FR2859810A1 - Simulateur de vol dynamique a habitacle anime et procede de simulation - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un simulateur de vol dynamique comprenant un habitacle (1) avec des moyens de commande pour un pilote et un moyen de visualisation, un châssis (2), un moyen de suspension de l'habitacle (3) fixé au centre de gravité de l'habitacle (1) et posé sur le châssis (2), des moyens d'actionnement (4 - 6) de l'habitacle (1) et un moyen de contrôle (5) réalisant le traitement des informations et les commandes des moyens d'actionnement (4 - 6). Le moyen de suspension (3) et les moyens d'actionnement (4 - 6) engendrent des mouvements de rotation de l'habitacle (1) autour de trois axes concourant en un point situé au centre de gravité de l'habitacle (1). Le simulateur comprend un procédé de fonctionnement du simulateur permettant de synchroniser l'action mécanique des moyens d'actionnement (4 - 6) avec le temps d'affichage d'une image représentative du déplacement souhaité, sur le moyen de visualisation.

Description

Simulateur de vol dynamique à habitacle animé et procédé de

simulation La présente invention concerne un simulateur de vol dynamique à habitacle animé destiné plus particulièrement à l'apprentissage par la 5 simulation du pilotage d'un planeur.

Il est connu dans l'art antérieur des simulateurs de vol permettant de tester la connaissance et les réactions d'un pilote lors d'un vol. La figure 7 représente un simulateur de vol connu publié par le brevet WO 83/02028. Ce document concerne un simulateur de vol d'un planeur avec habitacle io suspendu (1000) à l'aide d'un balancier (1001). Le balancier (1001) est, lui-même, mis en mouvement par l'intermédiaire de béliers (1002) hydrauliques ou pneumatiques fixés sur un châssis (1003). Un projecteur (1004) et un écran (1005) sont disposés pour transmettre une image dans l'habitacle (1000) pour le pilote. Les organes assurant le mouvement de l'habitacle (1000) sont contrôlés suivant un programme préenregistré destiné à reproduire les mouvements d'un planeur projetés sur l'écran (1005). Ce simulateur de vol a l'inconvénient d'avoir des réactions qui ne sont pas directement proportionnelles aux commandes, ce qui engendre un temps de réaction détectable par le pilote. Celui-ci ne se trouve pas dans les conditions réelles d'un vol. Ce simulateur a également l'inconvénient d'avoir une structure complexe composée d'une pluralité d'actionneurs. D'autre part, le simulateur propose des trajectoires prédéfinies en correspondance avec les images enregistrées pour être projetées, que le pilote doit reproduire, ce dernier ne pouvant pas choisir sa propre trajectoire.

Un autre brevet référencé WO 97/15363 et représenté sur la figure 8, concerne un système et une méthode de déplacement contrôlé d'un simulateur avec affichage d'images. Le système comprend un habitacle (2000) suspendu à un balancier (2001), un moyen de visualisation (2003), par exemple un moniteur, des moyens de mouvement (2002) permettant une rotation de l'habitacle autour de deux axes et un détecteur de position d'au moins un organe actionneur. Les images affichées par le moniteur sont déterminées à l'aide d'un logiciel graphique interactif adapté pour répondre aux signaux de commande déclenchés par un utilisateur. Les signaux de commande engendrent des commandes de positionnement. Ces commandes engendrent également des signaux de détection de la position des organes actionneurs afin d'arrêter un type de déplacement lorsqu'une position a été atteinte. Le contrôle du déplacement ainsi réalisé s'effectue indépendamment du logiciel graphique interactif. Les mouvements assurés par ce système sont limités seulement à deux degrés de liberté, ne io permettant pas à un pilote de ressentir les sensations réelles d'un vol, effectué suivant trois degrés de liberté. De plus la technologie utilisée est limitée à un contrôle grossier des déplacements faisant appel à des photos diodes.

La présente invention a pour but de pallier certains inconvénients de l'art antérieur en proposant un simulateur de vol dynamique à habitacle interactif permettant à un pilote de se rendre virtuellement d'un point à un autre en utilisant les outils de navigation à sa disposition d'une part et les commandes de l'appareil d'autre part. Ce simulateur se déplace suivant trois degrés de liberté permettant à un pilote d'avoir les sensations réelles d'un vol en planeur et produit un affichage correspondant aux commandes.

