FR2702274A1 - Method of orienting a collimator in an aircraft - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE D'ORIENTATION D'UN COLLIMATEUR
DANS UN AERONEF.METHOD FOR ORIENTATION OF A COLLIMATOR
IN AN AIRCRAFT.
La présente invention concerne un procédé de positionnement d'un collimateur dans un aéronef. Elle s'applique notamment à l'harmonisation des symboles présentés par un collimateur d'atterrissage, pour avions par exemple, avec le paysage extérieur. Plus généralement, elle s'applique à la mise en place d'un collimateur par rapport aux axes principaux d'un aéronef. The present invention relates to a method for positioning a collimator in an aircraft. It applies in particular to the harmonization of the symbols presented by a landing point, for aircraft for example, with the outside landscape. More generally, it applies to the installation of a collimator relative to the main axes of an aircraft.
Un collimateur d'atterrissage ou collimateur tête haute doit présenter au pilote d'un aéronef des symboles issus d'informations envoyées par différents capteurs. Ces symboles représentent généralement des paramètres essentiels, notamment dans des phases critiques de vol telles que le décollage ou l'atterrissage par exemple. Leur utilité et leur fiabilité nécessitent qu'ils soient en harmonisation avec le paysage extérieur. A landing collimator or head-up collimator must present symbols of information sent by different sensors to the pilot of an aircraft. These symbols generally represent essential parameters, in particular in critical flight phases such as takeoff or landing for example. Their usefulness and their reliability require that they be in harmony with the outside landscape.
A titre d'exemple, une ligne d'horizon symbolisée par le collimateur doit correspondre sensiblement, dans le champs de vision du pilote, avec la ligne d'horizon réelle du paysage extérieur.For example, a horizon line symbolized by the collimator must correspond appreciably, in the pilot's field of vision, with the actual horizon line of the exterior landscape.
L'harmonisation précitée consiste donc à aligner l'axe optique du collimateur avec le référentiel de navigation de l'aéronef, ce référentiel étant constitué d'un premier axe, appelé axe de l'aéronef, une rotation autour de cet axe définissant un mouvement de roulis de l'aéronef, d'un deuxième axe perpendiculaire au premier, une rotation autour de cet axe définissant un mouvement de tangage de l'aéronef, et d'un troisième axe, appelé axe de cap ou de gisement, perpendiculaire aux précédents, une rotation autour de cet axe définissant un mouvement de cap ou le gisement de l'aéronef L'axe optique du collimateur ayant été préalablement positionné par rapport aux interfaces mécaniques de ce dernier, notamment par rapport à son support,
I'harmonisation consiste à positionner convenablement ce support par rapport au référentiel de navigation.The aforementioned harmonization therefore consists in aligning the optical axis of the collimator with the navigation reference frame of the aircraft, this reference frame consisting of a first axis, called the axis of the aircraft, a rotation around this axis defining a movement. roll of the aircraft, a second axis perpendicular to the first, a rotation about this axis defining a pitching movement of the aircraft, and a third axis, called heading or bearing axis, perpendicular to the preceding ones , a rotation around this axis defining a heading movement or the bearing of the aircraft The optical axis of the collimator having been previously positioned relative to the mechanical interfaces of the latter, in particular relative to its support,
Harmonization consists in positioning this support appropriately in relation to the navigation reference system.
