FR2492521A1 - Dispositif produisant un horizon artificiel - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PRODUISANT UN HORIZON ARTIFICIEL DANS UN AERONEF. UN MECANISME DE BALAYAGE 36 EST MONTE DANS LE COCKPIT AFIN DE RECEVOIR DE LA LUMIERE EN PROVENANCE DE LA SOURCE LUMINEUSE 38 ET DE PROJETER UNE BARRE LUMINEUSE 50 REPRESENTANT L'HORIZON VRAI A PARTIR D'UN BALAYAGE D'UN FAISCEAU LUMINEUX PROJETE SUIVANT LA BARRE PERCUE AVEC UNE FREQUENCE SUFFISAMMENT ELEVEE POUR QUE LA BARRE SOIT PERCUE COMME ETANT UNE PROJECTION CONTINUE. LE DISPOSITIF DE L'INVENTION PEUT ETRE UTILISE DANS LE CAS OU UNE SOURCE LUMINEUSE DE PUISSANCE LIMITEE DOIT ETRE PLACEE A DISTANCE DU COCKPIT DE L'AERONEF.

Description

La présente invention concerne des dispositifs destinés à produire un

horizon artificiel du type utilisé pour projeter une ligne ou une barre lumineuse devant un pilote et pour commander la

position et l'attitude de la ligne afin de simuler l'horizon vrai.

Dans le cadre de cette description, le mot "aéronef" vise

à désigner les simulateurs de vol et les engins en général qui se

déplacent dans trois dimensions.

Parmi les instruments classiques d'un aéronef, il existe un dispositif qui indique l'orientation de l'aéronef par rapport à l'horizon. L'instrument est placé dans le cockpit en un endroit

o le pilote peut l'examiner périodiquement pour déterminer l'at-

titude de l'aéronef lorsque l'horizon n'est-pas visible pour le pilote. Ceci demande au pilote de faire appel à une vision centrale embrassant un angle solide d'environ 3 degrés directement devant

ses yeux.

La vision centrale considère un instrument tel que l'horizon artificiel comme représentant un symbole, ce qui nécessit décodage et interprétation avant toute obtention d'une sensation de positionnement spatial ou de déplacement. Par contre, on utilise de façon naturelle la vision périphérique pour sentir le mouvement

dans les situations quotidiennes, et ceci s'effectue par l'intermé-

diaire de circuits "cftblés" spécialement conçus à cet effet qui

reconnaissent dans le champ visuel périphérique des traits parti-

culiers du type linéaire pour envoyer des détails relatifs à leurs déplacements aux centres du cerveau responsables de la perception du mouvement. Ainsi, un instrument qui fournit des informations sur le mouvement du pilote et de l'aéronef par l'intermédiaire de sa vision périphérique fera appel à ces circuits spécialisés et

libérera la conscience du pilote de la tache d'interpréter constam-

ment des symboles.

Puisqu'il n'est pas pratique d'étendre la taille de l'horizon artificiel existant de façon qu'il puisse être vu et perçu par la vision périphérique, il a été imaginé un moyen pour recouvrir le panneau d'instruments normal à l'aide d'une informatiof

qui peut être perçue de façon subconsciente dans la périphérie.

Le moyen le plus pratique actuellement connu consiste à faire briller une ligne ou une barre lumineuse provenant d'un projecteur sur le tableau de bord, un moyen étant prévu pour amener la barre lumineuse a se déplacer par rapport a l'aéronef afin d'indiquer la

position de l'horizon.

Une approche permettant de produire une ligne ou une barre lumineuse devant le pilote afin qu'elle soit observable par la vision périphérique est révélée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 083 239. Une source lumineuse est montée dans un bottier, et une partie du boîtier est conçue de manière à s'incliner tandis qu'une autre peut tourner pour déplacer des éléments optiques qui

se combinent pour transmettre une barre lumineuse devant le pilote.

Le déplacement des parties est lié à la plate-forme gyroscopique

de l'aéronef de façon que la barre lumineuse donne urne représenta-

tion de l'horizon vrai à tout instant. Bien que cette structure soit acceptable dans certains cas, elle n'est pas pratique dans tous les

aéronefs, principalement parce que cette structure est très eneom-

brante et ne s'adapte pas facilement dans le cockpit des aéronefs existants. La structure souffre également de l'inconvénient suivant dans des conditions extrêmes de température, le mouvement des parties

mécaniques varie, et les forces d'accélèratiou compromettent l'uti-

lisation du dispositif dans des aéronefs tels que les chasseurs.

L'invention vise à proposer un dispositif produisant un horizon artificiel qui possède des dimensions globales réduites et qui, lorsque des exigences d'encombrement leimposent, peut être monté de manière que la source lumineuse soit éloignée du cockpit

et que seule la tête de projection soit contenue dans le cockpit.