Ce but est atteint par un simulateur de vol dynamique comprenant: - un habitacle comportant un moyen d'assise, des moyens de commande pour un pilote, du type manche et palonnier, et un moyen de visualisation projetant au pilote des images représentatives des variations des mouvements vers le moyen d'affichage de l'habitacle, - un châssis supportant un moyen de suspension de l'habitacle, le châssis étant disposé en dessous de l'habitacle, le moyen de suspension de l'habitacle étant d'axe transversal à l'axe longitudinal de l'habitacle, étant mobile en rotation par rapport au châssis sur le centre de gravité de l'habitacle et monté en rotation autour de l'axe transversal, des moyens d'actionnement des déplacements de l'habitacle connectés entre le châssis et l'habitacle et entre le châssis et le moyen de suspension, ces moyens d'actionnement des déplacements permettent de réaliser le déplacement de l'habitacle, un moyen de contrôle permettant de traiter d'une part les signaux de commande délivrés par les capteurs des moyens de commande pour un pilote, des informations d'environnement du simulateur provenant d'une base de données d'informations graphiques et numériques, ledit moyen de contrôle permettant également io d'envoyer des signaux d'actionnement aux moyens d'actionnement des déplacements, le moyen de contrôle ayant pour entrées des signaux des moyens de commande pour un pilote, des signaux du moyen de visualisation et émettant en sortie des signaux vers le moyen de visualisation et des signaux vers les moyens d'actionnement des déplacements, le simulateur, de vol dynamique est caractérisé en ce que le moyen de suspension et les moyens d'actionnement des déplacements engendrent des mouvements de rotation de l'habitacle autour de trois axes concourant en un point situé au centre de gravité de l'habitacle.

Selon une autre particularité, le moyen de visualisation interactif comprend des moyens de réaliser une représentation d'un tableau de bord de l'appareil simulé, des moyens de réaliser une représentation d'un paysage réel non borné mémorisé dans une base de données du simulateur et des moyens de réaliser une représentation d'une ligne d'horizon visualisée de manière fixe, quelle que soit l'orientation de l'habitacle.

Selon une autre particularité, les déplacements de l'habitacle réalisés par les moyens d'actionnement des déplacements sont réalisés par l'intermédiaire d'une liaison linéique annulaire pour effectuer un mouvement de roulis de l'habitacle par rotation autour de l'axe longitudinal de l'habitacle parallèle à l'axe vertical et par une liaison sphérique assurée par la conjugaison de deux rotations autour de deux axes orthogonaux, pour permettre respectivement les mouvements de lacet et de tangage de l'habitacle.

Selon une autre particularité, les moyens d'actionnement des déplacements sont constitués d'une part d'un actionneur assurant des rotations d'un berceau autour d'un axe vertical et d'autre part d'une règle commandée en coulissant verticalement sur deux guides parallèles et d'un curseur libre en translation sur la règle, ledit curseur étant lié par une articulation à cardan avec un arbre coulissant lié en un point d'ancrage fixe à l'habitacle.

Selon une autre particularité, les moyens d'actionnement des déplacements sont actionnés électriquement.

Selon une autre particularité, le simulateur de vol dynamique comporte une base de données cartographiques et environnementales représentant la position de l'appareil ainsi que des informations de vitesse verticale et de courant ascendant, le simulateur tenant compte de la position virtuelle de l'habitacle calculée d'après les évolutions commandées par le pilote pour extraire de la base de données cartographiques et environnementales les informations constituant les signaux de stimuli à appliquer aux actionneurs et les informations permettant de constituer l'affichage évolutif en fonction des commandes et de la position déterminée.

Un autre but atteint par l'invention est un procédé de gestion d'un simulateur de vol dynamique, ledit simulateur de vol comprenant: un habitacle comportant un moyen d'assise, des moyens de commande pour un pilote, du type manche et palonnier et un moyen de visualisation projetant au pilote des images représentatives des variations des mouvements vers le moyen d'affichage de l'habitacle, un châssis supportant un moyen de suspension de l'habitacle, le châssis étant disposé en dessous de l'habitacle, le moyen de 30 suspension de l'habitacle étant d'axe transversal à l'axe longitudinal de l'habitacle, étant mobile en rotation par rapport au châssis sur le centre de gravité de l'habitacle et monté en rotation autour de l'axe transversal, des moyens d'actionnement des déplacements de l'habitacle connectés entre le châssis et l'habitacle et entre le châssis et le s moyen de suspension, ces moyens d'actionnement des déplacements permettent de réaliser le déplacement de l'habitacle, un moyen de contrôle permettant de traiter d'une part les signaux de commande délivrés par les capteurs des moyens de commande pour un pilote, des informations d'environnement du simulateur io provenant d'une base de données d'informations graphiques et numériques, ledit moyen de contrôle permettant également d'envoyer des signaux d'actionnement aux moyens d'actionnement des déplacements, le moyen de contrôle ayant pour entrées des signaux des moyens de commande pour un pilote, des signaux du moyen de visualisation et émettant en sortie des signaux vers le moyen de visualisation et des signaux vers les moyens d'actionnement des déplacements, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - détection par le moyen de contrôle d'une action souhaitée par un pilote sur un des moyens de commande, ou par un phénomène environnemental simulé par le simulateur, traitement des informations reçues par le moyen de contrôle, modification de l'image destinée au moyen de visualisation par le moyen de contrôle pour tenir compte de l'influence de l'action souhaitée, - comparaison de l'image destinée du moyen de visualisation avec l'image précédant l'action souhaitée, par un moyen de comparaison, cette dernière image étant mémorisée dans le moyen de contrôle, envoi, par le circuit d'adaptation, de commandes aux moyens d'actionnement des déplacements permettant une synchronisation entre les déplacements commandés des moyens d'actionnement des déplacements et le temps d'affichage de l'image correspondant aux déplacements commandés.

