FR2987911A1

FR2987911A1 - Procede de correction d'une trajectoire laterale en approche en fonction de l'energie a resorber

Info

Publication number: FR2987911A1
Application number: FR1200702A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Dewas; Vincent Savarit; Francois Coulmeau
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-13
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: FR2987911B1; US20130238174A1; US8924047B2

Abstract

L'invention se situe dans le domaine du calcul de la trajectoire d'approche d'un aéronef. Elle concerne un procédé de détermination d'une trajectoire latérale d'approche corrigée en fonction de l'énergie à résorber avant l'atterrissage. L'invention concerne également un système de gestion du vol permettant de déterminer la trajectoire latérale corrigée. Le procédé comprend : * une étape (21) de détermination d'une énergie de l'aéronef E lors du franchissement du seuil de piste à partir d'une trajectoire d'approche prédéterminée et d'un état courant de l'aéronef (52), ledit état comprenant au moins une altitude courante, une vitesse sol courante et une masse de l'aéronef, * une étape (22) de comparaison de l'énergie E avec une énergie maximale E prédéterminée, et * lorsque l'énergie E est supérieure à l'énergie E , une étape (23) de détermination de la trajectoire d'approche corrigée en fonction de la différence entre l'énergie de l'aéronef E et l'énergie maximale E .

