FR2998067A1

FR2998067A1 - Systeme de gestion pour aeronef.

Info

Publication number: FR2998067A1
Application number: FR1260725A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Mere; Gilles Tatham
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-16
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: US20140136027A1; FR2998067B1; US9031717B2; CN103810906A; CN103810906B

Abstract

- Système de gestion pour aéronef. - Ledit système (1) comprend au moins les fonctions principales suivantes, une fonction de gestion (2) de la trajectoire, une fonction de navigation (3) permettant de calculer la position de l'aéronef, une fonction de calcul (5) de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre, une fonction de gestion (6) d'au moins une base de données de navigation, une fonction de gestion (7) de calculs de performance de l'aéronef, et une fonction de gestion (8) d'interfaces et d'affichage, chacune desdites fonctions principales étant attribuée à un dispositif spécifique de l'aéronef, ladite fonction de gestion (2) de la trajectoire étant reliée à chacune desdites autres fonctions principales.

Description

La présente invention concerne un système de gestion pour aéronef, en particulier pour un avion de transport, qui présente une architecture optimisée évolutive et qui est capable de gérer l'aéronef aussi bien pendant le vol que pendant les phases au sol, sur un aéroport notamment.

On sait que les avions de transport sont gérés par des systèmes électroniques dont l'agencement et les interactions obéissent à une architecture complexe. Ceci est notamment le cas d'un système de gestion du vol, de type FMS (pour « Flight Management system » en anglais), muni d'une fonction de gestion du vol. Celle-ci regroupe un nombre important de fonctions, telles que la planification de la route, le calcul de la trajectoire à suivre par l'aéronef, ainsi que le calcul de la déviation par rapport à cette trajectoire, afin de corriger la position de l'avion. Ainsi, elle offre à l'équipage la possibilité de définir avant le vol, la route à suivre, puis de la maintenir ou bien de la faire évoluer pendant le vol, pour amener les passagers à destination. La fonction de gestion du vol a aussi des rapports avec d'autres fonctions comme le calcul de positionnement de l'aéronef, l'affichage de données dans la cabine de pilotage, la surveillance, la communication à l'intérieur de l'appareil et vers l'extérieur, ainsi que le guidage.

Cependant, les besoins fonctionnels toujours croissants au niveau de la conduite du vol ont amené des évolutions importantes du système de gestion du vol, qui est devenu au fil du temps et des nouveaux programmes, un système difficile à faire évoluer. Ainsi, de nombreux domaines fonctionnels ont été rattachés à ce système (navigation, guidage, aide à la décision...), entraînant une complexité telle que toute modification, même relativement mineure, demande aujourd'hui un effort conséquent d'implémentation et de vérification, compte tenu du fort risque de régression associé, ce qui se traduit par un délai de mise en oeuvre et un coût importants. En outre, un nouveau besoin relatif au roulage au sol et concernant notamment la faculté de pouvoir se repérer sur une carte d'aéroport, a conduit à la création d'une nouvelle fonction de navigation aéroportuaire, donnant lieu à la définition, soit de nouveaux systèmes avioniques, de type OANS (« Onboard Airport Navigation System » en anglais) par exemple, soit de nouvelles applications.