Une source lumineuse éloignée est soumise à deux critères conceptuels contradictoires. Pour qu'elle projette une barre lumineuse que l'on puisse voir dans la lumière du soleil, il faut que la source lumineuse soit puissante. Toutefois, une telle source lumineuse n'est pas souhaitable à la fois en raison de sa consommation électrique et, de façon plus import-ante, ea raison des risques pour la sécurité, Par concéquent, pour utiliser une source lumineuse éloignée, il est nécessaire de rendre maximal le rendement de transmission lumineuse, de la source lumineuse jusqu'à la barre lumineuse projetée, afin de pouvoir obtenir l'intensité lumineuse voulue à partir d'une source lumineuse de puissance acceptable. De manière paradoxale, la barre lumineuse sera trop intense en l'absence de lumière solaire, si bien qu'il est également souhaitable de prévoir quelque moyen pour

faire varier l'intensité de la barre lumineuse.

Dans certains cas, la source lumineuse et sa tête de pro- jection peuvent être montées dans le cockpit là o de la place est disponible. Toutefois, il est encore possible que ces parties doivent être séparées en raison de l'existence de deux critères conceptuels

différents pour le montage de ces parties. D'abord, la tète de pro-

jection doit être fixée de manière rigide à l'aéronef afin d'éviter

toute erreur de position de la barre lumineuse par suite de vibra-

tions et de forces d'accélération. En second lieu, la source lumineuse doit être montée de manière élastique afin de limiter les dommages possibles dus aux vibrations. Une fois ces critères diamétralement opposés satisfaits, il est nécessaire de disposer d'une liaison optique souple entre la source lumineuse et la tête de projection,

indépendamment du fait que ces parties peuvent se trouver au voisi-

nage immédiat l'une de l'autre.

Par conséquent, l'invention propose un dispositif produisant un horizon artificiel possédant une source lumineuse de puissance limitée qui peut être placée à une certaine distance du cockpit de l'aéronef. Un mécanisme de balayage est monté dans le cockpit afin de recevoir la lumière venant de la source lumineuse et de projeter une barre lumineuse représentant l'horizon vrai en faisant balayer un faisceau lumineux projeté,suivant la barre perçue, à une fréquence

suffisamment élevée pour que la barre soit perçue comme une pro-

jection continue.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de

l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses carac-

téristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une représentation d'un cockpit d'aéronef montrant deux positions d'une barre lumineuse projetée devant l'un des pilotes selon l'invention;

- la figure 2 est une vue schématique illustrant les rela-

tions matérielles existant entre les principaux constituants d'un mode de réalisation préféré de dispositif produisant un horizon artificiel selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'une tète de projection; - la figure 4 est une série de six diagrammes respective- ment désignés par les lettres (a) à (f) et illustrant diverses positions d'une barre lumineuse par rapport à un point donné; - la figure 5 est une vue en coupe à une échelle agrandie de l'extrémité utilisée pour raccorder une fibre optique;

- la figure 6 est une représentation schématique d'un cir-

cuit de commande faisant partie du dispositif produisant un horizon artificiel; - la figure 7 est une représentation graphique illustrant

un signal de commande utilisé dans la production d'une barre lumi-

neuse préférée constituée d'une série de points brillants; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7; et - la figure 9 est une vue analogue à la figure 3 et illustre

un autre mode de réalisation de l'invention.

On se reportera d'abord à la figure 1 qui représente un tableau de bord, ou panneau d'instruments, 20 destiné à être utilisé

par un pilote et un copilote respectivement assis derrière les com-

mandes 22 et 24. Les instruments se trouvant à la gauche du centre du panneau sont en général la reproduction de ceux se trouvant à droite, de manière que l'un ou l'autre du pilote et du copilote puisse commander l'aéronef. Le panneau d'instruments comporte, en réplique exactel'un de l'autre, deux instruments d'horizon artificiel 26 et 28 que l'on trouve normalement dans un tableau de bord de ce type et qui avisent le pilote de l'inclinaison antépstriaure, u tangage,

et de l'angle transversal, ou roulis, de l'aémnefparraffortàun pbn hori-

zontal. Ces instruments sont relativement petits et il faut que le pilote les regarde avec soin en utilisant sa vision centrale, de sorte que le pilote doit quitter des yeux le pare-brise et les autres

instruments lorsqu'il se concentre sur l'instrument d'horizon arti-

ficiel. La figure 1 montre également deux positions d'une barre lumineuse produite par un dispositif selon l'invention et qui sera décrit en relation avec les figures suivantes. Les deux positions son indiquées par les numéros 32 et 34. Dans la position 32, la barre lumineuse est centrée sur l'instrument 26 d'horizon artificiel qui

fait fonction de repère dans ce mode de réalisation particulier.

