FR2978280A1 - Systeme de surveillance du comportement des aeronefs pour la prediction des anomalies - Google Patents

Abstract

L'invention consiste en un système de surveillance des différents systèmes assurant le fonctionnement d'un aéronef. Le système de surveillance collecte les informations produites par les différents capteurs et les paramètres de fonctionnement des sous-ensembles formant les différents systèmes de l'aéronef, ainsi que des paramètres des calculateurs chargés du contrôle de ces systèmes. Ces différentes informations sont combinées par des moyens de synthèse, pour former des paramètres de contrôle, ou "élaborés", accessibles à l'équipage, caractérisant l'état de fonctionnement des différents systèmes. Les valeurs de ces élaborés sont en permanence analysées pour détecter la dérive de la valeur d'un élaboré vers un seuil critique, symptomatique de l'éventualité de la défaillance du système correspondant. La détection d'une dérive et son historique, puis le dépassement de seuil, sont transmis à l'équipage qui est alors, d'abord, précocement informé de la panne potentielle du système correspondant, puis ensuite informé de la panne avérée du système, ce qui facilite sa réaction face à cette panne.

Description

SYSTEME DE SURVEILLANCE DU COMPORTEMENT DES AERONEFS POUR LA PREDICTION DES ANOMALIES L'invention concerne le domaine général de l'aéronautique et plus particulièrement celui de l'instrumentation de bord à disposition des équipages dans les cockpits d'aéronefs civils ou militaires. Elle concerne également le domaine des moyens de contrôle et de pilotage des drones.

L'invention peut toutefois s'appliquer à tout système complexe et plus particulièrement aux systèmes pour lesquels des anomalies de fonctionnement détectées trop tardivement peuvent avoir des conséquences critiques en termes de sureté des personnes et des biens.

L'Automatisme prend de plus en plus de place dans la gestion et conduite du vol d'un aéronef. Ce phénomène d'automatisation induit deux conséquences principales. La première conséquence est que le pilote, et plus généralement l'équipage, voit sa charge de travail diminuer dans certaines phases de vol, notamment en vol de croisière. Cette baisse de charge, qui permet à l'équipage de prendre du repos de façon à être pleinement opérationnel lors des phases plus délicates du vol, a cependant pour conséquence naturelle d'abaisser la vigilance des membres d'équipage. La seconde conséquence est que du fait de l'automatisation de certaines actions, les équipages n'ont pas toujours une compréhension claire de l'enchainement des actions effectuées par ces automatismes, ni des raisons qui conduisent à ces enchainements.

Il est à noter que, dans la plupart des cas, les pannes ou défaillances qui surviennent sont annoncées à l'équipage sans préavis (i.e. au moment où elles surviennent) alors même que certaines de ces pannes sont le résultat d'une dégradation progressive qui occasionne une dérive lente de certains paramètres de fonctionnement, cette dérive étant par ailleurs mesurable et donc potentiellement exploitable par le système aéronef et/ou l'équipage. Le système aéronef définit ici l'ensemble des circuits, systèmes et sous systèmes installés dans l'aéronef ou, dans le cas aéronefs non pilotés, dans la station sol, que ces éléments communiquent entre eux ou pas. Ce système est également qualifié de système global.

Actuellement, l'équipage (i.e. le Pilote, le Copilote et le Mécanicien de Bord) réalise son plan de vol en se basant sur des estimés (heures, distances). Il a seulement accès aux paramètres courants tels que l'altitude, la vitesse, le régime des moteurs, l'état des circuits hydrauliques et électriques, etc.... Ces paramètres sont connus par leurs valeurs instantanées, valeurs parfois accompagnées, pour certains paramètres, de leur tendance d'évolution (trend speed, chevrons d'énergies). Ainsi, actuellement, les indicateurs relatifs aux circuits avion (circuit électrique, circuit hydraulique, conditionnement, etc..) ne reflètent au mieux que l'état du système à l'instant du vol, t, considéré. La dimension temporelle de l'état du Système Aéronef (évolution passée, prédictivité) n'est pas accessible à l'équipage ou, lorsqu'elle l'est pour certains éléments du système, est difficilement interprétable par l'équipage. Par suite l'état de fonctionnement des sous-ensembles du système, ou des fonctions mises en ceuvre par le système, est globalement considéré de façon binaire (bon fonctionnement/panne) et le pilote n'est alerté sur le changement d'état du système que lorsque ce dernier se considère comme étant en panne et que cette panne est affichée.

En conséquence, dans la plupart des cas, une panne est signalée à l'équipage sans préavis, alors que, du fait de l'introduction croissante d'automatismes, les équipages sont de plus en plus exclus, dans certaines phases de vol, de la chaine de contrôle du bon fonctionnement de l'aéronef et que leur vigilance a tendance à diminuer du fait de cette exclusion, ce qui ne va pas dans le sens de la sécurité.

Pour remédier aux inconvénients décrits précédemment, inconvénients inévitablement liés aux avantages procurés par l'automatisation, l'invention consiste à proposer une solution permettant à l'équipage de prendre conscience d'une anomalie de fonctionnement avant même que la dérive des mesures attachées à l'élément ou aux éléments en cause ne conduise le système concerné à afficher une panne. Le principe général de l'invention est de présenter à l'équipage l'état de chacun des systèmes de l'aéronef et son évolution en termes de tendance, de manière à ce que la lecture de cet état soit intuitive, non ambiguë et immédiate et permette ainsi une meilleure compréhension de l'état du système considéré. Autrement dit, par analogie avec le concept de "Situation Awareness" qui a pour objectif d'améliorer la perception de l'équipage de son environnement avion à court, moyen et long terme (Relief, visibilité extérieure, conflit avec autres aéronefs, Météo ...), la présente invention a pour objectif d'augmenter l'état de perception de l'équipage sur le fonctionnement des différents éléments qui compose le système Aéronef (concept d'« Aircraft System Situation Awareness »).