Le décalage temporel de ces besoins, notamment l'ajout de la navigation aéroportuaire à des architectures intégrant déjà un système de gestion du vol, a entraîné une ségrégation quasi complète de ces deux fonctions. Concrètement, au niveau du cockpit, l'équipage dispose de deux jeux d'outils distincts avec deux représentations différentes, et la nécessité de commuter d'un système à l'autre pour gérer la partie sol d'une part, et la partie vol d'autre part, de la route à suivre. La présente invention a notamment pour objet de simplifier le système de gestion du vol pour en améliorer la flexibilité, afin d'être en mesure de proposer des évolutions de ce système dans des délais et des coûts raisonnables, ainsi que de préparer efficacement l'implémentation des nouvelles fonctions envisagées sur ce système pour des programmes futurs. L'objet de la présente invention est aussi d'intégrer au niveau du cockpit des fonctions de navigation et de cheminement au sol, et de gestion en vol. Ceci implique des liens renforcés, de nouvelles interfaces et un besoin de synchronisation accru entre les deux systèmes. Généralement, un système de gestion du vol tel que considéré dans la présente invention, comporte notamment : - une fonction de navigation permettant de calculer la position de l'aéronef ; - une fonction de guidage apte à élaborer les consignes de guidage de l'aéronef ; - une fonction de calcul de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre définie par le plan de vol ; - une fonction de surveillance ; - une fonction d'affichage de données dans la cabine de pilotage ; - une fonction de communication ; - une fonction de gestion d'au moins une base de données de navigation ; - une fonction de gestion de calculs de performances de l'aéronef ; - une fonction de gestion des interfaces et de l'affichage ; et - une fonction de gestion du vol. Dans un système de gestion du vol usuel du type précité, la fonction de gestion du vol regroupe non seulement les fonctions de planification de la route, de calcul de la trajectoire à suivre par l'aéronef, mais aussi celles de calcul de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre définie par le plan de vol, de gestion d'au moins une base de données de navigation, de gestion de calculs de performance, de gestion des interfaces avec l'équipage et de l'affichage de la carte aéroportuaire, ou bien encore de la gestion de sous-modes de guidage, avec la définition de l'altitude et de la vitesse à transmettre au système de guidage. Ainsi, cet amoncellement de fonctions empêche l'évolution du système vers des intégrations nouvelles dont celles liés à la navigation au sol. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, ledit système de gestion pour aéronef, comprenant les fonctions principales suivantes : - une fonction de gestion de la trajectoire. - une fonction de navigation permettant de calculer la position de l'aéronef ; - une fonction de calcul de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre ; - une fonction de gestion d'au moins une base de données de navigation ; - une fonction de gestion de calculs de performance de l'aéronef ; et - une fonction de gestion d'interfaces et d'affichage, est remarquable en ce que chacune desdites fonctions principales est attribuée à un dispositif spécifique de l'aéronef, et en ce que ladite fonction de gestion de la trajectoire est reliée à chacune desdites autres fonctions principales. Ainsi, grâce à l'invention, on calque l'architecture système des systèmes de communication, navigation et surveillance sur l'architecture fonctionnelle, c'est-à-dire en hébergeant chaque grande fonction (calcul de position, calcul de trajectoire, calcul des déviations, guidage, affichage, surveillance, communication...), dans un dispositif dédié, ce qui permet de mettre en oeuvre plus facilement des évolutions du système. Notamment, les délais pour les mettre au point sont plus courts, ce qui engendre des économies substantielles. La simplification et la flexibilité du système de base permet la préparation de nouvelles fonctions de manière plus efficace et plus rapide, par exemple pour répondre aux nouveaux besoins des compagnies aériennes, ou bien pour les évolutions futures liées au contrôle de la circulation aérienne, dans l'environnement ATC (« Air Traffic Control » en anglais). Il est ainsi possible de tirer crédit de synergies entre les différentes parties des fonctions de communication, navigation et surveillance, implémentées dans les divers dispositifs de l'architecture conforme à l'invention et de rationaliser l'implémentation globale de ces fonctions.

On obtient une simplification des interfaces et de la définition des dispositifs par rapport à ce qu'ils sont dans une architecture usuelle. Grâce à l'amélioration de la flexibilité (capacité d'évolution) du système conforme à l'invention, il n'est pas nécessaire de faire évoluer simultanément les nombreux systèmes de l'architecture usuelle impliqués dans les fonctions de communication, navigation et surveillance. Dans le cadre de la présente invention, la fonction de gestion de la trajectoire a non seulement une fonction de calcul de la trajectoire de l'aéronef, mais elle a aussi pour fonction de définir le plan de vol. Ainsi, cette fonction regroupe une partie seulement des fonctions usuellement attribuées à un système de gestion du vol de type FMS.

De préférence, chaque fonction principale comprend une application logicielle hébergée sur une carte avionique modulaire. Chaque fonction est donc gérée par une application logicielle séparée, afin d'éviter d'avoir à faire évoluer une application se rapportant à plusieurs fonctions, alors que la modification n'en concerne qu'une. L'identification des cartes modulaires, couramment utilisées en aéronautique, est aussi plus simple, notamment en cas de problème lié à une fonction spécifique. En outre, avantageusement, ledit système comporte également les fonctions principales suivantes : - une fonction de surveillance ; et - une fonction de communication. Avantageusement, chaque fonction peut être prise en charge par un système intégré, conçu et dédié à celle-ci, de sorte qu'il soit le plus efficace possible. Néanmoins, les fonctions peuvent également être attribuées à des systèmes existants et déjà opérationnels sur un aéronef, ce qui permet notamment de réduire l'encombrement. Ainsi, selon différents modes de réalisation, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - la fonction de calcul de déviations est attribuée à un récepteur multi mode, - la fonction de navigation est attribuée à une centrale de référence inertielle, - le système comprend une fonction de guidage attribuée à un calculateur de guidage, - la fonction de gestion de bases de données de navigation est attribuée à un serveur de données, - la fonction de gestion de calculs de performance est attribuée à un service de calcul centralisé, et - la gestion des interfaces et de l'affichage est attribuée à un dispositif d'affichage.

