FR2986866A1 - Procede et dispositif d'affichage d'informations de vitesse sur un avion. - Google Patents

Abstract

- Procédé et dispositif d'affichage d'informations de vitesse sur un avion. - Le dispositif d'affichage (1) comprend des moyens (3) pour corriger une valeur d'accélération utilisée pour l'affichage sur un écran (7) d'une tendance de vitesse de l'avion, permettant d'annuler un symbole de tendance de vitesse (11) lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'affichage d'informations de vitesse sur un avion, en particulier un avion de transport. On sait que, sur les avions de nouvelle génération, la vitesse air de l'avion est présentée au pilote sur un écran de pilotage, de type PFD (« Primary Flight Display » en anglais), qui est installé sur la planche de bord du poste de pilotage. La vitesse air affichée est une vitesse air de type CAS (pour « Calibrated Airspeed » en anglais, à savoir une vitesse corrigée), c'est-à-dire un équivalent de pression dynamique avion, et non pas simplement la vitesse relative de l'avion par rapport aux molécules d'air. Afin d'enrichir l'indication de vitesse, les dispositifs d'affichage d'informations de vitesse des avions modernes réalisent, en général, de plus un affichage d'une tendance de vitesse, sous la forme d'une flèche de tendance, qui indique la vitesse qu'aura l'avion dans une durée prédéterminée, par exemple dans dix secondes, s'il conserve une accélération air constante. La taille de cette flèche de tendance est donc proportionnelle à la variation de la vitesse. La plupart du temps, lors d'une descente, l'avion vole tout d'abord à Mach constant (soit le nombre de Mach optimal pour une descente nominale, soit le nombre de Mach maximal opérationnel pour une descente d'urgence), puis il vole à vitesse CAS constante (soit la vitesse optimale pour une descente nominale, soit la vitesse maximale opérationnelle pour une descente d'urgence).

Un inconvénient de l'affichage en vitesse (CAS) et en dérivée de vitesse (flèche de tendance de vitesse) est que, lorsque l'avion descend sur une iso-Mach, c'est-à-dire avec un nombre de Mach constant, la vitesse varie continuellement et la dérivée de cette vitesse est non nulle. Il est alors difficile pour le pilote de maintenir en pilotage manuel un nombre de Mach constant. Ceci est particulièrement vrai en descente d'urgence où le taux de descente est très important, ce qui entraîne une flèche de tendance de taille importante. Cette solution d'affichage usuelle procure donc une gêne au pilote, notamment lors d'une descente à iso-Mach.

La présente invention concerne un procédé d'affichage d'informations de vitesse sur un avion, qui permet de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé selon lequel, de façon automatique, en temps réel : - on reçoit une vitesse air courante (CAS) de l'avion ; - on calcule une valeur d'accélération courante à l'aide de ladite vitesse air courante ; et - on affiche sur une échelle de vitesse représentée sur un écran de visualisation, au moins un symbole (notamment une flèche) de tendance de vitesse qui est représentatif d'une valeur d'accélération reçue et qui indique la vitesse de l'avion à la fin d'une durée prédéterminée, est remarquable en ce que, de plus, de façon automatique et en temps réel : - on réalise une surveillance pour pouvoir identifier chacune des deux situations suivantes : l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante et l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant ; - on calcule une valeur corrigée de la valeur d'accélération, qui est telle que le symbole de tendance de vitesse correspondant devient nul lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas ; et - on transmet audit écran de visualisation pour son affichage sous forme d'un symbole de tendance de vitesse : - ladite valeur d'accélération courante, lorsque l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - ladite valeur corrigée, lorsque l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant.

Ainsi, grâce à l'invention, lorsque l'avion vole à iso-Mach, on corrige la valeur d'accélération utilisée pour l'affichage, et ceci de la différence de pente des iso-Mach par rapport aux iso-vitesses (en CAS) comme précisé ci-dessous, afin d'annuler le symbole de tendance de vitesse lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas. Cette solution permet ainsi au pilote, par l'annulation du symbole de tendance de vitesse dans cette situation, de maintenir aisément en pilotage manuel un nombre de Mach constant, et ceci sans modification de la représentation graphique de l'échelle de vitesse à laquelle il est habitué. La présente invention permet par conséquent de supprimer la gêne précitée et de remédier aux inconvénients d'un affichage usuel de tendance de vitesse.

