FR2458463A1 - Ensembles d'elements pour tableau de bord d'avion - Google Patents

Abstract

LE TABLEAU DE BORD DE LA CABINE DE PILOTAGE, DE TAILLE PETITE, MOYENNE OU GRANDE EST COMPOSE D'UNE TABLETTE RELEVABLE 9 AU MOYEN D'UN DISPOSITIF AVEC VERIN 22, DE UN, DEUX OU MEME TROIS TAMBOURS 10 D'INSTRUMENTATION ET DE COMMANDES MONTES DANS UN TABLEAU FIXE 16, AINSI QUE D'UN ARCEAU DE PAREBRISE 11 SUR LEQUEL SONT INSTALLES DES VOYANTS D'ALARMES, VISUALISATION, INTERRUPTEURS, SYSTEMES DE TEST. LE PILOTE 12 PEUT PRATIQUER LE PILOTAGE "TETE HAUTE, TETE HORIZONTALE ET TETE BASSE" CAR IL N'A PRATIQUEMENT PLUS DE CONSOLES LATERALES QU'IL UTILISAIT A L'AVEUGLETTE OU BIEN AU TOUCHER.

Description

La présente invention concerne un tableau de bord pour cabine de pilotage d'avion, avec présentation tette haute, tête horizontale et tête basse des informations de vol, et porte plus particulièrement sur la présentation sélective des données, suivant la phase du vol.

Nous pouvons diviser un vol en un certain nombre de phases ayant un objectif général, par exemple: point fixe au sol, roulage, décollage, montée, vol commandé, vol sur pilote automatique, combat aérien, observation, descente, approche, aterrissage, arrêt. Pour chacune de ces phases, les commandes et les instruments à eontrtler sont en nombre restreint: il serait bon d'écarter de la vision des pilotes les appareils inutils.

Chaque phase de vol peut être divisée en sous-phases, chacune ayant un objectif élémentaire comme par exemple: sortir le train d'aterrissage...Chaque sous-phase est précédée et suivie par une autre sous phase, par exemple la manoeuvre des volets: c'est pourquoi la présentation des informations doit entre voisine et successive.

le tableau de bord suivant l'invention comporte: a/ Un tableau de bord fixe réduit, b/ Un, deux ou trois tambours d' équipements, ci Une tablette de contre, d/ Un arceau du parebrise avec alarmes, rétroviseurs et commandes.

I1 est essentiel que le manche à balai classique soit remplacé par un manche latéral à droite, une manette des gaz à gauche, et que disparaisse presque,les consoles latérales dinstrumentation et de commandes. Bien trop souvent,les pilotes les manipulaient au toucher, sans les regarder, d'où parfois des accidents: certaines cabines de pilotage comportent beaucoup trop. d'équipements sur les consoles latérales leurs dimensions atteignant même 30 0:1 de large et jusqu'à 80 cm de longueur.

Un tableau de bord classique comporte six instruments de base: anémomètre, horizon artificiel, altimètre, variomètre, compas, machmètre. Suivant la taille de l'avion, les instruments de controle des moteurs, radio, volets, aterrisseurs, réservoirs, armement, sont placés différemment et en exemple sera décrit le tableau du
P-15, celui plus récent du F-18 et du FF-90 en projet.Le matériel classique utilisé pour fournir les données de vol essentielles, qui sont réparties sur une zone frontale de 90 cm de large et 50 cm de hauteur, obligent le pilote a effectuer un balayage visuel d' environ 40 cm à partir du centre de l'indicateur d'attitude, pour embrasser 11 ensemble des informations qui sollicitent son attention, un excès d'information dont seulement 20 à 30 % sont utiles pour la eous-phase de vol instantanée. Un tel excès d'information est particulièrement gênant au cours d'une manoeuvre délicate, qui nécessite toute l'attention du pilote,qui n'a besoin alors que d'un petit nombre de paramètres-clés, qu'il doit pouvoir analyser et utiliser efficacement pendant un moment critique.On comprendra bien mieux ces remarques, en examinant des tableaux de bord modernes très soigneusement conçue, composés d'instrumentation avionique perfectionnée: un pilote de F-15 doit être un virtuose pour s'en servir.

Sur le tableau de bord du P-18 apparaissent les résultats des études du programme DAIS ( Digital Âvionics Information System ) effectuées pour l'USAAF à la base aérienne AFB de Wright Patterson aux USÂ: une meilleure architecture intérieure des cabines-pilotes.

Un progrès de plus a été fait avec le cockpit du TKF-90, beaucoup moins fatigant pour un pilote, néamoins les consoles latérales sub- sistent et restent très importantes. Tnt qu'il restera des places disponibles (spares) pour rajouter de l'avionique sur les consoles de gauche et de droite, la charge de travail des pilotes ira en augmentant.

Un des buts de l'invention est la suppression presque totale des deux consoles latérales, remplacées par des tambours frontaux, dont la description faira mieux comprendre les avantages nombreux.

Le tableau de bord d'un avion de combat P-15 se compose d' une console gauche A , d'un tableau frontal B , et d'une console droite C dans lesquels sont insérés des équipements dont la liste suit, représentés sur la Figure 1t - A1: panneau de navigation, - A2: panneau du système d'aug - As panneau manettes gaz, mentation portance, - A4: panneau éclairage externe, - A5: panneau control radiocom - A6: réserve, munications, - A7: réserve, - ÂS: panneau anti-accélération, - A9, A10, A11, réserves, - A12: branchements au sol, - A13: est et alarmes, - A14: control AAI -A15 : control IFF - A16:TEWS control - A17: control radar, - A18: réserve, - A19: control carburant, - A20: tableau d'auxiliaires, - A21: ajustement du siège pilote -A22: choix de l'antenne IFF, - A23: control de ravitaillement -A24: blocage de sécurité pour 1'
en vol de carburant, armement, - A25: réserve, -A26: alarme de vitesse maxi.

