. All these clean conical curves can give the trace of the avoidance curve CE of the trajectory TA, according to the invention.

Si les deux angles sont égaux, la courbe conique est une parabole. Une définition mono focale des coniques implique un foyer et une directrice.If the two angles are equal, the conical curve is a parabola. A mono focal definition of conics implies a focus and a directrix.

Plus couramment, une courbe conique est mise en équation algébrique du second ordre, en géométrie analytique affine, en considérant ces coniques comme des courbes planes, c'est-à-dire des courbes dont les coordonnées cartésiennes x et y des points selon X et Y respectivement, sont les solutions d'une équation polynômiale du second degré, de la forme : Ax 2 + Bxy + Cy 2 + Dx + Ey + F = 0 ;

Figure imgb0001
More commonly, a conic curve is put into a second order algebraic equation, in affine analytical geometry, by considering these conics as plane curves, that is to say curves whose Cartesian coordinates x and y of the points along X and Y respectively, are the solutions of a quadratic polynomial equation, of the form: Ax 2 + Bxy + Cy 2 + Dx + Ey + F = 0 ;
Figure imgb0001

Où A, B, C, D, E et F sont des coefficients de la courbe conique.Where A, B, C, D, E and F are the coefficients of the conical curve.

Le repère utilisé dans les exemples, est le repère formé par les trois directions orthogonales X, Y, Z, où x, y, z sont les variables des points de la courbe respectivement sur l'un desdits axes ou directions X, Y, Z.The frame of reference used in the examples, is the frame of reference formed by the three orthogonal directions X, Y, Z, where x, y, z are the variables of the points of the curve respectively on one of said axes or directions X, Y, Z .

Si E est non nul, une translation suivant l'axe X des variables y, annule F (F étant le foyer de la parabole). Alors, en posant p = - A / E, il est possible d'obtenir l'équation cartésienne réduite d'une parabole écrite : y = px2. Si D est non nul, l'équation réduite d'une parabole s'écrit : x = qy2.If E is not zero, a translation along the X axis of the variables y cancels F (F being the focus of the parabola). Then, by setting p = - A / E, it is possible to obtain the reduced Cartesian equation of a written parabola: y = px2. If D is not zero, the reduced equation of a parabola is written: x = qy2.

Dans le cas des paraboles, ces courbes coniques s'obtiennent par l'intersection d'un cône de révolution avec un plan, ladite parabole apparaissant quand ce plan est parallèle à l'une des génératrices dudit cône.In the case of parabolas, these conical curves are obtained by the intersection of a cone of revolution with a plane, said parabola appearing when this plane is parallel to one of the generatrices of said cone.

On considère que la parabole est donnée par son foyer F et sa directrice D. Alors, une projection O est obtenue par projection orthogonale du foyer F sur la directrice D. Un paramètre de la parabole est appelé « p », et correspond à la distance OF, qui forme un segment [FO]. Ce segment [FO] présente un milieu S. Alors, dans le repère X, Y, Z (que l'on considère orthonormé), où Z est de même direction et sens que le vecteur OF , on écrit l'équation de la parabole sous la forme : y = x2 / 2p.We consider that the parabola is given by its focus F and its directrix D. Then, a projection O is obtained by orthogonal projection of the focus F on the directrix D. A parameter of the parabola is called "p", and corresponds to the distance OF, which forms a segment [FO]. This segment [FO] has a midpoint S. Then, in the reference X, Y, Z (which we consider orthonormal), where Z is in the same direction and sense as the vector OF , we write the equation of the parabola in the form: y = x2 / 2p.

Ces précisions géométriques étant apportées, revenons à l'invention.These geometric details having been provided, let us return to the invention.

En général, le dispositif d'alerte de terrain 10 est au moins en partie embarqué, au sens où il est essentiellement situé à bord de l'aéronef 1. Cependant, dans des réalisations, des composants d'un tel dispositif 10 selon l'invention sont embarqués tandis que d'autres se trouvent à distance de l'aéronef 1.In general, the terrain warning device 10 is at least partly on board, in the sense that it is essentially located on board the aircraft 1. However, in embodiments, components of such a device 10 according to invention are on board while others are at a distance from the aircraft 1.

Par exemple, dans le cas particulier d'un drône 6 tel que sur la figure 3, ce dispositif d'alerte 10 est physiquement en partie embarqué à bord de l'aéronef 1, et en partie intégré à son poste 7 de radiocommande, voire déporté par une liaison de transfert de données 11 vers un centre dédié de calcul 12. Cette liaison 11 est une liaison de télécommunication sur la figure 3.For example, in the particular case of a drone 6 such as on the figure 3 , this warning device 10 is physically partly on board the aircraft 1, and partly integrated into its radio control station 7, or even deported by a data transfer link 11 to a dedicated computing center 12. This link 11 is a telecommunication link on the figure 3 .

Outre le dispositif 10 d'alerte, l'équipement de vol 9 comporte diverses autres fonctionnalités telles que des aides à la navigation, un pilotage automatique, un avertisseur de proximité de sol, un évitement d'obstacle à balayage frontal, un algorithme de descente prématurée, un système d'anticollision embarqué, un système d'avertissement de trafic et d'évitement d'abordage, un système de positionnement global, etc.In addition to the warning device 10, the flight equipment 9 includes various other functionalities such as navigation aids, automatic piloting, a ground proximity warning system, front-sweeping obstacle avoidance, an algorithm. descent, an on-board collision avoidance system, a traffic warning and collision avoidance system, a global positioning system, etc.

Notons d'ores et déjà que l'équipement de vol 9 ainsi que ses sous-ensembles tels que le dispositif 10, fonctionnent de manière itérative et en temps réel.It should already be noted that the flight equipment 9 as well as its sub-assemblies such as the device 10, operate iteratively and in real time.

Selon l'invention, l'équipement de vol 9 possède ce que l'on appellera ici un système indicateur de manœuvrabilité 13. Lui aussi fonctionne de manière itérative et en temps réel.According to the invention, the flight equipment 9 has what will be called here a maneuverability indicator system 13. It too operates iteratively and in real time.

Un tel système indicateur de manœuvrabilité 13 est à même de produire et / ou de fournir diverses données ou paramètres significatifs et contextuels, d'où il est possible grâce aux caractéristiques de l'invention, de disposer d'indicateurs de manœuvrabilité de l'aéronef 1.Such a maneuverability indicator system 13 is able to produce and / or provide various significant and contextual data or parameters, from which it is possible, thanks to the characteristics of the invention, to have aircraft maneuverability indicators. 1.

Par la suite, et pour clarifier l'exposé sans pour autant le limiter, on ne considère qu'un seul rotor 2 dit principal, sachant que l'Homme du métier est en mesure de mettre en œuvre l'invention sur le fondement de cet exposé, dans les divers cas où l'aéronef 1 possède plusieurs rotors 2 de propulsion et sustentation.Subsequently, and to clarify the description without limiting it, only one so-called main rotor 2 is considered, knowing that a person skilled in the art is able to implement the invention on the basis of this exposed, in the various cases where the aircraft 1 has several propulsion and lift rotors 2.

En effet, le système 13 prend dès lors en considération tous les rotors 2 de l'aéronef 1, et fournit donc des données traduisant la situation de l'ensemble de cet aéronef.In fact, the system 13 therefore takes into consideration all the rotors 2 of the aircraft 1, and therefore supplies data reflecting the situation of the whole of this aircraft.

Dans les exemples illustrés, le système indicateur de manœuvrabilité 13 comporte un indicateur de première Limitation ou IPL. Evidemment, d'autres systèmes 13 sont compatibles avec l'invention, à partir du moment où ils fournissent les données nécessaires, dont on verra la teneur plus bas.In the examples illustrated, the maneuverability indicator system 13 comprises a first Limitation indicator or IPL. Obviously, other systems 13 are compatible with the invention, as long as they provide the necessary data, the content of which will be seen below.

Dans une réalisation, le système indicateur de manœuvrabilité 13 reprend l'enseignement du document FR2756256 de manière à fournir des informations de marge de puissance disponible en fonction des conditions de vol. A partir de paramètres de pilotage et de valeurs des limitations d'utilisation du moteur, est élaboré un indicateur de marge de puissance exprimé en valeur de pas collectif notamment.In one embodiment, the maneuverability indicator system 13 takes up the teaching of the document FR2756256 so as to provide information on the available power margin as a function of the flight conditions. From control parameters and values of engine use limitations, a power margin indicator is developed, expressed in particular as a collective pitch value.