Selon une autre particularité, le moyen de comparaison du moyen de contrôle permet la comparaison des informations représentatives des pixels de l'image souhaitée, destinée au moyen de visualisation, avec les pixels de l'image précédente, ces informations étant la luminance et la chrominance des pixels pour déterminer la trajectoire et commander les actionneurs de l'habitacle en conséquence.

lo Selon une autre particularité, le moyen de visualisation interactif propose au pilote le choix de sa trajectoire.

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma d'un simulateur de vol, selon un mode de réalisation de la présente invention. ; - la figure 2a représente une vue en coupe longitudinale du système roulant selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2b représente une voue en coupe transversale du système 20 roulant selon un mode réalisation de la présente invention; - la figure 3 représente une vue de dessus en coupe d'un système à glissières, suivant un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 représente la vue d'un moyen de fixation d'une règle à un chariot d'un système à glissière selon une variante de réalisation de la présente invention; - la figure 5 représente le schéma synoptique représentatif de la gestion du fonctionnement du simulateur de vol selon la présente invention; - la figure 6 représente le schéma synoptique représentatif selon une variante de réalisation de la gestion du fonctionnement du simulateur de vol 30 de la présente invention; - la figure 7 représente un schéma d'un simulateur de vol connu sur planeur avec habitacle suspendu à l'aide d'un balancier; - la figure 8 représente un schéma d'un système et d'une méthode connus de déplacement contrôlé d'un simulateur avec affichage d'images.

La présente invention concerne un simulateur de vol utilisé, dans ce cas d'espèce, pour apprendre à piloter un planeur. Ce système est réalisé, pour que le pilote apprenti se trouve aux commandes d'un planeur dans des conditions proches d'un vol réel. L'invention ne se limite pas à la simulation d'un planeur, elle peut également faire l'objet de tout autre dispositif mobile, tels qu'une planche à voile, une attraction foraine, un deltaplane.

La figure 1 montre un schéma représentatif du simulateur de vol io dynamique d'un planeur selon un mode de réalisation de la présente invention. Ce simulateur comprend un habitacle (1), ayant la forme d'un fuselage d'un planeur, un châssis (2) supportant le système, un moyen de suspension (3) de l'habitacle disposé sur le châssis, des moyens d'actionnement des déplacements de l'habitacle (1) connectés d'une part à l'habitacle (1) et au châssis (2) et d'autre part au moyen de suspension (3) et au châssis, ainsi qu'un moyen de contrôle dusimulateur (5) disposé dans une armoire électrique située à l'arrière du châssis (2). Le simulateur peut être représenté suivant trois axes longitudinal X, vertical Y et transversal Z d'un système de coordonnée directe. Ces axes sont associés respectivement aux trois rotations effectuées par l'habitacle (1) du simulateur par rapport au châssis (2) engendrant les trois mouvements suivants: le mouvement de roulis représenté par une rotation par rapport à l'axe X, le mouvement de lacet représenté par une rotation par rapport à l'axe Y et le mouvement de tangage représenté par une rotation par rapport à l'axe Z. L'habitacle (1) comprend un fuselage dans lequel sont disposés une assise (non représentée), des moyens de commande pour un pilote (non représentés) et un moyen de visualisation interactif (non représenté). Les moyens de commande pour un pilote sont un manche de navigation et des palonniers de guidage. Le manche de navigation commande le mouvement de tangage et de roulis du planeur. Les palonniers commandent le mouvement de lacet du planeur. L'écran interactif permet de représenter le vol dans son environnement extérieur. L'habitacle (1) est disposé sur le châssis (2) par l'intermédiaire du moyen de suspension (3).

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le châssis (2) comprend un cadre rectangulaire (20) disposé sur le sol. Un poteau de s maintien (21) représenté par une barre rectangulaire surmonte de manière perpendiculaire le cadre (20), le poteau de maintien (21) étant maintenu au milieu d'un côté représentatif de la largeur du cadre (20). Dans le prolongement du cadre (20), disposé du même côté que le poteau de maintien (21), deux autres barres rectangulaires (22), de taille identique, sont io fixées à l'horizontal sur le cadre (20) et disposées de manière équidistante l'une de l'autre. Ces deux barres (22) supportent l'armoire électrique (5) du simulateur. Deux languettes (23) sont disposées de manière opposée l'une de l'autre au milieu de chaque côté longitudinal du cadre (20) et à l'intérieur de celui-ci. Chaque languette (23) est bornée à ses extrémités par une nervure fixée entre la languette (23) et le cadre (20). Ces deux languettes (23) permettent d'accueillir un mobile roulant (33) appartenant au moyen de suspension (3) de l'habitacle (1). Ce système à lamelles peut être remplacé par tout autre système permettant au mobile d'effectuer un mouvement de lacet.