Par conséquent, l'aéronef maintient son niveau en baissant son aile gauche. Au contraire, la barre lumineuse'34 indique que l'avion pique du nez en descente tout en maintenant ses ailes à niveau. Ceci apparaît principalement parce que les instruments se trouvant dans le tableau de bord 20 sont encadrés dans des rectangles possédant -des côtés horizontaux et verticaux. Par conséquent, la disposition adoptée tend d'elle-même à indiquer si la barre lumineuse est ou non horizontale par rapport au panneau 20 et, par conséquent, si l'aéronef est ou non incliné transversalement. De même, le fait que la barre lumineuse 32 soit inclinée par rapport aux instruments indique que l'aéronef est en position de roulis et indique également dans quel sens. Dans certains aéronefs, les instruments n'ont pas de faces rectangulaires, mais ils sont généralement disposés suivant une rangée qui est horizontale. Dans le cas improbable o l'aéronef

dans lequel le dispositif doit être utilisé ne possède pas d'instru-

ments suivant cet agencement, il faudrait ajouter le repère sur le tableau de bord. Ceci devrait être fait sous la forme d'une ligne ou d'une série de lignes s'étendant horizontalement sur le tableau de bord, une ligne particulière indiquant que l'aéronef est en vol horizontal. Il est évident qu'il faut prévoir deux barres lumineuses

dans l'aéronef si le copilote doit également en avoir l'utilisation.

Ceci est dû au fait qu'une barre lumineuse qui s'étendrait sur toute la largeur du tableau de bord s'inclinerait vers le bas d'un côté et vers le haut de l'autre lorsque l'aéronef serait en position de

roulis, de sorte que le pilote et le copilote tireraient des infor-

mations différentes de la barre lumineuse. On peut fournir deux

barres lumineuses ou bien en utilisant deux dispositifs périphé-

riques produisant un horizon, du type à décrire, ou bien en utili-

sant un seul semblable dispositif associé à une optique appropriée qui soit partage le faisceau lumineux en deux images, soit permet à la barre lumineuse d'être focalisée devant le pilote ou devant

le copilote.

On se reporte maintenant à la figure 2, qui représente schématiquement les principaux constituants d'un mode de réalisation

préféré de dispositif d'horizon artificiel zelon l'invention.

Une tête de projection 36 reçoit de la lumière d'une source laser 38 via un raccord souple 40 qui comporte une fibre optique

comme conducteur de lumière, ainsi que cela va Atre décrit ci-après.

La source lumineuse 38 est excitée à partir d'un circuit de commande contenu dans un bottier 42 qui reçoit des signaux d'entrée de la

plate-forme gyroscopique de l'aéronef via trois entrées 44 trans-

portant des informations relativement au roulis de l'avion, et de trois raccords 46 relayant des informations sur le tangage, ou inclinaison antéropostèrieure, de l'aéronef. Une entrée électrique 48

est également prévue et, comae cela sera décrit, le circuit de com-

mande est connecté à la tète de projection 36 de manière à exciter des dispositifs de balayage qui utilisent l'information venant de la plateforme gyroscopique pour commander la position de la barre

lumineuse de façon que le pilote voit une image continue 50 repré-

sentant l'horizon vrai.

Les parties internes principales de la tête de projection 30 sont illustrées dans l'avion en coupe de la figure 3, o on voit que la lumière entrant dans le sens de la flèche 52 en provenance du

raccord 40 (figure 2) vient frapper sur un premier miroir incliné 54.

Ce miroir se trouve normalement dans un plan qui fait environ 45 de-

grés par rapport à la direction du faisceau lumineux 52, si bien que la lumière renvoyée par le miroir vient tomber sur un deuxième miroir 56, qui fait également environ 45 degrés avec la direction du trajet lumineux reliant les miroirs. Les miroirs sont conçus de manière à coopérer afin de produire, à la tète de projection, un signal sortant par une ouverture 58 de manière à former la barre

lumineuse 50 (figure 2).

Le premier miroir 54 fait partie d'un premier mécanisme de balayage 60 comportant une tige 62 à laquelle le miroir est fixé de manière à se déplacer avec la tige sur l'axe de la tige. De même,

le deuxième miroir 56 est fixe à une tige 64 faisant partie d'un -

deuxième mécanisme de balayage 66. Comme cela sera décrit ci-après, les mécanismer de balayage 60 et 66 sont entraînés indépendament à coopérer optiquement de sorte que le faisceau entrant 52 soit

amené à effectuer un mouvement de balayage qui crée la barre lumi-

neuse vue par le pilote. La position de la barre lumineuse est imposée par le mouvement de balayage de ces miroirs, ainsi que cela va être expliqué.