Pour harmoniser les symboles fournis par un collimateur aiec le paysage extérieur, il est connu dans une première étape de positionner l'axe optique du collimateur par rapport à ses interfaces mécaniques. puis dans une deuxième phase d'aligner ces interfaces mécaniques, notamment le support, par rapport au référentiel de navigation. Dans cette deuxième phase, L'aéronef est d'abord placé sur plusieurs vérins et les deux premiers axes précités de son référentiel de navigation sont placés en position horizontale. Ensuite un panneau est placé à une distance déterminée à l'avant de l'aéronef. Une lunette de visée, rendue par exemple solidaire de la centrale à inertie de l'aéronef par un bras mécanique, vise un point du panneau. En ce point est inscrit un repère, une croix par exemple.Une autre lunette de visée avec réticule, une croix par exemple, est placée en lieu et place du collimateur avec les mêmes interfaces mécaniques que ce dernier notamment avec le même support. L'axe de la lunette étant préalablement positionné par rapport au support, la position de celui-ci est réglée jusqu'à ce que le réticule de la lunette rencontre le repère inscrit sur le panneau. To harmonize the symbols provided by a collimator with the exterior landscape, it is known in a first step to position the optical axis of the collimator with respect to its mechanical interfaces. then in a second phase to align these mechanical interfaces, in particular the support, with respect to the navigation reference system. In this second phase, the aircraft is first placed on several jacks and the aforementioned first two axes of its navigation reference system are placed in a horizontal position. Then a panel is placed at a determined distance in front of the aircraft. A telescopic sight, made for example secured to the inertial unit of the aircraft by a mechanical arm, aims at a point on the panel. A marker, for example a cross, is inscribed at this point. Another sight with reticle, for example a cross, is placed in place of the collimator with the same mechanical interfaces as the latter in particular with the same support. The axis of the telescope being previously positioned relative to the support, the position of the latter is adjusted until the reticle of the telescope meets the mark inscribed on the panel.
Cette méthode d'harmonisation présente certains inconvénients, elle est notamment lourde à mettre en oeuvre. Elle nécessite en effet d'utiliser des vérins pour régler la position de l'aéronef, ce qui n'est pas aisé, notamment lorsque l'installation du collimateur ne s'effectue pas lors de la fabrication de l'aéronef mais dans une phase ultérieure à titre d'équipement complémentaire. Par ailleurs, la centrale à inertie étant dans la soute de l'aéronef, le bras mécanique la reliant à la lunette de visée doit être suffisamment long pour que cette dernière puisse être en regard du panneau situé en avant de l'aéronef. Cette liaison mécanique complique la mise en oeuvre de la méthode et altère sa fiabilité, à cause notamment de mouvements parasites, la précision obtenue en site et en gisement étant alors insuffisante.Enfin, plus la taille des aéronefs augmente, plus cette méthode est difficile à réaliser car les repères extérieurs deviennent de plus en plus inaccessibles, notamment pour la lunette solidaire de la centrale à inertie qui parvient de plus en plus difficilement à être en regard du panneau précité. This harmonization method has certain disadvantages, it is particularly cumbersome to implement. It indeed requires the use of jacks to adjust the position of the aircraft, which is not easy, in particular when the installation of the collimator is not carried out during the manufacture of the aircraft but in a phase later as additional equipment. Furthermore, the inertial unit being in the hold of the aircraft, the mechanical arm connecting it to the telescopic sight must be long enough so that the latter can be opposite the panel located in front of the aircraft. This mechanical connection complicates the implementation of the method and impairs its reliability, in particular due to parasitic movements, the precision obtained on site and in bearing then being insufficient. Finally, the more the size of the aircraft increases, the more difficult this method is to realize because the external benchmarks are becoming more and more inaccessible, in particular for the telescope secured to the inertial unit which is finding it increasingly difficult to be opposite the aforementioned panel.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités, notamment en permettant une mise en oeuvre simple d'harmonisation d'un collimateur avec le paysage extérieur. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, in particular by allowing a simple implementation of harmonization of a collimator with the external landscape.
A cet effet, I'invention a pour objet un procédé d'orientation d'un collimateur dans un aéronef comprenant une centrale à inertie placée sur un support, la position de l'axe optique du collimateur étant préalablement définie par rapport au support du collimateur, caractérisé en ce que dans une première étape, des moyens d'orientation indiquant une direction donnée sont mis à la place de la centrale à inertie sur son support, les moyens d'orientation affichant la valeur de l'angle entre la direction donnée et un axe donné du support, et dans une deuxième étape, les moyens d'orientation sont placés sur le support du collimateur, les positions relatives des moyens d'orientation d'une part sur le support de la centrale à inertie par rapport à l'axe donné et d'autre part sur le support du collimateur avec l'axe optique de ce dernier étant réglées de façon à ce que les moyens d'orientation affichent la même valeur d'angle que dans la première étape. To this end, the subject of the invention is a method of orienting a collimator in an aircraft comprising an inertial unit placed on a support, the position of the optical axis of the collimator being previously defined relative to the support of the collimator , characterized in that in a first step, orientation means indicating a given direction are put in place of the inertial unit on its support, the orientation means displaying the value of the angle between the given direction and a given axis of the support, and in a second step, the orientation means are placed on the collimator support, the relative positions of the orientation means on the one hand on the support of the inertial unit with respect to the given axis and on the other hand on the collimator support with the optical axis of the latter being adjusted so that the orientation means display the same angle value as in the first step.