A cet effet l'invention a pour objet un système dont le fonctionnement est basé sur une "synthèse élaborée" construites à partir de paramètres intrinsèques, par exemple des informations internes relatives au calculateur du système considéré par exemple, et/ou extrinsèques, par exemple des informations relatives aux capteurs intervenant dans le fonctionnement du système considéré. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de supervision pour contrôler l'état de fonctionnement d'un aéronef comportant une pluralité de systèmes chaque système étant formé d'éléments fonctionnels réalisant des fonctions distinctes qui coopèrent pour assurer la fonction dédiée à ce système, chaque élément étant configuré de façon à délivrer des paramètres de fonctionnement dont les valeurs définissent conjointement l'état de fonctionnement de l'élément. Le système selon l'invention comporte: - des moyens pour réaliser l'acquisition des valeurs des paramètres des différents éléments constituant les différents systèmes de l'aéronef ainsi que celles des paramètres qui caractérisent le fonctionnement des calculateurs associés à chacun des systèmes. Ces moyens réalisent, pour chaque système la synthèse d'élaborés, fonctions de ces paramètres, qui caractérisent l'état de fonctionnement du système considéréré, ces élaborés, représentatifs des dérives, des tendances d'évolution ou des niveaux des réserves, aidant à prédire la proximité des états de panne, - des moyens d'affichage pour assurer la présentation à l'équipage, sur des moyens de visualisation, des élaborés synthétisés; - des moyens pour réaliser le test des différents élaborés synthétisés, le test consistant à comparer la valeur de l'élaboré considéré par rapport à un seuil donné ou par rapport à plusieurs seuils distincts, le dépassement d'un seuil par l'élaboré considéré étant transmis aux moyens d'affichage de façon à signaler de manière claire le dépassement dudit seuil par l'élaboré considéré et à transmettre un message renseignant clairement l'équipage sur la signification de ce dépassement pour le système considéré.

Selon l'invention, les moyens d'affichage sont configurés pour produire des pages d'écran, affichable par les moyens de visualisation présents dans le poste de pilotage, chaque page présentant, pour chaque élaboré du système considéré, sa valeur instantanée ainsi que l'historique de son évolution au cours du temps.

Selon une forme de réalisation préférée, les moyens d'affichage sont configurés pour commander l'affichage des pages d'écrans présentant les élaborés des différents systèmes de l'aéronef, soit sur demande de l'équipage, soit sur demande des moyens de test, la page correspondant à un élaboré étant automatiquement affichée lorsque la valeur de cet élaboré dépasse le seuil considéré.

Selon l'invention, chaque élaboré est synthétisé en associant les différents paramètres qui contribuent à définir la fonction représentées par cet élaboré; l'élaboré étant défini par une fonction mathématique ou logique appropriée des différents paramètres combinés.

Selon une forme de réalisation, les moyens de test comportent, pour chaque élaboré testé, un niveau de test S1 correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle l'état de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme présentant une anomalie qui annonce une panne probable à venir du système mettant en oeuvre cette fonction.

Selon une autre forme de réalisation, les moyens de test comportent, pour chaque élaboré testé, deux niveaux de test S1 et S2 correspondant chacun à une valeur de l'élaboré, le premier seuil S1 correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle l'état de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme présentant une anomalie qui annonce une panne probable à venir, le second seuil S2 correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle une panne de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme avérée.

Selon une variante de la forme de réalisation précédente, lorsque le premier seuil S1 est franchi, les moyens de test transmettent aux moyens d'affichage un premier message signalant l'anomalie et lorsque le second seuil S2 est franchi, les moyens de test transmettent aux moyens d'affichage un second message signalant la panne avérée.

Selon une autre variante de réalisation, le franchissement du seuil S1 est accompagné d'une alarme sonore ou visuelle qui est transmise au poste de pilotage.

Selon une autre forme de réalisation, l'affichage des élaborés est réalisé sous forme d'afficheurs graphiques présentant visuellement pour chaque élaboré, les seuils de test S1 et S2 considérés. La valeur de l'élaboré est présenté sous forme d'un index ayant une position ou une épaisseur variable sur l'afficheur et la tendance d'évolution de l'élaboré est représentée par une flèche dont le sens et la taille renseignent sur les sens et la vitesse d'évolution de l'élaboré considéré.

Selon une variante de la forme de réalisation précédente, la diminution de la valeur présentée par l'élaboré considéré, se traduit à l'affichage par la réduction de l'épaisseur de l'index. Cette réduction est accompagnée par la coloration, dans une couleur particulière, de la zone de l'afficheur graphique découverte par l'index à la suite de sa régression. La figuration de cette zone colorée fournit à l'observateur une information sur la valeur maximale atteinte par l'élaboré jusqu'à l'instant présent.

Cette synthèse élaborée, réalisée par différence, dérivée, intégration, corrélation, intercorrélation, ou toute autre méthode de synthèse généralement employée pour créer un paramètre élaboré à partir de divers autres paramètres, permet avantageusement d'opérer une surveillance automatique aveugle et/ou une surveillance visuelle active des systèmes et d'en prédire les pannes en comparant les résultats de cette synthèse élaborée à des seuils de surveillance, qui ne sont pas des seuils d'alarme mais des seuils de mise en vigilance de l'équipage. De manière avantageuse également, la surveillance des évolutions et des niveaux de ces résultats, communément appelés des "élaborés" et leur comparaison à des seuils définis, permettent de déterminer, de caractériser, l'état du système considéré et d'effectuer une prévision quant à son évolution à venir.