Comme on peut le voir sur la figure 4, six positions dis-

tinctes de barre lumineuse sont identifiées par les lettres "a" à

"f". On voit sur le diagramme (a) qu'une barre lumineuse est repré-

sentée dans une position située centralement au-dessus d'un point de référence. Afin que la barre lumineuse apparaisse devant le pilote, il faut assurer un balayage de la lumière projetée par la tête de projection 36 (figure 2) à une fréquence suffisante pour faire croire au pilote que la ligne est continue. La fréquence utilisée dans le

mode de réalisation préféré est de 40 cycles par seconde. Par consé-

quent, comme cela est indiqué dans le diagramme (a) de la figure 4, la lumière balaye toutes les valeurs de "h" indiquées relativement à une position zéro 67. Si l'aéronef commence à grimper pour gagner de l'altitude, la barre lumineuse se déplace vers le bas par rapport au point de référence, en créant une valeur négative de "v", ainsi que cela est indiqué sur le diagramme (b). A l'examen des diagrammes (a) et (b), il est donc évident que l'on peut produire une barre lumineuse alors que l'aéronef présente une inclinaison transversale nulle par un balayage qui utilise le premier miroir 54 et par un

positionnement du deuxième miroir 56 propre à montrer tout déplace-

ment vertical lié au tangage. Toutefois, si l'aéronef prend un

certain angle de roulis en abaissant son aile droite et en mainte-

nant nul l'angle de tangage, la barre lumineuse doit prendre la position présentée sur le diagramme (c) en déplaçant simplement de manière synchrone les miroirs 54 et 56 (figure 3) de façon que le premier miroir 54 représente le déplacement horizontal et que le deuxième miroir 56 se déplace en relation avec le déplacement vertical. En effet, tout point de la barre lumineuse est obtenu

en résultat du déplacement du premier miroir sur un angle qui cor-

respond au cosinus de l'angle A, tandis que le deuxième miroir provoque un déplacement correspondant au sinus de cet angle. Si les miroirs se déplacent en synchronisme, on obtient l'angle de la barre lumineuse par rapport à l'horizontale (angle A) en faisant simplement varier la relation des amplitudes des signaux appliqués aux mécanismes de balayage 60 et 66 pour que les déplacements des

miroirs 56 soient solidaires.

Les trois premiers diagrammes de la figure 4 illustrent le cas o l'on utilise le premier miroirpour assurer le balayage de la barre lumineuse tandis que le premier miroir effectue tout le balayage du diagramme (a). Le diagramme (d) montre la situation

qui résulte du fait que l'aéronef prend un angle de roulis de 90 de-

grés. Dans ce cas, le premier miroir est fixe et le deuxième miroir provoque le balayage du faisceau lumineux. En effet, cette position est une progression naturelle par rapport aux positions présentées sur les diagrammes (a) et (c), l'aéronef prenant une position de roulis qui dépasse la position présentée sur le diagramme (c) et arrive à la position présentée sur le diagramme (d). La situation se complique lorsque l'aéronef présente à la fois un angle de roulis

notable et un angle de tangage. Sur la base de l'examen des précé-

dents diagrammes, il est clair que les deux miroirs doivent être mis

à contribution pour déplacer la barre lumineuse en cas de roulis.

Toutefois, les deux miroirs doivent également être mis à contribu-

tion pour rendre compte du tangage. Ceci peut être vu par une com-

paraison des diagrammes (b) et (d). Sur le diagramme (b), la totalité du tangage est représentée par une position donnée du deuxième miroir 56. Si la barre lumineuse représentée sur le diagramme (d)

devait se déplacer en réponse au tangage, alors ce mouvement provien-

drait de l'ajustement du premier miroir 54. Par conséquent, dans l'une quelconque des positions prises entre ces deux extrêmes,

l'angle de tangage doit être le résultat d'une combinaison de dépla-

cements impliquant les deux miroirs. Comme on peut le voir sur le diagramme (e), des coordonnées sont représentées pour les extrémités de la barre lumineuse, et ces coordonnées sont reliées au point de repère. On voit, en comparant les diagrammes (e) et (f), que la barre lumineuse peut prendre des positions pour lesquelles les coordonnées relatives à l'une des extrémités sont positives tandis qu'elles sont négatives à l'autre extrémité; et d'autres positions sont possibles telles qu'on peut le voir sur le diagramme (f) o trois des valeurs de coordonnées sont négatives tandis qu'une est positive. D'autres situations sont naturellement possibles si l'aéronef prend un angle de roulis sur 360 degrés tout en prenant

également du tangage.

Pour introduire l'angle de tangage dans les mécanismes de balayage 60 et 66, on considère que la barre lumineuse se déplace par rapport au point de repère suivant deux coordonnées. Dans le diagramme (e) par exemple, le centre de la barre lumineuse est déplacé, suivant l'axe horizontal, d'une distance égale à l'angle de tangage que multiplie le sinus de A. De même, le déplacement vertical est égal au tangage que multiplie le cosinus de A. Si l'on prend en considération à la fois le tangage et le roulis, un point tel que celui de l'extrémité supérieure de la barre lumineuse dans le diagramme (e) (tel que cela est dessiné) aurait les coordonnées suivantes: X = constante x cos (A) + tangage x sin (A),

Y = constante x sin (A) + tangage x cos (A).