L'invention a pour principaux avantages qu'elle améliore la précision de positionnement des symboles d'un collimateur par rapport au paysage extérieur, qu'elle permet une parfaite interchangeabilité des collimateurs utilisés, qu'elle s'adapte à tous les types d'aéronef et qu'elle est économique. The main advantages of the invention are that it improves the positioning accuracy of the symbols of a collimator with respect to the outside landscape, that it allows perfect interchangeability of the collimators used, that it adapts to all types of aircraft and that it is economical.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent:
- la figure 1, un aéronef et son référentiel de navigation;
- les figures 2 et 3, des moyens d'orientation placés sur le support de la centrale à inertie de l'aéronef.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the appended drawings which represent:
- Figure 1, an aircraft and its navigation reference system;
- Figures 2 and 3, orientation means placed on the support of the inertial unit of the aircraft.
- la figure 4, les moyens d'orientation placés sur le support du collimateur à orienter. - Figure 4, the orientation means placed on the support of the collimator to be oriented.
La figure 1, présente un aéronef 1, un avion par exemple, et son référentiel de navigation, fixe par rapport à lui, constitué de trois axes r, s, g. FIG. 1 shows an aircraft 1, an airplane for example, and its navigation reference frame, fixed relative to it, consisting of three axes r, s, g.
Un premier axe r, situé dans l'axe de l'aéronef, est appelé axe de roulis, une rotation autour de cet axe définissant le roulis de l'aéronef. Un deuxième axe s, perpendiculaire au précédent r, est appelé axe de site ou de tangage, une rotation autour de cet axe définissant le tangage de l'aéronef. Enfin, un troisième axe g, perpendiculaire aux deux précédents r, s, est appelé axe de gisement, une rotation autour de cet axe définissant un mouvement de gisement de l'aéronef.A first axis r, located in the axis of the aircraft, is called the roll axis, a rotation about this axis defining the roll of the aircraft. A second axis s, perpendicular to the previous r, is called the site or pitch axis, a rotation around this axis defining the pitch of the aircraft. Finally, a third axis g, perpendicular to the previous two r, s, is called the bearing axis, a rotation about this axis defining a bearing movement of the aircraft.
L'harmonisation précitée consistant par exemple à aligner l'axe optique d'un collimateur sur le premier axe r du référentiel de navigation de l'aéronef, la position de l'axe optique du collimateur par rapport à son support ayant été préalablement définie, notamment par la position du collimateur par rapport à son support, I'harmonisation consiste donc à orienter convenablement ce support par rapport au référentiel de navigation r, s, 9. The aforementioned harmonization consisting for example of aligning the optical axis of a collimator on the first axis r of the navigation reference system of the aircraft, the position of the optical axis of the collimator relative to its support having been previously defined, in particular by the position of the collimator with respect to its support, the harmonization therefore consists in orienting this support properly with respect to the navigation reference frame r, s, 9.
Les figures 2, 3 illustrent la première étape du procédé selon l'invention. Sur la figure 2, des moyens d'orientation 2 sont placés sur le support 3 de la centrale à inertie de l'aéronef 1, celle-ci ayant été préalablement retirée. Ce support est généralement situé dans la soute de l'aéronef 1. Figures 2, 3 illustrate the first step of the method according to the invention. In FIG. 2, orientation means 2 are placed on the support 3 of the inertial unit of the aircraft 1, the latter having been previously removed. This support is generally located in the hold of aircraft 1.