Description

PROCÉDÉ DE CORRECTION D'UNE TRAJECTOIRE LATÉRALE EN APPROCHE EN FONCTION DE L'ÉNERGIE À RÉSORBER L'invention se situe dans le domaine du calcul de la trajectoire d'approche d'un aéronef. Elle concerne un procédé de détermination d'une trajectoire latérale d'approche corrigée en fonction de l'énergie à résorber. L'invention concerne également un système de gestion du vol permettant de déterminer la trajectoire latérale corrigée. Les systèmes de gestion du vol, communément appelés FMS selon la dénomination anglo-saxonne "Flight Management System", équipent aujourd'hui la plupart des aéronefs civils. Un FMS est constitué de différents o composants fonctionnels qui permettent notamment à l'équipage de l'aéronef de définir un plan de vol à partir de points de départ et d'arrivée et d'une base de données de navigation. Un plan de vol comporte en outre une séquence chronologique de points de passage décrits par leur position tridimensionnelle et éventuellement leur heure de survol prévue. À partir du 15 plan de vol, de la base de données de navigation et d'une base de données de performances de l'aéronef, le FMS peut déterminer une trajectoire tridimensionnelle et un profil de vitesse à suivre par l'aéronef. La trajectoire tridimensionnelle est formée par une suite de segments reliant deux à deux les points de passage. La projection de la trajectoire tridimensionnelle dans 20 un plan horizontal est appelée trajectoire latérale et la projection de la trajectoire tridimensionnelle dans un plan vertical est appelée trajectoire verticale ou profil vertical. En pratique, les trajectoires latérale et verticale sont souvent calculées indépendamment l'une de l'autre. La trajectoire latérale est calculée dans un premier temps en fonction de la liste des points 25 de passage du plan de vol. La trajectoire verticale est ensuite calculée en fonction de la trajectoire latérale et des conditions d'altitude et de vitesse imposées par le plan de vol et par les performances de l'aéronef. Lors d'une phase d'approche d'une piste d'atterrissage, la 30 détermination de la trajectoire tridimensionnelle de l'aéronef est soumise à des contraintes supplémentaires. En effet, il est nécessaire de garantir que la vitesse sol de l'aéronef au moment de l'atterrissage, et plus précisément lors du poser des roues, est inférieure ou égale à une vitesse seuil. De même, l'aéronef doit atteindre le seuil de la piste d'atterrissage à une altitude inférieure à une altitude seuil, par exemple de l'ordre de 50 à 100 pieds au dessus de l'altitude de la piste. Autrement dit, au moment où il franchit le seuil de la piste d'atterrissage, l'aéronef doit posséder une énergie cinétique et une énergie potentielle inférieures à des seuils prédéterminés. Ces seuils prédéterminés sont notamment fonction de l'aéronef. En vue d'obtenir la vitesse sol et l'altitude requises, une trajectoire d'approche théorique est calculée par le FMS en partant de la piste d'atterrissage avec une vitesse sol et une altitude requises (typiquement une altitude égale à l'altitude du seuil de piste + 50 pieds) et en remontant soit jusqu'à un niveau de croisière, par exemple le dernier niveau de croisière de l'aéronef avant la phase d'approche et de descente, soit jusqu'à la position courante de l'aéronef. Un tel calcul est qualifié de calcul "en arrière", ou calcul "backward" selon l'expression anglo-saxonne. À partir de la trajectoire d'approche théorique, une trajectoire d'approche dite "réelle" est calculée en tenant compte des performances de l'aéronef et de son état, à savoir notamment son altitude, sa vitesse sol, sa vitesse verticale et sa masse. Le calcul de la trajectoire d'approche réelle est qualifié de calcul "en avant", ou calcul "forward" selon l'expression anglo-saxonne, dans la mesure où il est réalisé à partir de la position courante de l'aéronef. Un problème de la détermination de la trajectoire d'approche théorique est qu'elle n'est pas forcément compatible avec les performances de l'aéronef. Autrement dit, au moment où la trajectoire d'approche théorique est déterminée, l'état de l'aéronef, notamment son altitude, sa vitesse sol et sa masse, peut être tel qu'il est physiquement impossible de le poser avec les conditions requises de vitesse sol et d'altitude. Numériquement, le calcul « forward » n'arrive pas à rejoindre le calcul « backward », à la piste. À l'heure actuelle, les FMS ne font que constater l'écart entre les conditions requises pour atterrir et les prédictions de vitesse sol et d'altitude au moment de l'atterrissage. Il est notamment possible de représenter visuellement sur un écran les différences d'altitude et de vitesse entre les conditions courantes et les conditions requises pour franchir le seuil de piste avec l'altitude et la vitesse sol requises pour l'atterrissage. Cependant, ces informations visuelles ne permettent pas de déterminer s'il est possible ou non de corriger la vitesse sol et l'altitude pendant l'approche finale de manière à atteindre le seuil de piste avec les conditions requises. La demande de brevet EP 2282173 décrit un procédé d'affichage d'une 5 trajectoire de rejointe vers une trajectoire d'approche finale dans lequel une information relative à l'énergie de l'aéronef est représentée sur la trajectoire d'approche. La trajectoire d'approche est par exemple représentée en rouge lorsque l'énergie de l'aéronef est trop élevée. Ainsi, les solutions actuelles ne font que fournir une information selon laquelle l'énergie de l'aéronef est 10 incompatible avec l'énergie maximale admissible pour l'atterrissage, et ne proposent pas de correction de trajectoire latérale ou verticale. Un but de l'invention est notamment de permettre de déterminer une trajectoire d'approche compatible avec la vitesse sol et l'altitude 15 requises. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination d'une trajectoire d'approche corrigée pour l'approche d'un aéronef sur une piste d'atterrissage. Le procédé comprend : ^ une étape de détermination d'une énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste à partir d'une trajectoire d'approche 20 prédéterminée et d'un état courant de l'aéronef, ledit état comprenant au moins une altitude courante, une vitesse sol courante et une masse de l'aéronef, ^ une étape de comparaison de l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste avec une énergie maximale Emax 25 prédéterminée, - lorsque l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste est supérieure à l'énergie maximale Emax, une étape de détermination de la trajectoire d'approche corrigée en fonction de la différence entre l'énergie de l'aéronef Eaéro et l'énergie maximale Emax- 30 L'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste comprend par exemple une énergie cinétique et une énergie potentielle, l'énergie cinétique étant déterminée en fonction d'une vitesse sol de l'aéronef lors du franchissement du seuil de piste, et l'énergie potentielle étant déterminée en fonction d'une altitude de l'aéronef par rapport à la piste lors du franchissement du seuil de piste. Selon une forme particulière de réalisation, l'énergie maximale 5 Emax est déterminée en fonction d'une vitesse sol maximale et d'une altitude maximale de l'aéronef par rapport à la piste. Selon une forme particulière de réalisation, l'étape de détermination de la trajectoire d'approche corrigée comprend : 10 ^ une sous-étape de détermination d'une énergie à résorber Eexcess en fonction de l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste et de l'énergie maximale Emax, ^ une sous-étape de détermination d'une longueur de trajectoire Dcorr permettant de résorber l'énergie Eexcess en fonction de performances de 15 l'aéronef, ^ une sous-étape de détermination d'une trajectoire latérale corrigée en fonction de la longueur de trajectoire Dcorr, et ^ une sous-étape de détermination d'une trajectoire verticale corrigée en fonction de la trajectoire latérale corrigée et des performances de 20 l'aéronef. L'étape de détermination de la trajectoire d'approche corrigée peut alors comprendre, en outre : ^ une sous-étape de détermination d'une énergie E'aéro de l'aéronef lors 25 du franchissement du seuil de piste à partir de la trajectoire latérale corrigée, de la trajectoire verticale corrigée, et de l'état courant de l'aéronef, ^ une sous-étape de comparaison de l'énergie de l'aéronef E'aéro avec l'énergie maximale Emax, ^ lorsque l'énergie de l'aéronef E'aéro est supérieure à l'énergie 30 maximale Emax, une répétition des sous-étapes de l'étape de détermination de la trajectoire d'approche corrigée en fonction de la différence entre l'énergie de l'aéronef E'aéro et l'énergie maximale Emax. La forme de la trajectoire latérale corrigée peut notamment être 35 fonction du fait que l'aéronef évolue ou non selon une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, et/ou du fait que le cap de l'aéronef converge ou non vers l'axe de la piste d'atterrissage. En particulier, lorsque l'aéronef n'évolue pas sur une trajectoire 5 d'approche imposée par un plan de vol, que son cap converge vers l'axe de la piste d'atterrissage, et qu'un angle Oc formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le cap de l'aéronef est inférieur à un angle de référence Oréf, la forme de la trajectoire latérale corrigée peut être de type 1A ou de type 1B, une trajectoire latérale corrigée de type 1A comprenant une partie permettant 10 de rejoindre l'axe de la piste à une distance du seuil de piste supérieure à une distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le cap de l'aéronef et l'axe de la piste d'atterrissage, une trajectoire latérale corrigée de type 1 B comprenant un premier segment droit sensiblement parallèle à l'axe de la piste d'atterrissage et un deuxième segment droit rejoignant 15 sensiblement l'axe de la piste d'atterrissage. Lorsque l'aéronef n'évolue pas sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, que son cap converge vers l'axe de la piste d'atterrissage, et qu'un angle Oc formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et 20 le cap de l'aéronef est supérieur à un angle de référence Oréf, la forme de la trajectoire latérale corrigée peut être de type 1A. Lorsque l'aéronef n'évolue pas sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, et que son cap ne converge pas vers l'axe de la 25 piste d'atterrissage, la forme de la trajectoire latérale corrigée peut être de type 2, une telle trajectoire comprenant un premier segment éloignant l'aéronef de l'axe de la piste d'atterrissage et un deuxième segment faisant ensuite rejoindre l'axe de la piste d'atterrissage à l'aéronef. Un angle formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le premier segment de la trajectoire de 30 type 2 peut être inférieur à un angle formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le cap de l'aéronef. Lorsque l'aéronef évolue sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, et que son cap n'est pas aligné avec l'axe de la piste 35 d'atterrissage, la forme de la trajectoire latérale corrigée peut être de type 3.