Comme indiqué précédemment, le système 13 à IPL calcule en permanence une marge de puissance disponible, sous la forme de valeur du pas collectif du rotor 2 dit « principal » de l'aéronef 1, qu'il s'agisse de l'hélicoptère 3, du convertible 5 ou du drône 6.As indicated previously, the IPL system 13 continuously calculates an available power margin, in the form of the collective pitch value of the so-called “main” rotor 2 of the aircraft 1, whether it is the helicopter 3. , convertible 5 or drone 6.

Cette valeur du pas collectif est donc disponible pour l'équipement de vol 9 et en particulier pour le dispositif 10 d'aide au pilotage.This collective pitch value is therefore available for the flight equipment 9 and in particular for the piloting aid device 10.

Cette valeur du pas collectif disponible correspond au produit de l'accélération verticale notée ici « Gz », possible à un instant donné, multipliée par un coefficient K proportionnel à la masse de l'aéronef 1. Le coefficient K est initialisé au décollage, et estimé en temps réel à l'instant choisi.This value of the available collective pitch corresponds to the product of the vertical acceleration noted here "Gz", possible at a given instant, multiplied by a coefficient K proportional to the mass of the aircraft 1. The coefficient K is initialized on take-off, and estimated in real time at the chosen time.

Dans la mesure où cette valeur Gz est assimilable à une constante lors du calcul de la courbe 24 conique de l'évitement CE, alors cette courbe prend la forme d'une parabole.Insofar as this value Gz is comparable to a constant during the calculation of the conical curve 24 of the avoidance CE, then this curve takes the form of a parabola.

Notons ici que l'équipement 9, tout comme le dispositif 10 et le système 13 comportent au moins un ordinateur 14, programmé en fonction de codes 15 informatiques (Figures 4 et 5).Note here that the equipment 9, just like the device 10 and the system 13 comprise at least one computer 14, programmed according to computer codes 15 ( Figures 4 and 5 ).

Notamment dans le dispositif 10 selon l'invention, le code 15 de programmation ou algorithme complet, a été conçu et écrit pour être compatible sans modification substantielle, à un nombre le plus large que possible de modèles d'aéronefs 1. Seules les données ou paramètres injectés dans ce code 15 permettent dès lors l'adaptation de l'invention à chaque type et / ou chaque configuration d'aéronef 1 à voilure tournante.In particular in the device 10 according to the invention, the programming code 15 or complete algorithm has been designed and written to be compatible without substantial modification, with the largest possible number of aircraft models 1. Only the models. data or parameters injected into this code 15 therefore allow adaptation of the invention to each type and / or each configuration of rotary wing aircraft 1.

Un exemple de fonctionnalité d'alerte de terrain qui prend en compte notamment de la marge de manœuvre de l'aéronef 1, est maintenant exposé en se reportant aux figures 1, 4 et 5.An example of a terrain alert functionality which takes into account in particular the room for maneuver of the aircraft 1, is now exposed with reference to the figures 1 , 4 and 5 .

Sur la figure 1, on voit un terrain 16 au dessus duquel l'aéronef 1 procède à un vol. Dans l'aéronef 1, et plus spécialement dans son équipement 9, est enregistrée une cartographie 17 qui reflète ce terrain 16 de survol.On the figure 1 , we see a terrain 16 above which the aircraft 1 performs a flight. In the aircraft 1, and more especially in its equipment 9, a map 17 is recorded which reflects this overflight terrain 16.

Cependant, une partie des enregistrements utiles à l'équipement 9 sont parfois déportés hors de l'aéronef 1, notamment dans le cas du drône 6.However, some of the recordings useful for the equipment 9 are sometimes deported outside the aircraft 1, in particular in the case of the drone 6.

Sur ce terrain 16, se trouve un obstacle 18. De son côté, l'aéronef suit un plan 19 de vol enregistré dans l'équipement 9, selon lequel est définie une trajectoire 20 prévue pour le vol, qui est schématisée sur la figure 1 par une droite, par souci de simplification.On this terrain 16, there is an obstacle 18. For its part, the aircraft follows a flight plan 19 recorded in the equipment 9, according to which is defined a trajectory 20 provided for the flight, which is shown diagrammatically on the diagram. figure 1 by a straight line, for the sake of simplicity.

On voit que l'obstacle 18 est placé sur la trajectoire prévue 20, à une certaine distance 21 en avant de l'aéronef 1, de sorte qu'il existe un risque de collision.It can be seen that the obstacle 18 is placed on the planned trajectory 20, at a certain distance 21 in front of the aircraft 1, so that there is a risk of collision.

Comme on l'a vu, l'invention propose d'émettre au moment le plus opportun, une alerte exprimant ce risque, tout en permettant à l'aéronef 1 de voler au plus près possible du terrain 16.As we have seen, the invention proposes to emit at the most opportune moment an alert expressing this risk, while allowing the aircraft 1 to fly as close as possible to the terrain 16.

On voit aussi sur la figure 1, une distance d'anticipation 22, c'est-à-dire la distance entre l'obstacle 18 et la position de l'aéronef 1 au moment T0 où l'alerte est émise. On rappelle qu'usuellement, cette distance 22 est calculée en fonction de la vitesse de vol de l'aéronef 1.We also see on the figure 1 , an anticipation distance 22, that is to say the distance between the obstacle 18 and the position of the aircraft 1 at the moment T0 when the alert is issued. We call back that usually, this distance 22 is calculated as a function of the flight speed of the aircraft 1.

L'alerte n'intervient que si l'obstacle 18 est sur la trajectoire 20 prévue de l'aéronef 1, et à l'intérieur de la distance 22 aussi appelée zone de danger.The alert only intervenes if the obstacle 18 is on the intended trajectory 20 of the aircraft 1, and within the distance 22 also called the danger zone.

Sur la figure 1, la trajectoire d'évitement classique TA en tirets qui correspond au temps de transfert TT abouté à l'arc de cercle CE, montre bien les inconvénients des technologies basées sur la vitesse de vol (souvent vitesse de vol multipliée par un temps de transfert donné, le plus souvent constant).On the figure 1 , the classic TA avoidance trajectory in dashes which corresponds to the transfer time TT abutting the circular arc CE, clearly shows the drawbacks of technologies based on flight speed (often flight speed multiplied by a given transfer time , most often constant).

En synthèse, la distance d'anticipation est excessive par rapport aux ressources effectives de l'aéronef 1, qui en outre évite l'obstacle 18 en le survolant à une hauteur nettement supérieure à ce que lui impose véritablement le respect des consignes de vol, du contexte réel et de sécurité.In summary, the anticipation distance is excessive in relation to the effective resources of the aircraft 1, which furthermore avoids the obstacle 18 by flying over it at a height markedly greater than what it really requires to comply with the flight instructions, real context and security.

Pour améliorer les systèmes d'alerte de terrain, notamment en réduisant la distance d'anticipation 22, en éliminant également les alertes inutiles et en permettant d'éviter les obstacles au plus près, la marge de manœuvrabilité de l'aéronef 1 est notamment prise en compte selon l'invention.To improve the terrain warning systems, in particular by reducing the anticipation distance 22, also by eliminating unnecessary alerts and by making it possible to avoid obstacles as closely as possible, the maneuverability margin of the aircraft 1 is in particular taken into account according to the invention.

On a vu que selon l'invention, la valeur de la vitesse de vol n'est pas prépondérante dans la détermination de la trajectoire d'évitement TA, car on prend pour former cette trajectoire TA :

  • un temps de transfert TT limité à l'instar du temps de réaction 23 sur la figure 1, par exemple de l'ordre de 0,5 à 2 secondes, ceci correspondant à un tronçon proximal 25, sensiblement rectiligne, derrière lequel on accole ;
  • une courbe d'évitement CE en forme de tronçon distal 24 et comportant une courbe conique, par exemple parabolique, qui est fonction de la manœuvrabilité instantanée de l'aéronef 1.
We have seen that according to the invention, the value of the flight speed is not preponderant in the determination of the avoidance trajectory TA, because we take to form this trajectory TA:
  • a limited TT transfer time like the reaction time 23 on the figure 1 , for example of the order of 0.5 to 2 seconds, this corresponding to a proximal section 25, substantially rectilinear, behind which one adjoins;
  • an avoidance curve CE in the form of a distal section 24 and comprising a conical curve, for example parabolic, which is a function of the instantaneous maneuverability of the aircraft 1.