Le système de surveillance selon l'invention permet ainsi de présenter à l'équipage, sous une forme donnée, une synthèse de chacun des systèmes de l'aéronef, les informations présentées caractérisant l'évolution de l'état d'un Système au cours du vol (passé - présent - à venir) et non plus seulement à l'instant « t » du vol. II réalise ainsi une fonction de prédiction de panne ou de dysfonctionnement (automatique ou manuelle) ou d'impossibilité fonctionnelle. Cette fonction de prédiction introduit un nouveau concept de supervision de l'état des systèmes par l'équipage.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les 20 figures annexées qui représentent:

- la figure1, un schéma fonctionnel de principe, présentant l'ensemble des fonctions mises en oeuvre par le système selon l'invention; - la figure 2, une forme de présentation possible, prise comme 25 exemple, des informations délivrées par le système selon l'invention; - la figure 3, une illustration présentant un exemple d'exploitation des informations délivrée par le système selon l'invention. - la figure 4, Un schéma fonctionnel détaillé présentant, pour une première forme particulière de réalisation, l'ensemble des opérations 30 réalisées par le système selon l'invention, dans le cas de la surveillance du fonctionnement du pilote automatique équipant un aéronef; - la figure 5, Un schéma fonctionnel détaillé présentant, pour une seconde forme particulière de réalisation, l'ensemble des opérations réalisées par le système selon l'invention, dans le cas de la surveillance du 35 fonctionnement du pilote automatique équipant un aéronef.

En ce qui concerne les aéronefs actuels l'équipement de bord prend en compte l'affichage d'informations relatives aux différents sous-ensembles mis en oeuvre. Ces sous-ensembles coopèrent généralement pour former des systèmes, chaque système étant chargé d'assurer une fonction particulière du fonctionnement général de l'aéronef, ces systèmes pouvant constituer à leur tour un système aéronef global. Cet affichage se présente généralement sous la forme de pages d'écrans, dites "pages systèmes", affichable sur les écrans de visualisation installés à bord. Cet affichage permet aux équipages de connaître, pour certains éléments ou certains systèmes, les valeurs des grandeurs qui caractérisent leur état de fonctionnement (régimes moteurs, débits électriques d'une génératrice...), ou encore les niveaux instantanés des différents fluides utilisés (carburant, hydraulique...). Cependant une telle information n'est pas disponible pour l'ensemble des systèmes et, pour certains de ceux-ci, aucune information permettant de connaitre leur état de fonctionnement n'est même accessible à l'équipage. Il en est par exemple ainsi pour le système assurant la fonction de pilote automatique (PA), pour lequel l'équipage a seulement accès au mode de fonctionnement en cours d'utilisation: Altitude (ALT), Vitesse (IAS), Cap (HDG) vitesse ascensionnelle (VS), etc..; tandis que les paramètres intrinsèques de son fonctionnement (monitoring des sources, validité d'une entrée, charge de travail de son processeur, couple d'un servomoteur...) restent largement inaccessibles à l'équipage.

L'équipage n'a ainsi généralement accès qu'à des données instantanées sur l'état des systèmes de l'aéronef, ce qui ne lui permet généralement pas de se rendre compte d'une évolution anormale du fonctionnement d'un ou plusieurs de ces systèmes, conduisant vers une dégradation progressive de leur fonctionnement. Par suite, dans la plupart des cas, les pannes surviennent sans préavis pour l'équipage alors que certaines pannes sont précédées par l'apparition d'une dérive lente, mesurable, de certains paramètres, dérive qui, si sa mesure était accessible, pourrait être exploitée tant par le système aéronef que par l'équipage. Or, en ce qui concerne les aéronefs actuels, la connaissance de l'état d'un système ne peut plus se limiter à la simple prise en compte des valeurs de tel ou tel paramètre précis (exemple Torque moteur) mais doit couvrir également la prise en compte de paramètres plus généraux, plus abstraits, tels que par exemple les charges de travail des calculateurs chargés du contrôle du fonctionnement des différents systèmes ou la comparaison (monitoring) entre les données critiques d'entrée/sortie échangées par ces calculateurs. Par suite, la fonction de pilote évolue vers une fonction de Pilote-Ingénieur qui demande aux membres d'équipage non seulement de piloter l'aéronef, mais aussi, et de manière croissante, de gérer, de surveiller l'état dynamique de l'aéronef et son environnement de vol. Or, dans la mesure où l'automatisation des opérations prend de plus en plus de place dans la gestion du vol d'un aéronef, l'équipage voit sa charge de pilotage proprement dit diminuer, notamment dans certaines phases de vol. En revanche il voit sa charge de supervision augmenter, sans pour autant que l'accessibilité aux informations utiles pour cette tâche de supervision n'ait été sensiblement modifiée ou même simplement améliorée.