Une telle trajectoire comprend, à la place du dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol : ^ un segment permettant de rejoindre l'axe de la piste à une distance du seuil de piste supérieure à une distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol et l'axe de la piste d'atterrissage, lorsque ledit dernier segment droit converge vers l'axe de la piste et qu'un angle formé entre ledit dernier segment droit et l'axe de la piste d'atterrissage est inférieur à un angle de référence, ^ un premier segment droit sensiblement parallèle à l'axe de la piste d'atterrissage et un deuxième segment droit rejoignant sensiblement l'axe de la piste d'atterrissage, lorsque le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol converge vers l'axe de la piste et qu'un angle formé entre ledit dernier segment droit et l'axe de la piste d'atterrissage est supérieur à un angle de référence, ou ^ un premier segment éloignant l'aéronef de l'axe de la piste d'atterrissage et un deuxième segment faisant ensuite rejoindre l'axe de la piste d'atterrissage à l'aéronef, lorsque le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol ne converge pas vers l'axe de la piste. L'invention a également pour objet un système de gestion du vol d'un aéronef comprenant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de détermination de la trajectoire d'approche corrigée.

Un avantage de l'invention est que les contraintes de vitesse sol et d'altitude sont traitées au moyen d'une seule et même grandeur, à savoir l'énergie de l'aéronef. Alternativement, une approche mécanique, basée sur les équations de la dynamique, peut être utilisée en lieu et place de l'approche énergétique.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard de dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation fonctionnelle d'un système 5 de gestion du vol d'un aéronef ; - la figure 2 représente un exemple d'étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 3 représente un exemple de réalisation d'une étape de détermination d'une trajectoire d'approche corrigée ; 10 - la figure 4 représente sous forme d'un logigramme un exemple d'étapes pouvant être réalisées dans une sous-étape de détermination d'une trajectoire latérale corrigée ; - la figure 5 représente, dans une vue de dessus, un premier exemple de trajectoire latérale corrigée selon un premier type ; 15 - la figure 6 représente, dans une vue de dessus, un deuxième exemple de trajectoire latérale corrigée selon le premier type ; - la figure 7 représente, dans une vue de dessus, un exemple de trajectoire latérale corrigée selon un deuxième type ; - la figure 8 représente, dans une vue de dessus, un premier 20 exemple de trajectoire latérale corrigée selon un troisième type ; - la figure 9 représente, dans une vue de dessus, un deuxième exemple de trajectoire latérale corrigée selon le troisième type ; - la figure 10 représente, dans une vue de dessus, un exemple de trajectoire latérale corrigée selon un quatrième type. 25 La figure 1 est une représentation fonctionnelle d'un système de gestion du vol pour un aéronef. Un système de gestion du vol est communément appelé FMS d'après l'expression anglo-saxonne "Flight Management System". Le FMS 100 représenté sur la figure 1 comporte une 30 interface homme-machine 101 et des modules remplissant les différentes fonctions décrites dans la norme ARINC 702 intitulée « Advanced Flight Management Computer System ». L'interface homme-machine 101 comprend par exemple un clavier et un écran d'affichage, ou bien simplement un écran d'affichage tactile. Un module 102 de navigation, 35 nommé "LOC NAV", permet d'effectuer la localisation optimale de l'aéronef en fonction de moyens de géolocalisation 103, par exemple un système de localisation par satellite (GPS ou GALILEO), des balises de radionavigation VHF, ou des centrales inertielles. Un module 104 de détermination de plans de vol, nommé "FPLN", permet de saisir les éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre, tels que les points imposés par les procédures de départ et d'arrivée, les points de passage, encore appelés "waypoints", et les couloirs aériens ou "airways" selon la dénomination anglo-saxonne. Une base de données de navigation 105, nommée "NAV DB", contient des données relatives aux points de passage, aux balises, et aux portions de trajectoires, également appelées "legs". Elle permet de construire des routes géographiques et des procédures de vol. Une base de données de performance 106, nommée "PERF DB", contient des informations relatives aux paramètres aérodynamiques et aux performances des moteurs de l'aéronef. Un module 107 de détermination de trajectoire latérale, nommé "TRAJ", permet de construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances de l'aéronef et les contraintes de confinement. Un module 108 de prédiction, nommé "PRED", permet de construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale. Un module 109 de guidage, nommé "GUIDANCE", permet de guider l'aéronef dans le plan vertical et le plan latéral sur sa trajectoire tridimensionnelle, tout en optimisant sa vitesse. Ce module 109 est relié au pilote automatique 110. Enfin, des moyens de liaison numérique 111, nommés "DATALINK", permettent une communication avec des centres de contrôle et d'autres aéronefs 112.