Dans un mode de réalisation préféré, la fonction de gestion de la trajectoire est configurée pour gérer également les phases se déroulant au sol. La fonction de gestion de la trajectoire comprend, de préférence, une fonction de gestion de la route complète au sol et en vol. Ainsi, l'invention permet de rationaliser l'implémentation des évolutions envisagées sur le système de navigation aéroportuaire, en exploitant au mieux les synergies entre les deux systèmes, et de s'appuyer sur les algorithmes éprouvés du système de gestion du vol, pour limiter la complexité induite par les évolutions envisagées sur ce système de navigation aéroportuaire. En outre, la fonction de gestion de la trajectoire comprend de façon avantageuse, une fonction de gestion du plan de route au sol et en vol. Autrement dit, le système établit un plan de route complet comprenant aussi les parties au sol, du point de départ, à la porte d'embarquement d'un premier aéroport par exemple, au point d'arrivée, à la porte de débarquement d'un autre aéroport. Avantageusement, la fonction de gestion de la trajectoire comprend une fonction de calcul de trajectoire au sol et en vol. Cette fonction est autant capable de calculer la trajectoire de l'aéronef au sol qu'en vol, le pilote n'ayant recourt qu'à un seul instrument plutôt qu'à deux différents comme pour une architecture usuelle. De plus, le tableau de bord du cockpit gagne en espace. Dans ce mode de réalisation préféré, la fonction de gestion de la trajectoire est responsable de la gestion du plan de route et de la trajectoire à suivre pour toutes les phases de l'opération de l'aéronef au sol et en vol, en intégrant les fonctions actuelles de planification et de calcul de trajectoire du système de gestion du vol, les fonctions actuellement en cours de développement de cheminement et de calcul de trajectoire au sol du système de navigation aéroportuaire ainsi qu'une nouvelle fonction de continuité SOVVOI.

La fonction de gestion de la route complète regroupe les tâches de synchronisation des parties sol et vol de la route à suivre pour assurer la cohérence des parties communes et la continuité des prédictions, par exemple l'heure de passage et la quantité de carburant disponible aux différents points de la route. Elle permet aussi, la coordination des modifications et des mises à jour de la route complète, la gestion de routes temporaires ou secondaires et leurs liens avec la route active, ou encore la mémorisation ou le stockage des différentes routes pour une utilisation par d'autres fonctions ou systèmes de l'aéronef.

Elle regroupe aussi les paramètres de surveillances et de vérifications croisées entre les différentes instances de calcul de la trajectoire pour améliorer la disponibilité et l'intégrité des données relatives à la route à suivre au sol et en vol. Ainsi, ce mode de réalisation préféré permet de mettre en oeuvre un concept de continuité sol/vol et de suivi de mission de la porte d'embarquement à la porte de débarquement. L'invention se rapporte aussi à un aéronef, en particulier à un avion de transport, comportant un système de gestion tel que celui décrit précédemment.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être représentée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système de gestion conforme à l'invention.