Donc, pour un aéronef 1 fortement manœuvrable et / ou dans un contexte de vol exigeant, la trajectoire d'évitement TA = tronçon 25 + tronçon 24, est courte, c'est-à-dire inscrite dans une distance d'anticipation 22 moins étendue suivant la direction longitudinale X, que la distance 22 calculée pour un aéronef 1 moins manœuvrable et / ou dans un contexte de vol moins exigeant.Therefore, for a highly maneuverable aircraft 1 and / or in a demanding flight context, the avoidance trajectory TA = section 25 + section 24, is short, that is to say included in an anticipation distance 22 minus extended in the longitudinal direction X, than the distance 22 calculated for an aircraft 1 less maneuverable and / or in a less demanding flight context.

Par conséquent, ci-dessus, l'alerte de terrain est émise par le dispositif 10 à une distance 22 moindre de l'obstacle 18, dans le premier cas que dans le second.Consequently, above, the terrain alert is emitted by the device 10 at a less distance 22 from the obstacle 18, in the first case than in the second.

Comme évoqué, le temps de réaction 23 auquel correspond un tronçon proximal 25 est évalué notamment en fonction de la feuille de route 41 du vol effectué par l'aéronef 1.As mentioned, the reaction time 23 to which a proximal section 25 corresponds is evaluated in particular as a function of the route map 41 of the flight performed by the aircraft 1.

Ainsi, si le vol est une mission militaire tactique opérée par un aéronef 1 moderne, léger et puissant, ce temps de réaction 23 sera par exemple de l'ordre de 0,5 à 1 seconde. Si le vol est un simple transport opéré par un aéronef 1 basique de fort tonnage, ce temps de réaction 23 sera par exemple de l'ordre de 1 à 2 secondes.Thus, if the flight is a tactical military mission operated by a modern, light and powerful aircraft 1, this reaction time 23 will for example be of the order of 0.5 to 1 second. If the flight is a simple transport operated by a basic aircraft 1 of high tonnage, this reaction time 23 will for example be of the order of 1 to 2 seconds.

Bien sûr, la valeur finalement fixée de ce temps de réaction 23 peut être d'abord évaluée en fonction notamment de la feuille de vol 41, puis ajustée en fonction de valeurs contextuelles, telles que des paramètres variables significatifs de l'état de l'aéronef 1 à l'orée de l'évitement, par exemple obtenus en temps réel.Of course, the finally fixed value of this reaction time 23 can first be evaluated as a function in particular of the flight sheet 41, then adjusted as a function of contextual values, such as variable parameters significant of the state of the air. aircraft 1 on the verge of avoidance, for example obtained in real time.

Dans un exemple, le temps de transfert TT / 23 qui définit le tronçon 25 proximal est calculé par le dispositif 10, comme suit.In one example, the TT / 23 transfer time that defines the proximal section 25 is calculated by device 10, as follows.

Tout d'abord, une valeur de temps ou durée applicable initialement, comprise entre approximativement 0,5 seconde et 2 secondes, est déterminée en fonction du modèle de l'aéronef 1.First, an initially applicable time or duration value of between approximately 0.5 seconds and 2 seconds is determined based on the model of aircraft 1.

Puis, une pondération de limitation est effectuée sur cette durée applicable initialement, en fonction de la feuille de route 41. Cette pondération est par exemple une première limitation, telle qu'une division par un premier ratio limitatif.Then, a limitation weighting is carried out over this initially applicable period, as a function of the roadmap 41. This weighting is for example a first limitation, such as a division by a first limiting ratio.

Dans une mise en œuvre, ce premier ratio est de l'ordre de 1 pour un vol de croisière, et de l'ordre de 1,1 à 2 pour un vol militaire tactique. Ceci fournit un temps de transfert TT / 23 qui est pris en compte pour la détermination d'alerte de terrain, par le dispositif 10.In one implementation, this first ratio is of the order of 1 for a cruising flight, and of the order of 1.1 to 2 for a tactical military flight. This provides a TT / 23 transfer time which is taken into account for the terrain alert determination, by device 10.

Dans une autre mise en œuvre, un ajustement est encore apporté pour aboutir à un temps de transfert TT / 23 doublement minoré. Ainsi, le temps TT fourni par division de la durée applicable initialement par le premier ratio, est encore limité par division, cette fois-ci en fonction d'un paramètre traduisant une augmentation du risque acceptable, ici l'expérience de la personne aux commandes de l'aéronef 1.In another implementation, further adjustment is made to result in a doubly reduced TT / 23 transfer time. Thus, the TT time provided by dividing the duration initially applicable by the first ratio is still limited by division, this time as a function of a parameter reflecting an acceptable increase in risk, here the experience of the person in charge. of the aircraft 1.

Une mise en œuvre prévoit que paramètre de deuxième limitation traduit le degré d'expertise de pilotage. Si le pilote ou l'opérateur au sol est expérimenté, ce paramètre de deuxième limitation est de l'ordre de 1,1 à 1,3, par exemple 1,25. Si le pilote ou l'opérateur au sol est normalement qualifié, ce paramètre de deuxième limitation est de l'ordre de 1.One implementation provides that the second limitation parameter reflects the degree of piloting expertise. If the pilot or the ground operator is experienced, this second limitation parameter is of the order of 1.1 to 1.3, for example 1.25. If the pilot or the ground operator is normally qualified, this second limitation parameter is of the order of 1.

Une autre mise en œuvre prévoit que paramètre de deuxième limitation traduit le facteur de priorité de la mission. Si la mission est hautement prioritaire, et inclut un risque intrinsèque comme en temps de guerre, le paramètre de deuxième limitation est de l'ordre de 1,1 à 1,2, par exemple 1,15. Si la mission est d'une importance plus courante, ce paramètre de deuxième limitation est de l'ordre de 1.Another implementation provides that the second limitation parameter reflects the priority factor of the mission. Yes the mission is a high priority, and includes an intrinsic risk as in wartime, the second limitation parameter is of the order of 1.1 to 1.2, for example 1.15. If the mission is of more common importance, this second limitation parameter is of the order of 1.

Notons que selon l'invention, le tronçon 25 proximal n'est pas systématiquement rectiligne. En fait, il est obtenu dans certaines réalisations, par continuation de la trajectoire 20 prévue, qu'elle soit droite ou curviligne, durant le temps TT obtenu et noté en 23.Note that according to the invention, the proximal section 25 is not systematically rectilinear. In fact, it is obtained in some embodiments by continuation of the trajectory 20 provided, whether straight or curvilinear, during the time TT obtained and noted at 23.

Ainsi, avec l'invention, il est possible d'améliorer encore la sécurité et la fiabilité de l'alerte d'évitement, en prenant en considération des données qui traduisent à un moment donné, l'état structural véritable de l'aéronef 1, c'est-à-dire de raccourcir encore, si cela est possible, les distances 21 et 22.Thus, with the invention, it is possible to further improve the safety and reliability of the avoidance alert, by taking into consideration data which translates at a given moment, the true structural state of the aircraft 1 , that is to say to further shorten, if possible, the distances 21 and 22.

En effet, pour un aéronef 1 donné, notamment selon les conditions instantanées de fonctionnement (dont les températures et pressions influant sur la motorisation 44) et selon son état instantané de masse, et avec une feuille de route 41 identique, face à un obstacle 18 similaire, posséder des ressources d'évitement distinctes, en termes de temps de réponse et marge d'accélération verticale Gz en particulier.Indeed, for a given aircraft 1, in particular according to the instantaneous operating conditions (including the temperatures and pressures influencing the engine 44) and according to its instantaneous state of mass, and with an identical roadmap 41, facing an obstacle 18 similar, having distinct avoidance resources, in terms of response time and vertical acceleration margin Gz in particular.

Autrement dit, on veut prendre en compte la performance réelle de l'aéronef 1, à un moment donné, ceci pour éviter toutes les fausses alertes et réduire le plus possible les éloignements par rapport à la trajectoire prévue 20.In other words, we want to take into account the real performance of the aircraft 1, at a given moment, in order to avoid all false alarms and to reduce as much as possible the distances from the planned trajectory 20.

A cette fin, le tronçon conique 24 définit selon l'invention, en abscisse suivant la direction longitudinale X, au moins une partie de la courbe d'évitement CE en fonction d'une valeur de célérité atteignable (par ralentissement admissible) par l'aéronef 1 à l'issue du temps de transfert 23, et en ordonnée en fonction de la capacité d'accélération verticale Gz de cet aéronef 1, à l'issue du temps de transfert 23.To this end, the conical section 24 defines according to the invention, on the abscissa in the longitudinal direction X, at least part of the avoidance curve CE as a function of a value of attainable speed (by permissible deceleration) by the aircraft 1 at the end of the transfer time 23, and on the y-axis as a function of the vertical acceleration capacity Gz of this aircraft 1, at the end of the transfer time 23.