La présente invention propose de déterminer une trajectoire latérale d'approche permettant de résorber l'énergie en surplus pour l'atterrissage. Elle s'applique aussi bien dans le cas d'approches guidées latéralement et verticalement telles que les approches aux instruments (ILS), les approches par système d'atterrissage hyperfréquence (MLS), les approches par système d'atterrissage par GPS (GLS), les approches par faisceau de radiophare de balisage et navigation verticale (LOCNNAV), et les approches par faisceau virtuel émulé par le FMS (FLS), que dans le cas d'approches guidées uniquement latéralement, par exemple les approches de type VOR/DME. En outre, il n'est pas nécessaire que l'aéronef se situe sur une trajectoire latérale d'approche définie par un plan de vol. Typiquement, l'aéronef peut suivre les consignes du contrôle aérien en cap, vitesse et altitude au lieu de suivre son plan de vol déposé. On dit que l'aéronef est « vectoré » dans ce cas.

La figure 2 représente un exemple d'étapes du procédé selon l'invention. Dans une première étape 21, on détermine une énergie de l'aéronef Eaéro lorsqu'il franchira le seuil de piste. Cette énergie Eaéro est déterminée à partir d'un état courant de l'aéronef et en considérant une trajectoire d'approche nominale. L'état de l'aéronef à un instant donné comprend au minimum son altitude, sa vitesse sol et sa masse à cet instant. L'état de l'aéronef peut bien entendu comporter un plus grand nombre de paramètres tels que sa vitesse air et sa vitesse verticale. La trajectoire d'approche nominale est par exemple la trajectoire déterminée par les modules 107 et 108 du FMS en fonction du plan de vol. Il s'agit d'une trajectoire tridimensionnelle (3D). Dans le cas où l'aéronef évolue en dehors d'une trajectoire d'approche imposée par le plan de vol, la trajectoire prise en considération est une trajectoire déterminée à partir de la position courante de l'aéronef et rejoignant la trajectoire d'approche finale de la piste d'atterrissage. L'énergie Eaéro est celle qu'est supposé avoir l'aéronef au moment où il franchit le seuil de piste s'il suit la trajectoire d'approche nominale. En pratique, elle peut donc être déterminée à partir de l'état estimé de l'aéronef au moment où il franchit le seuil de piste. L'énergie Eaéro consiste par exemple en la somme de l'énergie cinétique horizontale Ep et de l'énergie potentielle Ep au moment du franchissement du seuil de piste, comme indiqué par la relation suivante : 1 Eaéro = Ec E p =m.V2+m.g.H, où m est la masse prédite de l'aéronef, V est sa vitesse sol prédite, g est la constante gravitationnelle, et H l'altitude prédite de l'aéronef par rapport à la piste d'atterrissage. On entend par « prédite » la valeur issue du calcul « forward » pour ces paramètres. La masse m peut être la masse de l'aéronef déterminée par prédiction au moment du franchissement du seuil de piste. Par souci de simplification, elle peut aussi être la masse de l'aéronef au moment du calcul de l'énergie Eaéro. La constante gravitationnelle est de préférence celle au niveau de la piste d'atterrissage, mais elle peut néanmoins être approximée. Dans une deuxième étape 22, l'énergie Eaéro est comparée à une énergie maximale Emax. Cette énergie Emax est prédéterminée en fonction de l'aéronef. Elle peut également 5 dépendre de la longueur de la piste et des conditions de vent. Selon une forme particulière de réalisation, l'énergie Emax est calculée à partir d'une vitesse sol maximale admissible Vmax et d'une altitude maximale admissible Hmax, comme indiqué par la relation suivante : E.=-1m.V.2ax+m.g.H.. 10 S'il est déterminé lors de l'étape 22 que l'énergie Eaéro est supérieure à l'énergie Emax, cela signifie que la trajectoire d'approche nominale est incompatible avec l'état courant de l'aéronef et ses performances. Ainsi, dans une troisième étape 23, la trajectoire d'approche est modifiée en fonction de l'énergie à résorber, c'est-à-dire la différence entre l'énergie maximale Emax et 15 l'énergie de l'aéronef Eaéro estimée lors du franchissement du seuil de piste en suivant la trajectoire d'approche nominale. Plus généralement, l'étape 23 consiste à déterminer une nouvelle trajectoire d'approche pour l'aéronef, appelée trajectoire d'approche corrigée, cette trajectoire devant permettre à l'aéronef de franchir le seuil de piste avec une énergie Eaéro inférieure à 20 l'énergie maximale Emax. Bien entendu, il n'existe pas une unique trajectoire d'approche permettant de franchir le seuil de piste avec une énergie inférieure à l'énergie maximale Emax. S'il est déterminé lors de l'étape 22 que l'énergie Eaéro est inférieure à l'énergie Emax, la trajectoire d'approche nominale n'a pas besoin d'être modifiée. Il est donc mis fin au procédé de 25 détermination d'une trajectoire latérale corrigée dans une étape 24. La figure 3 représente un exemple de réalisation de l'étape 23 de détermination de la trajectoire d'approche corrigée. Dans une première sous-étape 231, l'énergie excédentaire Eexcess est déterminée selon la relation 30 suivante : E reaess = Eaéro Emax L'énergie Eexcess peut avantageusement être majorée de manière à prendre en compte des aléas du calcul et du suivi de la trajectoire d'approche corrigée. En particulier, elle peut être majorée afin de compenser la durée 2 9 8 7 9 1 1 11 nécessaire pour changer de cap. Dans une deuxième sous-étape 232, on détermine une élongation de la trajectoire latérale permettant de résorber cette énergie, c'est-à-dire une longueur de trajectoire Dcorr permettant de résorber l'énergie Eexcess. À titre d'exemple, on considère les variations de 5 vitesse sol et d'altitude de l'aéronef pouvant être obtenues sur un pas d'intégration "dx" en fonction des performances de l'aéronef. Le pas d'intégration dx correspond de préférence à une longueur relativement faible. On détermine alors la vitesse sol VdX et l'altitude HdX correspondantes et on en déduit la variation d'énergie dE, comme indiqué par la relation -ro suivante : d E [ 1 m c2. _ - 2 \ / V 1+ m. el I cour I dx)11 dx , dx L2 our d'c OÙ Vcour et Hcour désignent respectivement la vitesse sol courante et l'altitude courante de l'aéronef par rapport à la piste. La longueur Dcorr peut ainsi être déterminée par la relation : 15 Dcorr dE dx La sous-étape 232 peut aussi être réalisée à partir des équations de la dynamique appliquées à l'aéronef. On considère par exemple l'équation suivante : dV = 1 traînée + F poussée + F port + P dt 20 où V désigne la vitesse de l'aéronef, et où les forces appliquées à l'aéronef sont la force de traînée Ftraînée, la force de poussée Fpoussée, la force de portance Fport et le poids P. Les coefficients de traînée, de poussée et de portance peuvent être donnés par des abaques tenant compte des performances de l'aéronef et de son état. Dans une troisième sous- 25 étape 233, on détermine une trajectoire latérale corrigée en fonction de la longueur Dcorr. La longueur de la trajectoire latérale corrigée doit être au moins égale à la somme de la longueur de la trajectoire latérale nominale et de la longueur Dcorr. La forme de la trajectoire latérale peut dépendre de plusieurs facteurs, comme cela est expliqué ci-après. Dans une quatrième 30 sous-étape 234, on détermine une trajectoire verticale corrigée en fonction de la trajectoire latérale corrigée et des performances de l'aéronef. Dans la mesure où les variations de vitesse sol et d'altitude considérées sur le pas d'intégration dx peuvent différer le long de la trajectoire d'approche, notamment du fait de la variation de la vitesse verticale et de la prise de virages, il est préférable de vérifier que toute l'énergie Eexcess sera bien résorbée en suivant la trajectoire tridimensionnelle corrigée. Si tel n'est pas le cas, les sous-étapes 231 à 234 peuvent être répétées. À cet effet, l'étape 23 peut comporter une cinquième sous-étape 235 à l'issue de la sous-étape 234, dans laquelle une nouvelle énergie de l'aéronef E'aéro au seuil de piste est déterminée en considérant la trajectoire tridimensionnelle corrigée. Dans une sixième sous-étape 236, cette énergie E'aéro est comparée à l'énergie maximale Emax. Si l'énergie E'aéro est supérieure à l'énergie Emax, les sous-étapes 231 à 236 sont réitérées, comme l'indique la boucle de retour 237. À l'inverse, si l'énergie E'aéro est inférieure à l'énergie Emax, il est mis fin à l'étape 23 dans une sous-étape 238.