Pour réaliser les trois mouvements de tangage, lacet et roulis, l'habitacle (1) est maintenu au châssis (2) par deux liaisons: une liaison sphérique réalisant les mouvements de lacet et de tangage de l'habitacle et une liaison linéique annulaire réalisant le mouvement de roulis de l'habitacle. Ces deux liaisons sont assurées par le moyen de suspension (3) du simulateur. Le moyen de suspension (3) comprend une barre solide (30) en forme d'arc de cercle ou arceau, dont le rayon a une dimension permettant à l'arceau (30) d'entourer la partie inférieure du fuselage (1) sans la toucher. Des moyens de fixation (31) sont disposés à chaque extrémité de l'arceau (30) et permettent de fixer l'arceau (30) au fuselage (1) de part et d'autre du centre de gravité de l'habitacle (1). Ces moyens de fixation (31) sont constitués d'un système de pivot permettant au fuselage (1) d'effectuer le mouvement de tangage par rapport au châssis (2), ce système pouvant être surmonté d'une plaque- arbre maintenue solidairement au fuselage (1). Un système roulant (32) est fixé sur la partie convexe de l'arceau (30) en suivant sa forme arquée. Le système roulant (32), surmonté de l'arceau (30) et du fuselage (1), se déplace sur la piste incurvée (330) d'un mobile (33), le mobile (33) étant supporté par les lamelles (23) disposées sur le châssis (2). La piste (330), en forme de berceau, est située sur la partie supérieure du mobile (33) et est bornée sur ses côtés longitudinaux par de petites languettes (331), empêchant le système roulant (32) de sortir de la piste (330). En référence aux figures 2a et 2b, le système est composé d'au moins io trois moyens roulants de deux types différents (320, 325). Ces trois moyens roulants sont disposés sous la partie convexe de l'arceau (30). Deux premiers types de moyens roulants (320) sont situés de part et d'autre et de manière équidistante d'un troisième moyen roulant (325) de type différent. Ces deux types de moyens roulants (320) sont présentés dans la suite de la description. Le nombre de moyens roulants compris dans le système roulant (32) n'est pas limitatif. En effet, en référence aux figures 2a et 2b, il peut y avoir sept moyens roulants dont quatre moyens roulants d'un premier type (320) et trois moyens roulants d'un deuxième type (325).

Le premier type de moyens roulants (320) comprend au moins deux roues (321) de type roue de roller, disposées sur la piste incurvée (330). Ces deux roues (321) sont fixées chacune par pivotement à chaque extrémité d'un arbre (322). Un support (323) fixé sur la partie supérieure du milieu de l'arbre (322) est surmonté d'une lamelle (324) de forme incurvée. Le milieu de la partie convexe de la lamelle (324) est fixé sur le support (323). La partie concave de la lamelle (324) est fixée de manière solidaire sur la partie convexe de l'arceau (30), permettant ainsi une meilleure adhérence entre les deux pièces. Ce premier type de moyens roulants (320) est disposé sur la piste incurvée (330) du berceau, permettant ainsi au fuselage (1) de suivre les mouvements de roulis.

Le deuxième type de moyens roulants (325) comprend également au moins deux roues (326) de type roue de roller, en contact avec les languettes (331) situées sur les bords de la piste incurvée (330). Ces deux roues (326) io sont fixées chacune par pivotement à chaque extrémité coudée d'un arbre (327). Un support (328) fixé sur la partie supérieure du milieu de l'arbre (327) est surmonté d'une lamelle (329) de forme incurvée. Le milieu de la partie convexe de la lamelle (329) est fixé sur le support (328). La partie concave de la lamelle (329) est fixée de manière solidaire sur la partie convexe de l'arceau (30), permettant ainsi une meilleure adhérence entre les deux pièces. Ce deuxième type de moyens roulants (325) est disposé sur les languettes (331) de la piste incurvée (330) du berceau perpendiculairement aux roues (321) du premier moyen roulant (320). Ce deuxième moyen io roulant (325) permet ainsi de maintenir le système roulant (32) dans le berceau lorsque le simulateur effectue des mouvements de lacet.

La piste incurvée (330) et le système roulant (32) représentent la liaison linéique annulaire (30, 32, 33) et permettent au fuselage (1) d'effectuer un mouvement de roulis par rapport au châssis (2). Le mobile (33) comprend, sur chaque extrémité de sa partie inférieure, un pied (332) de forme quelconque et comportant sur chacune de ses extrémités une roue (333), de type roue de skate. Ces roues (333) sont montées par un système pivotant permettant au mobile de se déplacer sur les lamelles (23) du châssis (2), entraînant un mouvement de lacet du fuselage (1). La liaison sphérique assurée par le moyen de suspension (3) est réalisée par la conjugaison de deux rotations autour de deux axes orthogonaux qui sont une rotation autour de l'axe Y effectuée par le déplacement en lacet du mobile (33) du moyen de suspension (3) sur les lamelles (23) du châssis (2) et une rotation sur l'axe Z effectuée par le mouvement de tangage du fuselage (1) sur l'arceau (30) du moyen de suspension (3).