Cette console latérale a une largeur N = 400 mm et l'espace M séparant celle de gauche de la console droite,est d'environ 630 mm. La longueur étant d' environ 1100 mm, la surface de chaque console est de 440 cm2.

Le tableau en face du pilote mesure 1050 mm de large et 500 mm de haut, il présente un nombre impressionnant d'instruments et de commandes: - B1 : commande de crochet, - 32 : control du crochet, - B3 : Position des volets, - B4 : control de l'allumage, - B5 : panneau de commande de - 36 : commandes du train d'a
l'armement, terrissage, - B7 : alarme de cabrage, - B8 : controle de l'angle de - B9 : panneau d'angle incidence, cabrage, - 310: panneau d'appel radio, - 311: écran du radar, - 312: anémomètre, - 313: indicateur d'angle attaque - B14: accéléromètre, - B15: commande d'éjection, - B16: commande de conduite, - B17: panneau de conduite, - B18: controle de visualisation - 319t altimètre,
tête haute (HUD) - B20: horizon artificiel, - 321: anémomètre en réserve, - B22: horizon en réserve, - B25: altimètre en réserve, - B24: commande instrumentation, - 325: commande A/G - B26: commande ADI, - B27: commande VI, = B28: phares, - B29: écran visualisation TEWS, -B30 : altimètre, - B31: variomètre, - B32: montre chronomètre, - B33: compte-tours gauche, - B34: compte-tours droit, - B35: température réacteur gauche - B36: température réacteur droit - B37: control carburant gauche, - B)8: controle carburant droit.

- B39: control entrée gauche, - B40: control entrée droite, - B41: non-fermeture du cockpit, - B42: post-combustion indicateur - B43: post-combustion indicateur, - B44: indicateur de rendement, - B45: indicateur huile hydrauliq. - B46: pression huile gauche, - B47: pression huile droite, - 348: quantité de carburant, - B49: commande éjection carburant - B50: baromètre de cabine, - B51: panneau d'alarmes lumineuses- B52: ventilation d'urgence, - B 53: control IFF à distance, - 3 54 commande radio UHF, - B 55: arceau de parebrise, - B 56: compas de secour, - B 57: glace de l'écran HUD, - B 58: avertisseur de tir, - B 59: rétroviseur supérieur, - B 60: rétroviseurs latéraux, - B 61: manche à balai pilotage, - B 62: microprocesseur central.

La console latérale droitecontient les équipements suivants: - C1: panneau régulation oxygène - C2: control de l'environnement, - C3: control température cabine, - C4: control de la verrière sup.

- C5: control éclairage intérieur, - C6: control nacelle TEWS, - C7: réserve, - C8: lampe balladeuse, - C9: bouteille de vide, -C10: vide-poche, compartiment, - CI1: control circuit oxygène, -C12: panneau control compas, - C15: control de TEWS, -C14: équipement de navigation - C15: tableau control moteurs, par inertie, - C16: tableau de démarrage réacteurs.

L'énumération des instruments et des commandes permet de deviner la complexitée impressionnant. de la cabine du P-15. L'avion
F-18 plus récent, présente un tableau frontal avec trois écrans de visualisation de données tête basse: sur la même surface que sur le
F-15, le pilote voit deux fois plus d'informations.La figure 2 montre les instruments et commandes suivants: - L1: écran visualisation tête - L2: commandes des instruments
haute, - L3: alarmes lumineuses, - L4: visualisation centrale MMD, - L5: visualisation multi-fonc - L6: réacteurs et carburant, com- tions MFD,
mandes et instrumentation, -L?: visualisation de la situa - L8: contre lutte électronique, tion horizontale, navigation - L9: visualisation situation élect- L10: instruments de vol,
tronique ( ECM et FCCK ). - L11: control du train, des vo - L12:control d'éjection externes, lets et du crochet, - Ll3:freins dturgence parking, - L14: control des phares, feux, - L15:avertisseur de tir, - I16: manette des gaz réacteurs, - L17: manche à balai pilotage.

Les deux consoles gauche et droite sont similaires à celles du P-15, en sorte que le pilote est entouré de beaucoup trop de commandes et d'instruments à surveiller.

Sur la figure 3 on peut voir que le tableau de bord du futur
TKF-90 présente,sur la surface frontale, beaucoup moins d'instruments mais par contre beaucoup plus sur les consoles latérales.

Afin de mieux juger la taille des différentes parties du tableau de bord,afin de pouvoir ensuite les comparer è celles des éléments de tableau de bord objet de l'invention, la figure 3 a été dessinné à l'échelle 1/12-ème, et les principales dimensions sont les suivantes: - D = 900 mm - E = 624 mm - F = 264 mm - G = 864 mm - Il = 252 mm - J = 108 mm et K = 192mm.

Sur la console gauche nous avons: - X1 : contre-mesures électroniques - X2 : contre-contre-mesures - X3 : commandes radio UHF, électroniques, - X4 : commandes radio UHF et VHP, - X5 : control radar, - X6 : éjection moyens OME, - X7 : control audio, - X8 9 control anti-g, - 29 : panneaux de fusibles, - X10: commandes réacteurs, - X11: équipements de start, - X12, commande réacteur auxiliaire, - X13: équipement préparation - X14: panneaux interrupteurs, engagement combat, - Z15: manettes des turbo-réaoteurs et commandes diverses.