Puisque le cosinus de A est négatif, la valeur verticale correspondant au tangage se déduit de la première valeur dans le sens opposé lié au roulis. On obtient semblable résultat en utilisant

le diagramme (f).

Il est clair que le premier miroir provoque le balayage dans la direction horizontale, ou direction X, et que le deuxième miroir effectue un balayage, de manière correspondante, dans la direction verticale, ou direction Y. Les équations données ci-dessus indiquent que les mécanismes de balayage 60 et 66 sont commandés par des signaux distincts qui sont chacun constitués de deux parties pliées en premier lieu au roulis et, en second lieu, au tangage

(comme le montre l'équation). De façon évidente, le circuit de com-

mande contenu dans le bottier 42 (figure 2) doit pouvoir analyser

les signaux venant des raccords 44 et 46 de la plate-forme gyro-

scopique et traduire ces signaux analysés en signaux d'entrée destiné aux mécanismes de balayage 60 et 66. Avant de décrire le circuit central, on va décrire les raccords mécaniques utilisés pour fixer

le raccord souple à son extrémité, afin d'achever la description

des éléments mécaniques.

On se reporte maintenant à la figure 5, qui illustre un raccord utilisé pour lier le raccord couple 40 au laner 38, Come cela est présenté, l'extrémité gauche du raccord se fixe à une partie aaillante cylindrique filetée 68 de la source laser 38 au moyen d'une bague filetée 70 qui eomporte une partie conique interne conçue pour venir en prise avec ine partie conique externe 72 d'un élément intermédiaire 74. La bague 70 est donc en rmesure de tirer l'élément intermfdiaire 74 en alignement ferme avec la lumière

quittant la source laser suivant l'axe de l'élément intermédiaire.

La lumière se présente cGQme un faisceau sensiblement parallèle ren-

contrant l'objectif de focalisation 76 qui est contenu dans une monture 7& et celle-ci est elle:mme aintenue en place par une bague 80 qui est extérieuremeat filetée et qui se visse sur la monture 78. A l'autre eztréivé de l'élément intermédiaire 74, uPe

surface conique interne divergeant vers l'extérieur 82 sert à rece-

voir une pièce terminale 84 d'un type tel que le type connu de raccord de fibre optique de précision "AMP.ENOL" et qui est fixée au raccord souple 40 et poscde une fibre cptique 86 se tei-nant en une positioe prédeterminde avec precision de l zetrémité de la pièce terminale 84 de façon que la lumière focalisCe par l'objectif pénètre au niveau de cette e trgmitg dans la fibre 86 pour être conduite jusqu'à la tâte de projection 36 (figure 2) Le raccord présenté sur la figure 5 est analogue au raccord de l'extrémité opposée du raccord souple 40, la différence étant que l'on choisit

l'objectif de l'autre extr6mité de façon qu'il reçoive un fais-

ceau divergent venant de la fibre 86 et qu'il en assure la collima-

tion. Dans le mode de réalisation préféré, la fibre optique est une unique fibre d'un diamètre de 50 microns. On choisit cette fibre

ZO sur la base d'un com-romis entre les conditions imposées aux extré-

mités opqcesec du raccord 40 et e tenanat é'aleent compte de la résistance miniman e Mcesaaire du ratcord. A l'ext:rmité représentée

sur la figure 5: la fibre doit âvidemnt etre disposée avec prai-

sion pour que tqute la lumière venat de la source laser soit foca-

lisée dans l'extrémitâ de la fibre. Un point essenziel est que, si la

puissance de la source laser doit Gtre maintenue à uae valeur mini-

male pour satisfaire les contraintes d'alimentation électrique et de sécurité, il faut alors, autant que possible, transmettre la lumière sans perte. Il s'est révélé que cet agencement permettait

la transmission de la lumière avec les pertes de l'ordre de 2 à 3 db.

A l'extrémité du raccord souple qui est fixée sur la tête de projection, la divergence du faisceau sortant de la fibre doit

être maintenue au minimum afin de minimiser les problèmes de cen-

trage des optiques. S'il faut collimater la lumière, alors l'objec-

tif doit pouvoir accepter un faisceau lumineux divergent et le collimiter avec précision. Alors que ceci ne peut être réalisé de manière absolue, on améliore la collimation en maintenant au minimum l'angle de divergence du faisceau lumineux sortant de la fibre 86. De plus, pour minimiser les pertes par transmission, on

préfère faire appel à une fibre à indice graduel.

Sur cette base, on notera que le choix de la fibre 86 résulte d'un compromis puisque, à l'extrémité d'entrée présentée sur la figure 5, il serait plus simple qu'elle ait une grande section droite, tandis que, à l'extrémité de sortie, la fibre doit

être aussi petite que possible pour minimiser la divergence.