Les trois mouvements de tangage, roulis et lacet de l'habitacle (1) par rapport au châssis (2) sont actionnés par des moyens d'actionnement des déplacements (4 -6) de l'habitacle (1). Ces moyens d'actionnement (4-6) sont situés à l'arrière de l'habitacle (1) sur le châssis (2). Ils comprennent trois actionneurs électriques (6 - 42). Un premier actionneur (6), comprenant un vérin électrique à vis, est positionné sur un côté longitudinal du cadran (20) du châssis (2). L'extrémité sortante du piston du vérin est maintenue sur un Il côté du mobile (33). L'action d'entrée et de sortie du piston entraîne la rotation du mobile (33) sur l'axe Y. Le vérin électrique à vis (6) est commandé par un moteur. Les deux autres actionneurs électriques (42) sont identiques et permettent de commander le déplacement vertical d'une règle coulissant sur au moins deux guides parallèles. La figure 3 représente une vue de dessus en coupe d'un moyen d'actionnement (4), suivant un mode de réalisation de la présente invention, permettant à l'habitacle (1) d'effectuer les mouvements de tangage et de roulis. Ce moyen d'actionnement (4) comprend trois guides parallèles (40 - 210) dont deux sont identiques. Les io deux premiers guides (40) identiques comportent une glissière ou une poulie à courroie crantée (400), actionnée par un actionneur électrique (42), permettant ainsi le déplacement d'un module (401) fixé sur la courroie crantée. Chacun de ces deux guides (400) est maintenu sur une barre rectangulaire (40) disposée sur le cadre (20) du châssis (2) de manière perpendiculaire à celui-ci. Ces deux barres (40) sont disposées de manière équidistante de part et d'autre du poteau de maintien (21). Les actionneurs électriques (42a) peuvent être des moteurs électriques, chaque moteur actionnant un déplacement vertical de la courroie crantée (400) entraînant le module (401) associé. Le troisième guide (210) est situé sur le poteau de maintien (21). Ce guide (210) comprend un système de guide à bille vertical comportant un module (211) coulissant sur deux tubes lisses bornés et assemblés sur chaque extrémité par une lamelle. Les trois modules (401 - 211) précédemment cités sont fixés à une règle (41) disposée de manière perpendiculaire par rapport aux deux barres rectangulaires (40) et au poteau de maintien (21). L'action des deux moteurs électrique (42) des systèmes à courroie crantée permet à la règle (41) d'effectuer plusieurs mouvements. Lorsque les moteurs (42) sont activés de manière identique, la règle (41) se déplace par translation verticale sur les guides (40 - 210). Lorsque les moteurs (42) sont activés de manière opposée ou inversée, la règle (41) effectue une rotation ou inclinaison par rapport à l'axe X du système. Pour réaliser les déplacements de la règle (41), celle-ci est montée sur les trois modules (401 - 211) grâce à des moyens de fixation (43 - 45) spécifiques. Le module (211) du poteau de maintien (21) est fixé au milieu de la règle (41) par un système (45) pivotant permettant à la règle (41) d'effectuer une rotation par rapport à l'axe X du système. De chaque côté de la règle (41), proche des extrémités, sont fixés par un moyen de maintien (43) les modules (401) des systèmes à courroie crantée. Ces moyens de maintien (43) sont agencés de façon à laisser un degré de liberté entre les modules (401) et la règle (41), quand celle-ci effectue une rotation autour de l'axe X du système. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ces systèmes de maintien (43) peuvent comporter chacun un arbre (431) fixé de manière io solidaire par une de ses extrémités à un module (401). L'arbre traversant un trou oblong (340) agencé dans la règle (41) et étant fixé à celle-ci par un moyen pivotant. Selon une variante de réalisation, représentée sur la figure 4, ces moyens de fixation (43a - 43b) peuvent comporter chacun un arbre (430) fixé à chaque extrémité par des supports (431) à la règle (41). Un palier (432) glissant sur l'arbre (430) relie celui-ci à des plaques de roulement (433) fixées de manière solidaire au module (401).

Comme représenté sur la figure 3, la règle (41) est fixée à l'habitacle (1) par un point d'ancrage. Un curseur (411) se déplace en translation sur la règle (41) par l'intermédiaire d'un guide (410), constitué d'une glissière, disposé sur la règle (41). Le curseur (411) est lié par une articulation à cardan (44) avec un arbre (46) coulissant. L'arbre est lié au point d'ancrage fixé à l'habitacle (1). L'articulation à cardan (44) et le déplacement du curseur (411) sur la règle (41) permettent de compenser et d'absorber la différence de distance créée entre le point d'ancrage (44) et le milieu de la règle (41), lorsque l'habitacle (1) subit en même temps deux ou trois rotations. Ces rotations comprennent notamment une rotation sur l'axe X et une rotation sur l'axe Y et/ou une rotation sur l'axe Z. La figure 5 montre un schéma synoptique représentatif du fonctionnement du simulateur suivant le procédé de la présente invention. Le fonctionnement du simulateur de vol comprend des échanges d'informations entre l'habitacle (1), l'armoire électrique (5) et les actionneurs (42a - 42b - 6).