Sur le tableau central nous remarquons les équipements suivant: - Y1 : écran visualisation tbte haute, récemment encore amélioré
avec le DHUD ( Diffractive Head Up Display ) de Hughes Airc.

- Y2 : équipement LCD - Y3 : écran visualisation VSD, - Y4 : écran visualisation SMD, - Y5 : écran visualisation HSDD, - Y6 : Allumage réacteurs, - 17 : niveau bas carburant, - 18 : Instrumentation réacteurs - Y9 : équipements SMK, - Y10: équipements IMK, - fil: commande éjection siège, - Y12: commande du train, - Y13: alarme général, danger, - Y14: allumage réacteur auxi. - Y15: cockpit non fermé, alarme, - Y16: position des volets, - Y17: position des freins,
Sur la console de droite nous remarquons les équipements: - Z1 : control réservoirs carburant, - Z2 : réservoir oxygène, - Z3 : control radar et IPP, - Z4 : panneau réserve, - Z5 : control équipements radar, - Z@ : control du DHUD, - Z6 : control éclairage, - Z? : control caméra et canon, - Z9 : manche de pilotage, - flO: équipements TAC/SETAC, - Z11: panneau réserve, - Z12: climatisation cabine, - Z13 et Z14 : panneaux en réserve.

Il est évident que la visualisation sur des écrans cathodi ques, de surplus-en couleur, des informations collectées et traitées par un ensemble de micro-processeurs, est un énorme progrès dans la voie de l'amélioration des conditions de travail d'un pilote.

La présentation assez détsillée des tableaux de bord classi- ques et celle des tendances actuelles amène un certain nombre de remarques critiques, Quand on constate aussi le nombre de catastrophes de certains avions très modernes, des solutions s'imposent pour les éviter: - Les trois tableaux de bord présentés sur les figures 1, 2 et 3
comportent::-une deux, trois ou quatre écrans de visualisation dl
informations, présentées en une ou plusieurs couleurs,
-dix à vingt cadrans présentant des informations sur
une échelle linéaire ou circulaire,
-cinquante à cent alarmes lumineuses,
-vingt à trente panneaux chiffrés,
-trente à soixante interrupteurs, boutons poussoirs,
c' est-à-dire des composants mécaniques, électriques, électroniques
qui couvrent une surface entre 1,0 et 2,0 s2.

@ Tous les composants du tableau de bord doivent être à portée des
deux mains du pilote installé dans son siège.

- La position des panneaux de controle et de commande de chaque équi
pement dépend d'un choix et d'un accord avec les pilotes, du sou
cis de réduire la fatigue et d'augmenter l'efficacité des pilotes0 - le tableau frontal présente les informations de base, et sur les
deux consoles latérales sont disposés les commandes des équipe
ments à une place qui est fonction de l'importance ou la fréquen
ce de leur actionnement.

Chaque instrument se compose de quatre éléments représentés sur la figure 4, un élément de détection 1, un élément de mesure 2, un élément de transmission 3 (mécanique, électriqie, pneumatique, hydraulique, électronique,...) et un élément indicateur. Les éléments 2, et 4 sont bien souvent réunis dans un même boitier.

Âvec les progrès de l'informatique dus aux circuits intégrés et aussi les techniques d'affichage avec diodes électroluminescentes (LED 7 segments), avec cristaux liquides, il est très avantageux de modifier les instruments en avionique, de garder l'élément de détection 1, l'élément de mesure 2 mais en y ajoutant un élément codeur un transmetteur d'information 6 par cable ou fibre optique, un élément décodeur 7 et un display 8, LED ou cristaux liquides. Ainsi la partie 7 et 8 peut %tre miniaturisée et être mieux utilisée pour la visualisation des informations nécessaires au pilote d'un avion.

La plupart de l'instrumentation avionique peut être adaptée pour garder l'essentiel, les éléments 1 et 2 déjà perfectionnés par des années de fonctionnement, les éléments 5,6,1 et 8 nouveaux étant similaires pour tous les instruments.

Pour les afficheurs 8, les indicateurs actuellement com mercialisés ont toutes les qualités requises pour un tableau de bord d'avion, de beaucoup supérieurs aux indicateurs à cadran: - très bonne visibilité sous un grand angle, - grande finesse de reproduction des caractères d'information, - faible consommation d'énergie électrique, - fiabilité très grande, tenue aux chocs, vibrations, accélérations, - très faible encombrement en surface et en volume, - faible poids, - différentes couleurs, - possibilité de tests, alarme, multiplication des indicateurs.

Les éléments 5 et 7 codeurs et décodeurs utilisés en informatique sont nombreux, perfectionnés, d'une grande fiabilité.

Dans le domaine des cables électriques et des fibres optiques, il n'y a que l'embarras du choix pour réaliser l'élément 6.

Un des buts de l'invention est donc une adaptation de 1 instrumentation avionique déjà bien perfectionnée avec modification seulement de la partie visualisation et transmission des signaux.

Un des buts de l'invention avec la tablette centrale esca- motable avec l'éjection du siège pilote, est celle de l'utilisation rationnelle de 1' espace au-dessus des genous du pilote, espace laissé libre avec l'introduction du manche-pilote latéral. La présenta- tion des tableaux de bord du P-15, F-18 et DKF-90 a montré la tendance à introduire la visualisation au moyen d'appareils à tubes cathodiques de diverses dimensions.La forme des tubes cathodiques est très bien adaptée pour une présentation des informations, tette basse, sur une tablette centrale, car la tablette peut ètre d'une épaisseur limitée au-dessus des genous du pilote, par contre la partie oà vient le col du tube cathodique peut trouver place entre les jambes gauche et droite du pilote. La description détaillée de la tablette faira mieux comprendre cette idée.