La figure 3 présente les moyens d'orientation 2 placés sur le support 3 de la centrale à inertie. Les moyens d'orientation 2 sont par exemple un chercheur de nord, appareil qui indique la direction du nord géographique. La position des moyens d'orientation par rapport au support 3 de la centrale à inertie sont bien définis, notamment avec un axe donné 4 du support, son axe de symétrie par exemple, cet axe étant confondu avec l'axe de l'aéronef, I'axe de roulis r du référentiel de navigation r, s, g. A cet effet, les moyens d'orientation 2 peuvent par exemple être positionnés par rapport à des pions 5, 6, 7 du support 3. Une fois placés, les moyens d'orientation 2 indiquent la direction donnée 8, le Nord géographique par exemple, cette direction donnée 8 faisant un angle donné a avec l'axe donné 4 du support 3 de la centrale à inertie. Cet angle donné a est mémorisé. FIG. 3 shows the orientation means 2 placed on the support 3 of the inertial unit. The orientation means 2 are for example a northern finder, an apparatus which indicates the direction of geographic north. The position of the orientation means relative to the support 3 of the inertial unit are well defined, in particular with a given axis 4 of the support, its axis of symmetry for example, this axis being coincident with the axis of the aircraft, The roll axis r of the navigation reference frame r, s, g. For this purpose, the orientation means 2 can for example be positioned with respect to pins 5, 6, 7 of the support 3. Once placed, the orientation means 2 indicate the given direction 8, the geographic North for example , this given direction 8 making a given angle a with the given axis 4 of the support 3 of the inertial unit. This given angle a is memorized.
La figure 4 illustre la deuxième étape du procédé selon l'invention. Les moyens d'orientation 2 sont déplacés du support 3 de la centrale à inertie vers le support 9 du collimateur. Sur ce support, la position relative des moyens d'orientation 2 par rapport à la projection de l'axe optique sur le support 9 du collimateur est la même que leur position relative par rapport à l'axe donné 4 du support 3 de la centrale à inertie. L'orientation du support 9 du collimateur est réglée de façon à ce que les moyens d'orientation 2 présentent le même angle donné a de la première étape, cet angle étant ici mesuré entre la direction donnée 8 des moyens d'orientation 2, le Nord géographique par exemple, et la projection de l'axe optique sur le support 9 du collimateur. Le collimateur est ensuite placé sur son support 9 selon la position préalablement définie.Le plan de pose du support 3 de la centrale à inertie étant dans un plan perpendiculaire à l'axe de gisement g du référentiel de navigation de l'aéronef, et l'angle donné a ayant été lors de la première étape mesuré dans ce plan, les deux premières étapes précédemment décrites du procédé permettent d'orienter le support 9 du collimateur en gisement, donc d'harmoniser les symboles présentés par celui-ci en gisement. FIG. 4 illustrates the second step of the method according to the invention. The orientation means 2 are moved from the support 3 of the inertial unit to the support 9 of the collimator. On this support, the relative position of the orientation means 2 relative to the projection of the optical axis on the support 9 of the collimator is the same as their relative position relative to the given axis 4 of the support 3 of the central inertia. The orientation of the support 9 of the collimator is adjusted so that the orientation means 2 have the same angle given a of the first step, this angle being here measured between the given direction 8 of the orientation means 2, the Geographic north for example, and the projection of the optical axis on the support 9 of the collimator. The collimator is then placed on its support 9 according to the previously defined position. The installation plane of the support 3 of the inertial unit being in a plane perpendicular to the bearing axis g of the aircraft navigation reference system, and l 'given angle has been during the first step measured in this plane, the first two previously described steps of the method allow to orient the support 9 of the collimator in field, therefore to harmonize the symbols presented by it in field.
Les moyens d'orientation 2 sont par exemple placés sur le support 3 de la centrale à inertie par l'intermédiaire d'un outillage d'interface. The orientation means 2 are for example placed on the support 3 of the inertial unit by means of an interface tool.
Ce même outillage d'interface est par exemple utilisé pour placer les moyens d'orientation 2 sur le support 9 du collimateur. Dans le cas où ces moyens d'orientation sont un chercheur de Nord géographique, la mesure de l'angle donné a précité est réalisée après un temps de stabilisation de l'appareil.This same interface tool is for example used to place the orientation means 2 on the support 9 of the collimator. In the case where these means of orientation are a searcher of geographic North, the measurement of the angle given above is carried out after a time of stabilization of the apparatus.
Les précisions obtenues sont par exemple de l'ordre de 1/100 soit environ 0,17 milliradians.The details obtained are, for example, of the order of 1/100, or approximately 0.17 milliradians.