Pour répondre à cette évolution de la fonction du pilote et, plus généralement, de l'équipage, le système selon l'invention comporte, comme 20 l'illustre la figure 1, les moyens suivants: - des moyens 11 pour collecter les informations d'état disponibles, 104, 105 et 106, qui concernent l'ensemble 10 des différents systèmes de l'aéronef, et pour réaliser l'élaboration d'informations dites "informations élaborées", ou plus simplement "élaborés" 18, en traitant conjointement ces 25 informations. Les informations collectées sont soit des informations extrinsèques fournies par les capteurs 101, 102 pris en compte par les calculateurs 1031 à 103N des différents systèmes, soit des informations intrinsèques qui rendent compte de l'état de fonctionnement des calculateurs 1031 à 103N eux-mêmes (charge de calcul, contrôle de cohérence entre 30 voies d'acquisition d'un même calculateur ou contrôle de cohérence entre calculateurs par exemple). - des moyens d'affichage 12 configurés pour informer l'équipage, de manière pertinente, pour chacun des systèmes, sur l'état des différents élaborés caractérisant l'état de fonctionnement du système considéré. Les 35 moyens d'affichage présentent à l'observateur (un membre d'équipage) aussi bien les valeurs instantanées des "élaborés" que leur évolution dans le temps. - des moyens 13 pour analyser l'évolution de chacun des élaborés ainsi constitués et comparer la valeur de l'élaboré considéré à un ou 5 plusieurs seuils déterminés.

Selon l'invention, les élaboré sont construits pour chaque système en combinant et en traitant, de manière appropriée, les informations intrinsèques et extrinsèques fournies par les différents éléments intervenant 10 dans le fonctionnement du système considéré. Le traitement réalisé sur les informations prises en considération est bien entendu fonction de la nature de l'élaboré considéré. L'élaboré considéré peut ainsi, par exemple, être obtenu par sommation, différence, dérivation, autocorrélation ou encore intercorrélation d'une ou plusieurs informations intrinsèques et /ou 15 extrinsèques, ou par toute autre fonction logique ou mathématique connue permettant de réaliser la synthèse d'informations qui, lorsqu'elles sont considérées conjointement, permettent de rendre compte de l'état de fonctionnement du système considéré et de prédire son état probable de fonctionnement dans un avenir proche. 20 Selon l'invention encore, les élaborés sont présentés de manière non ambigüe, soit de manière automatique, notamment dès qu'un seuil d'alerte est atteint (commande d'affichage automatique 15), soit sur demande 14 de l'équipage (commande d'affichage 16). La présentation des élaborés peut 25 prendre des formes variables. Elle peut en particulier consister en différentes pages d'écran, une par système par exemple. La présentation des élaborés est de préférence de compréhension et d'interprétation immédiate, de façon à ne pas augmenter significativement sa charge de travail cognitive de l'équipage. 30 Dans un mode de réalisation préféré, les moyens 12 pour réaliser l'affichage utilisent les écrans de visualisation qui équipent déjà le poste de pilotage et s'adapte aux modes de visualisation que peuvent supporter ces écrans. Alternativement les moyens d'affichage 12 peuvent comporter des écrans de visualisation dédiés, dont les caractéristiques sont alors choisies 35 de façon à pouvoir présenter les informations sous la forme désirée.

Dans un mode de mise en oeuvre particulier, la présentation des élaborés peut être accompagnée pour chaque système d'un message explicite indiquant à l'équipage que le système correspondant fonctionne de manière satisfaisante ou va probablement se déclarer en panne. Ces messages explicites, correspondant chacun à un système donné, peuvent être présenté sur page complémentaire unique donnant à l'équipage une vision synthétique de l'état de tous les systèmes.

Selon l'invention également, le test opéré par les moyens 13 sur les élaborés produits par les moyens 11 a pour objet de déterminer, en permanence, pour chaque élaboré, si la valeur de l'élaboré considéré dépasse ou non tel ou tel seuil déterminé. Le test est préférentiellement réalisé pour deux niveaux de seuils distincts, un premier niveau, ou seuil S1, au delà duquel on considère que l'élaboré s'écarte anormalement d'une valeur nominal donnée, ce qui est jugé comme significatif d'une panne probable à venir concernant le système correspondant, et un second niveau ou seuil S2, supérieur au premier niveau, au delà duquel on considère que la tendance d'évolution de la valeur de l'élaboré est significative de la panne du système correspondant.

Ainsi, selon l'invention, dès le dépassement du premier seuil (S1), les moyens de test 13 délivrent aux moyens d'affichage 12 une commande automatique d'affichage 15, qui peut être accompagnée éventuellement d'autres actions destinées à alerter l'équipage. Cette commande peut être accompagnée, le cas échéant, d'une commande notifiant aux moyens 12 d'afficher un message indiquant que le système considéré va probablement tomber en panne. Ainsi l'équipage est immédiatement prévenu de l'anomalie constatée et peut ainsi agir de manière à prévenir une panne totale du système. Par la suite, si le second seuil (S2) est dépassé, les moyens de test 13 délivrent à nouveau aux moyens d'affichage 12 une autre commande d'affichage 15 qui induit également l'affichage de la page système sur laquelle est présentée l'élaboré en cause la page en question pouvant être modifiée de façon à mettre largement en évidence, qu'à ce stade, la panne système est avérée.35 Ainsi, les valeurs des élaborés relatifs à un système donné ainsi que des tendances d'évolution de ces élaborés confèrent avantageusement aux informations mises à la disposition de l'équipage par le système selon l'invention, une dimension temporelle supplémentaire qui permet aux pilotes de prendre conscience que le fonctionnement du système aéronef est stable, qu'il évolue normalement, ou encore qu'il est en train de dériver vers un état critique, incompatible, par exemple, avec le maintien en vol de l'aéronef avec les paramètres de vol actuels. L'équipage dispose ainsi d'une situation prédictive de l'état de fonctionnement global de l'Aéronef. II peut alors mettre en oeuvre les procédures opérationnelles et/ou les reconfigurations appropriées des systèmes de l'aéronef de façon, par exemple, à alléger les contraintes de fonctionnement infligées à certains éléments et ainsi empêcher que la panne ou l'avarie de fonctionnement ne se produise.