La forme de la trajectoire latérale déterminée lors de la sous- étape 233 peut dépendre notamment du fait que l'aéronef se trouve ou non sur la trajectoire latérale imposée par le plan de vol. En effet, lorsque l'aéronef suit cette trajectoire, la latitude pour modifier la trajectoire latérale est bien moins importante que dans le cas où l'aéronef évolue en dehors, par exemple lorsque l'approche est contrôlée du sol. Lorsque l'aéronef évolue en dehors de sa trajectoire, la modification de la trajectoire latérale peut aussi dépendre du fait que l'aéronef converge ou non vers l'axe de la piste. La figure 4 représente sous forme d'un logigramme un exemple d'étapes pouvant être réalisées dans la sous-étape 233 de détermination d'une trajectoire latérale corrigée afin de prendre en compte les conditions dans lesquelles évolue l'aéronef. Dans une première étape 41, on détermine si l'aéronef évolue sur la trajectoire latérale imposée par le plan de vol. Si tel n'est pas le cas, on détermine dans une étape 42 si le cap courant de l'aéronef converge vers l'axe de la piste d'atterrissage, c'est-à-dire si l'aéronef s'en rapproche. Si le cap de l'aéronef converge vers l'axe de la piste, on détermine dans une étape 43 si l'angle Oc formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le cap courant de l'aéronef est inférieur à un angle de référence bref. Avantageusement, l'angle Oraf est égal à 90°. Si l'angle Oc est inférieur à l'angle Ore la trajectoire latérale corrigée est déterminée lors de la sous-étape 233 de manière à former soit une trajectoire latérale corrigée de type 1A, comme indiqué par l'étape 44, soit une trajectoire latérale corrigée de type 1B, comme représenté par l'étape 45. Ces deux types de trajectoires sont décrits ci-après en référence aux figures 5 à 7. Si l'angle Oc est supérieur à l'angle Oréf, la trajectoire latérale corrigée est déterminée de manière à former une trajectoire latérale corrigée de type 1A. Si, lors de l'étape 42, il est déterminé que le cap de l'aéronef ne converge pas vers l'axe de la piste, la trajectoire latérale corrigée est déterminée de manière à former une trajectoire latérale corrigée de type 2, comme indiqué par l'étape 46. Ce type de trajectoire est décrit ci-après en référence aux figures 8 et 9. Si, lors de l'étape 41, il est déterminé que l'aéronef évolue sur la trajectoire latérale imposée par le plan de vol, on détermine dans une étape 47 si l'aéronef se trouve sur l'axe de la piste, c'est-à-dire s'il est aligné en vue de l'atterrissage. Si tel n'est pas le cas, la trajectoire latérale corrigée est déterminée de manière à former une trajectoire latérale de type 3, comme indiqué par l'étape 48 décrite ci-après en référence à la figure 10. En revanche, si l'aéronef est déjà aligné avec la piste, il n'est plus possible de modifier la trajectoire latérale de l'aéronef. Une remise des gaz doit par exemple être effectuée. Il est alors mis fin au procédé dans une étape 49.

