1 La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'aide au
pilotage d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport militaire, pour aider à un pilotage autonome de l'aéronef au moins lors d'une phase de descente entre une altitude de sécurité et une hauteur de décision pré-s déterminées. Dans le cadre de la présente invention, on considère que le pilotage est autonome lorsqu'il est réalisé à l'aide de moyens de positionne-ment qui sont exclusivement des moyens embarqués à bord de l'aéronef, et notamment un système de positionnement par satellites, par exemple 10 de type GPS ("Global Positionning System" en anglais), une centrale inertielle, et des capteurs barométriques. De plus, dans le cadre de la présente invention, on considère que : l'altitude de sécurité est une altitude prédéterminée, à partir de laquelle le risque de collision de l'aéronef avec le terrain survolé présente une 15 probabilité nulle ou très faible, par exemple 10-9 ; et ladite hauteur de décision est une hauteur non nulle, qui est située sous ladite altitude de sécurité, et pour laquelle le pilote doit engager l'aéro- nef dans une manoeuvre particulière, généralement de façon manuelle en vol à vue, par exemple pour réaliser un vol à basse altitude. 20 Si l'aéronef se trouve dans des conditions météorologiques de vol à vue de type VMC ("Visual Meteorological Conditions" en anglais) à l'altitude de sécurité, le pilote peut faire voler ledit aéronef en vol à vue, de façon manuelle, de ladite altitude de sécurité à la hauteur de décision. Toutefois, si de telles conditions météorologiques de vol à vue 25 n'existent pas à ladite altitude de sécurité, par exemple lorsque des nuages sont situés entre l'altitude de sécurité et la hauteur de décision, il 2
n'est pas possible au pilote, pour des raisons évidentes de sécurité, de faire voler l'aéronef en vol à vue de façon manuelle de ladite altitude de sécurité à ladite hauteur de décision, en raison du risque trop élevé de collision avec le terrain survolé. De plus, dans le cadre de la présente inven- tion, comme l'aéronef doit réaliser une descente autonome, en particulier dans le domaine militaire afin de ne pas être détecté, il n'est pas possible d'utiliser des moyens de localisation auxiliaires tels que des radars par exemple, qui sont susceptibles d'être détectés depuis le sol. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé-nients. Elle concerne un procédé d'aide au pilotage d'un aéronef, en particulier un avion de transport militaire, pour aider à un pilotage autonome de cet aéronef au moins lors d'une phase de descente entre une altitude de sécurité prédéterminée et une hauteur de décision prédéterminée. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que : a) on détermine, exclusivement à l'aide d'informations disponibles à bord de l'aéronef, un axe de descente permettant de voler de l'altitude de sécurité à la hauteur de décision, et éventuellement un axe de remontée permettant de voler de ladite hauteur de décision à ladite altitude de sé- curité, lesdits axes de descente et de remontée étant sécurisés par rap- port au terrain survolé ; b) lors de ladite phase de descente, on guide l'aéronef suivant ledit axe de descente jusqu'à ladite hauteur de décision ; et éventuellement c) à ladite hauteur de décision, si des conditions météorologiques de vol à vue ne sont pas vérifiées, on guide l'aéronef (de préférence suivant ledit axe de remontée) jusqu'à ladite altitude de sécurité. En outre, si à ladite hauteur de décision lesdites conditions météorologiques de vol à vue sont vérifiées, le pilote de l'aéronef poursuit le vol manuellement à ladite étape c). 3
On notera que, dans le cadre de la présente invention, on ne pré-voit pas forcément d'axe de remontée (sécurisé). Dans ce cas, si à la hauteur de décision, les conditions météorologiques de vol à vue ne sont pas vérifiées, le pilote fait remonter l'aéronef droit devant lui avec une pous- sée maximale, et avec la pente maximale que l'aéronef peut voler à cette poussée maximale, et ceci jusqu'à l'altitude de sécurité. Ainsi, grâce à l'invention, toute la partie du vol considérée (entre l'altitude de sécurité et la hauteur de décision) est sécurisée. En effet, lors de la phase de descente, l'aéronef est guidé suivant ledit axe de descente qui est, par définition, sécurisé par rapport au terrain survolé, c'est-àdire qui est formé de manière à obtenir un risque de