De la sorte, lorsque un des systèmes de l'aéronef présente une dérive, une évolution de tendance significative d'un des paramètres considérés ou encore lorsque des évolutions dans les comparaisons entre paramètres de même nature issus de capteurs distinctes sont constatées, une disparité des mesures anémo-barométriques transmises au pilote et au copilote par exemple ou encore une disparité des mesures transmises par les calculateurs contrôlant un même moteur, un message d'avertissement ("Caution" selon la dénomination anglo-saxonne), qui peut être associé à une alarme sonore 17, est formulé automatiquement. La formulation est immédiate de sorte qu'on n'attend pas, comme c'est majoritairement le cas dans les systèmes actuels, qu'un paramètre quelconque n'atteigne une valeur critique qui signifie généralement la panne irréversible des systèmes dont le bon fonctionnement est conditionné par le paramètre en question. Le système, selon l'invention, vient donc avantageusement en complément d'un système basique d'affichage de pannes comme le "Flight Warning System" qui se contente d'afficher des messages de pannes systèmes avérées ou des messages indiquant qu'un système ne fonctionne pas.

En ce qui concerne les informations élaborées par le système selon 35 l'invention, il est possible d'envisager plusieurs formes de mise à disposition, de mise à la connaissance, de l'équipage. Cependant du fait du nombre croissant d'écrans intégrés aux cockpits des aéronefs actuels, et de la taille de ces écrans, une forme de mise à disposition préférée consiste à les afficher sur un ou plusieurs écrans existants, en créant des pages d'affichage complémentaires spécialement dédiées à la présentation des informations relatives à l'état des systèmes de l'aéronef et des sous-ensembles qui les constituent. II est ainsi possible, par exemple, de dédier des pages d'écran à l'affichage des données contrôlées par le calculateur du pilote automatique (calculateur PA) (Attitude, Vitesse verticale, Cap provenant des centrales inertielles, Vitesse corrigée, Mach, Vitesse Air provenant des ADU, ...etc.) et à l'affichage des données intrinsèques du calculateur du pilote automatique (charge de calcul de son processeur, nombre d'erreurs/anomalies détectées...) ou encore, dans le cas des drones par exemple, à l'affichage de la valeur du rapport signal/bruit des liaisons de communication, ainsi que la distance des autres aéronefs à éviter, dans le cadre de la mise en oeuvre d'une fonction "Sense & Avoid".

En pratique la présentation à l'équipage de ces informations, de ces "élaborés" représentant l'état dynamique du système aéronef et des différents éléments et sous-systèmes de ce système peut se faire sous différentes formes qui sont fonction de la façon dont l'élaboré considéré est quantifié ou qualifié. Ces informations peuvent par exemple être présentées sous forme de simples données numériques.

Alternativement cette présentation peut être réalisée sous forme d'afficheurs, de type cadran ou barre graphe vertical ou horizontal par exemple, permettant une lecture intuitive, non ambiguë et immédiate de la valeur du paramètre considéré et de son évolution.

La figure 2 illustre en quoi peut consister une telle représentation pour un affichage graphique 21 à évolution verticale (illustrations 2a à 2d) ou pour un affichage graphique 22 à évolution horizontale (illustration 2e). Dans cette forme de réalisation, on utilise ainsi un afficheur qui peut présenter de manière symbolique plusieurs zones 11, 212 et 213 (ou 221, 222 et 223), des zones présentant un dégradé de couleurs par exemple, représentant le franchissement d'un seuil donné. Cet afficheur peut également comporter la matérialisation du franchissement d'un ou plusieurs seuils, cette matérialisation étant réalisée au moyen de traits repères 215 et 216 (ou 225 et 226).

L'évolution de l'élaboré lui-même peut être quant à elle représentée par un simple index prenant la forme d'un trait 224 comme dans le cas de l'illustration 2e ou, comme dans le cas des illustrations 2a à 2d, sous la forme d'un index coloré 214 dont l'extrémité fixe correspond à une valeur initiale (valeur nominale en bon fonctionnement par exemple) et dont l'autre extrémité, mobile, suit l'évolution de la valeur de l'élaboré l'épaisseur de l'index étant ainsi rendue variable en fonction de la valeur de l'écart entre la valeur courante de l'élaboré et sa valeur initiale ou nominale. L'affichage de l'évolution de la position et/ou de la taille de l'index 214 (224) peut par ailleurs être accompagné par le positionnement d'une flèche 218 ou 219 (227) indiquant le sens de variation (accroissement ou diminution) de l'index à l'instant considéré, la taille de la flèche pouvant quant à elle renseigner l'observateur sur la vitesse de variation de l'index 214 (224), ce qui lui permet d'améliorer sa perception de l'éventualité d'apparition d'une panne ou d'un dysfonctionnement.

Par ailleurs, dans une forme alternative d'affichage, plus informative, la diminution de la valeur présentée par l'élaboré considéré, qui se traduit par la réduction de la taille (de l'épaisseur) de l'index 214, peut être accompagnée par la coloration dans une couleur particulière de la zone 217 de l'afficheur 21 découverte par l'index 214 à la suite de sa régression. La figuration de cette zone colorée 217 permet avantageusement à l'observateur de connaître la valeur maximale atteinte par la taille de l'index 214, c'est-à-dire par l'élaboré représenté par cet index, durant la phase d'utilisation. L'historique d'évolution de l'élaboré considéré est ainsi visualisé au travers de la taille (de l'épaisseur) de l'index 214, qui donne également la valeur courante de l'élaboré, de la taille et de la direction pointée par la flèche 218 ou 219, et éventuellement de la présence et de la taille de la zone colorée 217.