Dès lors, la courbe conique 24 est relativement proche de la trajectoire prévue 25 et donc de la direction longitudinale X (dite « horizontale »), si la manœuvrabilité de l'aéronef 1 est faible. Ceci se traduit forcément par un allongement de la distance 22 d'anticipation.Consequently, the conical curve 24 is relatively close to the planned trajectory 25 and therefore to the longitudinal direction X (called “horizontal”), if the maneuverability of the aircraft 1 is low. This necessarily results in an extension of the anticipation distance 22.

A l'inverse, la courbe conique 24 est momentanément capable de diverger fortement de la trajectoire prévue 25 et donc de se rapprocher de la direction d'élévation Z (dite « verticale ») en allant vers le haut, si la manœuvrabilité de l'aéronef 1 est élevée. Ceci se traduit forcément par un raccourcissement de la distance 22 d'anticipation.Conversely, the conical curve 24 is momentarily capable of strongly deviating from the planned trajectory 25 and therefore of approaching the direction of elevation Z (called "vertical") going upwards, if the maneuverability of the aircraft 1 is high. This necessarily results in a shortening of the anticipation distance 22.

Cette aptitude de l'aéronef 1 à momentanément diverger en cabré de la trajectoire prévue 25, est traduite de manière significative, par une valeur d'augmentation de l'angle 26 du pas collectif du rotor 2 de sustentation et propulsion.This ability of the aircraft 1 to momentarily diverge in nose-up from the planned trajectory 25, is translated significantly, by an increase in the angle 26 of the collective pitch of the lift and propulsion rotor 2.

En particulier, cette valeur d'augmentation de l'angle 26 est appelée marge de pas collectif 27. Ceux-ci sont représentés schématiquement à la figure 1.In particular, this value of increasing the angle 26 is called the collective pitch margin 27. These are shown schematically on figure 1 .

De tels paramètres de manœuvrabilité, à savoir le pas collectif 26 et la marge de pas collectif 27, sont obtenus de manière judicieuse grâce à une réalisation préférée de l'invention.Such maneuverability parameters, namely the collective pitch 26 and the collective pitch margin 27, are judiciously obtained by virtue of a preferred embodiment of the invention.

Pour obtenir la marge disponible d'accélération verticale Gz, on couple d'un point de vue logique le dispositif 10 d'aide au pilotage, par exemple un TAWS, avec le système d'alerte d'évitement 13, par exemple un IPL. Ceci est représenté par la flèche 28 sur la figure 4 et ne nécessite que peu ou pas de câblage additionnel, et les moyens supplémentaires de traitement à prévoir dans ce cas, sont le plus souvent limité à du code 15 de programmation de l'ordinateur 14.To obtain the available vertical acceleration margin Gz, the piloting aid device 10, for example a TAWS, is coupled from a logical point of view with the avoidance warning system 13, for example an IPL. This is represented by the arrow 28 on the figure 4 and requires little or no additional wiring, and the additional processing means to be provided in this case are most often limited to code 15 for programming the computer 14.

Dans les équations de calcul de la courbe 24 d'évitement, cette marge disponible d'accélération verticale Gz est désignée par ΔGz (delta de Gz). Il se trouve qu'à partir du pas collectif 26, ΔGz définit une augmentation 27 de cet angle de pas, sur les pales du rotor 2.In the equations for calculating the avoidance curve 24, this available margin of vertical acceleration Gz is denoted by ΔGz (delta of Gz). It turns out that from the collective pitch 26, ΔGz defines an increase 27 of this pitch angle, on the blades of the rotor 2.

Ceci représente une valeur à la fois approximative mais admissible, telle que l'angle 27 correspond à : ΔGz = (K x Gz), où est un coefficient K qui représente la masse instantanée de l'aéronef 1 au moment du calcul, c'est-à-dire à l'instant T0.This represents a value which is both approximate but admissible, such that the angle 27 corresponds to: ΔGz = (K x Gz), where is a coefficient K which represents the instantaneous mass of the aircraft 1 at the time of calculation, c ' that is to say at time T0.

De fait, avec le calcul du coefficient K en fonction de la masse de l'aéronef 1, et puisque la marge 27 ou ΔGz disponible d'accélération verticale Gz traduit la force Fz (voir figure 3) suivant la direction d'élévation Z que le rotor 2 est capable de développer, il est possible de d'obtenir une valeur significative de l'accélération verticale Gz, à partir des paramètres introduits depuis le système 13 vers le dispositif 10.In fact, with the calculation of the coefficient K as a function of the mass of the aircraft 1, and since the margin 27 or ΔGz available for vertical acceleration Gz reflects the force Fz (see figure 3 ) according to the direction of elevation Z that the rotor 2 is capable of developing, it is possible to obtain a significant value of the vertical acceleration Gz, from the parameters introduced from the system 13 to the device 10.

A partir de cette valeur instantanée de Gz, cette dernière est introduite dans une fonction conique 24, afin de fournir la courbe d'évitement CE selon l'invention.From this instantaneous value of Gz, the latter is introduced into a conical function 24, in order to provide the avoidance curve CE according to the invention.

Dans une réalisation, la valeur instantanée de Gz est introduite dans une fonction conique 24 et fournit une ébauche de courbe d'évitement CE, qui est ensuite ajustée en fonction de paramètres de manœuvrabilité ou de données contextuelles additionnelles.In one embodiment, the instantaneous value of Gz is fed into a conical function 24 and provides a draft avoidance curve CE, which is then adjusted as a function of maneuverability parameters or additional contextual data.

Notons que la fonction conique 24 de la courbe d'évitement CE, est ainsi fonction de la marge de puissance, ou du moins d'accélération verticale Gz, de l'aéronef 1, à l'instant T0.Note that the conical function 24 of the avoidance curve CE is thus a function of the power margin, or at least of vertical acceleration Gz, of the aircraft 1, at the instant T0.

A partir de cet instant T0, se déduisent selon l'invention, le tronçon 25 proximal de transfert, et la fonction conique 24 de la courbe d'évitement CE. La somme des projections 23 du tronçon 25, et d'une projection 29 de la courbe conique 24 d'évitement sur la direction longitudinale X est visiblement moindre que les distances TT et 21 obtenues avec les technologies classiques.From this instant T0, the proximal transfer section 25 and the conical function 24 of the avoidance curve CE can be deduced according to the invention. The sum of the projections 23 of the section 25, and of a projection 29 of the conical avoidance curve 24 on the longitudinal direction X is visibly less than the distances TT and 21 obtained with conventional technologies.

Dans des modes de réalisation, divers paramètres désignés en 30 sur la figure 4, sont pris en compte et intégrés à l'évaluation de la trajectoire TA d'évitement propre à l'invention, car ils influent la manœuvrabilité de l'aéronef 1, dont :

  • son environnement de vol (température et pression atmosphérique ambiantes, altitude, conditions atmosphériques, visibilité, etc.) ;
  • sa phase de vol (décollage, croisière, approche, posé, etc.) ;
  • son état fonctionnel initial lors du vol donné (état de maintenance, vieillissement, remplissage réservoirs, chargement à bord, équipements embarqués, etc.) ;
  • son état instantané (paramètres de fonctionnement à un instant donné, tels que température / pression des fluides et flux, masse totale de l'appareil, puissance motrice disponible, mode de pilotage à vue ou aux instruments, etc.) ;
  • sa feuille de route 41 (mission civile ou militaire, tactique ou de simple transport, sauvetage, etc.).
In embodiments, various parameters designated at 30 on the figure 4 , are taken into account and integrated into the evaluation of the avoidance trajectory TA specific to the invention, because they influence the maneuverability of the aircraft 1, including:
  • its flight environment (ambient temperature and atmospheric pressure, altitude, atmospheric conditions, visibility, etc.);
  • its phase of flight (take-off, cruise, approach, touchdown, etc.);
  • its initial functional state during the given flight (state of maintenance, aging, filling tanks, loading on board, on-board equipment, etc.);
  • its instantaneous state (operating parameters at a given instant, such as temperature / pressure of fluids and flow, total mass of the device, available motive power, visual or instrument piloting mode, etc.);
  • its roadmap 41 (civil or military mission, tactical or simple transport, rescue, etc.).