Un autre des buts de ltinvention est de présenter au pilote, selon la phase du vol, les informations et les commandes ou les sélecteurs nécessaires et ce, au moyen de tambours rotatifs, un, deux ou trois suivant la taille de l'avion. La description détaillée
en faira mieux comprendre le principe et les possibilités de combi
naison pour un tableau de bord avion.

Un autre but de l'invention est la réduction au minimum des
appareils et commandes fixés sur le tableau de bord, ceux essen
tiels pour toutes les phases du pilotage, et surtout le système
DHUD de visualisation tête haute des informations de vol.

Un but de ltvnvention est d'utiliser l'arceau du parebrise
pour la présentation des alarmes lumineuses, des interrupteurs,
des fusibles, entre les rétroviseurs, emplacement conatemment dans
le champs visuel du pilote.

Un des buts de l'invention est de présenter, à l'arret, quao
le toit de la verrière est soulevé et les rétroviseurs sur celui
découvrant des espaces sur l'arceau du parebrise, la possibilité
d'y installer des commandes de test et de control pour le mécani
cien. Cette idée sera mieux comprise avec la description qui suit.

Un des buts de l'invention est de présenter sur la face in
férieure de la tablette relevée, au mazent où le pilote monte dans
la cabine, ou bien au moment ci le pilote s'apprête à quitter son
poste, toutes les commandes et instruments de test et vérification
Ce détail très important sera aussi mieux compris avec la descrip
tin de la tablette.

En résumé, la présente invention concerne une cabine de pilo
tage d'avion, avec présentation en position ttte haute, tête hori
zontale et tête basse, des informations et des commandes de vol.

Dans un tel cockpit de taille petite, taille moyenne ou grande
taille, les équipements spéciaux suivants sont prévus: - Pour le pilotage tête basse, une tablette horizontale avec comman
des et visualisation sur écrans des informations, tablette releva
ble à ltarret, abaissée avant le décollage, tablette brutalement
escamotable, en synchronisme avec l'éjection du pilote et son siè
ge ei besoin est.

- Pour le pilotage tête horizontale, le tableau de bord en face du
pilote est composé des instruments et commandes essentiels, et
sur un, deux ou trois tambours rotatifs, la visualisation et les
commandes essentielles pour chaque phase de vol.

- Pour le pilotage tate haute, le HUD ou le DHUD est complété par
des alarmes lumineuses et des commandes sur l'arceau du parebriee
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins et achémats annexés, dans lesquels:
La figure 1 présente le tableau de bord extrtmement complexe de l'avion F-15 où l'on constate l'impérieuse nécessitée de rendre plus facil le travail du pilote.

La Figure 2 montre qu'avec l'introduction de trois écrans de visualisation d'informations sur le panneau frontal du tableau de bord du F-18, le pilote a davantage de chances de remplir Sa mission.

La figure 3 est le tableau de bord d'un avion à la phase projet, le TKF-90 où l'on voit un tableau frontal simplifié mais des consoles latérales très encombrées d'équipements. Ces trois figures sont présentées pour mieux poser le problème, et le résoudre avec les solutions exposées dans la présente invention.

La figure 4 représente schématiquement l'instrumentation classique actuelle et la figure 5 la modification à apporter à celle ci pour pouvoir construire un nouveau type de tableaux de bord.

La figure 6 montre un tableau de bord où sont réunies les équipements essentiels pour un pilotage dit: tate haute, t8te horizontale et tte basse.

La figure 7 montre en plan la tablette pilote pour visualisation des informations "tête basse", et la figure 8 est une éléva- tion vue de face.

La figure 9 présente schématiquement le cockpit du pilote avec la toiture ouverte en position haute, et la tablette relevée.

La figure 10 montre le tableau dessous la tablette et les points de test sur l'arceau du parebrise, que le pilote et son mé- canicien vérifient avant le décollage de l'avion.

La figure 11 représente le pilote sur le siège éjectable, la toiture du cockpit fermée, la tablette sur ses genoux, un tambour d'instrumentation devant lui et l'arceau avec alarmes dans le champ de Sa vue.

Les figures 12, 13, 14, 15 et 16 présentent la construction d1un tambour avec instrumentation, visualisation et commandes.

La figure 17 est une coupe de l'arceau du parebrise avec alarmes lumineuses et conducteurs, et la figure 18 une coupe avec vue du rétroviseur.

Les figures 19,20,21 et 22 montrent diverses constructions de tableaux de bord suivant l'invention.

Un nombre encore plus grand aurait pu être présenté de figures,pour préciser davantage la conception de chacun des éléments de l'invention. L'étude détaillée du tambour par exemple, amenait la découverte de plusieurs principes de construction et d'assemblage modulaire,des divers composants. De même,pour la rotation du tambour, sa fixation dans le cadre du tableau de bord, les détails de construction nécessaires pour une très grande fiabilitée, etc. Ce sont là des points pour l'avenir, pour des additions au brevet principal.

La présente invention est présentée en résumé, mais l'es6en- tiel est décrit, avec l'explication des figures. Des compléments et des modifications peuvent y entre apportés, sans pour autant s'écar- ter des idées de base de l'invention.

Sur la figure 1 sont présentés les nombreux instruments, commandes et alarmes,indispensables au pilote d'un avion de combat F-15, ceux nécessaires pour toutes les phases du vol. Une analyse détaillée de la liste aux pages 2,3 et 4 permet de mieux comprendre l'invention. Le vol d'un avion peut être divisé en plusieurs phases, six par exemple pour le F-15: 1-ère phase. Point fixe. Le pilote est monté dans le cockpit, la
verrière est ouverte, la tablette est relevée, le mécanicien est
sur l'échelle et assiste le pilote pour les vérifications et les
procédures de mise en route des équipements.