On se reporte maintenant à la figure 6 afin d'expliquer plus complètement le dispositif de commande qui permet d'accepter des signaux venant de la plate-forme gyroscopique de l'aéronef et de les traiter po u r exciter les mécanismes de balayage 60 et 66. Comme le montre la figure 6, les signaux d'entrée 44 et 46 sont reçus dans un dispositif 200 de traitement de signaux d'entrée qui transforme ces signaux en deux signaux numériques de sortie, dont un premier représente le tangage et dont le deuxième représente le roulis. Ces signaux sont reçus par un dispositif microprocesseur

202 qui reçoit également un signal d'entrée en provenance du dis-

positif 204 de traitement de signaux de commande. Celui-ci offre au pilote une possibilité d'atténuation 205, d'ajustement de zéro 206 et de variation d'échelle 207. Tous ces signaux sont traités et envoyés au dispositif microprocesseur en vue de leur combinaison avec les signaux venant du processeur de signaux d'entrée et de la production de signaux numériques à destination d'un dispositif 210 de traitement de signaux de sortie qui fournit lui-même des informations séparées-de tangage et de roulis aux mécanismes de

balayage 60, 66 qui ont été décrits en relation avec la figure 4.

Des amplificateurs de puissance 211-et 212 sont disposés de la

manière indiquée dans les lignes de signaux conduisant aux méca-

nismes de balayage. Il est également prévu une alimentation électrique 219 associée au commutateur marche-arrêt 220 nécessaire, et ce dernier est couplé à la fois à une alimentation 222 du laser et au dispositif microprocesseur 202. Un laser hélium-néon 223 présentant une puissance

de sortie de deux à quatre milliwatts est préféré.

Il apparait clairement à l'examen du circuit de commande présenté sur la figure 6 qu'il est possible de modifier la capacité du dispositif microprocesseur et que ceci permet d'effectuer une modification simple sur le dispositif décrit jusqu'à ce point. A titre d'explication, est décrit un dispositif simplifié d'un type acceptable permettant de montrer le tangage et le roulis. Toutefois, dans un mode de réalisation préféré, il est possible de modifier l'intensité

de la barre lumineuse en fonction de conditions différentes à l'in-

térieur du cockpit. En lumière solaire brillante, la barre lumineuse doit être aussi brillante que possible, tandis que, la nuit, cbit Etre appliqué une atténuation importante. Le dispositif microprocesseur

permet ce perfectionnement si bien que la différence entre un dis-

positif ne possédant pas la caractéristique.d'atténuation et un dis-

positif qui la possède se rapporterait au fait que le dispositif

microprocesseur est différent.

On se reporte maintenant à la figure 7 pour décrire un moyen préféré d'envisager l'atténuation. Cette figure illustre une forme d'onde typique envoyée à l'un des mécanismes de balayage afin d'amener le miroir à dévier la lumière suivant un tajet qui dépend de l'attitude de l'aéronef. Commele montre la figure 7, le miroir commence le cycle avec un déplacement angulaire maximal, puis, au fur et à mesure du temps, il se meut en une série de pas vers l'extrémité du cycle, o il revient de nouveau pour recommencer un nouveau balayage. Les lignes en trait plein de la figure 7 illustrent la forme d'onde envoyée au mécanisme de balayage, tandis que la ligne en trait interrompu illustre le déplacement du miroir, lequel retarde naturellement sur la forme d'onde à cause de l'inertie. Néanmoins, on notera que, puisque le miroir passe un certain temps en position fixe entre chaque pas, il projette un rayon lumineux apparaissant sous forme d'un point pendant les parties fixes du cycle et que, entre les points, il existe une lumière très faible reliant les points qui peut en fait ne pas tre vue du tout par le pilote. Cèci est dû au fait que l'intensité d'éclairement dépend de la vitesse du balayage. Lorsque le balayage s'arrête momentanément, il existe une aire d'éclairement maximal. Il a été découvert que l'oeil humain associe une rangée de sept points ou plus à une ligne droite, et ce processus permet de

produire une ligne d'intensité maximale de neuf points distincts.

S'il souhaite atténuer légèrement la barre lumineuse, le pilote peut actionner la comaande d'atténuation, laquelle agit sur le nombre de pas du cycle. Une variation appropriée consisterait à partir de neuf points pour aller jusqu'à dix-sept points, trente-trois points, soixante-cinq points, puis à une ligne continue. Il est en outre possible d'obtenir une atténuation en faisant stationnez le faisceau lumineux pendant une période du cycle de la manière représentée sur la figure 8, o on voit que le cycle est constitué d'une série de pas suivie d'un déplacement angulaire supérieur à celui permettant la transmission de lumière. Au- dessus de cette limite, la lumière est contenue à l'intérieur de la tête de projection par un piège, sans que ceci allonge la durée du cycle. Par conséquent, bien que

le nombre de pas puisse être identique à celui utilisé sur la fi-

gure 7, chaque pas est plus court et provoque donc une atténuation.