L'intégration des paramètres 41, 17, 19 et 30 est schématisée par la flèche 31 sur la figure 4. Il s'agit d'un couplage d'un point de vue logique entre le dispositif d'aide au pilotage 10, par exemple un TAWS, avec le système d'alerte 13 indicateur de manœuvrabilité.The integration of parameters 41, 17, 19 and 30 is shown schematically by arrow 31 on the figure 4 . From a logical point of view, this is a coupling between the piloting aid device 10, for example a TAWS, with the warning system 13 maneuverability indicator.

En se reportant à la figure 5, une mise en œuvre du procédé selon l'invention est schématisée et résumée ci-dessous.Referring to the figure 5 , an implementation of the method according to the invention is shown schematically and summarized below.

Dans cet exemple, des paramètres instantanés tels que la température 32 à la motorisation 44 de l'aéronef 1, la pression 33 à cette motorisation 44 ainsi que du couple 34 effectif au rotor 2, sont injectés logiquement dans le système 13 indicateur de manœuvrabilité 13, par exemple un IPL.In this example, instantaneous parameters such as the temperature 32 at the engine 44 of the aircraft 1, the pressure 33 at this engine 44 as well as the torque 34 effective at the rotor 2, are logically injected into the system 13 maneuverability indicator 13 , for example an IPL.

Ce procédé est itératif si nécessaire, et l'injection des paramètres 32 à 34 est l'étape de début d'une boucle logique, au temps T0.This method is iterative if necessary, and the injection of parameters 32 to 34 is the step of starting a logic loop, at time T0.

Sur la base de ces paramètres 32, 33 et 34 notamment, le système 13 indicateur de manœuvrabilité 13 calcule une valeur instantanée de marge de puissance disponible, désignée en 35. On a vu plus haut comment ceci est opéré selon l'invention.On the basis of these parameters 32, 33 and 34 in particular, the maneuverability indicator system 13 calculates an instantaneous value of the available power margin, designated at 35. We have seen above how this is operated according to the invention.

A une étape 36 (illustré par un agencement intégrateur également désigné en 36), des paramètres dits statiques 37 sont intégrés, et en particulier des paramètres 37 traduisant de manière significative le modèle de l'aéronef 1 (mémorisés au sein de l'équipement 9, par exemple via l'ordinateur 14 ou une liaison 11).In a step 36 (illustrated by an integrating arrangement also designated as 36), so-called static parameters 37 are integrated, and in particular parameters 37 significantly reflecting the model of the aircraft 1 (stored within the equipment 9 , for example via the computer 14 or a link 11).

C'est également à cette étape 36 que sont intégrés comme illustré par la flèche 31, d'autres paramètres significatifs, dont le plan de vol 19.It is also at this step 36 that, as illustrated by arrow 31, other significant parameters are integrated, including the flight plan 19.

L'étape 36 permet en outre la production du temps de transfert TT = 23, et donc du tronçon proximal 25.Step 36 also allows the production of the transfer time TT = 23, and therefore of the proximal section 25.

A une étape 38 ultérieure, est déduite une marge de pas collectif 27, atteignable à instant T0, par l'aéronef 1. On a vu que par approximation satisfaisante, on pouvait dire que la force Fz d'ascension verticale pouvant être développée par le rotor 2 est significative, voire égale, à K fois Gz, ceci étant fonction de la marge 27 de pas collectif. Ceci correspond à l'équation : Fz = (K . Gz).At a subsequent step 38, a collective pitch margin 27 is deduced, attainable at instant T0, by the aircraft 1. We have seen that by satisfactory approximation, it could be said that the vertical ascent force Fz can be developed by the rotor 2 is significant, or even equal, to K times Gz, this being a function of the collective pitch margin 27. This corresponds to the equation: Fz = (K. Gz).

Ensuite, à une étape 39, sont définis les tronçons proximal 25 et curvilignes 24 de la courbe d'évitement CE, c'est-à-dire la trajectoire d'évitement TA (qui peut être éventuellement ajustée ultérieurement).Then, in a step 39, the proximal 25 and curvilinear 24 sections of the avoidance curve CE are defined, that is to say the avoidance trajectory TA (which may optionally be adjusted subsequently).

Cette trajectoire TA, est élaborée de manière à correspondre à l'équation suivante : TA = TT + 1 / 2 Gz TT 2 .

Figure imgb0002
This trajectory TA is developed so as to correspond to the following equation: YOUR = TT + 1 / 2 Gz TT 2 .
Figure imgb0002

Où le temps TT est égal à la durée 23 calculée.Where the time TT is equal to the calculated duration 23.

A une étape ultérieure 40, on estime les résultats de cette équation dans l'hypothèse d'une courbe transitoire d'évitement (non appliquée autrement que comme valeur transitoire de calcul) qui est circulaire, pour en déduire une valeur R qui définit un rayon de cette courbe transitoire d'évitement.At a subsequent step 40, the results of this equation are estimated on the assumption of a transient avoidance curve (not applied other than as a transient calculation value) which is circular, in order to deduce a value R which defines a radius of this transient avoidance curve.

On lit alors : W 1 2 fois R = Gz = V 1 2 / R ;

Figure imgb0003
Où : W1 (Oméga) est l'accélération de l'aéronef 1, et V1 sa vitesse.We then read: W 1 2 time R = Gz = V 1 2 / R ;
Figure imgb0003
Where: W1 (Omega) is the acceleration of aircraft 1, and V1 its speed.

Intervient alors une approximation supplémentaire, suite à ce premier calcul, pour dire que puisque : (W1) = (V1) / R ;
On obtient une courbe conique 24 telle que : R = V 1 2 / Gz = V 1 2 / valeur de 27 marge pas collectif .

Figure imgb0004
There is then an additional approximation, following this first calculation, to say that since: (W1) = (V1) / R;
We obtain a conical curve 24 such that: R = V 1 2 / Gz = V 1 2 / value of 27 margin not collective .
Figure imgb0004

Notons que si R est infini, la marge 27 est inexistante, c'est-à-dire nulle.Note that if R is infinite, the margin 27 is non-existent, that is to say zero.

Comme on l'a vu, pour éviter les alarmes erronées produites dans les giravions par les TAWS actuels, notamment en vol tactique, il est utile que la distance qui définit la zone de danger soit la plus courte possible, tout en maintenant une sécurité maximale.As we have seen, to avoid false alarms produced in rotorcraft by current TAWS, especially in tactical flight, it is useful for the distance that defines the danger zone to be as short as possible, while maintaining maximum safety. .

Apportons quelques compléments d'information. La puissance mécanique P(Vz), nécessaire pour que l'aéronef 1 produise la force Fz d'ascension, est égale à la somme de la puissance en avancement (selon la direction X) avec la capacité de montée, notée :
P (Vz) = P (Vx) + (Fn . Vz / 2), sachant que Fn est l'effort normal égal au produit de la masse par la gravité, soit (Fn = Mg).
Let's bring some additional information. The mechanical power P (Vz), necessary for the aircraft 1 to produce the climb force Fz, is equal to the sum of the forward power (in the direction X) with the climb capacity, noted:
P (Vz) = P (Vx) + (Fn. Vz / 2), knowing that Fn is the normal force equal to the product of the mass by gravity, that is (Fn = Mg).

Par ailleurs, pour la sélection entre pas et puissance, il est possible de partir de l'équation : W = A + B Col . P - Col . P 0 2 . NR / NR 0 ,

Figure imgb0005
où :

  • NR0 est la vitesse de rotation du rotor 2 au temps T0 et NR à l'obtention de la force Fz visée ;
  • (Col.P0) est le pas collectif du rotor 2 au temps T0;
  • (Col.P) est le pas collectif du rotor 2 à l'obtention de la force Fz visée ;
  • A, B et C sont des constantes dépendant de la vitesse d'avancement Vx de l'aéronef 1.
In addition, for the selection between step and power, it is possible to start from the equation: W = AT + B Collar . P - Collar . P 0 2 . NR / NR 0 ,
Figure imgb0005
or :
  • NR0 is the speed of rotation of rotor 2 at time T0 and NR when the target force Fz is obtained;
  • (Col.P0) is the collective pitch of rotor 2 at time T0;
  • (Col. P) is the collective pitch of rotor 2 when the target force Fz is obtained;
  • A, B and C are constants depending on the forward speed Vx of the aircraft 1.