collision avec le terrain qui présente une probabilité très réduite, par exemple 10-9. En outre, à ladite altitude de sécurité, l'aéronef est soit susceptible d'être guidé manuelle-ment en vol à vue (par le pilote) si les conditions météorologiques permet- tent au pilote d'avoir une visibilité suffisante, soit (sinon) guidé (par exemple suivant ledit axe de remontée qui est sécurisé par rapport au terrain survolé) jusqu'à l'altitude de sécurité, à laquelle ne subsiste plus aucun danger de collision avec le terrain survolé. De façon avantageuse, pour déterminer ledit axe de descente, à l'étape a), on détermine : ù un premier point d'ancrage situé au sol ; -une première orientation magnétique ; et - une première valeur de pente. En outre, avantageusement, pour déterminer ledit axe de remon- tée, à l'étape a), on détermine : ù un second point d'ancrage situé au sol ; ù une seconde orientation magnétique ; et une seconde valeur de pente. 4
Par ailleurs, pour informer le pilote, on lui présente lors de la phase de descente, sur au moins un écran de visualisation : un premier moyen d'indication indiquant la mise en oeuvre effective de ladite phase de descente suivant ledit axe de descente ; et/ou un second moyen d'indication indiquant ladite hauteur de décision. En outre, dans un mode de réalisation particulier, à l'étape a), on détermine également une vitesse de consigne à laquelle doit voler l'aéronef au moins suivant ledit axe de descente, et à l'étape b), on guide l'aéronef en le faisant voler à ladite vitesse de consigne. 1 o La présente invention peut être appliquée à différents types de phases de descente, et en particulier à une phase de descente destinée à traverser des couches nuageuses. Toutefois, dans un mode de réalisation préféré, ladite phase de descente est une phase d'approche d'une trajectoire de parachutage, à partir de laquelle doit être réalisé un parachutage. 15 Dans ce mode de réalisation préféré, avantageusement : ladite vitesse de consigne est adaptée à la vitesse requise pour le para- chutage qui doit être réalisé à partir de ladite trajectoire de parachu- tage ; et/ou ladite hauteur de décision correspond à la somme de la hauteur de la- 20 dite trajectoire de parachutage qui est à altitude constante et d'une marge de hauteur prédéterminée ; et/ou lors de la phase de descente, on présente au pilote de l'aéronef, sur au moins un écran de visualisation, au moins un moyen d'indication supplémentaire indiquant le moment auquel l'équipage doit ouvrir des por- 25 tes et une rampe de parachutage de l'aéronef en vue du parachutage. La présente invention concerne également un dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport militaire, pour aider à un pilotage autonome dudit aéronef au moins lors d'une phase de descente entre une altitude de sécurité prédéterminée et une hauteur de décision également prédéterminée. Selon l'invention, ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte : 5 ù un ensemble de sources d'informations ; des moyens de traitement de données pour déterminer, exclusivement à l'aide d'informations issues dudit ensemble de sources d'informations qui sont montées à bord de l'aéronef, un axe de descente permettant de voler de l'altitude de sécurité à la hauteur de décision, et éventuelle- ment un axe de remontée permettant de voler de ladite hauteur de décision à ladite altitude de sécurité, lesdits axes de descente et de remontée étant sécurisés par rapport au terrain survolé ; un système de guidage pour aider au guidage de l'aéronef : suivant ledit axe de descente, lors de ladite phase de descente, et ceci jusqu'à ladite hauteur de décision ; et éventuellement si des conditions météorologiques de vol à vue ne sont pas vérifiées à ladite hauteur de décision à la fin de la phase de descente, jusqu'à ladite altitude de sécurité (de préférence suivant ledit axe de remontée) ; et éventuellement des moyens de pilotage manuel permettant au pilote de guider l'aéronef manuellement au moins à partir de la hauteur de décision, si des conditions météorologiques de vol à vue sont vérifiées à ladite hauteur de décision ; et éventuellement des moyens d'affichage pour présenter au moins un moyen d'indication sur au moins un écran de visualisation. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. 6