Afin d'améliorer l'harmonisation, un réglage de l'orientation du support 9 du collimateur peut être effectué en site et en roulis, ce qui revient à orienter ce support 9 par rapport au plan des deux premiers du référentiel de navigation de l'aéronef, c'est-à-dire par rapport au plan formé par l'axe de roulis r et l'axe de site s. Ce réglage peut être obtenu dans une troisième étape. In order to improve harmonization, the orientation of the support 9 of the collimator can be adjusted in elevation and in roll, which amounts to orienting this support 9 relative to the plane of the first two of the navigation reference system of the aircraft, that is to say with respect to the plane formed by the roll axis r and the site axis s. This adjustment can be obtained in a third step.
Dans la troisième étape un niveau à bulle peut être par exemple utilisé ou tout autre moyen pour repérer un plan horizontal. Une mesure de l'angle entre un plan de pose du support 3 de la centrale à inertie et le niveau à bulle est effectué quand ce dernière indique le plan horizontal. Puis l'orientation du support 9 du collimateur est réglée de façon que le plan de pose de ce support 9 avec le plan horizontal soit identique à l'angle précédemment mesuré entre le support 3 de la centrale à inertie et le plan horizontal, le plan horizontal étant par exemple indiqué par le niveau à bulle. In the third step, a spirit level can be used, for example, or any other means to locate a horizontal plane. A measurement of the angle between a plane of installation of the support 3 of the inertial unit and the spirit level is carried out when the latter indicates the horizontal plane. Then the orientation of the support 9 of the collimator is adjusted so that the installation plane of this support 9 with the horizontal plane is identical to the angle previously measured between the support 3 of the inertial unit and the horizontal plane, the plane horizontal being for example indicated by the spirit level.
Ce deuxième réglage par rapport au plan horizontal est effectué sans modifier le réglage en gisement réalisé au cours des deux premières étapes précédemment décrites.This second adjustment with respect to the horizontal plane is carried out without modifying the adjustment in the deposit made during the first two steps previously described.
Pour réaliser le réglage du support en site et en roulis, outre un niveau à bulle, un outillage déformable peut être utilisé. Le niveau à bulle est placé sur l'outillage déformable lequel est posé sur le support 3 de la centrale à inertie. La forme de l'outillage est réglée de façon à ce que le niveau à bulle indique un plan horizontal, I'outillage étant alors bridé dans cette position. L'outillage bridé est ensuite placé sur le support 9 du collimateur. Le niveau à bulle est placé sur l'outillage bridé puis l'orientation
du support 9 du collimateur est réglée de façon à ce que le niveau à bulle
indique le plan horizontal, et cela sans déformer l'outillage. Cette opération est réalisée deux fois, une fois pour le réglage en site et une fois pour le réglage en roulis. Une précision de réglage de l'ordre de 0,02 milliradian peut par exemple être obtenue.To adjust the support on site and in roll, in addition to a spirit level, a deformable tool can be used. The spirit level is placed on the deformable tool which is placed on the support 3 of the inertial unit. The shape of the tool is adjusted so that the spirit level indicates a horizontal plane, the tool then being clamped in this position. The clamped tool is then placed on the support 9 of the collimator. The spirit level is placed on the clamped tool then the orientation
of the collimator support 9 is adjusted so that the spirit level
indicates the horizontal plane, without distorting the tool. This operation is carried out twice, once for the site adjustment and once for the roll adjustment. An adjustment precision of the order of 0.02 milliradian can for example be obtained.
L'orientation d'un collimateur telle que décrite par les étapes précédemment décrites peut être réalisée quelque soit le type d'aéronef comportant une centrale à inertie. Une fois l'orientation du support réglée, une interchangeabilité entre différents collimateurs est assurée. The orientation of a collimator as described by the steps previously described can be achieved whatever the type of aircraft comprising an inertial unit. Once the orientation of the support has been adjusted, interchangeability between different collimators is ensured.
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CN109506662A (en) * | 2018-10-30 | 2019-03-22 | 北京控制工程研究所 | A kind of small feature loss landing Initial Alignment Method, its Relative Navigation benchmark determine method and device |
CN109506662B (en) * | 2018-10-30 | 2020-09-18 | 北京控制工程研究所 | Small celestial body landing initial alignment method and relative navigation reference determination method and device thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2702274B1 (en) | 1995-04-07 |
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