La figure 2 illustre schématiquement l'architecture fonctionnelle d'un mode de réalisation préféré d'une fonction de gestion conforme à l'invention. Sur la figure 1, le système 1 de gestion comprend une fonction de gestion 2 de la trajectoire, qui comporte des moyens intégrés pour déterminer de façon usuelle au moins une trajectoire de vol de l'aéronef, à l'aide notamment de données reçues d'une base de données de navigation, ainsi que de données reçues d'un ensemble de sources d'informations usuelles. La fonction de gestion 2 de la trajectoire a également pour objet de définir le plan de vol que va suivre l'aéronef, en fonction de différents paramètres et de données reçues. Ledit système 1 comprend de plus les autres fonctions principales suivantes : - une fonction de navigation 3 permettant de calculer la position de l'aéronef ; - une fonction de calcul 5 de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre. La position de l'aéronef est reçue de la fonction de navigation 3, et est comparée à une position conforme au plan de vol, fournie par la fonction de gestion 2 de la trajectoire, afin de fournir à une fonction de guidage 4, une correction de trajectoire à appliquer à l'aéronef ; - une fonction de gestion 6 d'au moins une base de données de navigation, configurée pour fournir à la fonction de gestion 2 de la trajectoire, des plans de route usuels, afin d'élaborer une route et une trajectoire à suivre ; - une fonction de gestion 7 de calculs de performance de l'aéronef, reliée à la fonction de gestion 2 de la trajectoire, pour apporter d'autres paramètres liés aux performances de l'aéronef susceptibles de contribuer au choix de la route et de la trajectoire ; et - une fonction de gestion 8 d'interfaces et d'affichage, telle qu'un système usuel de contrôle et d'affichage, par exemple de type CDS ("Control and Display System" en anglais), qui est susceptible d'afficher sur au moins un écran de visualisation non représenté, des informations reçues de ladite fonction de gestion 2 de la trajectoire, et notamment la trajectoire de vol élaborée par cette fonction de gestion 2 de la trajectoire. Selon l'invention, chaque fonction principale est attribuée à un dispositif spécifique de l'aéronef, et la fonction de gestion 2 de la trajectoire est reliée à chacune desdites autres fonctions principales. Certaines fonctions principales peuvent aussi être reliées entre elles.

Ainsi : - la fonction de navigation 3 transmet la position à la fonction de gestion 2 de la trajectoire par une liaison L1, ainsi qu'à la fonction de surveillance 9 par une autre liaison L2, et à la fonction de calcul 5 de déviations par une liaison L9; - la fonction de calcul 5 de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre, fournit à une fonction de guidage 4, la correction de trajectoire par une liaison L3, à partir des positions données par la fonction de gestion 2 de la trajectoire par la liaison L10, et par la fonction de navigation 3 par la liaison L9; - la fonction de gestion 6 d'au moins une base de données de navigation est reliée par l'intermédiaire d'une liaison L4 à ladite fonction de gestion 2 de la trajectoire ; - la fonction de gestion 7 de calculs de performance est reliée par l'intermédiaire d'une liaison L5 à ladite fonction de gestion 2 de la trajectoire ; et - la fonction de gestion 8 d'interfaces et d'affichage est reliée par l'intermédiaire d'une liaison L6 à ladite fonction de gestion 2 de la trajectoire.

En outre, le système 1 comprend une fonction de guidage 4 apte à élaborer des consignes de guidage de l'aéronef, et qui réalise des traitements destinés au guidage de l'aéronef le long de la trajectoire de vol. Il comprend aussi des moyens d'actionnement usuels d'organes de commande de l'aéronef, par exemple de gouvernes (latérales, de profondeur, de roulis) dudit aéronef. Lesdits moyens d'actionnement reçoivent des ordres de guidage et actionnent de façon correspondante lesdits organes de commande. Ladite fonction de guidage 4 est reliée à la fonction de calcul 5 de déviations par ladite liaison L3. Cette architecture simple et flexible permet la préparation de nouvelles fonctions de manière plus efficace et plus rapide, et de maximiser les performances globales du système.

Le système 1 comporte, en plus, une fonction de surveillance 9 et une fonction de communication 10. La fonction de surveillance 9 usuelle, par exemple de type AESS ("Aircraft Environment Surveillance System" en anglais), est destinée à surveiller l'environnement de l'aéronef, en réalisant des traitements à partir de la trajectoire de vol reçue de ladite fonction de gestion 2 de la trajectoire par l'intermédiaire d'une liaison L7. Cette fonction de surveillance 9 surveille des paramètres de performance relatifs à la position fournie par la fonction de navigation. Elles est reliée, d'autre part, à la fonction de navigation 3 par ladite liaison L2. La fonction de communication 10 permet des échanges avec des interlocuteurs extérieurs ou intérieurs à l'aéronef. Elle est en relation avec la fonction de gestion 2 de la trajectoire par une liaison L8, afin de lui faire parvenir des informations fournies par une tour de contrôle, par exemple.