La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif d'aide au pilotage conforme à l'invention. Les figures 2 à 4 sont des graphiques permettant de mettre en évidence les avantages de la présente invention, respectivement dans trois situations différentes. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à aider au pilotage d'un aéronef A, en particulier d'un avion de transport militaire, au moins lors d'une phase de descente entre une altitude de sécurité AS et une hauteur de décision HD, en particulier en l'absence de conditions météorologiques de vol à vue entre ces deux altitudes AS et HD, par exemple en raison de la présence de nuages N susceptibles de former une couche nuageuse, réduisant la visibilité. Dans le cadre de la présente invention, on considère que : l'altitude de sécurité AS est une altitude, à partir de laquelle le risque de collision de l'aéronef A avec le terrain T survolé présente une probabilité nulle ou très faible, par exemple 10-9. L'altitude de sécurité AS est dé-terminée en fonction du relief du terrain T survolé, et ceci par zones géographiques. L'altitude de sécurité AS définit l'altitude minimale, à laquelle l'aéronef A peut voler en conditions de vol aux instruments de type IMC ("Instrument Meteorological Conditions" en anglais) en toute sécurité vis-à-vis du terrain T ; et ladite hauteur de décision HD est une hauteur non nulle, qui est située sous ladite altitude de sécurité AS, et pour laquelle le pilote doit enga-ger l'aéronef A dans une manoeuvre particulière, généralement de façon manuelle en vol à vue, par exemple pour réaliser un vol à basse altitude. Si l'aéronef A doit descendre au-dessous de cette altitude de sécu- rité AS, il doit être en conditions météorologiques de vol à vue pour des raisons de sécurité. Or, il est possible par exemple que des nuages N exis- 7
tent entre cette altitude AS et la hauteur de décision HD, qui forment un plafond nuageux n'engendrant pas de telles conditions météorologiques de vol à vue. Le dispositif 1 conforme à l'invention est formé de manière à aider au pilotage dans de telles circonstances.
Pour ce faire, ledit dispositif 1 qui est embarqué sur l'aéronef A, comporte selon l'invention : û un ensemble 2 de sources d'informations usuelles, non précisé davantage ; û des moyens de traitement de données 3, par exemple un système de 1 o gestion de vol de type FMS ("Flight Management System" en anglais), qui sont formés de manière à déterminer, exclusivement à l'aide d'in-formations issues dudit ensemble 2 de sources d'informations, auquel ils sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 4, un axe de descente Al permettant à l'aéronef A de voler de l'altitude de sécurité AS à la hau- 15 teur de décision HD, ainsi qu'éventuellement un axe de remontée A2 permettant de voler de ladite hauteur de décision HD à ladite altitude de sécurité AS. Ledit axe de descente Al et ledit axe de remontée A2 qui sont représentés sur la figure 2 sont formés de manière à être sécurisés par rapport au terrain T survolé, c'est-à-dire qu'il sont formés de ma- 20 nière à ce qu'un aéronef A qui suit l'un desdits axes A1, A2 présente un risque de collision avec le terrain T survolé (c'est-àdire directement avec le sol, ou bien avec un ouvrage ou un élément situé sur le sol) qui est quasiment nul, et en tout cas présente une probabilité inférieure à une valeur prédéterminée très faible, par exemple 10-9 ; 25 û un système de guidage 5 qui est relié par l'intermédiaire de liaisons 6 et 7 respectivement audit ensemble 2 et auxdits moyens 3, qui comporte par exemple un pilote automatique 8 et/ou un directeur de vol 9, et qui est formé pour aider au guidage de l'aéronef A : 8
suivant ledit axe de descente A1, lors de ladite phase de descente, et ceci jusqu'à ladite hauteur de décision HD ; et éventuellement, si des conditions météorologiques de vol à vue, de type VMC ("Visual Meteorological Conditions" en anglais), ne sont pas vérifiées à ladite hauteur de décision HD à la fin de la phase de descente, suivant ledit axe de montée A2 jusqu'à ladite altitude de sécurité AS, comme représenté sur la figure 2 ; et des moyens de pilotage manuel usuels 10 qui comportent, par exemple, un manche de commande usuel et qui permettent au pilote de guider l'aéronef A manuellement au moins à partir de ladite hauteur de décision HD, si des conditions météorologiques de vol à vue de type VMC sont vérifiées à ladite hauteur de décision HD, comme représenté sur la figure 3. On notera que, dans le cadre de la présente invention, on ne pré- voit pas forcément d'axe de remontée A2 (sécurisé). Dans ce cas, si à la hauteur de décision HD, les conditions météorologiques de vol à vue ne sont pas vérifiées, le pilote fait remonter l'aéronef A droit devant lui avec une poussée maximale, et avec la pente maximale que l'aéronef A peut voler à cette poussée maximale, et ceci jusqu'à l'altitude de sécurité AS.