En première approximation, on peut dire que le pas collectif actuel (Col.P0) appliqué correspond à développer la puissance nécessaire P(Vx) au vol d'avancement, et donc que la marge de puissance va se traduire par une vitesse d'ascension égale à : (Fn . Vz) / 2.As a first approximation, we can say that the current collective pitch (Col. P0) applied corresponds to developing the necessary power P (Vx) for forward flight, and therefore that the power margin will result in an ascent speed equal to: (Fn. Vz) / 2.

D'après la formule de la puissance P(Vz), la marge de puissance est liée à la marge de pas collectif [(Col. P) - (Col.P0)] sous forme d'une proportionnalité au carré de la marge de pas collectif. Or cette marge de pas collectif est fournie selon l'invention, par le système 13 indicateur de manœuvrabilité.According to the formula for the power P (Vz), the power margin is related to the collective pitch margin [(Col. P) - (Col. P0)] in the form of a proportionality squared of the margin of not collective. However, this collective pitch margin is provided according to the invention, by the maneuverability indicator system 13.

Notons que si seules des valeurs en pourcent (%) de la marge de pas collectif sont disponibles, par exemple en sortie d'un IPL, et que des valeurs sous forme d'une valeur angulaire ou autre unité physique sont désirées, il est possible de relier la puissance à la marge de couple, selon l'équation : W = K NR . M 0 ,

Figure imgb0006
où (M0) est le couple à l'instant (T0).Note that if only values in percent (%) of the collective pitch margin are available, for example at the output of an IPL, and that values in the form of an angular value or other physical unit are desired, it is possible to relate the power to the torque margin, according to the equation: W = K NR . M 0 ,
Figure imgb0006
where (M0) is the torque at time (T0).

Dans une mise en œuvre, le système 13 comporte une liaison logique avec un régulateur automatique à pleine autorité redondante de la motorisation 44 (tel qu'un « Full Authority Digital Engine control » ou FADEC) de l'aéronef 1, ce dernier délivrant une valeur de marge de couple disponible, après avoir transformé les marges disponibles (température 32 ou pression 33 par exemple) en valeur instantanée de couple via le modèle mathématique de ladite motorisation 44.In one implementation, the system 13 comprises a logical link with a redundant full authority automatic regulator of the engine 44 (such as a “Full Authority Digital Engine control” or FADEC) of the aircraft 1, the latter delivering a value of available torque margin, after having transformed the available margins (temperature 32 or pressure 33 for example) into instantaneous torque value via the mathematical model of said motorization 44.

Dans une telle réalisation, les motorisations 44 sont contrôlées et régulées par ce dispositif de contrôle et de régulation muni d'un calculateur électronique de régulation, dénommé FADEC, qui détermine notamment la position du doseur carburant en fonction d'une part d'une boucle de régulation comportant une boucle primaire basée sur le maintien de la vitesse de rotation du rotor 2 du giravion 1, et d'autre part d'une boucle secondaire basée sur une valeur de consigne du paramètre de pilotage.In such an embodiment, the engines 44 are controlled and regulated by this control and regulation device provided with an electronic regulation computer, called FADEC, which determines in particular the position of the fuel metering device as a function of a loop. of regulation comprising a primary loop based on maintaining the speed of rotation of rotor 2 of rotorcraft 1, and on the other hand a secondary loop based on a set value of the piloting parameter.

Un FADEC reçoit de plus des signaux relatifs d'une part aux paramètres de surveillance de la motorisation 44 qu'il commande, et, d'autre part à des paramètres de surveillance d'organes importants du giravion 1 tels que la vitesse de rotation du rotor 2 principal d'avancement et de sustentation par exemple.A FADEC also receives signals relating on the one hand to the monitoring parameters of the motorization 44 that it controls, and, on the other hand to the monitoring parameters of important components of the rotorcraft 1 such as the speed of rotation of the rotorcraft 1. main rotor 2 for advancement and lift, for example.

Donc ici, le FADEC fait partie voire constitue le système 13 indicateur de manœuvrabilité, pour participer à la fourniture au dispositif 10 des paramètres et données qui lui sont nécessaires. Notamment, le FADEC est intégré à l'ordinateur 14 et de fait, à l'équipement 9 de bord.So here, the FADEC is part or even constitutes the maneuverability indicator system 13, in order to participate in the supply to the device 10 of the parameters and data which are necessary for it. In particular, the FADEC is integrated into the computer 14 and therefore into the on-board equipment 9.

En conséquence, le système 13 transmet alors les valeurs des paramètres de surveillance à un affichage de contrôle et de régulation, agencé dans le cockpit du giravion 2, via une liaison numérique.Consequently, the system 13 then transmits the values of the monitoring parameters to a control and regulation display, arranged in the cockpit of the rotorcraft 2, via a digital link.

En référence au document FR2749545 , cet affichage peut comporter un instrument de première limitation qui identifie et affiche un paramètre limitant, à savoir le paramètre de surveillance le plus proche de sa limite.With reference to the document FR2749545 , this display may include a first limitation instrument which identifies and displays a limiting parameter, namely the monitoring parameter closest to its limit.

On note que le FADEC peut éventuellement déterminer ce paramètre limitant, l'instrument de première limitation se contentant alors de l'affichage.It should be noted that the FADEC can possibly determine this limiting parameter, the first limitation instrument then contenting itself with the display.

Enfin, le FADEC est à même de déclencher une pluralité d'alarmes si des incidents se produisent, une panne mineure ou totale de la régulation carburant de la motorisation 44 par exemple.Finally, the FADEC is able to trigger a plurality of alarms if incidents occur, a minor failure or total fuel regulation of the engine 44 for example.

De plus, le FADEC envoie au système d'affichage des informations via une liaison numérique lorsqu'un paramètre de surveillance du turbomoteur dépasse une limite prédéterminée par le motoriste.In addition, the FADEC sends information to the display system via a digital link when a turbine engine monitoring parameter exceeds a limit predetermined by the engine manufacturer.

Par ailleurs, on sait que toute augmentation de pas se traduit par une force verticale du rotor 2, qui correspond instantanément à une accélération orientée suivant la direction Z, et suivant la formule : Gz = K . Δ pas ;

Figure imgb0007
où (Δpas) est ladite variation de pas.Furthermore, we know that any increase in pitch results in a vertical force of the rotor 2, which instantly corresponds to an acceleration oriented in the Z direction, and according to the formula: Gz = K . Δ not ;
Figure imgb0007
where (Δpas) is said variation in pitch.

Dès lors, si on utilise la marge de pas maximale calculée par le système 13, par exemple un IPL, on obtient : Gz = K . ΔS ;

Figure imgb0008
où (ΔS) est la marge de pas fournie.Therefore, if we use the maximum step margin calculated by the system 13, for example an IPL, we obtain: Gz = K . ΔS ;
Figure imgb0008
where (ΔS) is the step margin provided.

Ceci permet d'identifier trois phases distinctes, successives et accolées au sein d'une approximation de la trajectoire d'évitement, en vue du calcul selon l'invention de la trajectoire TA finale, à savoir :

  • une phase égale au tronçon proximal 25, correspondant à un vol en pallier ;
  • sur la courbe conique, une phase de prise d'altitude avec une accélération sensiblement de l'ordre de la valeur de Gz ; et
  • une phase pseudo-rectiligne, avec une vitesse Vz sensiblement constante et lors de laquelle l'aéronef utilise la puissance motrice maximale disponible.
This makes it possible to identify three distinct phases, successive and contiguous within an approximation of the avoidance trajectory, with a view to the calculation according to the invention of the final trajectory TA, namely:
  • a phase equal to the proximal section 25, corresponding to a level flight;
  • on the conical curve, an altitude gain phase with an acceleration substantially of the order of the value of Gz; and
  • a pseudo-rectilinear phase, with a substantially constant speed Vz and during which the aircraft uses the maximum engine power available.

Cette approximation représente plus fidèlement la capacité véritable d'évitement de l'aéronef 1. Puisqu'on utilise la marge délivrée par le système 13, cette approximation traduit la réalité instantanée en incluant tous les paramètres de masse et d'environnement, de même que le vieillissement de la motorisation 44.This approximation more faithfully represents the real avoidance capacity of the aircraft 1. Since the margin delivered by the system 13 is used, this approximation reflects the instantaneous reality by including all the parameters of mass and environment, as well as aging of the engine 44.

En outre, si l'aéronef 1 dispose d'une quantité importante de marge, ceci permet d'éviter une alerte de terrain, par exemple dans un vol tactique. Par contre, si l'aéronef 1 est déjà en limite de puissance à l'instant T0, l'analyse de terrain sera automatiquement opérée sur une distance 22 plus éloignée vers l'avant de l'aéronef 1.In addition, if the aircraft 1 has a large amount of margin, this makes it possible to avoid a terrain alert, for example in a tactical flight. On the other hand, if the aircraft 1 is already at the power limit at the instant T0, the terrain analysis will be automatically carried out over a distance 22 further towards the front of the aircraft 1.