La figure 5 représente, dans une vue de dessus, un premier exemple de trajectoire latérale corrigée de type 1A. L'angle Oc formé entre l'axe X de la piste d'atterrissage 51 et le cap courant de l'aéronef 52 est inférieur à 90°. Autrement dit, l'aéronef 52 se rapproche non seulement de l'axe de la piste, mais aussi de la piste elle-même. Sur la figure 5 est représenté sous forme d'un triangle un faisceau de radiophare de balisage 53, mieux connu sous la dénomination anglo-saxonne de "localiser beam". Une trajectoire latérale d'approche nominale 54 est représentée en pointillés et l'exemple de trajectoire latérale corrigée 55 est représenté par un trait continu. La trajectoire latérale corrigée 55 comporte une première partie, dite trajectoire de rejointe 551, reliant l'aéronef 52 à l'axe de la piste 51 et une deuxième partie, dite trajectoire d'approche finale 552, suivant l'axe de la piste 51. La trajectoire de rejointe 551 est formée par un ensemble de segments. Une trajectoire latérale corrigée de type 1A est une trajectoire latérale dans laquelle l'angle ()cor formé entre l'axe X de la piste 51 et le cap moyen de la trajectoire de rejointe 551 est augmenté par rapport à l'angle Oc formé entre l'axe X de la piste d'atterrissage 51 et le cap courant de l'aéronef 52. Autrement dit, une trajectoire latérale corrigée de type 1A est une trajectoire latérale comprenant une trajectoire de rejointe 551 permettant de rejoindre l'axe X de la piste 51 à une distance du seuil de piste supérieure à la distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le cap courant de l'aéronef 52 et l'axe X de la piste 51. La figure 6 représente, dans une vue analogue à celle de la figure 5, un deuxième exemple de trajectoire latérale corrigée de type 1A.

Une trajectoire latérale d'approche nominale 64 est représentée en pointillés et l'exemple de trajectoire latérale corrigée 65 est représenté par un trait continu. La trajectoire latérale corrigée 65 comporte une trajectoire de rejointe 651 et une trajectoire d'approche finale 652. Sur la figure 6, l'angle Oc formé entre l'axe X de la piste d'atterrissage 51 et le cap courant de l'aéronef 52 est supérieur à 90°. Autrement dit, l'aéronef 52 se rapproche uniquement de l'axe X de la piste 51, mais pas de la piste elle-même. Cependant, l'angle °cor formé entre l'axe X de la piste 51 et le cap moyen de la trajectoire de rejointe 651 est également augmenté par rapport à l'angle Oc formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le cap courant de l'aéronef. La figure 7 représente, dans une vue analogue à celle des figures 5 et 6, un exemple de trajectoire latérale corrigée de type 1B. Une trajectoire latérale d'approche nominale 74 est représentée en pointillés et l'exemple de trajectoire latérale corrigée 75 est représenté par un trait continu. La trajectoire latérale corrigée 75 comporte une trajectoire de rejointe 751 et une trajectoire d'approche finale 752. La trajectoire de rejointe 751 est composée de deux segments formant une baïonnette. Le premier segment 7511, compris entre l'aéronef 52 et un premier point de passage 71, est un segment droit sensiblement parallèle à l'axe X de la piste 51. Le deuxième segment 7512, compris entre le premier point de passage 71 et un deuxième point de passage 72, situé sur l'axe de la piste 51, est un segment droit formant un angle °cor avec l'axe X de la piste 51. Cet angle °cor est naturellement supérieur à l'angle O, formé entre l'axe de la piste d'atterrissage et le cap courant de l'aéronef.