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit système de guidage 5 comporte les moyens suivants, non représentés spécifiquement : un moyen de calcul qui est destiné à déterminer de façon usuelle des consignes de pilotage, à partir d'informations reçues desdits moyens 3 par l'intermédiaire de la liaison 7 et dudit ensemble 2 par l'intermédiaire de la liaison 6 ; au moins un moyen d'aide au pilotage, par exemple un dispositif de pilotage automatique 8 et/ou un directeur de vol 9, qui détermine à par-tir des consignes de pilotage reçues dudit moyen de calcul des ordres de pilotage de l'aéronef ; et 9
û des moyens d'actionnement d'organes commandés, tels que par exemple des gouvernes (de direction, de profondeur, ...) de l'aéronef, aux-quels on applique les ordres de pilotage ainsi déterminés. Ainsi, grâce au dispositif 1 conforme à l'invention, toute la partie du vol considérée (entre l'altitude de sécurité AS et la hauteur de décision HD) est sécurisée. En effet, lors de la phase de descente, l'aéronef A est guidé suivant ledit axe de descente Al qui est, par définition, sécurisé par rapport au terrain T survolé. En outre, à ladite altitude de sécurité AS, l'aéronef A est susceptible d'être guidé en vol à vue si les conditions mé- téorologiques permettent au pilote d'avoir une visibilité suffisante. Sinon, il est guidé suivant ledit axe de remontée A2 qui est également sécurisé par rapport au terrain T survolé, et ceci jusqu'à l'altitude de sécurité AS à laquelle ne subsiste plus aucun danger de collision avec le terrain T sur-volé.
Dans l'exemple de la figure 2, l'aéronef A est guidé de l'altitude de sécurité AS à la hauteur de décision HD suivant l'axe de descente Al qui est déterminé par lesdits moyens 3, à l'aide dudit système de guidage 5. A ladite hauteur de décision HD, les conditions météorologiques de vol à vue ne sont pas vérifiées, en particulier en raison de la présence de nua- ges N entre cette hauteur HD et le terrain T survolé. Aussi, dans ce cas, le système de guidage 5 fait voler l'aéronef A le long dudit axe de remontée A2 (déterminé également par lesdits moyens 3) jusqu'à l'altitude de sécurité AS, où il se trouve de nouveau en sécurité. En revanche, dans l'exemple de la figure 3, les conditions de vol à vue sont présentes à ladite hauteur de décision HD de sorte que l'aéronef A est alors guidé à l'aide desdits moyens de guidage manuel 10 suivant une trajectoire TO qui est représentative de la mission envisagée, par exemple un vol à basse altitude ou un atterrissage. Bien entendu, le gui-
dage de l'aéronef A à partir de la hauteur de décision HD peut également être réalisé automatiquement, en mode managé par exemple. Le dispositif 1 conforme à l'invention comporte, de plus, des moyens d'affichage 11 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 12 auxdits moyens 3 et qui sont susceptibles de présenter des moyens d'indication (non représentés) sur un écran de visualisation 13. En particulier, pour informer le pilote lors de la phase de descente, lesdits moyens d'affichage 11 peuvent présenter sur l'écran de visualisation 13 : un premier moyen d'indication indiquant la mise en oeuvre effective de ladite phase de descente suivant ledit axe de descente Al ; et un second moyen d'indication indiquant ladite hauteur de décision HD. Dans un mode de réalisation particulier : pour déterminer ledit axe de descente Al, lesdits moyens 3 détermi- nent : un premier point d'ancrage situé au sol ; une première orientation magnétique ; et une première valeur de pente ; pour déterminer ledit axe de remontée A2, lesdits moyens 3 détermi- nent : un second point d'ancrage situé au sol ; une seconde orientation magnétique ; et une seconde valeur de pente. En outre, dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens 3 déterminent également une vitesse de consigne à laquelle doit voler l'aéronef A au moins suivant ledit axe de descente Al, et ledit système de guidage 5 guide ledit aéronef A le long dudit axe Al en le faisant voler à ladite vitesse de consigne. 11