La commutation d'une distance 22 dite courte choisie quand la puissance disponible était importante, vers une distance 22 plus en avant de l'aéronef 1 lorsque la puissance disponible présente une valeur inférieure à une borne prédéterminée, et inversement, est opérée en temps réel par des mises en œuvre de l'invention. Ceci constitue une étape du procédé de l'invention, dans cette mise en œuvre.The switching from a so-called short distance 22 chosen when the available power was high, to a distance 22 further ahead of the aircraft 1 when the available power has a value less than a predetermined limit, and vice versa, is carried out in real time by implementations of the invention. This constitutes a step of the method of the invention, in this implementation.

Dans la pratique, avec l'invention, cette étape de commutation de distance 22 d'anticipation, est opérée en fonction de la cartographie 17 au sein de laquelle on recherche les interactions d'obstacles 18 dans deux secteurs de calcul à l'intérieur d'une valeur maximale de distance d'anticipation, avec une forte marge d'application d'un calcul.In practice, with the invention, this anticipation distance switching step 22 is carried out as a function of the mapping 17 within which the interactions of obstacles 18 are sought in two calculation sectors within d 'a maximum anticipation distance value, with a large margin of application of a calculation.

Lors d'une première phase, on considère une trajectoire TA, avec la marge (ΔS) = K " (Gz). Le pas disponible est évalué à la jointure entre le tronçon proximal 25 et courbe conique 24.During a first phase, we consider a trajectory TA, with the margin (ΔS) = K "(Gz). The available pitch is evaluated at the junction between the proximal section 25 and the conical curve 24.

Le mouvement est mis en équation :

  • suivant la direction X, le mouvement Mx est : (Vx) fois la durée (Dx) prévue pour être écoulée entre T0 et le temps à la jointure entre le tronçon proximal 25 et courbe conique 24, soit : Mx = Vx . Dx ;
    Figure imgb0009
  • suivant la direction Z, le mouvement (Mz) est : 1 / 2 (Gz) fois le carré de la durée prévue pour être écoulée entre T0 et le temps à la jointure entre le tronçon proximal 25 et courbe conique 24, soit : Mz = 1 / 2 . Gz . Dx 2 .
    Figure imgb0010
The movement is put into an equation:
  • following the direction X, the movement Mx is: (Vx) times the time (Dx) expected to have elapsed between T0 and the time at the junction between the proximal section 25 and the conical curve 24, that is: Mx = Vx . Dx ;
    Figure imgb0009
  • following the Z direction, the movement (Mz) is: 1/2 (Gz) times the square of the time expected to have elapsed between T0 and the time at the junction between the proximal section 25 and the conical curve 24, i.e.: Mz = 1 / 2 . Gz . Dx 2 .
    Figure imgb0010

Donc, on peut écrire que le mouvement suivant la direction Z, est égal à : 1 / 2 (Gz) fois (1 / Vx2), multiplié par la valeur obtenue du mouvement suivant X, c'est-à-dire : Mz = 1 / 2 . 1 / Vx 2 . 1 / K . Mx2 . ΔS .

Figure imgb0011
So, we can write that the movement following the direction Z, is equal to: 1/2 (Gz) times (1 / Vx2), multiplied by the value obtained from the movement following X, that is to say: Mz = 1 / 2 . 1 / Vx 2 . 1 / K . Mx2 . ΔS .
Figure imgb0011

Une telle équation définit un secteur de courbe conique, ici une parabole, dont la caractéristique est liée à la marge exprimée en pas collectif.Such an equation defines a sector of conical curve, here a parabola, the characteristic of which is linked to the margin expressed in collective pitch.

On en déduit qu'au bout d'une durée (T), l'aéronef 1 a atteint une vitesse d'ascension (Vz), telle que : Vz = Gz . T soit : T = Vz : Gz = K . ΔS . Vz .

Figure imgb0012
It is deduced from this that at the end of a period (T), the aircraft 1 has reached an ascent speed (Vz), such that: Vz = Gz . T is : T = Vz : Gz = K . ΔS . Vz .
Figure imgb0012

Donc, à ce temps (T), on considère qu'une phase secondaire est atteinte, la puissance disponible lors de cette phase secondaire étant faible voire inexistante. Dès lors, la vitesse (Vz) est équilibrée, ce qui correspond à l'ascension à vitesse constante évoquée plus haut.Therefore, at this time (T), it is considered that a secondary phase has been reached, the power available during this secondary phase being low or even non-existent. Therefore, the speed (Vz) is balanced, which corresponds to the ascent at constant speed mentioned above.

En se référant alors aux équations précédentes, on peut poser : K . NR . MT = Mg . Vz ;

Figure imgb0013
où : (MT) est le couple utilisé à l'instant (T).By referring then to the preceding equations, we can pose: K . NR . MT = Mg . Vz ;
Figure imgb0013
where: (MT) is the torque used at time (T).

Sachant que le système 13 est à même de fournir la marge de couple disponible notée (ΔMT), on peut obtenir : Vz = K . NR . Δ MT .2 / Mg = K Δ MT ,

Figure imgb0014
et utiliser ces données pour le secteur d'ascension stabilisée.Knowing that the system 13 is able to provide the noted available torque margin (ΔMT), we can obtain: Vz = K . NR . Δ MT .2 / Mg = K Δ MT ,
Figure imgb0014
and use this data for the stabilized ascension sector.

En d'autres termes, on trace une conique, ici en parabole, pour la première phase , jusqu'au temps T lors duquel : T = K " / ΔS = KT . Δ S / Δ MT ,

Figure imgb0015
tel que KT = K " / 2 . Mg . K . NR .
Figure imgb0016
In other words, we draw a conic section, here in parabola, for the first phase, up to time T during which: T = K " / ΔS = KT . Δ S / Δ MT ,
Figure imgb0015
such as KT = K " / 2 . Mg . K . NR .
Figure imgb0016

Au final, on obtient jusqu'au temps T, une phase du premier secteur en conique, ici parabolique, avec : Mx = Vx . Dx

Figure imgb0017
Mz = K . ΔS . Dx 2 .
Figure imgb0018
In the end, we obtain until time T, a phase of the first sector in conic, here parabolic, with: Mx = Vx . Dx
Figure imgb0017
Mz = K . ΔS . Dx 2 .
Figure imgb0018

Pour la phase successive du second secteur, l'ascension s'opère à la vitesse (Vz) = (K ") . (ΔMT) ;
soit Mx = Vx . Dx

Figure imgb0019
et Mz = K . Δ S . T 2 + K " . Δ MT . T 0 T 2 .
Figure imgb0020
For the successive phase of the second sector, the ascent takes place at the speed (Vz) = (K "). (ΔMT);
is Mx = Vx . Dx
Figure imgb0019
and Mz = K . Δ S . T 2 + K " . Δ MT . T 0 - T 2 .
Figure imgb0020

Une possibilité supplémentaire d'amélioration est prévue, dans une mise en œuvre de l'invention. Pour faciliter les calculs d'interaction avec le terrain 16 via la cartographie 17, on peut utiliser une zone de protection sous forme d'une zone torse linéaire.An additional possibility of improvement is provided, in an implementation of the invention. To facilitate the calculations of interaction with the terrain 16 via the mapping 17, it is possible to use a protection zone in the form of a linear torso zone.

Une pareille zone torse linéaire repose sur une parallèle à la direction longitudinale et à la trajectoire prévue 20, mais dessine une ligne cassée à la place du tracé curviligne obtenu avec les calculs précédents.Such a linear torso zone rests on a parallel to the longitudinal direction and to the planned trajectory 20, but draws a broken line instead of the curvilinear path obtained with the preceding calculations.

A partir d'un temps initial T0, on cherche l'intersection P, entre ladite parallèle à la direction longitudinale et à la trajectoire prévue 20 et une tangente 43 audit tracé curviligne. Ceci est illustré schématiquement sur la figure 3.From an initial time T0, the intersection P is sought, between said parallel to the longitudinal direction and to the planned path 20 and a tangent 43 to said curvilinear path. This is illustrated schematically on the figure 3 .