La figure 8 représente, dans une vue analogue à celle des figures 5 à 7, un premier exemple de trajectoire latérale corrigée de type 2. Une trajectoire latérale d'approche nominale 84 est représentée en pointillés et l'exemple de trajectoire latérale corrigée 85 est représentée par un trait continu. La trajectoire latérale d'approche nominale 84 comporte un segment courbe 841 entre des points de passage 84A et 84B, un segment droit 842 entre le point de passage 84B et un point de passage 84C, un segment courbe 843 entre le point de passage 84C et un point de passage 84D, et un segment droit 844 entre le point de passage 84D et le seuil de la piste d'atterrissage 51. Le segment 842 forme un angle O, avec l'axe X de la piste d'atterrissage 51. Typiquement, cet angle O, est égal à 45°. La trajectoire latérale corrigée 85 comporte un segment droit 851 entre le point de passage 84A et un point de passage 85B, un segment courbe 852 entre le point de passage 85B et un point de passage 85C, un segment droit 853 entre le point de passage 85C et un point de passage 85D, un segment courbe 854 entre le point de passage 85D et un point de passage 85E, et un segment droit 855 entre le point de passage 85E et le seuil de la piste d'atterrissage 51. Le segment droit 851 suit sensiblement le cap courant de l'aéronef 52. Le segment 853 forme un angle Ocor avec l'axe X. Cet angle ()cor est par exemple égal à 45°. Plus généralement, une trajectoire latérale de type 2 comprend au minimum un premier segment (ici le segment 851) permettant à l'aéronef 52 de continuer à s'éloigner de l'axe X de la piste d'atterrissage 51, et un segment (ici le segment 853) permettant à l'aéronef 52 de rejoindre ensuite l'axe X de la piste d'atterrissage 51. Lorsque la trajectoire latérale corrigée de type 2 n'est pas suffisamment allongée pour résorber l'énergie Eexcess et/ou lorsque le dernier point de passage 85E est trop près du seuil de piste, la trajectoire latérale corrigée peut faire s'éloigner un peu plus l'aéronef de l'axe de la piste d'atterrissage avant de le faire le rejoindre. La figure 9 représente, dans une vue analogue à celle des figures 5 à 8, un tel exemple de trajectoire latérale corrigée de type 2. La trajectoire latérale d'approche nominale 84 est identique à celle de la figure 8. En revanche, la trajectoire latérale corrigée 95 diffère de la trajectoire latérale corrigée 85. Ladite trajectoire comporte un segment droit 951 entre le point de passage 84A et un point de passage 95B, un segment courbe 952 entre le point de passage 95B et un point de passage 95C, un segment droit 953 entre le point de passage 95C et un point de passage 95D, un segment courbe 954 entre le point de passage 95D et un point de passage 95E, et un segment droit 955 entre le point de passage 95E et le seuil de la piste d'atterrissage 51. Le segment droit 953 forme un angle °cor avec l'axe X, par exemple égal à 45°. La principale différence avec la trajectoire latérale corrigée 85 de la figure 8 est que le segment droit 951 écarte davantage l'aéronef de l'axe X, c'est-à-dire que l'angle formé entre l'axe X de la piste 51 et le segment droit 951 est inférieur à l'angle formé entre l'axe X et le cap courant de l'aéronef 52. Une trajectoire latérale corrigée de type 3 peut s'apparenter soit à une trajectoire latérale corrigée de type 1A, soit à une trajectoire latérale 15 corrigée de type 1B, soit à une trajectoire latérale corrigée de type 2. Le choix du type de correction s'effectue en fonction de l'orientation du dernier segment droit de la trajectoire d'approche nominale avant l'alignement avec l'axe X de la piste d'atterrissage. Ainsi, le type de trajectoire ne dépend plus du cap courant de l'aéronef, mais de l'orientation du dernier segment droit 20 avant l'alignement. La figure 10 représente, dans une vue analogue à celle des figures 5 à 9, un exemple de trajectoire latérale corrigée de type 3. Une trajectoire latérale d'approche nominale 204 est représentée en pointillés et l'exemple de trajectoire latérale corrigée 205 est représentée par un trait continu. La trajectoire latérale d'approche nominale 204 comporte un 25 segment droit 2041 entre la position courante de l'aéronef 52 et un point de passage 204A, un segment droit 2042 entre le point de passage 204A et un point de passage 204B, un segment droit 2043 entre le point de passage 204B et un point de passage 204C, un segment courbe entre le point de passage 204C et un point de passage 204D situé sur l'axe X de la 30 piste 51, et un segment droit 2045 entre le point de passage 204D et le seuil de la piste 51. Dans la mesure où l'aéronef 52 se situe sur une trajectoire latérale définie par un plan de vol, les possibilités de modification de la trajectoire latérale sont limitées. En l'occurrence, la trajectoire latérale corrigée 205 diffère uniquement à partir du point de passage 204B, c'est-à35 dire le point de passage à partir duquel commence le dernier segment 2043 avant l'alignement avec l'axe X de la piste 51. La trajectoire latérale corrigée 205 comporte un segment droit 2053 entre le point de passage 204B et un point de passage 205C, un segment courbe 2054 entre le point de passage 205C et un point de passage 205D situé sur l'axe X, et un segment droit 2055 entre le point de passage 205D et le seuil de la piste 51. L'angle @cor formé entre l'axe X et le segment 2053 de la trajectoire latérale corrigée 205 est supérieur à l'angle O, formé entre l'axe X et le segment 2043 de la trajectoire latérale d'approche nominale 204.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une trajectoire d'approche corrigée pour l'approche d'un aéronef (52) sur une piste d'atterrissage (51), le procédé comprenant : ^ une étape (21) de détermination d'une énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste à partir d'une trajectoire d'approche prédéterminée et d'un état courant de l'aéronef (52), ledit état comprenant au moins une altitude courante, une vitesse sol courante et une masse de l'aéronef, ^ une étape (22) de comparaison de l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du 10 franchissement du seuil de piste avec une énergie maximale Emax prédéterminée, ^ lorsque l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste est supérieure à l'énergie maximale Emax, une étape (23) de détermination de la trajectoire d'approche corrigée en fonction de la 15 différence entre l'énergie de l'aéronef Eaéro et l'énergie maximale Emax.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste comprend une énergie cinétique et une énergie potentielle, l'énergie cinétique étant déterminée en 20 fonction d'une vitesse sol de l'aéronef (52) lors du franchissement du seuil de piste, et l'énergie potentielle étant déterminée en fonction d'une altitude de l'aéronef (52) par rapport à la piste (51) lors du franchissement du seuil de piste. 25