Par ailleurs, de façon avantageuse, pour calculer ladite valeur corrigée : - on calcule une valeur corrective qui est proportionnelle à la vitesse verticale de l'avion et qui est fonction de l'altitude et du nombre de Mach de l'avion ; et - on ajoute cette valeur corrective à ladite valeur d'accélération courante pour obtenir ladite valeur corrigée. En outre, avantageusement, pour mettre en oeuvre ladite une surveillance, on surveille : - la sélection qui est réalisée par un pilote sur un panneau de commande de type FCU (« Flight Control Unit » en anglais) relatif à un système de pilotage automatique, entre une commande pour un vol selon une vitesse constante et une commande pour un vol selon un nombre de Mach constant ; et/ou - une information qui est transmise automatiquement par un système de gestion de vol de type FMS (« Flight Management System » en anglais), pour commander un vol selon une vitesse constante ou un vol selon un nombre de Mach constant. La présente invention concerne également un dispositif d'aide au pilotage d'un avion, réalisant un affichage d'informations de vitesse. Selon l'invention, ledit dispositif du type comportant : - des moyens pour recevoir une vitesse air courante ; - des moyens pour calculer une valeur d'accélération courante à l'aide de ladite vitesse air courante ; et - un écran de visualisation qui affiche, en temps réel, sur une échelle de vitesse, au moins un symbole de tendance de vitesse qui est représentatif d'une valeur d'accélération reçue et qui indique la vitesse de l'avion à la fin d'une durée prédéterminée, est remarquable en ce qu'il comporte, de plus : - des moyens de surveillance permettant d'identifier chacune des situations suivantes : l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante et l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant ; - des moyens de calcul pour calculer une valeur corrigée de la valeur d'accélération, qui est telle que le symbole de tendance de vitesse correspondant devient nul lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas ; et - des moyens pour transmettre audit écran de visualisation pour son affichage sous forme d'un symbole de tendance de vitesse : - ladite valeur d'accélération courante lorsque l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - ladite valeur corrigée lorsque l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant. En outre, dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de calcul comprennent : - des moyens pour calculer une valeur corrective qui est proportionnelle à la vitesse verticale de l'avion et qui est fonction de l'altitude et du nombre de Mach de l'avion ; et - des moyens pour ajouter cette valeur corrective à ladite valeur d'accélération courante pour obtenir ladite valeur corrigée. Par ailleurs, avantageusement, lesdits moyens de surveillance comprennent : - des moyens pour surveiller au moins la sélection qui est réalisée par un pilote sur un panneau de commande relatif à un système de pilotage automatique, entre une commande pour un vol selon une vitesse constante et une commande pour un vol selon un nombre de Mach constant ; et/ou - des moyens pour surveiller au moins une information, qui est transmise automatiquement par un système de gestion de vol, pour commander un vol selon une vitesse constante ou un vol selon un nombre de Mach constant. Par ailleurs, la présente invention concerne également un avion, en particulier un avion de transport civil, qui comporte un dispositif d'aide au pilotage tel que celui précité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention. La figure 2 est un diagramme qui illustre les variations respectives des iso-vitesses et des iso-Mach en fonction de la vitesse vraie et de l'altitude. La figure 3 est le schéma synoptique de moyens de calcul d'un dispositif d'affichage conforme à l'invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématiquement sur la figure 1 est destiné à afficher des informations de vitesse dans le poste de pilotage d'un avion (non représenté), en particulier d'un avion de transport, pour aider un pilote de l'avion à piloter manuellement ledit avion, notamment lors d'une descente. Pour ce faire, ledit dispositif 1 est du type comportant : - un ensemble 2 de sources d'informations, qui comporte des moyens pour déterminer les valeurs effectives de paramètres de l'avion, notamment des vitesses ; - une unité de calcul 3 qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 4 audit ensemble 2 de sources d'informations ; et - une unité de visualisation 5 qui est reliée à ladite unité de calcul 3 par l'intermédiaire d'une liaison 6 et qui est susceptible de présenter, sur un écran de visualisation 7, notamment des informations de vitesse.