La présente invention peut être appliquée à différents types de phases de descente, et en particulier à une phase de descente destinée simplement à traverser des couches nuageuses. Toutefois, dans un mode de réalisation préféré, ladite phase de descente est une phase d'approche d'une trajectoire de parachutage TP, à partir de laquelle doit être réalisé un parachutage depuis l'aéronef A. Dans ce mode de réalisation préféré, représenté sur la figure 4, la-dite hauteur de décision HD correspond à la somme de la hauteur HO de la trajectoire de parachutage TP qui est en principe à altitude constante et d'une marge AH prédéterminée, par exemple 100 pieds (environ 30 mè- tres). Dans une variante particulière, cette marge AH peut être nulle. De plus, dans ce mode de réalisation préféré relatif à un parachutage, ladite vitesse de consigne est adaptée à la vitesse requise pour le parachutage qui doit être réalisé à partir de ladite trajectoire de parachu- tage TP. En outre, pour faciliter le parachutage, lesdits moyens d'affichage 1 1 présentent sur l'écran de visualisation 13, lors de la phase de descente suivant ledit axe de descente Al, au moins un moyen d'indication supplémentaire indiquant le moment auquel l'équipage doit ouvrir les portes et la rampe de parachutage de l'aéronef A en vue du parachutage, et éven- tuellement le moment de la mise en configuration aérodynamique de l'aéronef A. Ainsi, au cours d'un vol, pour réaliser un parachutage, le pilote insère, à travers une interface homme/machine des moyens 3, une section de parachutage dans le plan de vol. A partir de cette section de parachutage qui débute à un point fixe, le pilote a la possibilité de sélectionner une approche autonome qui est sauvegardée dans une base de données de l'aéronef. Les moyens 3 déterminent alors l'axe de descente Al et l'axe de remontée A2, à partir notamment d'informations extraites de 12
cette base de données qui fait par exemple partie dudit ensemble 2 de sources d'informations. Lesdits moyens 3 déterminent également en fonction des conditions requises pour la phase de parachutage, la vitesse de consigne de l'approche, et ils calculent à quel moment les portes et la rampe de parachutage doivent être ouvertes par l'équipage. Le guidage suivant l'axe de descente Al est réalisé de façon usuelle par le système de guidage 5, par exemple automatiquement par le dispositif de pilotage automatique 8 ou manuellement par un pilote à l'aide du directeur de vol 9.
Grâce à l'invention, la descente peut être réalisée en conditions IMC tout en étant sécurisée par rapport au terrain T. De plus, les moyens d'affichage 11 peuvent indiquer à l'équipage qu'il est dans un mode de descente autonome de sorte qu'il soit au courant que l'aéronef A utilise un guidage sécurisé. Durant la descente suivant l'axe de descente A1, les moyens d'affichage 11 indiquent à l'équipage le moment où il doit ouvrir les portes et la rampe de parachutage. Lesdits moyens d'affichage 11 indique également à l'équipage la valeur de la hauteur de décision HD qui doit être située à une marge de hauteur AH au-dessus de l'altitude HO de la trajectoire de parachutage TP. A cette altitude de décision HD, l'aéronef doit se trouver en conditions météorologiques de vol à vue pour pouvoir continuer à descendre jusqu'à un point P1 de départ de la phase de parachutage. Dans le cas contraire, le pilote doit effectuer une remise des gaz et faire remonter l'aéronef A à l'altitude de sécurité AS suivant ledit axe de remontée A2.
Au point P1 de départ de la phase de parachutage, le guidage bas-cule automatiquement dans un guidage moins sécurisé qui permet de suivre une trajectoire qui varie. L'aéronef A est d'abord guidé suivant un segment d'alignement 14, soit manuellement à l'aide des moyens de pilotage manuel 10, soit éventuellement automatiquement en mode managé. Sur 13
ce segment d'alignement 14, les moyens 3 adaptent la position d'un point d'alignement, en fonction notamment de conditions de vent mesurées. Le guidage est réalisé suivant un objectif qui fluctue. Pour ce faire, l'aéronef A doit donc être en conditions météorologiques de vol à vue. Au point P1, l'aéronef A capture donc l'altitude de parachutage HO et suit en latéral les variations du point d'alignement jusqu'à un point P2 de début de trajectoire de parachutage TP. Arrivé sur la trajectoire de parachutage TP, le parachutage peut être réalisé au-dessus d'une zone de parachutage 15 située sur le sol.