Selon l'invention, les pages d'écran présentant ces afficheurs sont soit 35 présentées en permanence à l'équipage soit, préférentiellement, à sa demande. Dans une forme de réalisation particulière, l'affichage peut comporter une fonction permettant, en cas de panne ou à partir de seuils d'alertes prédéfinis, un affichage automatique à l'écran du ou des paramètres du système aéronef concernés.

La synthèse et la présentation des élaborés, évoquées précédemment, et leur exploitation conjointe avec des informations déjà disponibles dans les aéronefs actuels permet à l'équipage d'avoir une vision globale de l'état du fonctionnement des différents systèmes de l'aéronef et de l'évolution de son état de fonctionnement. Cette vision globale lui permet de discerner l'évolution anormale d'un système, de prévoir les éventuelles défaillances à venir et de tenter d'y remédier avant leur apparition.

La figure 3 illustre comment le système selon l'invention permet, par exemple, de représenter un élaboré au travers d'un afficheur permettant avantageusement de mettre en évidence l'évolution au cours du temps de la valeur de cet élaboré, une telle présentation permettant à l'équipage d'anticiper l'apparition d'une panne du système correspondant à cet élaboré. Cette illustration présente trois vues 3a, 3b et 3c, espacées dans le temps, d'un même afficheur présentant la valeur de l'élaboré représentant le différentiel de vitesse (exprimé en Nceuds) entre la mesure de vitesse donnée par le premier capteur de vitesse équipant l'aéronef et celle donné par le second capteur de vitesse. La vue 3a présente l'afficheur au début du vol après contrôle de l'harmonisation des vitesses mesurées par les deux capteurs. L'index 33 correspondant à l'élaboré "différentiel de vitesse" est alors positionné à zéro. A ce moment, les moyens de test 13 du système selon l'invention transmettent au moyens 12 une commande d'affichage de la page d'écran sur laquelle est présenté l'afficheur considéré, cet affichage étant éventuellement accompagné d'un commentaire du type "Différentiel OK". La vue 3b présente l'afficheur au moment de la détection d'une anomalie dans les mesures de vitesse, cette anomalie se traduisant par un différentiel de vitesse supérieur à 4 Noeuds et un dépassement du seuil 31 correspondant à cet écart. La variation de l'épaisseur de l'index 33 matérialise cette dérive, qui est confirmée par l'affichage de la flèche 34 qui indique une tendance à l'accroissement de l'écart entre les vitesses mesurées. A ce moment, les moyens de test 13 du système selon l'invention transmettent aux moyens 12 une commande d'affichage de la page d'écran sur laquelle apparaît l'afficheur considéré, cet affichage étant éventuellement accompagné d'un commentaire du type "Dérive du différentiel de vitesse constatée". De la sorte l'équipage se trouve informé de la dérive affectant cet élaboré et du caractère de moins en moins fiable de la vitesse affichée par les indicateurs de vitesse. Il peut alors, par exemple, lancer une procédure de détermination de la sonde de vitesse défectueuse, en utilisant la sonde de secours prévue à cet effet. La sonde défectueuse peut ainsi être identifiée pour pouvoir être mise hors service ultérieurement, le vol se poursuivant alors en prenant en compte que l'information de vitesse délivrée par cette sonde est sujette à caution.

La vue 3c présente l'afficheur au moment où, l'anomalie persistant, le différentiel de vitesse devient supérieur à un seuil de panne avérée 32. A ce moment, les moyens de test 13 du système selon l'invention transmettent à l'affichage 12 une commande d'affichage de la page d'écran sur laquelle apparaît l'afficheur considéré, cet affichage étant éventuellement accompagné d'un commentaire du type "Panne sondes". De la sorte l'équipage se trouve informé que la panne d'une des sondes est avérée et que la vitesse mesurée par l'une des sondes est réellement erronée. Par suite, la sonde défectueuse ayant précédemment été déterminée, elle est considérée comme définitivement hors service et les informations délivrées par cette sonde sont invalidées.

Les figures 4 et 5 présentent de manière détaillée, pour deux formes de réalisation particulière prises comme exemples, le synoptique des différentes opérations pouvant être réalisées par le système selon l'invention, compte tenu des élaborés dont il dispose, de façon à remplir sa fonction d'avertisseur précoce d'éventuelles avaries. On considère ici le cas particulier du système constituant le pilote automatique 40 ou "PA". Ce fonctionnement peut cependant aisément être généralisé et appliqué à la gestion prévisionnelle de l'état d'autres systèmes.

Ces illustrations permettent de comprendre, sur un exemple particulièrement avantageux, en quoi le système selon l'invention permet à l'équipage d'améliorer sa maitrise sur le comportement de l'aéronef. En effet, si l'on considère l'exemple particulier du système réalisant le pilotage automatique (i.e. le Pilote Automatique ou "PA") il est intéressant de constater qu'un tel système est pourvu d'une procédure de déconnexion automatique qui n'est actuellement pas prévisible du fait de l'absence d'informations détaillées sur son état de fonctionnement. Cette procédure de déconnexion est normalement mise en ceuvre par les moyens chargés du contrôle du PA (monitoring interne du PA) lorsque ceux-ci détectent une anomalie qui empêche le PA de mettre en oeuvre les paramètres de vol qui lui sont imposés. Par suite, lorsque le pilote automatique se déconnecte, soit par ce qu'il ne peut assurer les conditions de vol qu'on lui a imposées, soit parce qu'il est lui-même en panne, l'équipage subit cette déconnexion comme un événement quasi-instantané qui nécessite une reprise en main immédiate de l'aéronef et un retour en pilotage manuel. Or, en fonction de la phase de vol et de la vigilance de l'équipage, cette reprise en main de la machine peut prendre plusieurs secondes, ce qui peut s'avérer critique. Par ailleurs, en l'absence d'informations complémentaires, cette reprise en main est réalisée sans avoir connaissance de la cause de la déconnexion. Elle peut par conséquent s'exercer de manière hasardeuse pour le maintien en vol de l'aéronef.