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'énergie maximale Emax est déterminée en fonction d'une vitesse sol maximale et d'une altitude maximale de l'aéronef (52) par rapport à la piste (51). 30
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (23) de détermination de la trajectoire d'approche corrigée comprend :^ une sous-étape (231) de détermination d'une énergie à résorber Eexcess en fonction de l'énergie de l'aéronef Eaéro lors du franchissement du seuil de piste et de l'énergie maximale Emax, ^ une sous-étape (232) de détermination d'une longueur de trajectoire 5 Dcorr permettant de résorber l'énergie Eexcess en fonction de performances de l'aéronef (52), ^ une sous-étape (233) de détermination d'une trajectoire latérale corrigée (55, 65, 75, 85, 95, 205) en fonction de la longueur de trajectoire Dcorr, et 10 ^ une sous-étape (234) de détermination d'une trajectoire verticale corrigée en fonction de la trajectoire latérale corrigée et des performances de l'aéronef (52).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape (23) de 15 détermination de la trajectoire d'approche corrigée comprend, en outre : ^ une sous-étape (235) de détermination d'une énergie E'aéro de l'aéronef lors du franchissement du seuil de piste à partir de la trajectoire latérale corrigée, de la trajectoire verticale corrigée, et de l'état courant de l'aéronef (52), 20 - une sous-étape (236) de comparaison de l'énergie de l'aéronef Eaéro avec l'énergie maximale Emax, ^ lorsque l'énergie de l'aéronef E'aéro est supérieure à l'énergie maximale Emax, une répétition des sous-étapes (231-236) de l'étape (23) de détermination de la trajectoire d'approche corrigée en fonction de la 25 différence entre l'énergie de l'aéronef E'aéro et l'énergie maximale Emax.
6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel la forme de la trajectoire latérale corrigée (55, 65, 75, 85, 95, 205) est fonction du fait que l'aéronef (52) évolue ou non selon une trajectoire d'approche 30 imposée par un plan de vol.
7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la forme de la trajectoire latérale corrigée (55, 65, 75, 85, 95, 205) est fonction du fait que le cap de l'aéronef (52) converge ou non vers l'axe (X) de la piste 35 d'atterrissage (51).
8. Procédé selon les revendications 6 et 7 dans lequel, lorsque l'aéronef (52) n'évolue pas sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, que son cap converge vers l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), et qu'un angle Oc formé entre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et le cap de l'aéronef (52) est inférieur à un angle de référence Ore la forme de la trajectoire latérale corrigée (55, 65, 75) est de type 1A ou de type 1B, une trajectoire latérale corrigée de type 1A (55, 65) comprenant une partie (551, 651) permettant de rejoindre l'axe (X) de la piste (51) à une distance du seuil de piste supérieure à une distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le cap de l'aéronef (52) et l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), une trajectoire latérale corrigée de type 1B (75) comprenant un premier segment droit (7511) sensiblement parallèle à l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et un deuxième segment droit (7512) rejoignant sensiblement l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51).
9. Procédé selon les revendications 6 et 7 ou selon la revendication 8 dans lequel, lorsque l'aéronef (52) n'évolue pas sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, que son cap converge vers l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), et qu'un angle Oc formé entre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et le cap de l'aéronef (52) est supérieur à un angle de référence Bref, la forme de la trajectoire latérale corrigée (55, 65) est de type 1A, une telle trajectoire comprenant une partie (551, 651) permettant de rejoindre l'axe (X) de la piste (51) à une distance du seuil de piste supérieure à une distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le cap de l'aéronef (52) et l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51).
10. Procédé selon les revendications 6 et 7 ou selon l'une des revendications 8 et 9 dans lequel, lorsque l'aéronef (52) n'évolue pas sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, et que son cap ne converge pas vers l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), la forme de la trajectoire latérale corrigée (85, 95) est de type 2, une telle trajectoire comprenant un premier segment (851, 951) éloignant l'aéronef (52) de l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et un deuxième segment (853, 953)faisant ensuite rejoindre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) à l'aéronef (52).
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel un angle formé 5 entre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et le premier segment (951) est inférieur à un angle formé entre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et le cap de l'aéronef (52).
12. Procédé selon les revendications 6 et 7 ou selon l'une des 10 revendications 8 à 11 dans lequel, lorsque l'aéronef (52) évolue sur une trajectoire d'approche imposée par un plan de vol, et que son cap n'est pas aligné avec l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), la forme de la trajectoire latérale corrigée (205) est de type 3, une trajectoire latérale corrigée de type 3 (205) comprenant, à la place du dernier segment droit de la trajectoire 15 d'approche imposée par le plan de vol ^ un segment permettant de rejoindre l'axe (X) de la piste (51) à une distance du seuil de piste supérieure à une distance entre le seuil de piste et un point d'intersection entre le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol et l'axe (X) de la piste 20 d'atterrissage (51), lorsque ledit dernier segment droit converge vers l'axe (X) de la piste (51) et qu'un angle formé entre ledit dernier segment droit et l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) est inférieur à un angle de référence, ^ un premier segment droit sensiblement parallèle à l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) et un deuxième segment droit rejoignant sensiblement 25 l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51), lorsque le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol converge vers l'axe (X) de la piste (51) et qu'un angle formé entre ledit dernier segment droit et l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) est supérieur à un angle de référence, ^ un premier segment éloignant l'aéronef (52) de l'axe (X) de la piste 30 d'atterrissage (51) et un deuxième segment faisant ensuite rejoindre l'axe (X) de la piste d'atterrissage (51) à l'aéronef (52), lorsque le dernier segment droit de la trajectoire d'approche imposée par le plan de vol ne converge pas vers l'axe (X) de la piste (51).
13. Système de gestion du vol d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.