2-ème phase. Roulage et décollage.

3-ème phase. Ascension, vol en palier, évolutions, descente, acro
batie, raz motte, etc.

4-èmehase. Combat aérien contre d'autres avions.

5-ème phase. Vol d'observation et d'attaque au sol.

6-ème phase. Approche d'aérodrome, aterrissage, roulage au sol.

La dernière phase est habituellement suivie d'un point fixe, le mé- canicien assistant le pilote du F-15, dans l'arrêt des équipements, les vérifications et le retrait des enregistrements d'informations de vol,pour analyse immédiate.

De par leurs forme, dimensions et utilisation, certains élé- ments peuvent être installés sur 1 l'arceau du parebrise, entre autres ceux marqués: A 4, A 13, A 24, A 26, et B 2, B 10, B 15, B 24, B 25,
B 26, B 27, B 28, B 3g, B 41, B 50, B 51, B 58,et également C 3, C Âvec la miniaturisation réussie der composants, les systèmes de visualisation par LED ou cristaux liquides, les micro-processeurs et les systèmes de cablage, certaines informations peuvent être duplexées, indiquées sur l'arceau du parebrise et sur un autre point du tableau de bord.

11 est nécessaire que certains équipements restent sur la partie fixe du tableau de bord réduit comme B 18, le tableau de contrôle du HUD et aussi ceux cités: A 3, A 8, B 1, B 3, B 4, B 16,
B17, B 49, B 52, B 57, C 8, et C 9. Le B 61 de sa position centrale,doit devenir latéral et à droite du pilote.

Tous les autres équipements de controle, visualisation et de commande,peuvent entre montés sur la tablette et sur les tambours, à une place choisie en fonction de la phase du vol. Un tambour ne présentant au regard du pilote que 1/3 de sa surface, un nombre important d'équipements,inutils pendant une phase de vol,peuvent être écartés, par exemple,le panneau B 5 de commande d'armement, est inutil pendant les phases 1, 2 et 6.

En résumé, le tableau de bord du F-15 peut être réduit de plus de 50 % en surface, car les deux consoles latérales d'une largeur N = 30 or au minimum, de 40 cm en moyenne, et d une longueur de 110 cm, peuvent presque disparaitre. A la place, des éléments d'appareillages complexes commandés à distance, peuvent trouver un emplacement d'accès facil. I1 est souhaitable de réduire la surface frontale des avions de combat, et pour cela, la suppression des consoles latérales peut réduire la largeur L = M + 2N = 630 + 800 = 1 430 mm à environ 900 mm, ou 630 + 135 + 135.

La figure 2 représente le tableau de bord du P-18, un biréacteur de combat très moderne. En page 4 fut donnée la liste des équipements installés. Les dimensions de la cabine du P-18 sont les mêmes que pour le P-15: pour réduire celles-ci, il faut monter sur une tablette, sur deux ou trois tambours et sur l'arceau du parebrise, tous les équipements du tableau de bord, après une modification appropriée. Suivant la phase du vol, le pilote n'a nullement besoin de voir tous les instruments L 1 à L 15, et n'a pas besoin d'utiliser tous les équipements installés sur les consoles latéra- les. Une sélection,dans la présentation des équipements et des informations,s'impose pour que le pilote dirige sans excès de fatigue un avion super sophistiqué.

Une remarque semble judicieuse: par le montage d'écrans de visualisation L 1, L 4 - L 5, et L 7 à trois niveaux différents, le
F - 18 introduit le principe "tête haute, tête horizontale et tête basse". Ce principe sera finalement accepté par les pilotes.

IL sera beaucoup plus difficil, de faire admettre la suppre sion des deux consoles latérales car, comme on peut le voir sur la figure 3, celles-ci demeurent très en vogue dans les projets futurE comme le TKF-90.

De la console gauche, nombre d1 équipements et de commandes peuvent trouver place dans l'arceau du pare-brise, dans la tablette et dans les tambours. De même pour ceux de la console droite. I1 eE inutil d'avoir, dans le même temps. les écrans de visualisation Y@
Y4 et Y 5 exposés à l'attention du pilote. C'est suivant la phase du vol de avion, que doivent être exposées les commandes et les panneaux de visualisation spécifiques pour chaque phase. Ce n'est que les instruments essentiels et les alarmes qu faut monter en des points fixes, constemment visibles.

L'énumération des équipements installés sur les tableaux bord des avions P-15, F-18 et TKP-90 montre le soucis des construc- teurs d'équipements, depuis les débuts de l'aviation, de perfection ner ceux-ci continuellement, mais aussi de toujours en rajouter. r suffit de voir combien de places dites '?réserves1, (blank panel) sol disponibles dans ces tableaux de bord.

Quand on examine les détails de construction de ces équipe ments, on est émerveillé par la qualité et la conception des mécan@ mes, la distribution dans un espace très limité de nombreux système de présentation d'inforations. L'un des meilleurs exemples est 1' horizon artificiel ou ADI (Attitude Director Indicator): sur une s@ face frontale très réduite, 128 x 128 2, on peut lire jusqu'à 20 informations différentes.

L'introduction de la présentation linéaire des informatioi et surtout celle de la visualisation en couleurs sur écrans cathode ques,des informations élaborées par des micro-ordinateurs, est un énorme progrès pour améliorer les conditions de pilotage. Ainsi les surfaces requises pour la présentation des informations furent rédu tes de beaucoup.