Dans le cas du pilote automatique, les moyen de synthèse 41 des élaborés collectent à la fois les informations El, E2, .., EN provenant des capteurs et les informations synthétisées par le calculateur 401 du pilote automatique (monitoring interne), en particulier les commandes synthétisées par le pilote automatique 40, mais aussi les informations renseignant sur l'état de ce calculateur (charge de calcul par exemple). Ces élaborés sont transférés aux moyens d'affichage 42 de façon à mettre à jour la page d'écran 421 relative au pilote automatique, cette page pouvant être affichée à tout moment par des moyens d'affichage proprement dits 422 sur demande de l'équipage 44. Parallèlement, les élaborés ainsi synthétisés sont transmis aux moyens de tests 43 ou 53.

Dans la première forme de réalisation particulière, illustrée par la figure 4, on considère le cas où le système selon l'invention n'a pas d'action directe sur le pilote automatique, mais assure seulement une fonction de supervision. Les moyens de test 43 comportent alors un seul niveau de test 431, qui a pour objet de déterminer si la valeur de l'un ou l'autre des élaborés synthétisés par les moyens 11 varie d'une façon jugée anormale, cette anomalie étant définie par le dépassement d'un premier seuil S1. L'anomalie est ici considérée comme étant susceptible, si elle persiste, d'occasionner un désengagement automatique du pilote automatique 40. Dans une telle éventualité, les moyens de test 13 induisent la production 45 par le système d'un message du type "désengagement probable du PA" qui est transmis aux moyens d'affichage 42 pour remise à jour 421 de la page d'écran relative au pilote automatique. Ce message est accompagné d'un signal 46 de commande automatique d'affichage 422 de la page d'écran relative au pilote automatique de sorte que l'équipage est directement informé de l'anomalie constatée et du fait que cette anomalie peut dans un avenir plus ou moins proche conduire le PA à se désengager. II peut ainsi, de manière préventive, décider de reprendre en main le pilotage de l'aéronef, avant d'être éventuellement affronté à une situation critique du fait de la déconnexion non prévisible du pilote automatique 40. Par suite lorsque le calculateur du PA décide de son désengagement 402, cet événement peut être mieux appréhendé par l'équipage.

Dans la seconde forme de réalisation particulière, illustrée par la figure 5, on considère le cas où le système selon l'invention assure non seulement une fonction de supervision mais encore assure le contrôle du pilote automatique et gère, en particulier, le désengagement de celui-ci. Dans une telle configuration, les moyens de test 51 comportent alors deux niveaux de test 511 et 512. Le premier niveau de test 511 a pour objet, comme le niveau de test 431 de la variante illustrée par la figure 4, de déterminer si la valeur de l'un ou l'autre des élaborés synthétisés varie d'une façon jugée anormale cette anomalie étant définie par le dépassement d'un premier seuil S1. L'anomalie est ici considérée comme étant susceptible, si elle persiste, d'occasionner un désengagement automatique du pilote automatique 40. Dans une telle éventualité, les moyens de test 51 induisent la production 45 par le système d'un message du type "désengagement probable du PA" qui est transmis aux moyens d'affichage 42 pour remise à jour 421 de la page d'écran relative au pilote automatique. Ce message est accompagné d'un signal 46 de commande automatique d'affichage 422 de la page d'écran relative au pilote automatique Le second niveau de test 512 a, quant à lui, pour objet de déterminer si la valeur d'un élaboré, dont la variation a déjà été jugée anormale, a dépassé un seuil critique qui doit entraîner le désengagement pur et simple du pilote automatique. Dans une telle éventualité, les moyens de test 51 induisent l'envoi au calculateur du PA d'un ordre de déconnexion 52 et la production 53 par le système d'un message du type " PA désengagé" qui est transmis aux moyens d'affichage 42 pour remise à jour de la page d'écran relative au pilote automatique 40. Ce message est accompagné d'un signal 46 de commande automatique d'affichage 422 de la page d'écran relative au pilote automatique 40, de sorte que l'équipage est directement informé du désengagement effectif du PA, désengagement auquel a procédé le système selon l'invention.

Ainsi grâce au système selon l'invention, l'équipage bénéficie d'un préavis avant que ne survienne une déconnexion effective, sur avarie, du pilote automatique 40. Par ailleurs il bénéficie dans l'intervalle de temps qui précède cette déconnexion, d'informations complémentaires lui permettant de comprendre les causes de ce probable désengagement et de se préparer à reprendre le contrôle de l'appareil de façon appropriée vis-à-vis de l'anomalie à l'origine du désengagement du pilote automatique 40. La reprise en main de l'appareil ne se fait ainsi avantageusement plus dans l'urgence et en aveugle.

Il est à noter que, en dehors de son objet principal qui est d'enrichir la connaissance de l'équipage sur l'état de fonctionnement présent et à venir du système aéronef global, le système selon l'invention peut avantageusement être conçu de façon à intégrer des fonctionnalités incluant la participation de l'équipage à des tâches de vérification, de surveillance (en croisière par exemple). Ces tâches ont pour principal intérêt de maintenir la vigilance de l'équipage à un niveau satisfaisant. Ainsi par exemple le système selon l'invention peut être configuré pour lancer de manière périodique des procédures de contrôle des paramètres de vol (Check list), dans lesquelles c'est l'équipage qui est chargé du relevé des paramètres. La demande d'exécution de ces relevés, lancée automatiquement et de manière périodique, est signalée à l'équipage par un indicateur qui doit être acquitté. Le système selon l'invention a alors ainsi pour double fonction de renforcer la capacité de contrôle et d'intervention de l'équipage sur le processus général de pilotage de l'aéronef ainsi que sur celui de gestion et de surveillance des systèmes et, de manière complémentaire, de maintenir la vigilance de l'équipage à un niveau satisfaisant.