En combinant le stationnement et la variation du nombre de pas dans le cycle, on obtient une chute d'intensité de 13 db sans faire appel au stationnement, et une autre chute d'intensité de 13 db en faisant

appel au stationnement.

Une autre approche possible de l'utilisation d'un station-

nement pour faciliter l'atténuation consisterait à utiliser un filtr simple que l'on placerait sur le trajet lumineux après l'atténuation en partant de neuf points et en allant jusqu'à une ligne pleine. Le filtre étant en place, la tâte de projection projetterait de nouveau neuf points et suivrait les étapes jusqu'à la ligne pleine de manièr g492521 à en effet réputer la série d'étapes d'atténuation, xrais dans le cas

o le filtre est en place.

-' Le mode de réalisation qui vient d'être décrit est destiné à Etre utilisé à chaque fois que l'un des deux critères suivant impose de séparer la source lumineuse vis-à-vis de la tète de pro- jection, à savoir: limitation de la place disponible dans le

cockpit, et nécessité d'un montage élastique de la source lumineuse.

Toutefois, lorsque ces critères nE s'appliquent pas, il peut être préféré de faire appel à un ensemble combinant la source lumineuse et la tête de projection. Comme on peut le voir sur la figure 9, une telle structure correspond de façon générale à la figure 3, mais, au lieu que la lumière Neètre en 52 (figure 3) en provenance d'une source éloignée, une source laser 90 est prévue localement pour projeter urn faisceau sur un miroir 92 dirigeant la lumière vers le premier des deux miroirs 94 et 965 Ces miroirs sont associés a des mécanismez do balayage 9 et 100 qui fonctionntent de la même

manière que ceuz décrits en relation avec l'autre mode de réalisa-

tion. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du dispositif dont la description vient d'Qtre donnée à

titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres

variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS I. Dispositif produisant un horizon artificiel du type destiné a être utilisé pour projeter une barre lumineuse (32, 34) devant un pilote d'aéronef de manière que la barre lumineuse fournisse une indication visuelle continue de l'horizonl réel par rapport à l'aéronef, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse (38; 90) produisant un faisceau lumineux; des moyens de balayage (60, 66; 98, 100) placés sur le trajet du faisceau lumineux et comportant un premier élément réflé- chissant (54;94) ZObH sur un premier axe afin de réfléchir le fais- ceau lumineux de manière qu'il balaye normalement un premier plan, et un deuxième élément réfléchissant (56;96) mobile sur un deuxième axe afin de réfléchir la lumière venant du premier élément de façon que cette lumière balaye normalement un deuxième plan perpendiculaire au premier pour former une projection perçue par le pilote comme étant une barre lumineuse disposée de manière à représenter le vol en palier; un moyen de commande (202) répondant à des signaux venant du gyroscope de l'aéronef et couplé au premier et au deuxième élément afin de déplacer ces éléments sur leurs axes respectifs de façon que la barre lumineuse subisse un déplacement angulaire représentant l'effet de roulis et un déplacement vertical représentant l'effet de tangage, si bien que la barre lumineuse est une représentation continue de l'horizon vrai, indépendamment de l'orientation de l'aéro- nef. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le deuxième élément sont des miroirs plans.
1. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande provoquent un déplacement oscillant pas à pas du premier et du deuxième élément de sorte que la barre lumineuse consiste en une série de points d'intensité plus brillante reliés

   par des aires d'intensité fortement réduite.
2. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un piège placé de manière à retenir une partie de la lumière émise par les moyens de balayage, et en ce

   que le moyen de commande produit une période de stationnement pen-

   dant chaque balayage complet de la lumière projetée si bien que, durant la période de stationnement, le faisceau lumineux est contenu par le piège et si bien que, pendant le balayage de la lumière,.la barre lumineuse semble s'atténuer du fait que le balayage s'effectue

   pendant une durée plus brève.
3. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen permettant de modifier l'intensité de

   l'image perçue par le pilote.
4. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse comprend une source laser (38), une unique fibre optique (40), un moyen (68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84) faisant converger la lumière venant de la source laser et focalisant cette lumière sur une extrémité d'entrée de la fibre, et un moyen couplé à l'extrémité opposée de la fibre de manière à collimiter la lumière