Avec l'avènement de la poignée-pilote latérale à la place du manche à balais classique, Z 9 sur la figure 3, il est désormais possible de poser sur les genoux du pilots une tablette de vi6'ia1ie tion "tête basse" avec des commandes, des sélecteurs, des micro-prc censeurs. Sar une poignée-pilote fonctionnelle, on réunit dans la main du pilote, une dizaine de commandes électriques de grande préci sion,pour manoeuvrer avion.

La poignée@17 sur la figure 2,réunissait les commandes électriques suivantes: - Débrayage du pilote automatique, - Stabilisateur de roulis, 5 Commande de largage des bombes, Commande de tir canon, - Commande de tir missiles, Commande de trins à 4 positions, piqué, cabré, droit, gauche, - Commande radio, - Commande d'enregistreurs de visée, caméra, etc.

La manette des gaz@16 de la figure 2 est tout aussi complexe en réunissant dans la main gauche: - Commandes de freinage, - Sélecteur de communications radio, - Distributeur de brouillage radar, - Désignation d'objectif, - Control radar, etc.

Une redistribution des commandes est nécessaire,car sur ces deux poignées gauche et droite, il y a déjà trop de choses, non prioritaires,pour chaque phase spécifique du vol d'un avion. La tablette étant à proximitée immédiate des deux manches gauche et droit, deux claviers de boutons sélecteurs peuvent simplifier les commandes.

La réalisation de cette invention nécessite surtout, la modification de l'instrumentation classique représentée schématiquement par la figure 4. Un élément de détection 1 fournit un signal à 1' élément de mesure 2 qui par une transmission 3 donne à l'indicateur 4 la présentation numérique du phénomène mesuré. Ce sera par exemple un anémomètre. Le tube de Pitot 1 transmet une pression pneumatique à un tube Bourdon 2 qui par l'intermédiaire de leviers 3 positionnent l'aiguille du cadran 4. Les éléments 2,3,4 sont souvent dans le même boitier. Dans le cas d'un appareil radar, les éléments constituants sont beaucoup plus nombreux,mais presque similaires par leurs fonc tions.

La figure 5 montre que les éléments de détection 1 et de mesure 2 restent les mamies. Pour miniaturiser la visualisation de 1' information, mieux vaut faire appel à 1' électronique,avec un codeur 5 t un conducteur 6, un décodeur 7 et visualisation sur un afficheur d'informations digitales ou analogiques 8. Les composants électroniques nombreux et d'une grande fiabilité, rendent très facile l'adaptation des équipements existants,pour une présentation nouvelle des informations sur une tablette, sur des tambours ou sur l'arceau du parebrise d dtun avion.

En exemple facil à comprendre est la comparaison d'une montre avec un cadran classique circulaire, et une montre avec affichage numérique au moyen de cristaux liquides: une technologie nouvelle est née avec l'électronique optique. la visualisation des chiffres, des lettres ou de certains signes,pour une lecture rapprochée est désormais une réalité, car les composants fabriqués par l'industrie sont d'une grande perfection.

On peut maintenant passer,d'un tableau de bord type F-15 représenté sur la figure 1, à celui montré schématiquement sur la figure 6, qui se compose d'une tablette 9, de deux tambours horizontaux 10, et d'un tambour vertical 10 montés dans un tableau de bord réduit 16 surmonté dtun ensemble EDD 17.L'arceau du parebrise ll comporte des alarmes lumineuses, des sélecteurs et interrupteurs, des rétroviseurs . C'est là un ensemble plus fonctionnel et plus pratique que le tableau du F-15,car suivant les phases du vol, il présente les comman- des et les informations nécessaires, en face du pilote. Comme on le verra plus loing sur les figures 12 à 16, le pilote ne voit que le tiers de la surface des tambours et peut choisir,ce qu'il souhaite voir comme instrumentation ct commandes.

Le panneau frontal représenté schématiquement sur la figure 6 penixet de loger, devant le pilote, tous les instruments de bord des tableaux des F-15, F-18, TKF-90 et avions similaires, le MIRAGE 4000 par exemple.

La figure 7 montre en plan, la possibilité d'installer sur la tablette 2 un grand tube à rayons cathodiques 37, un plus petit 38 en couleur, des claviers avec touches de commandes 39, des sélecteurs une une sonde cathodique 41, des voyants lumineux 42, des panneaux de visualisation LED ou à cristaux liquides 43, des interrupteurs 44 tous les composants électroniques et électriques nécessaires pour faciliter le pilotage d'un avion.

Une telle tablette est nécessaire dans les avions de combat dirigés à distance par un avion type AWACS d'alerte lointaine. Les directeurs de vol peuvent transmettre la situation tactique sur les
MDU 37 (Main Display Unit) et des informations détaillées sur le ADU 38 (Auxiliary Display Unit) de chacun des avions de combat dirigé.

Une telle tablette peut aussi ressembler à un micro-ordinateur avec une console de visualisation, avoir des mémoires RAM et ROM et pour fonction faciliter le pilotage.

La figure 8 montre en élévation la tablette 2 qui a la forme d'un V , afin de pouvoir placer au milieu un ou deux tubes cathodiques et poser la tablette sur les genoux du pilote. Quand la tablette est relevée par rotation de 900, un panneau de contrle aa sert aux branchements et aux tests de démarrage des équipements. Ce panneau n'étant util qu'au début et à la fin d'un vol, sa place soue la tablette est bien justifiée.