Ce point P possède une position (xP ; zP) telle que : zP = 0 ;

Figure imgb0021
d'où T 1 = T 0 K . Δ S . T 0 2 / K " . Δ MT ;
Figure imgb0022
de sorte que : xP = Vx . T 1 .
Figure imgb0023
This point P has a position (xP; zP) such that: zP = 0 ;
Figure imgb0021
from where T 1 = T 0 - K . Δ S . T 0 2 / K " . Δ MT ;
Figure imgb0022
so that : xP = Vx . T 1 .
Figure imgb0023

En d'autres termes, sur parallèle à la direction longitudinale et à la trajectoire prévue 20, la distance de l'origine à xP est la marge suivant la direction X.In other words, on parallel to the longitudinal direction and to the predicted path 20, the distance from the origin to xP is the margin along the direction X.

La formule T1 = T0 - [(K' . ΔS . T0)] 2 / [(K") . ΔMT] faisant intervenir le rapport entre la marge de sortie du système 13 et la marge de couple de la motorisation 44, le choix de la zone torse linéaire à la place du tracé curviligne initialement calculé, reste parfaitement liée aux marges instantanées de manœuvre de l'aéronef 1. De fait, une telle zone torse rectiligne forme un allégement de calcul significatif et cohérent.The formula T1 = T0 - [(K '. ΔS. T0)] 2 / [(K "). ΔMT] involving the ratio between the output margin of the system 13 and the torque margin of the motorization 44, the choice of the linear torso zone instead of the curvilinear path initially calculated, remains perfectly linked to the instantaneous maneuver margins of the aircraft 1. In fact, such a rectilinear torso zone forms a significant and coherent calculation relief.

En effet, cette formule peut aisément être ramenée soit en termes de marge du système 13, soit en termes de marge de couple, suivant le type de système 13 utilisé par le biais des modèles d'aéronefs 1 auxquels recours ce système 13.Indeed, this formula can easily be reduced either in terms of margin of the system 13, or in terms of torque margin, depending on the type of system 13 used by means of the aircraft models 1 used by this system 13.

On a vu que l'invention assigne une durée de temps de réaction pilote, par exemple déterminée en fonction du type de vol en cours (e.g. militaire ou civil / phase de croisière ou de vol attentif). Ceci se traduit par un segment de délimitation proximale au giravion 1, de la zone de danger, qui n'est pas exclusivement proportionnel à la vitesse.We have seen that the invention assigns a pilot reaction time duration, for example determined as a function of the type of flight in progress (eg military or civilian / cruise or flight phase attentive). This results in a delimitation segment proximal to the rotorcraft 1, of the danger zone, which is not exclusively proportional to the speed.

Par ailleurs, la direction (cabrage / piqué) du vecteur de vitesse du giravion 1, ainsi que les ressources du giravion disponibles à un instant donné, sont intégrées aux calculs de délimitation de la zone de danger par l'invention.Furthermore, the direction (nose up / nose down) of the speed vector of the rotorcraft 1, as well as the rotorcraft resources available at a given instant, are incorporated into the calculations for delimiting the danger zone by the invention.

Pour ce faire, une solution proposée consiste à coupler d'un point de vue logique, le TAWS à l'IPL du giravion 1.To do this, a proposed solution consists of coupling, from a logical point of view, the TAWS to the IPL of rotorcraft 1.

En effet, l'IPL traduit les ressources du giravion 1, disponibles à un instant donné, notamment en termes de puissance, ce sous forme de pas collectif. De fait, il est possible de déduire à l'instant donné, l'accélération verticale, la masse et la direction du vecteur de vitesse du giravion 1.In fact, the IPL translates the resources of the rotorcraft 1, available at a given moment, in particular in terms of power, in the form of a collective pitch. In fact, it is possible to deduce at the given instant, the vertical acceleration, the mass and the direction of the speed vector of rotorcraft 1.

En particulier, l'IPL auquel on recours peut correspondre à l'enseignement du document FR2756256 qui décrit un indicateur de marge de puissance où, à partir de paramètres de pilotage et de valeurs des limitations d'utilisation de la motorisation 44, est élaboré un indicateur de marge de puissance exprimé en valeur de pas collectif notamment.In particular, the IPL which can be used can correspond to the teaching of the document FR2756256 which describes a power margin indicator where, on the basis of control parameters and values of the use limitations of the motorization 44, a power margin indicator is produced, expressed in particular as a collective pitch value.

A partir de ces déductions issues de l'IPL et / ou le FADEC, le TAWS adaptatif calcule une zone de danger raccourcie, délimitée par une courbe de forme conique, tout en maintenant une sécurité maximale.From these deductions from the IPL and / or the FADEC, the adaptive TAWS calculates a shortened danger zone, delimited by a conical curve, while maintaining maximum safety.

Une approche prévoirait :

  • de produire une valeur limitée (temps de réaction du pilote court, de l'ordre par exemple de moins d'une seconde pour un vol attentif, à moins de deux secondes pour un vol de croisière, caractérisé par un segment sensiblement proportionnel à la vitesse de l'appareil) de transfert homogène à une durée, c'est-à-dire un temps, qui serait la plus limitée que possible (par exemple en fonction du type de vol, de la phase de vol, de données historiques et d'aptitudes personnelles du pilote dans un pareil contexte) ; et
  • d'en déduire une courbe dite pseudo-conique (c'est-à-dire dont la projection dans un plan sensiblement parallèle à une direction longitudinale de l'aéronef et sécante à sa trajectoire à son origine, dessine au moins un secteur de courbe conique, telle que de parabole) d'évitement, qui serait quant à elle, liée notamment à la manœuvrabilité de l'aéronef 1 à voilure tournante, en temps réel.
One approach would include:
  • produce a limited value (short pilot reaction time, for example of the order of less than one second for attentive flight, less than two seconds for a flight of cruise, characterized by a segment substantially proportional to the speed of the aircraft) of homogeneous transfer at a duration, that is to say a time, which would be as limited as possible (for example according to the type of flight, the phase of flight, historical data and personal skills of the pilot in such a context); and
  • to deduce a so-called pseudo-conical curve (that is to say whose projection in a plane substantially parallel to a longitudinal direction of the aircraft and secant to its trajectory at its origin, draws at least one curve sector conical, such as a parabola) avoidance, which would be linked in particular to the maneuverability of the rotary-wing aircraft 1, in real time.

L'invention n'est néanmoins pas limitée aux modes de réalisation exposés.The invention is however not limited to the embodiments described.

Claims (8)

  1. Method for elaborating a warning for terrain avoidance by a rotary wing aircraft (1);said method comprising elaborating an avoidance trajectory (TA) that comprises a proximal segment (25) and an avoidance curve (CE), and issuing a warning at the start of the proximal segment (25);
    the proximal segment (25) extending in the continuation of a planned trajectory (20) over a distance which translates into an applicable reaction time (23), the applicable reaction time (23) being calculated by determining an initially applicable time value which is assigned to the model of the aircraft (1), and by carrying out limitation weighting, which is predefined by the roadmap (41) of the aircraft (1), on the initially applicable time value in order to minimise the applicable reaction time (23); and
    the avoidance curve (CE) comprising at least one distal segment (24) that connects the proximal segment (25) and that is calculated by means of a conic function using at least one possible vertical acceleration value (Gz) determined from an increase (27) in the collective pitch angle of one or more propulsion and lift rotors (2) of the aircraft (1).
  2. Method according to claim 1, characterized in that the proximal segment (25) is substantially straight.
  3. Method according to either claim 1 or claim 2, characterized in that the limitation weighting is operated by dividing by at least one limiting ratio predefined by the roadmap (41) of the aircraft (1).
  4. Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that the distal segment (24) is a conic curve, the conic curve (24) being of a proper type, such as a parabola, ellipse or hyperbola.
  5. Terrain warning device (10) for implementing the method according to any of claims 1 to 4, characterized in that said device (10) is logically coupled to a system (13) that indicates manoeuvrability.
  6. Device (10) according to claim 5, characterized in that said device (10) is at least partly on-board, and comprises a flight apparatus (9) that has a flight computer (14) capable of executing a code (15) which allows the method according to any of claims 1 to 4 to be implemented.
  7. Rotary wing aircraft (1) for implementing the method according to any of claims 1 to 4, characterized in that it (1) is a helicopter (3) or a convertible rotary wing aircraft (5) or a drone.
  8. Rotary wing aircraft (1), characterized in that it (1) is capable of implementing the method according to any of claims 1 to 4 and/or in that it (1) comprises a terrain warning device (10) according to either one of claim 5 or claim 6; said aircraft (1) having an audible alarm (45) intended for being selectively triggered by the terrain warning.
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