II est à noter également que le système selon l'invention, qui exploite des données relatives au fonctionnement des éléments constituant les différents systèmes permettant de maintenir en vol l'aéronef, peut voir son action étendue à la prise en compte de paramètres déjà affichés dans le poste de pilotage et supposés être stables en régime de croisière comme les paramètres sur la génération électrique, les paramètres moteurs, les paramètres du conditionnement / prélèvement d'air, ...etc.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de supervision pour contrôler l'état de fonctionnement d'un aéronef comportant une pluralité de systèmes chaque système étant formé d'éléments fonctionnels réalisant des fonctions distinctes qui coopèrent pour assurer la fonction dédiée à ce système, chaque élément étant configuré de façon à délivrer des paramètres de fonctionnement dont les valeurs définissent conjointement l'état de fonctionnement de l'élément, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (11) pour réaliser l'acquisition des valeurs des paramètres des différents éléments constituant les différents systèmes de l'aéronef ainsi que celles des paramètres qui caractérisent le fonctionnement des calculateurs associés à chacun des systèmes et réaliser pour chaque système la synthèse d'élaborés, fonctions de ces paramètres, qui caractérisent l'état de fonctionnement du système considéréré, ces élaborés, représentatifs des dérives, des tendances d'évolution ou des niveaux des réserves, aidant à prédire la proximité des états de panne, - des moyens d'affichage (12) pour assurer la présentation, sur des moyens de visualisation, des élaborés synthétisés à l'équipage; - des moyens (13) pour réaliser le test des différents élaborés synthétisés, le test consistant à comparer la valeur de l'élaboré considéré par rapport à un seuil donné ou par rapport à plusieurs seuils distincts, le dépassement d'un seuil par l'élaboré considéré étant transmis aux moyens d'affichage (12) de façon à signaler de manière claire le dépassement dudit seuil par l'élaboré considéré et à transmettre un message renseignant clairement l'équipage sur la signification de ce dépassement pour le système considéré.
2. 2. Système de supervision selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'affichage (12) sont configurés pour produire des pages d'écran, affichable par les moyens de visualisation présents dans le poste de pilotage, chaque page présentant, pour chaque élaboré du système considéré, sa valeur instantanée ainsi que l'historique de son évolution au cours du temps.
3. 3. Système de supervision selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'affichage (12) sont configurés pour commander l'affichage des pages d'écrans présentant les élaborés des différents systèmes de l'aéronef soit sur demande de l'équipage (14) soit sur demande (15) des moyens de test (13), la page correspondant à un élaboré étant automatiquement affichée lorsque la valeur de cet élaboré dépasse le seuil considéré.
4. 4. Système de supervision selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élaboré est synthétisé en associant les différents paramètres qui contribuent à définir la fonction représentées par cet élaboré; l'élaboré étant défini par une fonction mathématique ou logique appropriée des différents paramètres combinés.
5. 5. Système de supervision selon l'une quelconque de revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, les moyens de test (43) comportent, pour chaque élaboré testé, un niveau de test S1 (431) correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle l'état de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme présentant une anomalie qui annonce une panne probable à venir du système mettant en oeuvre cette fonction.
6. 6. Système selon l'une quelconque de revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, les moyens de test (51) comportent, pour chaque élaboré testé, deux niveaux de test S1 (511) et S2 (512) correspondant chacun à une valeur de l'élaboré, le premier seuil S1 correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle l'état de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme présentant une anomalie qui annonce une panne probable à venir, le second seuil S2 correspondant à une valeur de l'élaboré considéré au delà de laquelle une panne de la fonction représentée par l'élaboré est considéré comme avérée.35
7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le premier seuil S1 est franchi, les moyens de test (51) transmettent aux moyens d'affichage (42) un premier message (45) signalant l'anomalie et que, lorsque le second seuil S2 est franchi, les moyens de test transmettent aux moyens d'affichage (42) un second message (53) signalant la panne avérée.
8. 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le franchissement du seuil S1 est accompagné d'une alarme sonore ou visuelle (17) qui est transmise au poste de pilotage.
9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisées en ce que l'affichage (12) des élaborés est réalisé sous forme d'afficheurs graphiques (21, 22) présentant visuellement pour chaque élaboré, les seuils de test S1 et S2 considérés (215, 216), la valeur de l'élaboré étant présenté sous forme d'un index (214, 224) ayant une position ou une épaisseur variable sur l'afficheur, la tendance d'évolution de l'élaboré étant représentée par une flèche (218, 219) dont le sens et la taille renseignent sur les sens et la vitesse d'évolution de l'élaboré considéré.
10. 10.Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que, dans une forme alternative de réalisation de l'affichage, la diminution de la valeur présentée par l'élaboré considéré, se traduit par la réduction de l'épaisseur de l'index (214), qui est accompagnée par la coloration, dans une couleur particulière, de la zone (217) de l'afficheur graphique (21) découverte par l'index (214) à la suite de sa régression, la figuration de cette zone colorée (217) fournissant à l'observateur une information sur la valeur maximale atteinte par l'élaboré jusqu'à l'instant présent.