La figure 9 représente en élévation,la cabine de pilotage avec la toiture 25 ouverte, le pilote 12 assis sur un siège éjecta- ble 14 avec devant lui le panneau 21 de la tablette relevée 9. Celle ci cache le tambour d'instrumentation 1Q et le tableau de bord réduit 16. Pendant que le pilote vérifie et branche des circuits sur le tableau 21, dans le même temps son mécanicien 13 de l'extérieur de la cabine,procède aux branchements et vérifications sur l'arceau du parebrise avant, surtout aux points qui normalement sont cachés par les rétroviseurs. Pour relever ou abaisser la tablette 9, un vérin hydraulique ou pneumatique 22 facilite 11 opération.

Dans le cas d'urgence d'éjection du pilote pendant le vol, sur la figure 9 on peut voir en tiret la position li du pilote et celle du siège 15 au début de l'éjection. Auparavant, la tablette 9 qui était sur les genoux du pilote a dû être relevée brutalement vers le haut, et ce au moyen d'une cartouche explosive 23 qui détent le vérin 22 et relève la tablette. Les deux pieds du pilote passent alors des deux côtés de la partie en V de la tablette. La coordina- tions des mouvements du pilote, de la tablette, de la toiture et du siège nécessite des expériences de mise au point sur maquettes.

Sur la figure 10 on voit l'élévation suivant R-R de la tablette 9, du panneau , des bords du tableau 16, des tambours 10, et de l'arceau 11 que le mécanicien 13 peut très facilement tester.

En regardant la figure 11, on comprend mieux dane quelle position opère normalement le pilote 12, quand la verrière 26 est fermée. La tablette 2 est posée sur ses genoux, les tambours d'ins- trumentation 10 à portée de ses mains, le tableau de bord réduit 16 également, et l'arceau du parebrise 11 bien visible en tous ses points. Sur cette figure, en regardant les lignes "a","b","c","d","e" on comprend le sens des mots: "pilotage tate basse, tête horizontale et tète haute".

La figure 12 montre la coupe d'un tambour d'instrumentation iQ, de forme octogonale. La section octogonale a été choisie, car elle permet d'avoir six faces utilisées et deux faces pleines.

La section pourrait également avoir neuf côtés, sept utils et deux pleins, ou seulement sept côtés, c'est là une question de construction et ensuite de standardisation, car dans l'ossature 27 sont int@ duits longitudinalement des éléments modulaires électroniques 28, dont le cablage 29 sort par le centre du tambour.

Sur la figure 13, on peut voir comment un tube cathodique a peut également être monté dans un tambour. Il est même possible & @' installer deux, tout en ayant assez de place pour des éléments 28, dans l'ossature 27.

La figure 14 représente un système de rotation du tambour J au moyen d'une manivelle avec galet 35, système de rotation de 1/8 ème de tour et limité dans les deux sens par deux parois pleines.

Il existe d'autres systèmes de rotation et de limitation aux extrémitées, la fiabilité de ceux-ci devant guider le choix du constructeur.

La figure 15 est une vue externe du tambour 10 dont la par.

tie centrale peut tourner, pour présenter au pilote les éléments 28 ou l'écran cathodique 30,dont il a besoin pour une phase précise d@ vol de l'avion. Ce tambour a deux parties fixes 31 et 32 qui serve à le fixer dans le tableau de bord, à faire entrer de l'air de refroidissement, à introduire le cablage 29. Pour commander la rota tion,deux boutons poussoirs 56 et 57 sont prévus sur le boitier 32
La figure 16 montre en coupe,I'installation d'un moteur 33 tournant le galet 35 par l'intermédiaire d'un réducteur 34, dans le guide de rotation de l'ossature 27. Un roulement à aiguilles 36 esi prévu pour assurer excellentes conditions de rotation du tambour.

Un système de rotation hydraulique ou pneumatique est aussi possibl
La figure 17 représente en coupe l'arceau du parebrise 49, qui est serré dans le prof externe 50 et le cadre d'arceau 1.

La verrière de toiture 52 est serrée dans les profilés 51. L'étan cheitée de cette fermeture est assurée par deux joints 53 et 54. Le
Cadre 11 est construit à sa partie interne avec des cloisonnements qui facilitent le montage de boitiers 5, des composants alarmes lumineux, des boitiers de visualisation, des interrupteurs ou sélec teurs, des boitiers de test. Leur nombre, pour un arceau de 120 à 180 cm de longueur, peut varier entre 30 et 60 boitiers 45. Tout le cablage est prévu sur la face opposée du cadre 11, de préférence dans une gaine composée 46, fixée au moyen de vis 47 et 48.Les vis 48 doivent aussi aervir comme liaison électrique entre des conducteurs de 46 et les circuits internes des boitiers 45. Il est possi ble de creer un ensemble 45 et 46 qui viendra se fixer sur l'arête médiane du cadre 11 ou mime de coller des circuits imprimés sur 11.

La figure 18 est une coupe de l'arceau du parebrise ,mais aux endroits de fization des rétroviseurs 18. On retrouve les mes constituants que sur la figure 17, à cette différence fondamentale que le boitier 55 est normalement caché quand la verrière 52 est fermée. Ce est que lorsque la toiture est ouverte, c'est-à-dire lors des essais au point fixe ou bien après l'aterrissage, que les éléments 55 sont accessibles.Ceux-ci sont donc nécessairement des composants réservés pour les phases de vérification et branchement des équipements, plus spécialement des procédures effectuées par le mécanicien au sol, celui qui assiste le pilote pour un décollage très rapide. Avec le nombre et la complexitée des appareils qu'il faut brancher successivement et vérifier rapidement, des boitiers électroniques 55 peuvent faciliter les préparatifs avant décollage.