   émise de la fibre pour former ledit faisceau lumineux.
5. 7. Dispositif produisant un horizon artificiel du type utilisé pour projeter une barre lumineuse (32, 34) devant un pilote d'aéronef de manière que la barre lumineuse produise une indication visuelle continue de l'horizon réel par rapport à l'aéronef, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen (202) destiné à être couplé à la sortie (44) du gyroscope de l'aéronef produisant une information sur le roulis

   et à transformer ce signal de sortie en deux signaux de sortie syn-

   chrones de roulis possédant des formes d'onde qui sont, dans un premier état, en phase et, dans un deuxième état, déphasées de 1800 l'une par rapport à l'autre, le premier signal de sortie de roulis ayant une valeur qui est une fonction du cosinus de l'angle instantané de roulis de l'aéronef, et le deuxième signal de sortie de roulis

   étant une fonction du sinus de ce même angle, si bien que la repré-

   sentation composite de valeurs de ces signaux de sortie soit une ligne droite définissant avec une ligne de référence l'angle de roulis, cette ligne ayant, dans le premier état, une pente positive et, dans le deuxième état> une pente négative; -l un deuxième moyen (202) destiné à être couplé à la sortie (46) du gyroscope de l'aéronef produisant des informations sur le tangage et à transformer ce signal de sortie en un signal de sortie de tangage qui est proportionnel au tangage angulaire; un moyen (210) qui mélange les deux signaux de sortie de

   roulis avec le signal de sortie de tangage afin de produire un pre-

   mier et un deuxième signal de sortie composites (X} Y), dont les valeurs instantanées sont respectivement fonctions de la somme du premier signal de sortie de roulis et du'produit du signal de sortie de tangage et du sinus de l'angle de roulis (A), et de la somme du deuxième signal de sortie de roulis et du produit du signal de sortie de tangage et du cosinus de l'angle de roulis;

   une source lumineuse (38; 90) produisant un faisceau lumi-

   neux; un premier et un deuxième miroir (54, 56;94,96) montés pour effectuer respectivement des mouvements oscillants sur des points de référence, les miroirs comportant des moyens d'entraïnement (60, 66; 98$ 100) couplés respectivement au premier et au deuxième signal de sortie composites et répondant à ces signaux de sortie en déplaçant les miroirs, le faisceau lumineux étant réfléchi par le premier miroir d'un angle d'environ 90 et la lumière ainsi réfléchie étant réfléchie par le deuxième miroir d'un autre angle d'environ 90 , si bien que les miroirs se combinent pour projeter une barre lumineuse positionnée par rapport à un point de référence donné de manière à

   indiquer la position de l'horizon vrai indépendamment de l'orienta-

   tion de l'aéronef.
6. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que

   le moyen produisant le faisceau lumineux est un laser.
7. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen produisant le faisceau lumineux comprend en outre une fibre optique (40), un moyen qui focalise la lumière venant du laser sur une extrémité de la fibre, et un moyen qui assure la collimation de la lumière divergente quittant l'autre extrémité de la fibre afin

   de produire le faisceau lumineux qui arrive sur le premier miroir.
8. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen conçu pour modifier l'intensité

   de l'image perçue par le pilote.

   il. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un piège placé de manière à retenir une partie de la lumière émise eu provenance du deuxième miroir, et en ce que le

   moyen de commande provoque une pIriode de statïionneent entre ba-

   layages si bien que, pendant la pdriode de staticnnement7 le fais-

   ceau lumineux est projeté derrière le piège et si bien que, pendant le balayage, le faisceau crée uce image atténuée en raison de ce que le balayage s'effectue pendant une durée plus courte. 12. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de commande provoque un déplacement pas à pas du premier et du deuxième miroir si bien que la barre lumineuse consiste en une

   série d'aires d'intensité plus brillante reliées par des aires d'in-

   tensité fortement réduite.
9. 13. Dispositif produisant un horizon artificiel du type utilisé pour projeter une barre lumineuse devant un pilote d'aéronef de façon que la barre lumineuse fournisse une indication visuelle continue de

   l'horizon réel par rapport à l'aéronef, le dispositif étant caracté-

   risé en ce qu'il comprend: un premier miroir (5494.) mmA pour ce déplacer sur un premier axe afiîn de dévier la lumière de manière gdnérale par rapport à un premier axe; un deuxième miroir (56,96) monté pour se déplacer sur un deuxième axe afin de réfléchir la lumière venant du premier miroir de manière générale par rapport à un deuxième axe perpendiculaire au premier axe si bien qu'un dépla cement simultané des miroirs fait se déplacer suivant un trajet prédéterminé la lumière qui quitte le deuxième miroir; et un moyen de commande (202) qui répond aux signaux de sortie d'un gyroscope de liaéronef en faisant que les miroirs soient déplacés de façon que la lumière venant du deuxième miroir balaye la ligne représentant l'horizon vrai avec une fréquence suffisamment élevée

   pour que le pilote perçoive une ligne lumineuse.

   14, Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyen de commande fait balayer la lumière suivant une série de mouvements répétitifs plus rapides et plus lents si bien que le pilote perçoit une série d'aires lumineuses brillantes suivant la ligne,

   ces aires étant séparées par des aires de très faible luminosité.