Sur la figure 1, on a uniquement représenté une fenêtre d'affichage de vitesse 8 dudit écran de visualisation 7. Cette fenêtre d'affichage de vitesse 8 comprend une échelle de vitesse 9 (graduée de préférence en noeuds), sur laquelle est affichée, en temps réel : - un symbole 10, par exemple de forme triangulaire, qui indique la valeur courante de la vitesse air, de type CAS (pour « Calibrated Airspeed » en anglais, à savoir une vitesse corrigée), qui est déterminée de façon usuelle par des moyens faisant partie de l'ensemble 2 et qui est transmise à ladite unité 5; et - un symbole de tendance de vitesse 11, de préférence une flèche de tendance, qui est représentatif d'une valeur d'accélération reçue et qui indique la vitesse qu'aura l'avion dans une durée prédéterminée à partir de l'instant courant, par exemple dans dix secondes, s'il conserve une accélération air constante. La taille de cette flèche de tendance 11 est donc proportionnelle à la variation de la vitesse. Cet affichage usuel permet notamment de guider le pilote lors d'un pilotage manuel.

L'unité de calcul 3 comprend des moyens 13 pour calculer, de façon usuelle, une valeur d'accélération courante, à l'aide de ladite vitesse air courante de type CAS, qui est reçue de moyens usuels de l'unité 2 par l'intermédiaire d'une liaison 12. Pour ce faire, ces moyens 13 comprennent, de façon usuelle, des éléments pour réaliser tout d'abord une dérivation de la vitesse courante air reçue, et des éléments pour réaliser ensuite un filtrage, notamment dans le but de supprimer le bruit dû aux turbulences. De préférence, ledit écran de visualisation 7 est un écran de pilotage, de type PFD (« Primary Flight Display » en anglais), qui en général comprend, de plus, une pluralité de fenêtres d'affichage usuelles (non représentées) destinées à afficher respectivement des informations d'attitude, d'altitude et de cap. L'affichage en vitesse (symbole 10) et en dérivée de vitesse (flèche de tendance de vitesse 11), tel que décrit ci-dessus, a pour conséquence que, lorsque l'avion descend sur une iso-Mach, c'est-à-dire avec un nombre de Mach constant, la vitesse air varie continuellement, comme on peut le voir sur la figure 2, et la dérivée de cette vitesse est alors non nulle.

La figure 2 est un diagramme qui illustre : - des iso-vitesses (CAS), c'est-à-dire des courbes de vitesse constante, dont on a indiqué pour certaines la vitesse correspondante exprimée en noeuds (Kt) : 100Kt, 140Kt,... ; et - des iso-Mach, c'est-à-dire des courbes de nombre de Mach constant, dont on a indiqué pour certaines le nombre de Mach (M) correspondant : MO.2, MO.3, ... Ces courbes sont représentées sur un diagramme, dont l'axe des abscisses représente la vitesse vraie, de type TAS (« True Airspeed » en anglais), qui est exprimée en noeuds, et dont l'axe des ordonnées représente l'altitude (Zp) qui est exprimée en niveau de vol, de type FL (« Flight Level » en anglais). Généralement, lors d'une descente, un avion vole tout d'abord à Mach constant (soit le nombre de Mach optimal pour une descente nominale, soit le nombre de Mach maximal opérationnel pour une descente d'urgence), puis il vole à vitesse CAS constante (soit la vitesse optimale pour une descente nominale, soit la vitesse maximale opérationnelle pour une descente d'urgence). Afin d'obtenir un affichage pouvant être facilement utilisé par le pilote, notamment lors d'une descente, ledit dispositif 1 comporte, de plus, comme représenté sur la figure 3 : - des moyens de surveillance 14, précisés ci-dessous, qui font par exemple partie de l'ensemble 2 et qui permettent d'identifier chacune des deux situations différentes suivantes : - l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant ; - des moyens de calcul 15 pour calculer une valeur corrigée de la valeur d'accélération, comme précisé ci-dessous, qui est telle que le symbole de tendance de vitesse correspondant devient nul lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas ; et - des moyens 16 qui prennent en compte le résultat (reçue par une liaison 17) de la surveillance mise en oeuvre par lesdits moyens de surveillance 14 et qui sont formés de manière à transmettre audit écran de visualisation 7 (via la liaison 6) pour son affichage sous forme d'une flèche de tendance de vitesse : - de façon usuelle ladite valeur d'accélération courante, lorsque les moyens de surveillance 14 indiquent que l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - ladite valeur corrigée, lorsque les moyens de surveillance 14 indiquent que l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant. Ainsi, lorsque l'avion vole à iso-Mach, le dispositif 1 conforme à l'invention corrige la valeur d'accélération utilisée pour l'affichage, et ceci de la différence de pente des iso-Mach par rapport aux iso-vitesses (en CAS) comme précisé ci-dessous, afin d'annuler la flèche de tendance de vitesse 11 lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas. Cette solution permet ainsi au pilote, par l'annulation de la flèche de tendance de vitesse 11 dans cette situation, de maintenir aisément en pilotage manuel un nombre de Mach constant, et ceci sans modification de la représentation graphique de l'affichage de vitesse à laquelle il est habitué, puisque l'on conserve le même affichage (avec l'échelle 9, le symbole de vitesse 10 et surtout le symbole de tendance de vitesse 11). Dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de calcul 15 comprennent : - des moyens 18 pour calculer une valeur corrective qui est proportionnelle à la vitesse verticale de l'avion et qui est fonction de l'altitude et du nombre de Mach de l'avion. Pour ce faire, lesdits moyens 18 multiplient une valeur courante de la vitesse verticale de l'avion, qui est reçue (via une liaison 19) de moyens usuels faisant par exemple partie de l'ensemble 2, par un coefficient qui dépend de l'altitude et du nombre de Mach, de manière à obtenir ladite valeur corrective ; et - des moyens 20 pour ajouter cette valeur corrective (reçue par l'intermédiaire d'une liaison 21 desdits moyens 18) à ladite valeur d'accélération courante (reçue par l'intermédiaire d'une liaison 22 desdits moyens 13) pour obtenir finalement ladite valeur corrigée.