L'habitacle (1) comprend, comme cité précédemment, les commandes du pilote (10), tels que le manche de navigation (100) et les palonniers (101), et l'écran interactif (Il) du type par exemple écran tactile. L'armoire électrique (5) située à l'arrière de l'habitacle (1) et supportée par le châssis (2), renferme le moyen de contrôle du simulateur.

Ce moyen de contrôle comprend un moyen automatisé (50) relié à un ordinateur (51) de type PC par exemple. Le moyen automatisé (50) comprend un moyen de réception (501) et d'envoi (502) des signaux électriques entrant et sortant du moyen de contrôle et un calculateur (503) permettant de traiter les informations et d'envoyer des signaux de commande aux actionneurs. Le moyen automatisé (50) reçoit les informations de commande du pilote et les informations de position des actionneurs, et envoie les signaux de commande électriques aux actionneurs. Le calculateur (503) permet de traiter les différentes informations de commande du pilote ou logicielles provenant d'un logiciel de simulation présenté ci-dessous. Il peut 1s entre autres calculer des valeurs estimées du planeur telles que la vitesse, les distances, les hauteurs ou des valeurs réelles, telles que les inclinaisons de l'habitacle (1). Une fois que le calculateur (503) a réalisé son traitement, il envoie des signaux de commande numérique au moyen de réception (501) qui les envoie aux actionneurs. L'ordinateur (51) comprend un logiciel de simulation de vol (510) connu de l'art antérieur et une base de données comportant les données cartographiques et environnementales nécessaires à la simulation d'un vol. L'ordinateur (51) est relié à l'écran interactif (11) de visualisation permettant de visualiser le vol. Le pilote (7) apprenti a une visualisation globale de l'ensemble du paysage en perspective, donnant l'impression que le système fonctionne en profondeur de champ et en images continues.

Le logiciel de simulation comprend une partie gestion graphique des images et une partie gestion des mouvements des objets graphiques et des objetsenvironnementaux représentant par exemple le paysage, le climat. La partie graphique du logiciel de simulation de vol (510) fonctionne sous forme de couches graphiques. Chaque couche représente un objet graphique tel que par exemple une image fixe, comme le tableau de bord, ou des images en mouvement tels que les nuages, les arbres, une piste d'atterrissage. Le logiciel utilisé dans le mode de réalisation de la présente invention est un logiciel Microsoft . Ce logiciel à la particularité de permettre aux inventeurs d'ajouter des compléments d'images, personnalisant ainsi le simulateur de vol en fonction par exemple de la représentation d'un paysage d'une région de France. Les données cartographiques et environnementales sont mémorisées dans la base de données de l'ordinateur. Le logiciel travaille avec une cartographie basée sur le système GPS où tous les points de la carte sont référencés. Grâce à cette cartographie, le pilote (7) peut choisir son propre chemin de vol. Le logiciel de simulation (510) comprend également une partie gestion du mouvement des objets environnementaux influençant les mouvements de l'habitacle (1) du simulateur. Ce logiciel (510) tient compte par exemple des vents ascendants ou descendants agissant sur le planeur.

Les actionneurs (42 - 6) commandés par le moyen d'automatisation (50) comportent chacun un moteur électrique, autorisant, grâce à une boucle d'asservissement, le contrôle et la maîtrise des déplacements, de la vitesse et de l'accélération de l'actionneur. Chaque moteur comprend un système de détection (non représenté) de positionnement des actionneurs (42 - 6) permettant de définir le positionnement de l'habitacle (1) par rapport au châssis (2). Ces systèmes de détection peuvent être par exemple des roues codeuses déterminant la position du rotor du moteur par rapport à son stator. Les informations de positionnement des actionneurs (42 - 6) sont envoyées au système d'automatisation (50), les moteurs contrôlant les entrées/sorties analogiques.

Un des objectifs de l'invention est de réaliser une synchronisation entre les déplacements effectués par les actionneurs (42 - 6) et le temps d'affichage de l'image souhaitée visualisable à l'écran (11), permettant aux deux actions d'être les plus symétriques possible. L'idée de l'invention est de se baser sur l'information de l'écran interactif (11) géré par le logiciel de simulation (510), situant le déplacement du planeur, pour piloter les actionneurs (42 - 6) via le moyen d'automatisation (50). Un planeur se déplace en fonction de commandes activées par le pilote (7) via le manche de navigation (100) et les palonniers (101), mais également en fonction des événements environnementaux simulés, par exemple les vents ascendants agissant sur le planeur. Lorsque le pilote (7) envoie une commande ou lorsque le planeur entre dans une perturbation simulée par le logiciel (510), ces informations sont envoyées au moyen d'automatisation (50) qui les traite et envoie via l'ordinateur à l'écran (Il) le déplacement prévu du planeur. Un moyen de comparaison situé dans le calculateur de l'ordinateur réalise un calcul de comparaison entre les informations représentatives de l'image souhaitées sur l'écran et les informations représentatives de l'image précédente mémorisée par le calculateur. Le résultat de cette comparaison permet de commander les actionneurs.