Chacune desdites fonctions principales précitées comprend une application logicielle hébergée sur une carte avionique modulaire. Un récepteur multi mode exécute la fonction de calcul 5 de déviations. Ce récepteur, de type MMR (« multi-mode receiver), est capable d'intégrer des systèmes de radionavigation, tels que l'ILS (pour "Instrument Landing System" en anglais), le MLS (pour "Microwave Landing System" en anglais) et le GPS (pour "Gps Landing System" en anglais). La fonction de navigation 3 est mise en oeuvre par une centrale de référence inertielle de type ADIRS ("Air Data Inertial Reference System" en anglais), qui élabore de façon usuelle des données de position inertielles, qui reçoit de plus des données de position de l'aéronef, et qui, à l'aide des données de position reçues et des données de position inertielles élaborées, détermine une position de l'aéronef. En outre, la fonction de guidage 4 est reliée par l'intermédiaire de la liaison L3 à la fonction de calcul 5 de déviations. Un calculateur de guidage exécute cette fonction. Il peut s'agir d'un calculateur de vol, par exemple de type FG ("Flight Guidance" en anglais).

Un serveur de données gère les bases de données 6 de navigation. De plus, un service de calcul centralisé au niveau de l'aéronef gère la fonction de gestion 7 de calculs de performance. En outre, la fonction de gestion 8 des interfaces et de l'affichage est opérée par un dispositif d'affichage. Dans un mode de réalisation préféré, la fonction de gestion 2 de la trajectoire gère également les phases se déroulant au sol. Dans ce mode de réalisation préféré, la fonction de gestion 2 de la trajectoire comporte, comme représenté sur la figure 2: - une fonction de gestion 12 du plan de route au sol et en vol, qui reçoit des données de navigation par l'intermédiaire d'une liaison L11, et des données relatives à l'aéroport par l'intermédiaire d'une autre liaison L12 ; - une fonction de calcul 13 de trajectoire au sol et en vol, qui reçoit des données de la fonction de gestion 12 du plan de route au sol et en vol, par l'intermédiaire d'une liaison L13, et des données de performance par l'intermédiaire d'une seconde liaison L14, afin de calculer la trajectoire à suivre par l'aéronef ; - une fonction de gestion 11 de la route complète au sol et en vol, qui est en relation avec la fonction de calcul 13 de trajectoire par l'intermédiaire d'une liaison L16, et avec la fonction de gestion 12 du plan de route par l'intermédiaire d'une autre liaison L15. Une liaison L17 permet à la fonction de gestion 2 de la trajectoire d'être reliée avec d'autres fonctions du système 1.

Ainsi, cette architecture permet notamment une synchronisation des parties sol et vol de la route à suivre pour assurer la cohérence des parties communes et la continuité des prédictions, comme l'heure de passage et la quantité de carburant disponible. La mise en oeuvre de ce nouveau concept de continuité sol/vol fait évoluer les périmètres fonctionnels des deux systèmes actuels de gestion du vol et de la navigation aéroportuaire pour aboutir à une architecture optimisée

Claims

REVENDICATIONS1. Système (1) de gestion pour aéronef, comprenant au moins les fonctions principales suivantes : - une fonction de gestion (2) de la trajectoire ; - une fonction de navigation (3) permettant de calculer la position de l'aéronef ; - une fonction de calcul (5) de déviations entre la position de l'aéronef et une trajectoire à suivre ; - une fonction de gestion (6) d'au moins une base de données de navigation ; - une fonction de gestion (7) de calculs de performance de l'aéronef ; et - une fonction de gestion (8) d'interfaces et d'affichage, caractérisé en ce que chacune desdites fonctions principales est attribuée à un dispositif spécifique de l'aéronef, et en ce que ladite fonction de gestion (2) de la trajectoire est reliée à chacune desdites autres fonctions principales.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fonction principale comprend une application logicielle hébergée sur une carte avionique modulaire.
3. Système selon l'une, quelconque, des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, les fonctions principales suivantes : - une fonction de surveillance (9) ; et - une fonction de communication (10).
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fonction de calcul (5) de déviations est attribuée à un récepteur multi mode.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de navigation (3) est attribuée à une centrale de référence inertielle.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une fonction de guidage (4) apte à élaborer des consignes de guidage de l'aéronef, ladite fonction de guidage (4) étant attribuée à un calculateur de guidage.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (6) de bases de données de navigation est attribuée à un serveur de données.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (7) de calculs de performance est attribuée à un service de calcul centralisé.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (8) des interfaces et de l'affichage est attribuée à un dispositif d'affichage.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (2) de la trajectoire est configurée pour gérer également les phases se déroulant au sol.
11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (2) de la trajectoire comprend une fonction de gestion (11) de la route complète au sol et en vol.
12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (2) de la trajectoire comprend une fonction de gestion (12) du plan de route au sol et en vol.
13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de gestion (2) de la trajectoire comprend une fonction de calcul (13) de la trajectoire au sol et en vol.
14. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système (1) de gestion, tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 13.