Ledit coefficient (utilisé par les moyens 18) est déterminé, de façon usuelle, à partir notamment des informations présentées sur la figure 2 de manière à corriger la valeur d'accélération utilisée pour l'affichage, de la différence de pente des iso-Mach par rapport aux iso-vitesses, afin d'obtenir une valeur nulle lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas. lo La définition de ce coefficient est basée sur la formule suivante de la valeur corrective : Valeur corrective = dCAS dCAS xdZp dt a mach cons tant dZp dt a mach cons tant dans laquelle : dZp est la vitesse verticale ; et dt dCAS 15 est le coefficient tabulé en fonction de l'altitude et du nombre dZp de Mach, les valeurs de la table étant basées (de façon usuelle) sur les abaques atmosphériques (comme représenté sur la figure 2). Lesdits moyens 16 sont des moyens de commutation qui permettent de transmettre audit écran de visualisation 7 (via la liaison 6) pour son 20 affichage sous forme d'un symbole de tendance de vitesse 11 : - ladite valeur d'accélération courante, lorsque les moyens de surveillance 14 indiquent que l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante, en reliant la liaison 6 (via une liaison 23) à la sortie des moyens 13 ; et - ladite valeur corrigée, lorsque les moyens de surveillance 14 indiquent que 25 l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant, en reliant la liaison 6 (via une liaison 24) à la sortie des moyens 20. Lesdites liaisons 12 et 19 de la figure 3 peuvent faire partie de la liaison 4 de la figure 1.

Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de surveillance 14 comprennent des moyens 25 pour surveiller la sélection qui est réalisée par un pilote sur un panneau de commande, notamment de type FCU (« Flight Control Unit » en anglais), relatif à un système de pilotage automatique, à savoir la sélection entre une commande pour un vol selon une vitesse constante (SPD) et une commande pour un vol selon un nombre de Mach constant (MACH). Pour ce faire, un panneau de commande de type FCU comporte un bouton MACH/SPD permettant au pilote de sélectionner l'un ou l'autre mode. Ce panneau permet également au pilote d'entrer des consignes de guidage dans le système. Ainsi, à titre d'illustration, la détection d'un vol à iso-Mach est réalisée lors du passage du panneau FCU en mode Mach suite à une action volontaire du pilote par appui sur ledit bouton MACH/SPD. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de surveillance 14 comprennent également des moyens 26 pour surveiller une information, qui est transmise automatiquement par un système de gestion de vol, de type FMS (« Flight Management System » en anglais), pour commander un vol selon une vitesse constante ou un vol selon un nombre de Mach constant.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'affichage d'informations de vitesse sur un avion, procédé selon lequel, de façon automatique, en temps réel : - on reçoit une vitesse air courante de l'avion ; - on calcule une valeur d'accélération courante à l'aide de ladite vitesse air courante ; et - on affiche sur une échelle de vitesse (9) représentée sur un écran de visualisation (7), au moins un symbole de tendance de vitesse (11) qui est représentatif d'une valeur d'accélération reçue et qui indique la vitesse de l'avion à la fin d'une durée prédéterminée, caractérisé en ce que, de plus, de façon automatique et en temps réel : - on réalise une surveillance pour pouvoir identifier chacune des situations suivantes : l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante et l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant ; - on calcule une valeur corrigée de la valeur d'accélération, qui est telle que le symbole de tendance de vitesse (11) correspondant devient nul lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas ; et - on transmet audit écran de visualisation (7) pour son affichage sous forme d'un symbole de tendance de vitesse (11) : - ladite valeur d'accélération courante, lorsque l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - ladite valeur corrigée, lorsque l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour calculer ladite valeur corrigée : - on calcule une valeur corrective qui est proportionnelle à la vitesse verticale de l'avion et qui est fonction de l'altitude et du nombre de Mach de l'avion ; et - on ajoute cette valeur corrective à ladite valeur d'accélération courante pour obtenir ladite valeur corrigée.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour mettre en oeuvre ladite surveillance, on surveille au moins la sélection, qui est réalisée par un pilote sur un panneau de commande relatif à un système de pilotage automatique, entre une commande pour un vol selon une vitesse constante et une commande pour un vol selon un nombre de Mach constant.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour mettre en oeuvre ladite une surveillance, on surveille au moins une information, qui est transmise automatiquement par un système de gestion de vol, pour commander un vol selon une vitesse constante ou un vol selon un nombre de Mach constant.
5. 5. Dispositif d'affichage d'informations d'assiette sur un avion, ledit dispositif (1) comportant : - des moyens (12) pour recevoir une vitesse air courante ; - des moyens (13) pour calculer une valeur d'accélération courante à l'aide de ladite vitesse air courante ; et - un écran de visualisation (7) qui affiche, en temps réel, sur une échelle de vitesse (9), au moins un symbole de tendance de vitesse (11) qui est représentatif d'une valeur d'accélération reçue et qui indique la vitesse de l'avion à la fin d'une durée prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus : - des moyens de surveillance (14) permettant d'identifier chacune des situations suivantes : l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante et l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant ; - des moyens de calcul (15) pour calculer une valeur corrigée de la valeur d'accélération, qui est telle que le symbole de tendance de vitesse (11) correspondant devient nul lorsque le nombre de Mach de l'avion ne varie pas ; et - des moyens (16) pour transmettre audit écran de visualisation (7) pour son affichage sous forme d'un symbole de tendance de vitesse (11) :- ladite valeur d'accélération courante, lorsque l'avion est commandé pour voler selon une vitesse constante ; et - ladite valeur corrigée, lorsque l'avion est commandé pour voler selon un nombre de Mach constant.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul (15) comprennent : - des moyens (18) pour calculer une valeur corrective qui est proportionnelle à la vitesse verticale de l'avion et qui est fonction de l'altitude et du nombre de Mach de l'avion ; et - des moyens (20) pour ajouter cette valeur corrective à ladite valeur d'accélération courante pour obtenir ladite valeur corrigée.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de surveillance (14) comprennent des moyens (25) pour surveiller au moins la sélection qui est réalisée par un pilote sur un panneau de commande relatif à un système de pilotage automatique, entre une commande pour un vol selon une vitesse constante et une commande pour un vol selon un nombre de Mach constant.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de surveillance (14) comprennent des moyens (26) pour surveiller au moins une information, qui est transmise automatiquement par un système de gestion de vol, pour commander un vol selon une vitesse constante ou un vol selon un nombre de Mach constant.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (2) pour fournir les données utilisées dans les calculs mis en oeuvre par ledit dispositif (1).
10. 10. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'affichage d'informations de vitesse (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 5 à 9.30