Le moyen de comparaison se base sur des signaux vidéo provenant de l'écran interactif (11). Celui-ci est divisé en deux parties suivant deux axes orthogonaux respectivement horizontal et vertical, représentés sur l'écran. La totalité de l'écran est représentée par des pixels. L'écran comprend une ligne d'horizon ayant la particularité de rester horizontale par rapport au châssis (2) suivant le déplacement du planeur, donc de l'inclinaison de l'écran (11). Le déplacement du planeur est donc effectué et synchronisé par rapport à la ligne d'horizon, donnant au pilote (7) apprenti l'impression d'un vol réel. Chaque pixel de l'écran comprend deux informations, la luminance et la chrominance, cette dernière représentant les données couleur des pixels. Tous les pixels de l'écran (11) sont transformés en signaux numériques vidéo, codés et multiplexés, appartenant à une trame numérique vidéo. Cette trame est convertie en trame vidéo analogique et est envoyée à l'interface de l'automate (50) qui interprète les résultats et commande directement les moteurs (42 -6) du simulateur. Les contrastes et les lumières, représentés par la luminance et la chrominance des pixels, permettent au programme de l'automate (50) de déterminer les actions à faire sur les moteurs (42 -6).

Ainsi, par exemple, en agissant sur le manche (100), l'image de l'écran (11) et la ligne d'horizon se déplacent, faisant varier la luminance et la chrominance des pixels. En fonction de ce déplacement, le moyen de contrôle interprète l'inclinaison du planeur. La détermination de l'inclinaison du planeur est réalisée en se basant sur une valeur moyenne de référence déterminée à l'état initial du planeur. Lorsque l'image, sous l'effet de différentes actions, varie, le contraste de lumière et de couleur des pixels s varie également. Cette différence de contraste est transcrite sur deux signaux numériques représentant respectivement un signal horizontal et un signal vertical. Ces deux signaux sont mélangés dans le multiplexage de la vidéo. Le moyen de contrôle réalise, ainsi, une comparaison de deux images successives pour définir l'évolution de l'image. La vitesse de l'image, selon le mode de réalisation de l'invention, travaille à 62 images par seconde donnant un effet de transparence pour l'ceil du pilote (7). Un échantillonnage est réalisé pour effectuer une comparaison des points de référence des images sélectionnées, les points de référence étant mémorisés dans le moyen de contrôle. La comparaison permet d'obtenir une valeur transcrite, par exemple par des données positives ou négatives donnant le sens de rotation des différents moteurs du simulateur.

La figure 6 représente une variante de réalisation du schéma de fonctionnement de la présente invention. Les signaux de commande du pilote sont directement pris en compte par l'ordinateur (51) qui va modifier l'image de l'écran interactif (11) pour obtenir le déplacement souhaité du planeur. Les informations représentatives de l'image souhaitée de l'écran interactif sont envoyées via des signaux vidéo (110) vers un circuit d'adaptation (56) disposé dans le moyen de contrôle (5). Ce circuit d'adaptation (56) comprend le moyen de comparaison d'images présenté précédemment, et envoie directement des commandes aux actionneurs électriques, les commandes n'étant plus envoyées par le moyen d'automatisation. Le déplacement visuel, représenté sur l'écran interactif, contrôle directement les commandes des actionneurs.

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci- dessus.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Simulateur de vol dynamique comprenant: un habitacle (1) comportant un moyen d'assise, des moyens de commande (10) pour un pilote, du type manche et palonnier, et un moyen de visualisation (11) projetant au pilote des images représentatives des variations des mouvements vers le moyen d'affichage de l'habitacle (1), un châssis (2) supportant un moyen de suspension (3) de l'habitacle (1), le châssis (2) étant disposé en dessous de l'habitacle io (1), le moyen de suspension (3) de l'habitacle étant d'axe transversal (Z) à l'axe longitudinal (X) de l'habitacle (1), étant mobile en rotation par rapport au châssis (2) sur le centre de gravité de l'habitacle (1) et monté en rotation autour de l'axe transversal (Z), des moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) de l'habitacle (1) connectés entre le châssis (2) et l'habitacle (1) et entre le châssis (2) et le moyen de suspension (3), ces moyens d'actionnement des déplacements (4 -6) permettent de réaliser le déplacement de l'habitacle (1), un moyen de contrôle (5) permettant de traiter d'une part les signaux de commande délivrés par les capteurs des moyens de commande pour un pilote, des informations d'environnement du simulateur provenant d'une base de données d'informations graphiques et numériques, ledit moyen de contrôle (5) permettant également d'envoyer des signaux d'actionnement aux moyens d'actionnement des déplacements (4- 6), le moyen de contrôle ayant pour entrées des signaux des moyens de commande pour un pilote, des signaux du moyen de visualisation et émettant en sortie des signaux vers le moyen de visualisation et des signaux vers les moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6), le simulateur de vol dynamique est caractérisé en ce que le moyen de suspension (3) et les moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) engendrent des mouvements de rotation de l'habitacle (1) autour de trois axes concourant en un point situé au centre de gravité de l'habitacle (1).