Les figures 7 à 18 ont pour but de montrer la conception des tablettes, des tambours et des arceaux. La figure 19 représente la vue en coupe,d'une cabine pilote de petite taille,avec une tablette 2, un tambour vertical 10, un tableau de bord réduit 16, un HUD 17, un arceau avec alarmes 11, un seul rétroviseur 18, à gauche la manette 19 et à droite le manche pilote 20.

Sur la figure 20 on retrouve les mêmes éléments, mais le tam- bour 10 est placé horizontalement et as taille est beaucoup plus grande, jusqu'à 75 cm de longueur: néamoins c'est une version pour avion de petite taille. Dans ce tambour horizontal on peut installer jusqu'à trois tubes cathodiques.

Sur la figure 21 il y a deux tambours verticaux 10, et deux rétroviseurs 18: c'est une version pour avion de taille moyenne.

La figure 22 présente un tableau de bord avec deux tambours 10 dont l'axe est presque horizontal, car ils sont disposés de manière que le pilote ait une bonne vision des informations et des commandes, tous les autres éléments étant les Les
Si l'on revient à la figure 6,on voit deux tambours horizontaux 10, un tambour vertical XQ, une tablette 9, un arceau 11 avec trois rétroviseurs l8, un tableau de bord réduit 16 et un HUD i'.

C'est là une version de l'invention pour avion de grande taille.

Cette description permet de comprendre qu'avec une tablette, un, deux ou trois tambours, un arceau équipé d'alarmes, on peut remplacer entièrement les consoles latérales dans les cabines pilote des avions modernes.

Claims (8)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Ensemble d'éléments pour un tableau de bord d'avion de petite

taille, composé d'une tablette horizontale relevable 2 avec tubes

cathodiques, commandes et équipements électroniques, dtun tambour

d'instrunentation vertical 10 monté dans un tableau réduit 16

avec dispositif de visualisation tête haute tir, d'un arceau de

parebrise 11 avec voyants d'alarmes et un rétroviseur 12, d'une

manette 19 à gauche et d'un manche pilote 20 à droite de la ta

blette 2.

2. Ensemble d'éléments suivant la revendication 1, caractérisé par

un tambour d'instrumentation horizontal 1Q.

3. Ensemble d' éléments suivant la revendication 1, pour avion de

taille moyenne, caractérisé par deux tambours verticaux 10, et

d un arceau 1 avec deux rétroviseurs 18.

4. Ensemble d'éléments suivant la revendication 1, pour avion de

taille moyenne, caractérisé par deux tambours horizontaux bo, et

d'un arceau 11 avec deux rétroviseurs 18.

5. Encemble d'éléments suivant la revendication 1, pour avion de

grande taille caractérisé par un tambour vertical 2 entre deux

tambours horizontaux 10,et d'un arceau 11 avec trois rétroviseurs.

6. Elément d'ensemble pour tableaux de bord d'avion suivant les re

vemdications 1 à 5, constitué par une tablette centrale horison

tale 9, relevable au moyen d'un vérin 22, dans laquelle sont

tés des tubes cathodiques li et 38 pour visualivation des infor

mations en noir-blanc ou en couleurs, et également des commandes,

claviers 39, sélecteurs 40, interrupteurs 44, la forme en "V"de

cette tablette permettant de la poser sur les genoux du pilote.

7. Elément suivant la revendication 6, caractérisé par un panneau

de contrôle 21 sous la tablette 9, pour effectuer lors du point

fixe précédant le décollage ou suivant l'atterrissage, les opéra-

tions de test et de branchement des très nombreux équipements de

l'avion, ce panneau n'étant visible que lorsque lo tablette est relevée.

8a Elément suivant les revendications 6 et 7, caractérisé par un

dispositif de relevage brutal de la tablette en 23, par explosion

ou détente de ressorts, relevage synchronisé avec l'ouverture de

la toiture 25 et l'éjection du pilote sur son siège.

9. Elément d'ensembles pour tableaux de bord d'avion suivant les re

vendications 1 à 5, constitué par un tambour vertical ou hori

zontal 10, dont la partie mobile peut avoir 7, 8 ou 9 faces, dont

deux faces pleines et les autres construites de manière à permet

tre l'introduction d'éléments modulaires d'instrumentation 28,

entre les longerons 27 du tambour, le centre laissant passer les

conducteurs en nappes 29, dont les deux parties fixes aux extré

mitées sont fixées dans le tableau de bord réduit 16, lune d'

elle, la plus accessible et 8 portée de la main du pilote, con

tenant un mécanisme de rotation du tambour fl, 34, 35 et de blo

cage du tambour dans une position facilitant la vue de deux des

faces mobiles, et les opérations de manipulation des commandes

des instruments. La conception des tambours permet le montage

de un, deux ou trois tubes cathodiques entre les longerons ,

et aussi un refroidissement par ventilation d'air. Les faces

pleines ont pour bat de limiter la rotation des tambours, dans

chaque sens, afin de permettre le passage de plusieurs nappes

de conducteurs électriques entre les équipements et les panneau

de visualisation et commandes 28.

10. Elément suivant la revendication 9, monté dans un tableau de

bord réduit 16, de manière à ne laisser paraitre que deux faces

du tambour mobile, et ce afin de mieux utiliser la surface visi

ble du tableau pour l'installation d'instrumentation de base

essentielle, au des commandes principales.

11. Elément d'ensembles pour tableaur de bord d'avion suivant les re

vendications 1 à 5, constitué par un arceau de parebrise 11, sur

la face intérieure dupquelle sont montés des boitiers d'alarmes

45 , des boitiers de test et branchements 55, entre ou sous les

rétroviseurs 18, un multiconducteur 46 étant fixé sur le même

arceau L au moyen de vis 47,48.