2. Simulateur de vol dynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de visualisation interactif (11) comprend des moyens de réaliser une représentation d'un tableau de bord de l'appareil simulé, des moyens de réaliser une représentation d'un paysage réel non borné mémorisé dans une base de données du simulateur et des moyens de réaliser une représentation d'une ligne d'horizon visualisée de manière fixe quelle que soit l'orientation de l'habitacle (1).

3. Simulateur de vol dynamique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les déplacements de l'habitacle (1) réalisés par les moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) sont réalisés par l'intermédiaire d'une liaison linéique annulaire (30, 32, 33) pour effectuer un mouvement de roulis de l'habitacle (1) par rotation autour de l'axe (X) longitudinal de l'habitacle (1) parallèle à l'axe (Y) vertical et par une liaison sphérique assurée par la conjugaison de deux rotations autour de deux axes orthogonaux (Y, Z), pour permettre respectivement les mouvements de lacet et de tangage de l'habitacle (1).

4. Simulateur de vol dynamique selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement des déplacements sont constitués d'une part d'un actionneur (6) assurant des rotations d'un berceau (30) autour d'un axe vertical (Y) et d'autre part d'une règle (41) commandée en coulissant verticalement sur deux guides parallèles (401) et d'un curseur (411) libre en translation sur la règle (41), ledit curseur (411) étant lié par une articulation à cardan (44) avec un arbre (410) coulissant lié en un point d'ancrage (46) fixe à l'habitacle (1).

5. Simulateur de vol dynamique selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) sont actionnés électriquement.

6. Simulateur de vol dynamique selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une base de données cartographiques et environnementales représentant la position de l'appareil ainsi que des informations de vitesse verticale et de courant ascendant, le simulateur tenant compte de la position virtuelle de l'habitacle calculée d'après les évolutions commandées par le pilote pour extraire de la base de données io cartographiques et environnementales les informations constituant les signaux de stimuli à appliquer aux actionneurs et les informations permettant de constituer l'affichage évolutif en fonction des commandes et de la position déterminée.

7. Procédé de gestion d'un simulateur de vol dynamique, ledit 15 simulateur de vol comprenant: - un habitacle (1) comportant un moyen d'assise, des moyens de commande (10) pour un pilote, du type manche et palonnier, et un moyen de visualisation (11) projetant au pilote des images représentatives des variations des mouvements vers le moyen d'affichage de l'habitacle (1), un châssis (2) supportant un moyen de suspension (3) de l'habitacle (1), le châssis (2) étant disposé en dessous de l'habitacle (1), le moyen de suspension (3) de l'habitacle étant d'axe transversal (Z) à l'axe longitudinal (X) de l'habitacle (1), étant mobile en rotation par rapport au châssis sur le centre de gravité de l'habitacle (1) et monté en rotation autour de l'axe transversal (Z), des moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) de l'habitacle (1) connectés entre le châssis (2) et l'habitacle (1) et entre le châssis (2) et le moyen de suspension (3), ces moyens d'actionnement des déplacements (4 -6) permettent de réaliser le déplacement de l'habitacle (1), un moyen de contrôle (5) permettant de traiter d'une part les signaux de commande délivrés par les capteurs des moyens de commande pour un pilote, des informations d'environnement du simulateur provenant d'une base de données d'informations graphiques et numériques, ledit moyen de contrôle (5) permettant également d'envoyer des signaux d'actionnement aux moyens d'actionnement des déplacements (4- 6), le moyen de contrôle ayant pour entrées des signaux des moyens de commande pour un pilote, des signaux du moyen de visualisation et émettant en sortie des signaux vers le moyen de visualisation et des signaux vers les moyens d'actionnement des déplacements (4- 6), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - détection par le moyen de contrôle (5) d'une action souhaitée par un pilote sur un des moyens de commande (10), ou par un phénomène environnemental simulé par le simulateur, traitement des informations reçues par le moyen de contrôle (5), modification de l'image destinée au moyen de visualisation (11) par le moyen de contrôle (5) pour tenir compte de l'influence de l'action souhaitée, comparaison de l'image destinée du moyen de visualisation (11) avec l'image précédant l'action souhaitée, par un moyen de comparaison, cette dernière image étant mémorisée dans le moyen de contrôle (5), - envoi, par le circuit d'adaptation, de commandes aux moyens d'actionnement des déplacements (4 6) permettant une synchronisation entre les déplacements commandés des moyens d'actionnement des déplacements (4 - 6) et le temps d'affichage de l'image correspondant aux déplacements commandés.

8. Procédé de gestion d'un simulateur de vol dynamique, selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de comparaison du moyen de contrôle (5) permet la comparaison des informations représentatives des pixels de l'image souhaitée, destinée au moyen de visualisation (11), avec les pixels de l'image précédente, ces informations étant la luminance et la chrominance des pixels pour déterminer la trajectoire et commander les actionneurs de l'habitacle en conséquence.

9. Procédé de gestion d'un simulateur de vol dynamique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le moyen de visualisation interactif (11) propose au pilote (7) le choix de sa trajectoire.